Dinamička ravnoteža je važan koncept u kemiji. Ali što je točno dinamička ravnoteža? Kako nešto može biti dinamično, ali i u ravnoteži? Nastavite čitati kako biste saznali najbolju definiciju dinamičke ravnoteže, uobičajene primjere dinamičke ravnoteže i kako dinamička i statička ravnoteža mogu izgledati isto, ali su zapravo vrlo različite.
Što je dinamička ravnoteža?
Kemijske reakcije mogu ići u oba smjera (naprijed i obrnuto) ili samo u jednom smjeru. One koje idu u dva smjera poznate su kao reverzibilne reakcije, a možete ih prepoznati po strelicama koje idu u dva smjera, kao u primjeru u nastavku.
H2O(l) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)
Dinamička ravnoteža javlja se samo u reverzibilnim reakcijama, i to je kada je brzina prednje reakcije jednaka brzini obrnute reakcije. Ove su jednadžbe dinamičke jer se naprijed i obratna reakcija još uvijek događaju, ali dvije su brzine jednake i nepromjenjive, pa su također u ravnoteži.
Dinamička ravnoteža je primjer sustava u stabilnom stanju. To znači da su varijable u jednadžbi nepromjenjive tijekom vremena (budući da su brzine reakcije jednake). Ako promatrate reakciju u dinamičkoj ravnoteži, izgledat će kao da se ništa ne događa budući da koncentracije svake tvari ostaju konstantne. Međutim, reakcije se zapravo neprestano događaju.
Ipak, dinamička ravnoteža ne događa se samo u kemijskim laboratorijima; svjedočili ste primjeru dinamičke ravnoteže svaki put kad ste popili sok. U zatvorenoj boci sode, ugljični dioksid je prisutan iu tekućoj/vodenoj fazi i u plinovitoj fazi (mjehurići). Dvije faze ugljičnog dioksida su u dinamičkoj ravnoteži unutar zatvorene boce soda jer se plinoviti ugljični dioksid otapa u tekući oblik istom brzinom kojom se tekući oblik ugljičnog dioksida pretvara natrag u svoj plinoviti oblik.
Jednadžba izgleda ovako: CO2(g) ⇌ CO2(aq).
Promjena temperature, tlaka ili koncentracije reakcije može pomaknuti ravnotežu jednadžbe i izbaciti je iz dinamičke ravnoteže. To je razlog zašto, ako otvorite limenku gaziranog soka i ostavite je van duže vrijeme, na kraju će postati 'ravna' i više neće biti mjehurića. To je zato što limenka soda više nije zatvoreni sustav i ugljični dioksid može komunicirati s atmosferom. To ga pomiče iz dinamičke ravnoteže i oslobađa plinoviti oblik ugljičnog dioksida sve dok više ne bude mjehurića.
Primjeri dinamičke ravnoteže
Svaka reakcija bit će u dinamičkoj ravnoteži ako je reverzibilna i ako su brzine naprijed i obrnute reakcije jednake. Na primjer, recimo da pripremate otopinu koja je zasićena vodenom otopinom NaCl. Ako zatim dodate čvrste kristale NaCl, NaCl će se istovremeno otapati i rekristalizirati unutar otopine. Reakcija, NaCl(s) ⇌ Na+(aq) + Cl-(aq), bit će u dinamičkoj ravnoteži kada je brzina otapanja NaCl jednaka brzini rekristalizacije.
funkcije niza java
Drugi primjer dinamičke ravnoteže jeNE2(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CO2(g) (opet, sve dok su dvije stope jednake). Dušikov dioksid (NE2) reagira s ugljikovim monoksidom (CO) stvarajući dušikov oksid (NO) i ugljikov dioksid (CO2), a u obrnutoj reakciji dušikov oksid i ugljični dioksid reagiraju u dušikov dioksid i ugljikov monoksid.
Ako promatrate reakciju, možete reći da nije u dinamičkoj ravnoteži ako vidite promjene koje se događaju u količinama reaktanata ili proizvoda. (Ako ne možete vidjeti nikakve promjene, to ne jamči da je u dinamičkoj ravnoteži, jer može biti u statičkoj ravnoteži ili su promjene premale da bi se vidjele golim okom.)
Primjer jednadžbe koja nikada ne bi mogla biti u dinamičkoj ravnoteži je: 4 Fe(s) + 6 H2O(l) +3O2 (g) → 4 Fe(OH)3(s). Ovo je jednadžba za stvaranje hrđe. Vidimo da nikada neće biti u dinamičkoj ravnoteži jer strelica za reakciju ide samo u jednom smjeru (zbog čega zahrđali auto neće sam ponovno postati sjajan).
Ne postoji dinamička ravnoteža za ovaj auto!
Dinamička ravnoteža naspram statičke ravnoteže
Ako promatrate reakcije u dinamičkoj ravnoteži i reakcije u statičkoj ravnoteži, ni u jednoj neće doći do vidljivih promjena i izgledat će kao da se ništa ne događa. Međutim, reakcije u statičkoj ravnoteži zapravo se jako razlikuju od onih u dinamičkoj ravnoteži.
Statička ravnoteža (također poznata kao mehanička ravnoteža) je kada je reakcija zaustavljena i nema nikakvog kretanja između reaktanata i proizvoda. Reakcija je dovršena, a brzine reakcije naprijed i obrata su 0.
Dok su reakcije u dinamičkoj ravnoteži reverzibilne (mogu se odvijati u bilo kojem smjeru), one u statičkoj ravnoteži su nepovratne i mogu se odvijati samo u jednom smjeru. Međutim, i dinamička ravnoteža i statička ravnoteža primjeri su sustava u stabilnom stanju, u kojem je neto djelovanje sile na sustave jednako nuli.
Dolje je grafikon koji prikazuje ključne razlike između dinamičke i statičke ravnoteže.
| Dinamička ravnoteža | Statička ravnoteža java do while primjer |
| Reverzibilan | Nepovratno |
| Reakcija se još događa | Reakcija je prestala java prekidač |
| Brzina reakcije naprijed = brzina povratne reakcije | Obje brzine reakcije su nula |
| Javlja se u zatvorenom sustavu | Može se pojaviti u otvorenom ili zatvorenom sustavu |
Kako se dinamička ravnoteža odnosi na konstante brzine?
Kada je reakcija u dinamičkoj ravnoteži, reakcija će imati određenu konstantu brzine, poznatu kao konstanta ravnoteže, iliKekv.
Konstanta ravnoteže ili konstanta brzine je koeficijent koji pokazuje reakcijski kvocijent (ili relativne količine produkata i reaktanata u reakciji u određenom trenutku) kada je reakcija u ravnoteži. Vrijednost konstante ravnoteže reći će vam relativne količine produkta i reaktanta u ravnoteži.
Ako je Kekvje >1000, u ravnoteži će biti većinom produkt.
Ako je Kekvje između 0,001 i 1000, u ravnoteži će postojati značajna količina produkta i reaktanta.
Ako je Kekvje<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.
Za reakciju a A + b B⇌ c C+ d D, A i B predstavljaju reaktante, a C i D proizvode.
Jednadžba za konstantu ravnoteže je Kekv=[C]c[D]d/[A]a[B]b.
Primjer
Uzmite reakciju N2(g)+O2(g)⇋2NO(g).
Koristeći jednadžbu za konstantu ravnoteže, Kekvjednako je [NE]2/[N2][O2]. Ili biste ostavili jednadžbu ovako ili, ako su vam zadane ravnotežne koncentracije/konstanta ravnoteže, možete ih uključiti kako biste pronašli vrijednosti koje nedostaju.
Recimo da znamo koncentracije oba[N2] i [O2]=.15 M i koncentracija [NO] je 1.1 M.
Uključivanje tih vrijednosti dalo bi vam:Kekv= (1.1)2/(.15)(.15) ili 1.21/.0225.
Možete riješiti i pronaći da Kekv=53.8.
niz u polje java
OdKekvizmeđu 0,001 i 1000, postojat će značajna količina svakog od NO, O2, i N2u ravnoteži.
Sažetak: Što je dinamička ravnoteža?
Koja je najbolja definicija dinamičke ravnoteže? Dinamička ravnoteža se događa kada je, za reverzibilnu reakciju, brzina prednje reakcije jednaka brzini obrnute reakcije. Budući da su dvije brzine jednake, izgleda kao da se ništa ne događa, ali u stvarnosti se reakcija kontinuirano odvija svojom stabilnom brzinom.
Nasuprot tome, reakcije u stabilnoj ravnoteži su dovršene i nema daljnje reakcije.
Jednadžba za konstantu ravnoteže jeKekv=[C]c[D]d/[A]a[B]b.
Što je sljedeće?
Pišete znanstveni rad za školu, ali niste sigurni o čemu pisati? Naš vodič kroz teme istraživačkih radova ima preko 100 tema u deset kategorija tako da možete biti sigurni da ćete pronaći savršenu temu za sebe.
Želite znati najbrže i najlakše načine pretvorbe između Fahrenheita i Celzija? Pokrivamo vas! Pogledajte naš vodič za najbolje načine pretvaranja Celzijusa u Fahrenheite (ili obrnuto).
Proučavate li oblake na satu prirodnih znanosti? Potražite pomoć u identificiranju različite vrste oblaka uz naše stručno vodstvo.