Dynamisches Gleichgewicht

In einer neuen Flasche Soda hat die Konzentration von Kohlendioxid in der flüssigen Phase einen bestimmten Wert. Wenn die Hälfte der Flüssigkeit ausgegossen und die Flasche versiegelt wird, verlässt Kohlendioxid die flüssige Phase mit einer immer abnehmenden Geschwindigkeit und der Partialdruck von Kohlendioxid in der Gasphase steigt an, bis das Gleichgewicht erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt kann ein CO2-Molekül aufgrund der thermischen Bewegung die flüssige Phase verlassen, aber innerhalb kürzester Zeit wird ein anderes CO2-Molekül vom Gas zur Flüssigkeit gelangen und umgekehrt., Im Gleichgewicht ist die Geschwindigkeit der Übertragung von CO2 vom Gas in die flüssige Phase gleich der Rate von Flüssigkeit zu Gas. In diesem Fall ist die Gleichgewichtskonzentration von CO2 in der Flüssigkeit durch Henrys Gesetz gegeben, das besagt, dass die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit direkt proportional zum Partialdruck dieses Gases über der Flüssigkeit ist. Diese Beziehung wird geschrieben als

c = k p {\displaystyle c=kp\,}

wobei k eine temperaturabhängige Konstante ist, p der Partialdruck und c die Konzentration des gelösten Gases in der Flüssigkeit ist., So hat sich der Partialdruck von CO2 im Gas erhöht, bis Henrys Gesetz befolgt wird. Die Konzentration von Kohlendioxid in der Flüssigkeit hat abgenommen und das Getränk hat einen Teil seines Fizz verloren.

Henrys Gesetz kann abgeleitet werden, indem die chemischen Potentiale von Kohlendioxid in den beiden Phasen gleich gesetzt werden. Die Gleichheit des chemischen Potentials definiert das chemische Gleichgewicht. Andere Konstanten für dynamisches Gleichgewicht mit Phasenänderungen, Partitionskoeffizient und Löslichkeitsprodukt., Raoults Gesetz definiert das Gleichgewicht Dampfdruck einer idealen Lösung

Dynamisches Gleichgewicht kann auch in einem einphasigen System existieren. Ein einfaches Beispiel tritt bei Säure-Basen-Gleichgewicht wie der Dissoziation von Essigsäure in wässriger Lösung auf.,

CH3CO2H ⇌ {\displaystyle \rightleftharpoons } CH3CO2− + H+

Im Gleichgewicht ist der Konzentrationsquotient K, die Säuredissoziationskonstante, konstant (unter bestimmten Bedingungen)

K c = {\displaystyle K_{c}=\mathrm {\frac {}{}} }

In diesem Fall beinhaltet die Vorwärtsreaktion die Befreiung einiger Protonen von Essigsäuremolekülen und die Rückwärtsreaktion beinhaltet die Bildung von Essigsäuremolekülen, wenn ein Acetation ein Acetation annimmt.proton., Das Gleichgewicht wird erreicht, wenn die Summe der chemischen Potentiale der Spezies auf der linken Seite des Gleichgewichtsausdrucks gleich der Summe der chemischen Potentiale der Spezies auf der rechten Seite ist. Gleichzeitig sind die Raten der Vorwärts-und Rückwärtsreaktionen gleich. Gleichgewichte, die die Bildung chemischer Komplexe beinhalten, sind auch dynamische Gleichgewichte, und Konzentrationen werden durch die Stabilitätskonstanten von Komplexen bestimmt.

Dynamische Gleichgewichte können auch in der Gasphase auftreten, wie beispielsweise beim Dimerisieren von Stickstoffdioxid.,

2NO2 ⇌ {\displaystyle \rightleftharpoons } N2O4; K p = 2 {\displaystyle K_{p}=\mathrm {\frac {}{^{2}}} }

In der gas-phase, die eckigen Klammern zeigen an Partialdruck. Alternativ kann der Partialdruck eines Stoffes als P(Stoff) geschrieben werden.

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