Kemiassa tehdään suuri viittaus siihen kemiallinen tasapaino. Se on tila, jonka kemialliset reaktiot voivat saavuttaa palautuvasti ja jossa sekä reaktanttien että itse reaktiossa mukana olevien tuotteiden pitoisuudet eivät muutu. Kemialliselle tasapainolle on tunnusomaista, että se on dynaaminen eikä staattinen. Tämä tarkoittaa, että kaikki molekyylit ja atomit reagoivat jatkuvasti, mutta pitävät yllä samoja pitoisuuksia.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken mitä sinun tarvitsee tietää kemiallisesta tasapainosta ja sen tärkeydestä.
Tärkeimmät ominaisuudet
Kun puhumme kemiallisesta tasapainosta, puhumme jotain samankaltaista kuin mitä tapahtuu, kun läpäisymuutoksia tapahtuu. Että sienimuutokset eivät välttämättä ole linkkikatko. Annetaan esimerkki: käytämme nestettä, joka voi olla tasapainossa omien höyryjensä kanssa, aivan kuten kiinteä aine. Tasapaino saavutetaan, kun kiinteä aine voi myös olla tasapainossa ympäröivän veden kanssa, kun se on saostunut tai kiteytynyt.
Kemiallinen tasapaino on välttämätöntä kemianteollisuudessa. Tällä tavalla voidaan saavuttaa parannuksia synteesissä ja saannoissa. Kun kemiallinen tasapaino on saavutettu, muita muutoksia tai vastauksia ei voida saavuttaa, ellei tätä tasapainoa häiritä. Normaalisti se keskeytyy ulkopuolisilla toimilla. Näin tuotteen synteesiä muunnetaan useilla parametreilla, kuten paine, tilavuus tai lämpötila. Jos pelataan jatkuvasti näiden parametrien arvoilla lopussa, saavutamme, että tasapaino syntyy, kun se voi saavuttaa maksimituotannon.
Muuten, jos emme laske hyvin, kemiallinen tasapaino sinulla ei ole hyviä määriä tuotteita, ja ne ovat epätyydyttäviä. Toisin sanoen sillä on alhaisempi tuotto eikä se ole taloudellisesti toteutettavissa. Kaikki tämä on hyödyllisempää, jos ekstrapoloimme sen kemianteollisuuteen ja mihin tahansa synteesiin sen mittakaavasta riippumatta. Meidän on tietysti optimoitava tuotantoa edelleen, kunhan tuotanto on laajempaa.
Kemiallisessa tasapainossa voi olla enemmän tuotteita tai enemmän reagensseja. Kaikki riippuu siitä, mihin suuntaan tämä tasapaino siirtyy. Jos otamme huomioon kaikki tekijät, voimme siirtää kemiallisen tasapainon kumpaankin suuntaan. On otettava huomioon, että nämä suunnanmuutokset voivat tapahtua niin kauan kuin kemiallinen reaktio on palautuva.
Kemiallisen tasapainon selitys
Selitämme, miten se tapahtuu ja mitä tarvitaan kemiallisen tasapainon saavuttamiseksi. Ensimmäinen asia on nähdä, mitä tulee ennen. Harkitsemme seuraavaa reaktiota, joka on täysin palautuva. Tässä meillä on typpitetraoksidi, joka muuttuu 2 mooliksi typpidioksidia. Ne ovat molemmat kaasuja. Ensimmäinen reagenssina oleva kaasu on väritön, kun taas toisella on ruskea tai ruskea väri. Jos laitamme tietyn määrän reagensseja pulloon tai pieneen astiaan, Näemme, että se on väritön, kunnes kemiallinen tasapaino on muodostunut.
Reagenssien pitoisuus alkaa vähitellen laskea, kun kemiallinen reaktio tapahtuu ajan myötä. Osa siitä päätyy dissosioitumaan typpidioksidimolekyylien synnyttämiseksi. Vaikka saman pitoisuus on nolla reaktion alussa, se alkaa kasvaa, kun reagenssi alkaa hajota.
Puhumme kuitenkin palautuvasta kemiallisesta reaktiosta, joten osa tuotteiden molekyyleistä yhdistyy muodostamaan reaktantit uudelleen. Se tarkoittaa, että kahdella reaktiolla, sekä suoralla että käänteisellä, on omat nopeutensa.
Reaktionopeudet kemiallisessa tasapainossa
Katsotaanpa, mikä on reaktionopeuksien merkitys kemiallisessa tasapainossa. Aluksi meidän on tiedettävä, että reagenssien kulutusnopeus tulee olemaan suurempi kuin tuotteiden kulutusnopeus. Tällä tavalla, koska alussa on vain typpitetraoksidia, muutamat typpidioksidista muodostuneet molekyylit tuskin löytävät toisiaan reagoimaan päinvastaisella tavalla. Kun olemme saavuttaneet reaktion hetken, pullossa näet kuinka se alkaa muuttua oranssiksi koska sinulla on reagoivien aineiden ja tuotteiden seos samanaikaisesti.
Vähitellen kemiallisen reaktion edetessä tuotteiden molekyylejä on suurempi määrä kuin reagenssien molekyylejä. Kahden suoran ja käänteisen reaktion nopeudet tasaantuvat edelleen, vaikka pitoisuudet eroavat toisistaan yhä enemmän. Toisin sanoen tuotteet ovat yleensä suurempia kuin reagoivat aineet, joten niiden pitoisuus kasvaa koko kemiallisen tasapainon ajan.
Kun kemiallinen reaktio saavuttaa kemiallisen tasapainon nopeudet ja molemmat reaktiot ovat samat. Molemmat pitoisuudet pysyvät myös vakioina, koska molemmat toimet tapahtuvat samalla nopeudella. Heti kun tietty määrä reagoivia aineita on dissosioitunut, sama määrä tuotetaan jälleen välittömästi toisen tuotemäärän reaktion vuoksi. Tästä syystä kemiallisen tasapainon nimi tunnetaan ja se on täysin dynaaminen. Ja niin, että sekä reagoivien aineiden että tuotteiden molekyylit osallistuvat edelleen reaktioihin, vaikka niiden pitoisuudet eivät muutu ajan myötä.
Jos reaktionopeudet ovat samat, mutta molempiin suuntiin, tasapainovakio on mahdollista.
Tasapainovakio
Se saavutetaan ja se on aina sama, kunhan tekijät, kuten lämpötila, ovat vakaita. Toisin sanoen kemiallinen tasapainovakio on sama, kunhan lämpötila on vakaa riippumatta siitä, kuinka paljon typpitetraoksidia ruiskutetaan injektiopulloon aluksi.
Kuten näette, kemiallinen tasapaino on varsin tärkeä kemianteollisuudelle ja tuotetuotantotiedolle. Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää kemiallisesta tasapainosta ja sen merkityksestä.