Dynamisk likevekt er et viktig begrep i kjemi. Men hva er egentlig dynamisk likevekt? Hvordan kan noe være dynamisk, men også i likevekt? Fortsett å lese for å lære den beste dynamiske likevektsdefinisjonen, vanlige dynamiske likevektseksempler og hvordan dynamisk og statisk likevekt kan se like ut, men er faktisk veldig forskjellige.

Hva er dynamisk likevekt?

Kjemiske reaksjoner kan enten gå i begge retninger (forover og bakover) eller bare i én retning. De som går i to retninger er kjent som reversible reaksjoner, og du kan identifisere dem ved at pilene går i to retninger, som eksempelet nedenfor.

H2O(l) ⇌ H⁺(aq) + OH^-(En q)

Dynamisk likevekt oppstår kun i reversible reaksjoner, og det er når hastigheten på foroverreaksjonen er lik hastigheten på den omvendte reaksjonen. Disse ligningene er dynamiske fordi forover- og bakreaksjonene fortsatt forekommer, men de to hastighetene er like og uforanderlige, så de er også i likevekt.

Dynamisk likevekt er et eksempel på et system i stabil tilstand. Dette betyr at variablene i ligningen er uforandrede over tid (siden reaksjonshastighetene er like). Hvis du ser på en reaksjon i dynamisk likevekt, vil det se ut som ingenting skjer siden konsentrasjonene av hvert stoff forblir konstante. Imidlertid skjer det faktisk kontinuerlig reaksjoner.

Dynamisk likevekt oppstår ikke bare i kjemilaboratorier; du har vært vitne til et dynamisk likevektseksempel hver gang du har drukket brus. I en forseglet flaske med brus er karbondioksid tilstede både i væske/vandfase og gassfase (bobler). De to fasene av karbondioksid er i dynamisk likevekt inne i den forseglede brusflasken siden det gassformige karbondioksidet løses opp i flytende form i samme hastighet som den flytende formen av karbondioksid omdannes tilbake til sin gassform.

Ligningen ser slik ut: CO₂(g) ⇌ CO₂(En q).

Endring av temperatur, trykk eller konsentrasjon av en reaksjon kan forskyve likevekten til en ligning og slå den ut av dynamisk likevekt. Dette er grunnen til at hvis du åpner en brusboks og lar den stå ute i lang tid, vil den til slutt bli 'flat' og det vil ikke være flere bobler. Dette er fordi brusboksen ikke lenger er et lukket system og karbondioksidet kan samhandle med atmosfæren. Dette flytter den ut av dynamisk likevekt og frigjør gassformen av karbondioksid til det ikke er flere bobler.

Eksempler på dynamisk likevekt

Enhver reaksjon vil være i dynamisk likevekt hvis den er reversibel og hastighetene på forover- og reversreaksjonene er like. Si for eksempel at du tilbereder en løsning som er mettet med en vandig løsning av NaCl. Hvis du deretter legger til faste krystaller av NaCl, vil NaCl samtidig oppløses og omkrystalliseres i løsningen. Reaksjonen, NaCl(er) ⇌ Na⁺(aq) + Cl^-(aq), vil være i dynamisk likevekt når hastigheten for oppløsningen av NaCl er lik hastigheten for rekrystallisering.

c++ par

Et annet eksempel på dynamisk likevekt erNEI₂(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CO₂(g) (igjen, så lenge de to prisene er like). Nitrogendioksid (NEI₂) reagerer med karbonmonoksid (CO) for å danne nitrogenoksid (NO) og karbondioksid (CO₂), og i omvendt reaksjon reagerer nitrogenoksid og karbondioksid for å danne nitrogendioksid og karbonmonoksid.

Hvis du observerer en reaksjon, kan du se at den ikke er i dynamisk likevekt hvis du kan se endringer som skjer i mengden av reaktanter eller produkter. (Hvis du ikke kan se noen endringer, garanterer det ikke at det er i dynamisk likevekt, siden det kan være i statisk likevekt eller endringene kan være for små til å se med det blotte øye.)

Et eksempel på en ligning som aldri kunne vært i dynamisk likevekt er: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l)+3O₂ (g) → 4 Fe(ÅH)³(s). Dette er en ligning for dannelsen av rust. Vi kan se at det aldri vil være i dynamisk likevekt fordi pilen for reaksjonen bare går én vei (det er grunnen til at en rusten bil ikke blir blank igjen av seg selv).

