Динамичка равнотежа је важан концепт у хемији. Али шта је тачно динамичка равнотежа? Како нешто може бити динамично, али и у равнотежи? Наставите да читате да бисте научили најбољу дефиницију динамичке равнотеже, уобичајене примере динамичке равнотеже и како динамичка и статичка равнотежа могу изгледати исто, али су у ствари веома различите.

Шта је динамичка равнотежа?

Хемијске реакције могу ићи у оба смера (напред и уназад) или само у једном смеру. Оне које иду у два правца познате су као реверзибилне реакције, и можете их идентификовати по стрелицама које иду у два смера, као у примеру испод.

Х2О(л) ⇌ Х⁺(ак) + ОХ^-(ак)

Динамичка равнотежа се јавља само у реверзибилним реакцијама, и то је када је брзина реакције унапред једнака брзини реверзне реакције. Ове једначине су динамичке јер се и даље дешавају предња и обрнута реакција, али су две стопе једнаке и непроменљиве, тако да су и оне у равнотежи.

Динамичка равнотежа је пример система у стабилном стању. То значи да су варијабле у једначини непроменљиве током времена (пошто су брзине реакције једнаке). Ако погледате реакцију у динамичкој равнотежи, изгледаће као да се ништа не дешава јер концентрације сваке супстанце остају константне. Међутим, реакције се заправо дешавају континуирано.

Међутим, динамичка равнотежа се не јавља само у хемијским лабораторијама; сведоци сте примера динамичке равнотеже сваки пут када сте попили сок. У затвореној боци соде, угљен-диоксид је присутан иу течној/воденој фази иу гасовитој фази (мехурићи). Две фазе угљен-диоксида су у динамичкој равнотежи унутар затворене боце соде, пошто се гасовити угљен-диоксид раствара у течни облик истом брзином којом се течни облик угљен-диоксида претвара назад у гасовити облик.

Једначина изгледа овако: ЦО₂(г) ⇌ ЦО₂(ак).

Промена температуре, притиска или концентрације реакције може померити равнотежу једначине и избацити је из динамичке равнотеже. Због тога, ако отворите лименку газираног пића и оставите је на дуже време, она ће на крају постати „равна“ и више неће бити мехурића. То је зато што лименка соде више није затворени систем и угљен-диоксид може да комуницира са атмосфером. Ово га помера из динамичке равнотеже и ослобађа гасовити облик угљен-диоксида све док више не буде мехурића.

Примери динамичке равнотеже

Свака реакција ће бити у динамичкој равнотежи ако је реверзибилна и ако су брзине напредне и реверзне реакције једнаке. На пример, рецимо да припремате раствор који је засићен воденим раствором НаЦл. Ако затим додате чврсте кристале НаЦл, НаЦл ће се истовремено растварати и рекристалисати унутар раствора. Реакција, НаЦл(с) ⇌ На⁺(ак) + Цл^-(ак), биће у динамичкој равнотежи када је брзина растварања НаЦл једнака брзини рекристализације.

шта је монитор

Други пример динамичке равнотеже јеНЕ₂(г) + ЦО(г) ⇌ НО(г) + ЦО₂(г) (опет, све док су две стопе једнаке). Азот-диоксид (НЕ₂) реагује са угљен моноксидом (ЦО) и формира азот-оксид (НО) и угљен-диоксид (ЦО₂), и, у обрнутој реакцији, азот-оксид и угљен-диоксид реагују и формирају азот-диоксид и угљен-моноксид.

Ако посматрате реакцију, можете рећи да није у динамичкој равнотежи ако видите промене које се дешавају у количинама реактаната или производа. (Ако не можете да видите никакве промене, то не гарантује да је у динамичкој равнотежи, јер може бити у статичкој равнотежи или промене могу бити премале да би се виделе голим оком.)

Пример једначине која никада не би могла да буде у динамичкој равнотежи је: 4 Фе(с) + 6 Х₂О(л) +3О₂ (г) → 4 Фе(ОХ)³(с). Ово је једначина за формирање рђе. Видимо да никада неће бити у динамичкој равнотежи јер стрелица за реакцију иде само у једном правцу (због чега зарђали аутомобил неће поново постати сјајан сам).

Не постоји динамичка равнотежа за овај аутомобил!

Динамичка равнотежа против статичког еквилибријума

Ако посматрате реакције у динамичкој равнотежи и реакције у статичкој равнотежи, ни једно ни друго неће имати видљиве промене и изгледаће као да се ништа не дешава. Међутим, реакције у статичкој равнотежи су заправо веома различите од оних у динамичкој равнотежи.

Статичка равнотежа (позната и као механичка равнотежа) је када је реакција заустављена и уопште нема кретања између реактаната и производа. Реакција је завршена и брзина реакције напред и назад су 0.

Док су реакције у динамичкој равнотежи реверзибилне (могу се одвијати у било ком смеру), оне у статичкој равнотежи су неповратне и могу се одвијати само у једном правцу. Међутим, и динамичка равнотежа и статичка равнотежа су примери система у стабилном стању, у којој је нето дејство сила на системе нула.

Испод је графикон који показује кључне разлике између динамичке и статичке равнотеже.

Како се динамичка равнотежа односи на константе брзине?

Када је реакција у динамичкој равнотежи, реакција ће имати специфичну константу брзине, познату као константа равнотеже, илиК_екв.

Константа равнотеже, или константа брзине, је коефицијент који показује реакциони количник (или релативне количине производа и реактаната у реакцији у датом тренутку) када је реакција у равнотежи. Вредност константе равнотеже ће вам рећи релативне количине производа и реактаната у равнотежи.

Ако је К_еквје >1000, у равнотежи ће бити углавном производ.

Ако је К_еквје између .001 и 1000, у равнотежи ће бити значајна количина и производа и реактанта.

Ако је К_еквје<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

За реакцију а А + б Б⇌ ц Ц+ д Д, А и Б представљају реактанте, а Ц и Д представљају производе.

Једначина за константу равнотеже је К_екв=[Ц]^ц[Д]^д/[А]^а[Б]^б.

Пример

Узмите реакцију Н₂(г)+О₂(г)⇋2НО(г).

Користећи једначину за константу равнотеже, К_еквје једнако [НЕ]²/[Н₂][О₂]. Или бисте оставили овакву једначину, или, ако су вам дате равнотежне концентрације/константа равнотеже, можете их прикључити да бисте пронашли вредности које недостају.

Рецимо да знамо концентрације оба[Н₂] и [О₂]=.15 М, а концентрација [НО] је 1,1 М.

Укључивање тих вредности би вам дало:К_екв= (1.1)²/(.15)(.15) или 1.21/.0225.

Можете решити и пронаћи да је К_екв=53.8.

ОдК_еквје између .001 и 1000, биће значајна количина НО, О₂, и Н₂у равнотежи.

Резиме: Шта је динамичка равнотежа?

Која је најбоља дефиниција динамичке равнотеже? Динамичка равнотежа настаје када је, за реверзибилну реакцију, брзина реакције унапред једнака брзини реверзне реакције. Пошто су две стопе једнаке, изгледа да се ништа не дешава, али у стварности реакција се континуирано одвија стабилном брзином.

Насупрот томе, реакције у стабилној равнотежи су потпуне и нема даље реакције.

Једначина за константу равнотеже јеК_екв=[Ц]^ц[Д]^д/[А]^а[Б]^б.

Шта је следеће?

Пишите истраживачки рад за школу, али нисте сигурни о чему да пишете? Наш водич за теме истраживачког рада има преко 100 тема у десет категорија тако да можете бити сигурни да ћете пронаћи савршену тему за вас.

разлика у датумима у Екцелу

Желите да знате најбрже и најлакше начине за конверзију између Фаренхајта и Целзијуса? Покрили смо вас! Погледајте наш водич за најбоље начине за претварање Целзијуса у Фаренхајте (или обрнуто).

Да ли проучавате облаке на часу науке? Потражите помоћ при идентификацији различите врсте облака са нашим стручним водичем.