Lov om massehandlinger, eksempler



den lov om massehandling fastlægger det eksisterende forhold mellem reaktanternes aktive masser og produktets produkter under ligevægtstilstande og i homogene systemer (opløsninger eller gasfaser). Den blev formuleret af de norske forskere C.M. Guldberg og P. Waage, der erkendte, at ligevægten er dynamisk og ikke statisk.

Hvorfor dynamisk? Fordi hastigheden af ​​de direkte og reverserede reaktioner er de samme. Aktive masser udtrykkes normalt mol / L (molaritet). En reaktion af denne art kan skrives som følger: aA + bB <=> cC + dD. For ligevægten citeret i dette eksempel illustreres forholdet mellem reaktanter og produkter i ligningen af ​​det nedre billede.

K er altid konstant, uanset hvad de indledende koncentrationer af stofferne er, så længe temperaturen ikke ændrer sig. Her er A, B, C og D reaktanterne og produkterne; mens a, b, c og d er deres støkiometriske koefficienter.

Den numeriske værdi af K er en karakteristisk konstant for hver reaktion ved en given temperatur. Så, K er hvad der kaldes ligevægtskonstant.

Notationen [] betyder, at i det matematiske udtryk forekommer koncentrationerne i enheder af mol / L, hævet til en effekt svarende til reaktionskoefficienten.

indeks

  • 1 Hvad er loven om massehandling??
    • 1.1 Betydning af ligevægtskonstanten
  • 2 Kemisk ligevægt
    • 2.1 Balance i heterogene systemer
    • 2.2 Forskydninger af ligevægt
  • 3 Le Chatelier-princippet
  • 4 applikationer
  • 5 Eksempler på massehandlingens lov
  • 6 Loven om massehandling i farmakologi
  • 7 begrænsninger
  • 8 referencer

Hvad er loven om massehandling??

Som tidligere nævnt er massevirkningsloven, at hastigheden af ​​en given reaktion er direkte proportional med produktet af koncentrationerne af reaktant arter, hvor koncentrationen af ​​hver art er opløftet til en potens lig med dets koefficient støkiometrisk i den kemiske ligning.

I den forstand kan det bedre forklares ved at have en reversibel reaktion, hvis generelle ligning er illustreret nedenfor:

aA + bB ↔ cC + dD

Hvor A og B repræsenterer reaktanterne og stofferne betegnet C og D repræsenterer reaktionsprodukterne. Også værdierne for a, b, c og d repræsenterer de støkiometriske koefficienter for henholdsvis A, B, C og D.

Fra den foregående ligning opnår vi den ligevægtskonstant, der tidligere blev nævnt, hvilket illustreres som:

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

Hvor ligevægtskonstanten K er lig med et forhold, hvor tælleren er dannet ved multiplikation af produktkoncentrationer (steady state) ophøjet til sin koefficient i balanceret ligning og nævneren har en lignende multiplikation men mellem reaktanterne hævet til koefficienten, der følger med dem.

Betydning af ligevægtskonstanten

Det skal bemærkes, at i ligningen til beregning af ligevægtskonstanten skal koncentrationerne af arten i ligevægt anvendes, så længe der ikke er nogen ændringer til disse eller til temperaturen i systemet..

Tilsvarende værdien af ​​ligevægtskonstanten giver information om betydningen at være begunstiget i en ligevægtsreaktion, dvs. den afslører, hvis reaktionen er positiv over reaktanterne eller produkterne.

Hvis størrelsen af ​​denne konstant er meget større end enhed (K "1) den rette balance vil vippe og fremme produkter, mens hvis størrelsen af ​​denne konstant er meget mindre end enhed (K "1), vil balancen blive vippet til venstre og vil favorere reaktanterne.

Også, selv ved konvention viste, at stoffer på den venstre side af pilen er reaktanter og højre side er de produkter, kan det være lidt forvirrende, at de reaktanter, der kommer fra reaktion direkte mening er tilfældet produkterne i reaktionen i den modsatte retning og omvendt.

Kemisk balance

Reaktionerne når ofte en balance mellem mængderne af de oprindelige stoffer og de produkter, der dannes. Denne balance kan også forskydes ved at favorisere stigningen eller reduktionen af ​​et af de stoffer, der deltager i reaktionen.

En analog hændelse opstår i dissociationen af ​​et opløst stof: under en reaktion kan forsvinden af ​​de oprindelige stoffer og dannelsen af ​​produkterne med variabel hastighed observeres eksperimentelt..

Reaktionshastigheden afhænger i høj grad af temperaturen og i varierende grad af koncentrationen af ​​reaktanterne. Faktisk studeres disse faktorer især ved kemisk kinetik.

Imidlertid er denne ligevægt ikke statisk, men kommer fra sameksistensen af ​​en direkte reaktion og en omvendt.

I den direkte reaktion (->) dannes produkterne, hvorimod i den omvendte reaktion (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Ovennævnte udgør hvad der er kendt som dynamisk ligevægt, nævnt ovenfor.

Balance i heterogene systemer

I heterogene systemer - det vil sige i de dannede af flere faser - kan koncentrationerne af faste stoffer betragtes som konstante, idet man udelader det matematiske udtryk for K.

CaCO3(S) <=> CaO (s) + CO2(G)

I dekomponeringsbalancen af ​​calciumcarbonat kan dens koncentration og den deraf resulterende oxid således betragtes som konstant uanset dens masse.

Balanceskift

Den numeriske værdi af ligevægtskonstanten bestemmer om en reaktion favoriserer dannelsen af ​​produkter eller ej. Når K er større end 1, vil systemet i ligevægt have en højere koncentration af produkter end reagenser, og hvis K er mindre end 1, sker modsat: i ligevægt vil der være en højere koncentration af reaktanter end i produkter..

Begyndelsen af ​​Le Chatelier

Indflydelsen af ​​variationer i koncentration, temperatur og tryk kan ændre hastigheden af ​​en reaktion.

Hvis der for eksempel i en reaktion dannes gasformige produkter, forårsager en stigning i trykket på systemet reaktionen i den modsatte retning (mod reaktanterne).

Generelt er de uorganiske reaktioner, der udføres mellem ioner, meget hurtige, mens de organiske har meget lavere hastigheder.

Hvis en reaktion frembringer varme, har en stigning i udetemperaturen tendens til at orientere den i modsat retning, da den omvendte reaktion er endotermisk (absorberer varme).

På samme måde dannes et overskud i et af reaktanterne i et system i ligevægt, og de andre stoffer danner produkter for at neutralisere denne ændring så meget som muligt..

Som følge heraf favoriserer ligevægtsbevægelserne en eller anden måde ved at øge reaktionshastigheden, således at K-værdien forbliver konstant.

Alle disse eksterne indflydelser og balancereaktionen mod at modvirke dem er, hvad der er kendt som Le Chatelier-princippet.

applikationer

På trods af dens enorme nytteværdi, da denne lov blev foreslået, havde den ikke den ønskede virkning eller relevans i det videnskabelige samfund.

Men fra det tyvende århundrede blev den berømt takket være det faktum, at britiske forskere William Esson og Vernon Harcourt tog det tilbage flere årtier efter udgivelsen.

Massens handling har haft mange applikationer over tid, hvorfor nogle er angivet nedenfor:

  • Der skal formuleres i form af aktiviteter snarere end koncentrationer, er det nyttigt at bestemme afvigelser fra ideel opførsel af reaktanterne i en opløsning, forudsat den er i overensstemmelse med termodynamik.
  • Når en reaktion nærmer sig ligevægtstilstanden, kan forholdet mellem nettoreaktionshastigheden og Gibbs fri energi momentan af en reaktion forudsiges..
  • Når det kombineres med princippet om balance detaljeret i almindelighed denne lov giver de resulterende værdier, ifølge termodynamik aktiviteter og konstant i stabil tilstand, og forholdet mellem dem og konstanter resulterende hastighed Reaktionerne i direkte forstand som i modsat retning.
  • Når reaktionerne er af elementær type, når man anvender denne lov, opnås ligevægtsligningen egnet til en bestemt kemisk reaktion og udtrykkene af dens hastighed..

Eksempler på loven om massehandling

-Når en reversibel reaktion mellem typen ioner i opløsning, det samlede udtryk for denne lov fører til udformningen af ​​Brønsted-Bjerrum, der fastlægger forholdet mellem ionstyrken af ​​arten og hastighedskonstanten studeres.

