Massimeetmete rakenduste seadus, näited

The massilise tegevuse seadus kehtestab reaktiivide aktiivsete masside ja toodete aktiivse massi vahelise tasakaalu tingimustes ja homogeensetes süsteemides (lahused või gaasifaasid). Selle sõnastasid Norra teadlased C.M. Guldberg ja P. Waage, kes tunnistasid, et tasakaal on dünaamiline ja mitte staatiline.

Miks dünaamiline? Kuna otseste ja vastupidiste reaktsioonide kiirused on samad. Aktiivmassi väljendatakse tavaliselt mol / l (molaarsus). Sellist reaktsiooni võib kirjutada järgmiselt: aA ​​+ bB <=> cC + dD. Selles näites viidatud tasakaalu puhul on reaktantide ja toodete vaheline suhe näidatud alumise kujutise võrrandis.

K on alati konstantne, olenemata ainete algkontsentratsioonidest, kui temperatuur ei muutu. Siin on A, B, C ja D reagendid ja tooted; a, b, c ja d on nende stöhhiomeetrilised koefitsiendid.

K arvuline väärtus on iga reaktsiooni iseloomulik konstant teatud temperatuuril. Niisiis, K on see, mida nimetatakse tasakaalu konstantiks.

Märkus [] tähendab, et matemaatilises väljenduses esinevad kontsentratsioonid mol / l ühikutes, mis on tõstetud reaktsiooni koefitsiendiga võrdseks võimsuseks..

Indeks

• 1 Mis on massimeetme seadus??
  • 1.1 Tasakaalukonstandi tähendus
• 2 Keemiline tasakaal
  • 2.1 Tasakaal heterogeensetes süsteemides
  • 2.2 Tasakaalu nihked
• 3 Le Chatelieri põhimõte
• 4 Rakendused
• 5 Massimeetmete seaduse näited
• 6 Masstegevuse seadus farmakoloogias
• 7 Piirangud
• 8 Viited

Mis on massimeetme seadus??

Nagu eelnevalt mainitud, väljendab massimeetme seadus seda, et antud reaktsiooni kiirus on otseselt proportsionaalne reaktiivi liigi kontsentratsioonide tootega, kus iga liigi kontsentratsioon tõstetakse võimsusele, mis on võrdne selle koefitsiendiga. stöhhiomeetriline keemilises võrrandis.

Selles mõttes saab seda paremini selgitada pöörduva reaktsiooni abil, mille üldist võrrandit on illustreeritud allpool:

aA + bB ↔ cC + dD

Kui A ja B esindavad reagente ja C ja D tähistatud ained esindavad reaktsiooni saadusi. Ka a, b, c ja d väärtused esindavad vastavalt A, B, C ja D stöhhiomeetrilisi koefitsiente.

Eelmisest võrrandist lähtudes saame eelnevalt mainitud tasakaalukonstandi, mida illustreeritakse järgmiselt:

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

Kui tasakaalukonstant K on võrdne osakaaluga, milles lugeja koosneb tasakaalustatud võrrandis nende koefitsiendini tõstetud toodete kontsentratsioonide korrutamisest (püsivas olekus) ja nimetaja koosneb sarnasest korrutamisest kuid nende vahelise koefitsiendiga tõstetud reagentide vahel.

Tasakaalukonstandi tähendus

Tuleb märkida, et tasakaalu konstanti arvutamiseks tuleks võrrandis kasutada tasakaalus olevate liikide kontsentratsioone, kui neid või süsteemi temperatuuri ei muudeta..

Samamoodi annab tasakaalukonstandi väärtus teavet selle kohta, mis on tasakaalus tasakaalus, st see näitab, kas reaktsioon on reaktiivide või toodete suhtes soodne..

Kui selle konstandi suurus on palju suurem kui ühik (K "1), kallutatakse tasakaalu paremale ja eelistatakse tooteid, samas kui selle konstandi suurus on palju väiksem kui üksus. (K "1), kallutatakse tasakaalu vasakule ja eelistatakse reagente.

Samuti, kuigi kokkuleppel on näidatud, et noole vasakul küljel asuvad ained on reaktiivid ja paremal pool on tooted, võib see olla natuke segane, et reaktiivid, mis pärinevad reaktsioonist otsene mõte on reaktsioonis olevad tooted vastupidises suunas ja vastupidi.

Keemiline tasakaal

Sageli saavutavad reaktsioonid algsete ainete ja moodustunud toodete koguste vahel tasakaalu. Seda tasakaalu võib ka ümber lükata, soodustades ühe reaktsioonis osaleva aine suurenemist või vähenemist.

