Lag av massapplikationsapplikationer, exempel

den masshandelslagen fastställer det befintliga förhållandet mellan reaktiva ämnenas aktiva massor och produktens, under jämviktsförhållanden och i homogena system (lösningar eller gasfaser). Den formulerades av de norska forskarna C.M. Guldberg och P. Waage, som erkände att jämvikten är dynamisk och inte statisk.

Varför dynamisk? Eftersom hastigheterna för de direkta och bakre reaktionerna är desamma. Aktiva massor uttrycks vanligen mol / L (molaritet). En sådan reaktion kan skrivas enligt följande: aA + bB <=> cC + dD. För jämvikten citerad i detta exempel illustreras förhållandet mellan reaktanter och produkter i ekvationen för den nedre bilden.

K är alltid konstant, oavsett vad de ursprungliga koncentrationerna av ämnena är, så länge som temperaturen inte ändras. Här är A, B, C och D reaktanterna och produkterna; medan a, b, c och d är deras stökiometriska koefficienter.

Det numeriska värdet av K är en karakteristisk konstant för varje reaktion vid en given temperatur. Så, K är vad som kallas jämviktskonstant.

Notationen [] betyder att i det matematiska uttrycket uppträder koncentrationerna i enheter av mol / L, höjda till en effekt som är lika med reaktionskoefficienten.

index

• 1 Vad är massaktionslagen??
  • 1.1 Betydelse av jämviktskonstanten
• 2 Kemisk jämvikt
  • 2.1 Balans i heterogena system
  • 2.2 Offsets av jämvikt
• 3 Le Chateliers princip
• 4 applikationer
• 5 Exempel på massaktivitetslagen
• 6 Lagen om massaktivitet i farmakologi
• 7 begränsningar
• 8 referenser

Vad är lagen om masshandling??

Som tidigare nämnts, den massverkans lag anger att hastigheten av en given reaktion är direkt proportionell mot produkten av koncentrationerna av de reagerande species där koncentrationen av varje art höjs till en effekt lika med dess koefficient stökiometrisk i kemisk ekvation.

I detta avseende kan det förklaras bättre genom att ha en reversibel reaktion, vars allmänna ekvation illustreras nedan:

aA + bB ↔ cC + dD

Där A och B representerar reaktanterna och substanserna betecknade C och D representerar reaktionsprodukterna. Även värdena för a, b, c och d representerar de stökiometriska koefficienterna för A, B, C respektive D.

Med utgångspunkt från den tidigare ekvationen erhåller vi jämviktskonstanten som tidigare nämnts, vilket illustreras som:

K = [C]^c[D]^d/ [A]^till[B]^b

Där jämviktskonstanten K är lika med ett förhållande i vilket täljaren bildas genom multiplikation av produktkoncentrationer (steady state) förhöjda till dess koefficient i den balanserade ekvationen och nämnaren har en liknande multiplikation men mellan reaktanterna höjda till koefficienten som följer med dem.

Betydelse av jämviktskonstanten

Det bör noteras att i ekvationen för att beräkna jämviktskonstanten bör koncentrationerna av arten i jämvikt användas, så länge som det inte finns några modifikationer av dessa eller till systemets temperatur..

På samma sätt ger jämviktskonstantens värde information om den känsla som gynnas i en reaktion i jämvikt, det vill säga avslöjar om reaktionen är gynnsam mot reaktanterna eller produkterna.

Om storleken på denna konstant är mycket större än enheten (K "1), kommer jämvikten att lutas åt höger och kommer att gynna produkterna, medan om storleken på denna konstant är mycket mindre än enheten (K "1), kommer balansen att lutas till vänster och kommer att gynna reaktanterna.

Även om det enligt konventionen anges att ämnena på pilens vänstra sida är reaktanterna och de på höger sida är produkterna, kan det vara lite förvirrande att reaktanterna som kommer från reaktionen i direkt mening råkar vara produkterna i reaktionen i motsatt riktning och vice versa.

Kemisk balans

Reaktionerna når ofta en balans mellan mängderna av de ursprungliga ämnena och de produkter som bildas. Denna balans kan också förskjutas genom att gynna ökningen eller minskningen av ett av de ämnen som deltar i reaktionen.

