Tshuaj equilibrium: tshuaj equilibrium qhov thiab txoj kev qhia

Nyob rau hauv 1885, Fabkis physicist thiab chemist Le Chatelier twb launched, thiab nyob rau hauv 1887 lub German physicist Brown kev txaus cai raws li txoj cai ntawm cov tshuaj equilibrium thiab tshuaj equilibrium tsis tu ncua, thiab kawm txog lawv yuav tsum vam rau tus ntawm ntau yam lwm yam.

Lub essence ntawm cov tshuaj equilibrium

Equilibrium - ib tug dynamic lub xeev, uas txhais tau tias tej yam uas yeej ib txwm mus. Khoom decompose nyob rau hauv lub reagents thiab reactants nyob ua ke hauv cov khoom. Tej yam uas yuav txav mus, tab sis lub ntau nyob twj ywm unchanged. Cov tshuaj tiv thaiv yog kaw nrog ib tug muab ob npaug rau xub es tsis txhob ntawm lub qhov sib npaug kos npe los qhia hais tias nws yog reversible.

classic qauv

Txawm nyob rau hauv lub xyoo pua xeem, chemists muaj sab tej kev cai uas muab rau cov tau hloov cov kev coj ntawm cov tshuaj tiv thaiv nyob rau hauv tib lub peev xwm. Paub txog yuav ua li cas tshuaj noj chaw, yog incredibly qho tseem ceeb rau laboratory kev tshawb fawb thiab muaj ntau lawm. Nyob rau tib lub sij hawm tseem ceeb heev yog muaj peev xwm tswj tag nrho cov tshwm sim. Nws yog tib neeg qhov los cuam tshuam nyob rau hauv ntau natural dab, tshwj xeeb tshaj yog nrog rau kev hwm mus reversible, ces siv lawv rau lawv kom zoo dua. Los ntawm cov kev paub ntawm cov tshuaj yuav pab tau ntau yog ib tug zoo meej hais kom ua ntawm ntawm lwm yam uas.

Txoj cai ntawm huab hwm coj txiav txim nyob rau hauv Science News for KIDS siv los ntawm chemists kom raug xam cov kev ceev ntawm cov tshuaj tiv thaiv. Nws muab ib tug lub tswv yim ntshiab ntawm dab tsi tej tshuaj txheej txheem yuav tsis tau coj mus rau qhov kawg yog hais tias nws yuav tsum tau muaj nyob rau hauv kaw system. Molecules tsim ntawm tshuaj thiab yog nyob rau hauv qhov random tsab ntawv tsa suab, thiab tej zaum sai sai tshwm sim rov qab cov tshuaj tiv thaiv nyob rau hauv uas molecules yog zoo tu qab tso pib khoom.

Nyob rau hauv kev lag luam, feem ntau siv qhib tau qhov twg system. Hlab ntsha, cov tsheb, thiab lwm yam ntim, qhov twg cov tshuaj tshua uas yog xauv. Qhov no yog los xyuas kom meej tias lub sij hawm no dab yuav raug tshem tawm thiab cov kev kawm khoom uas yuav tau tshem ntawm cov piam khoom ntawm cov tshuaj tiv thaiv. Piv txwv li, cov thee yog hlawv nyob rau hauv qhib rauv taws nte, MAAs kilns ua nyob rau hauv ib qho qhib-hom moj tej tawg cub tawg ua nrog ib tug qhov cua txaus, thiab ammonia yog tsim nrog tas mus li qhov kev tshem tawm ntawm ammonia.

Reversible thiab irreversible tshuaj cov tshuaj tiv thaiv,

Raws li lub npe no qhia, koj muaj peev xwm muab lub sib nug xov cov ntsiab lus txhais: xam tau tias yog irreversible cov tshuaj tiv thaiv coj mus rau thaum xaus tsis muaj kev hloov nws kev taw qhia thiab ntws nrog ib tug predetermined txoj kev hais txog ntawm siab sib txawv thiab kub hloov mus hloov los. Lawv pom qhov txawv feature yog lub fact tias ib txhia cov khoom ua tau tawm lub Scope ntawm cov tshuaj tiv thaiv. Yog li, piv txwv li, yuav tau txais cov roj (CaCO ₃ = Cao + CO _2), precipitate (Cu (TSIS MUAJ _{3) 2} + H ₂ S = CuS + 2HNO _3), los yog lwm yam sib txuas. Cov tshuaj tiv thaiv yuav kuj pom tau tias irreversible, Yog hais tias ib tug loj npaum li cas ntawm tshav kub tso tawm thaum lub sij hawm tus txheej txheem, piv txwv li: 4P + 5O ₂ = 2P ₂ O ₅ + Q.

