QUY LUẬT HÀNH ĐỘNG CHUNG: ỨNG DỤNG, VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Quy luật tác dụng của khối lượng thiết lập mối quan hệ giữa khối lượng hoạt động của chất phản ứng và của sản phẩm, trong điều kiện cân bằng và trong hệ đồng thể (dung dịch hoặc pha khí). Nó được xây dựng bởi các nhà khoa học Na Uy CM Guldberg và P. Waage, những người đã công nhận rằng trạng thái cân bằng là động chứ không phải tĩnh.

Tại sao động? Vì tốc độ của phản ứng thuận và nghịch bằng nhau. Khối lượng hoạt động thường được biểu thị mol / L (nồng độ mol). Phản ứng như vậy có thể được viết như sau: aA + bB <=> cC + dD. Đối với cân bằng được trích dẫn trong ví dụ này, mối quan hệ giữa chất phản ứng và sản phẩm được minh họa trong phương trình trong hình dưới đây.

K luôn không đổi, không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của các chất, miễn là nhiệt độ không thay đổi. Ở đây A, B, C và D là các chất phản ứng và sản phẩm; trong khi a, b, c và d là hệ số góc của chúng.

Trị số của K là hằng số đặc trưng cho mỗi phản ứng ở nhiệt độ nhất định. Vì vậy, K được gọi là hằng số cân bằng.

Kí hiệu có nghĩa là trong biểu thức toán học, nồng độ xuất hiện theo đơn vị mol / L, được nâng lên thành lũy thừa bằng hệ số phản ứng.

Quy luật hành động của quần chúng là gì?

Như đã đề cập trước đây, quy luật tác dụng của khối lượng biểu thị rằng tốc độ của một phản ứng nhất định tỷ lệ thuận với tích của nồng độ của các loại chất phản ứng, trong đó nồng độ của mỗi loại được nâng lên một công suất bằng hệ số của nó. đo góc trong phương trình hóa học.

Theo nghĩa này, nó có thể được giải thích tốt hơn bằng cách có một phản ứng thuận nghịch, phương trình tổng quát của nó được minh họa dưới đây:

aA + bB ↔ cC + dD

Trong đó A và B đại diện cho các chất phản ứng và các chất có tên C và D đại diện cho các sản phẩm của phản ứng. Tương tự như vậy, các giá trị của a, b, c và d lần lượt thể hiện các hệ số góc của A, B, C và D.

Bắt đầu từ phương trình trước, hằng số cân bằng được đề cập trước đó sẽ thu được, được minh họa như sau:

K = ^{c d} / ^{a b}

Trong đó hằng số cân bằng K bằng một thương số, trong đó tử số được tạo thành từ phép nhân nồng độ của các sản phẩm (ở trạng thái cân bằng) được nâng lên với hệ số của chúng trong phương trình cân bằng và mẫu số bao gồm một phép nhân tương tự nhưng trong số các chất phản ứng được nâng lên đến hệ số đi kèm với chúng.

Ý nghĩa của hằng số cân bằng

Cần lưu ý rằng nồng độ cân bằng của các loài phải được sử dụng trong phương trình để tính hằng số cân bằng, miễn là không có sự thay đổi nào đối với các nồng độ này hoặc đối với nhiệt độ của hệ thống.

Theo cách tương tự, giá trị của hằng số cân bằng cung cấp thông tin về hướng có lợi trong phản ứng ở trạng thái cân bằng, tức là nó cho biết phản ứng thuận lợi đối với chất phản ứng hay sản phẩm.

Trong trường hợp độ lớn của hằng số này lớn hơn nhiều so với độ đồng nhất (K »1), thì cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải và có lợi cho các sản phẩm; trong khi nếu độ lớn của hằng số này nhỏ hơn nhiều so với sự thống nhất (K «1), thì cân bằng sẽ chuyển dịch sang trái và có lợi cho các chất phản ứng.

Tương tự như vậy, mặc dù theo quy ước người ta chỉ ra rằng các chất ở bên trái của mũi tên là chất phản ứng và những chất ở bên phải là sản phẩm, có thể hơi khó hiểu khi các chất phản ứng đến từ phản ứng trong ý nghĩa trực tiếp trở thành các sản phẩm trong phản ứng và ngược lại.

Cân bằng hóa học

Các phản ứng thường đạt đến trạng thái cân bằng giữa lượng chất ban đầu và lượng sản phẩm tạo thành. Cân bằng này có thể chuyển dịch bổ sung theo hướng tăng hoặc giảm của một trong các chất tham gia phản ứng.

Một thực tế tương tự xảy ra trong sự phân ly của một chất hòa tan: trong một phản ứng, sự biến mất của các chất ban đầu và sự hình thành các sản phẩm có thể được quan sát bằng thực nghiệm với tốc độ thay đổi.

