L'equilibri dinàmic és un concepte important en química. Però, què és exactament l'equilibri dinàmic? Com pot alguna cosa ser dinàmica però també en equilibri? Segueix llegint per conèixer la millor definició d'equilibri dinàmic, exemples comuns d'equilibri dinàmic i com l'equilibri dinàmic i estàtic poden semblar iguals, però de fet són molt diferents.

Què és l'equilibri dinàmic?

Les reaccions químiques poden anar en ambdues direccions (en endavant i enrere) o només en una direcció. Les que van en dues direccions es coneixen com a reaccions reversibles, i els podeu identificar amb les fletxes que van en dues direccions, com l'exemple següent.

H2O(l) ⇌ H⁺(aq) + OH^-(aq)

L'equilibri dinàmic només es produeix en reaccions reversibles, i és quan la velocitat de la reacció directa és igual a la velocitat de la reacció inversa. Aquestes equacions són dinàmiques perquè les reaccions directes i inverses encara s'estan produint, però les dues taxes són iguals i no canvien, de manera que també estan en equilibri.

L'equilibri dinàmic és un exemple de sistema en estat estacionari. Això significa que les variables de l'equació no canvien amb el temps (ja que les velocitats de reacció són iguals). Si observeu una reacció en equilibri dinàmic, semblarà que no passa res, ja que les concentracions de cada substància es mantenen constants. Tanmateix, les reaccions es produeixen contínuament.

Tanmateix, l'equilibri dinàmic no només es produeix als laboratoris de química; Has estat testimoni d'un exemple d'equilibri dinàmic cada vegada que has pres un refresc. En una ampolla de refresc tancada, el diòxid de carboni està present tant a la fase líquida/aquosa com a la fase gasosa (bombolles). Les dues fases del diòxid de carboni es troben en equilibri dinàmic dins de l'ampolla de refresc segellada, ja que el diòxid de carboni gasós es dissol a la forma líquida a la mateixa velocitat que la forma líquida de diòxid de carboni es torna a convertir a la seva forma gasosa.

L'equació té aquest aspecte: CO₂(g) ⇌ CO₂(aq).

Canviar la temperatura, la pressió o la concentració d'una reacció pot canviar l'equilibri d'una equació i fer-la sortir de l'equilibri dinàmic. Per això, si obriu una llauna de refresc i la deixeu fora durant molt de temps, finalment es tornarà 'plana' i no hi haurà més bombolles. Això es deu al fet que la llauna de refresc ja no és un sistema tancat i el diòxid de carboni pot interactuar amb l'atmosfera. Això el mou fora de l'equilibri dinàmic i allibera la forma gasosa de diòxid de carboni fins que no hi hagi més bombolles.

Exemples d'equilibri dinàmic

Qualsevol reacció estarà en equilibri dinàmic si és reversible i les velocitats de les reaccions directes i inverses són iguals. Per exemple, digueu que prepareu una solució que està saturada amb una solució aquosa de NaCl. Si afegiu cristalls sòlids de NaCl, el NaCl es dissol i recristal·litza simultàniament dins de la solució. La reacció, NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl^-(aq), estarà en equilibri dinàmic quan la velocitat de dissolució del NaCl sigui igual a la velocitat de recristal·lització.

per a cada mecanografia

Un altre exemple d'equilibri dinàmic ésNO₂(g) + CO (g) ⇌ NO (g) + CO₂(g) (de nou, sempre que les dues tarifes siguin iguals). diòxid de nitrogen (NO₂) reacciona amb el monòxid de carboni (CO) per formar òxid de nitrogen (NO) i diòxid de carboni (C).O₂), i, en la reacció inversa, l'òxid de nitrogen i el diòxid de carboni reaccionen per formar diòxid de nitrogen i monòxid de carboni.

Si observeu una reacció, podeu dir que no està en equilibri dinàmic si podeu veure canvis que es produeixen en les quantitats de reactius o productes. (Si no podeu veure cap canvi, això no garanteix que estigui en equilibri dinàmic, ja que pot estar en equilibri estàtic o els canvis poden ser massa petits per veure's a ull nu.)

Un exemple d'equació que mai podria estar en equilibri dinàmic és: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l) +3O₂ (g) → 4 Fe(OH)³(s). Aquesta és una equació per a la formació d'òxid. Podem veure que mai estarà en equilibri dinàmic perquè la fletxa de la reacció només va d'una manera (per això un cotxe rovellat no tornarà a brillar per si sol).

No hi ha equilibri dinàmic per a aquest cotxe!

Equilibri dinàmic vs equilibri estàtic

Si observeu reaccions en equilibri dinàmic i reaccions en equilibri estàtic, cap dels dos es produirà canvis visibles i semblarà que no està passant res. Tanmateix, les reaccions en equilibri estàtic són realment molt diferents de les que es troben en equilibri dinàmic.

L'equilibri estàtic (també conegut com a equilibri mecànic) és quan la reacció s'ha aturat i no hi ha cap moviment entre els reactius i els productes. La reacció s'ha completat i les velocitats de reacció directa i inversa són 0.

Mentre que les reaccions en equilibri dinàmic són reversibles (poden procedir en qualsevol direcció), les que es troben en equilibri estàtic són irreversibles i només poden procedir en una direcció. Tanmateix, tant l'equilibri dinàmic com l'equilibri estàtic són exemples de sistemes en estat estacionari, en què l'acció neta de la força sobre els sistemes és zero.

A continuació es mostra un gràfic que mostra les diferències clau entre l'equilibri dinàmic i estàtic.

Com es relaciona l'equilibri dinàmic amb les constants de velocitat?

Quan una reacció està en equilibri dinàmic, la reacció tindrà una constant de velocitat específica, coneguda com a constant d'equilibri, oK_eq.

La constant d'equilibri, o constant de velocitat, és un coeficient que mostra el quocient de reacció (o les quantitats relatives de productes i reactius en la reacció en un moment determinat en el temps) quan la reacció està en equilibri. El valor de la constant d'equilibri us indicarà les quantitats relatives de producte i reactiu a l'equilibri.

Si K_eqés >1000, a l'equilibri hi haurà majoritàriament producte.

Si K_eqestà entre .001 i 1000, a l'equilibri hi haurà una quantitat significativa tant de producte com de reactiu.

Si K_eqés<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

mecanografiat per cada

Per la reacció a A + b B⇌ c C+ d D, A i B representen els reactius i C i D els productes.

L'equació de la constant d'equilibri és K_eq=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Exemple

Pren la reacció N₂(g)+O₂(g)⇋2NO(g).

Utilitzant l'equació per a la constant d'equilibri, K_eqés igual a [NO]²/[N₂][O₂]. O deixaríeu l'equació així o, si us donen concentracions d'equilibri/la constant d'equilibri, podeu connectar-les per trobar els valors que falten.

Diguem que coneixem les concentracions de tots dos[N₂] i [O₂]=.15 M i la concentració de [NO] és 1,1 M.

data java actual

Connectar aquests valors us donaria:K_eq= (1.1)²/(.15)(.15) o 1.21/.0225.

Podeu resoldre i trobar que K_eq=53.8.

Des queK_eqestà entre .001 i 1000, hi haurà una quantitat significativa cadascun de NO, O₂, i N₂en equilibri.

Resum: Què és l'equilibri dinàmic?

Quina és la millor definició d'equilibri dinàmic? L'equilibri dinàmic es produeix quan, per a una reacció reversible, la velocitat de la reacció directa és igual a la velocitat de la reacció inversa. Com que les dues velocitats són iguals, sembla que no està passant res, però en realitat la reacció es produeix contínuament al seu ritme estable.

En canvi, les reaccions en equilibri estable són completes i no es produeix cap reacció més.

L'equació de la constant d'equilibri ésK_eq=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Que segueix?

Esteu escrivint un treball de recerca per a l'escola, però no esteu segur de què escriure? La nostra guia sobre temes de treball de recerca té més de 100 temes en deu categories, de manera que podeu estar segur de trobar el tema perfecte per a vosaltres.

Voleu conèixer les maneres més ràpides i senzilles de convertir entre Fahrenheit i Celsius? Et tenim cobert! Consulteu la nostra guia sobre les millors maneres de convertir Celsius a Fahrenheit (o viceversa).

Estàs estudiant núvols a la teva classe de ciències? Obteniu ajuda per identificar el diferents tipus de núvols amb la nostra guia experta.