Det er ingen dynamisk likevekt for denne bilen!

Dynamisk likevekt vs statisk likevekt

Hvis du observerer reaksjoner ved dynamisk likevekt og reaksjoner ved statisk likevekt, vil ingen av dem ha synlige endringer, og det vil se ut som ingenting skjer. Imidlertid er reaksjoner ved statisk likevekt faktisk veldig forskjellige fra de ved dynamisk likevekt.

Statisk likevekt (også kjent som mekanisk likevekt) er når reaksjonen har stoppet og det ikke er noen bevegelse i det hele tatt mellom reaktantene og produktene. Reaksjonen er fullført og forover- og reversreaksjonshastighetene er begge 0.

Mens reaksjoner ved dynamisk likevekt er reversible (kan fortsette i begge retninger), er de ved statisk likevekt irreversible og kan bare fortsette i én retning. Imidlertid er både dynamisk likevekt og statisk likevekt eksempler på systemer i steady state, hvor netto kraftpåvirkning på systemene er null.

Nedenfor er et diagram som viser de viktigste forskjellene mellom dynamisk og statisk likevekt.

Hvordan henger dynamisk likevekt til ratekonstanter?

Når en reaksjon er i dynamisk likevekt, vil reaksjonen ha en spesifikk hastighetskonstant, kjent som likevektskonstanten, ellerK_ekv.

Likevektskonstanten, eller hastighetskonstanten, er en koeffisient som viser reaksjonskvotienten (eller de relative mengder av produkter og reaktanter i reaksjonen på et gitt tidspunkt) når reaksjonen er i likevekt. Verdien av likevektskonstanten vil fortelle deg de relative mengder av produkt og reaktant ved likevekt.

Hvis K_ekver >1000, ved likevekt vil det være mest produkt.

Hvis K_ekver mellom 0,001 og 1000, vil det ved likevekt være en betydelig mengde av både produkt og reaktant.

Hvis K_ekver<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

For reaksjonen en A + b B⇌ c C+ d D, A og B representerer reaktantene og C og D representerer produktene.

Ligningen for likevektskonstanten er K_ekv=[C]^c[D]^d/[EN]^en[B]^b.

Eksempel

Ta reaksjonen N₂(g)+O₂(g)⇋2NO(g).

Ved å bruke ligningen for likevektskonstanten, K_ekver lik [IKKE]²/[N₂][O₂]. Du vil enten la ligningen være slik, eller, hvis du får likevektskonsentrasjoner/likevektskonstanten, kan du koble dem til for å finne eventuelle manglende verdier.

Si at vi kjenner konsentrasjonene av begge[N₂] og [O₂]=.15 M og konsentrasjonen av [NO] er 1,1 M.

base64 dekode i js

Å plugge inn disse verdiene vil gi deg:K_ekv= (1.1)²/(.15)(.15) eller 1.21/.0225.

Du kan løse og finne at K_ekv=53,8.

SidenK_ekver mellom 0,001 og 1000, vil det være en betydelig mengde hver av NO, O₂, og N₂i likevekt.

Sammendrag: Hva er dynamisk likevekt?

Hva er den beste dynamiske likevektsdefinisjonen? Dynamisk likevekt oppstår når, for en reversibel reaksjon, hastigheten på foroverreaksjonen er lik hastigheten på den omvendte reaksjonen. Siden de to hastighetene er like, ser det ut til at ingenting skjer, men i virkeligheten skjer reaksjonen kontinuerlig med sin stabile hastighet.

I motsetning til dette er reaksjoner ved stabil likevekt fullstendige og ingen ytterligere reaksjon skjer.

Ligningen for likevektskonstanten erK_ekv=[C]^c[D]^d/[EN]^en[B]^b.

Hva blir det neste?

Skriver du en forskningsoppgave for skolen, men ikke sikker på hva du skal skrive om? Vår guide til forskningsoppgaver har over 100 emner i ti kategorier, slik at du kan være sikker på å finne det perfekte emnet for deg.

Vil du vite de raskeste og enkleste måtene å konvertere mellom Fahrenheit og Celsius? Vi har deg dekket! Sjekk ut vår guide til de beste måtene å konvertere Celsius til Fahrenheit (eller vice versa).

Studerer du skyer i naturfagklassen din? Få hjelp til å identifisere forskjellige typer skyer med vår ekspertguide.