Hukum aplikasi aksi massa, contohnya



itu hukum aksi massa menetapkan hubungan yang ada antara massa aktif reaktan dan produk, di bawah kondisi kesetimbangan dan dalam sistem homogen (solusi atau fase gas). Itu dirumuskan oleh para ilmuwan Norwegia C.M. Guldberg dan P. Waage, yang mengakui bahwa keseimbangan itu dinamis dan tidak statis.

Mengapa dinamis? Karena kecepatan reaksi langsung dan reaksi balik adalah sama. Massa aktif biasanya dinyatakan mol / L (molaritas). Reaksi semacam ini dapat ditulis sebagai berikut: aA ​​+ bB <=> cC + dD. Untuk keseimbangan yang dikutip dalam contoh ini, hubungan antara reaktan dan produk diilustrasikan dalam persamaan gambar yang lebih rendah..

K selalu konstan, tidak peduli berapa konsentrasi awal zat itu, selama suhunya tidak berubah. Di sini A, B, C dan D adalah reaktan dan produk; sedangkan a, b, c dan d, adalah koefisien stoikiometriknya.

Nilai numerik K adalah konstanta karakteristik untuk setiap reaksi pada suhu tertentu. Jadi, K adalah apa yang disebut konstanta kesetimbangan.

Notasi [] berarti bahwa dalam ekspresi matematika konsentrasi muncul dalam satuan mol / L, dinaikkan ke daya yang sama dengan koefisien reaksi.

Indeks

  • 1 Apa hukum aksi massa??
    • 1.1 Arti konstanta kesetimbangan
  • 2 Keseimbangan kimia
    • 2.1 Keseimbangan dalam sistem heterogen
    • 2.2 Keseimbangan keseimbangan
  • 3 Prinsip Le Chatelier
  • 4 Aplikasi
  • 5 Contoh hukum aksi massa
  • 6 Hukum aksi massa dalam farmakologi
  • 7 Keterbatasan
  • 8 Referensi

Apa itu hukum aksi massa??

Seperti disebutkan sebelumnya, hukum aksi massa menyatakan bahwa kecepatan reaksi yang diberikan berbanding lurus dengan produk konsentrasi spesies reaktan, di mana konsentrasi masing-masing spesies dinaikkan ke daya yang sama dengan koefisiennya. stoikiometri dalam persamaan kimia.

Dalam pengertian ini, dapat dijelaskan dengan lebih baik dengan memiliki reaksi reversibel, yang persamaan umumnya diilustrasikan di bawah ini:

aA + bB ↔ cC + dD

Dimana A dan B mewakili reaktan dan zat yang ditunjuk C dan D mewakili produk dari reaksi. Juga nilai-nilai a, b, c dan d mewakili koefisien stoikiometrik dari A, B, C dan D, masing-masing.

Mulai dari persamaan sebelumnya, kita memperoleh konstanta kesetimbangan yang disebutkan sebelumnya, yang digambarkan sebagai:

K = [C]c[D]d/ [A]a[B]b

Di mana konstanta kesetimbangan K sama dengan hasil bagi, di mana pembilang terdiri dari penggandaan konsentrasi produk (pada kondisi tunak) dinaikkan ke koefisiennya dalam persamaan yang seimbang dan penyebutnya terdiri dari penggandaan yang sama tetapi antara reaktan dinaikkan ke koefisien yang menyertainya.

Arti konstanta kesetimbangan

Perlu dicatat bahwa dalam persamaan untuk menghitung konstanta kesetimbangan, konsentrasi spesies dalam kesetimbangan harus digunakan, selama tidak ada modifikasi untuk ini atau pada suhu sistem..

Dengan cara yang sama, nilai konstanta kesetimbangan memberikan informasi tentang arti yang disukai dalam suatu reaksi dalam kesetimbangan, yaitu, mengungkapkan jika reaksi menguntungkan terhadap reaktan atau produk..

Dalam hal besarnya konstanta ini jauh lebih besar dari satuan (K "1), kesetimbangan akan dimiringkan ke kanan dan akan menguntungkan produk, sedangkan jika besarnya konstanta ini jauh lebih kecil dari satuan (K "1), keseimbangan akan dimiringkan ke kiri dan akan menguntungkan reaktan.

Juga, meskipun dengan konvensi itu diindikasikan bahwa zat di sisi kiri panah adalah reaktan dan yang di sisi kanan adalah produk, dapat sedikit membingungkan bahwa reaktan yang berasal dari reaksi dalam indera langsung terjadi sebagai produk dalam reaksi di arah yang berlawanan dan sebaliknya.

Neraca kimia

Seringkali reaksi mencapai keseimbangan antara jumlah zat awal dan orang-orang dari produk yang terbentuk. Keseimbangan ini juga dapat dipindahkan dengan mendukung kenaikan atau penurunan salah satu zat yang berpartisipasi dalam reaksi.

