Echilibrul dinamic este un concept important în chimie. Dar ce este exact echilibrul dinamic? Cum poate fi ceva dinamic, dar și în echilibru? Continuați să citiți pentru a afla cea mai bună definiție a echilibrului dinamic, exemple comune de echilibru dinamic și cum echilibrul dinamic și static pot arăta la fel, dar sunt de fapt foarte diferite.
Ce este echilibrul dinamic?
Reacțiile chimice pot fi fie în ambele direcții (înainte și invers), fie doar într-o singură direcție. Cele care merg în două direcții sunt cunoscute ca reacții reversibile, și le puteți identifica după săgețile care merg în două direcții, ca în exemplul de mai jos.
H2O(l) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)
Echilibrul dinamic apare doar în reacțiile reversibile și este atunci când viteza reacției directe este egală cu viteza reacției inverse. Aceste ecuații sunt dinamice, deoarece reacțiile directe și inverse încă au loc, dar cele două rate sunt egale și neschimbate, deci sunt, de asemenea, la echilibru.
Echilibrul dinamic este un exemplu de sistem în stare staționară. Aceasta înseamnă că variabilele din ecuație sunt neschimbate în timp (deoarece vitezele de reacție sunt egale). Dacă te uiți la o reacție în echilibru dinamic, va părea că nu se întâmplă nimic, deoarece concentrațiile fiecărei substanțe rămân constante. Cu toate acestea, reacțiile apar în mod continuu.
Echilibrul dinamic nu are loc doar în laboratoarele de chimie; ați asistat la un exemplu de echilibru dinamic de fiecare dată când ați băut un suc. Într-o sticlă de sifon închisă, dioxidul de carbon este prezent atât în faza lichidă/apoasă, cât și în faza gazoasă (bule). Cele două faze ale dioxidului de carbon sunt în echilibru dinamic în interiorul sticlei de sifon închise, deoarece dioxidul de carbon gazos se dizolvă în formă lichidă în aceeași rată în care forma lichidă a dioxidului de carbon este convertită înapoi în forma sa gazoasă.
Ecuația arată astfel: CO2(g) ⇌ CO2(aq).
Modificarea temperaturii, presiunii sau concentrației unei reacții poate schimba echilibrul unei ecuații și o scoate din echilibrul dinamic. Acesta este motivul pentru care, dacă deschideți o cutie de sifon și o lăsați afară pentru o lungă perioadă de timp, în cele din urmă va deveni „plată” și nu vor mai fi bule. Acest lucru se datorează faptului că doza de sifon nu mai este un sistem închis, iar dioxidul de carbon poate interacționa cu atmosfera. Acest lucru îl scoate din echilibrul dinamic și eliberează forma gazoasă a dioxidului de carbon până când nu mai există bule.
Exemple de echilibru dinamic
Orice reacție va fi în echilibru dinamic dacă este reversibilă și ratele reacțiilor directe și inverse sunt egale. De exemplu, spuneți că pregătiți o soluție care este saturată cu o soluție apoasă de NaCl. Dacă apoi adăugați cristale solide de NaCl, NaCl se va dizolva și se va recristaliza simultan în soluție. Reacția, NaCl(s) ⇌ Na+(aq) + CI-(aq), va fi în echilibru dinamic atunci când viteza de dizolvare a NaCl este egală cu viteza de recristalizare.
java adauga la o matrice
Un alt exemplu de echilibru dinamic esteNU2(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CO2(g) (din nou, atâta timp cât cele două rate sunt egale). Dioxid de azot (NU2) reacționează cu monoxidul de carbon (CO) pentru a forma oxid de azot (NO) și dioxid de carbon (CO2) și, în reacția inversă, oxidul de azot și dioxidul de carbon reacționează pentru a forma dioxid de azot și monoxid de carbon.
Dacă observați o reacție, puteți spune că nu este la echilibru dinamic dacă puteți vedea schimbări care apar în cantitățile de reactanți sau produși. (Dacă nu puteți vedea nicio modificare, asta nu garantează că se află la echilibru dinamic, deoarece poate fi la echilibru static sau modificările pot fi prea mici pentru a fi văzute cu ochiul liber.)
Un exemplu de ecuație care nu ar putea fi niciodată la echilibru dinamic este: 4 Fe(s) + 6 H2O(l) +3O2 (g) → 4 Fe(OH)3(s). Aceasta este o ecuație pentru formarea ruginii. Putem vedea că nu va fi niciodată în echilibru dinamic, deoarece săgeata pentru reacție merge într-un singur sens. (de aceea o mașină ruginită nu va deveni din nou strălucitoare singură).
