Dinamiskais līdzsvars ir svarīgs jēdziens ķīmijā. Bet kas īsti ir dinamiskais līdzsvars? Kā kaut kas var būt dinamisks, bet arī līdzsvarā? Turpiniet lasīt, lai uzzinātu labāko dinamiskā līdzsvara definīciju, izplatītākos dinamiskā līdzsvara piemērus un to, kā dinamiskais un statiskais līdzsvars var izskatīties vienādi, bet patiesībā ir ļoti atšķirīgi.

Kas ir dinamiskais līdzsvars?

Ķīmiskās reakcijas var notikt abos virzienos (uz priekšu un atpakaļ) vai tikai vienā virzienā. Tās, kas iet divos virzienos, ir zināmas kā atgriezeniskas reakcijas, un jūs varat tos identificēt pēc bultiņām, kas virzās divos virzienos, kā tas ir piemērā tālāk.

H2O(l) ⇌ H⁺(aq) + OH^-(aq)

Dinamiskais līdzsvars rodas tikai atgriezeniskās reakcijās, un tas ir tad, kad tiešās reakcijas ātrums ir vienāds ar apgrieztās reakcijas ātrumu. Šie vienādojumi ir dinamiski, jo tiešās un apgrieztās reakcijas joprojām notiek, taču abi ātrumi ir vienādi un nemainīgi, tāpēc tie ir arī līdzsvarā.

Dinamiskais līdzsvars ir līdzsvara stāvokļa sistēmas piemērs. Tas nozīmē, ka vienādojuma mainīgie laika gaitā nemainās (jo reakcijas ātrumi ir vienādi). Ja paskatās uz reakciju dinamiskā līdzsvarā, izskatīsies, ka nekas nenotiek, jo katras vielas koncentrācija paliek nemainīga. Tomēr reakcijas faktiski notiek nepārtraukti.

Tomēr dinamiskais līdzsvars rodas ne tikai ķīmijas laboratorijās; jūs esat pieredzējis dinamiska līdzsvara piemēru katru reizi, kad esat dzēris sodas. Aizzīmogotā sodas pudelē oglekļa dioksīds atrodas gan šķidrā/ūdens fāzē, gan gāzveida fāzē (burbuļos). Abas oglekļa dioksīda fāzes atrodas dinamiskā līdzsvarā noslēgtā sodas pudeles iekšpusē, jo gāzveida oglekļa dioksīds izšķīst šķidrā veidā ar tādu pašu ātrumu, kādā šķidrā oglekļa dioksīda forma tiek pārvērsta atpakaļ gāzveida formā.

Vienādojums izskatās šādi: CO₂(g) ⇌ CO₂(aq).

Reakcijas temperatūras, spiediena vai koncentrācijas maiņa var novirzīt vienādojuma līdzsvaru un izsist to no dinamiskā līdzsvara. Tāpēc, atverot sodas kannu un atstājot to ārā uz ilgu laiku, galu galā tā kļūs “plakana” un vairs nebūs burbuļu. Tas ir tāpēc, ka sodas kanna vairs nav slēgta sistēma un oglekļa dioksīds var mijiedarboties ar atmosfēru. Tas izved to no dinamiskā līdzsvara un atbrīvo oglekļa dioksīda gāzveida formu, līdz vairs nav burbuļu.

Dinamiskā līdzsvara piemēri

Jebkura reakcija būs dinamiskā līdzsvarā, ja tā ir atgriezeniska un tiešās un apgrieztās reakcijas ātrums ir vienāds. Piemēram, sakiet, ka sagatavojat šķīdumu, kas ir piesātināts ar NaCl ūdens šķīdumu. Ja pēc tam pievienosit cietus NaCl kristālus, NaCl šķīdumā vienlaikus izšķīst un pārkristalizēsies. Reakcija, NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl^-(aq), būs dinamiskā līdzsvarā, kad NaCl šķīšanas ātrums ir vienāds ar pārkristalizācijas ātrumu.

panda kūst

Vēl viens dinamiskā līdzsvara piemērs irNĒ₂(g) + CO (g) ⇌ NO (g) + CO₂(g) (atkal, ja abas likmes ir vienādas). Slāpekļa dioksīds (NĒ₂) reaģē ar oglekļa monoksīdu (CO), veidojot slāpekļa oksīdu (NO) un oglekļa dioksīdu (CO₂), un apgrieztā reakcijā slāpekļa oksīds un oglekļa dioksīds reaģē, veidojot slāpekļa dioksīdu un oglekļa monoksīdu.

Ja novērojat reakciju, varat pateikt, ka tā nav dinamiskā līdzsvarā, ja redzat izmaiņas, kas notiek reaģentu vai produktu daudzumos. (Ja neredzat nekādas izmaiņas, tas negarantē, ka tas ir dinamiskā līdzsvarā, jo tas var būt statiskā līdzsvarā vai arī izmaiņas var būt pārāk mazas, lai tās varētu redzēt ar neapbruņotu aci.)