Peristiwa analog terjadi dalam pemisahan zat terlarut: selama reaksi, hilangnya zat awal dan pembentukan produk dengan kecepatan variabel dapat diamati secara eksperimental..

Kecepatan reaksi sangat tergantung pada suhu dan tingkat konsentrasi reaktan yang berbeda-beda. Faktanya, faktor-faktor ini dipelajari terutama oleh kinetika kimia.

Namun, keseimbangan ini tidak statis, tetapi berasal dari koeksistensi dari reaksi langsung dan reaksi balik.

Pada reaksi langsung (->) produk terbentuk, sedangkan pada reaksi sebaliknya (<-) estos vuelven a originar las sustancias iniciales.

Di atas merupakan apa yang dikenal sebagai keseimbangan dinamis, yang disebutkan di atas.

Keseimbangan dalam sistem heterogen

Dalam sistem heterogen - yaitu, pada mereka yang dibentuk oleh beberapa fase - konsentrasi padatan dapat dianggap konstan, menghilangkan ekspresi matematika untuk K.

CaCO3(s) <=> CaO (s) + CO2(g)

Jadi, dalam kesetimbangan dekomposisi kalsium karbonat, konsentrasinya dan oksida yang dihasilkan dapat dianggap konstan terlepas dari massanya..

Saldo bergeser

Nilai numerik konstanta kesetimbangan menentukan apakah suatu reaksi mendukung pembentukan produk atau tidak. Ketika K lebih besar dari 1, sistem dalam kesetimbangan akan memiliki konsentrasi produk yang lebih tinggi daripada pereaksi, dan jika K kurang dari 1, terjadi sebaliknya: dalam kesetimbangan akan ada konsentrasi reaktan yang lebih tinggi daripada produk..

Awal mula Le Chatelier

Pengaruh variasi konsentrasi, suhu dan tekanan dapat mengubah kecepatan reaksi.

Sebagai contoh, jika dalam suatu produk reaksi gas terbentuk, peningkatan tekanan pada sistem menyebabkan reaksi berlangsung dalam arah yang berlawanan (menuju reaktan).

Secara umum, reaksi anorganik yang dilakukan antara ion sangat cepat, sedangkan yang organik memiliki kecepatan jauh lebih rendah.

Jika suatu reaksi menghasilkan panas, peningkatan suhu luar cenderung mengarahkannya ke arah yang berlawanan, karena reaksi sebaliknya adalah endotermik (menyerap panas).

Demikian juga, jika kelebihan disebabkan pada salah satu reaktan dalam sistem dalam kesetimbangan, zat lain akan membentuk produk untuk menetralisir modifikasi ini sebanyak mungkin..

Akibatnya, kesetimbangan bergerak mendukung satu atau lain cara dengan meningkatkan kecepatan reaksi, sehingga nilai K tetap konstan.

Semua pengaruh eksternal ini dan respons keseimbangan untuk menangkalnya adalah apa yang dikenal sebagai prinsip Le Chatelier.

Aplikasi

Terlepas dari kegunaannya yang sangat besar, ketika undang-undang ini diajukan, ia tidak memiliki dampak atau relevansi yang diinginkan dalam komunitas ilmiah.

Namun, sejak abad kedua puluh, ia menjadi terkenal karena fakta bahwa ilmuwan Inggris William Esson dan Vernon Harcourt mengambilnya kembali beberapa dekade setelah diundangkan..

Hukum aksi massa telah memiliki banyak aplikasi dari waktu ke waktu, itulah sebabnya beberapa di antaranya ditunjukkan di bawah ini:

  • Ketika dirumuskan dalam bentuk kegiatan alih-alih konsentrasi, akan berguna untuk menentukan penyimpangan perilaku ideal reaktan dalam larutan, asalkan konsisten dengan termodinamika.
  • Ketika suatu reaksi mendekati keadaan keseimbangan, hubungan antara laju reaksi bersih dan energi bebas Gibbs secara instan dari suatu reaksi dapat diprediksi..
  • Ketika dikombinasikan dengan prinsip keseimbangan terperinci, secara umum undang-undang ini memperkirakan nilai yang dihasilkan, menurut termodinamika, dari aktivitas dan konstanta dalam keadaan keseimbangan, serta hubungan antara ini dan konstanta kecepatan yang dihasilkan. reaksi dalam arti langsung seperti dalam arah yang berlawanan.
  • Ketika reaksi dari tipe elementer, ketika menerapkan hukum ini, persamaan kesetimbangan cocok untuk reaksi kimia tertentu dan ekspresi kecepatannya diperoleh..

