Skillnad mellan jämvikt och stadigt tillstånd

Huvudskillnad - Equilibrium vs Steady State

Jämvikt och stadigt tillstånd är två termer som används i fysikalisk kemi avseende kemiska reaktioner som sker i ett system. Vanligtvis, i en kemisk reaktion, omvandlas reaktanter till produkter. I vissa reaktioner omvandlas reaktanter fullständigt till produkter men i andra reaktioner omvandlas reaktanter delvis till produkter. Båda dessa termer beskriver ett steg av en särskild kemisk reaktion där koncentrationerna av komponenterna i reaktionsblandningen förblir konstanta. Men jämvikten i en reaktion skiljer sig från det stadiga tillståndet på grund av flera orsaker. Den största skillnaden mellan jämvikt och steady state är det jämvikt är ett tillstånd i vilket hastigheten för framåtriktningen är lika med hastigheten för den bakre reaktionen, medan stadigt tillstånd är scenen för en kemisk reaktion som har en konstant koncentration av ett mellanprodukt.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är jämvikt
      - Definition, princip, faktorer som påverkar jämvikten
2. Vad är Steady State
      - Definition, princip, faktorer som påverkar stadigt tillstånd
3. Vad är skillnaden mellan jämvikt och stadigt tillstånd
      - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelvillkor: jämvikt, jämviktskonstant, Le Châteliers princip, produkter, reaktanter, reaktionshastighet, stadigt tillstånd

Vad är jämvikt

Equilibrium är ett tillstånd där hastigheten för framåtriktningen är lika med hastigheten för den bakre reaktionen. Även om vissa kemiska reaktioner når slutförandet, uppstår inte några andra reaktioner helt. Exempelvis dissocieras svaga syror och svaga baser i vattenhaltiga lösningar delvis i joner. Då kan vi observera att det finns joner och molekyler i den lösningen. Således kan man säga att det finns en jämvikt mellan molekyler och joner (ex: syra och dess konjugerade bas). Detta händer eftersom hastigheten för dissociationen av syran eller basen är lika med hastigheten för bildningen av syra eller bas från dess joner.

När en reaktionsblandning är i jämvikt finns det ingen nettoförändring i koncentrationer av reaktanter och produkter. Låt oss överväga ett exempel för att förstå detta koncept.

Figur 1: Jämvikten mellan ättiksyra och dess konjugerade bas

Ovanstående bild visar jämvikt mellan ättiksyra och dess konjugerade bas. Här är den främre reaktionen dissociationen av ättiksyramolekylen medan den bakre reaktionen är bildningen av ättiksyramolekyler. För att förstå beteendet hos ett jämviktssystem kan vi använda Le Châteliers princip.

Enligt Le Châteliers princip, när jämvikten hos ett system störs tenderar det att erhålla ett jämviktstillstånd igen genom att ändra några av dess förhållanden. Med andra ord tenderar systemet att justera sig om jämvikten störs.

Till exempel, i ovanstående jämvikt, om vi tillsätter mer ättiksyra till lösningen, ökar mängden ättiksyra i det systemet. Sedan för att erhålla jämvikt kommer vissa ättiksyramolekyler att dissociera, bilda den konjugerade basen och systemet kommer att erhålla jämvikt igen. Med andra ord kommer framåtriktningen att ske för att justera systemet.

För system med jämvikt kan vi definiera en jämviktskonstant. Denna konstant beror på temperaturändringar i det systemet. Vid en konstant temperatur har jämviktskonstanten alltid ett fast värde för en viss reaktionsblandning.

Vad är Steady State

Stabilitet i en kemisk reaktion är det stadium som har en konstant koncentration av en mellanprodukt. Om en viss kemisk reaktion sker genom flera steg (elementära steg), bestäms reaktionshastigheten av det hastighetsbestämande steget. Det är det långsammaste steget bland andra. Sedan ges reaktionshastigheten avseende detta långsamaste steg. Men när reaktionstegen inte är igenkänns kan det långsammaste steget inte igenkännas för att bestämma reaktionshastigheten. Vid sådana situationer kan vi överväga den mellanprodukt som har en konstant koncentration under en kort tid. 

Elementära steg i reaktionen bildar mellanliggande molekyler. Mellanprodukter är molekyler som inte är antingen reaktanter eller produkter men är molekyler som bildas under utvecklingen av en kemisk reaktion. När det långsammaste steget inte är igenkänt kan vi använda koncentrationen av intermediären för beräkning av reaktionshastigheten. Denna kortlivade mellanprodukt bildas i reaktionens stadiga tillstånd.

Skillnad mellan jämvikt och stadigt tillstånd

Definition

Jämvikt: Equilibrium är ett tillstånd där hastigheten för framåtriktningen är lika med hastigheten för den bakre reaktionen.

Stabilt tillstånd: Stabilitet i en kemisk reaktion är det stadium som har en konstant koncentration av en mellanprodukt.

koncentrationer

Jämvikt:  I en jämvikt är koncentrationerna av reaktanter och produkter konstanta.

Stabilt tillstånd: Vid steady state är endast koncentrationen av intermediärprodukten konstant.

Reaktanter och produkter

Jämvikt:  I jämvikt är koncentrationen av reaktanter och produkter konstanta.

Stabilt tillstånd: I stadigt tillstånd förändras koncentrationen av reaktanter och produkter.

Reaktionstyp

Jämvikt:  Equilibrium har både framåt och bakåtreaktioner.

Stabilt tillstånd:  Stabilitet är användbar när hastighetsbestämningssteget inte är igenkänt.

Slutsats

Termerna jämvikt och steady state är användbara för att förutsäga hastigheten för en kemisk reaktion. Även om tillämpningarna av dessa termer är olika, förklarar både jämvikt och stadigt tillstånd beteendet hos en reaktionsblandning. Huvudskillnaden mellan jämvikt och steady state är att jämvikt är ett tillstånd där hastigheten för framåtriktningen är lika med hastigheten för den bakre reaktionen, medan stadigt tillstånd är scenen för en kemisk reaktion som har en konstant koncentration av ett mellanprodukt.

referenser:

1. "Steady-state Approximation." Kemi LibreTexts, Libretexts, 20 april 2016, Tillgänglig här. Åtkomst 2 okt 2017.
2. "Kemiska jämviktsprinciper." Kemi LibreTexts, Libretexts, 21 juli 2016, Tillgänglig här. Åtkomst 2 okt 2017.

Image Courtesy:

1. "Ättiksyra-dissociation-2D" Av Ben Mills - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia