Avainero – fyysinen vs kemiallinen tasapaino
Tasapainotila kuvaa reagoivien aineiden ja tuotteiden pitoisuuksia reaktioseoksessa suljetussa järjestelmässä. Tasapaino voi tapahtua vain suljetussa järjestelmässä. Tasapainossa lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet pysyvät vakioarvoina. Jos reagoivien aineiden tai tuotteiden määrää muutetaan, myös muiden aineosien pitoisuus muuttuu spontaanisti tasapainon säilyttämiseksi. Tasapainon ominaisuuksien perusteella on olemassa kahta tyyppiä; fysikaalinen tasapaino ja kemiallinen tasapaino. avainero fysikaalisen ja kemiallisen tasapainon välillä on se, että fysikaalinen tasapaino on tasapaino, jossa järjestelmän fysikaalinen tila ei muutu, kun taas kemiallinen tasapaino on tasapainotila, jossa reagoivien aineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät muutu ajan myötä.
Mikä on fyysinen tasapaino?
Fysikaalinen tasapaino on tasapainotila, jossa järjestelmän fysikaalinen tila ei muutu. Aineen vaiheen muuttuminen faasista toiseen on fysikaalinen prosessi. Tästä syystä tasapainotilaa, jossa fysikaalinen tila ei muutu ajan myötä, kutsutaan fysikaaliseksi tasapainoksi. Fyysistä tasapainoa on kolme päätyyppiä;
Kiinteän ja nesteen tasapaino
Esimerkiksi jään ja veden välinen tasapaino on fysikaalinen tasapaino, koska kemiallisia reaktioita ei tapahdu. Mikä tahansa puhdas aine voi esiintyä samanaikaisesti sekä kiinteässä että nestemäisessä faasissa kyseisen aineen sulamispisteessä. Sulamispiste on lämpötila, jossa kiinteä aine alkaa sulaa (muuntuu nestemäiseen muotoonsa).
Neste-höyrytasapaino
Veden ja höyryn välinen tasapaino on fysikaalinen tasapaino, jossa ei tapahdu kemiallisia reaktioita. Tämän tyyppinen tasapaino esiintyy kuitenkin vain suljetuissa järjestelmissä, ellei höyry poistu tasapainosta.
Kiinteän höyryn tasapaino
Tällaista fyysistä tasapainoa voidaan havaita sublimoituvissa aineissa. Siellä tasapaino tapahtuu sublimaatiolämpötilassa (sublimaatio on kiinteän aineen muuntamista suoraan höyryfaasiin ilman nestefaasin läpikulkua). Esimerkiksi kiinteän ammoniumkloridin (NH4Cl) muuntaminen kaasumaiseksi ammoniumkloridiksi.
Mikä on kemiallinen tasapaino?
Kemiallinen tasapaino on tasapainotila, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät muutu ajan myötä. Tämän tyyppinen tasapaino voidaan havaita palautuvissa kemiallisissa reaktioissa. Kemiallinen tasapaino syntyy, kun reversiibelin kemiallisen reaktion reaktiot eteenpäin ja taaksepäin tapahtuvat samalla nopeudella. Tasapainoreaktioihin osallistuvien kunkin lähtöaineen ja tuotteen pitoisuuksissa ei ole nettomuutoksia.
Kuva 1: Kaavio A:n ja B:n välisestä reaktiosta; reagoivien aineiden pitoisuudet muuttuvat vakioiksi sen jälkeen, kun reaktioseos saavuttaa tasapainon
Esimerkiksi vetykaasun ja jodihöyryn välinen reaktio suljetussa järjestelmässä antaa alussa syvän violetin värin, joka sitten haalistuu ajan myötä. Syvän violetin värin antaa jodihöyry. Väri haalistuu jodihöyryn ja vetykaasun välisen reaktion vuoksi. Jonkin ajan kuluttua väri pysyy vakiona. Se on piste, jossa reaktio on saavuttanut tasapainotilan. Tämä on kemiallinen tasapaino.
H2(g) + I2(g) ↔ HI(g)
Mitkä ovat yhtäläisyydet fysikaalisen ja kemiallisen tasapainon välillä?
- Sekä fyysinen että kemiallinen tasapaino ovat tasapainotilojen muotoja.
- Sekä fysikaalisilla että kemiallisilla tasapainomuodoilla on parametrit, jotka ovat vakioita ajan kanssa.
Mitä eroa on fysikaalisella ja kemiallisella tasapainolla?
Fysikaalinen vs kemiallinen tasapaino |
|
| Fysikaalinen tasapaino on tasapainotila, jossa järjestelmän fyysinen tila ei muutu. | Kemiallinen tasapaino on tasapainotila, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät muutu ajan myötä. |
| Luonto | |
| Fysikaaliset tasapainot eivät osoita muutoksia aineen fysikaalisissa olomuodoissa, jotka ovat mukana tasapainossa. | Kemialliset tasapainot eivät osoita muutoksia tasapainoon osallistuvien lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuuksissa. |
| Teoria | |
| Fyysinen tasapaino sisältää kahden fysikaalisen tilan rinnakkaiselon saman suljetun järjestelmän sisällä. | Kemiallinen tasapaino sisältää yhtä suuret reaktiot eteenpäin ja taaksepäin. |
Yhteenveto – Fysikaalinen vs kemiallinen tasapaino
Järjestelmän tasapainotila on tila, jossa järjestelmän sisällä on vakioparametreja. Järjestelmän tasapainotilan ominaisuuksien perusteella on olemassa kaksi tasapainomuotoa; fysikaalinen tasapaino ja kemiallinen tasapaino. Ero fysikaalisen ja kemiallisen tasapainon välillä on se, että fysikaalinen tasapaino on tasapainotila, jossa järjestelmän fysikaalinen tila ei muutu, kun taas kemiallinen tasapaino on tasapainotila, jossa lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet eivät muutu ajan myötä.
