L’equilibrio dinamico è un concetto importante in chimica. Ma cos’è esattamente l’equilibrio dinamico? Come può qualcosa essere dinamico ma anche in equilibrio? Continua a leggere per imparare la migliore definizione di equilibrio dinamico, esempi di equilibrio dinamico comuni e come l’equilibrio dinamico e statico può sembrare lo stesso, ma sono in realtà molto diversi.
Che cos’è l’equilibrio dinamico?,
Le reazioni chimiche possono andare in entrambe le direzioni (avanti e indietro) o solo in una direzione. Quelle che vanno in due direzioni sono note come reazioni reversibili, e puoi identificarle con le frecce che vanno in due direzioni, come nell’esempio seguente.
H2O(l) H H+(aq) + OH-(aq)
L’equilibrio dinamico si verifica solo nelle reazioni reversibili, ed è quando la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa., Queste equazioni sono dinamiche perché le reazioni avanti e indietro si stanno ancora verificando, ma le due velocità sono uguali e immutabili, quindi sono anche all’equilibrio.
L’equilibrio dinamico è un esempio di un sistema in uno stato stazionario. Ciò significa che le variabili nell’equazione sono immutabili nel tempo (poiché le velocità di reazione sono uguali). Se osservi una reazione in equilibrio dinamico, sembrerà che non stia accadendo nulla poiché le concentrazioni di ogni sostanza rimangono costanti. Tuttavia, le reazioni si verificano continuamente.,
L’equilibrio dinamico non si verifica solo nei laboratori di chimica; hai assistito a un esempio di equilibrio dinamico ogni volta che hai bevuto una soda. In una bottiglia sigillata di soda, l’anidride carbonica è presente sia nella fase liquida / acquosa che nella fase gassosa (bolle). Le due fasi di anidride carbonica sono in equilibrio dinamico all’interno della bottiglia di soda sigillata poiché l’anidride carbonica gassosa si dissolve nella forma liquida alla stessa velocità con cui la forma liquida di anidride carbonica viene convertita nella sua forma gassosa.
L’equazione si presenta così: CO2 (g ) CO CO2(aq).,
Cambiare la temperatura, la pressione o la concentrazione di una reazione può spostare l’equilibrio di un’equazione e buttarla fuori dall’equilibrio dinamico. Ecco perché, se apri una lattina di soda e la lasci fuori per molto tempo, alla fine diventerà “piatta” e non ci saranno più bolle. Questo perché la lattina di soda non è più un sistema chiuso e l’anidride carbonica può interagire con l’atmosfera. Questo lo sposta fuori dall’equilibrio dinamico e rilascia la forma gassosa di anidride carbonica fino a quando non ci sono più bolle.,
Esempi di equilibrio dinamico
Qualsiasi reazione sarà in equilibrio dinamico se è reversibile e le velocità delle reazioni avanti e indietro sono uguali. Ad esempio, dire che si prepara una soluzione satura di una soluzione acquosa di NaCl. Se si aggiungono cristalli solidi di NaCl, il NaCl si dissolverà e ricristallizzerà simultaneamente all’interno della soluzione. La reazione, NaCl(s) Na Na+(aq) + Cl-(aq), sarà in equilibrio dinamico quando la velocità di dissoluzione del NaCl è uguale alla velocità di ricristallizzazione.,
Un altro esempio di equilibrio dinamico è NO2(g) + CO(g) NO NO(g) + CO2(g) (di nuovo, purché le due velocità siano uguali). Il biossido di azoto (NO2) reagisce con il monossido di carbonio (CO) per formare ossido di azoto (NO) e anidride carbonica (CO2) e, nella reazione inversa, l’ossido di azoto e l’anidride carbonica reagiscono per formare biossido di azoto e monossido di carbonio.
Se stai osservando una reazione, puoi dire che non è all’equilibrio dinamico se puoi vedere cambiamenti che si verificano nelle quantità di reagenti o prodotti., (Se non riesci a vedere alcun cambiamento, ciò non garantisce che sia all’equilibrio dinamico, poiché potrebbe essere all’equilibrio statico o che i cambiamenti potrebbero essere troppo piccoli per vedere ad occhio nudo.)
