Nyckelskillnaden mellan jämvikt och stationärt tillstånd är att i jämvikt hålls koncentrationerna av alla komponenter konstanta medan, i stationärt tillstånd, endast vissa komponenter hålls konstanta.
När en eller flera reaktanter omvandlas till produkter kan de genomgå olika modifieringar och energiförändringar. De kemiska bindningarna i reaktanterna bryts och nya bindningar bildas för att generera produkter som skiljer sig helt från reaktanterna. Detta är vad vi kallar en kemisk reaktion. Jämvikt och steady state är viktiga kemiska begrepp för olika kemiska reaktioner.
Vad är jämvikt?
Vissa reaktioner är reversibla, medan vissa reaktioner är irreversibla. I en reaktion omvandlas reaktanter till produkter. I vissa reaktioner genereras reaktanterna igen från produkterna. Vi kallar denna typ av reaktioner som reversibla. I irreversibla reaktioner, när reaktanterna omvandlas till produkter, regenereras de inte igen från produkter.
I en reversibel reaktion, när reaktanter omvandlas till produkter, kallar vi det framåtreaktion. När produkter omvandlas till reaktanter kallar vi det en bakåtreaktion. När hastigheten för reaktioner framåt och bakåt är lika, då är reaktionen i jämvikt. Därför ändras inte mängden reaktanter och produkter över en tidsperiod.
Figur 01: Termisk jämvikt
Reversibla reaktioner tenderar alltid att komma till jämvikt och upprätthålla den jämvikten. När systemet är i jämvikt behöver mängden produkter och reaktanter inte nödvändigtvis vara lika. Det kan finnas en högre mängd reaktanter än produkter eller vice versa. Det enda kravet i en jämviktsekvation är att bibehålla en konstant mängd från båda över tiden. För en reaktion i jämvikt kan vi definiera en jämviktskonstant, som är lika med förhållandet mellan koncentrationen av produkter och koncentrationen av reaktioner.
Vad är Steady State?
Tänk på en reaktion där reaktant A går till produkten C via en mellanprodukt B. I en reaktion som denna bildas B av A, och sedan genomgår den utarmning för att bilda C. Innan reaktionen börjar finns det bara A och B börjar sakta byggas upp. Men med tiden minskar mängden A och C ökar, men mängden B förblir ungefär densamma över tiden. I detta tillstånd, så snart som mer B bildas, kommer det att tömmas för att ge C i snabb takt och bibehålla en stabil koncentration. Således är synteshastigheten för B=förbrukningshastigheten för B.
A ⟶ B ⟶ C
Steady state-antagande: d(B)/dt=0.
Vad är skillnaden mellan jämvikt och stabilt tillstånd?
Jämvikt och steady state är viktiga kemiska begrepp. Den viktigaste skillnaden mellan jämvikt och stationärt tillstånd är att i jämvikt hålls koncentrationerna av alla komponenter konstanta medan, i stationärt tillstånd, endast vissa komponenter hålls konstanta. I jämvikt är koncentrationerna av komponenter konstanta eftersom reaktionshastigheterna är lika i reaktionen framåt och bakåt. I stationärt tillstånd är endast vissa komponenter konstanta eftersom dess synteshastighet och konsumtionshastighet är lika. För detta behöver reaktionerna inte nödvändigtvis vara i jämvikt.
Sammanfattning – Jämvikt vs stabilt tillstånd
Jämvikt och steady state är viktiga kemiska begrepp. Den viktigaste skillnaden mellan jämvikt och stationärt tillstånd är att i jämvikt hålls koncentrationerna av alla komponenter konstanta medan, i stationärt tillstånd, endast vissa komponenter hålls konstanta.
