V případě reverzibilních chemických reakcí je termín dynamické rovnováhy údajně dosažen pouze tehdy, když je rychlost zpětné reakce stejná jako rychlost dopředné reakce během reakčního procesu. Přípona „Dynamic“ se používá především k popisu probíhající chemické reakce. Některé příklady dynamické rovnováhy jsou uvedeny níže.
Dynamická rovnováha lze dosáhnout, když dopředná reakce a zpětná reakce stále probíhají, avšak rychlost výskytu obou reakcí je stejná a neměnná, tj. jsou v rovnováze. Jinými slovy, o jakékoli chemické reakci se říká, že je v dynamické rovnováze, když rychlost dopředné reakce je ekvivalentní rychlosti zpětné reakce současně a chemická reakce je vratná. Některé příklady dynamické rovnováhy jsou:
NaCl reakce
Pokud například vezmeme nasycený roztok s vodným roztokem NaCl a poté přidáme nějaké pevné krystaly NaCl, je vidět, že se chlorid sodný rozpouští a rekrystalizuje stejnou rychlostí současně v roztoku. Můžeme říci, že reakce vodného roztoku chloridu sodného rozpouštění na ionty sodíku a chloridu je dána rovnicí NaCl (s) ⇌ Na + (aq) + Cl- (aq) je v dynamické rovnováze, když je rychlost rozpouštění roztoku chloridu sodného stejná jako rychlost rekrystalizace Na+(aq) a iontů Cl- (aq).
Reakce oxid dusičitý-oxid uhelnatý
Vezměme si další příklad dynamické rovnováhy: plynný oxid dusičitý reaguje s oxidem uhelnatým za vzniku plynného oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého, jak je uvedeno v rovnici NO2 (g) + CO (g) ⇌ NO (g) + CO2 (g). Jedná se o reverzibilní chemickou reakci. Tato reakce se říká, že je v dynamické rovnováze, když se rychlost reakce oxidu dusičitého s oxidem uhelnatým rovná rychlosti reakce oxidu uhličitého a oxidu dusičitého.
Reakce kyseliny octové
Dynamickou rovnováhu lze pozorovat v jednofázovém systému, jako je rovnováha kyselých a zásaditých iontů v H2O řešení. Například vodný roztok kyseliny octové disociuje na své H+(kyselé) a zásadité ionty a současně je produkován stejnými ionty. Tato reakce je dána rovnicí: CH3COOH ⇌ CH3COO + H+
Reakce oxidu uhličitého
Pozorovali jsme také příklady dynamické rovnováhy v našem každodenním životě. Jedním z takových příkladů je zapečetěná plechovka sody nebo láhev. Uzavřená láhev na sodovku obsahuje oxid uhličitý v kapalné i plynné formě (ve formě bublin) společně se sodou. Plynná fáze oxidu uhličitého je v dynamické rovnováze s kapalnou/vodnou fází oxidu uhličitého. Kapalná fáze oxidu uhličitého se přemění na plynnou fázi stejnou rychlostí, jako se plynná fáze oxidu uhličitého rozpustí v kapalné formě oxidu uhličitého. Rovnice zmíněné reakce je uvedena jako CO2 (g) ⇌ CO2 (vod.)
Reakce dusíku a vodíku
Průmyslový čpavek syntéza pomocí Haberova procesu je také příkladem reakce, která může být v dynamické rovnováze. Reakce je dána rovnicíN2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (G). V tomto se molekuly dusíku a vodíku spojují za vzniku amoniaku a amoniak se současně rozpadá za vzniku molekul dusíku a vodíku.
Reakce oxidu dusičitého
Dalším příkladem dynamické rovnováhy je dimerizace oxidu dusičitého v plynné fázi. Reakce je dána rovnicí 2NO ⇌ N.2O4
Pojďme kopat trochu hlouběji, abychom lépe porozuměli konceptu dynamické rovnováhy.
Jaké jsou příklady reakcí, které nikdy nemohou být v dynamické rovnováze?
