ZAKON MNOŽIČNEGA DELOVANJA: PRIJAVE, PRIMERI - KEMIJA - 2025

Pravo masovno delovanja vzpostavlja razmerje med aktivnimi mase reaktantov in da izdelkov, v ravnotežnih pogojih in v homogenih sistemih (raztopin ali faze plin). Oblikovala sta jo norveška znanstvenika CM Guldberg in P. Waage, ki sta prepoznala, da je ravnotežje dinamično in ne statično.

Zakaj dinamičen? Ker so hitrosti povratne in povratne reakcije enake. Aktivne mase so ponavadi izražene mol / L (molarnost). Takšno reakcijo lahko zapišemo takole: aA + bB <=> cC + dD. Za ravnotežje, ki je navedeno v tem primeru, je razmerje med reaktanti in produkti prikazano v enačbi na spodnji sliki.

K je vedno konstanten, ne glede na začetne koncentracije snovi, dokler se temperatura ne spreminja. Tu so A, B, C in D reaktanti in produkti; medtem ko so a, b, c in d njihovi stehiometrični koeficienti.

Številska vrednost K je značilna konstanta za vsako reakcijo pri določeni temperaturi. Torej, K je tisto, kar imenujemo ravnotežna konstanta.

Zapis pomeni, da se v matematičnem izrazu koncentracije pojavljajo v enotah mol / L, povišane na moč, ki je enaka reakcijskemu koeficientu.

Kakšen je zakon množičnega ukrepanja?

Kot je bilo že omenjeno, zakon množičnega delovanja izraža, da je hitrost dane reakcije neposredno sorazmerna s produktom koncentracij reaktantnih vrst, kjer je koncentracija vsake vrste povišana na moč, ki je enaka njenemu koeficientu stehiometrična v kemijski enačbi.

V tem smislu ga je mogoče bolje razložiti z reverzibilno reakcijo, katere splošna enačba je prikazana spodaj:

aA + bB ↔ cC + dD

Kjer A in B predstavljata reaktante in snovi, imenovane C in D, predstavljajo produkte reakcije. Tudi vrednosti a, b, c in d predstavljajo stehiometrične koeficiente A, B, C in D.

Izhajajoč iz prejšnje enačbe dobimo že omenjeno ravnotežno ravnovesje, ki je ponazorjeno kot:

K = ^{c d} / ^{a b}

Kadar je ravnotežna konstanta K enaka količniku, v katerem je števec sestavljen iz množenja koncentracij proizvodov (v ravnotežnem stanju), zvišanih na njihov koeficient v uravnoteženi enačbi, imenovalec pa sestavlja podobno množenje toda med reaktanti, zvišanimi na koeficient, ki jih spremlja.

Pomeni ravnotežne konstante

Upoštevati je treba, da je treba v enačbi uporabiti ravnotežne koncentracije vrst, če ne bo prišlo do sprememb teh ali temperature sistema.

Na enak način vrednost ravnotežne konstante podaja informacije o smeri, ki ji daje prednost reakcija v ravnotežju, torej razkriva, ali je reakcija ugodna za reaktante ali produkte.

V primeru, da je obseg te konstante veliko večji od enotnosti (K »1), se bo ravnotežje premaknilo v desno in dalo prednost izdelkom; Medtem ko je jakost te konstante veliko manjša od enotnosti (K «1), se bo ravnotežje premaknilo v levo in dalo prednost reaktantom.

Čeprav je po konvenciji navedeno, da so snovi na levi strani puščice reaktanti, snovi na desni strani pa produkti, je lahko nekoliko zmedeno, da reaktanti, ki nastanejo iz reakcije v neposredni smisel postanejo produkti reakcije obratno in obratno.

Kemična bilanca

Reakcije pogosto dosežejo ravnovesje med količino začetnih snovi in ​​količino nastalih produktov. To ravnovesje lahko dodatno spremeni, kar spodbuja povečanje ali zmanjšanje ene od snovi, ki sodelujejo v reakciji.

Podobno dejstvo je pri disociaciji raztopljene snovi: med reakcijo je mogoče eksperimentalno opazovati izginotje začetnih snovi in ​​nastanek produktov s spremenljivo hitrostjo.

