Dinaminė pusiausvyra yra svarbi chemijos sąvoka. Bet kas tiksliai yra dinaminė pusiausvyra? Kaip kažkas gali būti dinamiškas, bet ir pusiausvyros? Skaitykite toliau, kad sužinotumėte geriausią dinaminės pusiausvyros apibrėžimą, bendrus dinaminės pusiausvyros pavyzdžius ir tai, kaip dinaminė ir statinė pusiausvyra gali atrodyti taip pat, bet iš tikrųjų labai skiriasi.

Kas yra dinaminė pusiausvyra?

Cheminės reakcijos gali vykti abiem kryptimis (į priekį ir atgal) arba tik viena kryptimi. Tos, kurios vyksta dviem kryptimis, yra žinomos kaip grįžtamosios reakcijos, ir galite juos atpažinti pagal rodykles, nukreiptas dviem kryptimis, kaip toliau pateiktame pavyzdyje.

H2O(l) ⇌ H⁺(aq) + OH^-(aq)

Dinaminė pusiausvyra atsiranda tik grįžtamose reakcijose ir tai kai tiesioginės reakcijos greitis yra lygus atvirkštinės reakcijos greičiui. Šios lygtys yra dinamiškos, nes vis dar vyksta tiesioginės ir atvirkštinės reakcijos, tačiau abu greičiai yra vienodi ir nekinta, todėl jie taip pat yra pusiausvyroje.

Dinaminė pusiausvyra yra pastovios būsenos sistemos pavyzdys. Tai reiškia, kad lygties kintamieji laikui bėgant nekinta (nes reakcijos greičiai yra vienodi). Jei pažvelgsite į reakciją dinaminėje pusiausvyroje, atrodys, kad nieko nevyksta, nes kiekvienos medžiagos koncentracija išlieka pastovi. Tačiau reakcijos iš tikrųjų vyksta nuolat.

Tačiau dinaminė pusiausvyra atsiranda ne tik chemijos laboratorijose; matėte dinaminės pusiausvyros pavyzdį kiekvieną kartą, kai išgėrėte sodos. Sandariame sodos butelyje anglies dioksido yra ir skystoje/vandeninėje fazėje, ir dujinėje fazėje (burbuliukai). Dvi anglies dioksido fazės yra dinaminėje pusiausvyroje sandariame sodos buteliuke, nes dujinis anglies dioksidas ištirpsta į skystą formą tokiu pat greičiu, kaip skystoji anglies dioksido forma paverčiama atgal į dujinę formą.

Lygtis atrodo taip: CO₂(g) ⇌ CO₂(aq).

Reakcijos temperatūros, slėgio ar koncentracijos keitimas gali pakeisti lygties pusiausvyrą ir išmušti ją iš dinaminės pusiausvyros. Štai kodėl atidarius sodos skardinę ir palikus ją ilgam laikui, ji taps „plokščia“ ir nebeliks burbuliukų. Taip yra todėl, kad sodos skardinė nebėra uždara sistema ir anglies dioksidas gali sąveikauti su atmosfera. Tai išstumia jį iš dinaminės pusiausvyros ir išskiria dujinę anglies dioksido formą, kol nebelieka burbuliukų.

Dinaminės pusiausvyros pavyzdžiai

Bet kuri reakcija bus dinaminėje pusiausvyroje, jei ji yra grįžtama, o tiesioginių ir atvirkštinių reakcijų greičiai yra vienodi. Pavyzdžiui, pasakykite, kad ruošiate tirpalą, prisotintą vandeniniu NaCl tirpalu. Jei tada pridėsite kietų NaCl kristalų, NaCl tirpale tuo pačiu metu ištirps ir perkristalizuosis. Reakcija, NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl^-(aq), bus dinaminėje pusiausvyroje, kai NaCl tirpimo greitis yra lygus rekristalizacijos greičiui.

pelės slinktis neveikia

Kitas dinaminės pusiausvyros pavyzdys yraNE₂(g) + CO (g) ⇌ NO (g) + CO₂(g) (vėl, jei abu tarifai yra vienodi). Azoto dioksidas (NE₂) reaguoja su anglies monoksidu (CO), sudarydamas azoto oksidą (NO) ir anglies dioksidą (CO₂), o esant atvirkštinei reakcijai, azoto oksidas ir anglies dioksidas reaguoja sudarydami azoto dioksidą ir anglies monoksidą.

Jei stebite reakciją, galite pasakyti, kad ji nėra dinaminėje pusiausvyroje, jei matote reagentų ar produktų kiekio pokyčius. (Jei nematote jokių pokyčių, tai negarantuoja, kad pusiausvyra yra dinaminė, nes gali būti statinė pusiausvyra arba pokyčiai gali būti per maži, kad juos būtų galima pamatyti plika akimi.)

