Dynamisch evenwicht is een belangrijk concept in de chemie. Maar wat is dynamisch evenwicht precies? Hoe kan iets dynamisch zijn, maar ook in evenwicht? Blijf lezen om de beste definitie van dynamisch evenwicht te leren kennen, algemene voorbeelden van dynamisch evenwicht te leren kennen en hoe dynamisch en statisch evenwicht er hetzelfde uit kunnen zien, maar in feite heel verschillend zijn.

Wat is dynamisch evenwicht?

Chemische reacties kunnen in beide richtingen gaan (vooruit en achteruit) of slechts in één richting. Degenen die in twee richtingen gaan, staan ​​bekend als omkeerbare reacties, en je kunt ze herkennen aan de pijlen die in twee richtingen gaan, zoals in het onderstaande voorbeeld.

H2O(l) ⇌ H⁺(aq) + OH^-(aq)

Dynamisch evenwicht komt alleen voor bij omkeerbare reacties, en het is wanneer de snelheid van de voorwaartse reactie gelijk is aan de snelheid van de omgekeerde reactie. Deze vergelijkingen zijn dynamisch omdat de voorwaartse en achterwaartse reacties nog steeds plaatsvinden, maar de twee snelheden zijn gelijk en onveranderlijk, dus ze zijn ook in evenwicht.

Dynamisch evenwicht is een voorbeeld van een systeem in een stabiele toestand. Dit betekent dat de variabelen in de vergelijking in de loop van de tijd onveranderlijk zijn (aangezien de reactiesnelheden gelijk zijn). Als je naar een reactie in dynamisch evenwicht kijkt, lijkt het alsof er niets gebeurt, omdat de concentraties van elke stof constant blijven. Er vinden echter voortdurend reacties plaats.

Dynamisch evenwicht komt echter niet alleen voor in scheikundige laboratoria; je bent getuige geweest van een dynamisch evenwichtsvoorbeeld elke keer dat je een frisdrankje hebt gedronken. In een afgesloten fles frisdrank is kooldioxide zowel in de vloeibare/waterfase als in de gasfase (bellen) aanwezig. De twee fasen van kooldioxide zijn in dynamisch evenwicht in de afgesloten frisdrankfles, aangezien het gasvormige kooldioxide in dezelfde snelheid oplost in de vloeibare vorm als de vloeibare vorm van kooldioxide weer wordt omgezet in zijn gasvormige vorm.

De vergelijking ziet er als volgt uit: CO₂(g) ⇌ CO₂(aq).

Het veranderen van de temperatuur, druk of concentratie van een reactie kan het evenwicht van een vergelijking verschuiven en deze uit het dynamische evenwicht halen. Dit is de reden waarom, als je een frisdrankblikje opent en het lange tijd buiten laat staan, het uiteindelijk 'plat' wordt en er geen bubbels meer zijn. Dit komt omdat het frisdrankblikje niet langer een gesloten systeem is en de kooldioxide kan interageren met de atmosfeer. Hierdoor raakt het uit het dynamische evenwicht en komt de gasvormige vorm van kooldioxide vrij totdat er geen bellen meer zijn.

Voorbeelden van dynamisch evenwicht

Elke reactie verkeert in dynamisch evenwicht als deze omkeerbaar is en de snelheden van de voorwaartse en achterwaartse reacties gelijk zijn. Stel bijvoorbeeld dat u een oplossing bereidt die verzadigd is met een waterige oplossing van NaCl. Als je vervolgens vaste NaCl-kristallen toevoegt, zal de NaCl tegelijkertijd oplossen en herkristalliseren in de oplossing. De reactie, NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Kl^-(aq), zal in dynamisch evenwicht zijn wanneer de snelheid waarmee het NaCl oplost gelijk is aan de snelheid van herkristallisatie.

Java-exemplaar van

Een ander voorbeeld van dynamisch evenwicht isNEE₂(g) + CO(g) ⇌ NEE(g) + CO₂(g) (opnieuw, zolang de twee tarieven gelijk zijn). Stikstofdioxide (NEE₂) reageert met koolmonoxide (CO) en vormt stikstofoxide (NO) en kooldioxide (CO₂), en in de omgekeerde reactie reageren stikstofoxide en kooldioxide om stikstofdioxide en koolmonoxide te vormen.

Als je een reactie waarneemt, kun je zien dat deze zich niet in een dynamisch evenwicht bevindt als je veranderingen ziet optreden in de hoeveelheden reactanten of producten. (Als je geen veranderingen kunt zien, is dat geen garantie dat er sprake is van een dynamisch evenwicht, omdat het zich mogelijk in een statisch evenwicht bevindt of de veranderingen te klein zijn om met het blote oog waar te nemen.)

Een voorbeeld van een vergelijking die nooit een dynamisch evenwicht zou kunnen bereiken is: 4 Fe(s) + 6 H₂O(l) +3O₂ (g) → 4 Fe(OH)³(S). Dit is een vergelijking voor de vorming van roest. We kunnen zien dat er nooit een dynamisch evenwicht zal zijn, omdat de pijl voor de reactie maar één kant op gaat (daarom wordt een roestige auto niet vanzelf weer glanzend).