En analog händelse uppstår i dissociationen av en upplöst substans: under en reaktion kan försvinnandet av de ursprungliga substanserna och bildningen av produkterna med variabel hastighet observeras experimentellt..

Reaktionshastigheten beror i stor utsträckning på temperaturen och i varierande grad av koncentrationen av reaktanterna. Faktum är att dessa faktorer studeras speciellt genom kemisk kinetik.

Emellertid är denna jämvikt inte statisk, men kommer från samexistensen av en direktreaktion och en omvänd en.

I direktreaktionen (->) bildas produkterna, medan i omvänd reaktion (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Ovanstående utgör vad som är känt som dynamisk jämvikt, nämnt ovan.

Balans i heterogena system

I heterogena system -att dvs sådana som består av flera faser-koncentrationer av fasta ämnen kan de anses konstant, utelämnande det matematiska uttrycket för K.

CaCO₃(S) <=> CaO (s) + CO₂(G)

I sönderdelningens jämvikt av kalciumkarbonat kan dess koncentration och den resulterande oxidens följd anses vara konstant oberoende av dess massa.

Balansskift

Det numeriska värdet av jämviktskonstanten bestämmer huruvida en reaktion gynnar bildandet av produkter eller ej. När K är större än 1 kommer systemet i jämvikt att ha en högre koncentration av produkter än reagenser, och om K är mindre än 1 uppträder motsatsen: i jämvikt kommer det att finnas en högre koncentration av reaktanter än i produkter..

Början av Le Chatelier

Inverkan av variationer i koncentration, temperatur och tryck kan ändra hastigheten på en reaktion.

Till exempel, om i en reaktion gasformiga produkter bildas, orsakar en ökning av trycket på systemet framskridandet av reaktionen i motsatt riktning (mot reagensen).

I allmänhet är de oorganiska reaktioner som utförs mellan joner mycket snabba, medan de organiska har mycket lägre hastigheter.

Om en reaktion ger värme tenderar en ökning av utetemperaturen att orientera den i motsatt riktning, eftersom den omvända reaktionen är endoterm (absorberar värme).

Även, om ett överskott av reaktanterna i ett jämviktssystemet bringas att andra ämnen bilda produkter för att neutralisera vid maximal sådan modifiering.

Som ett resultat av detta föredrar jämviktsförflyttningarna på ett eller annat sätt genom att öka reaktionshastigheten, så att K-värdet förblir konstant.

Alla dessa yttre påverkan och balansresponsen för att motverka dem är det som kallas Le Chatelier-principen.

tillämpningar

Trots det enorma verktyget, när den här lagen föreslogs, hade den inte den önskade effekten eller relevansen i det vetenskapliga samfundet.

Men från det tjugonde århundradet blev det berömd tack vare det faktum att de brittiska forskarna William Esson och Vernon Harcourt tog tillbaka det flera decennier efter dess utgivande.

Massaktionslagen har haft många tillämpningar över tiden, varför vissa anges nedan:

• När det formuleras i termer av aktiviteter istället för koncentrationer är det användbart att bestämma avvikelserna från reaktans idealiska beteende i en lösning så länge det överensstämmer med termodynamiken.
• När en reaktion närmar sig jämviktstillståndet kan förhållandet mellan nettoeaktionshastigheten och den Gibbs fria energi som är momentan hos en reaktion förutses..
• När den kombineras med principen om saldot anges i allmänhet denna lag ger de resulterande värdena, enligt termodynamiken för de aktiviteter och den konstanta i det stationära tillståndet, och förhållandet mellan dem och konstanter erhållna hastighets reaktionerna i direkt mening som i motsatt riktning.
• När reaktionerna är elementära typ, vid genomförandet av denna lag korrekt balansera ekvationen för vissa kemiska reaktioner och uttryck av hastighet erhålls.

Exempel på massaktivitetslagen

-När en irreversibel reaktion mellan typ joner i lösning, leder det allmänna uttrycket av denna lag till utformningen av Brönsted-Bjerrum, som fastställer förhållandet mellan jonstyrkan av arten och hastighetskonstanten studeras.