Tốc độ của một phản ứng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và ở các mức độ khác nhau vào nồng độ của các chất phản ứng. Trong thực tế, các yếu tố này được nghiên cứu đặc biệt bởi động học hóa học.

Tuy nhiên, trạng thái cân bằng này không phải là tĩnh, mà đến từ sự cùng tồn tại của phản ứng trực tiếp và phản ứng nghịch.

Trong phản ứng trực tiếp (->) các sản phẩm được tạo thành, trong khi trong phản ứng nghịch (<-) chúng tạo lại các chất ban đầu.

Điều này tạo thành cái được gọi là cân bằng động, đã đề cập ở trên.

Cân bằng trong các hệ thống không đồng nhất

Trong các hệ không đồng nhất - nghĩa là, trong những hệ được hình thành bởi một số pha - thì nồng độ của chất rắn có thể được coi là không đổi, bỏ qua biểu thức toán học cho K.

CaCO ₃ (s) <=> CaO (s) + CO ₂ (g)

Do đó, trong trạng thái cân bằng phân hủy của canxi cacbonat, nồng độ của nó và nồng độ của oxit tạo thành có thể được coi là không đổi bất kể khối lượng của nó.

Cân bằng ca

Giá trị bằng số của hằng số cân bằng xác định xem phản ứng có tạo ra sản phẩm hay không. Khi K lớn hơn 1, hệ cân bằng sẽ có nồng độ sản phẩm cao hơn nồng độ của chất phản ứng, và nếu K nhỏ hơn 1, điều ngược lại xảy ra: ở trạng thái cân bằng sẽ có nồng độ chất phản ứng lớn hơn sản phẩm.

Nguyên tắc Le Chatelier

Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ, nhiệt độ và áp suất có thể làm thay đổi tốc độ của phản ứng.

Ví dụ, nếu các sản phẩm ở thể khí được tạo thành trong một phản ứng, thì sự gia tăng áp suất trong hệ thống làm cho phản ứng chạy theo chiều ngược lại (về phía các chất phản ứng).

Nhìn chung, các phản ứng vô cơ diễn ra giữa các ion rất nhanh, trong khi các phản ứng hữu cơ có tốc độ thấp hơn nhiều.

Nếu nhiệt được tạo ra trong một phản ứng, sự gia tăng nhiệt độ bên ngoài có xu hướng hướng nó theo chiều ngược lại, vì phản ứng nghịch là thu nhiệt (hấp thụ nhiệt).

Tương tự như vậy, nếu một trong các chất phản ứng trong hệ thống ở trạng thái cân bằng bị dư thừa, thì các chất khác sẽ tạo thành các sản phẩm để trung hòa sự thay đổi này ở mức tối đa.

Kết quả là, cân bằng chuyển dịch theo cách này hay cách khác bằng cách tăng tốc độ phản ứng, theo cách mà giá trị của K không đổi.

Tất cả những tác động bên ngoài này và phản ứng cân bằng để chống lại chúng là những gì được gọi là nguyên lý Le Chatelier.

Các ứng dụng

Mặc dù tiện ích to lớn của nó, nhưng khi luật này được đề xuất, nó không có tác động hoặc mức độ phù hợp mong muốn trong cộng đồng khoa học.

Tuy nhiên, từ thế kỷ 20, nó đã trở nên nổi tiếng nhờ vào việc các nhà khoa học người Anh William Esson và Vernon Harcourt đã nghiên cứu lại nó vài thập kỷ sau khi nó được ban hành.

Luật hành động theo thời gian đã có nhiều ứng dụng, một số trong số đó được liệt kê dưới đây:

• Vì nó được xây dựng dưới dạng hoạt tính hơn là nồng độ, nên nó hữu ích để xác định độ lệch so với hành vi lý tưởng của chất phản ứng trong dung dịch, miễn là nó phù hợp với nhiệt động lực học.
• Khi phản ứng tiến tới trạng thái cân bằng, có thể dự đoán mối quan hệ giữa tốc độ thực của phản ứng và năng lượng tự do Gibbs tức thời của phản ứng.
• Khi kết hợp với nguyên lý cân bằng chi tiết, về mặt tổng quát, định luật này cung cấp các giá trị kết quả, theo nhiệt động lực học, của các hoạt động và hằng số ở trạng thái cân bằng, cũng như mối quan hệ giữa chúng và các hằng số vận tốc thu được của phản ứng theo chiều thuận và chiều nghịch.
• Khi các phản ứng thuộc loại cơ bản, áp dụng định luật này ta thu được phương trình cân bằng thích hợp cho một phản ứng hóa học đã cho và biểu thức tốc độ của nó.

Ví dụ về quy luật hành động quần chúng

-Khi nghiên cứu phản ứng bất thuận nghịch giữa các ion trong dung dịch, biểu thức chung của định luật này dẫn đến công thức Brönsted-Bjerrum, thiết lập mối quan hệ giữa cường độ ion của loại và hằng số tốc độ. .

