Undang-undang permohonan tindakan massa, contohnya



The undang-undang tindakan besar-besaran mewujudkan hubungan yang sedia ada antara massa aktif reaktan dan produk, di bawah keadaan keseimbangan dan sistem homogen (penyelesaian atau fasa gas). Ia telah diformulasikan oleh saintis Norway C.M. Guldberg dan P. Waage, yang mengakui bahawa keseimbangan adalah dinamik dan tidak statik.

Kenapa dinamik? Kerana kelajuan tindak balas langsung dan sebaliknya adalah sama. Jisim aktif biasanya dinyatakan mol / L (molarity). Satu tindak balas jenis ini boleh ditulis seperti berikut: aA ​​+ bB <=> cC + dD. Bagi keseimbangan yang dipetik dalam contoh ini, hubungan antara reaktan dan produk digambarkan dalam persamaan imej yang lebih rendah.

K sentiasa malar, tidak kira apa konsentrasi awal bahan, selagi suhu tidak berubah. Di sini A, B, C dan D adalah reaktan dan produk; manakala a, b, c dan d, adalah koefisien stoikiometri mereka.

Nilai berangka K adalah pemalar ciri untuk setiap tindak balas pada suhu tertentu. Jadi, K adalah apa yang dipanggil pemalar keseimbangan.

Notasi [] bermakna dalam ungkapan matematik, kepekatan muncul dalam unit mol / L, dibangkitkan kepada kuasa yang sama dengan pekali reaksi.

Indeks

  • 1 Apakah undang-undang tindakan besar-besaran??
    • 1.1 Makna pemalar keseimbangan
  • 2 Keseimbangan kimia
    • 2.1 Baki dalam sistem heterogen
    • 2.2 Offset daripada keseimbangan
  • 3 Prinsip Le Chatelier
  • 4 Aplikasi
  • 5 Contoh undang-undang tindakan massa
  • 6 Undang-undang tindakan massa dalam farmakologi
  • 7 Had
  • 8 Rujukan

Apakah undang-undang tindakan besar-besaran??

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, undang-undang tindakan massa menyatakan bahawa kadar tindak balas yang diberikan adalah berkadar terus dengan hasil darab kepekatan spesies bahan tindak balas di mana kepekatan setiap spesies dinaikkan kepada kuasa yang sama dengan pekali stoikiometri dalam persamaan kimia.

Dalam pengertian ini, ia dapat dijelaskan dengan lebih baik dengan mempunyai tindak balas yang boleh diubah, yang persamaan umum diilustrasikan di bawah:

aA + bB ↔ cC + dD

Di mana A dan B mewakili reaktan dan bahan yang ditetapkan C dan D mewakili produk tindak balas. Juga nilai a, b, c dan d mewakili koefisien stoikiometrik A, B, C dan D, masing-masing.

Bermula dari persamaan yang terdahulu, kita memperoleh pemalar keseimbangan yang dinyatakan sebelum ini, yang digambarkan sebagai:

K = [C]c[D]d/ [A]a[B]b

Di mana keseimbangan K berterusan adalah sama dengan nisbah di mana pengangka dibentuk oleh pendaraban kepekatan produk (keadaan mantap) dinaikkan pekali dalam persamaan seimbang dan penyebut mempunyai pendaraban yang sama tetapi antara reaktan yang dibangkitkan kepada pekali yang mengiringi mereka.

Makna pemalar keseimbangan

Perlu diingat bahawa dalam persamaan untuk mengira keseimbangan kestabilan, kepekatan spesies dalam keseimbangan harus digunakan, selagi tidak ada pengubahsuaian terhadap ini atau terhadap suhu sistem..

Dengan cara yang sama, nilai pemalar keseimbangan memberikan maklumat tentang rasa yang disukai dalam tindak balas dalam keseimbangan, iaitu, ia mendedahkan jika tindak balas itu menguntungkan terhadap reaktan atau produk.

Sekiranya magnitud pemalar ini lebih besar daripada unit (K "1), keseimbangan akan dimiringkan ke kanan dan akan memihak kepada produk, manakala jika magnitud pemalar ini jauh lebih kecil daripada unit (K "1), baki akan dimiringkan ke kiri dan akan memihak kepada reaktan.

Juga, walaupun dengan konvensinya ditunjukkan bahawa bahan-bahan di sebelah kiri anak panah adalah reaktan dan yang di sebelah kanan adalah produk, ia boleh sedikit mengelirukan bahawa reaktan yang datang dari tindak balas dalam rasa langsung adalah produk dalam reaksi dalam arah yang bertentangan dan sebaliknya.

Keseimbangan kimia

Selalunya tindak balas mencapai keseimbangan antara jumlah bahan permulaan dan produk yang terbentuk. Keseimbangan ini juga boleh dipindahkan dengan memihak kepada peningkatan atau penurunan salah satu bahan yang mengambil bahagian dalam tindak balas tersebut.

Kejadian yang sama berlaku dalam pemisahan bahan terlarut: semasa tindak balas, kehilangan bahan awal dan pembentukan produk dengan kelajuan berubah dapat dilihat secara eksperimen..

Kelajuan reaksi bergantung kepada sebahagian besarnya pada suhu dan tahap darjah kepekatan reaktan. Malah, faktor-faktor ini dikaji terutamanya oleh kinetik kimia.

Walau bagaimanapun, keseimbangan ini tidak statik, tetapi berasal dari kewujudan reaksi langsung dan sebaliknya.

Dalam tindak balas langsung (->) produk dibentuk, sedangkan dalam reaksi sebaliknya (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Di atas adalah apa yang dikenali sebagai keseimbangan dinamik, yang disebutkan di atas.

Keseimbangan dalam sistem heterogen

Dalam sistem heterogen - iaitu, yang terbentuk oleh beberapa fasa - kepekatan pepejal boleh dipertimbangkan berterusan, menghilangkan ungkapan matematik untuk K.

CaCO3(s) <=> CaO (s) + CO2(g)

Oleh itu, dalam keseimbangan penguraian kalsium karbonat, kepekatannya dan oksida yang terhasil boleh dianggap tetap tanpa mengira jisimnya.

Peralihan baki

Nilai berangka pemalar keseimbangan menentukan sama ada tindak balas menyokong pembentukan produk atau tidak. Apabila K lebih besar daripada 1, sistem dalam keseimbangan akan mempunyai kepekatan produk yang lebih tinggi daripada reagen, dan jika K kurang daripada 1, sebaliknya berlaku: dalam keseimbangan akan terdapat kepekatan reaktan yang lebih tinggi daripada dalam produk..

Permulaan Le Chatelier

Pengaruh variasi dalam kepekatan, suhu dan tekanan dapat mengubah kelajuan tindak balas.

Contohnya, jika dalam produk gas reaksi dibentuk, peningkatan tekanan pada sistem menyebabkan tindak balas untuk meneruskan arah yang bertentangan (ke arah reaktan).

Secara umum, tindak balas bukan organik yang dijalankan di antara ion sangat cepat, manakala yang organik mempunyai halaju yang lebih rendah.

Sekiranya tindak balas menghasilkan haba, kenaikan suhu luar cenderung mengorientasikannya ke arah yang bertentangan, kerana reaksi sebaliknya adalah endothermic (menyerap haba).

Begitu juga, jika lebihan disebabkan oleh salah satu reaktan dalam sistem dalam keseimbangan, bahan lain akan membentuk produk untuk meneutralkan pengubahsuaian ini sebanyak mungkin..

Oleh itu, keseimbangan bergerak memihak kepada satu atau lebih cara dengan meningkatkan kelajuan reaksi, supaya nilai K kekal tetap.

Semua pengaruh luaran dan tindak balas keseimbangan untuk mengatasi mereka adalah apa yang dikenali sebagai prinsip Le Chatelier.

Permohonan

Walaupun kemudahannya yang besar, apabila undang-undang ini dicadangkan ia tidak mempunyai kesan yang diinginkan atau relevan dalam komuniti saintifik.

Walau bagaimanapun, dari abad kedua puluh, ia mendapat perhatian kerana kenyataan bahawa saintis Inggeris, William Esson dan Vernon Harcourt mengambilnya beberapa dekad selepas pengumumannya.

Undang-undang tindakan besar-besaran telah banyak aplikasi dari masa ke masa, sebab itulah beberapa ditunjukkan di bawah:

  • Apabila dirumus dari segi aktiviti dan bukan konsentrasi, adalah berguna untuk menentukan penyimpangan tindak balas ideal reaktan dalam larutan, asalkan konsisten dengan termodinamik.
  • Apabila reaksi mendekati keadaan keseimbangan, hubungan antara kadar tindak balas bersih dan tenaga bebas Gibbs seketika reaksi dapat diramalkan..
  • Apabila digabungkan dengan prinsip keseimbangan terperinci secara umum undang-undang ini memberikan nilai yang terhasil, mengikut termodinamik daripada aktiviti dan berterusan dalam keadaan mantap, dan hubungan antara mereka dan pemalar kelajuan menyebabkan tindak balas secara langsung seperti arah yang bertentangan.
  • Apabila tindak balas adalah jenis asas, apabila memohon undang-undang ini, persamaan keseimbangan sesuai untuk reaksi kimia tertentu dan ungkapan kelajuannya diperolehi..

Contoh undang-undang tindakan besar-besaran

-Apabila tindak balas tak boleh balik antara ion jenis dalam penyelesaian, ungkapan am undang-undang ini membawa kepada pembentukan Bronsted-Bjerrum, yang menetapkan hubungan antara kekuatan ionik daripada spesies dan pemalar kadar dikaji.

