Varför krävs det minst energi av systemet när en reaktion är i jämvikt?
Förstår inte riktigt kopplingen mellan att jämvikt är det stadie då systemet är som lägst på energi (stabilast) och att det bara är det stadie där båda sidornas reaktionshastighet är ungefär lika snabba :(
Pankakan skrev:Förstår inte riktigt kopplingen mellan att jämvikt är det stadie då systemet är som lägst på energi (stabilast) och att det bara är det stadie där båda sidornas reaktionshastighet är ungefär lika snabba :(
Är du med på att ett system strävar efter att ha så låg energi som möjligt?
Är du med på att när vi har en dynamisk jämvikt så går reaktionen åt höger lika snabbt som reaktionen åt vänster?
Smaragdalena skrev:Pankakan skrev:Förstår inte riktigt kopplingen mellan att jämvikt är det stadie då systemet är som lägst på energi (stabilast) och att det bara är det stadie där båda sidornas reaktionshastighet är ungefär lika snabba :(
Är du med på att ett system strävar efter att ha så låg energi som möjligt?
Är du med på att när vi har en dynamisk jämvikt så går reaktionen åt höger lika snabbt som reaktionen åt vänster?
Det är jag med på!
Pankakan skrev:Förstår inte riktigt kopplingen mellan att jämvikt är det stadie då systemet är som lägst på energi (stabilast) och att det bara är det stadie där båda sidornas reaktionshastighet är ungefär lika snabba :(
Väldigt bra fråga och det är inte alls självklart varför det är så. Jämvikt var från början en makroskopisk egenskap, dvs man noterade att alla koncentrationer var stabila och att inget mer hände med systemet vid jämvikt. Långt senare har man kunnat konstatera att det händer saker på mikronivå, dvs som Smaragdalena skriver är jämvikten dynamisk och reaktionerna pågår hela tiden med samma hastighet i bägge riktningar.
Man kan se det som att hastigheterna måste vara lika stora, annars skulle koncentrationerna ändras med tiden. Det är inte så att värdet på reaktionernas hastighet på något sätt är kopplat till att systemet är vid sin lägsta energi. När man skriver "energi" menar man egentligen systemets Gibbs fria energi. Det är uppfunnet av kemister för att man ska slippa prata om entropi, men de är "besläktade" begrepp. Det som egentligen sker vid jämvikt i systemet är att det maximerar universums (systemet+omgivningen) entropi. Det finns en naturlag, termodynamikens andra huvudsats, som säger att processer över tid går åt det håll som ökar universums entropi. Man kan se entropi som ett mått på hur utspridd energin är. Energin vill alltså sprida ut sig så mycket som möjligt och detta har skett vid jämviktsläget.
Teraeagle skrev:Pankakan skrev:Förstår inte riktigt kopplingen mellan att jämvikt är det stadie då systemet är som lägst på energi (stabilast) och att det bara är det stadie där båda sidornas reaktionshastighet är ungefär lika snabba :(
Väldigt bra fråga och det är inte alls självklart varför det är så. Jämvikt var från början en makroskopisk egenskap, dvs man noterade att alla koncentrationer var stabila och att inget mer hände med systemet vid jämvikt. Långt senare har man kunnat konstatera att det händer saker på mikronivå, dvs som Smaragdalena skriver är jämvikten dynamisk och reaktionerna pågår hela tiden med samma hastighet i bägge riktningar.
Man kan se det som att hastigheterna måste vara lika stora, annars skulle koncentrationerna ändras med tiden. Det är inte så att värdet på reaktionernas hastighet på något sätt är kopplat till att systemet är vid sin lägsta energi. När man skriver "energi" menar man egentligen systemets Gibbs fria energi. Det är uppfunnet av kemister för att man ska slippa prata om entropi, men de är "besläktade" begrepp. Det som egentligen sker vid jämvikt i systemet är att det maximerar universums (systemet+omgivningen) entropi. Det finns en naturlag, termodynamikens andra huvudsats, som säger att processer över tid går åt det håll som ökar universums entropi. Man kan se entropi som ett mått på hur utspridd energin är. Energin vill alltså sprida ut sig så mycket som möjligt och detta har skett vid jämviktsläget.
Tack för svaret! Verkar som detta går till en mycket mer avancerad nivå, undrar om detta också är varför förhållandet mellan reaktant och produkt vid jämvikten kan vara så olika vid samma reaktion och temperatur om man har olika koncentrationer av ämnena? Till exempel i reaktionen NO2 ⇌ N2O4 vid 200 C så är jämvikten för 1,5 mol/dm3 NO2 koncentrationen 0,216 mol/dm3 N2O4, ett förhållande av 7:1, medan jämvikten för 10 mol/dm3 NO2 koncentrationen 10,4 mol/dm3 N2O4, nästan 1:1?
Ja det är kopplat till det. Exempelvis kan en reaktion frigöra mycket värme (vara exoterm), det ger högre jämviktskonstant eftersom energin då kan gå ut i omgivningen och spridas ut väldigt mycket.
Om vi tittar på ditt exempel 2NO2 <--> N2O4 så är den exoterm åt höger, dvs man kan förvänta sig att reaktionen gärna då vill gå åt det hållet så det frigörs mycket värme till omgivningen och energin sprids ut. Notera dock att det är två molekyler som går ihop och bildar en större molekyl. All energi hos NO2-molekylerna klumpas ihop och blir mindre utspridd, så i systemet blir energin faktiskt mindre utspridd. Det är det som till stor del begränsar varför reaktionen inte bara fortsätter att gå åt höger utan blir en jämvikt istället. Vid någon punkt är energin maximalt utspridd i systemet och omgivningen tillsammans, det sker vid jämviktsläget.
