동적 평형은 화학에서 중요한 개념입니다. 그런데 동적 평형이란 정확히 무엇입니까? 어떻게 무언가가 역동적이면서도 균형을 이룰 수 있습니까? 최고의 동적 평형 정의, 일반적인 동적 평형 예, 동적 평형과 정적 평형이 동일해 보이지만 실제로는 매우 다른 방법을 알아보려면 계속 읽으십시오.

동적 평형이란 무엇입니까?

화학 반응은 양방향(정방향 및 역방향)으로 진행될 수도 있고 한 방향으로만 진행될 수도 있습니다. 두 방향으로 진행되는 반응을 가역반응이라고 합니다. 아래 예와 같이 두 방향으로 가는 화살표로 식별할 수 있습니다.

H2O(l) ⇌ H⁺(수용성) + OH^-(수용성)

동적 평형은 가역적 반응에서만 발생하며, 순방향 반응의 속도가 역반응의 속도와 같을 때입니다. 이러한 방정식은 순방향 반응과 역방향 반응이 여전히 발생하고 있기 때문에 동적이지만 두 속도는 동일하고 변하지 않으므로 평형 상태에 있습니다.

동적 평형은 정상 상태에 있는 시스템의 한 예입니다. 이는 반응 속도가 동일하기 때문에 방정식의 변수가 시간이 지나도 변하지 않는다는 것을 의미합니다. 동적 평형 상태에서 반응을 살펴보면 각 물질의 농도가 일정하게 유지되므로 아무 일도 일어나지 않는 것처럼 보입니다. 그러나 실제로 반응은 지속적으로 발생하고 있습니다.

동적 평형은 화학 실험실에서만 발생하는 것이 아닙니다. 당신은 탄산음료를 마실 때마다 동적 평형의 예를 목격했습니다. 밀봉된 탄산음료 병에는 액체/수상과 기체상(거품) 모두에 이산화탄소가 존재합니다. 액체 형태의 이산화탄소가 다시 기체 형태로 전환되는 속도와 동일한 속도로 기체 이산화탄소가 액체 형태로 용해되기 때문에 밀봉된 소다병 내부에서 이산화탄소의 두 상이 동적 평형 상태에 있습니다.

방정식은 다음과 같습니다. C영형₂(g) ⇌ C영형₂(aq).

반응의 온도, 압력 또는 농도를 변경하면 방정식의 평형이 이동하여 동적 평형에서 벗어날 수 있습니다. 그렇기 때문에 탄산음료 캔을 개봉하고 오랜 시간 방치하면 결국 캔은 '납작'해지고 더 이상 거품이 생기지 않게 됩니다. 이는 탄산음료 캔이 더 이상 폐쇄 시스템이 아니며 이산화탄소가 대기와 상호 작용할 수 있기 때문입니다. 이로 인해 동적 평형 상태에서 벗어나 거품이 더 이상 없을 때까지 기체 형태의 이산화탄소가 방출됩니다.

동적 평형의 예

모든 반응은 가역적이고 순방향 반응과 역방향 반응의 속도가 동일하면 동적 평형 상태에 있습니다. 예를 들어, NaCl 수용액으로 포화된 용액을 준비한다고 가정해 보겠습니다. 그런 다음 NaCl의 고체 결정을 추가하면 NaCl이 용액 내에서 동시에 용해되고 재결정화됩니다. 반응, NaCl(s) ⇌ Na⁺(수용성) + Cl^-(aq)는 NaCl의 용해 속도가 재결정 속도와 같을 때 동적 평형 상태에 있게 됩니다.

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동적 평형의 또 다른 예는 다음과 같습니다.아니요₂(g) + CO(g) ⇌ NO(g) + C영형₂(g) (다시 말하지만, 두 요율이 동일한 경우). 이산화질소 (아니요₂)는 일산화탄소(CO)와 반응하여 질소산화물(NO)과 이산화탄소(C)를 형성합니다.영형₂), 그리고 역반응에서는 질소산화물과 이산화탄소가 반응하여 이산화질소와 일산화탄소를 생성합니다.

반응을 관찰할 때 반응물이나 생성물의 양에 변화가 일어나는 것을 보면 동적 평형 상태가 아니라는 것을 알 수 있습니다. (변화를 볼 수 없다면 동적 평형 상태에 있다고 보장할 수 없습니다. 정적 평형 상태에 있거나 변화가 너무 작아서 육안으로 볼 수 없기 때문입니다.)