-Apabila menganalisis tindak balas yang dijalankan dalam penyelesaian ideal yang dicairkan atau dalam keadaan agregasi gas, ungkapan umum undang-undang asal diperoleh (dekad 80-an).

-Oleh kerana ia mempunyai ciri-ciri sejagat, ungkapan umum undang-undang ini boleh digunakan sebagai sebahagian daripada kinetik daripada melihatnya sebagai sebahagian daripada termodinamik.

-Apabila digunakan dalam elektronik, undang-undang ini digunakan untuk menentukan pendaraban di antara kepadatan lubang dan elektron permukaan yang diberikan itu mempunyai magnitud yang berterusan dalam keadaan mantap, walaupun bebas daripada dadah yang hendak dibekalkan kepada bahan.

-Ia secara meluas dikenali untuk menggunakan undang-undang ini untuk menggambarkan dinamik antara pemangsa dan mangsa, menganggap hubungan pemangsa mangsanya membentangkan sebahagian tertentu kepada hubungan antara pemangsa dan mangsa.

-Di bidang kajian kesihatan, undang-undang ini juga boleh digunakan untuk menggambarkan beberapa faktor tingkah laku manusia, dari pandangan politik dan sosial.

Undang-undang tindakan besar-besaran dalam farmakologi

Dengan menganggap bahawa D adalah ubat dan reseptor R yang bertindak, kedua-duanya bertindak balas untuk menghasilkan kompleks DR, yang bertanggungjawab terhadap kesan farmakologi:

K = [DR] / [D] [R]

K adalah pemalar pemisahan. Terdapat tindak balas langsung di mana ubat bertindak pada reseptor, dan satu lagi di mana kompleks DR memisahkan sebatian asal. Setiap tindak balas mempunyai kelajuan tersendiri, hanya bersamaan dengan keseimbangan, memuaskan K.

Mentafsirkan undang-undang massa kepada surat, semakin tinggi kepekatan D, semakin tinggi kepekatan kompleks DR terbentuk.

Walau bagaimanapun, jumlah penerima Rt mempunyai had fizikal, jadi tidak ada jumlah tanpa had R untuk semua yang ada D. Begitu juga, kajian eksperimen di bidang farmakologi telah menemui batasan-batasan berikut kepada undang-undang massa dalam bidang ini:

- Anggapkan bahawa pautan R-D dapat diterbalikkan, apabila dalam kebanyakan kes ia tidak benar.

- Bon R-D boleh mengubah struktur salah satu daripada dua komponen (dadah atau reseptor), suatu keadaan yang tidak menganggap undang-undang massa.

- Di samping itu, undang-undang jasmani sebelum tindakan tindak balas di mana beberapa pengantara campur tangan dalam pembentukan DR.

Had

Undang-undang tindakan massa mengandaikan bahawa setiap tindak balas kimia adalah asas; dalam erti kata lain, molekulariti adalah sama dengan susunan tindak balas masing-masing bagi setiap spesies yang terlibat.

Di sini koefisien stoikiometrik a, b, c, dan d dianggap sebagai bilangan molekul yang campur tangan dalam mekanisme reaksi. Walau bagaimanapun, dalam tindak balas global ini, tidak semestinya bertepatan dengan pesanan anda.

Sebagai contoh, untuk tindak balas kepada A + bB <=> cC + dD:

Ekspresi halaju untuk tindak balas langsung dan songsang ialah:

k1= [A]a[B]b

k2= [C]c[D]d

Ini hanya berlaku untuk tindak balas asas, kerana untuk tindak balas global, walaupun pekali stoikiometrik adalah betul, ia tidak selalu menjadi tindak balas tindak balas. Untuk kes tindak balas langsung, yang terakhir ialah:

k1= [A]w[B]z

Dalam ungkapan tersebut w dan z akan menjadi tindak balas sebenar untuk spesies A dan B.

Rujukan

  1. Jeffrey Aronson. (19 November 2015). Undang-undang Kehidupan: Undang-undang Kegiatan Massa Guldberg dan Waage. Diambil pada 10 Mei 2018, dari: cebm.net
  2. SainsHQ. (2018). Undang-undang tindakan besar-besaran. Diperoleh pada 10 Mei 2018, dari: sciencehq.com
  3. askiitans. (2018). Undang-undang Tindakan Massa dan Keseimbangan Berat. Diperoleh pada 10 Mei 2018, dari: askiitians.com
  4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Kimia Jilid 9, Salvat S.A. edisi Pamplona, ​​Sepanyol. P 13-16.
  5. Walter J. Moore. (1963). Kimia fizikal In Thermodinamik dan keseimbangan kimia. (Keempat ed.). Longmans. P 169.
  6. Alex Yartsev (2018). Undang-undang Tindakan Massa dalam Farmakodinamik. Diperoleh pada 10 Mei 2018, dari: derangedphysiology.com