BATAS NG PAGKILOS NG MASA: MGA APLIKASYON, HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang batas ng aksyong masa ay nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng mga aktibong masa ng mga reaksyon at ng mga produkto, sa ilalim ng mga kondisyon ng balanse at sa mga homogenous system (mga solusyon o mga phase ng gas). Nabuo ito ng mga siyentipikong Norwegian na sina CM Guldberg at P. Waage, na kinikilala na ang balanse ay pabago-bago at hindi static.

Bakit dynamic? Dahil ang mga rate ng pasulong at reverse reaksyon ay pantay. Ang aktibong masa ay karaniwang ipinahayag mol / L (molarity). Ang nasabing reaksyon ay maaaring isulat tulad nito: aA + bB <=> cC + dD. Para sa balanse na binanggit sa halimbawang ito, ang ugnayan sa pagitan ng mga reaksyon at mga produkto ay inilalarawan sa equation sa imahe sa ibaba.

Ang K ay palaging pare-pareho, anuman ang mga paunang konsentrasyon ng mga sangkap, hangga't hindi nag-iiba ang temperatura. Narito ang A, B, C at D ang mga reaksyon at produkto; habang ang isang, b, c at d ay ang kanilang mga koepisyentong stoichiometric.

Ang numerikal na halaga ng K ay isang katangian na pare-pareho para sa bawat reaksyon sa isang naibigay na temperatura. Kaya, ang K ay tinatawag na pare-pareho ang balanse.

Ang notasyon ay nangangahulugan na sa expression ng matematika ang mga konsentrasyon ay lilitaw sa mga yunit ng mol / L, itinaas sa isang kapangyarihan na katumbas ng koepisyent ng reaksyon.

Ano ang batas ng aksyong masa?

Tulad ng naunang nabanggit, ang batas ng aksyon ng masa ay nagpapahiwatig na ang bilis ng isang naibigay na reaksyon ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga konsentrasyon ng mga reaksyong reaksyo, kung saan ang konsentrasyon ng bawat species ay nakataas sa isang kapangyarihan na katumbas ng koepisyent stoichiometric sa equation ng kemikal.

Sa kahulugan na ito, mas maipaliwanag ito sa pamamagitan ng pagkakaroon ng reversible reaksyon, ang pangkalahatang equation na kung saan ay inilalarawan sa ibaba:

aA + bB ↔ cC + dD

Kung saan ang A at B ay kumakatawan sa mga reaksyon at ang mga sangkap na nagngangalang C at D ay kumakatawan sa mga produkto ng reaksyon. Gayundin ang mga halaga ng a, b, c at d ay kumakatawan sa mga koepisyentong stoichiometric ng A, B, C at D, ayon sa pagkakabanggit.

Simula mula sa nakaraang equation, ang pare-pareho ng balanse na nabanggit dati ay nakuha, na kung saan ay inilalarawan bilang:

K = ^{c d} / ^{a b}

Kung saan ang pare-pareho ng balanse ng K ay katumbas ng isang quotient, kung saan ang numerator ay binubuo ng pagpaparami ng mga konsentrasyon ng mga produkto (sa estado ng equilibrium) na itinaas sa kanilang koepisyent sa balanseng equation at ang denominator ay binubuo ng isang katulad na pagdaragdag ngunit sa mga reaksyon ay nakataas sa koepisyent na kasama nila.

Kahulugan ng pare-pareho ang balanse

Dapat pansinin na ang mga konsentrasyon ng balanse ng species ay dapat gamitin sa ekwasyon upang makalkula ang pare-pareho ang balanse, hangga't walang mga pagbabago sa mga ito o sa temperatura ng system.

Sa parehong paraan, ang halaga ng pare-pareho ng balanse ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa direksyon na pinapaboran sa isang reaksyon sa balanse, iyon ay, inihayag kung ang reaksyon ay kanais-nais sa mga reaktor o mga produkto.

Kung sakaling ang kadakilaan ng palagiang ito ay higit na malaki kaysa sa pagkakaisa (K »1), ang balanse ay lilipat sa kanan at papabor sa mga produkto; Sapagkat kung ang laki ng patuloy na ito ay mas maliit kaysa sa pagkakaisa (K «1), ang balanse ay lilipat sa kaliwa at papabor sa mga reaksyon.

Gayundin, bagaman sa pamamagitan ng kombensyon ay ipinapahiwatig na ang mga sangkap sa kaliwang bahagi ng arrow ay ang mga reaksyon at ang mga nasa kanang bahagi ay ang mga produkto, maaaring medyo nakakalito na ang mga reaksyong nagmula sa reaksyon sa direktang kahulugan maging mga produkto sa reaksyon nang baligtad at kabaligtaran.

Balanse ng kemikal

Ang mga reaksyon ay madalas na umaabot sa isang balanse sa pagitan ng dami ng mga paunang sangkap at ng mga produkto na nabuo. Ang balanse na ito ay maaaring magdagdag ng karagdagang pabor sa pagtaas o pagbaba ng isa sa mga sangkap na nakikilahok sa reaksyon.

Ang isang magkakatulad na katotohanan ay nangyayari sa pag-ihiwalay ng isang natunaw na sangkap: sa panahon ng isang reaksyon ang pagkawala ng mga paunang sangkap at ang pagbuo ng mga produkto ay maaaring obserbahan sa eksperimento sa isang variable na bilis.

Ang rate ng isang reaksyon ay lubos na nakasalalay sa temperatura at sa iba't ibang degree sa konsentrasyon ng mga reaksyon. Sa katunayan, ang mga salik na ito ay pinag-aralan lalo na ng mga kemikal kinetics.

Gayunpaman, ang balanse na ito ay hindi static, ngunit nagmula sa pagkakasabay ng isang direkta at isang kabaligtaran na reaksyon.

Sa direktang reaksyon (->) ang mga produkto ay nabuo, habang sa kabaligtaran na reaksyon (<-) muling nagmula ang mga unang sangkap.

Ito ang bumubuo sa kung ano ang kilala bilang dinamikong balanse, na nabanggit sa itaas.

Equilibrium sa mga heterogenous system

Sa mga heterogenous system - ito ay, sa mga nabuo ng maraming mga phase - ang mga konsentrasyon ng mga solido ay maaaring maituring na palagi, na tinanggal mula sa expression ng matematika para sa K.

CaCO ₃ (s) <=> CaO (s) + CO ₂ (g)

Sa gayon, sa balanse na balanse ng calcium carbonate, ang konsentrasyon nito at ang nagreresultang oksiheno ay maaaring ituring na pare-pareho kahit anong masa.

Nagbabago ang balanse

Ang numerikal na halaga ng pare-pareho ang balanse ay tumutukoy kung o hindi isang reaksyon na pinapaboran ang pagbuo ng mga produkto. Kung ang K ay higit sa 1, ang sistema ng balanse ay magkakaroon ng mas mataas na konsentrasyon ng mga produkto kaysa sa mga reaksyon, at kung ang K ay mas mababa sa 1, ang kabaligtaran ay nangyayari: sa balanse ay magkakaroon ng higit na konsentrasyon ng mga reaksyon kaysa sa mga produkto.

Prinsipyo ng Le Chatelier

Ang impluwensya ng mga pagkakaiba-iba sa konsentrasyon, temperatura at presyon ay maaaring baguhin ang rate ng isang reaksyon.

Halimbawa, kung ang mga produktong gas ay nabuo sa isang reaksyon, ang isang pagtaas ng presyon sa sistema ay nagiging sanhi ng reaksyon na tumatakbo sa kabaligtaran ng direksyon (patungo sa mga reaksyon).

Sa pangkalahatan, ang mga hindi wastong reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga ion ay napakabilis, habang ang mga organikong ay may mas mababang bilis.

Kung ang init ay ginawa sa isang reaksyon, ang isang pagtaas sa temperatura sa labas ay may kaugaliang i-orient ito sa kabaligtaran na direksyon, dahil ang reverse reaksyon ay endothermic (sumisipsip ng init).

Gayundin, kung ang isang labis ay sanhi sa isa sa mga reaksyon sa loob ng isang sistema sa balanse, ang iba pang mga sangkap ay bubuo ng mga produkto upang ma-neutralize ang sinabi ng pagbabago hanggang sa maximum.

