Madame Lelica

Dynamische Gleichgewicht ist ein wichtiges Konzept in der Chemie. Aber was genau ist dynamisches Gleichgewicht? Wie kann etwas dynamisch, aber auch im Gleichgewicht sein? Lesen Sie weiter, um die beste Definition des dynamischen Gleichgewichts, allgemeine Beispiele für dynamisches Gleichgewicht und wie dynamisches und statisches Gleichgewicht gleich aussehen können, aber tatsächlich sehr unterschiedlich sind.

Was Ist Dynamisches Gleichgewicht?,

Chemische Reaktionen können entweder in beide Richtungen (vorwärts und rückwärts), oder nur in eine Richtung. Diejenigen, die in zwei Richtungen gehen, werden als reversible Reaktionen bezeichnet, und Sie können sie anhand der Pfeile identifizieren, die in zwei Richtungen gehen, wie im folgenden Beispiel.

H2O(l) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)

Dynamisches Gleichgewicht tritt nur bei reversiblen Reaktionen auf, und zwar dann, wenn die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion gleich der Geschwindigkeit der Rückwärtsreaktion ist., Diese Gleichungen sind dynamisch, weil die Vorwärts – und Rückwärtsreaktionen immer noch auftreten, aber die beiden Raten sind gleich und unveränderlich, so dass sie auch im Gleichgewicht sind.

Dynamisches Gleichgewicht ist ein Beispiel für ein System in einem stetigen Zustand. Dies bedeutet, dass sich die Variablen in der Gleichung im Laufe der Zeit nicht ändern (da die Reaktionsraten gleich sind). Wenn Sie sich eine Reaktion im dynamischen Gleichgewicht ansehen, sieht es so aus, als ob nichts passiert, da die Konzentrationen jeder Substanz konstant bleiben. Tatsächlich treten jedoch kontinuierlich Reaktionen auf.,

Dynamisches Gleichgewicht tritt jedoch nicht nur in Chemielabors auf; Sie haben jedes Mal ein dynamisches Gleichgewichtsbeispiel gesehen, wenn Sie eine Soda hatten. In einer versiegelten Sodaflasche ist Kohlendioxid sowohl in der flüssigen/wässrigen Phase als auch in der gasförmigen Phase (Blasen) vorhanden. Die beiden Phasen des Kohlendioxids befinden sich im dynamischen Gleichgewicht innerhalb der versiegelten Sodaflasche, da sich das gasförmige Kohlendioxid mit der gleichen Geschwindigkeit in die flüssige Form auflöst, mit der die flüssige Form des Kohlendioxids wieder in seine gasförmige Form umgewandelt wird.

Die Gleichung sieht so aus: CO2 (g) ⇌ CO2 (aq).,

Eine Änderung der Temperatur, des Drucks oder der Konzentration einer Reaktion kann das Gleichgewicht einer Gleichung verschieben und aus dem dynamischen Gleichgewicht bringen. Deshalb, wenn Sie eine Soda-Dose öffnen und lassen Sie es für eine lange Zeit, schließlich wird es „flach“ und es wird keine Blasen mehr sein. Dies liegt daran, dass die Soda-Dose kein geschlossenes System mehr ist und das Kohlendioxid mit der Atmosphäre interagieren kann. Dadurch wird es aus dem dynamischen Gleichgewicht gebracht und die gasförmige Form von Kohlendioxid freigesetzt, bis keine Blasen mehr vorhanden sind.,

Beispiele für dynamisches Gleichgewicht

Jede Reaktion befindet sich im dynamischen Gleichgewicht, wenn sie reversibel ist und die Raten der Vorwärts-und Rückwärtsreaktionen gleich sind. Angenommen, Sie bereiten eine Lösung vor, die mit einer wässrigen NaCl-Lösung gesättigt ist. Wenn Sie dann feste Kristalle von NaCl hinzufügen, löst sich das NaCl gleichzeitig auf und rekristallisiert innerhalb der Lösung. Die Reaktion, NaCl(s) ⇌ Na+(aq) + Cl-(aq), befindet sich im dynamischen Gleichgewicht, wenn die Auflösungsrate des NaCl der Rekristallisationsrate entspricht.,

Ein weiteres Beispiel für dynamisches Gleichgewicht ist NO2(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CO2 (g) (wieder, solange die beiden Raten gleich sind). Stickstoffdioxid (NO2) reagiert mit Kohlenmonoxid (CO) unter Bildung von Stickoxid (NO) und Kohlendioxid (CO2) und in umgekehrter Reaktion reagieren Stickoxid und Kohlendioxid unter Bildung von Stickstoffdioxid und Kohlenmonoxid.

Wenn Sie eine Reaktion beobachten, können Sie feststellen, dass sie sich nicht im dynamischen Gleichgewicht befindet, wenn Sie Änderungen in den Mengen an Reaktanten oder Produkten feststellen., (Wenn Sie keine Änderungen sehen können, garantiert dies nicht, dass es sich um ein dynamisches Gleichgewicht handelt, da es sich möglicherweise um ein statisches Gleichgewicht handelt oder die Änderungen mit bloßem Auge zu klein sind.)