-Ved analysering af de reaktioner, der udføres i fortyndede ideelle opløsninger eller i en tilstand af gasformig aggregering, opnås den generelle udtryk for den oprindelige lov (årtier på 80'erne).

-Da den har universelle karakteristika, kan den generelle udtryk for denne lov bruges som en del af kinetikken i stedet for at se det som en del af termodynamikken.

-Ved anvendelse i elektronik, er denne lov anvendes til at bestemme multiplikation mellem densiteterne af huller og elektroner af en given overflade har en konstant størrelse i stabil tilstand, selv uafhængigt af doping, der skal leveres til materialet.

-Det er almindeligt kendt at anvende denne lov til at beskrive dynamikken mellem rovdyr og byttedyr, forudsat at forholdet mellem rov på byttedyr præsenterer vis andel på forholdet mellem rovdyr og byttedyr.

-På sundhedsområdet kan denne lov endog anvendes til at beskrive visse faktorer af menneskelig adfærd fra politiske og sociale synspunkter.

Loven om massehandling i farmakologi

Under forudsætning af at D er lægemidlet og R er receptoren, på hvilken det virker, reagerer begge på at stamme DR-komplekset, der er ansvarlig for den farmakologiske virkning:

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

K er dissociationskonstanten. Der er en direkte reaktion, hvor lægemidlet virker på receptoren, og en anden hvor DR-komplekset dissocierer ind i de oprindelige forbindelser. Hver reaktion har sin egen hastighed, der kun svarer til ligevægt, som opfylder K.

Tolkning af masselov til brevet, jo højere koncentration af D, desto højere dannes koncentrationen af ​​DR-komplekset.

Imidlertid har de totale modtagere Rt en fysisk grænse, så der er ikke en ubegrænset mængde R for alle de tilgængelige D. På samme måde har eksperimentelle undersøgelser inden for farmakologi fundet følgende begrænsninger for masseloven på dette område:

- Antag, at R-D-linket er reversibel, når det i de fleste tilfælde virkelig ikke er det.

- R-D-bindingen kan strukturelt ændre en af ​​de to komponenter (lægemidlet eller receptoren), en omstændighed, der ikke betragter masselovgivning.

- Derudover peger masselovgivningen før reaktioner, hvor flere mellemmænd intervenerer i dannelsen af ​​DR.

begrænsninger

Loven om massehandling forudsætter, at hver kemisk reaktion er elementær; med andre ord, at molekyliteten er den samme som den respektive reaktionsorden for hver involveret art.

Her betragtes de støkiometriske koefficienter a, b, c og d som antallet af molekyler, der griber ind i reaktionsmekanismen. Men i en global reaktion falder disse ikke nødvendigvis sammen med din ordre.

For eksempel til reaktionen på A + bB <=> cC + dD:

Ekspressionen af ​​hastighed for direkte og inverse reaktioner er:

k1= [A]til[B]b

k2= [C]c[D]d

Dette gælder kun elementære reaktioner, da der for globale reaktioner, selv om de støkiometriske koefficienter er korrekte, ikke altid er reaktionsordrer. I tilfælde af direkte reaktion kan sidstnævnte være:

k1= [A]w[B]z

I udtrykket w og z ville være de sande reaktionsordrer for arter A og B.

referencer

  1. Jeffrey Aronson. (19. november 2015). Livets love: Guldberg og Waage's massehandling. Hentet den 10. maj 2018, fra: cebm.net
  2. ScienceHQ. (2018). Massespørgsloven. Hentet den 10. maj 2018, fra: sciencehq.com
  3. askiitans. (2018). Massens handling og ligevægt konstant. Hentet den 10. maj 2018, fra: askiitians.com
  4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Kemi. Volumen 9, Salvat S.A. af udgaver Pamplona, ​​Spanien. S 13-16.
  5. Walter J. Moore. (1963). Fysisk kemi i Termodynamik og kemisk ligevægt. (Fjerde udgave). Longmans. P 169.
  6. Alex Yartsev (2018). Massens handling i farmakodynamik. Hentet den 10. maj 2018, fra: derangedphysiology.com