Fig. dependența vitezei de reacție față de timp.
Condiții de echilibru chimic:
Kinetic: la atingerea concentrației de echilibru chimic al substanțelor din sistem nu se mai schimbă și rămân constante în condiții constante (T, p).
Termodinamică: când echilibrul chimic Gibbs energia devine minimă și nu se mai schimbă = 0 AG.
Chem. echilibru: Giskh. in-in -Gprod. = 0 = dG
Fig. schimbarea de energie Gibbs.
Gibbs energie a sistemului este determinată nu numai T - temperatura și p - presiunea, dar, de asemenea, depinde de potențialul chimic -. Potențialul chimic al unei substanțe în acest sistem se numește o valoare care determină cantitatea de energie Gibbs per 1 mol de substanță.
n cazul în care cantitatea de substanță (mol). Astfel, energia Gibbs depinde de cantitatea de substanță: G (x) = (x) n (x).
Potențialului chimic rastvoroah unei substanțe depinde de concentrația substanței și natura solventului:
unde constanta R- gaz universal = 8.314 J / Mulk;
T - temperatura absolută a experimentului (C);
C (x) - concentrația molară (mol / l).
O caracteristică cantitativă este legea echilibrului chimic al acțiunii în masă.
+ BB = cC + dD- ecuația reacției aA în formă generală,
unde a, b, c, coeficienți stoechiometrici d- (corespunzând numărului de moli de substanță); A, substanța B, C, D.
Înlocuim valorile corespunzătoare ale potențialului chimic și de a obține:
În cazul debutului de echilibru = 0 AG:
Produsul din concentrațiile la echilibru - este o constantă și este desemnat echilibru chimic constant Kc. Este o caracteristică a adevărat echilibru. Chimică constanta de echilibru - este o expresie a legii acțiunii maselor. Sensul fizic al - acesta este raportul dintre concentrațiile de echilibru ale produsului la produsul din produșii de reacție ai concentrațiile de echilibru ale materiilor prime, luate în grade lor Coeficienți stoichiometrice - este o constantă. Când scrierea expresiilor pentru chimic constanta de echilibru concentrație utilizare tolkoravnovesnye. care există în punctul de echilibru (ele sunt scrise în paranteze pătrate):
O valoare constantă legată de energia Gibbs:
Această izotermă ecuația reacției chimice. este utilizat pentru plăți la momentul de echilibru. Din ecuația izotermei poate determina direcția procesului:
la valori ridicate ale Kc AG <0 – прямая реакция,
la valori mici ale Kc AG> 0 - reacții negative.
Există o reacție chimică uravnenieizotermy completă. când concentrația substanțelor din sistem sunt neechilibru:
Să analizăm ecuația completă a reacției izotermei. Cu aceasta, putem stabili mai precis orientarea procesului:
Ks> Ps. AG<0 – прямая реакция.
kc <Пс. ∆G> 0 - reacții negative.
Kc = Ps. = 0 AG - echilibru chimic.
Ks. exprimate în termeni de concentrație, poate fi utilizat numai pentru substanțe în stare dizolvată. În cazul în care problema va fi dat în stare gazoasă, este necesar să se exprime constanta de echilibru în ceea ce privește presiune parțială:
Dacă reacția este heterogenă, expresia constantă este substituită numai substanțele gazoase. De exemplu:
În termodinamică distinge echilibru ilozhnoe adevărat. Semne de adevărat echilibru:
Egalitatea viteze înainte și invers reacțiilor.
Valoarea minimă a energiei Gibbs, = 0. AG Valoarea entropiei maxime, ΔS = 0.
Acesta este caracterizat prin mobilitate, capacitatea de a recupera în mod spontan după o ușoară schimbare a condițiilor externe. De exemplu, aerul este comprimat atunci când este supus unei presiuni, atunci când dispare presiunea, acesta este readus la starea inițială.
Menținerea statutului său de-a lungul timpului, în absența unor influențe externe.
În momentul de starea de echilibru a sistemului în același mod, indiferent de care parte a sistemului a venit la el.
echilibru fals, care este similar cu un timp adevărat, lung, dar ΔG0 (amestec exploziv, soluții suprasaturate). echilibru Adevărat este supus ecuația izotermei (funcționează numai la o temperatură constantă, ceea ce este dificil de realizat în condițiile experimentale). În practică, este mai convenabil reacție chimică polzovatsyauravneniem izobară. deoarece constanta relativă a presiunii oferă mediul extern în sine.
(DlnKp / dT) p = A H / RT 2 - Ecuația izobară
Din ecuația rezultă că odată cu creșterea temperaturii constanta de echilibru va crește în reacții endoterme, exotermic deoarece aceasta va scădea. Pentru a mări constantele în reacțiile exoterme scăderea temperaturii.
După integrarea ecuației va fi după cum urmează:
Din această ecuație rezultă dependența efectului termic al temperaturii, adică se poate calcula magnitudinea efectului termic, dacă constantele sunt cunoscute la două temperaturi.
Folosind această ecuație putem calcula constanta de echilibru la orice temperatură, dacă este cunoscut AH.
Pe baza factorilor isobars de deplasare de echilibru chimic ecuații au fost derivate. Principiul Le Chatelier lui - în cazul în care un sistem în echilibru pentru a produce efecte (T, P, S), sistemul va asigura o rezistență. De exemplu: Hb + O2 HbO2. sânge dezoxigenat la plămâni, în consecință
creșterea presiunii oxigenului. În conformitate cu principiul echilibrului Le Chatelier trebuie deplasat în presiune descendentă, adică dreapta. Partea stângă a concentrației de oxigen va scădea, și dreptul - începe sânge îmbogățit cu oxigen pentru a forma oxihemoglobină. sânge arterial cu oxihemoglobină intră în țesutul și a tensiunii arteriale ei este mai mică decât în țesutul, prin echilibrul trece la stânga și oxigenul este eliberat pentru respiratie tesut. Exemplul 2: cu creșterea temperaturii procesului de echilibru este deplasat în direcția reacției endoterme, iar temperatura este coborâtă în direcția unei reacții exoterme. Astfel, pentru reacția
decalaj în direcția înainte are loc, dacă este temperatură mai mică sau pentru a crește presiunea sau scad concentrația produșilor de reacție; pentru reacția de deplasare în direcția opusă este necesară pentru a ridica temperatura, presiunea mai scăzută, concentrația cea mai scăzută a materiilor prime.
Procesele biologice nu pot fi aplicate conceptul de echilibru chimic, deoarece procesele care au loc în organismele vii, sunt ireversibile. Dar, cu toate acestea, organismele vii sunt într-o stare de echilibru.
Spre deosebire de echilibru chimic starea de echilibru nu se caracterizează prin egalitatea de viteze de înaintare și reacții inverse. De obicei, o direcție a vitezei de reacție este mai mare decât celălalt, decât atunci când diferența dintre vitezele este constantă în timp. Acolo invariabilitatea timpul vitezelor de aflux și eliminarea substanțelor și a energiei.
Starea sistemului atunci când parametrii acestuia în timp nu se schimbă, dar există un schimb de materie și energie cu mediul se numește staționar. Pentru organismele caracterizate prin constanța parametrilor de stare de echilibru, în timp, care se numește vie - homeostaziei.
Similitudinea echilibrului chimic cu starea de echilibru este o constantă de timp (păstrează setările), iar diferența dintre ele constă în cele două semne:
≠ 0 AG - pentru starea staționară, AG / = At ΔGi / + At ΔGe / Δt- echilibru chimic (o valoare constantă).
Entropy în condiții staționare este minimă, iar la echilibru chimic - maxim.
Starea staționară este menținută de autoregulirovaniya, adică, în cazul în care sistemul este o abatere de la această stare, mecanismele fiziologice sunt activate, iar sistemul se apropie de noua stare de echilibru. Autostabilizatsiya - pentru a restabili și menține starea de echilibru (proprietate staționară de sisteme deschise). În cazul în care sistemul se confruntă cu o slăbire a influenței externe, nivelul stării de echilibru este menținută. În cazul sistemului de amplificare a impactului se mută externe de la un nivel la altul. Toate nivelurile sunt starea de echilibru în norma fiziologică a abaterilor.
parametru: limita superioară a valorilor normale (seturi de atlet înregistrare)
(T, p), la starea de echilibru
limita inferioară a valorilor normale (în timpul funcționării)
Fig. în stare de staționare și respingerea acesteia.
În cazul în care autoreguliruyuschie mecanisme sunt capabile să mențină o stare staționară, la o expunere dat, organismul este adaptat la aceste condiții. În caz de încălcare a mecanismelor de adaptare ale bolii apar în cazurile severe, moartea organismului are loc.