Dynamická rovnováha je důležitý pojem v chemii. Ale co je to vlastně dynamická rovnováha? Jak může být něco dynamické, ale zároveň v rovnováze? Pokračujte ve čtení, abyste se dozvěděli nejlepší definici dynamické rovnováhy, běžné příklady dynamické rovnováhy a jak mohou dynamická a statická rovnováha vypadat stejně, ale ve skutečnosti jsou velmi odlišné.

Co je dynamická rovnováha?

Chemické reakce mohou probíhat buď oběma směry (vpřed i vzad), nebo pouze jedním směrem. Ty, které jdou dvěma směry, jsou známé jako vratné reakce, a můžete je identifikovat podle šipek ve dvou směrech, jako v příkladu níže.

H2O(l) ⇌ H⁺(aq) + OH^-(aq)

Dynamická rovnováha nastává pouze u reverzibilních reakcí a je to tehdy, když je rychlost dopředné reakce rovna rychlosti zpětné reakce. Tyto rovnice jsou dynamické, protože dopředné a zpětné reakce stále probíhají, ale obě rychlosti jsou stejné a nemění se, takže jsou také v rovnováze.

Dynamická rovnováha je příkladem systému v ustáleném stavu. To znamená, že proměnné v rovnici se v průběhu času nemění (protože rychlosti reakce jsou stejné). Pokud se podíváte na reakci v dynamické rovnováze, bude to vypadat, že se nic neděje, protože koncentrace každé látky zůstávají konstantní. Reakce však ve skutečnosti probíhají nepřetržitě.

Dynamická rovnováha se však nevyskytuje pouze v chemických laboratořích; jste byli svědky příkladu dynamické rovnováhy pokaždé, když jste si dali sodu. V uzavřené láhvi sody je oxid uhličitý přítomen jak v kapalné/vodné fázi, tak v plynné fázi (bubliny). Dvě fáze oxidu uhličitého jsou uvnitř uzavřené láhve na sodu v dynamické rovnováze, protože plynný oxid uhličitý se rozpouští do kapalné formy stejnou rychlostí, jakou se kapalná forma oxidu uhličitého přeměňuje zpět na plynnou formu.

Rovnice vypadá takto: CÓ₂g) ⇌ CÓ₂(aq).

Změna teploty, tlaku nebo koncentrace reakce může posunout rovnováhu rovnice a vyřadit ji z dynamické rovnováhy. To je důvod, proč, když otevřete plechovku sody a necháte ji dlouho venku, nakonec se stane „plochou“ a nebudou už žádné bubliny. Je to proto, že plechovka sody již není uzavřeným systémem a oxid uhličitý může interagovat s atmosférou. Tím se dostane z dynamické rovnováhy a uvolní se plynná forma oxidu uhličitého, dokud už nebudou žádné bubliny.

Příklady dynamické rovnováhy

Jakákoli reakce bude v dynamické rovnováze, pokud je vratná a rychlost dopředné a zpětné reakce je stejná. Řekněme například, že připravujete roztok nasycený vodným roztokem NaCl. Pokud poté přidáte pevné krystaly NaCl, NaCl se bude v roztoku současně rozpouštět a rekrystalizovat. Reakce, NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl^-(aq), bude v dynamické rovnováze, když se rychlost rozpouštění NaCl rovná rychlosti rekrystalizace.

iterační mapa java

Dalším příkladem dynamické rovnováhy jeNE₂(g) + CO (g) ⇌ NO (g) + CÓ₂g) (opět, pokud jsou obě sazby stejné). Oxid dusičitý (NE₂) reaguje s oxidem uhelnatým (CO) za vzniku oxidu dusíku (NO) a oxidu uhličitého (CÓ₂), a v reverzní reakci oxid dusíku a oxid uhličitý reagují za vzniku oxidu dusičitého a oxidu uhelnatého.

Pokud pozorujete reakci, můžete říct, že není v dynamické rovnováze, pokud vidíte změny, ke kterým dochází v množství reaktantů nebo produktů. (Pokud nevidíte žádné změny, nezaručuje to, že je v dynamické rovnováze, protože může být ve statické rovnováze nebo mohou být změny příliš malé, aby je bylo možné vidět pouhým okem.)

Příklad rovnice, která nikdy nemůže být v dynamické rovnováze, je: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l)+30₂ (g) → 4 Fe(ACH)³(s). To je rovnice pro vznik rzi. Vidíme, že nikdy nebude v dynamické rovnováze, protože šipka pro reakci jde pouze jedním směrem (to je důvod, proč se rezavé auto samo o sobě znovu neleskne).

