ดุลยภาพทางเคมีคืออะไร?

ดุลยภาพทางเคมีหมายถึงอัตราส่วนที่เสถียรระหว่างสารตั้งต้นกับผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาทางเคมีที่ผันกลับได้ ในปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้สารตั้งต้นจะไม่แปรสภาพเป็นผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ แต่จะหยุดทำปฏิกิริยาอย่างช้า ๆ เมื่อถึงสมดุลเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการรวมถึงอุณหภูมิเฟสของสสารและการปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาหลายอย่างต้องการอินพุตเริ่มต้นของพลังงานเพื่อเริ่มทำปฏิกิริยา

โดยพื้นฐานแล้วปฏิกิริยาทางเคมีคือการสร้างหรือทำลายพันธะเคมี พันธะเคมีจะเกิดขึ้นเมื่อแรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอะตอมหรือโมเลกุลทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างกัน พันธะไอออนิกคือเมื่ออิออนสองอะตอมที่มีประจุตรงข้ามดึงดูดกันและกันโดยตรง พันธะโควาเลนต์เกี่ยวข้องกับการแบ่งปันคู่อิเล็กตรอนระหว่างอะตอม พันธะเคมีเหล่านี้ก่อให้เกิดสารใหม่ที่มีคุณสมบัติทางเคมีของตัวเอง

แนวคิดของสมดุลเคมีมีความสัมพันธ์กับความคิดของปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้ ในความเป็นจริงแล้วปฏิกิริยาทางเคมีทั้งหมดจะสามารถย้อนกลับได้ในระดับหนึ่งดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาบางอย่างมีระดับความสามารถในการพลิกกลับที่ไม่สำคัญ - ในปฏิกิริยาเหล่านี้ว่าความสมดุลของสารเคมีมีความสำคัญ เมื่อเน้นความสามารถในการกลับตัวได้ในเครื่องหมายทางวิทยาศาสตร์ลูกศรดั้งเดิมระหว่างสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จะถูกแทนที่ด้วยลูกศรแบบตะขอคู่ สิ่งเหล่านี้บ่งบอกว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นทั้งสองทิศทาง

ความเร็วในการเข้าถึงสมดุลของสารเคมีนั้นแตกต่างกันอย่างมาก ปฏิกิริยาบางอย่างจะเสร็จสิ้นภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาทีในขณะที่ปฏิกิริยาบางอย่างใช้เวลาหลายปี แม้ว่าจะไม่มีวิธีการเดียวในการทำนายอัตราการเกิดปฏิกิริยา แต่ก็มีหลายปัจจัยที่มีบทบาทสำคัญ

ปัจจัยหนึ่งคืออุณหภูมิ อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะช่วยให้พลังงานเข้าสู่ระบบได้มากขึ้นซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้น ขั้นตอนของสสาร - ของแข็งของเหลวหรือก๊าซ - ยังสามารถมีอิทธิพลต่อวิธีการที่สารถึงสมดุลเคมี ในที่สุดการมีตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดหนึ่งที่มีความสำคัญในการควบคุมการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิต

ปฏิกิริยาบางอย่างไม่เกิดขึ้นแม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้อยู่ในสมดุลทางเคมี นี่เป็นเพราะปฏิกิริยาหลายอย่างต้องการพลังงานกระตุ้น ยกตัวอย่างเช่นไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนสามารถสัมผัสกับสารโดยไม่ต้องทำปฏิกิริยา อย่างไรก็ตามพลังงานจำนวนเล็กน้อยสามารถทำให้สารตั้งต้นเกิดการระเบิดและปลดปล่อยพลังงานได้อย่างมาก ปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเผาไม้ - แม้ว่าไม้สามารถปล่อยพลังงานได้มากเมื่อถูกเผา แต่ต้องมีประกายหรือเปลวไฟเริ่มต้นเพื่อให้กระบวนการทำงานต่อไป