הבנת גרף הזמן ב- Equilibrium

גרפים של זמן ריכוז הם בין הכלים החזקים ביותר בכימיה עבור הדמיה כיצד תגובה מתקרב איזון דינמי. כאשר תגובה הפוכה מתרחשת במערכת סגורה, ריכוזים של מגיבים ומוצרים משתנים לאורך זמן עד שהשיעורים קדימה והפוך להיות שווה.

מה מתגלה גופר הזמן

העלילה טיפוסית של זמן ריכוז מראה את כמות החומר (ב mol / L או M) על y-axis לעומת הזמן על x-axis. עבור תגובה הפוכה כגון FLT:0; גרף בתחילה מראה ירידה מהירה בריכוזים מגיבים עלייה נאותה ריכוזים המוצר.

תכונות מפתח כדי לציין:

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) אורברואה או מדרון 1 (מדרונות Steep מוקדם על מנת לציין המרה נטו מהירה; כגישות איזון, המדרונות מתקרב אפס.
  • (ה) [ה]החלק האופקי והשטחי שבו ריכוזים נשארים קבועים לאורך זמן (למרות שמולקולות בודדות ממשיכות להגיב).

חשוב להבין ששוויון איזון הוא FLT:0 דינמיותFLT:1; הרמה מייצגת את התעריף הדומה והפך, לא מצב סטטי.הריכוזים ברמת מגדירים את קבוע שיווי המשקל עבור התגובה בטמפרטורה זו.

חתימה גרפית של סוגים שונים של תגובה

תגובה פשוטה

שקול תגובה שבה ⁇ B. גרף זמן ריכוז יראה [A] ירידה ו [B] גדלות שני העקום גישה לאותו אספלט אופקי.הקצב הראשוני של השינוי גדול יותר כי ריכוז מגיב הוא הגבוה ביותר.אם התגובה מתחילה רק עם A, [B] מתחיל באפס ועלייה חלקית.

תגובות עם Steichiometry Greater Than 1:1

עבור , השינויים הריכוז משקפים את 2:1 סטויצ'ימטריה.כאשר NO2 מטבול, הריכוז שלו טיפות פעמיים מהר (במונחי מרוט) כמו N2O4 עולה.הגרף שיווי המשקל עשוי להראות ריכוזים שונים של שיווי משקל, אבל שניהם ישתקו באותו זמן.

תגובות על גזים ואפקטי לחץ

כאשר הלחץ משתנה (על ידי שינוי נפח או הוספת גז אינרט), שינויים ריכוז יכולים להיות מיידי ולאחר מכן על ידי שינוי. a piston דחוס תערובת גז מיד להגדיל את FLT:0allphFLT:1 ריכוזים, אבל אז התגובה להסתגל למזער את ההפרעה.הגרף יראה קפיצה אנכית פתאומית בריכוז ואחריו שינוי הדרגתי חדש לרמה שנייה ללמידה לקריאה אלה כמו קפיצה חיצונית עבור סטודנטים מתקדמת.

מדריך שלב-בי-שלב לניתוח Equilibrium Graphs

1.הזהה את המערכת ואת התנאים הראשונים

לפני שצייר מסקנות, שימו לב אם התגובה החלה עם מגיבים טהורים, מוצרים טהורים, או תערובת.אם הגרף מראה הן [reactants] והן [מוצרים] החל מערכי לא אפס, המערכת כבר הייתה מתקדמת חלקית.

2.לבטל את נקודת Equilibrium

נקודת האיזון היא המקום שבו העקום הופך אופקי - מדרונות שווים אפס.חפש את הזמן לתאם שבו ריכוזי מגיבים ומוצרים להפסיק להשתנות.זה ערך הזמן אומר לך כמה מהר המערכת משתווה בתנאים הנוכחיים. ניתן להסיק קינטיקה תגובה מן האיזון המתקרב: המדרקון מתקרב: המדרדרדר בעת נתונה, מהר יותר השינוי הנקי.