Tāda vienādojuma piemērs, kas nekad nevar būt dinamiskā līdzsvarā, ir: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l) +3O₂ (g) → 4 Fe(Ak!)³(s). Šis ir rūsas veidošanās vienādojums. Mēs varam redzēt, ka tas nekad nebūs dinamiskā līdzsvarā, jo reakcijas bultiņa iet tikai vienā virzienā (tāpēc sarūsējis auto pats no sevis nekļūs spīdīgs).

Šai automašīnai nav dinamiska līdzsvara!

Dinamiskais līdzsvars pret statisko līdzsvaru

Ja novērojat reakcijas dinamiskā līdzsvarā un reakcijas statiskā līdzsvarā, nevienā no tām nebūs redzamu izmaiņu, un izskatīsies, ka nekas nenotiek. Tomēr reakcijas statiskā līdzsvarā patiesībā ļoti atšķiras no tām, kas ir dinamiskā līdzsvarā.

Statiskais līdzsvars (pazīstams arī kā mehāniskais līdzsvars) ir tad, kad reakcija ir apstājusies un starp reaģentiem un produktiem vispār nenotiek kustība. Reakcija ir pabeigta, un tiešās un apgrieztās reakcijas ātrums ir 0.

Lai gan reakcijas dinamiskā līdzsvarā ir atgriezeniskas (var noritēt jebkurā virzienā), tad reakcijas statiskā līdzsvarā ir neatgriezeniskas un var notikt tikai vienā virzienā. Tomēr gan dinamiskais līdzsvars, gan statiskais līdzsvars ir līdzsvara stāvokļa sistēmu piemēri, kurā tīrā spēka iedarbība uz sistēmām ir nulle.

Zemāk ir diagramma, kurā parādītas galvenās atšķirības starp dinamisko un statisko līdzsvaru.

Kā dinamiskais līdzsvars ir saistīts ar ātruma konstantēm?

Ja reakcija ir dinamiskā līdzsvarā, reakcijai būs noteikta ātruma konstante, kas pazīstama kā līdzsvara konstante, vaiK_ekv.

Līdzsvara konstante vai ātruma konstante ir koeficients, kas parāda reakcijas koeficientu (vai produktu un reaģentu relatīvo daudzumu reakcijā noteiktā laika brīdī), kad reakcija ir līdzsvarā. Līdzsvara konstantes vērtība parādīs produkta un reaģenta relatīvo daudzumu līdzsvara stāvoklī.

salīdziniet java virknes

Ja K_ekvir >1000, līdzsvara stāvoklī būs galvenokārt produkts.

Ja K_ekvir no 0,001 līdz 1000, līdzsvara stāvoklī būs ievērojams daudzums gan produkta, gan reaģenta.

Ja K_ekvir<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

Par reakciju a A + b B⇌ c C+ d D, A un B apzīmē reaģentus un C un D apzīmē produktus.

Līdzsvara konstantes vienādojums ir K_ekv=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Piemērs

Pieņemiet reakciju N₂(g)+O₂(g)⇋2NO(g).

Izmantojot līdzsvara konstantes vienādojumu, K_ekvir vienāds ar [NAV]²/[N₂][O₂]. Jūs vai nu atstātu vienādojumu šādi, vai arī, ja jums ir dotas līdzsvara koncentrācijas/līdzsvara konstante, varat tās pievienot, lai atrastu trūkstošās vērtības.

Pieņemsim, ka mēs zinām abu koncentrāciju[N₂] un [O₂]=.15 M un [NO] koncentrācija ir 1,1 M.

Šo vērtību pievienošana jums dos:K_ekv= (1.1)²/(.15)(.15) vai 1.21/.0225.

Jūs varat atrisināt un konstatēt, ka K_ekv=53.8.

visu lielo burtu saīsne Excel

KopšK_ekvir no 0,001 līdz 1000, būs ievērojams daudzums NO, O₂, un N₂līdzsvara stāvoklī.

Kopsavilkums: Kas ir dinamiskais līdzsvars?

Kāda ir labākā dinamiskā līdzsvara definīcija? Dinamiskais līdzsvars rodas, ja atgriezeniskas reakcijas reakcijas ātrums ir vienāds ar apgrieztās reakcijas ātrumu. Tā kā abi ātrumi ir vienādi, šķiet, ka nekas nenotiek, bet patiesībā reakcija nepārtraukti notiek ar stabilu ātrumu.

Turpretim reakcijas pie stabila līdzsvara ir pabeigtas, un turpmāka reakcija nenotiek.

Līdzsvara konstantes vienādojums irK_ekv=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Ko tālāk?

Vai rakstāt pētniecisko darbu skolai, bet nezināt, par ko rakstīt? Mūsu ceļvedis pētniecības darbu tēmām ir vairāk nekā 100 tēmu desmit kategorijās, lai jūs varētu būt pārliecināti, ka atradīsit sev piemērotāko tēmu.

Vai vēlaties uzzināt ātrākos un vienkāršākos veidus, kā konvertēt starp Fārenheita un Celsija grādiem? Mēs esam jums nodrošinājuši! Iepazīstieties ar mūsu ceļvedi par labākajiem veidiem, kā konvertēt Celsija uz Fārenheitu (vai otrādi).

Vai jūs zinātņu stundā mācāties par mākoņiem? Saņemiet palīdzību, lai identificētu dažāda veida mākoņi ar mūsu ekspertu ceļvedi.