Law of mass action applikasjoner, eksempler

den lov av masse handling etablerer det eksisterende forholdet mellom de aktive massene av reaktantene og produktets produkter under likevektsbetingelser og i homogene systemer (løsninger eller gassfaser). Den ble formulert av de norske forskerne C.M. Guldberg og P. Waage, som innså at likevekt er dynamisk og ikke statisk.

Hvorfor dynamisk? Fordi hastighetene til de direkte og bakre reaksjonene er de samme. Aktive masser uttrykkes vanligvis mol / l (molaritet). En slik reaksjon kan skrives som følger: aA + bB <=> cC + dD. For likevektet som er sitert i dette eksemplet, er forholdet mellom reaktanter og produkter illustrert i ligningen til det nedre bildet.

K er alltid konstant, uansett hva de opprinnelige konsentrasjonene av stoffene er, så lenge temperaturen ikke endres. Her A, B, C og D er reaktantene og produktene; mens a, b, c og d er deres støkiometriske koeffisienter.

Den numeriske verdien av K er en karakteristisk konstant for hver reaksjon ved en gitt temperatur. Så, K er det som kalles likevektskonstant.

Notasjonen [] betyr at i det matematiske uttrykket forekommer konsentrasjonene i mol / L-enheter, hevet til en effekt som er lik reaksjonskoeffisienten.

index

• 1 Hva er loven om massehandling??
  • 1.1 Betydning av likevektskonstanten
• 2 Kjemisk likevekt
  • 2.1 Balanse i heterogene systemer
  • 2.2 Avvik av likevekt
• 3 Prinsipp av Le Chatelier
• 4 applikasjoner
• 5 Eksempler på loven om massehandling
• 6 Loven om masseaktivitet i farmakologi
• 7 begrensninger
• 8 referanser

Hva er loven om massehandling??

Som nevnt tidligere, er massevirkningsloven fastslår at hastigheten for en gitt reaksjon er direkte proporsjonal med produktet av konsentrasjonene av reaktant-arts hvor konsentrasjonen av hver art er hevet til en kraft som er lik dets koeffisient støkiometrisk i kjemisk ligning.

I denne forstand kan det bedre forklares ved å ha en reversibel reaksjon, hvis generelle ligning er illustrert nedenfor:

aA + bB ↔ cC + dD

Hvor A og B representerer reaktantene og stoffene betegnet C og D representerer reaksjonsproduktene. Også verdiene til a, b, c og d representerer de støkiometriske koeffisientene for henholdsvis A, B, C og D.

Fra den forrige ligningen oppnår vi likevektskonstanten som tidligere ble nevnt, noe som er illustrert som:

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

Hvor likevektskonstanten K er lik et forhold på hvilken telleren er dannet ved multiplikasjon av produktkonsentrasjoner (steady state) heves til sin koeffisient i den balanserte ligningen og nevneren har en lignende multiplikasjon men mellom reaktantene hevet til koeffisienten som følger med dem.

Betydning av likevektskonstanten

Det skal bemerkes at i ligningen for å beregne likevektskonstanten, bør konsentrasjonene av artene i likevekt benyttes, så lenge det ikke er noen modifikasjoner på disse eller til temperaturen i systemet..

Likeledes er verdien av likevektskonstanten gir informasjon om betydningen å være begunstiget i en likevektsreaksjon, dvs. det avdekker hvis reaksjonen er gunstig overfor reaktantene eller produktene.

Hvis omfanget av dette konstant er mye større enn enhet (K "1) riktig balanse vil vippe og markedsføre produkter, mens hvis omfanget av dette konstant er mye mindre enn enhet (K "1), vil balansen bli vippet til venstre og vil favorisere reaktantene.

Også, selv om per konvensjon indikerte at stoffene på venstre side av pilen er reaktantene og den høyre side er de produkter, kan det være litt forvirrende det faktum at reaktantene kommer fra reaksjon direkte følelse er skje for å være produktene i reaksjonen i motsatt retning og omvendt.

Kjemisk balanse

Ofte reaksjonene når en balanse mellom mengdene av innledende stoffer og de av produktene som dannes. Denne balansen kan også forskyves ved å favorisere økningen eller reduksjonen av et av stoffene som deltar i reaksjonen.