3.שוואת המסקנות הסופיות

קרא את ריכוזי הרמה מהגרף.עבור התגובה הכללית של ה-FLT:2; ניתן לחשב את מאזן קבוע (FLT 3: 3) באמצעות ערכים אלה, גם ללא ביצוע חישוב, את גודלם היחסי של ריכוזי הרמה לספק תובנה: אם ריכוז המוצר הרבה יותר עולה על ריכוז מגיב במאזן, FLT:4; אם מגיבים שולטים, FLT:5 LT:5

4 שינויים בSleope Over Time

השיעור המיידי בכל נקודה הוא המדרונות של קו הרנטגן עצמו בשלבים המוקדמים, גודל המדרונות גדול; ככל שהתגובה מתקדמת, המדרונות יורדת.קצב השינוי של המדרקון עצמו (הגזר השני) יכול להצביע אם התגובה היא הזמנה ראשונה או הזמנה שנייה - אבל עבור ניתוח איזון היכרות, פשוט לא כי הירידה נטו היא מספיקה.

החל את עקרון ה- Principle של Le Chatelier ל- Concentration-Time Graphs

הכוח של גרפים במשרה ריכוז הופך ברור כאשר אתה מחיל את העיקרון של Le Chatelier - הרעיון כי מערכת איזון ישתנה כדי למנוע לחץ. גרף מראה שינוי פתאומי בריכוז (הפרעה) ואחריו רמה חדשה מגלה בדיוק כיצד המערכת מגיבה.

  • (FLT:0)Adding or Remove a Reactant or ProductcioFLT:1) גרף יראה עלייה מיידית (increase) או ירידה (decrease) בריכוז ברגע התוספת, ואחריו שינוי מעוקל כמו המערכת עובר לאיזון חדש.
  • (FLT:0) טמפרטורות מתחלפות 1 – בניגוד לשינויים בריכוז, שינויי טמפרטורה משנים את המאזן הקבוע בעצמו.הגרף יראה מעבר חלק מהרמה אחת לאחרת, ללא קפיצת קפיצה מיידית.
  • (FLT:0) הפעלת לחץ או נפח (גזים בלבד)אנדרט 1:1 - שינוי בנפח מייצר שינוי אנכי מיידי בכל ריכוזים (על ידי אותו גורם כי מספר השופות של גז לשינויים ליטרים) ואז הגרף יקומו לרמה חדשה כאשר המערכת עוברת לצד עם פחות (או יותר) מולקולות גז.

לדוגמה, בתהליך Haber (FLT:6) (תגובה חיצונית), אם אתה מגביר את הלחץ על ידי הפחתת נפח, הגרף מראה צעד פתאומי למעלה עבור כל הגזים, ואז עלייה נוספת ב [NH3] וירידה ב [N1] ו [H1] כאשר המערכת נעה לצד עם פחות פגמים של גז.

דברים משותפים וכיצד להימנע

ביקורת על The Crossover Point for Equilibrium

תלמידים רבים מניחים כי כאשר [reactant]= [מוצר] על גרף, המערכת היא איזון.זה רק נכון אם התקני ה- סטוכיום שווים (1:1) ואת שיווי המשקל הקבוע שווה 1. באופן כללי, ריכוזי שיווי המשקל נקבעים על ידי FLT 7, לא על ידי כמויות שוות.תמיד לבדוק אם העקומה למעשה חרוטה לפני שהושגה איזון.

הורדת מחירים של שינוי עם ריכוז

מדרדרול תלול אינו מתכוון לריכוז גבוה; זה אומר שהריכוז משתנה במהירות. גרף עשוי להראות ריכוז המוצר גדל במהירות בהתחלה, אבל מפלסם זמן רב לפני שהוא מגיע לערך גבוה אם קבוע שיווי המשקל הוא קטן.

בהנחה שכל הרמות הן קבועות

אם המערכת סגורה והתנאים נשארים קבועים, הרמה נמשכת ללא הגבלת זמן.אבל אם מתרחשת הפרעה חדשה (אפילו תנודות טמפרטורה קטנה במעבדה), הגרף יראה שינוי חדש.היזהר לקרוא את ציר הזמן: גרף המשתרע על פני שעות עשוי להראות שינוי עקב תהליך משני, כגון decomposition או evaporation.תמיד לאשר כי המערכת סגורה ותנאים ללא שינוי במהלך הרמה.

תרגום לעברית עבור: Catalysts and Equilibrium

זרז מגביר את התגובות קדימה והפך באותה מידה, כך שהוא עושה את זה:0 (לאומנט 1) לשנות את ריכוזי שיווי המשקל. על גרף זמן ריכוז, הוספת זרז יגרום למערכת להגיע לאותה רמה הרבה יותר מהירה - העקום הופך להיות תלולה יותר בהתחלה ורמת מוקדם יותר.הריכוזים הסופיים נשארים ללא שינוי.

