14.1: Równowaga dynamiczna

Odwracalna reakcja chemiczna reprezentuje proces chemiczny, który przebiega zarówno w kierunku do przodu (od lewej do prawej), jak i wstecznej (od prawej do lewej). Gdy szybkość reakcji do przodu i do tyłu jest równa, stężenia reagenta i składników produktu pozostają stałe w czasie, a układ jest w równowadze. Specjalna podwójna strzałka służy do podkreślenia odwracalnego charakteru reakcji. Względne stężenia reagentów i produktów w układach równowagi znacznie się różnią; Niektóre systemy zawierają głównie produkty w stanie równowagi, niektóre zawierają głównie reagenty, a niektóre zawierają znaczne ilości obu.

Równowaga dynamiczna w reakcjach chemicznych

Rozważmy odwracalny rozkład bezbarwnego tetratlenku diazotu w celu uzyskania brązowego dwutlenku azotu, opisanego równaniem:

Gdy rozpoczyna się reakcja (czas = 0), stężenie reagenta N₂O₄ jest skończone, a produktu NO₂ wynosi zero, więc reakcja naprzód przebiega ze skończoną szybkością, podczas gdy szybkość reakcji odwrotnej wynosi zero. W miarę upływu czasu N₂O₄ jest zużywany i jego stężenie spada, podczas gdy NO₂ jest produkowany, a jego stężenie wzrasta. Zmniejszające się stężenie reagenta spowalnia szybkość reakcji do przodu, a rosnące stężenie produktu przyspiesza szybkość reakcji odwrotnej. Proces ten trwa do momentu, gdy szybkość reakcji do przodu i do tyłu stanie się równa, w którym to czasie reakcja osiągnie równowagę. Ważne jest, aby podkreślić, że równowagi chemiczne są dynamiczne; Reakcja w stanie równowagi nie “zatrzymała się”, ale postępuje w tym samym kierunku do przodu i do tyłu. Tak więc w stanie równowagi stężenia N₂O₄ i NO₂ już się nie zmieniają, ponieważ szybkość powstawania NO₂ jest dokładnie równa szybkości zużycia NO₂, a szybkość tworzenia N₂O₄ jest dokładnie równa szybkości zużycia N₂O₄ .

Równowaga jednorodna i niejednorodna

Równowaga jednorodna to taka, w której wszystkie reagenty i produkty (oraz wszelkie katalizatory, jeśli ma zastosowanie) są obecne w tej samej fazie, w fazie wodnej lub gazowej, jak pokazano w następujących przykładach:

Równowaga niejednorodna obejmuje reagenty i produkty w dwóch lub więcej różnych fazach, jak pokazano w poniższym przykładzie:

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 13.1 Równowaga chemiczna.