-Vid analys av de reaktioner som utförs i utspädda ideala lösningar eller i ett tillstånd av gasformig aggregering erhålls det allmänna uttrycket i den ursprungliga lagen (årtionden av 80-talet).

-Eftersom det har universella egenskaper kan det allmänna uttrycket i denna lag användas som en del av kinetiken istället för att se den som en del av termodynamiken.

-När de används i elektronik, är denna lag användas för att bestämma multiplikation mellan densiteterna för hål och elektroner på en given yta har en konstant storlek i stationärt tillstånd, även oberoende av dopnings som skall tillföras till materialet.

-Det är allmänt känt att använda denna lag för att beskriva dynamiken mellan rovdjur och bytesdjur, förutsatt att förhållandet mellan predation på bytesdjur presenterar vissa proportion till förhållandet mellan rovdjur och bytesdjur.

-På området för hälsovetenskap kan denna lag även tillämpas för att beskriva vissa faktorer av mänskligt beteende, ur politiska och sociala synvinklar.

Lagen om massaktivitet i farmakologi

Om man antar att D är läkemedlet och R är den receptor på vilken den verkar, reagerar båda på att härleda DR-komplexet, som ansvarar för den farmakologiska effekten:

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

K är dissociationskonstanten. Det finns en direktreaktion där läkemedlet verkar på receptom och en annan där DR-komplexet dissocierar i de ursprungliga föreningarna. Varje reaktion har sin egen hastighet, lika med endast i jämvikt, som uppfyller K.

Tolkning av masslagen till brevet, desto högre koncentration av D, desto högre bildades koncentrationen av DR-komplexet.

De totala mottagarna Rt har emellertid en fysisk gräns, så det finns ingen obegränsad mängd R för alla tillgängliga D. På samma sätt har experimentella studier inom farmakologin funnit följande begränsningar av masslagen i detta område:

- Antag att R-D-länken är reversibel, när det i de flesta fall inte är det.

- R-D-bindningen kan strukturellt förändra en av de två komponenterna (läkemedlet eller receptorn), en omständighet som inte överväger masslagstiftning.

- Vidare pelar masslagstiftningen före reaktioner där flera mellanhänder ingriper i bildandet av DR.

begränsningar

Masshandlingslagen förutsätter att varje kemisk reaktion är elementär; med andra ord, att molekyläriteten är densamma som respektive reaktionsordning för varje involverad art.

Här betraktas de stökiometriska koefficienterna a, b, c och d som antalet molekyler som ingriper i reaktionsmekanismen. Men i en global reaktion sammanfaller dessa inte nödvändigtvis med din order.

Till exempel för reaktionen på A + bB <=> cC + dD:

Expressionen av hastighet för direkta och inverse reaktioner är:

k₁= [A]^till[B]^b

k₂= [C]^c[D]^d

Detta gäller endast elementära reaktioner, eftersom de globala reaktionerna, även om de stökiometriska koefficienterna är korrekta, inte alltid är reaktionsorder. För fallet med direktreaktion kan den senare vara:

k₁= [A]^w[B]^z

I nämnda uttryck skulle w och z vara de sanna reaktionsorderna för arterna A och B..

referenser

1. Jeffrey Aronson. (19 november 2015). Livets lagar: Guldberg och Waage's Law of Mass Action. Hämtad den 10 maj 2018, från: cebm.net
2. ScienceHQ. (2018). Massaktionslagen. Hämtad den 10 maj 2018, från: sciencehq.com
3. askiitans. (2018). Masshandelns och jämviktslagen konstant. Hämtad den 10 maj 2018, från: askiitians.com
4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Kemi. Volym 9, Salvat S.A. av utgåvor Pamplona, ​​Spanien. S 13-16.
5. Walter J. Moore. (1963). Fysisk kemi i Termodynamik och kemisk jämvikt. (Fjärde red.). Longmans. P 169.
6. Alex Yartsev (2018). Massmedelslagen i farmakodynamiken. Hämtad den 10 maj 2018, från: derangedphysiology.com