สมดุลพลวัต: อัตราเท่ากัน ปฏิกิริยาเกิดขึ้นต่อเนื่อง
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ | ปฏิกิริยาย้อนกลับ |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | สมดุล |
อะไรจะอธิบายการสังเกตนี้ได้?
- ภาชนะปฏิกิริยาปิดสามารถแสดงองค์ประกอบคงที่ในขณะที่อนุภาคยังคงทำปฏิกิริยาในทั้งสองทิศทาง. ความเท่ากันของอัตราช่วยให้ปริมาณรวมไม่เปลี่ยนแปลง
- เริ่มต้นด้วยการทำนาย ระบุปริมาณหรือลักษณะที่คุณจะเปรียบเทียบ แล้วตัดสินใจว่าหลักฐานอะไรที่จะแยกแยะคำอธิบายสองแบบได้
สร้างโมเดล
- เมื่อเกิดปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้ (reversible reaction) ในอุปกรณ์ที่ป้องกันไม่ให้สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์หลุดออก ระบบจะเข้าสู่สภาวะสมดุล (equilibrium) เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาสู่ด้านหน้าและย้อนกลับมีค่าเท่ากันเป๊ะ สภาวะนี้มีความเป็นพลวัต: ทั้งสองทิศทางยังคงดำเนินอยู่ ที่เงื่อนไขคงที่ ปริมาณของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จะคงที่ แต่ไม่จำเป็นต้องมีปริมาณเท่ากัน ระบบปิดช่วยป้องกันการสูญเสียมวลสาร; ไม่ได้หมายถึงการป้องกันพลังงานแลกเปลี่ยนเพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่เสมอไป
- สมดุล: สภาวะที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสู่ด้านหน้าและย้อนกลับเท่ากัน; ปฏิกิริยาย้อนกลับได้: ปฏิกิริยาที่ผลิตภัณฑ์สามารถทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างสารตั้งต้นเดิมขึ้นใหม่ได้
คู่ใดต้องเท่ากันที่สมดุลพลวัต?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
สมดุลเป็นพลวัต: ปฏิกิริยากลายและย้อนกลับดำเนินต่อไปด้วยอัตราที่เท่ากัน ดังนั้นความเข้มข้นจึงคงที่ ความเข้มข้นเองมักจะไม่เท่ากัน และมวลที่เท่ากันนั้นไม่เกี่ยวข้อง
จับคู่แต่ละคำศัพท์เทคนิคกับความหมายที่แม่นยำ
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ใช้นิยามเพื่อแยกแยะปริมาณและกระบวนการที่เกี่ยวข้อง
เลือกหลักฐานมาทดสอบสมมติฐาน
- เริ่มต้นด้วยสารตั้งต้นส่วนใหญ่ อาจมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสู่ด้านหน้าสูงในขณะที่อัตราการย้อนกลับเริ่มต้นต่ำ เมื่อผลิตภัณฑ์สะสมตัว การย้อนกลับจะเป็นไปได้บ่อยครั้งมากขึ้นจนกว่าอัตราจะเท่ากันในภายใต้โมเดลที่กำหนด กราฟอัตราการเกิดปฏิกิริยาควรแสดงการรวมตัวเข้าหาอัตราที่ไม่เป็นศูนย์เดียวกัน กราฟองค์ประกอบอาจราบเรียบที่ปริมาณสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ระบุก่อนว่าแกนกราฟแสดงพารามิเตอร์ใดก่อนจะอ้างว่าเส้นโค้งสองเส้นต้องตัดกัน
- ใช้โมเดลนับจำนวนอนุภาคต้นฉบับหรือข้อมูลที่กำหนดให้ภายใต้เงื่อนไขคงที่และไม่มีการสูญเสียมวลสาร นับเหตุการณ์ด้านหน้าและย้อนกลับในช่วงเวลาเท่ากัน ผลต่างของจำนวนทั้งสองจะแสดงการเปลี่ยนแปลงสุทธิสำหรับโมเดล A ⇌ B แบบหนึ่งต่อหนึ่ง ห้ามสร้างชุดทดลองเคมีในเครื่องอบที่ปิดสนิทเพื่อสาธิตแนวคิดนี้ เพราะการจัดเตรียมสาธิตในโรงเรียนที่ปลอดภัยต้องการการกักเก็บและการควบคุมอุณหภูมิที่ได้รับการอนุมัติ โมเดลการนับจำนวนช่วยแสดงความสมดุลโดยไม่พิสูจน์กฎอัตราทางเคมีเฉพาะ某一个จริง
นิสัยสองอย่างใดทำให้การตรวจสอบหรือแบบจำลองในกรณีนี้รองรับได้มากขึ้น?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
การระบุเงื่อนไขและสมมติฐานช่วยให้ผู้อื่นทำงานซ้ำได้โดยถูกต้อง และการบันทึกหลักฐานรองรับช่วยให้พวกเขาตรวจสอบข้อสรุปได้ การซ่อนผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันจะกำจัดหลักฐานที่อาจทลายข้อสรุปที่ผิดพลาด และข้อมูลจากตัววัดเพียงหนึ่งค่าไม่สามารถใช้ยืนยันข้ออ้างที่กว้างขวางได้
