Είναι η χημική ισορροπία μια δυναμική ισορροπία: 7 γεγονότα

Σε αυτό το άρθρο, "είναι η χημική ισορροπία μια δυναμική ισορροπία" οι ιδιότητες και οι βασικές διαφορές της στατικής και δυναμικής ισορροπίας με ορισμένα σχετικά θέματα συζητούνται παρακάτω.

Η χημική ισορροπία είναι μια δυναμική ισορροπία στην οποία η συγκέντρωση του αντιδρώντος και του προϊόντος συμβαίνει πάντα, αλλά η αναλογία του αντιδρώντος και του προϊόντος είναι σταθερή. Οποιαδήποτε χημική αντίδραση επιτυγχάνει συνθήκη δυναμικής ισορροπίας όταν ο ρυθμός ή η ταχύτητα τόσο της προς τα εμπρός όσο και της προς τα πίσω αντίδρασης γίνεται ίσος.

Ας επικεντρωθούμε στις παρακάτω συζητήσεις.

Η χημική ισορροπία είναι δυναμική ή στατική;

Η χημική ισορροπία είναι μια φυσική κατάσταση στην οποία ο ρυθμός της προς τα εμπρός και προς τα πίσω αντίδρασης γίνεται ίσος. Το rete σχηματισμού προϊόντος = ο ρυθμός διάστασης του προϊόντος. Έτσι, δεν υπάρχει καμία παρατηρήσιμη μεταβολή σε αυτή την αντίδραση εάν επιτύχει συνθήκη ισορροπίας.

Σε χημική ισορροπία, η αντίδραση δεν διακόπτεται. Τα αντιδρώντα εμπλέκονται στο σχηματισμό προϊόντος καθώς και τα προϊόντα εμπλέκονται επίσης στη διάσπαση σε αντιδρώντα. Άρα, δεν παρατηρείται καθαρή αλλαγή. Αλλά ο ρυθμός και των δύο αντιδράσεων δεν μηδενίζεται, είναι ίσοι.

είναι η χημική ισορροπία μια δυναμική ισορροπία
Η ποσότητα του αντιδραστηρίου (με κόκκινο) μειώνεται και η ποσότητα του προϊόντος αυξάνεται (με μπλε).
Image Credit: Wikimedia Commons.

Τώρα η ισορροπία μπορεί να ταξινομηθεί σε δύο κατηγορίες. Αυτοί είναι-

  1. Δυναμική ισορροπία
  2. Στατική ισορροπία

Η δυναμική ισορροπία ορίζεται βασικά ως μία από τις φυσικές καταστάσεις οποιασδήποτε αντίδρασης στην οποία η αλλαγή του ρυθμού της προς τα εμπρός και προς τα πίσω αντίδρασης ή η αλλαγή της αναλογίας του αντιδραστηρίου και της συγκέντρωσης του προϊόντος είναι σταθερή σε σχέση με το χρόνο. Είναι ένα ιδιαίτερο παράδειγμα σταθερής κατάστασης οποιασδήποτε αντίδρασης.

Η στατική ισορροπία είναι η ισορροπία, στην οποία η καθαρή μηχανική αλλαγή σε μια χημική αντίδραση είναι μηδέν, χωρίς αλλαγή παραμέτρων όπως οι λόγοι συγκέντρωσης, ο ρυθμός της προς τα εμπρός και προς τα πίσω αντίδρασης κ.λπ.

Τα χαρακτηριστικά του χημική ισορροπία μοιάζει με τις ιδιότητες της δυναμικής ισορροπίας. Έτσι, η χημική ισορροπία είναι μια δυναμική ισορροπία αντί για στατική ισορροπία.

Γιατί η χημική ισορροπία είναι μια δυναμική ισορροπία;

Σε κατάσταση ισορροπίας, η συγκέντρωση καθενός από τα συστατικά (προϊόν και αντιδρών) είναι σταθερή. Όμως η αντίδραση δεν σταματά. Τόσο η προς τα εμπρός όσο και η προς τα πίσω αντίδραση προχωρούν ταυτόχρονα.

Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι ο ρυθμός της προς τα εμπρός αντίδρασης (αλλαγή της συγκέντρωσης σε σχέση με το χρόνο) είναι ακριβώς ίσος με τον ρυθμό της προς τα πίσω αντίδρασης. Ο σχηματισμός του προϊόντος και η μετατροπή του αντιδρώντος από το προϊόν συμβαίνει με ίσους ρυθμούς. Έτσι, δεν υπάρχει αλλαγή στη συγκέντρωση ούτε του προϊόντος ούτε του αντιδρώντος.

Μια τέτοια συνθήκη είναι γνωστή ως δυναμική ισορροπία στη χημεία.

Πότε η χημική ισορροπία είναι δυναμική ισορροπία;

Η χημική ισορροπία συμβαίνει όταν η συγκέντρωση τόσο του προϊόντος όσο και της πλευράς του αντιδρώντος γίνεται ίση. Το αντιδραστήριο μετατρέπεται σε προϊόν μετά από ορισμένες χημικές αλλαγές. Κατά την έναρξη οποιασδήποτε χημικής αντίδρασης, ο ρυθμός της προς τα εμπρός αντίδρασης (μετατροπή προϊόντος από αντιδρών) είναι πολύ μεγαλύτερος από την αντίστροφη αντίδραση (μετατροπή αντιδραστηρίου από προϊόν). Επειδή ο ρυθμός εξαρτάται από τη συγκέντρωση της συγκέντρωσης του αντιδρώντος. Στο προηγούμενο στάδιο, η συγκέντρωση του αντιδρώντος είναι πολύ μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση του προϊόντος.

Αλλά με την πρόοδο της αντίδρασης, η συγκέντρωση του προϊόντος αυξάνεται σταδιακά και αρχίζει επίσης η αντίστροφη αντίδραση που είναι ο σχηματισμός αντιδρώντος από το προϊόν. Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα και η ταχύτητα αντίδρασης θα είναι η ίδια και η χημική ισορροπία επιτυγχάνεται.

Αφού επιτευχθεί η ισορροπία. Η αντίδραση δεν θα σταματήσει. Και οι δύο αντιδράσεις προχωρούν προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός και προς τα πίσω, αλλά δεν παρατηρείται αλλαγή καθώς και οι δύο ο ρυθμός είναι ίδιος.

Γιατί η χημική ισορροπία δεν είναι μια στατική ισορροπία;

Βασικά, η χημική ισορροπία είναι μια τέτοια κατάσταση ηρεμίας οποιασδήποτε χημικής αντίδρασης στην οποία διακόπτεται η αλλαγή της συγκέντρωσης του αντιδρώντος καθώς και του προϊόντος. Η στατική ισορροπία είναι επίσης γνωστή ως μηχανική ισορροπία επειδή η καθαρή μηχανική δύναμη σε αυτήν την ισορροπία είναι μηδέν. Λόγω μη ύπαρξης μηχανικής δύναμης, η αντίδραση διακόπτεται.

Αλλά στη χημική ισορροπία, η χημική αντίδραση δεν σταματά. Η αντίδραση είναι σε σταθερή κατάσταση που σημαίνει ότι και η ταχύτητα αντίδρασης θα γίνει ακριβώς η ίδια. Έτσι, όταν οποιαδήποτε χημική αντίδραση φτάσει στο στάδιο ισορροπίας, τόσο η προς τα εμπρός όσο και η προς τα πίσω αντίδραση προχωρούν αλλά με τον ίδιο ρυθμό.

Έτσι, η χημική ισορροπία δεν μπορεί να είναι μια στατική ισορροπία.

Διαφορά μεταξύ χημικής ισορροπίας και δυναμικής ισορροπίας

Η βασική διαφορά μεταξύ χημικής ισορροπίας και δυναμικής ισορροπίας είναι ότι η χημική ισορροπία ορίζει μια κατάσταση στην οποία οι συγκεντρώσεις του αντιδρώντος και του προϊόντος δεν υφίστανται καμία αλλαγή, αλλά η δυναμική ισορροπία περιγράφει εκείνη την κατάσταση στην οποία η αναλογία αντιδρώντων και προϊόντων δεν αλλάζει.

Σημαίνει ότι η συγκέντρωση τόσο του αντιδρώντος όσο και του προϊόντος μπορεί να αλλάξει, αλλά η αναλογία μεταξύ αντιδρώντος και προϊόντος πρέπει να είναι ίδια στη συνθήκη δυναμικής ισορροπίας. Αλλά όταν οποιαδήποτε αντίδραση φτάσει στο στάδιο της χημικής ισορροπίας, η συγκέντρωση του αντιδρώντος και του προϊόντος θα πρέπει να είναι ίδια σε όλη τη συνθήκη ισορροπίας.

Παραδείγματα Χημικής Ισορροπίας ως Δυναμική Ισορροπία

  1. Μετατροπή ΟΧΙ2 στο Ν2O4

Σε αυτή τη μετατροπή, το καφέ ΝΟ2 μετατρέπεται σε άχρωμο Ν2O4 αέριο.

  2 ΟΧΙ2 N2O4

Αυτή είναι μια αναστρέψιμη αντίδραση. Με προς τα εμπρός αντίδραση διμερισμού του ΝΟ2, Ν2O4 επίσης διαχωρίζει και σχηματίζει ΟΧΙ2. Έτσι, η θέση και η κατάσταση ισορροπίας δεν διαταράσσονται. Στον αρχικό χρόνο, ο σχηματισμός διμερούς είναι μεγαλύτερος από τη διάσταση λόγω της μεγαλύτερης συγκέντρωσης ΝΟ2.

NO2 έως N2O4 jpeg
Χημική ουσία ισορροπία ως δυναμική ισορροπία.
Image Credit: Wikimedia Commons.
  • 2. Αντίδραση μεταξύ ΟΧΙ2 και CO

Ένα άλλο παράδειγμα δυναμικής καθώς και χημικής ισορροπίας είναι η αντίδραση μεταξύ διοξειδίου του αζώτου και μονοξειδίου του άνθρακα.

ΟΧΙ2 (ζ) + CO (g) ⇌ ΟΧΙ (g) + CO2 (Ζ)

Αυτή είναι μια αναστρέψιμη αντίδραση το οξείδιο του αζώτου (NO) και το διοξείδιο του άνθρακα επίσης αντιδρά και σχηματίζει διοξείδιο του αζώτου (NO2) και μονοξείδιο του άνθρακα (CO).

Συμπέρασμα

Από το παραπάνω άρθρο, συνάγεται το συμπέρασμα ότι η χημική ισορροπία είναι μια δυναμική ισορροπία καθώς τόσο ο ρυθμός της προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω αντίδρασης γίνεται μηδέν όταν η αντίδραση φτάσει σε ισορροπία αλλά η αντίδραση δεν θα σταματήσει στην ισορροπία.