שיווי משקל דינמי הוא מושג חשוב בכימיה. אבל מהו שיווי משקל דינמי בדיוק? איך משהו יכול להיות דינמי אבל גם בשיווי משקל? המשיכו לקרוא כדי ללמוד את הגדרת שיווי המשקל הדינמי הטובה ביותר, דוגמאות שיווי משקל דינמיות נפוצות, וכיצד שיווי משקל דינמי וסטטי עשויים להיראות זהים אך למעשה שונים מאוד.
מהו שיווי משקל דינמי?
תגובות כימיות יכולות ללכת בשני הכיוונים (קדימה והיפוך) או רק בכיוון אחד. אלה שהולכים לשני כיוונים ידועים כתגובות הפיכות, ואתה יכול לזהות אותם לפי החצים העוברים לשני כיוונים, כמו הדוגמה למטה.
H2O(l) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)
שיווי משקל דינמי מתרחש רק בתגובות הפיכות, ו זה כאשר קצב התגובה קדימה שווה לקצב התגובה ההפוכה. המשוואות הללו דינמיות מכיוון שהתגובות קדימה והאחור עדיין מתרחשות, אבל שני הקצבים שווים ולא משתנים, כך שהם גם בשיווי משקל.
שיווי משקל דינמי הוא דוגמה למערכת במצב יציב. משמעות הדבר היא שהמשתנים במשוואה אינם משתנים לאורך זמן (מכיוון ששיעורי התגובה שווים). אם אתה מסתכל על תגובה בשיווי משקל דינמי, זה ייראה כאילו שום דבר לא קורה מכיוון שהריכוזים של כל חומר נשארים קבועים. עם זאת, תגובות למעשה מתרחשות ללא הרף.
שיווי משקל דינמי לא מתרחש רק במעבדות כימיה; היית עד לדוגמא של שיווי משקל דינמי בכל פעם ששתית סודה. בבקבוק סודה אטום, פחמן דו חמצני קיים הן בשלב הנוזל/מימי והן בפאזה הגזי (בועות). שני השלבים של פחמן דו חמצני נמצאים בשיווי משקל דינמי בתוך בקבוק הסודה האטום שכן הפחמן הדו חמצני הגזי מתמוסס לצורה הנוזלית באותו קצב שבו הצורה הנוזלית של פחמן דו חמצני מומרת בחזרה לצורתו הגזי.
המשוואה נראית כך: CO2(ז) ⇌ גO2(aq).
שינוי הטמפרטורה, הלחץ או הריכוז של תגובה יכול לשנות את שיווי המשקל של משוואה ולהוציא אותה משיווי משקל דינמי. זו הסיבה שאם תפתח פחית סודה ותשאיר אותה בחוץ לזמן רב, בסופו של דבר היא תהפוך ל'שטוחה' ולא יהיו יותר בועות. הסיבה לכך היא שפחית הסודה אינה עוד מערכת סגורה והפחמן הדו חמצני יכול לקיים אינטראקציה עם האטמוספירה. זה מוציא אותו משיווי משקל דינמי ומשחרר את הצורה הגזית של פחמן דו חמצני עד שאין יותר בועות.
דוגמאות לשיווי משקל דינמי
כל תגובה תהיה בשיווי משקל דינמי אם היא הפיכה ושיעורי התגובות קדימה ואחורה שווים. לדוגמה, תגיד שאתה מכין תמיסה רוויה בתמיסה מימית של NaCl. אם תוסיף אז גבישים מוצקים של NaCl, ה-NaCl יתמוסס ויתגבש מחדש בתוך התמיסה. התגובה, NaCl(s) ⇌ Na+(aq) + Cl-(aq), יהיה בשיווי משקל דינמי כאשר קצב הפירוק של ה-NaCl שווה לקצב ההתגבשות מחדש.
np.linspace
דוגמה נוספת לשיווי משקל דינמי היאלא2(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + CO2(ז) (שוב, כל עוד שני השיעורים שווים). חנקן דו חמצני (לא2) מגיב עם פחמן חד חמצני (CO) ליצירת תחמוצת חנקן (NO) ופחמן דו חמצני (CO2), ובתגובה ההפוכה, תחמוצת חנקן ופחמן דו חמצני מגיבים ליצירת חנקן דו חמצני ופחמן חד חמצני.
אם אתה צופה בתגובה, אתה יכול לדעת שהיא לא בשיווי משקל דינמי אם אתה יכול לראות שינויים המתרחשים בכמויות המגיבים או המוצרים. (אם אינך יכול לראות שינויים כלשהם, זה לא מבטיח שזה בשיווי משקל דינמי, מכיוון שהוא עשוי להיות בשיווי משקל סטטי או שהשינויים עשויים להיות קטנים מכדי לראות בעין בלתי מזוינת.)
דוגמה למשוואה שלעולם לא יכולה להיות בשיווי משקל דינמי היא: 4 Fe(s) + 6 H2O(l) +3O2 (ז) → 4 Fe(הו)3(ס). זוהי משוואה להיווצרות חלודה. אנחנו יכולים לראות שזה לעולם לא יהיה בשיווי משקל דינמי מכיוון שהחץ לתגובה הולך רק בכיוון אחד (וזאת הסיבה שמכונית חלודה לא תחזור להיות מבריקה מעצמה).
