درک تعادل شیمیایی

تعادل شیمیایی یک حالت پویا است که در آن واکنش های جلو و معکوس در همان نرخ رخ می دهد، که منجر به غلظت ثابت از واکنش دهندگان و محصولات در طول زمان می شود، این تعادل ثابت نیست - مولکول ها به طور مداوم بین هم پیوسته است، اما غلظت خالص همچنان بدون تغییر است: حالت تعادل توسط ثابت تعادل (K)، که نسبت غلظت محصول (ra0) به بیان کلی آنها (Fpichi) برای افزایش دما، توضیح داده شده است.

[[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]

این ثابت یک اندازه گیری کمی از میزان واکنش را فراهم می کند.یک K بزرگ محصولات را به نفع خود جذب می کند، در حالی که یک K کوچک به نفع واکنش دهندگان واکنش نشان می دهد. درک اینکه چگونه تغییرات خارجی بر این تعادل تاثیر می گذارد، مرکزی برای کنترل واکنش های شیمیایی در هر دو تحقیق و صنعت است.

اصل ⁇ ⁇ ⁇

اصل Le Châtelier، فرموله شده توسط شیمیدان فرانسوی هنری لویی لوتلایر در سال ۱۸۸۴، بیان می کند که هنگامی که یک سیستم در تعادل در معرض تغییر غلظت، دما یا فشار (برای گازها)، سیستم موقعیت خود را برای مقابله بخشی از تغییر و دوباره تعادل تعادل تغییر می دهد، اصل یک ابزار کیفی است که پیش بینی جهت تغییر جهت تغییر جهت تغییر جهت تغییر روشن است:

  • اضافه کردن یک واکنش دهنده: [FLT 1] سیستم تغییر خواهد کرد به مصرف واکنش دهنده اضافه شده، به نفع واکنش پیش رو و تولید محصولات بیشتر.
  • تغییر یک واکنش دهنده: [FLT 1] سیستم تغییر خواهد کرد به جای واکنش دهنده برداشته شده، به نفع واکنش معکوس و تولید واکنش های بیشتر از محصولات.

ایده اصلی این است که تعادل "تعط" برای تسکین استرس تحمیل شده توسط تغییر غلظت است.این رفتار قابل پیش بینی و بازتولید است، و آن را به عنوان سنگ بنای طراحی فرایند شیمیایی می سازد.

اثر اضافه کردن Reactants

هنگامی که مقدار اضافی یک یا چند واکنش دهنده به یک مخلوط تعادل معرفی می شود، واکنش به سمت (Q) به طور موقت کاهش می یابد (اگر ماده اضافه شده یک واکنش دهنده باشد) یا افزایش (اگر یک محصول اضافه شود) اما در اینجا ما بر واکنش دهندگان تمرکز می کنیم).

مثال: سنتز Ammonia (Haber Process)

در این میان، به طور مداوم در مورد ترکیب صنعتی آمونیاک ([۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]

مثال: تشکیل هیدروژن Iodide

[در این باره] نمونه ی کلاسیک دیگری از [[[[[ویرایش]] [[[[ویرایش]] [FLT] [2]] [2]] [به اندازه ی [2] [2]] [2] [2] [2]] [و [به]] [2]]] [به [2] [2] [و [به]] [2] [2]] [به [2] [و [و [به [2] [و [به [2]] [2] [به [2]]] [و [به [2]]]]] [2]]]]]] [2]]]] [و [و [به [به [و [به [به [و [و [به [به [و [و [به [و [به [2]]]]]] [به [به [به [و [به [به [به [و [به [به [به [به [به [به [و [به [2] [2]]] [2] [به [به [2] [به [به [2]] [به [2]

برای درمان کمی بیشتر از تغییر وضعیت واکنش و تعادل، به آموزش آکادمی Khan در واکنش به نقل قول راهنمایی مراجعه کنید.

اثر حذف Reactants

برعکس، اگر یک واکنش دهنده از یک سیستم در تعادل برداشته شود، غلظت آن گونه ها کاهش می یابد.این واکنش Q > K (از آنجا که مخرج کوچکتر می شود) برای بازگرداندن تعادل، سیستم به سمت چپ تغییر می کند، به نفع واکنش معکوس: محصولات برای بازسازی واکنش های از دست رفته مصرف می شود.

مثال: هیدروژن در سنتز Ammonia

پس از بازگشت به فرآیند هابر: اگر گاز هیدروژن (H[FLT] [FLT] [FLT1] [FLT] [به عنوان مثال] از طریق یک غشا یا به دلیل مصرف آن در واکنش جانبی دیگر، تعادل به سمت چپ (NH [F:2 [F3] [F3] [F3] [F3] کاهش می یابد.