Toto auto nemá žádnou dynamickou rovnováhu!

Dynamická rovnováha vs statická rovnováha

Pokud budete pozorovat reakce při dynamické rovnováze a reakce při statické rovnováze, ani u jedné nedojde k viditelným změnám a bude to vypadat, jako by se nic nedělo. Reakce ve statické rovnováze jsou však ve skutečnosti velmi odlišné od reakcí v dynamické rovnováze.

Statická rovnováha (také známá jako mechanická rovnováha) je stav, kdy se reakce zastavila a mezi reaktanty a produkty nedochází k žádnému pohybu. Reakce je dokončena a rychlost reakce vpřed i vzad je 0.

Zatímco reakce při dynamické rovnováze jsou vratné (mohou probíhat v obou směrech), reakce ve statické rovnováze jsou nevratné a mohou probíhat pouze jedním směrem. Dynamická rovnováha i statická rovnováha jsou však příklady systémů v ustáleném stavu, ve kterém je čisté silové působení na systémy nulové.

Níže je uveden graf znázorňující klíčové rozdíly mezi dynamickou a statickou rovnováhou.

Jak souvisí dynamická rovnováha s rychlostními konstantami?

Když je reakce v dynamické rovnováze, bude mít reakce specifickou rychlostní konstantu, známou jako rovnovážná konstanta, neboK_ekv.

Rovnovážná konstanta nebo rychlostní konstanta je koeficient, který ukazuje reakční kvocient (nebo relativní množství produktů a reaktantů v reakci v daném časovém okamžiku), když je reakce v rovnováze. Hodnota rovnovážné konstanty vám řekne relativní množství produktu a reaktantu v rovnováze.

arraylist v java sort

Pokud K_ekvje >1000, v rovnováze bude většinou produkt.

Pokud K_ekvje mezi 0,001 a 1000, v rovnováze bude významné množství jak produktu, tak reaktantu.

Pokud K_ekvje<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

Za reakci A A + b B⇌ C C+ d D, A a B představují reaktanty a C a D představují produkty.

Rovnováha pro rovnovážnou konstantu je K_ekv=[C]^C[D]^d/[A]^A[B]^b.

Příklad

Vezměte si reakci N₂(g) + O₂(g) - 2NO (g).

Pomocí rovnice pro rovnovážnou konstantu K_ekvje rovný [NE]²/[N₂][Ó₂]. Buď rovnici necháte takto, nebo pokud dostanete rovnovážné koncentrace/rovnovážnou konstantu, můžete je zapojit, abyste našli chybějící hodnoty.

Řekněme, že známe koncentrace obou[N₂] a [Ó₂]=0,15 M a koncentrace [NO] je 1,1 M.

Zapojením těchto hodnot získáte:K_ekv= (1.1)²/(.15)(.15) nebo 1.21/.0225.

Můžete vyřešit a zjistit, že K_ekv=53,8.

Od té dobyK_ekvje mezi 0,001 a 1000, bude zde významné množství NO, O₂a N₂v rovnováze.

Shrnutí: Co je dynamická rovnováha?

Jaká je nejlepší definice dynamické rovnováhy? Dynamická rovnováha nastane, když u reverzibilní reakce se rychlost dopředné reakce rovná rychlosti zpětné reakce. Protože jsou obě rychlosti stejné, vypadá to, že se nic neděje, ale ve skutečnosti reakce neustále probíhá svou stabilní rychlostí.

Naproti tomu reakce ve stabilní rovnováze jsou úplné a žádná další reakce neprobíhá.

Java třídí seznam

Rovnováha pro rovnovážnou konstantu jeK_ekv=[C]^C[D]^d/[A]^A[B]^b.

Co bude dál?

Píšete výzkumnou práci do školy, ale nevíte, o čem psát? Náš průvodce tématy výzkumu má více než 100 témat v deseti kategoriích, takže si můžete být jisti, že najdete ideální téma pro vás.

Chcete znát nejrychlejší a nejjednodušší způsoby převodu mezi stupni Fahrenheita a Celsia? Máme vás na dosah! Podívejte se na našeho průvodce nejlepšími způsoby, jak převést stupně Celsia na stupně Fahrenheita (nebo naopak).

Učíte se v hodině přírodopisu mraky? Získejte pomoc s identifikací různé druhy mraků s naším odborným průvodcem.