אין שיווי משקל דינמי לרכב הזה!
שיווי משקל דינמי מול שיווי משקל סטטי
אם אתה צופה בתגובות בשיווי משקל דינמי ובתגובות בשיווי משקל סטטי, לא יתרחשו שינויים נראים לעין, וזה ייראה כאילו כלום לא קורה. עם זאת, תגובות בשיווי משקל סטטי שונות מאוד מאלו בשיווי משקל דינמי.
שיווי משקל סטטי (המכונה גם שיווי משקל מכני) הוא כאשר התגובה נעצרה ואין תנועה כלל בין המגיבים לתוצרים. התגובה הושלמה וקצב התגובה קדימה ואחורה הוא 0.
בעוד שתגובות בשיווי משקל דינמי הינן הפיכות (יכולות להתקדם בכל כיוון), אלה בשיווי משקל סטטי הן בלתי הפיכות ויכולות להתקדם רק בכיוון אחד. עם זאת, גם שיווי משקל דינמי וגם שיווי משקל סטטי הם דוגמאות למערכות במצב יציב, שבו פעולת הכוח נטו על המערכות היא אפס.
להלן תרשים המציג את ההבדלים העיקריים בין שיווי משקל דינמי וסטטי.
| שיווי משקל דינמי | שיווי משקל סטטי כיצד להשבית את מצב מפתח באנדרואיד |
| הָפִיך | בלתי הפיך |
| התגובה עדיין מתרחשת | התגובה נעצרה |
| קצב תגובה קדימה = קצב תגובה לאחור | שני שיעורי התגובה הם אפס |
| מתרחש במערכת סגורה השווה מחרוזות java | יכול להתרחש במערכת פתוחה או סגורה |
כיצד שיווי משקל דינמי קשור לקבועי דירוג?
כאשר תגובה נמצאת בשיווי משקל דינמי, לתגובה יהיה קבוע קצב ספציפי, המכונה קבוע שיווי המשקל, אוקeq.
קבוע שיווי המשקל, או קבוע קצב, הוא מקדם המראה את מנת התגובה (או את הכמויות היחסיות של מוצרים ומגיבים בתגובה בנקודת זמן נתונה) כאשר התגובה נמצאת בשיווי משקל. הערך של קבוע שיווי המשקל יגיד לך את הכמויות היחסיות של תוצר ומגיב בשיווי משקל.
אם קeqהוא >1000, בשיווי משקל יהיה בעיקר תוצר.
אם קeqהוא בין 0.001 ל-1000, בשיווי משקל תהיה כמות משמעותית הן של המוצר והן מגיב.
אם קeqהוא<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.
בשביל התגובה א A + ב ב⇌ ג C+ ד D, A ו-B מייצגים את המגיבים ו-C ו-D מייצגים את התוצרים.
המשוואה עבור קבוע שיווי המשקל היא קeq=[C]ג[ד]ד/[א]א[ב]ב.
דוגמא
קח את התגובה N2(ז)+O2(g)⇋2NO(g).
באמצעות המשוואה עבור קבוע שיווי המשקל, Keqשווה ל [לֹא]2/[נ2][O2]. או שתשאיר את המשוואה כך, או, אם נותנים לך ריכוזי שיווי משקל/קבוע שיווי משקל, אתה יכול לחבר אותם כדי למצוא ערכים חסרים.
נגיד שאנחנו יודעים את הריכוזים של שניהם[נ2] ו- [O2]=.15 M והריכוז של [NO] הוא 1.1 M.
כיצד לקרוא את קובץ ה-csv ב-java
חיבור של ערכים אלה ייתן לך:קeq= (1.1)2/(.15)(.15) או 1.21/.0225.
אתה יכול לפתור ולגלות ש-Keq=53.8.
מאזקeqהוא בין .001 ל-1000, תהיה כמות משמעותית של כל NO, O2, ו-N2בשיווי משקל.
תקציר: מהו שיווי משקל דינמי?
מהי הגדרת שיווי המשקל הדינמי הטובה ביותר? שיווי משקל דינמי מתרחש כאשר, עבור תגובה הפיכה, קצב התגובה קדימה שווה לקצב התגובה ההפוכה. מכיוון ששני הקצבים שווים, נראה ששום דבר לא קורה, אבל במציאות התגובה מתרחשת ללא הרף בקצב היציב שלה.
לעומת זאת, תגובות בשיווי משקל יציב מלאות ולא מתרחשת תגובה נוספת.
המשוואה עבור קבוע שיווי המשקל היאקeq=[C]ג[ד]ד/[א]א[ב]ב.
מה הלאה?
כותב עבודת מחקר לבית הספר אבל לא בטוח על מה לכתוב? המדריך שלנו לנושאי מחקר יש למעלה מ-100 נושאים בעשר קטגוריות כך שתוכלו להיות בטוחים שתמצאו את הנושא המושלם עבורכם.
רוצה לדעת את הדרכים המהירות והקלות ביותר להמיר בין פרנהייט לצלזיוס? אנחנו מכוסים אותך! עיין במדריך שלנו לדרכים הטובות ביותר להמיר צלזיוס לפרנהייט (או להפך).
האם אתה לומד עננים בשיעור המדעים שלך? קבל עזרה בזיהוי סוגים שונים של עננים עם המדריך המומחה שלנו.