Yuav luag tag nrho cov tshuaj uas tshwm sim nyob rau hauv ntiaj teb yeej yog reversible. Txawm li cas los ntawm lwm yam kev mob xws li kub thiab siab, zoo tag nrho cov dab yuav tshwm sim ib txhij nyob rau hauv txawv kev qhia. Raws li cov kev cai lij choj ntawm loj txiav txim nyob rau hauv Science News for KIDS, tus nqi ntawm tshav kub absorbed yog sib npaug zos rau cov xov tooj faib, uas txhais tau tias yog ib tug tshuaj tiv thaiv yog exothermic, qhov thib ob (rov qab) bude endothermic.

Tshuaj equilibrium: tshuaj equilibrium qhov

Cov tshuaj tiv thaiv - ib tug "qhia txog kev ua" Science News for KIDS - ua ub no uas xyuas chemists. Muaj ntau tshua mus kom tiav, thiab mam li tso tseg, uas txhais tau tias cov reactants yog kiag li hloov dua siab tshiab rau hauv cov khoom tsis tau muaj peev xwm rov qab mus rau nws cov thawj lub xeev. Nyob rau hauv tej rooj plaub, cov tshuaj tiv thaiv yog tiag tiag irreversible, xws li cov burning ntawm kev hloov ob lub cev thiab tshuaj thaj chaw ntawm lub substance. Txawm li cas los, muaj ntau ntau lwm yam nyob rau hauv uas lub backlash tsis yog tsuas yog ua tau, tab sis kuj los mus raws li zoo raws li lub khoom ntawm cov thawj cov tshuaj tiv thaiv yog reagents rau lub thib ob.

Dynamic lub xeev nyob rau hauv uas lub concentration ntawm cov reactants thiab cov khoom nyob twj ywm tsis tu ncua, yog hu ua equilibrium. Nws yog ua tau rau koj twv seb tus cwj pwm ntawm cov ntaub ntawv uas muaj tej yam kev cai uas thov nyob rau hauv lub sectors, nrhiav kom txo tus nqi ntawm zus tau tej cov kev tshuaj. Yuav kom to taub cov txheej txheem uas muaj los yog muaj feem hem cov kev kho mob ntawm cov neeg, kuj pab tau yog lub tswvyim ntawm tshuaj equilibrium. Tshuaj equilibrium qhov yog ib tug nqi ntawm qhov zoo tshaj yuav ntawm cov tshuaj tiv thaiv, uas yog nyob rau ntawm ionic lub zog thiab kub, thiab tsis yog nyob ntawm seb ntau ntawm cov reactants thiab cov khoom nyob rau hauv cov tshuaj.

Muab xam los ntawm cov equilibrium qhov

Qhov no kom muaj nuj nqis yog dimensionless, i.e. tsis muaj ib tug tej yam muaj pes tsawg tus ntawm chav nyob. Txawm hais tias muab xam yog feem ntau sau ib daim ntawv rau ob reactants thiab ob yam khoom, nws ua haujlwm rau tej xov tooj ntawm cov nyob rau hauv cov tshuaj tiv thaiv. Muab xam los thiab txhais lus ntawm cov equilibrium qhov yog nyob ntawm seb ib tug tshuaj cov tshuaj tiv thaiv yog txuam nrog ib tug homogeneous los yog ua kev equilibrium. Qhov no txhais tau tias tag nrho lub Cheebtsam hnov mob tej zaum yuav tsum ua neeg dawb kua los yog roj cua. Rau tshua uas ncav cuag ua kev equilibrium, muaj yog feem ntau ntau tshaj ib theem, thiab tsawg kawg yog ob tug. Piv txwv li, kua thiab gases los yog khib nyiab thiab cov kua.

Tus nqi ntawm cov equilibrium qhov

Rau tej muab kub lub equilibrium tsis tu ncua, muaj no tsuas muaj ib tus nqi uas hloov xwb yog hais tias tus kub uas cov tshuaj tiv thaiv no tshwm sim txawv nyob rau hauv yog kev taw qhia. Nws yog ua tau kom ib co hau kev yuav txog lub tshuaj cov tshuaj tiv thaiv, raws li seb tus equilibrium qhov yog loj loj los me. Yog hais tias tus nqi yog heev loj, lub equilibrium nyiam cov tshuaj tiv thaiv mus rau sab xis thiab puv ntau yam khoom dua yuav reagents. Cov tshuaj tiv thaiv nyob rau hauv cov ntaub ntawv no muaj peev xwm hu tau ua "tag nrho" los yog "ntau".

Yog hais tias tus nqi ntawm cov equilibrium qhov no yog me me, nws yog dej siab cov tshuaj tiv thaiv mus rau sab laug, nyob qhov twg muaj nuj nqis ntawm reagents yog ntau tshaj li cov khoom tsim. Yog hais tias cov nqi no txuas pes tsawg, nws yuav lam xav tias cov tshuaj tiv thaiv tsis tshwm sim. Yog hais tias qhov tseem ceeb ntawm lub equilibrium constants rau lub rau pem hauv ntej thiab rov qab tshua yog yuav luag tib yam, cov nqi ntawm cov reactants thiab cov khoom tseem yuav luag zoo tib yam. Qhov no hom ntawm cov tshuaj tiv thaiv yog pom tias yuav tau reversible.

Xav txog ib tug reversible cov tshuaj tiv thaiv kev

Siv ob tshuaj hais xws li iodine thiab hydrogen, uas thaum tov muab ib tug tshiab tshuaj - hydrogen iodide.

H ₂ + kuv ₂ = 2HI

Thaum lub sij hawm nqa mus tshaj tawm v ₁ ntawm qhov ncaj cov tshuaj tiv thaiv, nrog rau cov v ₂ - rov qab cov tshuaj tiv thaiv tus nqi, k - equilibrium qhov. Siv cov kev cai lij choj ntawm loj txiav txim, cov nram qab no qhia:

v ₁ = k ₁ * c (H ₂₎ * c (kuv _2),

v ₂ = k ₂ * c ² (HI).

Thaum nws cov molecular iodine (kuv ₂₎ thiab hydrogen (H ₂₎ lawv sib tham pib. Thaum thawj zaug rau theem, lub siab tshaj plaws concentration ntawm cov ntsiab, tab sis qhov kawg ntawm lub siab tshaj plaws cov lus teb yog lub concentration ntawm cov tshiab tebchaw - hydrogen iodide (HI). Raws li, yuav muaj ntau cov tshuaj tiv thaiv cov nqi. Nyob rau hauv thaum pib, lawv yuav tsum tau maximized. Nws thiaj li muaj los ib lub sij hawm thaum cov qhov tseem ceeb yog muaj sib npaug, thiab nws yog ib tug mob uas yog hu ua tshuaj equilibrium.

Cov kev qhia tshuaj equilibrium constants yog feem ntau tsim los nrog lub nkhaus: [H _2], [kuv _2], [HI]. Txij li thaum sib npaug zos, ces tus equilibrium ceev:

k ₁ [H _2] [Kuv _2] = k ₂ [HI] ^2,

li ntawd, peb tau txais lub sib npaug ntawm tshuaj equilibrium constants:

k ₁ / k ₂ = [HI] ² / [H _2] [Kuv _2] = K.

Lub hauv paus ntsiab lus ntawm Le Chatelier-Brown

Muaj yog lub nram qab no txoj cai: yog hais tias ib tug system uas yog nyob rau hauv nruab nrab, los ua ib tug tej yam nyhuv (hloov cov tshuaj equilibrium tej yam kev mob los ntawm kev pauv kub los yog siab, piv txwv li), qhov nqi koj tshuav yuav ceev rau cov dab cov nyhuv ntawm cov kev hloov. Nyob rau hauv tas li ntawd mus Science News for KIDS, txoj ntsiab cai no kuj siv tau nyob rau hauv ib tug xov tooj ntawm ntau yam ntaub ntawv nyob rau hauv lub teb ntawm pharmacology thiab economics.