Hitrost reakcije je močno odvisna od temperature in v različni meri od koncentracije reaktantov. Pravzaprav te dejavnike preučuje zlasti kemijska kinetika.

Vendar to ravnovesje ni statično, ampak izhaja iz sožitja neposredne in obratne reakcije.

V neposredni reakciji (->) nastajajo produkti, medtem ko v obratni reakciji (<-) ponovno nastanejo začetne snovi.

To je tisto, kar je znano kot zgoraj omenjeno dinamično ravnotežje.

Ravnotežje v heterogenih sistemih

V heterogenih sistemih - v tistih, ki jih tvori več faz - lahko koncentracije trdnih snovi štejemo za konstantne in izpuščamo matematični izraz za K.

CaCO ₃ (s) <=> CaO (s) + CO ₂ (g)

Tako lahko v ravnovesju razgradnje kalcijevega karbonata koncentracijo in dobljeni oksid štejemo za konstantno, ne glede na njegovo maso.

Spremembe ravnotežja

Številska vrednost ravnotežne konstante določa, ali reakcija favorizira nastajanje produktov ali ne. Ko je K večji od 1, bo imel ravnotežni sistem večjo koncentracijo produktov kot reaktantov, in če je K manjša od 1, se zgodi obratno: v ravnotežju bo večja koncentracija reaktantov kot produkti.

Načelo Le Chatelier

Vpliv sprememb koncentracije, temperature in tlaka lahko spremeni hitrost reakcije.

Na primer, če se v reakciji tvorijo plinasti proizvodi, povečanje tlaka po sistemu povzroči, da reakcija teče v nasprotni smeri (proti reaktantom).

Na splošno so anorganske reakcije, ki potekajo med ioni, zelo hitre, medtem ko imajo organske veliko nižje hitrosti.

Če toplota nastane v reakciji, se zvišanje zunanje temperature usmeri v nasprotno smer, saj je obratna reakcija endotermična (absorbira toploto).

Prav tako, če v enem od reaktantov znotraj sistema, ki je v ravnotežju, povzroči presežek, bodo druge snovi tvorile produkte za največjo nevtralizacijo omenjenih sprememb.

Zaradi tega se ravnotežje premakne tako ali drugače, da se poveča hitrost reakcije, tako da vrednost K ostane konstantna.

Vsi ti zunanji vplivi in ​​odziv na ravnotežje, da bi jih preprečili, je tisto, kar je znano kot načelo Le Chatelier.

Prijave

Kljub svoji izjemni uporabnosti, ko je bil predlagan ta zakon, ni imel želenega vpliva ali pomena v znanstveni skupnosti.

Vendar pa je od dvajsetega stoletja pridobival razvpitost zaradi dejstva, da sta jo britanska znanstvenika William Esson in Vernon Harcourt ponovno zavzela nekaj desetletij po razglasitvi.

Zakon množičnega ukrepanja je sčasoma doživel veliko uporab, nekatere so navedene spodaj:

• Ker je oblikovano glede na aktivnosti in ne na koncentracije, je koristno določiti odstopanja od idealnega vedenja reaktantov v raztopini, če je to skladno s termodinamiko.
• Ko se reakcija približa ravnovesju, je mogoče predvideti razmerje med neto hitrostjo reakcije in trenutno energijsko energijo trenutne Gibbsove reakcije.
• V kombinaciji z načelom podrobnega ravnovesja ta zakon na splošno določa, da so glede na termodinamiko vrednosti aktivnosti in konstante v ravnotežnem stanju, kot tudi razmerje med temi in posledičnimi konstantami hitrosti reakcije v smeri naprej in nazaj.
• Kadar so reakcije osnovnega tipa, se ob uporabi tega zakona dobi ustrezna ravnotežna enačba za dano kemijsko reakcijo in izrazi njene hitrosti.

Primeri zakona množičnega ukrepanja

-Ko preučujemo ireverzibilno reakcijo med ioni, ki jih najdemo v raztopini, splošni izraz tega zakona vodi do formulacije Brönsted-Bjerrum, ki vzpostavlja razmerje med ionsko močjo vrste in konstanto hitrosti .

-Pri analiziranju reakcij, ki potekajo v razredčenih idealnih raztopinah ali v stanju plinastega združevanja, dobimo splošni izraz prvotnega zakona (desetletje 80-ih).

-Ker ima univerzalne značilnosti, se lahko splošni izraz tega zakona uporablja kot del kinetike, namesto da bi ga gledali kot del termodinamike.

-Ko se uporablja v elektroniki, se ta zakon uporablja za določitev, da ima množenje med gostotami lukenj in elektroni določene površine v ravnotežnem stanju konstantno velikost, tudi neodvisno od dopinga, ki se dobavi materialu .

- Uporaba tega zakona za opis dinamike med plenilci in plenom je splošno znana, ob predpostavki, da plenilsko razmerje na plenu predstavlja določen delež glede na razmerje med plenilci in plenom.

-Na področju zdravstvenih študij lahko ta zakon celo uporabimo za opis nekaterih dejavnikov človeškega vedenja s političnega in družbenega vidika.

Zakon množičnega delovanja v farmakologiji

Ob predpostavki, da je D zdravilo in je R receptor, na katerega deluje, oba reagirata, da izvira kompleks DR, odgovoren za farmakološki učinek:

K = /

K je konstanta disociacije. Obstaja neposredna reakcija, pri kateri zdravilo deluje na receptor in drugo, kjer se kompleks DR disociira na prvotne spojine. Vsaka reakcija ima svojo hitrost, ki se izenači samo v ravnovesju, s K.

Razlaga zakona o masi v črko je višja kot je koncentracija D, večja je koncentracija kompleksa DR.

Vendar imajo skupni sprejemniki Rt fizično mejo, zato za vse razpoložljive D. ni neomejene količine R. Prav tako so eksperimentalne študije na področju farmakologije ugotovile naslednje omejitve množičnega zakona na tem področju:

- Predpostavlja, da je povezava RD povratna, kadar v večini primerov res ni.

- RD vez lahko strukturno spremeni eno od dveh komponent (zdravilo ali receptor), okoliščina, ki je ne upošteva množično pravo.

- Poleg tega zakon o množičnosti bledi ob reakcijah, v katerih v nastanek RD vstopa več posrednikov.

Omejitve

Zakon množičnega delovanja predvideva, da je vsaka kemijska reakcija elementarna; z drugimi besedami, da je molekulnost enaka ustreznemu reakcijskemu redu za vsako vpleteno vrsto.

Tu se stehiometrični koeficienti a, b, c in d štejejo za število molekul, ki sodelujejo v reakcijskem mehanizmu. Vendar v globalni reakciji ti ne ustrezajo nujno vašemu naročilu.

Na primer za reakcijo aA + bB <=> cC + dD:

Hitro izraz za neposredne in obratne reakcije je:

To velja samo za elementarne reakcije, saj za globalne, čeprav so stehiometrični koeficienti pravilni, niso vedno vrstni red reakcij. V primeru neposredne reakcije je lahko slednje:

V tem izrazu bi bila w in z resnični vrstici reakcij za vrste A in B.

Reference

1. Jeffrey Aronson. (2015, 19. novembra). Zakoni življenja: Guldbergov in Waageov zakon množičnega delovanja. Pridobljeno 10. maja 2018 z: cebm.net
2. ScienceHQ. (2018). Zakon množičnega delovanja. Pridobljeno 10. maja 2018 z: sciencehq.com
3. askiitanci. (2018). Zakon množičnega delovanja in stalnega ravnotežja. Pridobljeno 10. maja 2018 z: askiitians.com
4. Salvatska enciklopedija znanosti. (1968). Kemija. Zvezek 9, Salvat SA ediciones Pamplona, ​​Španija. P 13-16.
5. Walter J. Moore. (1963). Fizikalna kemija. V termodinamiki in kemijskem ravnovesju. (Četrto izd.). Longmans. P 169.
6. Alex Yartsev. (2018). Zakon množičnega delovanja v farmakodinamiki. Pridobljeno 10. maja 2018 z: derangedphysiology.com