동적 평형 상태에 있을 수 없는 방정식의 예는 다음과 같습니다. 4 Fe(s) + 6 H₂오(l) +3O₂ (g) → 4Fe(오)^삼(에스). 이것은 녹 형성에 대한 방정식입니다. 반응의 화살표가 한 방향으로만 움직이기 때문에 동적 평형 상태에 있을 수 없다는 것을 알 수 있습니다. (이것이 녹슨 자동차가 저절로 다시 빛나지 않는 이유입니다.)

이 차에는 동적 평형이 없습니다!

동적 평형과 정적 평형

동적 평형에서의 반응과 정적 평형에서의 반응을 관찰하면 둘 다 눈에 띄는 변화가 발생하지 않으며 아무 일도 일어나지 않는 것처럼 보입니다. 그러나 정적 평형에서의 반응은 실제로 동적 평형에서의 반응과 매우 다릅니다.

정적 평형(기계적 평형이라고도 함)은 반응이 중단되고 반응물과 생성물 사이에 전혀 움직임이 없을 때를 말합니다. 반응이 완료되었으며 정반응 속도와 역반응 속도가 모두 0입니다.

동적 평형에서의 반응은 가역적(어느 방향으로든 진행될 수 있음)인 반면, 정적 평형에서의 반응은 되돌릴 수 없으며 한 방향으로만 진행될 수 있습니다. 그러나 동적 평형과 정적 평형은 모두 정상 상태에 있는 시스템의 예입니다. 여기서 시스템에 대한 순 힘 작용은 0입니다.

아래는 동적 평형과 정적 평형 사이의 주요 차이점을 보여주는 차트입니다.

동적 평형은 속도 상수와 어떤 관련이 있습니까?

반응이 동적 평형 상태에 있을 때, 반응은 평형 상수로 알려진 특정 속도 상수를 갖게 됩니다.케이_eq.

평형 상수 또는 속도 상수는 반응이 평형에 있을 때 반응 지수(또는 주어진 시점에서 반응에서 생성물과 반응물의 상대적인 양)를 나타내는 계수입니다. 평형 상수의 값은 평형 상태에서 생성물과 반응물의 상대적인 양을 알려줍니다.

만약 K_eq>1000이면 평형 상태에서는 대부분 제품이 존재합니다.

만약 K_eq.001과 1000 사이이면 평형 상태에서 상당한 양의 생성물과 반응물이 있을 것입니다.

만약 K_eq~이다<.001, at equilibrium there will be mostly reactant.

반응을 위해 ㅏ 에이 + 비 B⇌ 씨 C+ 디 D, A, B는 반응물을 나타내고 C, D는 생성물을 나타냅니다.

평형 상수에 대한 방정식은 다음과 같습니다. 케이_eq=[C]^씨[디]^디/[ㅏ]^ㅏ[비]^비.

예

반응 N을 취하세요.₂(g)+O₂(g)⇋2NO(g).

평형 상수 K에 대한 방정식 사용_eq동일하다 [아니다]²/[N₂][영형₂]. 방정식을 이와 같이 그대로 두거나, 평형 농도/평형 상수가 주어지면 이를 연결하여 누락된 값을 찾을 수 있습니다.

우리가 둘 다의 농도를 안다고 가정해 보세요.[N₂] 그리고 [영형₂]=.15 M이고 [NO]의 농도는 1.1 M입니다.

자바의 객체 배열

해당 값을 연결하면 다음이 제공됩니다.케이_eq= (1.1)²/(.15)(.15) 또는 1.21/.0225.

K를 풀고 찾을 수 있습니다._eq=53.8.

부터케이_eq.001에서 1000 사이이면 NO, O 각각 상당한 양이 있을 것입니다.₂, 및 N₂균형에서.

요약: 동적 평형이란 무엇입니까?

최고의 동적 평형 정의는 무엇입니까? 가역 반응의 경우 정반응 속도가 역반응 속도와 같을 때 동적 평형이 발생합니다. 두 반응 속도가 동일하므로 아무 일도 일어나지 않는 것처럼 보이지만 실제로는 반응이 안정된 속도로 계속해서 일어나고 있습니다.

대조적으로, 안정된 평형에서의 반응은 완전하고 더 이상 반응이 일어나지 않습니다.

평형 상수에 대한 방정식은 다음과 같습니다.케이_eq=[C]^씨[디]^디/[ㅏ]^ㅏ[비]^비.

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