זמן הגעת המערכת לשיווי משקל


זמן הגעת המערכת לשיווי משקל

אחד המדדים שמודדים, עבור מערכות שיווי משקל, הוא כמה זמן לוקח למערכת להגיע למצב שיווי משקל.
שני גורמים משפיעים על זמן הגעת המערכת למצב שיווי משקל:

  1. זרז
  2. שינויי טמפרטורה

שימוש בזרז

כפי שכבר למדנו, זרזים משפיעים על גודלה של אנרגיית השפעול של התהליך .
הם יוצרים מנגנון חלופי עבור התהליך, שבו יש במנגנון החדש אנרגיית שפעול נמוכה יותר.
בעקבות שינוי גודלה של אנרגיית השפעול, נוצר מצב חדש שבו ליותר מולקולות מגיב יש אפשרות, בזמן ההתנגשות ביניהם, ליצור מצב שבו יווצר תצמיד משופעל, עם כמות אנרגיה גבוהה מגודלה של אנרגיית השפעול.
לכן, יותר התנגשויות תהיינה התנגשויות פוריות, ולכן זמן הגעת המערכת למצב שיווי משקל יהיה קצר יותר.

יש לשים לב שהשימוש בזרז, לא משפיע על הרכב המערכת במצב שיווי משקל. זאת אומרת, לא ייווצרו יותר תוצרים בזמן שימוש בזרז, אלא רק התוצרים יתקבלו בזמן קצר יותר.

היות והרכב המערכת לא ישתנה במצב שיווי משקל גם ערכו של קבוע שיווי המשקל לא ישתנה. (כל עוד לא השתנתה טמפרטורת המערכת).

שינויי טמפרטורה

גם כאן כבר למדנו ששינוי טמפרטורה משמעותו, שינוי באנרגיה הקינטית הממוצעת של חלקיקי החומר.

עליית טמפרטורה משמעותה עליה באנרגיה הקינטית הממוצעת, ולכן חלקיקי החומר נעים במהירות ממוצעת גדולה יותר, מה שיגרום ליותר התנגשויות ואיתם ליותר התנגשויות פוריות.
כמו-כן, הוספת האנרגיה מקנה ליותר מולקולות אנרגיה רבה יותר. לכן, בזמן ההתנגשות יש ליותר מולקולות מספיק אנרגיה כדי לעבור את המחסום האנרגטי, את אנרגיית השפעול.

ואילו ירידה בטמפרטורה משמעותה, ירידה באנרגיה הקינטית הממוצעת של חלקיקי החומר, ולכן ירידה במהירות הממוצעת של חלקיקי החומר. מה שיקטין את הסיכוי להתנגשות ביניהם. לכן גם יהיו פחות התנגשויות פוריות וכן ירידה באנרגיה גורמת לכך שליותר מולקולות יש פחות אנרגיה ולכן בזמן ההתנגשות יש לפחות מולקולות מספיק אנרגיה כדי לעבור את המחסום האנרגטי את אנרגיית השפעול.

שינוי הטמפרטורה משפיע במידה לא שווה על מהירויות שתי התגובות הישירה וההפוכה.(שינוי הטמפרטורה משפיע באופן חד יותר על התגובה האנדותרמית כך שעליית הטמפרטורה גורמת לתגובה האנדותרמית להיות מהירה יותר עד להגעה לשיווי משקל מחדש ואילו ירידה בטמפרטורה גורמת לתגובה האנדותרמית להיות איטית יותר עד להגעה לשיווי משקל מחדש).
ולכן שינוי טמפרטורה למערכת הנמצאת במצב שיווי משקל, תמיד יוציא את המערכת ממצב שיווי משקל. כשהמערכת תגיע למצב שיווי משקל מחדש, מכפלת ריכוז התוצרים חלקי מכפלת ריכוז המגיבים לא יהיה שווה לערך שלפני ההפרעה. זאת אומרת, שנקבל ערך חדש לקבוע שיווי המשקל Kc .

יש לזכור שלא משנה אם התגובה הישירה היא אנדותרמית או אקזותרמית, בכל מקרה חימום (עליה בטמפרטורה) יגרום למערכת להגיע למצב שיווי משקל בזמן קצר יותר, ואילו קירור (ירידה בטמפרטורה) יגרום למערכת להגיע למצב שיווי משקל בזמן ארוך יותר. ובכל מקרה כשהמערכת תגיע מחדש למצב שיווי משקל יתקבל קבוע שיווי משקל בעל ערך שונה מערכו הקודם, שלפני שינוי הטמפרטורה.

דוגמאות

המשך התוכן בעמוד זה למנויים בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

לרכישת מנוי לחץ כאן