ניתוח גרפי ב Multi-Step ו-Complex Reactions

לא כל התגובות של שיווי משקל כרוכות צעד אחד.לתגובה רצופה או בשילוב, גרפים בריכוז עשויים להראות מינים ביניים עולים ואז ליפול, בדומה להתקדמות התגובה במנגנון כימי.במקרים כאלה, מין עשוי להגיע לריכוז מקסימלי (שיא) לפני הפחתת ערך יציב. זה FLT:0dos noFLT:1 פירושו המערכת היא מחוץ למאזן - זה עשוי להיות תופעה קבועה של מצב הרוחב, אם עדיין לא דורש שינוי קבוע של מערכת זמן.

לדוגמה, בתגובה (FLT:8), ריכוז B עשוי בתחילה להגדיל, ואז לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט לאט, כל שלושת הריכוזים הופכים קבועים - המערכת מגיעה לאיזון כפול.

יישומי מעבדה מעשיים

צ'מיסטים מייצרים באופן שגרתי נתונים בזמן ריכוז באמצעות טכניקות כמו ספקטרום (עבור מינים צבעוניים), מוליכים או צ'רטומוגרפיה גז.באימון מעבדה טיפוסי, התלמידים אוספים קולטים לעומת נתונים בזמן לתגובה כגון FLT:9 הצבע האדום העמוק של FeSCN2+ ion מאפשר ניטור רציף (ריכוז רלוונטי) נגד זמן נגד חומר שנוצר ממתכת שיכולה לקבוע את רמות ריכוזיות שונות.

כאשר הטמפרטורה מגוונת בניסוי כזה, משפחת העקומה מראה כיצד משתנה תהליך האיזון הקבוע.ונון לא ניתוח (הפסקה K לעומת 1/T) ניתן לבצע אם ריכוזי הרמה נמדדים בטמפרטורות מרובות.

טיפים ל Mastering Graph פרשנות

  1. (FLT:0) תמיד תייגו אקסס ויחידות הערה.IRLT:1 ללא תוויות מתאימות, גרף הוא חסר משמעות.בדוק אם ריכוז הוא ב mol / L או אחוז, ואם הזמן הוא בתוך שניות, דקות או שעות.
  2. (ב) ,0) ראה קו אופקי ברמת הרמה.
  3. (ב) ⁇ 0) ⁇ ⁇ בתקופות שונות.
  4. (FLT:0)Compare מספר גרפים לצד השני.BuildFLT:1; אם יש לך גרמים עבור אותה תגובה בטמפרטורות שונות או החל ריכוזים, מעכב אותם מבחינה נפשית או פיזית.
  5. (FLT:0)Practice with real data.FreaLT:1) עבודה באמצעות בעיות ספרים הכוללים טבלאות נתונים גולמיות.ציור הגרף עצמו מנקודות נתונים מחזק את הקשר בין מספרים וייצוג חזותי.
  6. (FLT:0) צבע coding.FLT:1 כאשר מפרש מינים מרובים, השתמש בצבעים שונים או סגנונות קו (solid, dashed, ⁇ ) כדי להימנע מבלבול.רוב גרפים הבחינה כבר ישתמשו במוסכמות אלה, אבל כאשר אתה יוצר משלך, להיות עקבי.

מבחן משותף

(החוקרים מציגים לעיתים קרובות גרף של זמן ריכוז המציג הפרעה ומבקשים ממך לזהות מה גרם לכך.לדוגמה, גרף מראה צעד פתאומי למעלה בכל ריכוזים ב-FLT:0t=5 כורים ל-1, ולאחר מכן שינוי משמרת לטובת מוצרים.התשובה הנכונה היא כנראה ירידה בנפח (בקיצור של לחץ).

לשים את הכל ביחד: דוגמה עובדתית

קחו בחשבון את התגובה (FLT:10) בטמפרטורה מתמדת.בהתחלה, = 0.50 M ו- [B]=0.00 מ' מעל 40 שניות, [A] יורד ל-0.0 מ' ו[B] עלה ל-0.5 מ', ולאחר מכן שניהם נשארים קבועים.

מאסטרי מגיע מתרגול פרשנויות כאלה עם גרפים שונים רבים.לאורך זמן, תוכל לזהות במהירות את סוג התגובה, מצב שיווי המשקל, ואת ההשפעה של כל הפרעה - מיומנויות כי הם בלתי יקר ערך הן בכיתה והן במעבדה המחקר.