En analog hendelse oppstår i dissosiasjonen av en oppløst substans: under en reaksjon kan forsinkelsen av de opprinnelige substanser og dannelsen av produktene med variabel hastighet observeres eksperimentelt..

Reaksjonshastigheten avhenger i stor grad av temperaturen og i varierende grad av konsentrasjonen av reaktantene. Faktisk studeres disse faktorene spesielt ved kjemisk kinetikk.

Imidlertid er denne likevekten ikke statisk, men kommer fra sameksistensen av en direkte reaksjon og en omvendt.

I den direkte reaksjonen (->) dannes produktene, mens i den omvendte reaksjonen (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Ovenstående utgjør det som kalles dynamisk likevekt, nevnt ovenfor.

Balanse i heterogene systemer

I heterogene systemer - det vil si i de som er dannet av flere faser - kan konsentrasjonene av faste stoffer betraktes som konstante, unnlate det matematiske uttrykket for K.

CaCO₃(S) <=> CaO (s) + CO₂(G)

I dekomponeringsbalansen av kalsiumkarbonat kan dets konsentrasjon og den av det resulterende oksydet derfor betraktes som konstant uavhengig av dens masse.

Balanseendringer

Den numeriske verdien av likevektskonstanten bestemmer om en reaksjon favoriserer dannelsen av produkter eller ikke. Når K er større enn 1, vil systemet i balanse har større konsentrasjon Reagent produkter, og hvis K er mindre enn 1, skjer det motsatte: ved likevekt vil være høyere konsentrasjon av reagenser produkt.

Begynnelsen av Le Chatelier

Innflytelsen av variasjoner i konsentrasjon, temperatur og trykk kan endre hastigheten på en reaksjon.

For eksempel dannes en økning i trykket på systemet i en reaksjon av gassformige produkter, idet reaksjonen fortsetter i motsatt retning (mot reaktantene).

Generelt er de uorganiske reaksjonene som utføres mellom ioner svært raske, mens de organiske har mye lavere hastigheter.

Hvis en reaksjon gir varme, har en økning i utetemperaturen en tendens til å orientere den i motsatt retning, siden reversreaksjonen er endotermisk (absorberer varme).

På samme måte, hvis et overskudd er forårsaket i en av reaktantene i et system i likevekt, vil de andre stoffene danne produkter for å nøytralisere denne modifikasjonen så mye som mulig..

Som et resultat favoriserer likevektsbevegelsene en eller annen måte ved å øke reaksjonshastigheten, slik at K-verdien forblir konstant.

Alle disse eksterne påvirkningene og balanseresponsen for å motvirke dem er det som kalles Le Chatelier-prinsippet.

søknader

Til tross for sin enorme nytte, da denne loven ble foreslått, hadde den ikke den ønskede virkningen eller relevansen i det vitenskapelige samfunn.

Men fra det tjuende århundre på, fikk det beryktet takket være det faktum at britiske forskerne William Esson og Vernon Harcourt tok det tilbake flere tiår etter utgivelsen.

Loven om massehandling har hatt mange applikasjoner over tid, noe som er grunnen til at noen er angitt nedenfor:

• Når formulert i form av aktiviteter i stedet for konsentrasjoner, er det nyttig å bestemme avvikene fra den ideelle oppførselen til reaktantene i en løsning, så lenge det er konsistent med termodynamikken.
• Når en reaksjon nærmer seg likevektstilstanden, kan forholdet mellom nettoreaksjonshastigheten og Gibbs frie energi momentan av en reaksjon bli spådd..
• Når det kombineres med prinsippet om balansen beskrevet i generell denne lov gir de oppnådde verdier, i henhold til termodynamikken for aktiviteter og konstant i den stabile tilstand, og forholdet mellom dem og konstanter resulterende hastighets reaksjonene i direkte forstand som i motsatt retning.
• Når reaksjonene er av elementær type, når man anvender denne loven, oppnås likevektsligningen for en viss kjemisk reaksjon og uttrykkene for dens hastighet..

Eksempler på loven om massehandling

-Når en irreversibel reaksjon mellom type-ioner i oppløsning, det generelle uttrykk for denne lov fører til formuleringen av Bronsted-Bjerrum, som etablerer forholdet mellom ionestyrke av artene og hastighetskonstanten er studert.

