MASINIO VEIKSMO DĖSNIS: PARAIŠKOS, PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Masės veiksmų įstatymas nustato tarp aktyvių masių reagentų ir kad santykius produktų, pagal pusiausvyros sąlygomis ir homogeniškose sistemų (tirpalus arba dujų etapus). Ją suformulavo norvegų mokslininkai CM Guldbergas ir P. Waage'as, kurie pripažino, kad pusiausvyra yra dinamiška, o ne statiška.

Kodėl dinamiškas? Nes priekinės ir atvirkštinės reakcijos yra vienodos. Aktyviosios masės paprastai nurodomos mol / L (moliškumas). Tokia reakcija gali būti parašyta taip: aA + bB <=> cC + dD. Šiame pavyzdyje nurodytos pusiausvyros santykis tarp reagentų ir produktų yra pavaizduotas lygtyje paveikslėlyje žemiau.

K visada yra pastovi, nepriklausomai nuo pradinės medžiagų koncentracijos, jei temperatūra nesikeičia. Čia A, B, C ir D yra reagentai ir produktai; o a, b, c ir d yra jų stechiometriniai koeficientai.

Skaitinė K vertė yra būdinga kiekvienos reakcijos tam tikroje temperatūroje konstanta. Taigi, K yra tai, kas vadinama pusiausvyros konstanta.

Pažymėjimas reiškia, kad matematinėje išraiškoje koncentracijos yra mol / L vienetais, padidintos iki galios, lygios reakcijos koeficientui.

Koks yra masinių veiksmų dėsnis?

Kaip minėta, masinio veikimo dėsnis išreiškia, kad tam tikros reakcijos greitis yra tiesiogiai proporcingas reaguojančių rūšių koncentracijų sandaugai, kai kiekvienos rūšies koncentracija padidėja iki galios, lygios jos koeficientui. stechiometrinis cheminėje lygtyje.

Šia prasme tai gali būti geriau paaiškinta turint grįžtamąją reakciją, kurios bendra lygtis parodyta toliau:

aA + bB ↔ cC + dD

Kur A ir B žymi reagentus, o medžiagos, pavadintos C ir D, reiškia reakcijos produktus. Taip pat a, b, c ir d vertės parodo atitinkamai A, B, C ir D stechiometrinius koeficientus.

Pradedant ankstesne lygtimi, gaunama anksčiau paminėta pusiausvyros konstanta, kuri iliustruojama taip:

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

Kai pusiausvyros konstanta K yra lygi koeficientui, kuriame skaitiklis yra sudarytas iš produktų koncentracijos (pusiausvyros būsenos), padaugintos iš jų koeficiento subalansuotoje lygtyje, padauginimo, o vardiklį sudaro panašus daugyba. bet tarp reaktyviųjų medžiagų, padidintų iki juos lydinčio koeficiento.

Pusiausvyros konstantos reikšmė

Reikėtų pažymėti, kad lygčiai apskaičiuoti pusiausvyros konstantą reikia naudoti rūšių pusiausvyros koncentracijas, jei jos ar sistemos temperatūra nekeičiamos.

Lygiai taip pat pusiausvyros konstantos vertė pateikia informaciją apie kryptį, kuriai palanki reakcija esant pusiausvyrai, tai yra, ji parodo, ar reakcija yra palanki reagentų, ar produktų atžvilgiu.

Tuo atveju, jei šios konstantos dydis yra daug didesnis nei vienybė (K »1), pusiausvyra pasislenka į dešinę ir palankiai vertina produktus; Jei šios konstantos dydis yra daug mažesnis už vienetą (K «1), pusiausvyra pasislinks į kairę ir palankiai reaguos.

Be to, nors pagal susitarimą nurodoma, kad kairėje rodyklės pusėje esančios medžiagos yra reagentai, o dešinėje esančios medžiagos yra produktai, tai gali šiek tiek painioti tai, kad reagentai, kurie atsiranda tiesioginė prasmė tampa produktais, vykstančiais atvirkščiai ir atvirkščiai.

Cheminė pusiausvyra

Reakcijos dažnai pasiekia pusiausvyrą tarp pradinių medžiagų ir susidariusių produktų kiekių. Ši pusiausvyra gali papildomai pasislinkti padidėjus arba sumažėjus vienai iš reakcijoje dalyvaujančių medžiagų.

Analogiškas faktas įvyksta ištirpusios medžiagos disociacijoje: reakcijos metu kintamu greičiu galima pastebėti pradinių medžiagų išnykimą ir produktų susidarymą.

Reakcijos greitis labai priklauso nuo temperatūros ir įvairiais laipsniais nuo reagentų koncentracijos. Tiesą sakant, šie veiksniai yra tiriami ypač cheminės kinetikos dėka.

Tačiau ši pusiausvyra nėra statinė, o atsiranda dėl tiesioginės ir atvirkštinės reakcijos sambūvio.

Tiesioginės reakcijos (->) metu susidaro produktai, o atvirkštinės reakcijos (<-) metu jie sukuria pradines medžiagas.

Tai sudaro aukščiau minėtą dinaminę pusiausvyrą.

Pusiausvyra nevienalytėse sistemose

Heterogeninėse sistemose, t. Y. Tose, kurios sudarytos iš kelių fazių, kietųjų medžiagų koncentracijos gali būti laikomos pastoviomis, neįtraukiant matematinės K išraiškos.

CaCO ₃ (-ai) <=> CaO (-ai) + CO ₂ (g)

Taigi, esant kalcio karbonato skilimo pusiausvyrai, jo ir gauto oksido koncentracija gali būti laikoma pastovia, nepriklausomai nuo jo masės.

Balanso pamaina

Skaitinė pusiausvyros konstantos vertė lemia, ar reakcija skatina produktų susidarymą, ar ne. Kai K yra didesnė kaip 1, pusiausvyros sistemoje produktų koncentracija bus didesnė nei reagentų, o jei K yra mažesnė nei 1, įvyksta priešingai: pusiausvyroje didesnė reagentų koncentracija nei produktuose.

Le Chatelier principas

Koncentracijos, temperatūros ir slėgio pokyčių įtaka gali pakeisti reakcijos greitį.

Pavyzdžiui, jei dujiniai produktai susidaro reakcijos metu, padidėjęs slėgis sistemoje sukelia reakciją priešinga kryptimi (link reagentų).

Apskritai, neorganinės reakcijos, vykstančios tarp jonų, yra labai greitos, tuo tarpu organinės - žymiai mažesniu greičiu.

Jei šiluma susidaro reakcijos metu, padidėjus lauko temperatūrai ji linkusi nukreipti priešinga kryptimi, nes atvirkštinė reakcija yra endoterminė (sugeria šilumą).

Panašiai, jei pusiausvyros sistemos vienoje iš reagentų susidaro perteklius, kitos medžiagos sudarys produktus, maksimaliai neutralizuojančius minėtą modifikaciją.

Dėl to pusiausvyra pasislenka vienaip ar kitaip, didindama reakcijos greitį taip, kad K vertė išliktų pastovi.

Visos šios išorinės įtakos ir pusiausvyros reakcija joms neutralizuoti yra tai, kas vadinama Le Chatelier principu.

Programos

Nepaisant didžiulio naudingumo, kai buvo pasiūlytas šis įstatymas, jis neturėjo norimo poveikio ar aktualumo mokslo bendruomenėje.

Tačiau nuo dvidešimtojo amžiaus jis vis labiau išpopuliarėjo dėl to, kad britų mokslininkai Williamas Essonas ir Vernonas Harcourtas po kelių dešimtmečių po jo paskelbimo vėl ėmėsi šio klausimo.

Masinių veiksmų įstatymas laikui bėgant turėjo daug taikymo būdų, iš kurių kai kurie išvardyti žemiau:

• Kadangi jis suformuluotas atsižvelgiant į aktyvumą, o ne į koncentraciją, jis yra naudingas nustatant nukrypimus nuo idealaus reagentų elgesio tirpale, jei tai atitinka termodinamiką.
• Kai reakcija artėja prie pusiausvyros, galima numatyti ryšį tarp grynosios reakcijos greičio ir momentinės laisvosios Gibso reakcijos energijos.
• Apibendrinant šį dėsnį, derinant jį su detaliu pusiausvyros principu, atsižvelgiant į termodinamiką, pateikiamos veiklų vertės ir konstanta pusiausvyros būsenoje, taip pat ryšys tarp šių ir susidarančių greičio konstantų. reakcijos į priekį ir atgal.
• Kai reakcijos yra pradinio tipo, taikant šį dėsnį gaunama tinkama pusiausvyros lygtis tam tikrai cheminei reakcijai ir jos greičio išraiška.

Masinio veiksmo dėsnio pavyzdžiai

Tiriant negrįžtamą tirpale rastų jonų reakciją, bendra šio dėsnio išraiška lemia Brönsted-Bjerrum formuluotę, kuri nustato ryšį tarp rūšies jonų stiprumo ir greičio konstantos. .

- Analizuojant reakcijas, kurios vykdomos praskiestuose idealiuose tirpaluose arba esant dujinei agregacijai, gaunama bendroji pradinio įstatymo išraiška (80-ųjų dešimtmetis).

