동적 평형이라고 불리는 화학적 평형

평형은 반대 세력의 동등한 행동으로 인해 휴식 상태입니다. 그것은 역동적이며, 즉, 반응이 중지 된 경우에도 앞으로 반응과 역 반응이 계속되고 있습니다. 화학 반응이 일어날 때마다 반응은 양방향 (예 :앞뒤 방향으로 또는 한 순서로 만 갈 수 있습니다. 두 방향으로 들어가는 반응을 가역적 반응이라고합니다. 예를 들어, 아래의 화학 반응을 고려하십시오.

h2o (l) ⇌ h + (aq) + oh– (aq)

동적 평형은 제품 및 반응의 수에 순 변화가없는 화학 반응의 상태입니다. 그러나 반응은 지속적으로 계속 진행됩니다.

동적 평형 개요

동적 평형은 IT에서 발생하는 가역적 반응이 반응물 및 생성물의 비율을 변경하지 않는 시스템 상태로 정의 될 수 있습니다. 반응은 계속해서 발생합니다. 즉, 반응물에서 물질이 동일한 속도로 생성물로의 움직임이 있으며, 반응물 및 생성물의 비율에는 순 변화가 없습니다. 그것은 가역적 반응에서만 존재합니다. 상기 방정식은 반응물과 생성물의 속도가 동일하고 안정적이기 때문에 동적입니다. 그러나 반응은 지속적으로 발생합니다. 

왜 화학 평형을 동적 평형이라고 불리는가?

이제 우리가 반응을 고려한다고 가정합니다. a + b ⇌ c + D.이 반응에서, 우리가 닫힌 용기에 물질, a와 b를 결합하면, 전방 반응이 발생하고,이 과정에서 A와 B의 농도는 지속적으로 감소하는 반면, C 및 D의 농도는 C와 D의 농도를 지속적으로 감소시킨다. 따라서, 역 반응의 속도가 증가 할 때 순방향 반응 속도는 감소하고, 두 반응기가 동일 해져 평형 상태를 달성 할 때 포인트가 나타납니다.

a + b ⇌ c + d가 평형을 달성 할 때, 4 가지 구성 요소의 농도는 기간 동안 일정하게 유지됩니다. 그 시점에서 균형이 손실되는 것처럼 보일 수 있지만 실제로는 동적 평형 상태에 도달했습니다. 따라서, 역 및 전방 공정은 평형에 도달하지만 농도는 영향을받지 않습니다.       

위의 운동 분자 모델이 보이면 A와 B가 서로 충돌하면 C와 D가 형성된다는 것을 쉽게 이해할 수 있습니다. 다른 한편으로, C와 D가 A와 B의 상태로 되돌아와 동일한 과정이 계속된다.   

화학 평형 법칙

:

a+b ⇌ c+d

a, b, c 및 d의 활성 질량이 각각 [a], [b], [c], [d]라고 가정하자.

우리가 알다시피, 질량 행동의 법칙에 따라, 전진 반응의 비율은 ∝ [a] [b]이어야한다. 따라서, 전방 반응의 속도 =kf [a] [b] 여기서 kf는 전방 반응의 속도입니다.

유사하게, 후진 반응의 속도는 ∝ [c] [d]이어야한다. 따라서, 후진 반응의 속도 =kb [c] [d] 여기서 kb는 후진 반응의 속도이다.

이제 평형 상수에서, k =전방 반응의 비율 =후진 반응의 속도, 즉 kf [a] [b] =kb [d]

kf / kb =[c] [d] / [a] [b]

kf / kb를 새로운 상수, 즉 k.

kf / kb =k =[c] [d] / [a] [b]

이 k는 평형 상수입니다. 

어금니 농도 kc

반응을 고려하십시오 aa+bb ⇌ cc+dd

여기서 a, b, c 및 d는 각각 a, b, c 및 d의 몰입니다.

kc =[c] c · [d] d / [a] a · [b] b

기체 kp의 평형 상수

kp =(pccpdd)/(paapbb)

kc와 kp의 관계

이상적인 가스 방정식을 도출,

pv =nrt

및 p =(n/v) rt

p =crt, 여기서 c는 리터당 두더지 수 (어금서 농도).

pa =cart, pb =cbrt, pc =ccrt 및 pd =cdrt를 삽입하여 kp를 얻습니다.

kp =kc (rt) ΔN

whereΔn =(c+d)-(a+b), 기체 생성물 및 반응 체에 대한 계수의 합의 차이.   

깁스 자유 에너지 및 화학적 평형

ΔG =ΔH -TΔS,

따라서 Gibbs 자유 에너지는 엔트로피와 함께 절대 온도의 생성물을 뺀 엔탈피입니다. 깁스 자유 에너지와 평형 상수의 관계는 다음과 같습니다.

g ° =-rt ln keq

여기서, t =온도

r =범용 가스 상수 및

keq =평형 상수.

화학 평형 유형

화학적 평형 법칙은 두 가지 유형입니다. 균질 평형과 이질적인 평형.

균질 평형

이 유형의 평형에서 모든 반응 구성 요소는 고체, 가스 또는 액체와 같은 한 단계의 물질에 명시되어 있습니다. 이러한 유형의 반응은 세 가지 다른 방식으로 분류됩니다.

1. 두더지 수가 없을 때의 반응은 시스템의 그물을 변경합니다 (ΔN =0).

2. 반응 시간 (ΔN =+ve)으로 인해 두더지 번호가 증가합니다.

3. 두더지 숫자는 반응 시간으로 인해 감소합니다. (ΔN =-Ve).

예

h2 (g) + i2 (g) ⇌ 2hi (g), (ΔN =0)

pcl5 ⇌ pcl3 + cl2, (ΔN =+ ve)

n2 + 3H2 ⇌ 2NH3, (ΔN =-Ve)

이종 평형

이 유형의 평형에서 반응 구성 요소는 동일한 물질 단계에서 유지되지 않습니다. 예를 들어, 탄산 칼슘은 산화 칼슘과 이산화탄소로 분해됩니다.

caco3 (s) ⇌ cao (s) + co2

방정식에는 화학적 평형의 세 단계가 포함됩니다. 

결론

평형 상태는 반응물 및 항목의 중앙에 순 변화가없는 상태입니다. 조화에서 명백한 변화가없는 방식에 관계없이, 이것은 모든 복합 반응이 중지되었음을 암시하지는 않습니다. 화학적 평형 법칙은 용액이 역동적 인 평형에서 어떻게 행동하는지 설명하는 데 사용될 수 있습니다.