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14.1: 动态平衡
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Chemistry

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动态平衡
 
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14.1: 动态平衡

可逆化学反应是指正向 (从左到右) 和反向 (从右到左) 方向进行的化学过程。 当正向和反向反应的速率相等时,反应物和生成物物种的浓度随着时间的推移保持不变,系统处于平衡状态。 使用特殊的双箭头来强调反应的可反转性。 平衡系统中的反应物和生成物的相对浓度差异很大;有些系统中大部分是平衡状态下的生成物,有些系统中大部分是反应物,有些系统中两者的浓度都相当可观。

化学反应中的动态平衡

考虑无色二氧化三丁二烯二氧化氮可逆分解为产率棕色二氧化氮,如方程所述:

Eq1

当反应开始时 (时间 = 0) , N2O4 反应物的浓度是有限的, NO2 生成物的率值是零,因此正向反应在有限的率值下进行,而反向反应 是零。 随着时间的推移, N2O4 被消耗,其浓度下降, NO2 被生产,其浓度增加。 反应物的浓度越低,正向反应率值就越慢,而生成物浓度越高,反向反应率值就越快。 这一过程一直持续到正向和反向反应速度相等,此时反应已达到平衡。 必须强调的是,化学平衡是动态的;平衡的反应并没有“停止”,但它在同一个率值上正向和反向进行。 因此,在平衡状态下, N2O4 和 NO2 的浓度不再发生变化,因为 NO2 形成的率值与 NO2 消费的率值完全相同,而N2O4形成的率值与N2O4消费的率值完全相同。

均质和异质的平衡

均质平衡是指所有反应物和生成物 (以及任何催化剂,如果适用) 均存在于相同相位 (水相或气相) 中,如下例所示:

Eq2

异构平衡涉及两个或多个不同阶段的反应物和生成物,如下例所示:

Eq3

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第13.1节:化学平衡

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