V tomto článku budeme studovat dynamickou rovnováhu a její související aspekty.
Dynamická rovnováha se týká stavu systému, kdy se rychlost dopředných a zpětných reakcí rovná, a proto se koncentrace stávají konstantní. Celý systém se však stále pohybuje na mikroskopické úrovni. Proto se nazývá dynamická rovnováha.
Co je koncentrace v dynamické rovnováze?
Termín koncentrace jednoduše odkazuje na to, kolik molů reaktantů je spotřebováno v reakční směsi. Podobně, kolik množství produktů se tvoří jako výsledek reakce.
Obecně platí, že dynamická rovnováha je ustavena, když se rychlost reakcí na levé straně rovná pravé straně reakce. Pojďme pochopit význam koncentrace na příkladu:
NaCl(y) ⇌ Na+(aq) + Cl-(tady)
[a] [b] [c]
Zde v této reakci dochází k rozpouštění soli NaCl a termíny [a], [b] a [c] představují množství konkrétních chemických látek účastnících se dané reakce, kde povzdech ⇌ označuje vznik dynamické rovnováhy.
Je koncentrace rovná v dynamické rovnováze
V případě dynamické rovnováhy mohou nebo nemusí být koncentrace reaktantů nebo produktů navzájem stejné. Obecně dynamika rovnováha se týká systému v ustáleném stavu, tj. všechny proměnné účastnící se reakcí jsou stejné a zůstávají v čase neměnné, tj. rychlost obou reakcí je stejná.
Je však běžné nesprávně chápat koncentrace v dynamické rovnováze jako otázku: je dynamická rovnováha a koncentrace vzniká vždy.
pokud pozorujete jakoukoli reakci v dynamickém rovnovážném stavu, zdá se, že koncentrace reaktantů a produktů je konstantní. Ale ve skutečnosti pokračují reakce, které není možné pozorovat pouhým okem pozorovatele.
Je to proto, že během dynamické rovnováhy se molární koncentrace reaktantů rovna koncentraci produktu. Celkově se tedy koncentrace celé reakce stává konstantní.
Jak zjistíte koncentraci roztoku v dynamické rovnováze?
Pokud je v konkrétní reakci uvedena hodnota rovnovážné konstanty, lze snadno stanovit rovnovážné koncentrace a naopak.
Pojďme zjistit rovnovážné koncentrace podle výše uvedených kroků:
1.Zapište vyváženou rovnici dané reakce a poznamenejte si, zda jsou v zamýšlené rovnici koncentrace uvedeny v parciálním tlaku nebo molech.
2. Napište rovnici pro vyjádření rovnovážné konstanty tj. Kc= [R]/[P]
Tady, Kc = rovnovážná konstanta, [R] = koncentrace druhu reaktantu a [P] = koncentrace druhu produktu.
Nyní vyřešme příklad pomocí výše uvedených kroků:
Příklad:
Rovnovážná konstanta pro reakci N2(g) + 3H2(g) o 2NH3(g) je 6.0 x 10-2 a koncentrace plynného vodíku a amoniaku jsou 0.25 mol/l a 0.06 mol/l. Vypočítejte koncentraci N2 v rovnováze.
Řešení:
Výraz pro rovnovážnou konstantu je
KC = [NH3]2
[N2] [H2]3
Vyrovnáním výše uvedených hodnot v daném vzorci rovnovážné konstanty dostaneme
0.06 = [0.06]2
[N2] [0.25]3
[N2] = [0.06]2
[0.06] [0.25]3
[N2] = 3.84 mol/l
Ovlivňuje koncentrace dynamickou rovnováhu?
Ano, koncentrace je důležitým faktorem pro dynamickou rovnováhu (wikipedie). Je tomu tak proto, že když se koncentrace jak reaktantů, tak produktů stanou konstantními, teprve potom je ustavena rovnováha.
Jak koncentrace ovlivňuje dynamickou rovnováhu?
Dynamická rovnováha se posouvá směrem doprava, když se koncentrace reaktantů zvyšuje. Podobně zvýšená koncentrace produktu posunula rovnováhu směrem doleva.
Pojďme pochopit vliv koncentrace na dynamická rovnováha s ilustrací.
Fe3+ (aq) + SCN- (tady) ⇌ [FeSCN]2+
(Bledě žlutá) (bezbarvá) (Červenohnědá)
Nyní zapište rovnovážnou konstantu pro výše uvedenou reakci:
KC = [FeSCN]2+
[Fe3+] [SCN-]
Přidejme thiokyanát draselný (KSCN) na stranu reaktantu, protože KSCN je zdrojem thiokyanátu a barva roztoku okamžitě ztmavne v důsledku tvorby více [FeSCN]2+.