Bilang isang resulta, ang balanse ay nagbabago ng pabor sa isang paraan o sa iba pa sa pamamagitan ng pagtaas ng rate ng reaksyon, sa isang paraan na ang halaga ng K ay nananatiling pare-pareho.

Ang lahat ng mga panlabas na impluwensyang ito at ang pagtugon sa balanse upang kontrahin ang mga ito ay kung ano ang kilala bilang prinsipyong Le Chatelier.

Aplikasyon

Sa kabila ng napakalaking utility nito, nang iminungkahi ang batas na ito ay wala itong nais na epekto o kaugnayan sa pamayanang pang-agham.

Gayunpaman, mula sa ika-20 siglo, nakakuha ito ng katakut-takot na salamat sa katotohanan na ang mga siyentipiko ng British na sina William Esson at Vernon Harcourt ay muling naganap muli ng ilang mga dekada matapos ang promulgation nito.

Ang batas ng aksyon ng masa ay maraming mga aplikasyon sa paglipas ng panahon, ang ilan sa mga nakalista sa ibaba:

• Tulad ng formulated sa mga tuntunin ng mga aktibidad sa halip na mga konsentrasyon, kapaki-pakinabang para sa pagtukoy ng mga paglihis mula sa perpektong pag-uugali ng mga reaksyon sa isang solusyon, hangga't naaayon ito sa thermodynamics.
• Habang papalapit ang isang reaksyon ng balanse, ang ugnayan sa pagitan ng net rate ng reaksyon at ang agarang Gibbs na libreng enerhiya ng isang reaksyon ay maaaring mahulaan.
• Kapag pinagsama sa detalyadong prinsipyo ng balanse, sa pangkalahatang mga tuntunin ang batas na ito ay nagbibigay para sa mga nagresultang mga halaga, ayon sa thermodynamics, ng mga aktibidad at pare-pareho sa estado ng equilibrium, pati na rin ang relasyon sa pagitan ng mga ito at ang nagreresultang bilis ng mga constants ng reaksyon sa pasulong at reverse direksyon.
• Kung ang mga reaksyon ay nasa pangunahing uri, ang paglalapat ng batas na ito ay nakuha ang naaangkop na equilibrium equation para sa isang naibigay na reaksyon ng kemikal at ang mga expression ng bilis nito.

Mga halimbawa ng batas ng kilusang masa

-Kapag pag-aaral ng isang hindi maibabalik na reaksyon sa pagitan ng mga ion na natagpuan sa solusyon, ang pangkalahatang pagpapahayag ng batas na ito ay humahantong sa pagbuo ng Brönsted-Bjerrum, na nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng ionic na lakas ng mga species at pare-pareho ang rate .

-Kapag pinag-aaralan ang mga reaksyon na isinasagawa sa paghalo ng mga mainam na solusyon o sa isang estado ng pagsasama-sama ng gas, ang pangkalahatang pagpapahayag ng orihinal na batas (dekada ng dekada 80) ay nakuha.

-Ang mayroon itong mga unibersal na katangian, ang pangkalahatang pagpapahayag ng batas na ito ay maaaring magamit bilang bahagi ng kinetics sa halip na makita ito bilang bahagi ng thermodynamics.

-Kung ginamit sa electronics, ang batas na ito ay ginagamit upang matukoy na ang pagdami sa pagitan ng mga densidad ng mga butas at ang mga electron ng isang naibigay na ibabaw ay may pare-pareho ang kadakilaan sa estado ng equilibrium, kahit na nakapag-iisa ng doping na ibinibigay sa materyal .

-Ang paggamit ng batas na ito upang ilarawan ang dinamika sa pagitan ng mga mandaragit at biktima ay malawak na kilala, sa pag-aakalang ang relasyon ng predation sa biktima ay nagtatanghal ng isang tiyak na proporsyon sa relasyon sa pagitan ng mga mandaragit at biktima.

-Sa larangan ng mga pag-aaral sa kalusugan, ang batas na ito ay maaari ring mailapat upang ilarawan ang ilang mga kadahilanan ng pag-uugali ng tao, mula sa mga pampulitikang at panlipunang mga punto.

Ang Batas ng Pagkilos ng Mass sa Pharmacology

Sa pag-aakalang ang D ay ang gamot at si R ay ang receptor kung saan ito kumikilos, kapwa reaksyon na nagmula sa DR complex, na responsable para sa parmasyutiko na epekto:

K = /

Ang K ay ang patuloy na pagkakaisa. Mayroong isang direktang reaksyon kung saan kumikilos ang gamot sa receptor, at isa pa kung saan ang diss complex ng DR ay nagkakaisa sa orihinal na mga compound. Ang bawat reaksyon ay may sariling bilis, na katumbas ng sarili lamang sa balanse, na nasisiyahan si K..

Ang pagbibigay kahulugan sa batas ng masa sa liham, mas mataas ang konsentrasyon ng D, mas mataas ang konsentrasyon ng DR complex na nabuo.

Gayunpaman, ang kabuuang mga tagatanggap ng Rt ay may isang pisikal na limitasyon, kaya walang limitasyong halaga ng R para sa lahat ng magagamit na D. Gayundin, ang mga pag-aaral sa eksperimento sa lugar ng parmasyutolohiya ay natagpuan ang mga sumusunod na mga limitasyon sa batas ng masa sa larangan na ito:

- Ipinapalagay na mababalik ang link sa RD, kung sa karamihan ng mga kaso talagang hindi ito.

- Ang bono ng RD ay maaaring istruktura na baguhin ang isa sa dalawang sangkap (ang gamot o ang receptor), isang pangyayari na hindi isinasaalang-alang ng batas ng masa.

- Bukod dito, ang mga batas ng masa ay huminahon sa harap ng mga reaksyon kung saan namamagitan ang maraming mga tagapamagitan sa pagbuo ng RD.

Mga Limitasyon

Ipinapalagay ng batas ng aksyon ng masa na ang bawat reaksyon ng kemikal ay elemental; sa madaling salita, na ang molekular ay pareho sa magkakasunod na reaksyon ng reaksyon para sa bawat species na kasangkot.

Narito ang mga coefficient ng stoichiometric a, b, c, at d ay itinuturing na bilang ng mga molekula na kasangkot sa mekanismo ng reaksyon. Gayunpaman, sa isang pandaigdigang reaksyon ang mga ito ay hindi kinakailangang tumutugma sa iyong order.

Halimbawa, para sa reaksyon aA + bB <=> cC + dD:

Ang bilis ng expression para sa direkta at kabaligtaran reaksyon ay:

Nalalapat lamang ito sa mga reaksyon sa elementarya, dahil para sa mga pandaigdigan, bagaman tama ang mga coefficient ng stoichiometric, hindi sila palaging mga reaksyon ng reaksyon. Sa kaso ng direktang reaksyon, ang huli ay maaaring:

Sa expression na ito ay w at z ang magiging tunay na mga reaksyon ng reaksyon para sa mga species A at B.

Mga Sanggunian

1. Jeffrey Aronson. (2015, Nobyembre 19). Ang Mga Batas ng Buhay: Guldberg at Batas ng Mass Action na Gage. Nakuha noong Mayo 10, 2018, mula sa: cebm.net
2. ScienceHQ. (2018). Batas ng aksyong masa. Nakuha noong Mayo 10, 2018, mula sa: sciencehq.com
3. mga askiitans. (2018). Batas ng Mass Action at Equilibrium Constant. Nakuha noong Mayo 10, 2018, mula sa: askiitians.com
4. Salvat Encyclopedia of Science. (1968). Chemistry. Dami ng 9, Salvat SA ng ediciones Pamplona, ​​Spain. P 13-16.
5. Walter J. Moore. (1963). Physical Chemistry. Sa Thermodynamics at balanse ng kemikal. (Ikaapat na ed.). Longmans. P 169.
6. Alex Yartsev. (2018). Ang Batas ng Mass Pagkilos sa Pharmacodynamics. Nakuha noong Mayo 10, 2018, mula sa: derangedphysiology.com