Massatoimintasovellusten laki, esimerkkejä

massatoiminnan laki vahvistaa olemassa olevien suhteiden reagoivien aineiden ja tuotteiden aktiivisten massojen välillä tasapaino-olosuhteissa ja homogeenisissa järjestelmissä (liuokset tai kaasufaasit). Norjan tutkijat C.M. Guldberg ja P. Waage, jotka totesivat, että tasapaino on dynaaminen eikä staattinen.

Miksi dynaaminen? Koska suorien ja käänteisten reaktioiden nopeudet ovat samat. Aktiiviset massat ilmaistaan ​​yleensä mol / l (molaarisuus). Tällainen reaktio voidaan kirjoittaa seuraavasti: aA + bB <=> cC + dD. Tässä esimerkissä mainitun tasapainon osalta reaktanttien ja tuotteiden välinen suhde on esitetty alemman kuvan yhtälössä.

K on aina vakio riippumatta siitä, missä aineiden alkupitoisuudet ovat, kunhan lämpötila ei muutu. Tässä A, B, C ja D ovat reagensseja ja tuotteita; kun taas a, b, c ja d ovat niiden stökiometriset kertoimet.

K: n numeerinen arvo on tyypillinen vakio kullekin reaktiolle tietyssä lämpötilassa. Niinpä K on se, mitä kutsutaan tasapainon vakioon.

Merkintä [] tarkoittaa, että matemaattisessa ilmentymässä konsentraatiot näkyvät mol / l-yksiköissä, jotka nostetaan tehoon, joka vastaa reaktiokerrointa.

indeksi

• 1 Mikä on massatoimien laki??
  • 1.1 Tasapainon vakion merkitys
• 2 Kemiallinen tasapaino
  • 2.1 Tasapaino heterogeenisissä järjestelmissä
  • 2.2 Tasapainon siirtymät
• 3 Le Chatelierin periaate
• 4 Sovellukset
• 5 Esimerkkejä massatoiminnan laista
• 6 Laki massatoiminnasta farmakologiassa
• 7 Rajoitukset
• 8 Viitteet

Mikä on massatoimien laki??

Kuten aikaisemmin mainittiin, massatoiminnan laki ilmaisee, että tietyn reaktion nopeus on suoraan verrannollinen reagoivien lajien pitoisuuksien tuotteeseen, jossa kunkin lajin konsentraatio kohotetaan tehoon, joka on yhtä suuri kuin sen kerroin stoikiometrinen kemiallisessa yhtälössä.

Tässä mielessä se voidaan selittää paremmin kääntyvällä reaktiolla, jonka yleistä yhtälöä kuvataan seuraavassa:

aA + bB ↔ cC + dD

Kun A ja B edustavat reagensseja ja C ja D merkityt aineet edustavat reaktion tuotteita. Myös a: n, b: n, c: n ja d: n arvot edustavat A: n, B: n, C: n ja D: n stöhhiometrisiä kertoimia..

Aiemmasta yhtälöstä alkaen saamme aikaisemmin mainitun tasapainon vakion, joka on havainnollistettu seuraavasti:

K = [C]^C[D]^d/ [A]^että[B]^b

Kun tasapainovakio K on yhtä suuri kuin osamäärä, jossa laskija koostuu tuotteiden konsentraatioiden kertomisesta (tasaisella tilassa), joka on nostettu niiden kertoimeen tasapainotetussa yhtälössä, ja nimittäjä koostuu samanlaisesta kerrotuksesta mutta niiden välissä olevien kertoimien välillä.

Tasapainon vakion merkitys

Huomattakoon, että tasapaino-vakion laskemiseksi käytettävässä yhtälössä olisi käytettävä tasapainossa olevien lajien pitoisuuksia, kunhan näihin tai järjestelmän lämpötilaan ei ole tehty muutoksia..

Samalla tavalla tasapainotason arvo antaa tietoa tunteesta, joka on edullinen tasapainossa olevassa reaktiossa, ts. Se paljastaa, jos reaktio on suotuisa reagensseille tai tuotteille..

Jos suuruus tämä vakio on paljon suurempi kuin yksi (K "1) oikea tasapaino kallistuu ja edistää tuotteiden, kun taas jos suuruus tämä vakio on paljon pienempi kuin yksi (K "1), tasapainoa vasemmalle ja kallistuu suosii reaktanttien.

Lisäksi vaikka sopimuksen mukaan osoitti, että aineet vasemmalla puolella olevaa nuolta ovat reagoivien aineiden ja oikealla puolella ovat tuotteita, se voi olla hieman sekava, että reagenssit lähtöisin reaktio suorassa suunnassa tulee tuotteita reaktiossa taaksepäin ja päinvastoin.

Kemiallinen tasapaino

Usein reaktiot ovat tasapainossa alkuperäisten aineiden ja muodostuneiden tuotteiden määrien välillä. Tämä tasapaino voidaan myös syrjäyttää suosimalla yhden reaktioon osallistuvan aineen kasvua tai vähenemistä.