Stejně tak, pokud přidáme jakýkoli zdroj Fe3+, pak opět dostaneme podobné výsledky v reakční směsi, protože rovnováha bude posunuta směrem dopředu (pravá strana) v důsledku tvorby více [FSCN]2 +.
Na druhou stranu, pokud přidáme trochu ferrokyanidu draselného, pak je pozorováno, že barva roztoku bude méně tmavá, což znamená, že [FSCN]2+ se změnily na [Fe3+] [SCN-] tj. rovnováha posunutá směrem dozadu.
Proč se dynamická rovnováha a koncentrace nerovnají?
Dynamická rovnováha a koncentrace jsou dva různé opačné faktory, i když spolu souvisí, ale stále jsou to dva různé pojmy. Při reakci se dynamická rovnováha vytvoří pouze tehdy, když se rychlost obou stran reakce vyrovná.
Vezměme si hypotetickou rovnici, abychom získali jasný obrázek.
[R] ⇌ [P]
Výše uvedená reakce ukazuje, že je ustavena rovnováha, zatímco výrazy [R] a [P] představují koncentrace produktů a reaktantů.
Co je to nerovnovážná koncentrace?
V nerovnovážném stavu není vytvořena žádná rovnováha mezi dopřednou reakcí a zpětnou reakcí.
Koncentrace jak reaktantů, tak produktů se tedy nestávají konstantní. Proto se koncentrace nazývají nerovnovážné koncentrace.
Často kladené otázky:
Jak rozlišit mezi dynamickou a statickou rovnováhou?
| Statická rovnováha | Dynamická rovnováha |
| V přírodě nezvratný | Reverzibilní v přírodě |
| Reakce jsou zastaveny | Reakce jsou stále v chodu, ale pozorovatel je nemůže pozorovat pouhýma očima. |
| Rychlost reakcí zapojených do statické rovnováhy se považuje za nulovou. | Rychlost dopředné reakce = rychlost zpětné reakce. |
| Může se vyskytovat v obou systémech, ať už uzavřených nebo otevřených | Došlo k němu pouze v uzavřený systém |
Jaké jsou faktory, které ovlivňují dynamickou rovnováhu?
- Množství reaktantů a produktů
- Tlak
- teplota
- Změna hlasitosti
Mění teplota směr dynamické rovnováhy?
Podle principu Le-Chatelier (Wikipedia)Pokud je reakce endotermní povahy, pak pokud zvýšíme teplotu systému, rovnováha se posune směrem dopředu za předpokladu, že.
Na druhou stranu, je-li zamýšlená reakce exotermní povahy, pak směr rovnováhy bude ve zpětné reakci.
Co myslíš tou homogenní rovnováhou?
Termín homo označuje totéž. Homogenní rovnováha se tedy vytváří, když je stav reaktantů a produktů v dané reakci stejný.
Například ve výše uvedených reakcích jsou všechny chemikálie ve stejné fázi. Tedy homogenní rovnováha.
NE2(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CO2(G)
Co rozumíte pod pojmem heterogenní rovnováha?
Jako hetero označuje jiný stav. Heterogenní rovnováha se tedy vytváří, když je stav reaktantů a produktů v dané reakci odlišný.
Například ve výše uvedených reakcích jsou všechny chemikálie v jiné fázi. Proto heterogenní rovnováha.
4 Fe (s) + 6 H2O (l) + 3O2 (G) → 4Fe(OH)3 (S).
Co rozumíte pod pojmem rovnovážná konstanta a jak souvisí s pojmy Kc?
rovnovážná konstanta reprezentovaná K a reprezentovaná jako ; K = Koncentrace produktů/koncentrace reaktantů. Výraz K je však nahrazen výrazem KC v závislosti na koncentracích produktů a reaktantů v dané reakci.
Pokud jsou například reaktanty a produkty uvedeny v molárních koncentracích, pak se K nahradí KC.
4NH3 (g) + 52 (G) ⇌ 4NO (g) + 6H2O (g)
Kc= [NE]4 [H2O]6
[NH3]4 [O2]5
Proč investovat do čističky vzduchu?
Na závěr se dozvíme o významu dynamické rovnováhy, o tom, jak souvisí s koncentracemi a faktory, které ji ovlivňují.
Ahoj… Já jsem Pomila Sharma. Vystudoval jsem chemii se specializací na syntetickou organickou chemii. Publikoval jsem 4 výzkumné články. Velmi mě baví svět chemie. Věřím, že je to všechno o chemii, takže to pojďme společně prozkoumat.