איזון כימי

בכימיה נוצר רמיזה גדולה ל איזון כימי. זהו מצב שתגובות כימיות יכולות להגיע באופן הפיך ובו אין שונות בריכוזים של המגיבים ושל התוצרים המעורבים בתגובה עצמה. שיווי משקל כימי מאופיין בכך שהוא דינמי ולא סטטי. המשמעות היא שכל המולקולות והאטומים ממשיכים להגיב ברציפות אך שומרים על אותם ריכוזים.

במאמר זה אנו נספר לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על איזון כימי וחשיבותו.

תכונות עיקריות

כשאנחנו מדברים על שיווי משקל כימי אנחנו מדברים על משהו דומה למה שקורה כאשר מתרחשים שינויים במעבר. ששינוי הפטרייה לא יכול להיות מעבר לקישור. בואו נביא דוגמה: אנו משתמשים בנוזל שיכול להיות בשיווי משקל עם האדים שלו, ממש כמו מוצק. אנו קובעים שיווי משקל כאשר המוצק יכול להיות גם בשיווי משקל עם המים הסובבים כאשר הוא נזרז או התגבש.

איזון כימי חיוני בתעשייה הכימית. באופן זה ניתן להשיג שיפורים בסינתזה ובתפוקה. לאחר שקבע שיווי המשקל הכימי, לא ניתן להשיג שינויים או תגובות נוספים אלא אם כן משבש שיווי משקל זה. בדרך כלל, זה מופרע על ידי פעולות חיצוניות. כך משתנה הסינתזה של המוצר עם מספר פרמטרים כמו לחץ, נפח או טמפרטורה. אם בסופו של דבר אנו משחקים עם ערכי הפרמטרים הללו אנו משיגים שהאיזון נוצר כאשר הוא יכול להגיע לייצור המקסימלי.

אחרת, אם לא נחשב טוב, את שיווי המשקל הכימי לא יהיו לך כמויות טובות של מוצרים והם לא יהיו מספקים. כלומר, תהיה לה תשואה נמוכה יותר ולא תהיה ריאלית מבחינה כלכלית. כל זה שימושי יותר אם אנו מקצינים אותו לתעשייה הכימית ולכל סינתזה ללא קשר לקנה המידה שלה. ברור שנצטרך לבצע אופטימיזציה לייצור נוסף כל עוד יש ייצור בקנה מידה גדול יותר.

בשיווי המשקל הכימי עשויה להיות כמות גדולה יותר של מוצרים או יותר מגיבים. הכל תלוי בכיוון אליו נעקר האיזון הזה. אם ניקח בחשבון את כל הגורמים, נוכל לשנות את שיווי המשקל הכימי לשני הכיוונים. יש לקחת בחשבון כי שינויים בכיוונים אלה יכולים להתרחש כל עוד התגובה הכימית היא הפיכה.

ההסבר לשיווי המשקל הכימי

אנו נסביר כיצד זה קורה ומה דרוש להשגת שיווי משקל כימי. הדבר הראשון הוא לראות מה בא לפני. בואו ניקח בחשבון את התגובה הבאה שהיא הפיכה לחלוטין. כאן יש לנו טטרוקסיד חנקני שהופך ל -2 שומות של חנקן דו חמצני. שניהם גזים. הגז הראשון שהוא המגיב הוא חסר צבע, ואילו השני בעל צבע חום או חום. אם שמנו כמות מסוימת של ריאגנטים בתוך בקבוקון או מיכל קטן, נראה שהוא חסר צבע עד לקביעת שיווי המשקל הכימי.

ריכוז הריאגנטים מתחיל לרדת בהדרגה ככל שהתגובה הכימית מתרחשת לאורך זמן. חלק ממנו בסופו של דבר מתנתק כדי להוליד מולקולות דו חמצניות. למרות שריכוז אותו שווה לאפס בתחילת התגובה, הוא יתחיל לעלות ככל שהמגיב יתחיל להתנתק.

עם זאת, אנו מדברים על תגובה כימית הפיכה, כך שחלק מהמולקולות של המוצרים יצטרפו ויצרו מחדש את המגיבים. זה אומר ש שתי התגובות, הן הישירה והן ההפוכה, יזכו למהירויות משלהן.

שיעורי תגובה בשיווי משקל כימי

בואו נראה כמה שיעורי התגובה חשובים בשיווי משקל כימי. בהתחלה עלינו לדעת שקצב צריכת הריאגנטים יהיה גדול יותר משיעור הצריכה של המוצרים. בדרך זו, בהתחלה, מכיוון שיש רק חנקן טטרוקסיד, המולקולות המעטות שנוצרו מחנקן דו-חמצני בקושי יכולות למצוא אחת את השנייה להגיב בצורה הפוכה. כאשר הגענו לאותו רגע של התגובה, בבקבוקון אתה יכול לראות איך זה מתחיל להיות כתום מכיוון שיש לך תערובת של מגיבים ומוצרים בו זמנית.

לאט לאט, ככל שהתגובה הכימית מתקדמת, מולקולות המוצרים יהיו בכמות גדולה יותר ממולקולות המגיבים. שיעורי שתי התגובות, הן הישירה והן ההפוכה, ימשיכו להשתוות, גם כאשר הריכוזים נבדלים זה מזה יותר ויותר. כלומר, המוצרים נוטים להיות גדולים יותר ממגיבים, ולכן ריכוזם יגדל לאורך שיווי המשקל הכימי.

כאשר התגובה הכימית מגיעה לשיווי משקל כימי מהירויות ושתי התגובות שוות. שני הריכוזים גם הם נשארים קבועים מכיוון ששתי הפעולות מתרחשות באותה מהירות. ברגע שמנתקת כמות מסוימת של המגיבים, אותה כמות תייצר שוב באופן מיידי עקב תגובת כמות אחרת של המוצרים. זו הסיבה מדוע שמו של שיווי משקל כימי ידוע והוא דינמי לחלוטין. וזה כי המולקולות של ריאגנטים ומוצרים ממשיכים להשתתף בתגובות, אם כי ריכוזיהם אינם משתנים עם הזמן.

אם יש לנו ששיעורי התגובה זהים אך בשני הכיוונים, ניתן לקבל את שיווי המשקל קבוע.

שיווי משקל קבוע

זה מושג וזה תמיד אותו הדבר, כל עוד גורמים כמו טמפרטורה יציבים. כלומר, קבוע שיווי המשקל הכימי יהיה זהה כל עוד הטמפרטורה יציבה, לא משנה כמה טטרוקסיד חנקן מוזרק לבקבוקון בהתחלה.

כפי שאתה יכול לראות, איזון כימי חשוב למדי עבור התעשייה הכימית ולידע ייצור מוצרים. אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על איזון כימי וחשיבותו.