Tshuaj equilibrium qhov thiab txoj kev qhia

Cov equilibrium qhia tej zaum yuav qhia nyob rau hauv cov nqe lus ntawm lub concentration ntawm cov khoom thiab reactants. Tsuas yog tshuaj nyob rau hauv lub aqueous thiab gaseous theem yog muaj nyob rau hauv cov mis ntawm equilibrium, txij thaum lub concentration ntawm cov dej thiab khib nyiab yog tsis tau hloov. Yuav ua li cas yam cuam tshuam rau cov tshuaj tshuav nyiaj li cas? Yog hais tias nws yuav ib tug dawb huv kua los yog khoom, nws yog suav tias yog hais tias nws muaj K = 1, thiab raws li tsis tau muab rau tus account, nrog rau cov kev zam ntawm mas concentrated daws teeb meem. Piv txwv li, cov dej ntshiab muaj ib qho kev ua ntawm 1.

Lwm cov piv txwv yog cov khoom carbon, uas muaj peev xwm yuav tsim nyob rau los ntawm cov tshuaj tiv thaiv ntawm ob molecules ntawm cov pa roj carbon monoxide tsim carbon dioxide thiab cov pa roj carbon. Yam uas yuav cuam tshuam qhov nqi koj tshuav, muaj xws li cov tas li ntawd ntawm ib tug reactant los yog ib yam khoom (concentration hloov muaj feem xyuam rau cov tshuav nyiaj li cas). Ntxiv ib tug reagent kuj yuav ua rau txoj cai nyob rau hauv equilibrium yog tshuaj kab zauv uas muaj ntau ntau cov ntaub ntawv ntawm cov khoom. Ntxiv khoom yuav ua tau kom equilibrium sab laug, raws li ntau yuav ntaub ntawv reagents.

Equilibrium tshwm sim thaum cov tshuaj tiv thaiv yog noj qhov chaw nyob rau hauv ob qho tib si qhia, nws muaj ib tug tsis tu ncua piv ntawm reactants thiab cov khoom. Nyob rau hauv dav dav, lub tshuaj equilibrium yog zoo li qub, txij li thaum lub kev faib ua feem ntawm cov khoom thiab reagents yog qhov. Txawm li cas los, ib tug los ze zog saib qhia tias cov tshuav nyiaj li cas yog nyob rau hauv qhov tseeb ib heev dynamic txheej txheem, raws li cov tshuaj tiv thaiv tsiv nyob rau hauv ob qho tib si qhia nyob rau tib tus nqi.

Dynamic equilibrium yog ib qho piv txwv ntawm kev khiav dej num ntawm lub steady state. Rau ib system nyob rau hauv ib tug neeg twg lub xeev cai nyob rau hauv lub tam sim no lub sij hawm, tus cwj pwm tseem nyob rau hauv lub neej yav tom ntej. Yog li ntawd, ib zaug cov tshuaj tiv thaiv nce mus txog equilibrium, qhov ratio ntawm reactant thiab cov khoom ntau nyob li qub, txawm tias cov tshuaj tiv thaiv tau nyaij.

Raws li cia li qhia txog cov complex?

Ntsiab xws li cov tshuaj equilibrium thiab tshuaj equilibrium tsis tu ncua, kuj tsis yooj yim rau to taub. Noj cov piv txwv ntawm lub neej. Koj puas tau daig rau ib tug choj ntawm ob lub zos thiab ua zoo mloog mus rau lub fact tias lub zog nyob rau hauv lwm cov kev taw qhia ntseeg nkaws thiab ntsuas, thaum koj yog hopelessly daig nyob rau hauv tsheb? Qhov no yog tsis zoo.

Yuav ua li cas yog hais tias tus tshuab ntsuas thiab tsiv nyob rau tib lub ceev rau ntawm ob sab? Nws tseem mus rau tus xov tooj ntawm lub tsheb nyob rau hauv ob qho tib si lub zos ruaj khov? Thaum tus nkag thiab tawm ceev nyob rau hauv ob qho tib si lub zos yog tib yam, tab sis tus xov tooj ntawm lub tsheb nyob rau hauv txhua lub nroog yog ruaj khov thaum lub sij hawm, uas txhais tau hais tias tag nrho cov txheej txheem yog nyob rau hauv dynamic equilibrium.