Forskjellen mellom likevekt og steady state

Hovedforskjell - Likestilling vs Stabil tilstand

Likevekt og steady state er to termer brukt i fysisk kjemi med hensyn til kjemiske reaksjoner som finner sted i et system. Vanligvis, i en kjemisk reaksjon, blir reaktanter omdannet til produkter. I noen reaksjoner omdannes reaktanter helt til produkter, men i andre reaksjoner blir reaktanter delvis omdannet til produkter. Begge disse betingelsene beskriver et stadium av en bestemt kjemisk reaksjon der konsentrasjonene av komponentene i reaksjonsblandingen forblir konstant. Men likeverdigheten av en reaksjon er forskjellig fra den steady state på grunn av flere grunner. Hovedforskjellen mellom likevekt og stabil tilstand er det likevekt er en tilstand hvor frekvensen av fremre reaksjonen er lik hastigheten til den bakoverste reaksjon mens stabil tilstand er scenen av en kjemisk reaksjon som har en konstant konsentrasjon av et mellomprodukt.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er likevekt
      - Definisjon, prinsipp, faktorer som påvirker likevekten
2. Hva er Steady State
      - Definisjon, prinsipp, faktorer som påvirker stabil tilstand
3. Hva er forskjellen mellom likevekt og stabil tilstand
      - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: likevekt, likevektskonstant, Le Châteliers prinsipp, produkter, reaktanter, reaksjonshastighet, steady state

Hva er likevekt

Likevekt er en tilstand hvor frekvensen av fremre reaksjonen er lik hastigheten til den bakre reaksjonen. Selv om noen kjemiske reaksjoner er ferdige, oppstår det ikke noen andre reaksjoner helt. For eksempel, svake syrer og svake baser i vandige løsninger dissocieres delvis til ioner. Da kan vi observere at det er ioner så vel som molekyler i den løsningen. Dermed kan det sies at det er en likevekt mellom molekyler og ioner (for eksempel: syre og dens konjugerte base). Dette skjer fordi frekvensen av dissociasjonen av syren eller basen er lik mengden av dannelsen av syre eller base fra dets ioner.

Når en reaksjonsblanding er i likevekt, er det ingen netto endring i konsentrasjoner av reaktanter og produkter. La oss tenke på et eksempel for å forstå dette konseptet.

Figur 1: Likevekten mellom eddiksyre og dens konjugerte base

Ovennevnte bilde viser likevekt mellom eddiksyre og dens konjugerte base. Her er den fremre reaksjon dissociasjonen av eddiksyre molekylet, mens den bakre reaksjonen er dannelsen av eddiksyre molekyler. For å forstå oppførelsen av et likevektssystem, kan vi bruke Le Châteliers prinsipp.

Ifølge Le Châteliers prinsipp, når likevekt i et system er forstyrret, har det en tendens til å oppnå en likevektstilstand igjen ved å endre noen av dens forhold. Med andre ord, har systemet en tendens til å justere seg selv om likevekten er forstyrret.

For eksempel i ovennevnte likevekt, hvis vi tilsetter mer eddiksyre til løsningen, økes mengden eddiksyre i det systemet. Deretter for å oppnå likevekten vil noen eddiksyremolekyler dissociere, danner den konjugerte basen og systemet vil oppnå likevekt igjen. Med andre ord vil fremoverreaksjonen finne sted for å justere systemet.

For systemer med likevekt kan vi definere en likevektskonstant. Denne konstanten avhenger av endringer i temperaturen på dette systemet. Ved en konstant temperatur har likevektskonstanten alltid en fast verdi for en bestemt reaksjonsblanding.

Hva er Steady State

Stabil tilstand av en kjemisk reaksjon er scenen som har en konstant konsentrasjon av et mellomprodukt. Hvis en viss kjemisk reaksjon skjer gjennom flere trinn (elementære trinn), vil reaksjonshastigheten bestemmes ved hjelp av hastighetsbestemmende trinn. Det er det tregeste trinnet blant andre. Deretter angis reaksjonshastigheten angående dette sakte trinn. Men når reaksjonstrinnene ikke er gjenkjennelige, kan det langsomste trinnet ikke gjenkjennes for å bestemme reaksjonshastigheten. I slike situasjoner kan vi vurdere mellomproduktet som har en konstant konsentrasjon i kort tid. 

Elementære trinn i reaksjonen danner intermediære molekyler. Mellomprodukter er molekyler som ikke er enten reaktanter eller produkter, men er molekyler dannet under fremdriften av en kjemisk reaksjon. Når det langsomste trinnet ikke er gjenkjennbart, kan vi bruke konsentrasjonen av mellomproduktet for beregning av reaksjonshastigheten. Dette kortvarige mellomproduktet dannes i reaksjonens steady state.

Forskjellen mellom likevekt og steady state

Definisjon

Equilibrium: Likevekt er en tilstand hvor frekvensen av fremre reaksjonen er lik hastigheten til den bakre reaksjonen.

Stabil: Stabil tilstand av en kjemisk reaksjon er scenen som har en konstant konsentrasjon av et mellomprodukt.

konsentrasjoner

Equilibrium:  I en likevekt er konsentrasjonene av reaktanter og produkter konstant.

Stabil: I steady state er kun konsentrasjonen av mellomproduktet konstant.

Reaktanter og produkter

Equilibrium:  I likevekt er konsentrasjonen av reaktanter og produkter konstant.

Stabil: I steady state endrer konsentrasjonen av reaktanter og produkter.

Reaksjonstype

Equilibrium:  Likevekt har både forover og bakover reaksjoner.

Stabil:  Stabil tilstand er nyttig når hastighetsbestemmende trinn ikke er gjenkjennelig.

Konklusjon

Begrepet likevekt og steady state er nyttige for å forutsi frekvensen av en kjemisk reaksjon. Selv om bruken av disse betingelsene er forskjellige, forklarer både likevekt og steady state oppførselen til en reaksjonsblanding. Hovedforskjellen mellom likevekt og steady state er at likevekt er en tilstand hvor frekvensen av fremre reaksjonen er lik hastigheten til den bakre reaksjonen, mens steady state er scenen av en kjemisk reaksjon som har en konstant konsentrasjon av et mellomprodukt.

referanser:

1. "Steady State Approximation." Kjemi LibreTexts, Libretexts, 20. april 2016, Tilgjengelig her. Tilgang 2 oktober 2017.
2. "Prinsipper for kjemisk likevekt." Kjemi LibreTexts, Libretexts, 21. juli 2016, Tilgjengelig her. Tilgang 2 oktober 2017.

Bilde Courtesy:

1. "Eddiksyre-dissociation-2D" Av Ben Mills - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia