化学平衡

化学平衡

在化学、不可逆反应得到所有媒体:熟悉的火灾和爆炸,在YouTube上得到了很好的体现。问题是,并非所有的反应去完成。有时,可以一起反应,反应的产品再生起始材料,从而建立一个可逆的的反应。这些类型的反应在行动在我们周围,所以普通的我们没有注意。在任何给定的时刻,令人难以置信的数量的质子在我的健怡可乐(pH值3.39)与水分子交换,但由于没有净变化,这一过程几乎是看不见的。

在过去的主题“从创化学组织bdapp平台化学”,我们要谈论化学平衡,发挥了巨大的在有机化学的话题。您将了解的很多反应平衡反应,和这个概念超越了整数的化学反应过程,如底物与酶结合,甚至分子如何可逆地改变他们的三维结构。

化学平衡是什么呢?它为什么重要?什么意思说我们有化学平衡吗?

让我们从最基本的开始:

• 化学平衡只能发生在一个情况下有一个显著的反向的反应。
• 当建立化学平衡,没有改变反应物和生成物的浓度。
• 在平衡时,流程的δG等于零。没有动力。

可能最重要的你介绍在创化学平衡是通过酸碱反应。强酸盐酸的反应(HCl)与水产生水蒸汽(+),本质上是一个不可逆的反应。相比之下,弱酸乙酸(醋酸)后与水反应给H3O(+)和CH3COO (-),但反过来也可以发生反应。

重要的是要注意,酸的相对优势来衡量这个平衡常数的值。这给我们提供了非常有用的措施pKa,等于这个反应的Ka的负对数。pKa是一个伟大的方式来比较不同的分子的相对酸度。随着分子的酸度增加,这个平衡将进一步推进,进一步向右。其结果是,强酸pka低(就像强酸溶解在水中导致低pH值)弱酸pka高。]

你可能不去想它,但化学反应平衡的操作你身边所有的时间在这样微妙的方式你甚至不通知。在每个罐的内部流行机你附近,例如,平衡水和(加压)之间建立了二氧化碳溶解在溶液中,形成碳酸;同时,分子碳酸分离为二氧化碳和水。

净二氧化碳浓度的变化,水,和碳酸:零

平衡常数可以用于确定ΔG。

在平衡时没有动力。ΔG的反应是零。有一个非常有用的数值平衡常数之间的关系和ΔG,叫做吉布斯自由能等温线方程我们可以用来求解ΔG(如果我们知道平衡常数)或平衡常数(如果我们知道ΔG)。

吉布斯方程:ΔG = rt lnK

在有机化学课上你会看到很多导致混合物的可逆反应的例子。一个具体的例子的研究构象,这是三维的分子通过可逆旋转形成的债券)。这是你如何使用方程求出ΔG,如果你知道凯西:

你甚至可以这个方程插入图形形式的关系(如果你能原谅蹩脚的Excel的技能)

看起来多么陡峭的曲线的开始部分!很惊讶小反应的能量差异,给你一个9:1的混合产品。当你想想看,5.4焦每摩尔不是很多,比较碳氢键的强度,例如,430焦每摩尔。反应给你99:1比率,区别只有11.4焦每摩尔。

勒夏特列原理的原则

这是最后的关键概念对平衡。有机化学是一门实践的科学。我们经常关注将一个复合变换为另一个。我们经常想关闭了逆反应来提高我们的产量的产品。

我们经常可以找到一种方式操纵平衡为我们提供的产品,我们的欲望。你会经常听到这个描述推动反应。这是通过消除正向反应的副产品之一,因此防止反向反应发生。

这是一个例子。治疗一个醛胺生成化合物称为亚胺以及一个水分子。这个反应是可逆的;水可以与亚胺反应给我们的产品。

这是关键。如果你能找到一些方法来删除这里的水,你基本上关闭k2(逆反应)。那是什么要做整体反应?它将继续前进(向右)方向直至重新建立平衡。没有,因为我们增加了防潮珠。结果:一个产品,而不是一个混合物。

实际上,水可以通过几种方法,其中通过添加物质(称为干燥剂),将与水反应不可逆,因此将它从方程。硫酸镁(MgSO4)只是一个例子,它形成水合物。

这个概念应该很熟悉你的名字:它叫勒夏特列原理。

你会遇到很多勒夏特列原理的例子在有机化学中,因为你会遇到很多的可逆反应(一些Org 1中,但是很多在Org 2)。

底线:如果你理解一个反应和它的产品,你可以选择条件,从而允许删除产品,将阻止一个平衡建立驱动反应,朝你想要的产品。