Динамичното равновесие е важна концепция в химията. Но какво точно е динамичното равновесие? Как може нещо да бъде динамично, но и в равновесие? Продължете да четете, за да научите най-добрата дефиниция на динамично равновесие, общи примери за динамично равновесие и как динамичното и статичното равновесие може да изглеждат еднакво, но всъщност са много различни.

Какво е динамично равновесие?

Химичните реакции могат да протичат или в двете посоки (напред и назад) или само в една посока. Тези, които вървят в две посоки, са известни като обратими реакции, и можете да ги идентифицирате по стрелките, вървящи в две посоки, като примера по-долу.

H2O(l) ⇌ H⁺(воден) + ОН^-(воден)

Динамичното равновесие възниква само при обратими реакции и това е, когато скоростта на правата реакция е равна на скоростта на обратната реакция. Тези уравнения са динамични, тъй като правата и обратната реакция все още се случват, но двете скорости са равни и непроменливи, така че те също са в равновесие.

Динамичното равновесие е пример за система в стабилно състояние. Това означава, че променливите в уравнението не се променят във времето (тъй като скоростите на реакцията са еднакви). Ако погледнете реакция в динамично равновесие, ще изглежда, че нищо не се случва, тъй като концентрациите на всяко вещество остават постоянни. Реакциите обаче се случват непрекъснато.

Динамичното равновесие обаче не се случва само в химическите лаборатории; сте били свидетели на пример за динамично равновесие всеки път, когато сте пили газирана напитка. В запечатана бутилка сода въглеродният диоксид присъства както в течната/водната фаза, така и в газообразната фаза (мехурчета). Двете фази на въглеродния диоксид са в динамично равновесие вътре в запечатаната бутилка сода, тъй като газообразният въглероден диоксид се разтваря в течна форма със същата скорост, с която течната форма на въглеродния диоксид се превръща обратно в своята газообразна форма.

Уравнението изглежда така: CО₂(g) ⇌ CО₂(воден).

Промяната на температурата, налягането или концентрацията на реакция може да измести равновесието на дадено уравнение и да го извади от динамично равновесие. Ето защо, ако отворите кутия с газирана напитка и я оставите навън за дълго време, накрая тя ще стане „плоска“ и няма да има повече мехурчета. Това е така, защото кутията със сода вече не е затворена система и въглеродният диоксид може да взаимодейства с атмосферата. Това го извежда от динамично равновесие и освобождава газообразната форма на въглероден диоксид, докато вече няма мехурчета.

Примери за динамично равновесие

Всяка реакция ще бъде в динамично равновесие, ако е обратима и скоростите на правата и обратната реакция са равни. Например, кажете, че приготвяте разтвор, който е наситен с воден разтвор на NaCl. Ако след това добавите твърди кристали NaCl, NaCl едновременно ще се разтваря и рекристализира в разтвора. Реакцията, NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl^-(aq), ще бъде в динамично равновесие, когато скоростта на разтваряне на NaCl е равна на скоростта на рекристализация.

map java итератор

Друг пример за динамично равновесие еНЕ₂(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CО₂(g) (отново, стига двете ставки да са равни). Азотен диоксид (НЕ₂) реагира с въглероден оксид (CO), за да образува азотен оксид (NO) и въглероден диоксид (CО₂), а при обратната реакция азотният оксид и въглеродният диоксид реагират, за да образуват азотен диоксид и въглероден оксид.

Ако наблюдавате реакция, можете да кажете, че не е в динамично равновесие, ако можете да видите промени, настъпващи в количествата на реагентите или продуктите. (Ако не можете да видите никакви промени, това не гарантира, че е в динамично равновесие, тъй като може да е в статично равновесие или промените може да са твърде малки, за да се видят с невъоръжено око.)

Пример за уравнение, което никога не може да бъде в динамично равновесие, е: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l) +3O₂ (g) → 4 Fe(ОХ)³(с). Това е уравнение за образуването на ръжда. Можем да видим, че никога няма да бъде в динамично равновесие, защото стрелката за реакцията върви само в една посока (ето защо една ръждясала кола няма да стане отново лъскава сама по себе си).

За тази кола няма динамично равновесие!

Динамично равновесие срещу статично равновесие

Ако наблюдавате реакции в динамично равновесие и реакции в статично равновесие, нито една от тях няма да има видими промени и ще изглежда, че нищо не се случва. Въпреки това реакциите при статично равновесие всъщност са много различни от тези при динамично равновесие.

Статичното равновесие (известно още като механично равновесие) е, когато реакцията е спряла и няма никакво движение между реагентите и продуктите. Реакцията е завършена и скоростите на правата и обратната реакция са 0.

Докато реакциите при динамично равновесие са обратими (могат да протичат във всяка посока), тези при статично равновесие са необратими и могат да протичат само в една посока. Въпреки това, както динамичното равновесие, така и статичното равновесие са примери за системи в стабилно състояние, при което общото силово действие върху системите е нула.

По-долу има диаграма, показваща основните разлики между динамично и статично равновесие.

Как динамичното равновесие е свързано с константите на скоростта?

Когато реакцията е в динамично равновесие, реакцията ще има специфична константа на скоростта, известна като равновесна константа, илиК_екв.

Равновесната константа или константата на скоростта е коефициент, който показва реакционния коефициент (или относителните количества продукти и реагенти в реакцията в даден момент от време), когато реакцията е в равновесие. Стойността на равновесната константа ще ви каже относителните количества продукт и реагент в равновесие.

Ако К_екве >1000, при равновесие ще има предимно продукт.

Ако К_екве между .001 и 1000, при равновесие ще има значително количество както продукт, така и реагент.

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

как да разкриете скрити приложения

За реакцията а А + b Б⇌ ° С C+ д D, A и B представляват реагентите, а C и D представляват продуктите.

Уравнението за равновесната константа е К_екв=[C]^{° С}[Д]^д/[A]^а[B]^b.

Пример

Вземете реакцията N₂(g)+O₂(g)⇋2NO(g).

Използвайки уравнението за равновесната константа, К_екве равно на [НЕ]²/[Н₂][О₂]. Или бихте оставили уравнението така, или, ако са ви дадени равновесни концентрации/равновесната константа, можете да ги включите, за да намерите всички липсващи стойности.

Да кажем, че знаем концентрациите и на двете[н₂] и [О₂]=.15 М и концентрацията на [NO] е 1.1 М.

Включването на тези стойности ще ви даде:К_екв= (1.1)²/(.15)(.15) или 1.21/.0225.

Можете да решите и да откриете, че K_екв=53.8.

ОтК_екве между .001 и 1000, ще има значително количество всеки от NO, O₂, и Н₂в равновесие.

град в САЩ

Резюме: Какво е динамично равновесие?

Кое е най-доброто определение за динамично равновесие? Динамично равновесие възниква, когато за обратима реакция скоростта на правата реакция е равна на скоростта на обратната реакция. Тъй като двете скорости са равни, изглежда, че нищо не се случва, но в действителност реакцията протича непрекъснато със своята стабилна скорост.

Обратно, реакциите при стабилно равновесие са завършени и не протича допълнителна реакция.

Уравнението за равновесната константа еК_екв=[C]^{° С}[Д]^д/[A]^а[B]^b.

Какво следва?

Пишете изследователска работа за училище, но не сте сигурни за какво да пишете? Нашето ръководство за теми за изследователска работа има над 100 теми в десет категории, така че можете да сте сигурни, че ще намерите идеалната тема за вас.

Искате ли да знаете най-бързите и лесни начини за конвертиране между Фаренхайт и Целзий? Ние ви покриваме! Вижте нашето ръководство за най-добрите начини за преобразуване на Целзий във Фаренхайт (или обратното).

Изучавате ли облаци във вашия час по природни науки? Потърсете помощ за идентифициране на различни видове облаци с нашето експертно ръководство.