Er is geen dynamisch evenwicht voor deze auto!

Dynamisch evenwicht versus statisch evenwicht

Als je reacties bij dynamisch evenwicht en reacties bij statisch evenwicht waarneemt, zullen bij geen van beide zichtbare veranderingen optreden, en het zal lijken alsof er niets gebeurt. Reacties bij statisch evenwicht zijn echter feitelijk heel anders dan die bij dynamisch evenwicht.

Statisch evenwicht (ook bekend als mechanisch evenwicht) is wanneer de reactie is gestopt en er helemaal geen beweging is tussen de reactanten en producten. De reactie is voltooid en de voorwaartse en achterwaartse reactiesnelheid zijn beide 0.

Terwijl reacties bij dynamisch evenwicht omkeerbaar zijn (in beide richtingen kunnen verlopen), zijn reacties bij statisch evenwicht onomkeerbaar en kunnen ze slechts in één richting verlopen. Zowel dynamisch evenwicht als statisch evenwicht zijn echter voorbeelden van systemen in stabiele toestand, waarin de netto krachtwerking op de systemen nul is.

Hieronder ziet u een grafiek die de belangrijkste verschillen tussen dynamisch en statisch evenwicht laat zien.

Hoe verhoudt dynamisch evenwicht zich tot snelheidsconstanten?

Wanneer een reactie zich in een dynamisch evenwicht bevindt, heeft de reactie een specifieke snelheidsconstante, ook wel de evenwichtsconstante genoemdK_gelijk.

De evenwichtsconstante, of snelheidsconstante, is een coëfficiënt die het reactiequotiënt weergeeft (of de relatieve hoeveelheden producten en reactanten in de reactie op een bepaald tijdstip) wanneer de reactie in evenwicht is. De waarde van de evenwichtsconstante vertelt u de relatieve hoeveelheden product en reactant bij evenwicht.

Als K_gelijk>1000 is, zal er bij evenwicht vooral product zijn.

Als K_gelijktussen 0,001 en 1000 ligt, zal er bij evenwicht een aanzienlijke hoeveelheid van zowel het product als de reactant aanwezig zijn.

Als K_gelijkis<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

Voor de reactie A Een + B B⇌ C C+ D D, A en B vertegenwoordigen de reactanten en C en D vertegenwoordigen de producten.

De vergelijking voor de evenwichtsconstante is K_gelijk=[C]^C[D]^D/[A]^A[B]^B.

Voorbeeld

Neem de reactie N₂(g)+O₂(g)⇋2NO(g).

Gebruikmakend van de vergelijking voor de evenwichtsconstante, K_gelijkis gelijk aan [NIET]²/[N₂][O₂]. Je kunt de vergelijking zo laten, of, als je evenwichtsconcentraties/de evenwichtsconstante krijgt, deze invoeren om eventuele ontbrekende waarden te vinden.

Stel dat we de concentraties van beide kennen[N₂] En [O₂]=.15 M en de concentratie van [NO] is 1,1 M.

Als u deze waarden inplugt, krijgt u:K_gelijk= (1.1)²/(.15)(.15) of 1,21/.0225.

Je kunt oplossen en vinden dat K_gelijk=53,8.

SindsK_gelijktussen .001 en 1000 ligt, zal er een aanzienlijke hoeveelheid NO, O aanwezig zijn₂, en N₂in evenwicht.

Samenvatting: Wat is dynamisch evenwicht?

Wat is de beste definitie van dynamisch evenwicht? Dynamisch evenwicht treedt op wanneer, voor een omkeerbare reactie, de snelheid van de voorwaartse reactie gelijk is aan de snelheid van de omgekeerde reactie. Omdat de twee snelheden gelijk zijn, lijkt het alsof er niets gebeurt, maar in werkelijkheid verloopt de reactie continu met een stabiele snelheid.

Daarentegen zijn reacties bij stabiel evenwicht voltooid en vindt er geen verdere reactie plaats.

De vergelijking voor de evenwichtsconstante isK_gelijk=[C]^C[D]^D/[A]^A[B]^B.

Wat is het volgende?

Een onderzoekspaper schrijven voor school, maar je weet niet zeker waar je over moet schrijven? Onze gids voor onderzoekspapieronderwerpen heeft meer dan 100 onderwerpen in tien categorieën, zodat u er zeker van kunt zijn dat u het perfecte onderwerp voor u vindt.

gelinkte lijst in Java

Wilt u weten wat de snelste en gemakkelijkste manieren zijn om tussen Fahrenheit en Celsius te converteren? Wij hebben u gedekt! Bekijk onze gids voor de beste manieren om Celsius naar Fahrenheit te converteren (of vice versa).

Bestudeer jij wolken in je wetenschapsles? Krijg hulp bij het identificeren van de verschillende soorten wolken met onze deskundige gids.