שיווי משקל דינמי.

שלב 1 מתוך 5

שני קצבים

בבקבוק רצות שתי תגובות בבת אחת: התחברות, $\mathrm{2NO_2 \rightarrow N_2O_4}$⁠, והתפרקות, $\mathrm{N_2O_4 \rightarrow 2NO_2}$⁠. לכל אחת קצב משלה. לפי תורת ההתנגשויות, קצב ההתחברות יחסי ל־$[\mathrm{NO_2}]^2$⁠, כי כל התחברות צריכה מפגש של שתי מולקולות $\mathrm{NO_2}$⁠, וקצב ההתפרקות יחסי ל־$[\mathrm{N_2O_4}]$⁠.

בגרף העליון שליד הסצנה הקו הכתום הוא ההתחברות והקו הכחול הוא ההתפרקות.

שלב 2 מתוך 5

המולקולות לא עוצרות

כשהקצבים שווים, בכל שנייה נוצרים בדיוק כמה זוגות שמתפרקים, ולכן אף ריכוז לא משתנה. המצב הזה נקרא שיווי משקל דינמי: “שיווי משקל” כי שום דבר לא משתנה, ו“דינמי” כי הכול ממשיך לזוז.

שלב 3 מתוך 5

מה שווה

המילה “שיווי” מבלבלת לפעמים: היא נשמעת כאילו משהו בבקבוק מתחלק חצי־חצי. השוו את שני הגרפים שליד הסצנה, ובדקו מה בדיוק נפגש ומה רק מפסיק להשתנות.

שלב 4 מתוך 5

קבוע שיווי המשקל

בשיווי משקל $k_f[\mathrm{NO_2}]^2 = k_b[\mathrm{N_2O_4}]$$k_f[\mathrm{NO_2}]^2 =$$k_b[\mathrm{N_2O_4}]$⁠, ולכן היחס

$K = \frac{[\mathrm{N_2O_4}]}{[\mathrm{NO_2}]^2} = \frac{k_f}{k_b}$$K =$$\frac{[\mathrm{N_2O_4}]}{[\mathrm{NO_2}]^2} =$$\frac{k_f}{k_b}$⁠

הוא מספר קבוע, שתלוי רק בטמפרטורה: קבוע שיווי המשקל. בביטוי, התוצרים במונה והמגיבים במכנה, וכל ריכוז בחזקת המקדם שלו בניסוח. כאן טמפרטורה קבועה על 348 K, 75 °C.

שלב 5 מתוך 5

לאן תזוז התערובת

את אותו ביטוי אפשר לחשב בכל רגע, גם לפני שיווי משקל. אז קוראים לו מנת התגובה, $Q$⁠. השורה שמתחת לגרף התחתון משווה בין $Q$⁠ ל־$K$⁠. כאן זמן קבוע על רגע מוקדם, לפני שהבקבוק התייצב.