Kemiallisen tasapainon ja dynaamisen tasapainon keskeinen ero on se, että kemiallinen tasapaino kuvaa tilaa, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät muutu, kun taas dynaaminen tasapaino kuvaa tilaa, jossa reagoivien aineiden ja tuotteiden suhde ei muutu muuttuvat, mutta aineet liikkuvat kemikaalien välillä samalla nopeudella.
Kun yksi tai useampi lähtöaine muuttuu tuotteiksi, ne voivat käydä läpi erilaisia muutoksia ja energiamuutoksia. Reagenssien kemialliset sidokset katkeavat ja uusia sidoksia muodostuu, jolloin syntyy tuotteita, jotka ovat täysin erilaisia kuin lähtöaineet. Nimeämme tällaista kemiallista modifikaatiota kemialliseksi reaktioksi. Termodynamiikka on energian muunnosten tutkimus, joka koskee energiaa ja tasapainon sijaintia reaktiossa.
Mikä on kemiallinen tasapaino?
Kemiallinen tasapaino on tila, jossa sekä lähtöaineet että tuotteet ovat läsnä pitoisuuksina, joilla ei ole enää taipumusta muuttua ajan myötä. Jotkut reaktiot ovat palautuvia, ja jotkut reaktiot ovat palautumattomia. Reaktiossa lähtöaineet muuttuvat tuotteiksi. Ja joissakin reaktioissa reagoivat aineet syntyvät uudelleen tuotteista. Tästä syystä tämäntyyppinen reaktio on palautuva.
Peruuttamattomissa reaktioissa, kun reagoivat aineet on muutettu tuotteiksi, ne eivät uusiudu tuotteista uudelleen. Reversiibelissä reaktiossa, kun lähtöaineet muuttuvat tuotteiksi, kutsumme sitä eteenpäin suuntautuvaksi reaktioksi, ja kun tuotteet menevät lähtöaineiksi, se on taaksepäin reaktio.
Kuva 01: Reagenssien määrä (punaisella) vähenee ja tuotteiden määrä (sinisellä) kasvaa kemiallisen tasapainon jälkeen
Reaktion luonne
Kun eteenpäin- ja taaksepäinreaktioiden nopeus on yhtä suuri, reaktio on tasapainossa. Siksi reagenssien ja tuotteiden määrä ei muutu jonkin ajan kuluessa. Palautuvat reaktiot pyrkivät aina saavuttamaan tasapainon ja säilyttämään sen. Kun järjestelmä on tasapainossa, tuotteiden ja lähtöaineiden määrät eivät välttämättä ole yhtä suuret. Reagensseja voi olla suurempi määrä kuin tuotteita tai päinvastoin. Ainoa vaatimus tasapainoyhtälössä on ylläpitää vakiomäärä molemmista ajan mittaan. Tasapainossa olevalle reaktiolle voimme määritellä tasapainovakion; missä se on yhtä suuri kuin tuotteiden pitoisuuden ja reaktioiden pitoisuuden välinen suhde.
K=[tuote] /[reagantti]m
Missä n ja m ovat tuotteen ja lähtöaineen stoikiometriset kertoimet. Tasapainoreaktiossa, jos eteenpäin suuntautuva reaktio on eksoterminen, taaksepäin reaktio on endoterminen ja päinvastoin. Normaalisti kaikki muut eteenpäin- ja taaksepäin-reaktioiden parametrit ovat toisiaan vastapäätä näin. Siksi, jos haluamme helpottaa jompaakumpaa reaktioista, meidän on yksinkertaisesti säädettävä parametreja helpottaaksemme tätä reaktiota.
Mikä on dynaaminen tasapaino?
Dynaaminen tasapaino on myös eräänlainen tasapaino, jossa tuotteiden ja lähtöaineiden määrät eivät muutu ajan kuluessa. Dynaamisessa tasapainossa sanominen, että määrät eivät muutu, ei kuitenkaan tarkoita, että reaktio olisi pysähtynyt. Pikemminkin reaktio etenee siten, että se pitää määrät ennallaan (nettomuutos on nolla).
Kuva 02: Eteenpäin ja taaksepäin tapahtuvien reaktioiden muutos dynaamisessa tasapainossa
Yksinkertaisesti sana "dynaaminen tasapaino" tarkoittaa, että reaktio on palautuva ja jatkuva. Dynaamisen tasapainon saavuttamiseksi järjestelmän tulee olla suljettu, jotta energiaa tai ainetta ei pääse karkaamaan järjestelmästä.
Mitä eroa on kemiallisella ja dynaamisella tasapainolla?
Dynaaminen tasapaino on eräänlainen kemiallinen tasapaino. avainero kemiallisen tasapainon ja dynaamisen tasapainon välillä on se kemiallinen tasapaino kuvaa tilaa, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät muutu, kun taas dynaaminen tasapaino kuvaa tilaa, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden suhde ei muutu, mutta aineet liikkuvat kemikaalien välillä samalla nopeudella.
Lisäksi dynaamisessa tasapainossa reaktio jatkuu, mutta reagoivien aineiden ja tuotteiden määrä pysyy muuttumattomana, koska eteenpäin ja taaksepäin tapahtuvien reaktioiden nopeudet ovat samat. Kemiallisessa tasapainossa voi olla joitain tapauksia, joissa tuotteiden ja lähtöaineen määrät pysyvät muuttumattomina, koska reaktio on pysähtynyt. Tämä on siis myös ero kemiallisen ja dynaamisen tasapainon välillä.
Alla oleva infografiikka kemiallisen tasapainon ja dynaamisen tasapainon eroista antaa lisätietoja näistä eroista.
Yhteenveto – Kemiallinen tasapaino vs. dynaaminen tasapaino
Tasapaino on järjestelmän tila, jossa ei ole nettomuutosta. Kemiallinen tasapaino saavuttaa tämän tilan, kun reaktio pysähtyy, kun taas dynaaminen tasapaino saavuttaa tämän tilan, kun eteenpäin ja taaksepäin reaktionopeudet ovat samat. avainero kemiallisen tasapainon ja dynaamisen tasapainon välillä on se kemiallinen tasapaino kuvaa tilaa, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät muutu, kun taas dynaaminen tasapaino kuvaa tilaa, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden suhde ei muutu, vaan aineet liikkua kemikaalien välillä samalla nopeudella.