Contoh hukum aksi massa

-Ketika mempelajari reaksi ireversibel antara ion-ion yang ada dalam larutan, ekspresi umum dari hukum ini mengarah pada formulasi Brönsted-Bjerrum, yang menetapkan hubungan yang ada antara kekuatan ion spesies dan kecepatan konstan..

-Ketika menganalisis reaksi yang dilakukan dalam larutan ideal encer atau dalam keadaan agregasi gas, ekspresi umum dari hukum asli diperoleh (dekade 80-an).

-Karena memiliki karakteristik universal, ekspresi umum undang-undang ini dapat digunakan sebagai bagian dari kinetika alih-alih melihatnya sebagai bagian dari termodinamika.

-Ketika digunakan dalam elektronik, hukum ini digunakan untuk menentukan bahwa perkalian antara kepadatan lubang dan elektron pada permukaan tertentu memiliki besaran konstan dalam kondisi mapan, bahkan secara terpisah dari doping yang disuplai ke material..

-Telah diketahui secara luas penggunaan hukum ini untuk menggambarkan dinamika yang ada antara predator dan mangsa, dengan asumsi bahwa hubungan predasi pada mangsa menyajikan proporsi tertentu dengan hubungan antara predator dan mangsa..

-Dalam bidang studi kesehatan, undang-undang ini bahkan dapat diterapkan untuk menggambarkan faktor-faktor tertentu perilaku manusia, dari sudut pandang politik dan sosial..

Hukum aksi massa dalam farmakologi

Dengan asumsi bahwa D adalah obat dan reseptor R yang digunakannya, keduanya bereaksi untuk berasal dari kompleks DR, yang bertanggung jawab atas efek farmakologis:

K = [DR] / [D] [R]

K adalah konstanta disosiasi. Ada reaksi langsung di mana obat bekerja pada reseptor, dan lainnya di mana kompleks DR berdisosiasi menjadi senyawa asli. Setiap reaksi memiliki kecepatannya sendiri, hanya menyamai dalam kesetimbangan, memuaskan K.

Menafsirkan hukum massa ke surat, semakin tinggi konsentrasi D, semakin tinggi konsentrasi kompleks DR terbentuk.

Namun, total penerima Rt memiliki batas fisik, sehingga tidak ada jumlah R yang tidak terbatas untuk semua D. tersedia. Demikian juga, penelitian eksperimental di bidang farmakologi telah menemukan batasan berikut ini untuk hukum massa di bidang ini:

- Asumsikan bahwa tautan R-D dapat dibalik, padahal dalam banyak kasus sebenarnya tidak.

- Ikatan R-D secara struktural dapat mengubah salah satu dari dua komponen (obat atau reseptor), suatu keadaan yang tidak mempertimbangkan hukum massa..

- Selain itu, hukum massa tidak ada artinya sebelum reaksi di mana beberapa perantara campur tangan dalam pembentukan DR.

Keterbatasan

Hukum aksi massa mengasumsikan bahwa setiap reaksi kimia bersifat elementer; dengan kata lain, bahwa molekulnya sama dengan urutan reaksi masing-masing untuk setiap spesies yang terlibat.

Di sini koefisien stoikiometrik a, b, c, dan d dianggap sebagai jumlah molekul yang campur tangan dalam mekanisme reaksi. Namun, dalam reaksi global ini tidak selalu sesuai dengan pesanan Anda.

Misalnya, untuk reaksi terhadap A + bB <=> cC + dD:

Ekspresi kecepatan untuk reaksi langsung dan terbalik adalah:

k1= [A]a[B]b

k2= [C]c[D]d

Ini hanya berlaku untuk reaksi elementer, karena untuk reaksi global, walaupun koefisien stoikiometriknya benar, mereka tidak selalu berupa urutan reaksi. Untuk kasus reaksi langsung, yang terakhir dapat berupa:

k1= [A]w[B]z

Dalam ungkapan tersebut, w dan z akan menjadi ordo reaksi yang benar untuk spesies A dan B.

Referensi

  1. Jeffrey Aronson. (19 November 2015). Hukum Kehidupan: Hukum Aksi Massal Guldberg dan Waage. Diperoleh pada 10 Mei 2018, dari: cebm.net
  2. ScienceHQ. (2018). Hukum aksi massa. Diperoleh pada 10 Mei 2018, dari: sciencehq.com
  3. kaum aski. (2018). Hukum Aksi Massal dan Konstanta Keseimbangan. Diperoleh pada 10 Mei 2018, dari: askiitians.com
  4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Kimia Volume 9, Salvat S.A. edisi Pamplona, ​​Spanyol. P 13-16.
  5. Walter J. Moore. (1963). Kimia Fisik Masuk Termodinamika dan keseimbangan kimia. (Ed keempat.) Longman. P 169.
  6. Alex Yartsev (2018). Hukum Aksi Massal dalam Farmakodinamik. Diperoleh pada 10 Mei 2018, dari: derangedphysiology.com