ทำงานจากปริมาณที่ทราบค่า
- ระบุค่าที่ทราบและหน่วยของมัน เลือกความสัมพันธ์โดยพิจารณาว่าข้อสมมติฐานสอดคล้องกับเคสนี้ แล้วจัดรูปสมการก่อนแทนค่า
- ที่ทราบ: ในโมเดล A ⇌ B ที่ปิด, เกิด 18 เหตุการณ์ไปข้างหน้าและ 18 เหตุการณ์ย้อนกลับ在一วินาที การเปลี่ยนแปลงสุทธิของ B=18−18=0 แม้ว่าจะมี 36 เหตุการณ์ปฏิกิริยาเกิดขึ้น ถ้ามี 70 อนุภาค A และ 30 อนุภาค B คงเหลือโดยเฉลี่ย จำนวนที่ไม่เท่ากันเหล่านี้สอดคล้องกับสมดุล ในช่วงเวลาก่อนหน้าที่มีการเกิด 20 เหตุการณ์ไปข้างหน้าและ 12 เหตุการณ์ย้อนกลับ B เพิ่มขึ้นสุทธิแปดหน่วยและโมเดลยังไม่ถึงจุดสมดุล
ในโมเดล A ⇌ B แบบหนึ่งต่อหนึ่ง, 22 เหตุการณ์ด้านหน้า และ 22 เหตุการณ์ย้อนกลับ เกิดขึ้นภายในหนึ่งวินาที จงหาการเปลี่ยนแปลงสุทธิของจำนวน B ใช้ลำดับขั้นตอนเดียวกัน: ค่าที่ทราบ → โมเดล → ความสัมพันธ์ → แทนค่า → หน่วยและความหมาย
ในโมเดล A ⇌ B แบบหนึ่งต่อหนึ่ง มี 22 เหตุการณ์ไปข้างหน้า และ 22 เหตุการณ์ย้อนกลับ เกิดขึ้นภายในหนึ่งวินาที จงหาการเปลี่ยนแปลงสุทธิของจำนวน B
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
คำตอบคือ 0 อนุภาค. ข้อมูล已知: 22 เหตุการณ์ไปข้างหน้าและ 22 เหตุการณ์ย้อนกลับ ต่อวินาที ในโมเดล A-B 1:1. การเปลี่ยนแปลงสุทธิของ B = ไปข้างหน้า - ย้อนกลับ = 22 - 22 = 0 อนุภาคต่อวินาที. สามสิบหกเหตุการณ์เกิดขึ้นในขณะที่จำนวนคงที่—that คือ "พลวัต"
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
- ปริมาณคงที่并不意味着อนุภาคหยุดเคลื่อนที่หรือปฏิกิริยาหยุดลง ระบบไหลผ่านเปิดที่เสถียรก็สามารถมีปริมาณวัดได้คงที่ ดังนั้นความคงที่เพียงอย่างเดียวจึงไม่ได้บ่งบอกถึงสมดุลในระบบปิด มวล ความเข้มข้น และจำนวนโมเลกุลที่เท่ากันไม่ใช่สิ่งที่ต้องเท่ากัน: คืออัตราเท่านั้น การคาดการณ์เมื่อเปลี่ยนเงื่อนไขเป็นเนื้อหาเฉพาะระดับ Higher เท่านั้น
- กลับไปที่การสังเกตเดิม อธิบายว่าผลลัพธ์นี้สนับสนุนสิ่งใด มีเงื่อนไขใดบ้าง และเป็นอย่างไรในการทดสอบคำอธิบายอื่นที่ขัดแย้งกัน
ที่สมดุลพลวัต ปฏิกิริยาเคมีทั้งสองหยุดแล้ว คำกล่าวนี้ผิด: สมดุลพลวัตหมายถึงปฏิกิริยายังคงดำเนินไปในทั้งสองทิศทางด้วยอัตราเท่ากัน ทุกอย่างยังคงเกิดขึ้นในระดับอนุภาค; เพียงแต่การเปลี่ยนแปลงสุทธิที่สังเกตได้เป็นศูนย์เท่านั้น
สมดุลแบบพลวัต: อัตราเท่ากัน, ปฏิกิริยาต่อเนื่อง: เริ่มต้นด้วยสารตั้งต้นส่วนใหญ่ อาจมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสู่ด้านหน้าสูงในขณะที่อัตราการย้อนกลับเริ่มต้นต่ำ เมื่อผลิตภัณฑ์สะสมตัว การย้อนกลับจะเป็นไปได้บ่อยครั้งมากขึ้นจนกว่าอัตราจะเท่ากันในภายใต้โมเดลที่กำหนด กราฟอัตราการเกิดปฏิกิริยาควรแสดงการรวมตัวเข้าหาอัตราที่ไม่เป็นศูนย์เดียวกัน กราฟองค์ประกอบอาจราบเรียบที่ปริมาณสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ระบุก่อนว่าแกนกราฟแสดงพารามิเตอร์ใดก่อนจะอ้างว่าเส้นโค้งสองเส้นต้องตัดกัน
ที่สมดุลพลวัต ปฏิกิริยาเคมีทั้งสองหยุดลงแล้ว
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
สมดุลพลวัตหมายความว่าปฏิกิริยายังคงดำเนินไปในทั้งสองทิศทางด้วยอัตราที่เท่ากัน ทุกอย่างยังคงดำเนินในระดับอนุภาค; เพียงการเปลี่ยนแปลงสุทธิที่สังเกตได้เป็นศูนย์เท่านั้น
สถานะที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและกลับหลังเท่ากัน: เขียนคำศัพท์เทคนิค
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
equilibrium หมายความว่า สภาวะที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากัน