A dinamikus egyensúly fontos fogalom a kémiában. De mi is pontosan a dinamikus egyensúly? Hogyan lehet valami dinamikus, de egyensúlyban is? Olvassa tovább, hogy megismerje a legjobb dinamikus egyensúly definíciót, a gyakori dinamikus egyensúlyi példákat, és azt, hogy a dinamikus és statikus egyensúly hogyan nézhet ki egyformán, de valójában nagyon különbözik.

Mi az a dinamikus egyensúly?

A kémiai reakciók történhetnek mindkét irányban (előre és hátra), vagy csak egy irányba. A két irányba ható reakciókat reverzibilis reakcióknak nevezzük, és azonosíthatja őket a két irányba mozgó nyilak alapján, mint az alábbi példa.

H2O(l) ⇌ H⁺(aq) + OH^-(aq)

Dinamikus egyensúly csak reverzibilis reakciókban jön létre, ill ez az, amikor az előre irányuló reakció sebessége megegyezik a fordított reakció sebességével. Ezek az egyenletek dinamikusak, mivel az előre és a fordított reakciók még mindig zajlanak, de a két sebesség egyenlő és változatlan, tehát egyensúlyban vannak.

A dinamikus egyensúly egy példa egy állandósult állapotú rendszerre. Ez azt jelenti, hogy az egyenletben szereplő változók időben változatlanok (mivel a reakciósebesség egyenlő). Ha egy dinamikus egyensúlyi reakciót nézünk, akkor úgy tűnik, semmi sem történik, mivel az egyes anyagok koncentrációja állandó marad. A reakciók azonban valójában folyamatosan zajlanak.

A dinamikus egyensúly azonban nem csak a kémiai laboratóriumokban fordul elő; minden alkalommal szemtanúja volt egy dinamikus egyensúlyi példának, amikor üdítővel ivott. Egy lezárt üdítős üvegben a szén-dioxid mind a folyékony/vizes fázisban, mind a gázfázisban (buborékok) jelen van. A szén-dioxid két fázisa dinamikus egyensúlyban van a lezárt üdítős palackban, mivel a gáz halmazállapotú szén-dioxid ugyanolyan sebességgel oldódik folyékony formába, mint ahogy a szén-dioxid folyékony formája visszaalakul gáz halmazállapotúvá.

Az egyenlet így néz ki: CO₂(g) ⇌ CO₂(aq).

A reakció hőmérsékletének, nyomásának vagy koncentrációjának megváltoztatása eltolhatja az egyenlet egyensúlyát, és kiütheti azt a dinamikus egyensúlyból. Ez az oka annak, hogy ha kinyitunk egy üdítős dobozt, és hosszú ideig kinn hagyjuk, végül „lapos” lesz, és nem lesznek többé buborékok. Ennek az az oka, hogy a szódadoboz már nem zárt rendszer, és a szén-dioxid kölcsönhatásba léphet a légkörrel. Ez kimozdítja a dinamikus egyensúlyból, és felszabadítja a szén-dioxid gáznemű formáját, amíg el nem fogynak a buborékok.

Példák a dinamikus egyensúlyra

Bármely reakció akkor lesz dinamikus egyensúlyban, ha reverzibilis, és az előre és fordított reakciók sebessége egyenlő. Tegyük fel például, hogy olyan oldatot készítünk, amelyet NaCl vizes oldatával telítünk. Ha ezután szilárd NaCl-kristályokat ad hozzá, a NaCl egyszerre oldódik fel és kristályosodik át az oldatban. A reakció, NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl^-(aq) akkor lesz dinamikus egyensúlyban, ha a NaCl oldódási sebessége megegyezik az átkristályosodás sebességével.

str.replace java-ban

A dinamikus egyensúly másik példája azNEM₂(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CO₂(g) (ismét mindaddig, amíg a két arány egyenlő). Nitrogén-dioxid (NEM₂) reakcióba lép szén-monoxiddal (CO) és nitrogén-oxidot (NO) és szén-dioxidot (C) képezO₂), és a fordított reakcióban a nitrogén-oxid és a szén-dioxid reakcióba lépve nitrogén-dioxidot és szén-monoxidot képeznek.

Ha megfigyel egy reakciót, akkor megállapíthatja, hogy nincs dinamikus egyensúlyban, ha látja a reaktánsok vagy termékek mennyiségében bekövetkező változásokat. (Ha nem lát semmilyen változást, az nem garantálja, hogy dinamikus egyensúlyban van, mivel lehet, hogy statikus egyensúlyban van, vagy a változások túl kicsik ahhoz, hogy szabad szemmel láthatóak legyenek.)

Példa egy egyenletre, amely soha nem lehet dinamikus egyensúlyban: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l)+3O₂ (g) → 4 Fe(Ó)³(s). Ez a rozsda kialakulásának egyenlete. Láthatjuk, hogy soha nem lesz dinamikus egyensúlyban, mert a reakciót jelző nyíl csak egy irányba mutat (ezért egy rozsdás autó nem lesz magától újra fényes).

Ennek az autónak nincs dinamikus egyensúlya!

Dinamikus egyensúly kontra statikus egyensúly

Ha dinamikus egyensúlyi reakciókat és statikus egyensúlyi reakciókat figyelünk meg, akkor egyikben sem lesznek látható változások, és úgy tűnik, semmi sem történik. A statikus egyensúlyi reakciók azonban valójában nagyon különböznek a dinamikus egyensúlyi reakcióktól.

A statikus egyensúly (más néven mechanikai egyensúly) az, amikor a reakció leáll, és egyáltalán nincs mozgás a reaktánsok és a termékek között. A reakció befejeződött, és az előre és a fordított reakciósebesség egyaránt 0.

Míg a dinamikus egyensúlyi reakciók reverzibilisek (bármelyik irányban lezajlhatnak), addig a statikus egyensúlyi reakciók irreverzibilisek, és csak egy irányba haladhatnak. Mindazonáltal mind a dinamikus egyensúly, mind a statikus egyensúly az állandósult állapotú rendszerek példája, amelyben a rendszerekre ható nettó erőhatás nulla.

Az alábbiakban egy diagram mutatja be a dinamikus és a statikus egyensúly közötti főbb különbségeket.

Hogyan kapcsolódik a dinamikus egyensúly a sebességi állandókhoz?

Ha egy reakció dinamikus egyensúlyban van, akkor a reakciónak van egy meghatározott sebességi állandója, amelyet egyensúlyi állandónak nevezünk, vagyK_ekv.

Az egyensúlyi állandó vagy sebességi állandó egy olyan együttható, amely megmutatja a reakció hányadosát (vagy a reakcióban lévő termékek és reagensek relatív mennyiségét egy adott időpontban), amikor a reakció egyensúlyban van. Az egyensúlyi állandó értéke megmutatja a termék és a reaktáns relatív mennyiségét egyensúlyban.

Ha K_ekv>1000, egyensúlyi állapotban többnyire termék lesz.

Ha K_ekv0,001 és 1000 között van, egyensúlyi állapotban jelentős mennyiségű termék és reagens lesz.

Ha K_ekvvan<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

A reakcióhoz a A + b B⇌ c C+ d D, A és B a reagenseket, C és D pedig a termékeket jelenti.

Az egyensúlyi állandó egyenlete a K_ekv=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Példa

Vegyük az N reakciót₂(g)+O₂(g)⇋2NO(g).

Az egyensúlyi állandó egyenletével K_ekvegyenlő [NEM]²/[N₂][O₂]. Vagy hagyja így az egyenletet, vagy ha megadja az egyensúlyi koncentrációkat/az egyensúlyi állandót, akkor ezeket beillesztheti, hogy megtalálja a hiányzó értékeket.

Tegyük fel, hogy ismerjük mindkettő koncentrációját[N₂] és [O₂]=.15 M és a [NO] koncentrációja 1.1 M.

Ezen értékek csatlakoztatása a következőket eredményezi:K_ekv= (1.1)²/(.15)(.15) vagy 1.21/.0225.

Meg tudod oldani és megtalálod, hogy K_ekv=53.8.

MivelK_ekv0,001 és 1000 között van, jelentős mennyiségű NO és O lesz₂, és N₂egyensúlyban.

Összegzés: Mi a dinamikus egyensúly?

Mi a legjobb dinamikus egyensúly definíció? Dinamikus egyensúly akkor következik be, amikor egy reverzibilis reakció esetén az előrehaladó reakció sebessége megegyezik a fordított reakció sebességével. Mivel a két sebesség egyenlő, úgy tűnik, semmi sem történik, de a valóságban a reakció folyamatosan, stabil sebességgel megy végbe.

Ezzel szemben a stabil egyensúlyi reakciók befejeződnek, és további reakció nem megy végbe.

Az egyensúlyi állandó egyenlete aK_ekv=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Mi a következő lépés?

Kutatási dolgozatot ír az iskolába, de nem tudja, miről írjon? Útmutatónk a kutatási cikkek témáihoz több mint 100 témát tartalmaz tíz kategóriában, így biztos lehet benne, hogy megtalálja a megfelelő témát.

q4 hónap

Szeretné tudni, hogy mi a leggyorsabb és legegyszerűbb módja a Fahrenheit és Celsius közötti átváltásnak? Biztosítjuk Önt! Tekintse meg útmutatónkat a Celsius-fok Fahrenheitre konvertálásának legjobb módjairól (Vagy fordítva).

Felhőket tanulsz a természettudományos órán? Kérjen segítséget a különböző típusú felhők szakértői útmutatónkkal.