Analoogne sündmus esineb lahustunud aine dissotsiatsioonis: reaktsiooni käigus võib katseliselt täheldada algsete ainete kadumist ja muutuva kiirusega toodete moodustumist..

Reaktsiooni kiirus sõltub suurel määral reaktiivide temperatuurist ja erineva kontsentratsiooniga. Tegelikult uuritakse neid tegureid eriti keemilise kineetika abil.

Kuid see tasakaal ei ole staatiline, vaid tuleneb otsese reaktsiooni ja tagasikäigu kooseksisteerimisest.

Otseses reaktsioonis (->) moodustuvad tooted, samas kui vastupidises reaktsioonis (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Ülaltoodud on eespool nimetatud dünaamiline tasakaal.

Tasakaal heterogeensetes süsteemides

Heterogeensetes süsteemides - st mitmetes faasides moodustatud süsteemides - võib tahkete ainete kontsentratsioone pidada konstantseks, jättes välja matemaatilise väljenduse K jaoks..

CaCO₃s) <=> CaO (s) + CO₂(g)

Seega võib kaltsiumkarbonaadi lagunemise tasakaalus selle kontsentratsiooni ja saadud oksiidi kontsentratsiooni pidada konstantseks olenemata selle massist..

Tasakaalu vahetused

Tasakaalukonstandi numbriline väärtus määrab, kas reaktsioon soodustab toodete moodustumist või mitte. Kui K on suurem kui 1, on tasakaalusüsteemis toodete kõrgem kontsentratsioon kui reaktiividel ja kui K on väiksem kui 1, toimub vastupidine: tasakaalus on suurem reaktiivide kontsentratsioon kui toodetes..

Le Chatelieri algus

Kontsentratsiooni, temperatuuri ja rõhu muutuste mõju võib muuta reaktsiooni kiirust.

Näiteks, kui reaktsioonis moodustuvad gaasilised produktid, põhjustab süsteemi rõhu suurenemine reaktsiooni vastassuunas (reaktiivide suunas)..

Üldiselt on ioonide vahel läbiviidavad anorgaanilised reaktsioonid väga kiireid, samas kui orgaanilistel reaktsioonidel on palju madalamad kiirused.

Kui reaktsioon tekitab soojust, kipub välisõhu temperatuuri tõus sellele vastupidises suunas, kuna vastupidine reaktsioon on endotermiline (neelab soojust).

Samamoodi, kui ülemäärane kogus tekib tasakaalus ühes süsteemi reagendis, moodustavad teised ained tooteid, et neutraliseerida see modifikatsioon nii palju kui võimalik..

Selle tulemusena liigub tasakaal ühel või teisel viisil eelistades reaktsiooni kiirust, nii et K väärtus jääb konstantseks.

Kõik need välismõjud ja nende vastuseisu tasakaal on nn Le Chatelieri põhimõte.

Rakendused

Hoolimata selle tohutust kasulikkusest ei olnud selle seaduse ettepanekul teadusringkondades soovitud mõju ega asjakohasus.

Kuid alates kahekümnendast sajandist sai ta tuntuse tänu sellele, et Briti teadlased William Esson ja Vernon Harcourt võtsid selle mitu aastat tagasi pärast selle väljakuulutamist.

Massimeetmete seadusel on aja jooksul olnud palju rakendusi, mistõttu mõned neist on toodud allpool:

• Kontsentratsioonide asemel toimingute mõistes on otstarbekas määrata lahuses ideaalsete käitumiste kõrvalekalded, kui see on kooskõlas termodünaamikaga..
• Kui reaktsioon läheneb tasakaaluolekule, saab ennustada reaktsiooni netoreaktsiooni ja Gibbsi vaba energia vahelist reaktsiooni..
• Üksikasjaliku tasakaalu põhimõttega kombineerituna näeb see seadus üldjoontes ette tulemuste väärtused vastavalt termodünaamikale ja püsivusele tasakaaluolekus, samuti nende ja saadud kiiruskonstandide vahelisi suhteid. reaktsioonid otseses mõttes nagu vastupidises suunas.
• Kui reaktsioonid on elementaarsed, rakendatakse selle seaduse rakendamisel teatud keemilise reaktsiooni jaoks sobiva tasakaalu võrrandit ja selle kiiruse väljendusi..

Massimeetmete seaduse näited

-Lahenduses olevate ioonide vahelise pöördumatu reaktsiooni uurimisel viib selle seaduse üldine väljendus Brönsted-Bjerrum'i koostisse, mis määrab kindlaks seose liigi ioontugevuse ja konstantse kiiruse vahel.