Nu există un echilibru dinamic pentru această mașină!
Echilibrul dinamic vs echilibru static
Dacă observați reacții la echilibru dinamic și reacții la echilibru static, niciuna nu va avea loc schimbări vizibile și va părea că nu se întâmplă nimic. Cu toate acestea, reacțiile la echilibru static sunt de fapt foarte diferite de cele la echilibru dinamic.
Echilibrul static (cunoscut și ca echilibru mecanic) este atunci când reacția s-a oprit și nu există nicio mișcare între reactanți și produși. Reacția este completă și vitezele de reacție directă și inversă sunt ambele 0.
În timp ce reacțiile la echilibru dinamic sunt reversibile (pot avea loc în ambele direcții), cele la echilibru static sunt ireversibile și pot continua într-o singură direcție. Cu toate acestea, atât echilibrul dinamic, cât și echilibrul static sunt exemple de sisteme în stare staționară, în care acţiunea netă a forţei asupra sistemelor este zero.
Mai jos este o diagramă care arată diferențele cheie dintre echilibrul dinamic și static.
| Echilibru dinamic | Echilibrul static conversia șirului în dată |
| Reversibil | Ireversibil |
| Reacția încă are loc | Reacția a încetat |
| Viteza de reacție directă = viteza de reacție inversă | Ambele viteze de reacție sunt zero |
| Apare într-un sistem închis | Poate apărea într-un sistem deschis sau închis |
Cum se raportează echilibrul dinamic cu constantele ratei?
Când o reacție este la echilibru dinamic, reacția va avea o constantă de viteză specifică, cunoscută sub numele de constantă de echilibru sauKeq.
Constanta de echilibru, sau constanta de viteză, este un coeficient care arată coeficientul de reacție (sau cantitățile relative de produse și reactanți din reacție la un moment dat în timp) atunci când reacția este la echilibru. Valoarea constantei de echilibru vă va spune cantitățile relative de produs și reactant la echilibru.
conversie de tip și turnare în java
Dacă Keqeste >1000, la echilibru va fi în mare parte produs.
Dacă Keqeste între .001 și 1000, la echilibru va exista o cantitate semnificativă atât de produs, cât și de reactant.
Dacă Keqeste<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.
Pentru reacție A A + b B⇌ c C+ d D, A și B reprezintă reactanții, iar C și D reprezintă produsele.
Ecuația pentru constanta de echilibru este Keq=[C]c[D]d/[A]A[B]b.
Exemplu
Luați reacția N2(g)+O2(g)⇋2NO(g).
Folosind ecuația pentru constanta de echilibru, Keqeste egal cu [NU]2/[N2][O2]. Fie ați lăsa ecuația așa, fie, dacă vi se dau concentrații de echilibru/constanta de echilibru, le puteți conecta pentru a găsi orice valori lipsă.
Să zicem că știm concentrațiile ambelor[N2] și [O2]=.15 M și concentrația de [NO] este de 1,1 M.
Conectarea acestor valori îți va da:Keq= (1.1)2/(.15)(.15) sau 1.21/.0225.
Puteți rezolva și găsi că Keq=53,8.
jquery acest clic
De candKeqeste între .001 și 1000, va exista o cantitate semnificativă fiecare de NO, O2, si n2la echilibru.
Rezumat: Ce este echilibrul dinamic?
Care este cea mai bună definiție a echilibrului dinamic? Echilibrul dinamic apare atunci când, pentru o reacție reversibilă, viteza reacției directe este egală cu viteza reacției inverse. Deoarece cele două rate sunt egale, se pare că nu se întâmplă nimic, dar, în realitate, reacția are loc continuu la ritmul ei stabil.
În schimb, reacțiile la echilibru stabil sunt complete și nu mai are loc nicio reacție.
Ecuația pentru constanta de echilibru esteKeq=[C]c[D]d/[A]A[B]b.
Ce urmeaza?
Scriiți o lucrare de cercetare pentru școală, dar nu sunteți sigur despre ce să scrieți? Ghidul nostru pentru subiectele lucrărilor de cercetare are peste 100 de subiecte în zece categorii, așa că poți fi sigur că vei găsi subiectul perfect pentru tine.
Doriți să aflați cele mai rapide și mai simple modalități de a converti între Fahrenheit și Celsius? Te avem acoperit! Consultați ghidul nostru pentru cele mai bune modalități de a converti Celsius în Fahrenheit (sau vice versa).
Înveți norii la ora ta de științe? Obțineți ajutor pentru identificarea diferite tipuri de nori cu ghidul nostru expert.