Verschil tussen evenwicht en evenwichtstoestand

Belangrijkste verschil - Equilibrium vs Steady State

Evenwicht en steady-state zijn twee termen die worden gebruikt in de fysische chemie met betrekking tot chemische reacties die plaatsvinden in een systeem. Gewoonlijk worden reactanten in een chemische reactie in producten omgezet. In sommige reacties worden reactanten volledig omgezet in producten maar in andere reacties worden reactanten gedeeltelijk omgezet in producten. Beide termen beschrijven een fase van een bepaalde chemische reactie waarbij de concentraties van de componenten in het reactiemengsel constant blijven. Maar het evenwicht van een reactie is om verschillende redenen anders dan de steady-state. Het belangrijkste verschil tussen evenwicht en steady-state is dat evenwicht is een toestand waarin de snelheid van de voorwaartse reactie gelijk is aan de snelheid van de achterwaartse reactie terwijl steady state het stadium is van een chemische reactie die een constante concentratie van een tussenproduct heeft.

Key Areas Covered

1. Wat is Equilibrium
      - Definitie, principe, factoren die van invloed zijn op het evenwicht
2. Wat is Steady State
      - Definitie, principe, factoren die de steady state beïnvloeden
3. Wat is het verschil tussen evenwicht en evenwichtstoestand
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: evenwicht, evenwichtsconstante, principe van Le Châtelier, producten, reagentia, reactietarief, stabiele toestand

Wat is Equilibrium

Equilibrium is een toestand waarin de snelheid van de voorwaartse reactie gelijk is aan de snelheid van de achterwaartse reactie. Hoewel sommige chemische reacties volledig zijn, komen sommige andere reacties niet helemaal voor. Bijvoorbeeld dissociëren zwakke zuren en zwakke basen in waterige oplossingen gedeeltelijk in ionen. Dan kunnen we waarnemen dat er zowel ionen als moleculen in die oplossing zijn. Er kan dus worden gezegd dat er een evenwicht is tussen moleculen en ionen (bijvoorbeeld zuur en de geconjugeerde base ervan). Dit gebeurt omdat de snelheid van de dissociatie van het zuur of de base gelijk is aan de snelheid van de vorming van zuur of base uit zijn ionen.

Wanneer een reactiemengsel in evenwicht is, is er geen netto verandering in concentraties van reactanten en producten. Laten we een voorbeeld overwegen om dit concept te begrijpen.

Figuur 1: Het evenwicht tussen azijnzuur en de geconjugeerde base

Het bovenstaande beeld toont een evenwicht tussen azijnzuur en de geconjugeerde base ervan. Hier is de voorwaartse reactie de dissociatie van het azijnzuurmolecuul terwijl de achterwaartse reactie de vorming van azijnzuurmoleculen is. Om het gedrag van een evenwichtssysteem te begrijpen, kunnen we het principe van Le Châtelier gebruiken.

Volgens de Het principe van Le Châtelier, wanneer het evenwicht van een systeem wordt verstoord, heeft het de neiging weer een evenwichtstoestand te verkrijgen door een aantal van zijn condities te veranderen. Met andere woorden, het systeem neigt zichzelf opnieuw aan te passen als het evenwicht verstoord is.

Als we bijvoorbeeld in het bovenstaande evenwicht meer azijnzuur aan de oplossing toevoegen, neemt de hoeveelheid azijnzuur in dat systeem toe. Vervolgens zullen, om het evenwicht te verkrijgen, sommige azijnzuurmoleculen dissociëren, waardoor de geconjugeerde base wordt gevormd en het systeem het evenwicht weer zal verkrijgen. Met andere woorden, de voorwaartse reactie zal plaatsvinden om het systeem opnieuw af te stellen.

Voor systemen met een evenwicht kunnen we een definiëren evenwichtsconstante. Deze constante hangt af van temperatuurschommelingen van dat systeem. Bij een constante temperatuur heeft de evenwichtsconstante altijd een vaste waarde voor een bepaald reactiemengsel.

Wat is Steady State

De steady state van een chemische reactie is het stadium met een constante concentratie van een tussenproduct. Als een bepaalde chemische reactie plaatsvindt via verschillende stappen (elementaire stappen), wordt de snelheid van de reactie bepaald door de snelheidsbepalende stap. Het is de langzaamste stap onder anderen. Vervolgens wordt de snelheid van de reactie gegeven met betrekking tot deze langzaamste stap. Maar wanneer de reactiestappen niet herkenbaar zijn, kan de langzaamste stap niet worden herkend om de snelheid van de reactie te bepalen. In dergelijke situaties kunnen we het tussenproduct beschouwen dat gedurende een korte tijd een constante concentratie heeft. 

Elementaire stappen van de reactie vormen intermediaire moleculen. Tussenproducten zijn moleculen die geen van de reactanten of producten zijn, maar moleculen zijn die worden gevormd tijdens de voortgang van een chemische reactie. Wanneer de langzaamste stap niet herkenbaar is, kunnen we de concentratie van het tussenproduct gebruiken voor de berekening van de snelheid van de reactie. Dit kortlevende tussenproduct wordt gevormd in de stabiele toestand van de reactie.

Verschil tussen evenwicht en evenwichtstoestand

Definitie

Evenwicht: Equilibrium is een toestand waarin de snelheid van de voorwaartse reactie gelijk is aan de snelheid van de achterwaartse reactie.

Stabiele toestand: De steady state van een chemische reactie is het stadium met een constante concentratie van een tussenproduct.

concentraties

Evenwicht:  In een evenwicht zijn de concentraties van reactanten en producten constant.

Stabiele toestand: In steady-state is alleen de concentratie van het tussenproduct constant.

Reactanten en producten

Evenwicht:  In evenwicht is de concentratie van reactanten en producten constant.

Stabiele toestand: In steady state verandert de concentratie van reactanten en producten.

Reactie Type

Evenwicht:  Evenwichten hebben zowel voorwaartse als achterwaartse reacties.

Stabiele toestand:  Steady-state is handig wanneer de snelheidsbepalende stap niet herkenbaar is.

Conclusie

De termen evenwicht en steady state zijn nuttig bij het voorspellen van de snelheid van een chemische reactie. Hoewel de toepassingen van deze termen verschillend zijn, verklaren zowel evenwicht als steady-state het gedrag van een reactiemengsel. Het belangrijkste verschil tussen evenwicht en steady state is dat evenwicht een toestand is waarin de snelheid van de voorwaartse reactie gelijk is aan de snelheid van de achterwaartse reactie, terwijl steady state het stadium is van een chemische reactie met een constante concentratie van een tussenproduct..

Referenties:

1. "Steady-state benadering." Chemie LibreTexts, Libretexts, 20 april 2016, hier beschikbaar. Betreden 2 okt. 2017.
2. "Principes van chemisch evenwicht." Chemie LibreTexts, Libretexts, 21 juli 2016, hier beschikbaar. Betreden 2 okt. 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "Azijnzuur-dissociatie-2D" door Ben Mills - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia