stała równowagi definicja
stała równowagi, Keq, to zmienna, która opisuje skłonność reakcji chemicznej do przejścia do końca, co oznacza, że wszystkie reagenty są przekształcane w produkty. Równowaga reakcji jest punktem, w którym konwersja reagentów do produktów równa konwersji produktów z powrotem do reagentów.,
stała równowagi przegląd
duża stała równowagi oznacza, że reakcja przebiega w kierunku do przodu, od reagentów do produktów, aż prawie wszystkie reagenty zostały przekształcone w produkty. Mała stała równowagi, lub gdy Keq jest mniejsza niż jedna, oznacza, że reakcja chemiczna będzie sprzyjać reagentom, a reakcja będzie przebiegać w przeciwnym kierunku. Stała równowagi 1 wskazuje, że reagenty i produkty będą równe, gdy reakcja osiągnie równowagę.,
naukowcy używają stałej równowagi równania, aby lepiej zrozumieć, jak szybko równowaga zostanie osiągnięta i czy równowaga faworyzuje reagenty lub produkty. Stałą można obliczyć za pomocą stosunku produktów do reagentów, gdy równanie osiągnie równowagę. Stała równowagi jest często reprezentowana przez zmienną Keq, która jest zdefiniowana przez wyrażenie stałej równowagi widoczne poniżej.,
wyrażenie stałej równowagi dla reakcji
wyrażenie stałej równowagi opisuje stężenie produktów podzielone przez stężenie reagentów, gdy reakcja osiąga równowagę. Wyrażenie to można zobaczyć poniżej.
w reakcji: aA + bB <=> CC + DD
każdy termin opisuje stężenie reagentu lub produktu w reakcji, w której chemikalia a i B łączą się, tworząc produkty C i D., Małe litery oznaczają liczbę moli każdej substancji chemicznej. Nawiasy wokół litery,, wskazują stężenie każdej substancji chemicznej, a indeks dolny oznacza, że stała równowagi jest określona przez stężenie każdej cząsteczki w równowadze.
J. Willard Gibbs, znany naukowiec badający energię obecną w reakcjach, wykazał, że stała równowagi jest bezpośrednio związana z ilością zmian energii swobodnej zachodzących podczas reakcji, oznaczonej ∆G., Gibbs wykazał, że każda reakcja ma standardową zmianę energii swobodnej, czyli ∆G°. Podczas gdy całkowita zmiana energii swobodnej każdej reakcji jest również regulowana przez początkowe stężenia substancji chemicznych, standardowa energia swobodna jest obliczana za pomocą poniższego równania, przy użyciu stałej równowagi równania.
∆G° = -RTln(Keq)
równanie to pokazuje, że standardowa zmiana energii swobodnej jest po prostu innym sposobem opisania sił napędowych reakcji i w którą stronę będą one przebiegać., Podczas gdy stała równowagi mówi nam, czy będziemy mieli więcej reagentów lub produktów na końcu reakcji, nie wskazuje na to, jak szybko ta reakcja miałaby miejsce. Jest to znane jako Stała szybkości i jest oznaczona małą literą K. Stała szybkości jest związana z wieloma innymi równaniami związanymi z prędkością, z jaką zachodzą reakcje. Stała równowagi jest ważna dla wielu reakcji biologicznych, jak widać w przykładach poniżej.
przykłady stałej równowagi
Jonizacja wody
woda jest podstawą całego życia na Ziemi., Jednym z głównych powodów, dla których woda jest tak dobrym rozpuszczalnikiem, jest jej zdolność do tworzenia wiązań wodorowych zarówno z cząsteczkami samymi, jak i nie-wodnymi. Ta zdolność nie tylko pozwala wodzie rozpuszczać i rozpraszać rozpuszczone substancje, ale także pozwala wodzie przenosić prąd elektryczny. Gdy woda, H2O, tworzy wiązania wodorowe, wodór jest odciągany od tlenu i cząsteczka dysocjuje się do jonu wodorowego (H+) I jonu wodorotlenkowego (OH–).
pojedyncze protony wodoru rzadko występują swobodnie w roztworze i natychmiast tworzą wiązanie z cząsteczką wody, z którą był związany Wodór., Tworzy to jon hydroniowy lub H3O+. Stałą równowagi dla tej reakcji jest zatem stężenie jonów wodorowych i jonów wodorotlenkowych, podzielone przez stężenie normalnych cząsteczek wody, jak widać poniżej.
stała równowagi tej reakcji może być mierzona przez przewodność elektryczną wody, która jest określona przez stężenie (H3O+)., Jony hydroniowe przekazują sygnał elektryczny w postaci przeniesienia elektronów, który może być mierzony przez czułe urządzenia elektryczne. Tak więc stała równowagi wody została zmierzona przez czułe urządzenia elektryczne na 1,8 x 10-16, co oznacza, że woda ma znacznie większe prawdopodobieństwo bycia reagentem H2O, w przeciwieństwie do stania się Jonem hydronium. Proces można zobaczyć na poniższym obrazku.,
komórki, Energia swobodna i stała równowagi
chociaż stała równowagi jest mierzona, gdy reakcja jest w równowadze, to nie nie oznacza to, że wszystkie reakcje mogą przejść do równowagi. W komórce wiele reakcji jest stale uzupełnianych różnymi chemikaliami, co utrzymuje reakcje komórek z dala od równowagi. Stała równowagi opisuje jednak tendencję tych reagentów do tworzenia produktów., Niektóre reakcje są egzergoniczne, co oznacza, że uwalniają energię, gdy się zdarzają. Reakcje te mają wysoką stałą równowagi, opisującą ich tendencję do przekształcania się w produkty.
można również powiedzieć, że reakcje te mają pozytywną zmianę w darmowej energii, co oznacza, że wydzielają energię do reakcji wokół nich. Inne ważne reakcje są endergoniczne, co oznacza, że wymagają energii do zajścia. Reakcje te mają niską stałą równowagi, opisując ich tendencję do pozostania jako reagentów. Komórki łączą te reakcje, aby umożliwić zajście reakcji endergonicznych., Można to zaobserwować w wielu typowych reakcjach komórkowych, które wykorzystują wysoką stałą równowagi ATP przekształcającą się w ADP do napędzania reakcji endergonicznych, takich jak tworzenie białek lub kwasów tłuszczowych.
Dodaj komentarz