Analoginen tapahtuma esiintyy liuenneen aineen dissosioitumisessa: reaktion aikana voidaan havaita kokeellisesti aloitusaineiden katoaminen ja vaihtelevalla nopeudella olevien tuotteiden muodostuminen..

Reaktion nopeus riippuu suurelta osin reaktanttien lämpötilasta ja vaihtelevista pitoisuuksista. Itse asiassa näitä tekijöitä tutkitaan erityisesti kemiallisen kinetiikan avulla.

Tämä tasapaino ei kuitenkaan ole staattinen, vaan se on peräisin suoran reaktion ja käänteisen reaktion rinnakkaiselosta.

Suorassa reaktiossa (->) tuotteet muodostetaan, kun taas käänteisessä reaktiossa (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Edellä mainittu muodostaa edellä mainitun dynaamisen tasapainon.

Tasapaino heterogeenisissä järjestelmissä

Heterogeenisissä järjestelmissä - toisin sanoen useiden vaiheiden muodostamissa järjestelmissä - kiinteiden aineiden pitoisuuksia voidaan pitää vakioina, jättämättä K: n matemaattista ilmaisua..

CaCO₃(S) <=> CaO (t) + CO₂(G)

Siten kalsiumkarbonaatin hajoamistasapainossa sen pitoisuutta ja tuloksena olevan oksidin pitoisuutta voidaan pitää vakiona sen massasta riippumatta..

Tasapainon muutokset

Numeerinen arvo tasapainovakio suosii määrittää, onko vai ei reaktion tuotteen muodostumisen. Kun K on suurempi kuin 1, järjestelmä tasapainossa on suurempi pitoisuus reagenssin tuotteita, ja jos K on pienempi kuin 1, tapahtuu päinvastoin: tasapainotilassa on korkeampi pitoisuus reagenssien tuote.

Le Chatelierin alku

Konsentraation, lämpötilan ja paineen vaihtelujen vaikutus voi muuttaa reaktion nopeutta.

Jos esimerkiksi reaktiossa muodostuu kaasumaisia ​​tuotteita, järjestelmän paineen lisääntyminen aiheuttaa reaktion etenemisen vastakkaiseen suuntaan (kohti reagensseja)..

Yleensä ionien väliset epäorgaaniset reaktiot ovat hyvin nopeita, kun taas orgaanisilla reaktioilla on paljon pienempiä nopeuksia.

Jos reaktio tuottaa lämpöä, ulkolämpötilan nousu pyrkii suuntaamaan sitä vastakkaiseen suuntaan, koska käänteinen reaktio on endoterminen (absorboi lämpöä).

Samoin, jos yh- dessä reagoivassa aineessa ylimäärä on tasapainossa, muut aineet muodostavat tuotteita neutraloimaan tämän modifikaation niin paljon kuin mahdollista..

Tämän seurauksena tasapaino etenee tavalla tai toisella lisäämällä reaktionopeutta niin, että K-arvo pysyy vakiona.

Kaikki nämä ulkoiset vaikutukset ja tasapainon vastaus niiden torjumiseksi tunnetaan Le Chatelier -periaatteena.

sovellukset

Huolimatta valtavasta hyödyllisyydestään, kun tätä lakia ehdotettiin, sillä ei ollut toivottua vaikutusta tai merkitystä tiedeyhteisössä.

Kuitenkin kahdennenkymmenennestä vuosisadasta alkaen se sai tunnetuksi, koska brittiläiset tiedemiehet William Esson ja Vernon Harcourt ottivat sen takaisin vuosikymmeniä sen jälkeen, kun se oli julkaistu.

Massatoimien lainsäädännöllä on ollut monia sovelluksia ajan myötä, minkä vuoksi jotkut niistä ovat alla:

• Formuloinnin kannalta pikemminkin toimia kuin pitoisuudet, se on hyödyllistä määrittää poikkeamat ihanteellisesta käyttäytymisestä reaktanttien liuos, edellyttäen, että se on sopusoinnussa termodynamiikan.
• Kun reaktio lähestyy tasapainotilaa, netto-reaktio- nopeuden ja Gibbs-vapaan energian välisen suhteen hetkellinen reaktio voidaan ennustaa..
• Yhdistettynä yksityiskohtaisen tasapainon periaatteeseen tässä laissa säädetään yleisesti termodynamiikan mukaisista tuloksista ja tasapainosta tasapainon vakiona sekä näiden ja tuloksena olevien nopeusvakioiden välisestä suhteesta. reaktiot suorassa mielessä kuin vastakkaiseen suuntaan.
• Kun reaktiot ovat perustyyppisiä, tätä lakia sovellettaessa saadaan tasapaino, joka sopii tietylle kemialliselle reaktiolle ja sen nopeuden ilmentymille..

Esimerkkejä massatoimien laista

-Kun tutkitaan ratkaisemattomien ionien välistä peruuttamatonta reaktiota, tämän lain yleinen ilmaus johtaa Brönsted-Bjerrumin muotoiluun, joka vahvistaa olemassa olevan suhteen lajin ionivahvuuden ja vakionopeuden välillä.

-Kun analysoidaan reaktioita, jotka suoritetaan laimennetuissa ihanteellisissa liuoksissa tai kaasumaisessa aggregaatiossa, saadaan alkuperäisen lain yleinen ilmaisu (80-luvun vuosikymmen)..

-Koska sillä on yleismaailmallisia ominaisuuksia, tämän lain yleistä ilmaisua voidaan käyttää osana kinetiikkaa sen sijaan, että se nähdään osana termodynamiikkaa.

-Käytettäessä elektroniikassa tätä lakia käytetään määrittämään, että tietyn pinnan reikien ja elektronien tiheyden kertomalla on vakio-aste vakio-tilassa, jopa riippumatta materiaalille syötetystä dopingista..

-On yleisesti tunnettua käyttää tämän lain kuvaamaan välistä dynamiikkaa saalistajia ja saalista, olettaen suhde saalistus saalis esittelee tietyssä suhteessa suhdetta saalistajien ja saaliseläinten.

-Terveystutkimuksen alalla tätä lakia voidaan soveltaa jopa kuvaamaan tiettyjä ihmisen käyttäytymisen tekijöitä poliittisesta ja sosiaalisesta näkökulmasta.

Farmakologian massatoiminnan laki

Olettaen, että D on lääke ja R-reseptori, johon se vaikuttaa, molemmat reagoivat alkuperään DR-kompleksista, joka vastaa farmakologisesta vaikutuksesta:

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

K on dissosiaatiovakio. On suora reaktio, jossa lääke vaikuttaa reseptoriin, ja toinen, jossa DR-kompleksi hajoaa alkuperäisiksi yhdisteiksi. Jokaisella reaktiolla on oma nopeus, joka vastaa vain tasapainoa, tyydyttävä K.

Mitä massalaista tulkitaan kirjaimeen, sitä korkeampi on D: n pitoisuus, sitä korkeampi on muodostuneen DR-kompleksin konsentraatio.

Kaikilla Rt-vastaanottimilla on kuitenkin fyysinen raja, joten R: tä ei ole rajoitetusti kaikkien käytettävissä olevien D. Samoin farmakologian alalla kokeellisesti tehdyt tutkimukset ovat löytäneet seuraavat rajoitukset massalainsäädännölle tällä alalla:

- Oletetaan, että R-D-linkki on palautuva, kun useimmissa tapauksissa se ei ole.

- R-D-sidos voi rakenteellisesti muuttaa yhtä kahdesta komponentista (lääke tai reseptori), olosuhteesta, joka ei pidä massalainsäädäntöä.

- Lisäksi massalaki on ennen reaktioita, joissa useat välittäjät puuttuvat DR: n muodostumiseen.

rajoituksia

Massatoiminnan laki olettaa, että jokainen kemiallinen reaktio on alkeellinen; toisin sanoen, että molekulaarisuus on sama kuin kunkin reaktiolajin vastaava reaktiotila.

Tässä stoikiometrisiä kertoimia a, b, c ja d pidetään reaktiomekanismiin vaikuttavien molekyylien lukumääränä. Globaalissa reaktiossa nämä eivät kuitenkaan välttämättä vastaa tilaustasi.

Esimerkiksi reaktiolle A + bB: lle <=> cC + dD:

Nopeuden ilmaiseminen suorille ja käänteisille reaktioille ovat:

K₁= [A]^että[B]^b

K₂= [C]^C[D]^d

Tämä koskee vain perusreaktioita, koska globaaleissa reaktioissa, vaikka stoikiometriset kertoimet ovat oikeat, ne eivät aina ole reaktiotilauksia. Suoran reaktion tapauksessa jälkimmäinen voisi olla:

K₁= [A]^w[B]^z

Mainitussa lausekkeessa w ja z ovat lajien A ja B todelliset reaktiotilaukset.

viittaukset

1. Jeffrey Aronson. (19. marraskuuta 2015). Elämälainsäädäntö: Guldberg ja Waagen joukkolain laki. Haettu 10. toukokuuta 2018 alkaen: cebm.net
2. ScienceHQ. (2018). Massatoiminnan laki. Haettu 10. toukokuuta 2018 osoitteesta: sciencehq.com
3. askiitans. (2018). Massatoiminnan laki ja tasapainon vakio. Haettu 10. toukokuuta 2018 alkaen: askiitians.com
4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Kemia. Volume 9, Salvat S.A. julkaisuista Pamplona, ​​Espanja. P 13-16.
5. Walter J. Moore. (1963). Fysikaalinen kemia sisään Termodynamiikka ja kemiallinen tasapaino. (Neljäs ed.). Longmans. P 169.
6. Alex Yartsev (2018). Laki massatoiminnasta farmakodynamiikassa. Haettu 10. toukokuuta 2018 alkaen: derangedphysiology.com