-Ved analysering av reaksjonene som utføres i fortynnede ideelle løsninger eller i en tilstand av gassformig aggregering, oppnås det generelle uttrykket i den opprinnelige loven (tiår på 80-tallet).

-Siden den har universelle egenskaper, kan det generelle uttrykket i denne loven brukes som en del av kinetikken i stedet for å se det som en del av termodynamikken.

-Når den brukes i elektronikk, blir denne lov benyttes til å bestemme multiplikasjon mellom tettheten av hull og elektroner med en gitt overflate har en konstant størrelse i stabil tilstand, til og med uavhengig av doping som skal tilføres til materialet.

-Det er allment kjent for å bruke denne loven til å beskrive dynamikken mellom rovdyr og byttedyr, forutsatt at forholdet mellom predasjon på byttedyr presenterer viss andel til forholdet mellom rovdyr og byttedyr.

-På helsehelseområdet kan denne loven til og med brukes til å beskrive enkelte faktorer av menneskelig atferd, fra politiske og sosiale synspunkter.

Loven om massehandling i farmakologi

Hvor D er medikamentet og mottakeren R på hvilken det virker både reagerer for å forårsake at komplekset DR, ansvarlig for den farmakologiske virkning

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

K er dissosiasjonskonstanten. Det er en direkte reaksjon hvor stoffet virker på reseptoren, og en annen hvor DR-komplekset dissocierer til de opprinnelige forbindelsene. Hver reaksjon har sin egen hastighet, som bare tilsvarer likevekt, tilfredsstillende K.

Tolkning av masselov til brevet, jo høyere konsentrasjonen av D, jo høyere konsentrasjonen av DR-komplekset ble dannet.

Imidlertid har de totale mottakerne Rt en fysisk grense, så det er ikke en ubegrenset mengde R for alle tilgjengelige D. På samme måte har eksperimentelle studier innen farmakologi funnet følgende begrensninger i masseloven i dette feltet:

- Anta at R-D-lenken er reversibel, da det i de fleste tilfeller egentlig ikke er det.

- R-D-bindingen kan strukturelt endre en av de to komponentene (stoffet eller reseptoren), en situasjon som ikke anser masselovgivningen.

- I tillegg pelter masselovgivningen på reaksjoner der flere mellommenn intervenerer i dannelsen av DR.

begrensninger

Loven om massehandling utgår fra at hver kjemisk reaksjon er elementær; med andre ord, at molekyliteten er den samme som den respektive reaksjonsordre for hver art som er involvert.

Her den støkiometriske koeffisientene a, b, c, og d er regnet som antall molekyler som er involvert i reaksjonsmekanismen. Men samlet reaksjon disse er ikke nødvendigvis den rekkefølgen.

For eksempel, for reaksjonen på A + bB <=> cC + dD:

Ekspresjonen av hastighet for direkte og inverse reaksjoner er:

k₁= [A]^til[B]^b

k₂= [C]^c[D]^d

Dette gjelder bare for elementære reaksjoner, som for global, selv om de støkiometriske koeffisientene er korrekte, er ikke alltid reaksjons bestillinger. I tilfellet med den direkte omsetning, idet sistnevnte kan være:

k₁= [A]^w[B]^z

I nevnte uttrykk vil w og z være de sanne reaksjonsordrene for arter A og B.

referanser

1. Jeffrey Aronson. (19. november 2015). Livets lover: Guldberg og Waage's Law of Mass Action. Hentet 10. mai 2018, fra: cebm.net
2. ScienceHQ. (2018). Masseprosessloven. Hentet 10. mai 2018, fra: sciencehq.com
3. askiitans. (2018). Masselovens handling og likevektskonstant. Hentet 10. mai 2018, fra: askiitians.com
4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Kjemi. Volum 9, Salvat S.A. av utgaver Pamplona, ​​Spania. S 13-16.
5. Walter J. Moore. (1963). Fysisk kjemi i Termodynamikk og kjemisk likevekt. (Fjerde utgave). Longmans. S. 169.
6. Alex Yartsev (2018). Masseprosessen i farmakodynamikk. Hentet 10. mai 2018, fra: derangedphysiology.com