Lygties, kuri niekada negali būti dinaminėje pusiausvyroje, pavyzdys: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l) +3O₂ (g) → 4 Fe(OI)³(s). Tai rūdžių susidarymo lygtis. Matome, kad ji niekada nebus dinaminėje pusiausvyroje, nes reakcijos rodyklė eina tik į vieną pusę (todėl aprūdijęs automobilis pats savaime nebeblizgs).

Šiam automobiliui nėra dinaminės pusiausvyros!

Dinaminė pusiausvyra vs statinė pusiausvyra

Jei stebite reakcijas esant dinaminei pusiausvyrai ir reakcijas statinei pusiausvyrai, nei viena, nei kita neturės matomų pokyčių ir atrodys, kad nieko nevyksta. Tačiau reakcijos esant statinei pusiausvyrai iš tikrųjų labai skiriasi nuo dinaminės pusiausvyros.

Statinė pusiausvyra (taip pat žinoma kaip mechaninė pusiausvyra) yra tada, kai reakcija sustoja ir visiškai nejuda tarp reagentų ir produktų. Reakcija baigta, o pirminės ir atvirkštinės reakcijos greitis yra 0.

Nors reakcijos dinaminėje pusiausvyroje yra grįžtamos (gali vykti bet kuria kryptimi), o statinės pusiausvyros reakcijos yra negrįžtamos ir gali vykti tik viena kryptimi. Tačiau ir dinaminė, ir statinė pusiausvyra yra pastovios būsenos sistemų pavyzdžiai, kurioje grynosios jėgos poveikis sistemoms yra lygus nuliui.

Žemiau yra diagrama, kurioje parodyti pagrindiniai dinaminės ir statinės pusiausvyros skirtumai.

Kaip dinaminė pusiausvyra yra susijusi su greičio konstantomis?

Kai reakcija yra dinaminėje pusiausvyroje, reakcija turės specifinę greičio konstantą, vadinamą pusiausvyros konstanta, arbaK_ekv.

Pusiausvyros konstanta arba greičio konstanta yra koeficientas, parodantis reakcijos koeficientą (arba santykinį produktų ir reagentų kiekį reakcijoje tam tikru momentu), kai reakcija yra pusiausvyroje. Pusiausvyros konstantos vertė parodys santykinį produkto ir reagento kiekį pusiausvyroje.

Jeigu K_ekvyra >1000, esant pusiausvyrai bus daugiausia produktas.

Jeigu K_ekvyra tarp 0,001 ir 1000, esant pusiausvyrai bus daug produkto ir reagento.

Jeigu K_ekvyra<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

jei kitaip jei kitaip jei java

Dėl reakcijos a A + b B⇌ c C+ d D, A ir B žymi reagentus, o C ir D – produktus.

Pusiausvyros konstantos lygtis yra K_ekv=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Pavyzdys

Paimkite reakciją N₂(g) + O₂(g)⇋2NO(g).

Naudojant pusiausvyros konstantos lygtį, K_ekvyra lygus [NE]²/[N₂][O₂]. Galite palikti lygtį taip, arba, jei jums bus pateiktos pusiausvyros koncentracijos / pusiausvyros konstanta, galite jas prijungti, kad rastumėte trūkstamas reikšmes.

Tarkime, kad žinome abiejų koncentracijas[N₂] ir [O₂]=.15 M, o [NO] koncentracija yra 1,1 M.

streptas

Įjungus šias vertes, gautumėte:K_ekv= (1.1)²/(.15)(.15) arba 1.21/.0225.

Galite išspręsti ir rasti, kad K_ekv=53.8.

NuoK_ekvyra tarp 0,001 ir 1000, bus daug NO, O₂, ir N₂esant pusiausvyrai.

Santrauka: kas yra dinaminė pusiausvyra?

Koks yra geriausias dinaminės pusiausvyros apibrėžimas? Dinaminė pusiausvyra atsiranda tada, kai grįžtamosios reakcijos atveju tiesioginės reakcijos greitis yra lygus atvirkštinės reakcijos greičiui. Kadangi abu greičiai yra vienodi, atrodo, kad nieko nevyksta, tačiau iš tikrųjų reakcija nuolat vyksta stabiliu greičiu.

Priešingai, reakcijos esant stabiliai pusiausvyrai yra baigtos ir daugiau nevyksta.

Pusiausvyros konstantos lygtis yraK_ekv=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Kas toliau?

Rašote mokslinį darbą mokyklai, bet nežinote, apie ką rašyti? Mūsų mokslinių darbų temų vadovas yra daugiau nei 100 temų dešimtyje kategorijų, todėl galite būti tikri, kad rasite sau tinkamiausią temą.

Norite sužinoti greičiausius ir paprasčiausius būdus konvertuoti iš Farenheito į Celsijaus? Mes jus pasirūpinome! Peržiūrėkite mūsų vadovą apie geriausius būdus konvertuoti Celsijaus į Farenheitą (arba atvirkščiai).

Ar studijuojate debesis gamtos mokslų klasėje? Gaukite pagalbos nustatydami įvairių tipų debesys su mūsų ekspertų vadovu.