
【化】 unstable chemical equilibrium
不穩定化學平衡(Unstable Chemical Equilibrium)指在特定外界條件下,化學反應的正向與逆向反應速率雖達到瞬時相等,但體系對外界擾動極為敏感,任何微小變化都會導緻不可逆偏離平衡态的現象。該概念包含三個核心特征:
動态平衡性
系統滿足質量作用定律,正逆反應速率相等($ u+ = u-$),但平衡常數$K$對應的吉布斯自由能變化$Delta G^circ = -RTln K$處于臨界狀态,體系能量位壘較低。
亞穩态特性
根據勒夏特列原理,此類平衡在溫度、壓力或濃度變化時,會迅速向新平衡移動。例如硝化甘油在沖擊下的分解反應,其活化能僅需克服微弱能壘即發生劇烈變化。
熱力學判據
通過勢能面分析可證明,這類平衡對應的二階導數$left(frac{partial G}{partial xi}right)_{T,P} approx 0$,導緻系統穩定性顯著低于穩定化學平衡。
在工業催化領域,該現象常見于自由基鍊式反應體系,如乙烯聚合過程中的反應器控制需精确維持操作參數,避免進入不穩定平衡區域引發爆聚事故。
(注:由于平台限制,實際引用來源未以鍊接形式展示,專業内容參考自國際純粹與應用化學聯合會
關于“不穩定化學平衡”的解釋如下:
定義 不穩定化學平衡是指一個化學系統處于平衡狀态時,對外界條件的微小擾動(如溫度、壓力或濃度變化)極其敏感,導緻系統無法維持原有平衡,并迅速向某一方向移動,最終達到新的穩定狀态。這種平衡在熱力學上對應吉布斯自由能的局部極大值點。
熱力學基礎
與穩定平衡的區别 |特征 | 穩定化學平衡 | 不穩定化學平衡 | |----------------|----------------------|----------------------| | 對外界擾動的響應 | 自我恢複原狀 | 迅速偏離原平衡 | | 自由能狀态| 自由能極小值(勢阱) | 自由能極大值(勢壘) | | 實際存在性| 常見(如可逆反應) | 罕見,多為理論模型 |
實例
意義與應用 此類平衡在工業中需要嚴格規避(如某些易燃易爆化學品的存儲),但在理論研究中有助于理解相變機制和非平衡态熱力學。實際系統中更常見的是亞穩平衡(如金剛石在常溫常壓下可長期存在)。
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