- Kadangi ji turi universalių savybių, bendroji šio dėsnio išraiška gali būti naudojama kaip kinetikos dalis, užuot matę ją kaip termodinamikos dalį.

- Kai naudojamas elektronikoje, šis dėsnis naudojamas nustatyti, ar skylių tankio ir tam tikro paviršiaus elektronų tankis turi būti pastovus pusiausvyros būsenoje, net nepriklausomai nuo dopingo, kuris tiekiamas medžiagai. .

-Šio įstatymo taikymas plėšrūnų ir grobio dinamikai apibūdinti yra plačiai žinomas, darant prielaidą, kad grobio santykiai grobyje sudaro tam tikrą proporciją santykiams tarp plėšrūnų ir grobio.

-Sveikatos tyrimų srityje šis įstatymas netgi gali būti taikomas apibūdinant tam tikrus žmogaus elgesio veiksnius politiniu ir socialiniu požiūriais.

Masinių veiksmų farmakologijoje įstatymas

Darant prielaidą, kad D yra vaistas, o R yra receptorius, kuriam jis veikia, abu reaguoja į DR komplekso, atsakingo už farmakologinį poveikį, reakciją:

K = /

K yra disociacijos konstanta. Yra tiesioginė reakcija, kurios metu vaistas veikia receptorius, o kita - kai DR kompleksas išsiskiria į pradinius junginius. Kiekviena reakcija turi savo greitį, prilygstanti tik pusiausvyrai, kai K. yra patenkintas.

Masės dėsnį aiškinant raide, kuo didesnė D koncentracija, tuo didesnė susidarančio DR komplekso koncentracija.

Tačiau visi imtuvai Rt turi fizinę ribą, todėl visoms turimoms D nėra neriboto R kiekio. Be to, eksperimentiniais farmakologijos tyrimais nustatyta, kad šioje srityje taikomi šie masės įstatymų apribojimai:

- Daroma prielaida, kad RD ryšys yra grįžtamasis, kai dažniausiai to nėra.

- RD jungtis gali struktūriškai pakeisti vieną iš dviejų komponentų (vaistą ar receptorių), tai yra aplinkybė, kuri masinės teisės aktuose nenagrinėjama.

- Be to, masinės teisės aktai galioja reaguojant į situaciją, kai keli tarpininkai įsikiša formuojant RD.

Apribojimai

Masinio veikimo dėsnis daro prielaidą, kad kiekviena cheminė reakcija yra elementari; kitaip tariant, kad molekuliškumas yra toks pat kaip ir kiekvienos rūšies reakcijos tvarka.

Stechiometriniai koeficientai a, b, c ir d laikomi molekulių, dalyvaujančių reakcijos mechanizme, skaičiumi. Tačiau pasaulinėje reakcijoje tai nebūtinai atitinka jūsų užsakymą.

Pavyzdžiui, reakcijai aA + bB <=> cC + dD:

Tiesioginių ir atvirkštinių reakcijų greičio išraiška yra:

Tai taikoma tik elementariosioms reakcijoms, nes visuotinėms reakcijoms, nors stechiometriniai koeficientai yra teisingi, jie ne visada yra reakcijų įsakymai. Tiesioginės reakcijos atveju tai gali būti:

Šia išraiška w ir z būtų tikrosios A ir B rūšių reakcijos.

Nuorodos

1. Jeffrey Aronsonas. (2015 m. Lapkričio 19 d.). Gyvenimo įstatymai: Guldbergo ir Waage'o masinių veiksmų įstatymas. Gauta 2018 m. Gegužės 10 d. Iš: cebm.net
2. „ScienceHQ“. (2018 m.). Masinio veiksmo dėsnis. Gauta 2018 m. Gegužės 10 d. Iš: sciencehq.com
3. askiitans. (2018 m.). Masinių veiksmų dėsnis ir pusiausvyros konstanta. Gauta 2018 m. Gegužės 10 d. Iš: askiitians.com
4. „Salvat“ mokslų enciklopedija. (1968). Chemija. 9 tomas, „Salvat SA“ iš „Pamplona“, Ispanija. P 13-16.
5. Walteris J. Moore'as. (1963). Fizikinė chemija. Termodinamikoje ir cheminėje pusiausvyroje. (Ketvirtasis leidimas). Longmanai. P 169.
6. Aleksas Yartsevas. (2018 m.). Masinio veikimo dėsnis farmakodinamikoje. Gauta 2018 m. Gegužės 10 d. Iš: derangedphysiology.com