Nevratné reakce nikdy nemohou být v dynamické rovnováze. Při těchto druzích reakcí se reakční složky přeměňují na produkty, ale naopak se to neděje. Tím je vyloučena jakákoli možnost nastolení dynamické rovnováhy.
Jedním takovým příkladem je reakce železa s vodní párou za vzniku rzi. To je dáno rovnicí:
4 Fe (s) + 6 H2O (l) + 3O2 (g) → 4 Fe (OH)3 (S)
Rez se nemůže rozpadat zpět na železo a vodní páru. Vidíme, že protože se jedná o nevratnou reakci, šipka od reaktantů k produktům je namířena pouze v jednom směru.
Dalším příkladem nevratné reakce je reakce paliva s atmosférickým kyslíkem za vzniku oxidu uhličitého a vodní páry. Tato reakce je dána rovnicí
Palivo + O2 → CO2 + H2O
Říká se tomu reakce spalování. Produkty, tj. Oxid uhličitý a vodní pára, nemohou reagovat zpět a vytvářet palivo a kyslík. Proto je reakce jednostranná.
Existuje mnoho příkladů takových nevratných reakcí, kdy se produkty nemohou vrátit zpět do reakčních složek. Ve všech takových reakcích není možné vytvořit dynamickou rovnováhu mezi produkty a reakčními složkami.
Jak udržovat dynamickou rovnováhu v systému?
V reakci je obtížné udržet dynamickou rovnováhu. Každá nepatrná změna teploty, tlaku nebo koncentrace reakce má schopnost posunout nebo srazit dynamickou rovnováhu.
Z tohoto důvodu se láhev sody zploští nebo ztratí bubliny poté, co ji necháte otevřenou. Jakmile je plechovka otevřena, oxid uhličitý v plynné fázi je schopen reagovat nebo interagovat s atmosférickým oxidem uhličitým a dalšími plyny. Už to tedy není uzavřený systém. Tím se uvolní plynný oxid uhličitý, který byl přítomen ve formě bublin, a srazí se dynamická rovnováha, která byla dříve vytvořena při utěsnění láhve.
Jaké jsou podmínky dynamické rovnováhy?
Podmínky nezbytné pro dynamickou rovnováhu v reakci jsou uvedeny následovně:
- TMnožství reaktantů a produktů musí být nezměněno jako na začátku reakce. Není dovoleno přidávat reaktanty během reakce externě.
- Reakce by měla probíhat v uzavřeném systému, aby se do reakce nemohly přidat žádné další vlivy nebo látky.
- Reakce musí být v přírodě reverzibilní.
- Během reakce je důležité udržovat fyzikální parametry, jako je teplota, tlak atd., V rovnováze.
Jak zjistit, že je systém v dynamické rovnováze?
Můžeme říci, že v dynamické rovnováze je systém v ustáleném stavu, tj. Proměnné v chemické reakci se v čase nemění, protože rychlost reverzibilních a dopředných reakcí je stejná.
- Pokud pozorujeme reakci v dynamické rovnováze, pak nebudeme moci vidět žádnou změnu a bude to vypadat, že žádná reakce neprobíhá. Reakce probíhající ve směru vpřed je však kompenzována reakcí probíhající současně v opačném směru.
- IPokud dostanete reakci, můžete zjistit, zda je reakce v dynamické rovnováze nebo ne, pozorováním množství nebo množství reakčních složek a produktů reakce. Pokud pozorujete, že množství produktu převyšuje množství reaktantů nebo množství reaktantů převyšuje množství produktů, pak můžete zrušit možnost dynamické rovnováhy v reakci.
- Pokud však vidíte, že množství produktu a reakční složky zůstává stejné jako na začátku reakce, tj. Množství reakčních složek a produktů zůstává v průběhu reakce nezměněno, pak může, ale nemusí být v dynamické rovnováze. Někdy jsou změny v množství produktů a reaktantů velmi nepatrné, což ztěžuje detekci pouhým okem. Jindy může být reakce ve statické rovnováze.
