動的平衡は化学における重要な概念である。 しかし、動的平衡は正確には何ですか? どのようにも力しても平衡? 最高の動的平衡の定義、一般的な動的平衡の例、およびどのように動的平衡と静的平衡が同じに見えるかもしれないが、実際には非常に異なってい
動的平衡とは何ですか?,
化学反応は、両方向(順方向と逆方向)または一方向のみに行くことができます。 二つの方向に行くものは可逆反応として知られており、下の例のように、二つの方向に行く矢印でそれらを識別することができます。
H2O(l)≤H+(aq)+OH-(aq)
動的平衡は可逆反応でのみ起こり、順反応の速度が逆反応の速度に等しいときです。, これらの方程式は、順方向と逆方向の反応がまだ起こっているので動的ですが、二つの速度は等しく不変であるため、平衡状態にもあります。
動的平衡は、定常状態のシステムの例です。 これは、方程式の変数が時間の経過とともに変化しないことを意味します(反応速度が等しいため)。 動的平衡での反応を見ると、各物質の濃度が一定であるため、何も起こっていないように見えます。 しかし、実際には反応が継続的に起こっています。,
動的平衡は化学実験室でだけ起こるのではなく、ソーダを飲むたびに動的平衡の例を目撃しました。 ソーダの密封されたびんでは、二酸化炭素は液体/水様段階および気体段階(泡)両方にあります。 二酸化炭素の二つの相は、気体状の二酸化炭素が液体形態に溶解しているので、密封されたソーダボトル内で動的平衡にあり、液体形態の二酸化炭素がその気体形態に変換されるのと同じ速度で液体形態に溶解する。P>
方程式は次のようになります:CO2(g)≤CO2(aq)。,
反応の温度、圧力、または濃度を変更すると、方程式の平衡がシフトし、動的平衡からノックアウトする可能性があります。 これが、ソーダ缶を開けて長時間放置すると、最終的には”フラット”になり、これ以上の泡はなくなる理由です。 これは、ソーダ缶はもはや閉鎖系ではなく、二酸化炭素が大気と相互作用することができるためです。 これは動的平衡からそれを動かし、それ以上の泡がなくなるまで二酸化炭素の気体形態を解放します。,
動的平衡の例
それが可逆的であり、正反応速度と逆反応速度が等しい場合、どの反応も動的平衡になります。 たとえば、NaClの水溶液で飽和した溶液を調製するとします。 その後、NaClの固体結晶を添加すると、NaClは溶液内で同時に溶解して再結晶化することになります。 反応Nacl(s)=Na+(aq)+Cl-(aq)は、Naclの溶解速度が再結晶速度に等しいときに動的平衡になる。,
動的平衡の別の例は、NO2(g)+CO(g)≤NO(g)+CO2(g)である(再び、二つの速度が等しい限り)。 二酸化窒素(NO2)は一酸化炭素(CO)と反応して窒素酸化物(NO)と二酸化炭素(CO2)を形成し、逆反応では窒素酸化物と二酸化炭素が反応して二酸化窒素と一酸化炭素を形成します。
反応を観察している場合は、反応物または生成物の量に変化が見られる場合は、動的平衡ではないことがわかります。
反応物または生成物の量, (変化が見えない場合、静的平衡にある可能性があるか、変化が肉眼で見るには小さすぎる可能性があるため、動的平衡にあることを保証するもので動的平衡になることができなかった方程式の例は、4Fe(s)+6H2O(l)+3O2(g)→4Fe(OH)3(s)である。 これは錆の形成の方程式です。 反応の矢印が一方向にしか進まないため、動的平衡になることは決してないことがわかります(これが錆びた車がそれ自体で再び輝くことはあり,
この車には動的平衡はありません!
動的平衡vs静的平衡
動的平衡での反応と静的平衡での反応を観察すると、どちらも目に見える変化が起こらず、何も起こっていないよう しかし、静的平衡での反応は、実際には動的平衡での反応とは非常に異なっている。,
静的平衡(機械的平衡としても知られている)は、反応が停止し、反応物と生成物との間に全く動きがないときである。 反応は完了し、正反応速度と逆反応速度はともに0である。
動的平衡での反応は可逆的(いずれかの方向に進行することができる)が、静的平衡での反応は不可逆的であり、一方向にのみ進行することができる。 しかしながら、動的平衡と静的平衡の両方が、系に対する正味の力作用がゼロである定常状態の系の例である。,
以下は、動的平衡と静的平衡の主な違いを示すグラフです。,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?,
反応が動的平衡にあるとき、反応は平衡定数またはKeqとして知られる特定の速度定数を有する。
平衡定数、または速度定数は、反応が平衡状態にあるときの反応商(または所与の時点における反応中の生成物および反応物の相対量)を示す係数 平衡定数の値は、平衡時の生成物および反応物の相対量を示します。
Keqが>1000の場合、平衡状態ではほとんどの製品があります。,
Keqが間にある場合。001および1000は、平衡状態において、生成物および反応物の両方が相当量存在するであろう。
Keqが<の場合。001、平衡時にはほとんど反応物質が存在するでしょう。反応aa+bb=cc+ddの場合、AおよびBは反応物を表し、CおよびDは生成物を表す。平衡定数の方程式は、Keq=cd/abである。
実施例
反応N2(g)+O2(g)≤2NO(g)をとる。
平衡定数の方程式を使用すると、Keqは2/に等しくなります。, あなたはこのような方程式を残すか、平衡濃度/平衡定数が与えられている場合は、それらを差し込んで欠損値を見つけることができます。
我々は両方の濃度を知っていると言うと=。15Mとの濃度は1.1Mです。
これらの値を差し込むと、Keq=(1.1)2/(。15)(.15)または1.21/.0225.
あなたは解くことができ、それを見つけることができますKeq=53.8。
Keqが間にあるためです。001および1000では、平衡時にNO、O2、およびN2のそれぞれかなりの量が存在するでしょう。,
概要:動的平衡とは何ですか?
最高の動的平衡の定義は何ですか? 動的平衡は、可逆反応の場合、順方向反応の速度が逆方向反応の速度に等しいときに起こる。 二つの速度が等しいので、何も起こっていないように見えますが、実際には反応は安定した速度で継続的に起こっています。
対照的に、安定平衡での反応は完全であり、それ以上の反応は起こっていない。,平衡定数の方程式は、Keq=cd/abである。
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クリスティンはミシガン州立大学を卒業し、環境生物学と地理学の学位を取得し、デューク大学で修士号を取得しました。, 高校時代、彼女はSATの99パーセンタイルで得点し、ナショナルメリットファイナリストに選ばれました。 彼女はいくつかの国で英語と生物学を教えてきました。