Ein Beispiel für eine Gleichung, konnte nie im dynamischen Gleichgewicht ist: 4 Fe(s) + 6 H2O(l) + 3O2 (g) → 4 Fe(OH)3 (s). Dies ist eine Gleichung für die Rostbildung. Wir können sehen, dass es niemals im dynamischen Gleichgewicht sein wird, da der Pfeil für die Reaktion nur in eine Richtung geht (weshalb ein rostiges Auto von selbst nicht mehr glänzend wird).,

Es gibt kein dynamisches Gleichgewicht für dieses Auto!

Dynamisches Gleichgewicht vs statisches Gleichgewicht

Wenn Sie Reaktionen im dynamischen Gleichgewicht und Reaktionen im statischen Gleichgewicht beobachten, treten keine sichtbaren Änderungen auf, und es sieht so aus, als ob nichts passiert. Die Reaktionen im statischen Gleichgewicht unterscheiden sich jedoch stark von denen im dynamischen Gleichgewicht.,

Statisches Gleichgewicht (auch als mechanisches Gleichgewicht bezeichnet) ist, wenn die Reaktion gestoppt ist und zwischen den Reaktanten und Produkten überhaupt keine Bewegung stattfindet. Die Reaktion ist abgeschlossen und die Vorwärts – und Rückwärtsreaktionsraten sind beide 0.

Während Reaktionen im dynamischen Gleichgewicht reversibel sind (in beide Richtungen ablaufen können), sind Reaktionen im statischen Gleichgewicht irreversibel und können nur in eine Richtung ablaufen. Sowohl das dynamische Gleichgewicht als auch das statische Gleichgewicht sind jedoch Beispiele für Systeme im stationären Zustand, bei denen die Nettokraftwirkung auf die Systeme Null ist.,

Unten ist ein Diagramm, das die wichtigsten Unterschiede zwischen dynamischem und statischem Gleichgewicht zeigt.,d71ff3e“>

Dynamic Equilibrium

Static Equilibrium

Reversible

Irreversible

Reaction is still occurring

Reaction has stopped

Rate of forward reaction = rate of reverse reaction

Both reaction rates are zero

Occurs in a closed system

Can occur in an open or closed system

How Does Dynamic Equilibrium Relate to Rate Constants?,

Wenn sich eine Reaktion im dynamischen Gleichgewicht befindet, hat die Reaktion eine spezifische Geschwindigkeitskonstante, die als Gleichgewichtskonstante oder Keq bezeichnet wird.

Die Gleichgewichtskonstante oder Ratenkonstante ist ein Koeffizient, der den Reaktionsquotienten (oder die relativen Mengen an Produkten und Reaktanten in der Reaktion zu einem bestimmten Zeitpunkt) anzeigt, wenn sich die Reaktion im Gleichgewicht befindet. Der Wert der Gleichgewichtskonstante gibt Ihnen die relativen Mengen an Produkt und Reaktant im Gleichgewicht an.

Wenn Keq >1000 ist, wird es im Gleichgewicht ein Produkt geben.,

Wenn Keq zwischen .001 und 1000, im Gleichgewicht wird es eine signifikante Menge an Produkt und Reaktant geben.

Wenn Keq <ist.Im Gleichgewicht wird es jedoch meist reaktant sein.

Für die Reaktion aA + bB⇌cC+dD stellen A und B die Reaktanten und C und D die Produkte dar.

Die Gleichung für die gleichgewichtskonstante ist Keq=cd/ab.

Beispiel

Nehmen Sie die Reaktion N2(g)+O2(g)⇋2NO(g).

Unter Verwendung der Gleichung für die Gleichgewichtskonstante ist Keq gleich 2/., Sie würden entweder die Gleichung so lassen, oder, wenn Sie Gleichgewichtskonzentrationen/die Gleichgewichtskonstante erhalten, können Sie diese einstecken, um fehlende Werte zu finden.

Sagen wir, wir kennen die Konzentrationen von beiden und =.15 M und die Konzentration von ist 1.1 M.

Wenn Sie diese Werte einstecken, erhalten Sie: Keq= (1.1)2/(.15)(.15) oder 1.21/.0225.

Sie können lösen und finden, dass Keq=53.8.

Da Keq zwischen ist .001 und 1000, es wird jeweils eine signifikante Menge NO, O2 und N2 im Gleichgewicht sein.,

Zusammenfassung: Was Ist Dynamisches Gleichgewicht?

Was ist die beste Definition des dynamischen Gleichgewichts? Dynamisches Gleichgewicht tritt auf, wenn bei einer reversiblen Reaktion die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion der Geschwindigkeit der Rückwärtsreaktion entspricht. Da die beiden Raten gleich sind, sieht es so aus, als ob nichts passiert, aber in Wirklichkeit tritt die Reaktion kontinuierlich mit ihrer stabilen Rate auf.

Im Gegensatz dazu sind Reaktionen bei stabilem Gleichgewicht vollständig und es findet keine weitere Reaktion statt.,

Die Gleichung für die gleichgewichtskonstante ist Keq=cd/ab.

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