مثال: نسبت واکنش پذیر فرآیند هابر

در عمل، فرآیند هابر از بیش از حد N [FLT] استفاده می کند [[FLT:] نسبت به نسبت [stoichiometric 1:3] اگر کسی عمداً مخلوط N را کاهش دهد، و از طریق آن، واکنش به کاهش بیشتر N [F2] پردازش [2] می تواند از جهت معکوس استفاده کند.

بررسی های کمی: موضوع واکنش

در هر لحظه، مسیر و میزان تغییر در هنگام تزریق یا حذف آن می تواند پیش بینی شود (Q) در هر لحظه، Q = [محصول] بازده [FLT: 1] / [معاملات بهره وری [F3] مقایسه Qing با K به ما می گوید:

  • اگر Q < K: واکنش پیش رو مورد علاقه قرار گیرد (سیستم تغییر درست است).
  • اگر Q > K: واکنش معکوس مورد علاقه قرار گیرد (تغییرات سیستم چپ).
  • اگر Q = K: سیستم در تعادل است.

هنگامی که ما یک واکنش دهنده اضافه می کنیم، غلظت آن افزایش می یابد، و باعث می شود که مخرج در Q بزرگتر شود (از آنجا که در مخرج بیان Q برای آن واکنش نشان دهنده ظاهر می شود) بنابراین Q کوچکتر از K می شود، باعث تغییر درست می شود، هنگامی که ما یک واکنش دهنده را حذف می کنیم، تجزیه کننده کاهش می یابد، Q بزرگتر از K می شود و سیستم تغییر می دهد.

برنامه های کاربردی real-World Application

سنتز شیمیایی صنعتی

کنترل غلظت واکنش پذیری برای به حداکثر رساندن بازده در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی ضروری است.[۱] LT: هیدروکسید] فرایند [FLT:] به طور مداوم واکنش نشان می دهد و تعادل را به سمت محصول مورد نظر تغییر می دهد [FLT2:]

شیمی زیست محیطی و کنترل تعادل

در این میان، در این زمینه، به عنوان مثال، [[رده:رده:]]، [[رده:رده:]]، [[رده:رده:رده:رده:رده:رده:]]، [[رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:

سیستم های بیوشیمیایی

در ارگانیسم های زنده، واکنش های آنزیمی که اغلب در نزدیکی تعادل عمل می کنند، غلظت بسترها و محصولات به شدت تنظیم شده است تا جهت مسیرهای متابولیک را هدایت کند.به عنوان مثال، در مسیر گلوکواتیک، تبدیل گلوکز-6 فسفات به فروکتوز-6 فسفات توسط غلظت نسبی این متابولیت ها کنترل می شود، تغییر تعادل به عنوان تولید انرژی مورد نیاز است.

مفاهیم عملی در آزمایشگاه

شیمی شناسان اغلب غلظت های واکنش پذیر را برای هدایت واکنش به تکمیل یا مطالعه مکانیسم های واکنش پذیری دستکاری می کنند (برای مثال، در واکنش استرینگ (کلکسی اسید + الکل استر + آب)، اضافه کردن بیش از حد اسید یا الکل باعث می شود تعادل به سمت راست، افزایش عملکرد استر معکوس، حذف آب (استفاده از یک دستگاه دین-استار یا یک عامل خشک کردن) نیز به سمت تکنیک افزایش ارگانیک (این محصول ساده است: استفاده از یک منبع تغذیه ارزان است).

خلاصه داستان : Key Concepts

  • اضافه کردن واکنش دهندگان تعادل را به سمت محصولات (پاسخ رو به جلو مورد علاقه)، افزایش تمرکز محصول تغییر می دهد.
  • واکنش دهندگان تعادل را به سمت واکنش دهندگان (پاسخ معکوس مورد علاقه)، کاهش غلظت محصول و افزایش سطوح واکنش دهنده باقی مانده تغییر می دهد.
  • جهت تغییر با مقایسه جهت واکنش (Q) با ثابت تعادل (K) پیش بینی می شود.
  • این اصول در فرایندهای صنعتی (روند های تماس، فرایند تماس، روند Ostwald)، مقررات زیست محیطی، مسیرهای بیوشیمیایی و سنتز آزمایشگاهی اعمال می شود.
  • اصل لوتلایر راهنمای کیفی است، در حالی که رابطه Q /K ابزار کمی برای محاسبه موقعیت های تعادل جدید فراهم می کند.

تسلط بر تأثیر تغییرات تمرکز واکنشی بر موقعیت تعادل، شیمی دانان را قادر می سازد تا واکنش های کارآمد، بهینه سازی بازده و درک سیستم های صنعتی طبیعی و شیمیایی را طراحی کنند. Encyclopædia Britannica ورود به اصل Le Châtelier را بررسی کنید.