Luật ứng dụng đại chúng, ví dụ



các luật hành động quần chúng thiết lập mối quan hệ hiện có giữa khối lượng hoạt động của chất phản ứng và sản phẩm, trong điều kiện cân bằng và trong các hệ thống đồng nhất (dung dịch hoặc pha khí). Nó được xây dựng bởi các nhà khoa học Na Uy C.M. Guldberg và P. Waage, người đã nhận ra rằng trạng thái cân bằng là động và không tĩnh.

Tại sao năng động? Bởi vì tốc độ của các phản ứng trực tiếp và ngược lại là như nhau. Khối lượng hoạt động thường được biểu thị mol / L (mol). Một phản ứng của loại này có thể được viết như sau: aA + bB <=> cC + dD. Đối với trạng thái cân bằng được trích dẫn trong ví dụ này, mối quan hệ giữa chất phản ứng và sản phẩm được minh họa trong phương trình của hình ảnh thấp hơn.

K luôn không đổi, bất kể nồng độ ban đầu của các chất là bao nhiêu, miễn là nhiệt độ không thay đổi. Ở đây A, B, C và D là các chất phản ứng và sản phẩm; trong khi a, b, c và d, là các hệ số cân bằng hóa học của chúng.

Giá trị bằng số của K là hằng số đặc trưng cho mỗi phản ứng ở nhiệt độ nhất định. Vì vậy, K là cái được gọi là hằng số cân bằng.

Ký hiệu [] có nghĩa là trong biểu thức toán học, nồng độ xuất hiện theo đơn vị mol / L, được nâng lên công suất bằng hệ số phản ứng.

Chỉ số

  • 1 quy luật của hành động quần chúng là gì??
    • 1.1 Ý nghĩa của hằng số cân bằng
  • 2 Cân bằng hóa học
    • 2.1 Cân bằng trong các hệ không đồng nhất
    • 2.2 Độ lệch cân bằng
  • 3 nguyên tắc của Le Chatelier
  • 4 ứng dụng
  • 5 Ví dụ về luật hành động quần chúng
  • 6 quy luật hành động quần chúng trong dược lý
  • 7 hạn chế
  • 8 tài liệu tham khảo

Pháp luật của hành động quần chúng là gì??

Như đã đề cập trước đây, định luật hành động khối lượng biểu thị rằng tốc độ của một phản ứng nhất định tỷ lệ thuận với sản phẩm của nồng độ của các chất phản ứng, trong đó nồng độ của mỗi loài được nâng lên một công suất bằng hệ số của nó cân bằng hóa học trong phương trình hóa học.

Theo nghĩa này, có thể giải thích tốt hơn bằng cách có phản ứng thuận nghịch, có phương trình tổng quát được minh họa dưới đây:

aA + bB cC + dD

Trong đó A và B đại diện cho các chất phản ứng và các chất được chỉ định C và D đại diện cho các sản phẩm của phản ứng. Ngoài ra, các giá trị của a, b, c và d tương ứng với các hệ số cân bằng hóa học của A, B, C và D.

Bắt đầu từ phương trình trước, chúng ta thu được hằng số cân bằng đã được đề cập trước đó, được minh họa là:

K = [C]c[D]d/ [A]một[B]b

Trong đó hằng số cân bằng K bằng thương số, trong đó tử số được tạo thành từ phép nhân nồng độ của các sản phẩm (ở trạng thái ổn định) được nâng lên hệ số của chúng trong phương trình cân bằng và mẫu số bao gồm một phép nhân tương tự nhưng giữa các chất phản ứng được nâng lên hệ số đi kèm với chúng.

Ý nghĩa của hằng số cân bằng

Cần lưu ý rằng trong phương trình tính hằng số cân bằng, nên sử dụng nồng độ của các loài ở trạng thái cân bằng, miễn là không có sự điều chỉnh nào đối với những điều này hoặc với nhiệt độ của hệ thống..

Theo cách tương tự, giá trị của hằng số cân bằng cung cấp thông tin về ý nghĩa được ủng hộ trong phản ứng ở trạng thái cân bằng, nghĩa là, nó cho thấy nếu phản ứng thuận lợi đối với các chất phản ứng hoặc các sản phẩm.

Trong trường hợp độ lớn của hằng số này lớn hơn nhiều so với đơn vị (K "1), trạng thái cân bằng sẽ nghiêng sang phải và sẽ nghiêng về các sản phẩm, trong khi nếu cường độ của hằng số này nhỏ hơn nhiều so với đơn vị (K "1), cân bằng sẽ nghiêng sang trái và sẽ nghiêng về các chất phản ứng.

Ngoài ra, mặc dù theo quy ước, chỉ ra rằng các chất ở phía bên trái của mũi tên là chất phản ứng và những chất ở phía bên phải là sản phẩm, có thể hơi khó hiểu rằng các chất phản ứng đến từ phản ứng trong cảm giác trực tiếp xảy ra là các sản phẩm trong phản ứng theo hướng ngược lại và ngược lại.

Cân bằng hóa học

Thông thường các phản ứng đạt được sự cân bằng giữa số lượng các chất ban đầu và các sản phẩm được tạo thành. Sự cân bằng này cũng có thể được thay thế bằng cách ủng hộ tăng hoặc giảm một trong những chất tham gia phản ứng.

Một sự kiện tương tự xảy ra trong sự phân ly của một chất hòa tan: trong một phản ứng, sự biến mất của các chất ban đầu và sự hình thành các sản phẩm với tốc độ thay đổi có thể được quan sát bằng thực nghiệm..

Tốc độ của một phản ứng phụ thuộc vào một mức độ lớn vào nhiệt độ và mức độ khác nhau của nồng độ của các chất phản ứng. Trên thực tế, những yếu tố này được nghiên cứu đặc biệt bởi động học hóa học.

Tuy nhiên, trạng thái cân bằng này không phải là tĩnh mà xuất phát từ sự cùng tồn tại của phản ứng trực tiếp và phản ứng ngược.

Trong phản ứng trực tiếp (->) các sản phẩm được tạo thành, trong khi ở phản ứng ngược (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Những điều trên tạo thành cái được gọi là trạng thái cân bằng động, được đề cập ở trên.

Cân bằng trong các hệ không đồng nhất

Trong các hệ không đồng nhất - nghĩa là, trong các hệ được hình thành bởi một số pha - nồng độ chất rắn có thể được coi là không đổi, bỏ qua biểu thức toán học cho K.

CaCO3(s) <=> CaO + CO2(g)

Do đó, trong trạng thái cân bằng phân hủy của canxi cacbonat, nồng độ của nó và của oxit thu được có thể được coi là không đổi bất kể khối lượng của nó.

Cân bằng ca

Giá trị bằng số của hằng số cân bằng xác định xem một phản ứng có ủng hộ sự hình thành sản phẩm hay không. Khi K lớn hơn 1, hệ thống ở trạng thái cân bằng sẽ có nồng độ sản phẩm cao hơn thuốc thử và nếu K nhỏ hơn 1 thì điều ngược lại xảy ra: ở trạng thái cân bằng sẽ có nồng độ chất phản ứng cao hơn trong sản phẩm..

Bắt đầu của Le Chatelier

Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ, nhiệt độ và áp suất có thể làm thay đổi tốc độ của phản ứng.

Ví dụ, nếu trong một sản phẩm khí phản ứng được hình thành, sự gia tăng áp lực lên hệ thống khiến phản ứng tiến hành theo hướng ngược lại (đối với các chất phản ứng).

Nói chung, các phản ứng vô cơ được thực hiện giữa các ion rất nhanh, trong khi các phản ứng hữu cơ có vận tốc thấp hơn nhiều.

Nếu một phản ứng tạo ra nhiệt, sự gia tăng nhiệt độ bên ngoài có xu hướng điều hướng theo hướng ngược lại, vì phản ứng ngược là phản ứng nhiệt (hấp thụ nhiệt).

Tương tự như vậy, nếu một lượng dư được gây ra ở một trong các chất phản ứng trong một hệ thống ở trạng thái cân bằng, các chất khác sẽ tạo thành các sản phẩm để vô hiệu hóa sự biến đổi này càng nhiều càng tốt..

Kết quả là, trạng thái cân bằng di chuyển theo hướng này hay cách khác bằng cách tăng tốc độ phản ứng, sao cho giá trị K không đổi.

Tất cả những ảnh hưởng bên ngoài này và phản ứng cân bằng để chống lại chúng là những gì được gọi là nguyên tắc Le Chatelier.

Ứng dụng

Mặc dù tiện ích to lớn của nó, khi luật này được đề xuất, nó không có tác động hay sự liên quan mong muốn trong cộng đồng khoa học.

Tuy nhiên, từ thế kỷ XX trở đi, nó đã trở nên nổi tiếng nhờ thực tế là các nhà khoa học Anh William Esson và Vernon Harcourt đã lấy lại nó trong nhiều thập kỷ sau khi ban hành.

Luật hành động quần chúng đã có nhiều ứng dụng theo thời gian, đó là lý do tại sao một số được chỉ ra dưới đây:

  • Khi được xây dựng về mặt hoạt động thay vì nồng độ, sẽ rất hữu ích khi xác định độ lệch của hành vi lý tưởng của các chất phản ứng trong một giải pháp, miễn là phù hợp với nhiệt động lực học.
  • Khi một phản ứng tiến đến trạng thái cân bằng, mối quan hệ giữa tốc độ phản ứng ròng và năng lượng tự do Gibbs tức thời của một phản ứng có thể được dự đoán..
  • Khi kết hợp với nguyên tắc cân bằng chi tiết, nói chung, định luật này dự đoán các giá trị kết quả, theo nhiệt động lực học, của các hoạt động và hằng số ở trạng thái cân bằng, cũng như mối quan hệ giữa chúng và hằng số vận tốc kết quả. các phản ứng theo nghĩa trực tiếp như theo hướng ngược lại.
  • Khi các phản ứng thuộc loại cơ bản, khi áp dụng định luật này, phương trình cân bằng phù hợp với một phản ứng hóa học nhất định và biểu thức tốc độ của nó được thu được..