-Khi phân tích các phản ứng xảy ra trong dung dịch lý tưởng loãng hoặc ở trạng thái khí tập hợp ta thu được biểu thức tổng quát của định luật gốc (thập kỷ 80).

-Như nó có các đặc điểm chung, biểu thức chung của định luật này có thể được sử dụng như một phần của động học thay vì xem nó như một phần của nhiệt động lực học.

-Khi được sử dụng trong điện tử, định luật này được sử dụng để xác định rằng phép nhân giữa mật độ lỗ trống và electron của một bề mặt nhất định có độ lớn không đổi ở trạng thái cân bằng, thậm chí độc lập với sự pha tạp được cung cấp cho vật liệu. .

-Việc sử dụng định luật này để mô tả động thái giữa vật ăn thịt và con mồi đã được biết đến rộng rãi, cho rằng mối quan hệ săn mồi trên con mồi chiếm một tỷ lệ nhất định với mối quan hệ giữa vật ăn thịt và con mồi.

-Trong lĩnh vực nghiên cứu sức khỏe, luật này thậm chí có thể được áp dụng để mô tả các yếu tố nhất định của hành vi con người, theo quan điểm chính trị và xã hội.

Quy luật hành động hàng loạt trong dược học

Giả sử rằng D là thuốc và R là thụ thể mà nó hoạt động, cả hai đều phản ứng để tạo ra phức hợp DR, chịu trách nhiệm về tác dụng dược lý:

K = /

K là hằng số phân ly. Có một phản ứng trực tiếp trong đó thuốc hoạt động trên thụ thể và một phản ứng khác trong đó phức hợp DR phân ly thành các hợp chất ban đầu. Mỗi phản ứng có tốc độ riêng, tốc độ riêng của nó chỉ bằng ở trạng thái cân bằng, với K. là thỏa mãn.

Giải thích luật khối lượng sang chữ cái, nồng độ của D càng cao thì nồng độ phức hợp DR hình thành càng cao.

Tuy nhiên, tổng số máy thu Rt có giới hạn vật lý, do đó không có giới hạn R cho tất cả các máy thu D khả dụng. Tương tự như vậy, các nghiên cứu thực nghiệm trong lĩnh vực dược học đã phát hiện ra những hạn chế sau đây đối với quy luật khối lượng trong lĩnh vực này:

- Giả định rằng liên kết RD là có thể đảo ngược, trong khi trong hầu hết các trường hợp, nó thực sự không.

- Liên kết RD có thể làm thay đổi cấu trúc một trong hai thành phần (thuốc hoặc thụ thể), một trường hợp không được coi là theo luật khối lượng.

- Hơn nữa, quy luật khối lượng nhạt đi khi đối mặt với những phản ứng mà nhiều trung gian can thiệp vào sự hình thành RD.

Hạn chế

Quy luật hành động của khối lượng cho rằng mọi phản ứng hóa học đều là nguyên tố; nói cách khác, độ phân tử giống như thứ tự phản ứng tương ứng của mỗi loài liên quan.

Ở đây các hệ số phân cực a, b, c, d được coi là số phân tử tham gia vào cơ chế phản ứng. Tuy nhiên, trong một phản ứng toàn cầu, những thứ này không nhất thiết phải khớp với thứ tự của bạn.

Ví dụ, đối với phản ứng aA + bB <=> cC + dD:

Biểu thức vận tốc của phản ứng thuận và nghịch là:

Điều này chỉ áp dụng cho các phản ứng cơ bản, vì đối với các phản ứng toàn cục, mặc dù hệ số phân vị là đúng, chúng không phải lúc nào cũng là thứ tự phản ứng. Trong trường hợp phản ứng trực tiếp, phản ứng sau có thể là:

Trong biểu thức này, w và z sẽ là thứ tự phản ứng đúng đối với loài A và B.

Người giới thiệu

1. Jeffrey Aronson. (2015, ngày 19 tháng 11). Quy luật của Cuộc sống: Quy luật Hành động Quần chúng của Guldberg và Waage. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: cebm.net
2. Khoa họcHQ. (2018). Luật hành động tập thể. Được lấy vào ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: sciencehq.com
3. người hỏi. (2018). Định luật Hành động Khối lượng và Hằng số Cân bằng. Được lấy vào ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: askiitians.com
4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (Năm 1968). Hóa học. Tập 9, Salvat SA của ediciones Pamplona, ​​Tây Ban Nha. Tr 13-16.
5. Walter J. Moore. (Năm 1963). Hóa lý. Trong Nhiệt động lực học và cân bằng hóa học. (Lần xuất bản thứ tư). Longmans. P 169.
6. Alex Yartsev. (2018). Quy luật tác dụng hàng loạt trong dược lực học. Được lấy vào ngày 10 tháng 5 năm 2018, từ: derangedphysiology.com