שיווי משקל ברמה המיקרוסקופית


שיווי משקל ברמה המיקרוסקופית

 

כפי שתיארנו כבר, מערכת בשיווי משקל מאופיינת בכך שאין  שינויים בריכוזי החומרים השונים שבה.

ננסה לדמות זאת למצב בו שני אנשים עומדים זה מול זה, לכל אחד מהם מספר כלשהו של כדורים (מספר הכדורים אצל אדם א' לא חייב להיות שווה למספר הכדורים אצל אדם ב'), והם מוסרים זה לזה כדורים.
כל עוד אדם א' מוסר לאדם ב' במשך דקה כדורים במספר השווה למספר הכדורים שמוסר אדם ב' לאדם א' במשך אותה דקה, מספר הכדורים הכולל אצל כל אחד מהם אינו משתנה. מצב זה דומה למצב שיווי משקל כימי במערכת כלשהי.

מה קורה במערכת עד שהיא מגיעה למצב של שיווי משקל?

אם במצב של שיווי משקל מהירות התגובה הישירה, בתהליך המנוסח, שווה למהירות התגובה ההפוכה, ניתן להבין כי כאשר המערכת לא במצב שיווי משקל, התגובות הישירה וההפוכה אינן שוות במהירותן.
ניתן לומר זאת גם כך: קצב התגובה הישירה אינו שווה לקצב התגובה ההפוכה.

נזכיר שקצב/מהירות התגובה תלוי, בין היתר, בריכוז החומרים המשתתפים בתהליך.
ככל שריכוז החומרים גבוה יותר, כך גדול יותר הסיכוי להתנגשות בין חלקיקי החומרים המגיבים, ואתו גם הסיכוי להתנגשות פורייה, ולכן גם התגובה מהירה יותר.

ננסה לתאר את המתרחש בכלי שבו, בסופו של דבר נמצאת, המערכת בשיווי משקל.

שיווי-משקל-ברמה-המיקרוסקופית-1

לכלי סגור הכניסו חומר A בריכוז מסוים.

בשלב הראשון מתרחשת בכלי רק התגובה הישירה.
היות שהכלי מכיל רק מולקולות של חומר A ואין בכלי בכלל מולקולות של חומר B, ניתן לומר שבשלב הזה מהירות התגובה הישירה (התגובה שבה מולקולות של חומר A מגיבות ביניהן ויוצרות את חומר B), גבוהה ממהירות התגובה ההפוכה (התגובה שבה מולקולות של חומר B מגיבות ביניהן ויוצרות את חומר A), כי בכלי בשלב הראשון אין בכלל מולקולות של חומר B.
כן ניתן לומר שבשלב הזה מהירות התגובה ההפוכה היא 0.

ככל שעובר הזמן, ריכוז מולקולות חומר A הולך ויורד, כי חלק ממולקולות חומר A הופך, בעקבות התגובה, למולקולות של חומר B.
היות שריכוזו של חומר A הולך ויורד, הסיכוי להתנגשות בין מולקולות חומר A הולך וקטן ואתו גם הסיכוי להתנגשות פורייה ביניהן; זאת אומרת שמהירות התגובה הישירה הולך וקטן.

במקביל, היות שבכלי נוצרות מולקולות של חומר B וריכוזן הולך ועולה, ניתן לומר שקצב התגובה ההפוכה הולך וגובר, כי ככל שיש יותר מולקולות של חומר B בכלי, ריכוזו של חומר B בכלי גבוה יותר ולכן הסיכוי להתנגשות, ואתו הסיכוי להתנגשות פורייה בין מולקולות חומר B, הולכים וגדלים. כאמור, קצב/מהירות התגובה ההפוכה הולך וגובר.

כל זה קורה עד שקצב התגובה הישירה משתווה לקצב התגובה ההפוכה, ואז המערכת, כאמור, במצב של שיווי משקל.
ניתן לתאר זאת באופן גרפי:

שיווי-משקל-ברמה-המיקרוסקופית-גרף

שימו לב ♥ שזהו גרף המתאר את קצב התגובה כנגד הזמן ולא את ריכוז החומרים.

  • הגרף האדום מתאר את קצב התגובה הישירה;
  • הגרף הכחול מתאר את קצב התגובה ההפוכה.

ניתן לראות שבזמן 0 דקות קצב התגובה ההפוכה הוא 0.

המשך התוכן בעמוד זה למנויים בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

לרכישת מנוי לחץ כאן