Ví dụ về luật hành động quần chúng

-Khi nghiên cứu một phản ứng không thể đảo ngược giữa các ion trong dung dịch, biểu hiện chung của định luật này dẫn đến sự hình thành của Brönsted-Bjerrum, thiết lập mối quan hệ hiện có giữa cường độ ion của loài và vận tốc không đổi.

-Khi phân tích các phản ứng được thực hiện trong các dung dịch lý tưởng pha loãng hoặc trong trạng thái kết tụ khí, biểu hiện chung của luật ban đầu đã thu được (thập niên 80).

-Vì nó có các đặc tính phổ quát, nên biểu thức chung của định luật này có thể được sử dụng như một phần của động học thay vì xem nó như một phần của nhiệt động lực học.

-Khi được sử dụng trong điện tử, định luật này được sử dụng để xác định rằng phép nhân giữa mật độ của lỗ trống và electron của một bề mặt nhất định có cường độ không đổi ở trạng thái ổn định, thậm chí độc lập với pha tạp được cung cấp cho vật liệu.

-Người ta biết rộng rãi việc sử dụng luật này để mô tả động lực tồn tại giữa động vật ăn thịt và con mồi, giả định rằng mối quan hệ săn mồi trên con mồi thể hiện một tỷ lệ nhất định với mối quan hệ giữa động vật ăn thịt và con mồi..

-Trong lĩnh vực nghiên cứu sức khỏe, luật này thậm chí có thể được áp dụng để mô tả các yếu tố nhất định của hành vi con người, từ quan điểm chính trị và xã hội.

Quy luật hành động quần chúng trong dược lý

Giả sử rằng D là thuốc và R là thụ thể mà nó hoạt động, cả hai đều phản ứng để tạo ra phức hợp DR, chịu trách nhiệm về tác dụng dược lý:

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

K là hằng số phân ly. Có một phản ứng trực tiếp trong đó thuốc tác động lên thụ thể, và một phản ứng khác trong đó phức hợp DR phân tách thành các hợp chất ban đầu. Mỗi phản ứng có tốc độ riêng, chỉ bằng trạng thái cân bằng, thỏa mãn K.

Giải thích luật khối lượng cho chữ cái, nồng độ D càng cao, nồng độ của phức hợp DR hình thành càng cao.

Tuy nhiên, tổng số máy thu Rt có giới hạn vật lý, do đó không có lượng R không giới hạn cho tất cả các D. có sẵn. Tương tự như vậy, các nghiên cứu thực nghiệm trong lĩnh vực dược lý đã tìm thấy những hạn chế sau đây đối với luật của quần chúng trong lĩnh vực này:

- Giả sử rằng liên kết R-D có thể đảo ngược, trong hầu hết các trường hợp, nó thực sự không.

- Liên kết R-D có thể thay đổi cấu trúc một trong hai thành phần (thuốc hoặc thụ thể), một tình huống không xem xét luật đại chúng.

- Ngoài ra, luật đại chúng mờ nhạt trước các phản ứng trong đó nhiều trung gian can thiệp vào việc hình thành DR.

Hạn chế

Quy luật của hành động quần chúng giả định rằng mọi phản ứng hóa học là cơ bản; nói cách khác, tính phân tử giống như thứ tự phản ứng tương ứng cho từng loài liên quan.

Ở đây các hệ số cân bằng hóa học a, b, c và d được coi là số lượng phân tử can thiệp vào cơ chế phản ứng. Tuy nhiên, trong phản ứng toàn cầu, những thứ này không nhất thiết trùng với đơn đặt hàng của bạn.

Ví dụ: cho phản ứng với A + bB <=> cC + dD:

Biểu thức của vận tốc cho các phản ứng trực tiếp và nghịch đảo là:

k1= [A]một[B]b

k2= [C]c[D]d

Điều này chỉ áp dụng cho các phản ứng cơ bản, vì đối với các phản ứng toàn cầu, mặc dù các hệ số cân bằng hóa học là chính xác, nhưng chúng không phải luôn luôn là các phản ứng. Đối với trường hợp phản ứng trực tiếp, trường hợp sau có thể là:

k1= [A]w[B]z

Trong biểu thức nói w và z sẽ là thứ tự phản ứng thực sự cho loài A và B.

Tài liệu tham khảo

  1. Jeffrey Aronson. (Ngày 19 tháng 11 năm 2015). Quy luật của cuộc sống: Luật hành động hàng loạt của Guldberg và Waage. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: cebm.net
  2. Khoa họcHQ. (2018). Luật hành động quần chúng. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: Sciencehq.com
  3. người hỏi (2018). Định luật hành động đại chúng và hằng số cân bằng. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: askiitians.com
  4. Bách khoa toàn thư Salvat. (1968). Hóa học Tập 9, Salvat S.A. phiên bản Pamplona, ​​Tây Ban Nha. P 13-16.
  5. Walter J. Moore. (1963). Hóa lý Trong Nhiệt động và cân bằng hóa học. (Tái bản lần thứ tư). Longman. P 169.
  6. Alex Yartsev (2018). Quy luật hành động hàng loạt trong dược lực học. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: derangedphysiology.com