Co je to statická rovnováha?
Statická rovnováha v reakci se týká fáze, kdy se reakce zastaví nebo mezi reaktanty nebo produkty neprobíhá žádná reakce.
Můžeme říci, že v případě statické rovnováhy je rychlost dopředné reakce a rychlost zpětné reakce nulová. Množství produktů a reakčních složek zůstává nezměněno. Příkladem statické rovnováhy je proces zahrnující tvorbu grafitu z diamantu a naopak. Reakce je dána rovnicí C (diamant) ⇌ C (grafit)
Stabilita grafitu je větší než stabilita diamantu. Člověk potřebuje zahřát grafit až na 2000 °C nebo více, aby došlo k jeho aktivaci energii a přeměnit to do diamantu. Při pokojové teplotě by tato přeměna vyžadovala miliony let. Mezi těmito dvěma látkami by za obecných podmínek došlo k nekonečně malému množství konverzí. Lze tedy říci, že při pokojové teplotě je tato reakce ve statické rovnováze.
Jaké jsou rozdíly mezi dynamickou a statickou rovnováhou?
| Statická rovnováha | Dynamická rovnováha |
| Tento typ rovnováhy lze obecně dosáhnout nevratnými reakcemi. | Tento typ rovnováhy lze obecně dosáhnout reverzibilními reakcemi. |
| Reaktanty a produkty se po dosažení rovnováhy neúčastní žádného druhu reakce. | Reaktanty a produkty se současně účastní reakce i po dosažení rovnováhy. |
| Rychlost předávání chemické reakce (mezi reakčními složkami) a rychlost zpětné chemické reakce (mezi produkty) jsou obě nulové, tj. Nereagují navzájem. | Rychlost předávání chemické reakce (mezi reakčními složkami) je údajně ekvivalentní rychlosti zpětné chemické reakce (mezi produkty). |
| Tento typ rovnováhy lze pozorovat v otevřených i uzavřených systémech. | Tento typ rovnováhy lze vidět pouze v uzavřených systémech. |
| V chemické reakci je statická rovnováha fáze, kdy se reakce zastaví, tj. Mezi reaktanty nebo produkty neprobíhá žádná další reakce. | V chemické reakci je dynamická rovnováha fází, které je dosaženo pouze tehdy, když je rychlost zpětné chemické reakce ekvivalentní rychlosti dopředné chemické reakce souběžně během reakčního procesu. |
| To se používá hlavně v mechanickém kontextu. | To se používá hlavně v chemickém kontextu |
Doufáme, že tento příspěvek poskytl všechny potřebné informace týkající se příkladu dynamické rovnováhy.
- Může se světlo ohýbat kolem rohů? Důležité časté dotazy
- Co je stín: Jak se tvoří stín | 3 části stínu
- Kritické příklady rezonance 20+ v každodenním životě s vysvětlením, častými dotazy
- Zrcadlová a difúzní reflexe: Důležité časté dotazy, koncepty, příklady
- Poznámky k rušení tenkého filmu: Rovnice, Práce, Závislost, Aplikace, Problémy a Časté dotazy
- Sférické zrcadlo | Všechny důležité koncepty a více než 10 častých dotazů
Ahoj, jsem Sanchari Chakraborty. Vystudoval jsem elektroniku.
Vždy rád zkoumám nové vynálezy v oblasti elektroniky.
Jsem horlivý student, v současné době investuji do oblasti aplikované optiky a fotoniky. Jsem také aktivním členem SPIE (Mezinárodní společnost pro optiku a fotoniku) a OSI (Optical Society of India). Moje články jsou zaměřeny na přiblížení kvalitních vědeckých výzkumných témat jednoduchým, ale informativním způsobem. Věda se vyvíjí od nepaměti. Takže se snažím nahlédnout do evoluce a představit ji čtenářům.
Pojďme se připojit