Un esempio di equazione che non potrebbe mai essere all’equilibrio dinamico è: 4 Fe(s) + 6 H2O(l) + 3O2 (g) → 4 Fe(OH) 3 (s). Questa è un’equazione per la formazione di ruggine. Possiamo vedere che non sarà mai in equilibrio dinamico perché la freccia per la reazione va solo in un modo (motivo per cui un’auto arrugginita non diventerà di nuovo lucida da sola).,
Non c’è equilibrio dinamico per questa vettura!
Equilibrio dinamico vs Equilibrio statico
Se osservi le reazioni all’equilibrio dinamico e le reazioni all’equilibrio statico, nessuno dei due avrà cambiamenti visibili che si verificano, e sembrerà che non stia accadendo nulla. Tuttavia, le reazioni all’equilibrio statico sono in realtà molto diverse da quelle all’equilibrio dinamico.,
L’equilibrio statico (noto anche come equilibrio meccanico) è quando la reazione si è fermata e non vi è alcun movimento tra i reagenti e i prodotti. La reazione è completa e le velocità di reazione avanti e indietro sono entrambe 0.
Mentre le reazioni all’equilibrio dinamico sono reversibili (possono procedere in entrambe le direzioni), quelle all’equilibrio statico sono irreversibili e possono procedere solo in una direzione. Tuttavia, sia l’equilibrio dinamico che l’equilibrio statico sono esempi di sistemi allo stato stazionario, in cui l’azione della forza netta sui sistemi è zero.,
Di seguito è riportato un grafico che mostra le differenze chiave tra equilibrio dinamico e statico.,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?,
Quando una reazione è all’equilibrio dinamico, la reazione avrà una costante di velocità specifica, nota come costante di equilibrio o Keq.
La costante di equilibrio, o costante di velocità, è un coefficiente che mostra il quoziente di reazione (o le quantità relative di prodotti e reagenti nella reazione in un dato punto nel tempo) quando la reazione è all’equilibrio. Il valore della costante di equilibrio ti dirà le quantità relative di prodotto e reagente all’equilibrio.
Se Keq è>1000, all’equilibrio ci sarà principalmente prodotto.,
Se Keq è tra .001 e 1000, all’equilibrio ci sarà una quantità significativa di prodotto e reagente.
Se Keq è <.001, all’equilibrio ci sarà per lo più reagente.
Per la reazione aA + bB cC cC + dD, A e B rappresentano i reagenti e C e D rappresentano i prodotti.
L’equazione per la costante di equilibrio è Keq=cd/ab.
Esempio
Prendi la reazione N2(g)+O2(g) 2 2NO(g).
Usando l’equazione per la costante di equilibrio, Keq è uguale a 2/., Dovresti lasciare l’equazione in questo modo, o, se ti vengono date concentrazioni di equilibrio/la costante di equilibrio, puoi collegarle per trovare eventuali valori mancanti.
Diciamo che conosciamo le concentrazioni di entrambi e =.15 M e la concentrazione di è 1.1 M.
Collegare questi valori ti darebbe: Keq= (1.1) 2/(.15)(.15) o 1.21/.0225.
Puoi risolvere e scoprire che Keq=53.8.
Poiché Keq è tra .001 e 1000, ci sarà una quantità significativa ciascuno di NO, O2 e N2 all’equilibrio.,
Sommario: cos’è l’equilibrio dinamico?
Qual è la migliore definizione di equilibrio dinamico? L’equilibrio dinamico si verifica quando, per una reazione reversibile, la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa. Poiché le due velocità sono uguali, sembra che non stia accadendo nulla, ma in realtà la reazione si verifica continuamente al suo ritmo stabile.
Al contrario, le reazioni all’equilibrio stabile sono complete e non si verificano ulteriori reazioni.,
L’equazione per la costante di equilibrio è Keq=cd/ab.
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Christine si è laureato presso la Michigan State University con una laurea in Biologia Ambientale e della Geografia, e ha ricevuto il suo Master presso la Duke University., Al liceo ha segnato nel 99 ° percentile sulla SAT ed è stato nominato Finalista di merito nazionale. Ha insegnato inglese e biologia in diversi paesi.