การควบคุมทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| metastable/ˌmetəˈsteɪbl/ | สถานะไม่เสถียร |
Allowed but not always happening
- เพชรควรเปลี่ยนเป็นกราไฟต์ช้าๆ -- แต่ดูเหมือนว่าไม่เคยเกิดขึ้นเลย
- The reaction is favourable, but unimaginably slow.
- การอนุญาตให้เป็นสิ่งหนึ่ง; การเกิดขึ้นในเวลาจริงเป็นเรื่องอีกอย่างหนึ่ง
- Two different questions govern every reaction.
Whether versus how fast
- Thermodynamics ($\Delta G$) asks whether a reaction can happen.
- Kinetics (activation energy) asks how fast it goes.
- ปฏิกิริยาต้องตอบคำถามทั้งสองได้ดีถึงจะมีความสำคัญในทางปฏิบัติ
ปริมาณใดบอกได้ว่าปฏิกิริยาเอื้ออำนวยทางอุณหพลศาสตร์?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G$ ตัดสินความเอื้ออำนวย; พลังงานกระตุ้นตัดสินความเร็ว
เพื่อใช้ประโยชน์ในทางปฏิบัติ ปฏิกิริยาควรเอื้ออำนวยและเร็วพอ
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ทั้งอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ต้องร่วมมือกัน
Favourable yet frozen
- ปฏิกิริยากับ $\Delta G < 0$ แต่มีพลังงานกระตุ้นสูงมากจะติดขัดอยู่
- It is favourable, yet effectively never happens.
- Such a trapped state is called metastable.
ปฏิกิริยากับ $\Delta G < 0$ อาจช้ามากจนสังเกตไม่ได้
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
พลังงานกระตุ้นที่สูงทำให้ปฏิกิริยาที่เอื้ออำนวยมีความช้า
สถานะที่เอื้ออำนวยแต่ถูกกักขังทางจลนศาสตร์เรียกว่า ____
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Metastable หมายถึงเอื้ออำนวยแต่หยุดชะงักอย่างมีประสิทธิภาพ
Kinetics can be helped
- ตัวเร่งปฏิกิริยาลดพลังงานกระตุ้น (activation energy) ทำให้ปฏิกิริยาที่ช้าสามารถเกิดขึ้นได้
- มันเปลี่ยนจลนศาสตร์ (kinetics) ไม่ใช่อุณหพลศาสตร์ (thermodynamics)
- $\Delta G$ คงเดิม แต่ตอนนี้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจริงแล้ว
อุณหพลศาสตร์หรือจลนศาสตร์?
จัดกลุ่มแนวคิดแต่ละข้อตามว่ากำหนดโดยพลังงานอิสระหรือโดยอัตรา
ตัวเร่งปฏิกิริยาลด barrier ของปฏิกิริยา...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ตัวเร่งปฏิกิริยาลดกำแพงพลังงานแต่ไม่เปลี่ยน $\Delta G$
เพชรเปลี่ยนเป็นกราไฟต์มี $\Delta G < 0$ ทำไมมันถึงไม่เกิดขึ้น?
- พลังงานกระตุ้นมีค่ามหาศาล
- จลนศาสตร์กักขังมันไว้ เพชรจึงอยู่ในสถานะ metastable
เพชรยังคงอยู่แม้ว่าการเปลี่ยนเป็นกราไฟต์จะเป็นไปได้อย่างเอื้ออำนวย เพราะมัน...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
พลังงานกระตุ้นที่สูงมากกักเพชรไว้ในสถานะ metastable
ความเป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์ ($\Delta G < 0$) ไม่ รับประกัน ว่าปฏิกิริยาจะสังเกตเห็นได้ -- พลังงานกระตุ้นที่สูงมากอาจทำให้ปฏิกิริยาช้าจนวัดไม่ได้ ตัวเร่งปฏิกิริยาเปลี่ยน ความเร็ว (kinetics) ไม่ใช่ $\Delta G$ (thermodynamics) และ "metastable" หมายความว่ามีความเป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์แต่ถูกกักขังทางจลนศาสตร์
อุณหพลศาสตร์ ($\Delta G$) บอกว่า ว่า ปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้หรือไม่; จลนศาสตร์ (พลังงานกระตุ้น) บอกว่า เร็วแค่ไหน ปฏิกิริยาที่เป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์อาจหยุดนิ่งด้วยกำแพงพลังงานสูง -- เป็นสถานะ metastable เช่นเพชร ตัวเร่งปฏิกิริยาปลดล็อกจลนศาสตร์โดยไม่เปลี่ยน $\Delta G$