-Lahjendatud ideaallahustes või gaasilise agregatsiooni olekus teostatud reaktsioonide analüüsimisel saadakse algse seaduse üldine väljendus (80-ndate aastate kümnend).

-Kuna sellel on universaalsed omadused, võib selle seaduse üldist väljendust kasutada osana kineetikast, selle asemel, et seda näha termodünaamika osana..

-Elektroonikas kasutatuna kasutatakse seda seadust selle kindlaksmääramiseks, et antud pinna aukude ja elektronide tiheduse korrutamisel on püsivas olekus konstantse suurusega isegi sõltumata materjalile tarnitavast dopingust..

-On laialt teada, et selle seaduse kasutamine kirjeldab röövloomade ja saagi vahelist dünaamikat, eeldades, et röövloomade röövimine seostub teatava osaga röövloomade ja saagiks oleva suhte vahel..

-Tervishoiuuuringute valdkonnas võib seda seadust rakendada isegi inimeste käitumise teatud tegurite kirjeldamiseks poliitilisest ja sotsiaalsest vaatepunktist.

Massimeetmete seadus farmakoloogias

Eeldades, et D on ravim ja R retseptor, millele see toimib, reageerivad mõlemad DR-kompleksist, mis vastutab farmakoloogilise toime eest:

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

K on dissotsiatsioonikonstant. On otsene reaktsioon, milles ravim toimib retseptorile ja teine, kus DR-kompleks dissotsieerub algseteks ühenditeks. Igal reaktsioonil on oma kiirus, mis võrdub ainult tasakaaluga, vastab K-le.

Massiõiguse tõlgendamine kirjale, seda suurem on D kontsentratsioon, seda suurem on moodustunud DR kompleksi kontsentratsioon.

Samas on kogu vastuvõtja Rt füüsiline piir, seega ei ole R-le piiramatut kogust kõigi olemasolevate D-de jaoks. Samuti on farmaatsia valdkonnas eksperimentaalselt läbi viidud uuringud leidnud, et selles valdkonnas on massiõigusele järgmised piirangud:

- Oletame, et R-D link on pöörduv, kui enamikul juhtudel see tegelikult ei ole.

- R-D side võib struktuurselt muuta ühte kahest komponendist (ravim või retseptor), mis ei tähenda massiseadust..

- Veelgi enam, massiõigus on enne reaktsioone, kus DR-i moodustamisel sekkuvad mitmed vahendajad.

Piirangud

Massimeetme seadus eeldab, et iga keemiline reaktsioon on elementaarne; teisisõnu, et molekulaarsus on sama, mis iga vastava liigi vastav järjekord.

Siin käsitletakse stöhhiomeetrilisi koefitsiente a, b, c ja d molekulide arvuna, mis sekkuvad reaktsioonimehhanismi. Ülemaailmses reaktsioonis ei pruugi need siiski kokku leppida teie tellimusega.

Näiteks reaktsiooni A + bB suhtes <=> cC + dD:

Kiiruse väljendus otseste ja pöördtehingute puhul on järgmine:

k₁= [A]^a[B]^b

k₂= [C]^c[D]^d

See kehtib ainult elementaarsete reaktsioonide kohta, sest globaalsete reaktsioonide puhul ei ole stöhhiomeetrilised koefitsiendid õiged, kuid need ei ole alati reaktsioonikorraldused. Otsese reageerimise korral võib viimane olla:

k₁= [A]^w[B]^z

Nimetatud väljendis w ja z oleksid liikide A ja B tõelised reaktsioonikorraldused.

Viited

1. Jeffrey Aronson. (19. november 2015). Elu seadused: Guldbergi ja Waage'i massimeetmete seadus. Välja otsitud 10. mail 2018 kellelt: cebm.net
2. ScienceHQ. (2018). Massimeetmete seadus. Välja otsitud 10. mail 2018 alates: sciencehq.com
3. askiitans. (2018). Massimeetmete seadus ja tasakaalukonstant. Välja otsitud 10. mail 2018, alates: askiitians.com
4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Keemia 9. köide, Salvat S.A. väljaanded Pamplona, ​​Hispaania. P 13-16.
5. Walter J. Moore. (1963). Füüsiline keemia Sisse Termodünaamika ja keemiline tasakaal. (Neljas väljaanne). Longmans. P 169.
6. Alex Yartsev (2018). Massimeetmete seadus farmakodünaamikas. Välja otsitud 10. mail 2018 alates: derangedphysiology.com