เทอร์โมไดนามิกส์เป็นสาขาวิชาเคมีที่เกี่ยวข้องกับงานที่ทำและความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง ความสัมพันธ์เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาเคมีต่อเนื่องหรือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในสถานะทางกายภาพของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ มันไม่ได้จำกัดอยู่แค่การคำนวณเชิงปฏิบัติของปฏิกิริยาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์และการคำนวณที่เกี่ยวข้องด้วย
สารละลายไอโซโทนิกเทียบกับสมดุล
ความแตกต่างระหว่าง Isotonic Solution กับ Equilibrium คือ Isotonic Solution เป็นประเภท Solution โดยที่องค์ประกอบทั้งหมดที่เป็นตัวถูกละลายและตัวทำละลายมีสัดส่วนเท่ากัน ในขณะที่ในทางกลับกัน คำว่า Equilibrium ถูกระบุเป็นปรากฏการณ์เมื่อไปข้างหน้า ปฏิกิริยาและปฏิกิริยาย้อนกลับมีความเสถียร
Isotonic Solution เป็นหนึ่งในสามประเภทของ Solution ที่รู้จักกันในเรื่องนี้ – hypertonic Solution และ hypotonic Solution เป็นที่รู้จัก สารละลายสามารถได้รับสภาวะไอโซโทนิกเมื่อทั้งองค์ประกอบที่เป็นตัวถูกละลายและตัวทำละลายยังคงมีความเข้มข้นเท่ากัน ตัวอย่างที่ดีของภาวะดังกล่าวคือเซลล์เม็ดเลือดของร่างกายมนุษย์ พวกมันยอมให้สารอาหาร น้ำ และวัสดุอื่นๆ ผ่านเมมเบรนเพื่อลำเลียงออกซิเจนเป็นหลัก
สมดุลเป็นเงื่อนไขในสารละลายเคมีเมื่อทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์มีความเสถียรหรือในอัตราที่เท่ากัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเกิดขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ของผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะสลายตัวในสารตั้งต้นอีกครั้ง สำหรับปฏิกิริยาตามลำดับ อัตราการเกิดปฏิกิริยาของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับอาจเท่ากันแต่ไม่เคยมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ในสมดุล
ตารางเปรียบเทียบระหว่างสารละลายไอโซโทนิกและสมดุล
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | สารละลายไอโซโทนิก | สมดุล |
| ค้นพบโดย | ซิดนี่ย์ ริงเกอร์ | Gibbs และ Le Chatelier |
| ปี | 1882 | 1873 |
| คำนิยาม | ความเข้มข้นของส่วนประกอบ (ตัวถูกละลายและตัวทำละลาย) ที่ผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านจะเท่ากัน | เมื่อปฏิกิริยาเดินหน้าและถอยหลังสมดุลหรือเสถียร |
| การตระเตรียม | สามารถเตรียมได้เอง | ไม่สามารถเตรียมด้วยตนเองได้เนื่องจากบรรลุด้วยตัวเอง |
| พารามิเตอร์ทางกายภาพ | ไม่มีผลดังกล่าว | ได้รับผลกระทบจากอัตราการเกิดปฏิกิริยา อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ |
| ความเคลื่อนไหว | ไม่มีการแสดงการเคลื่อนไหวเนื่องจากการไล่ระดับความเข้มข้นเท่ากัน | ไม่มีการเคลื่อนไหวเพราะแรงสุทธิเป็นศูนย์ |
ไอโซโทนิกโซลูชั่นคืออะไร?
ออสโมซิสเป็นปรากฏการณ์ที่น้ำเคลื่อนที่เข้าและออกโดยเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ ซึ่งแบ่งย่อยเพิ่มเติมเป็นโซลูชันสามประเภทคือ – โซลูชันไฮโปโทนิก ไฮเปอร์โทนิกโซลูชั่น และโซลูชั่นไอโซโทนิก สารละลายไอโซโทนิกเป็นที่ที่ระดับความเข้มข้นของสารละลายเท่ากัน (ของตัวถูกละลายและตัวทำละลาย) ผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้
คำนี้มีความหมายเท่ากัน ดังนั้นการเคลื่อนที่ของตัวถูกละลายและตัวทำละลายจึงเท่ากัน ปรากฏการณ์ของสารละลายไอโซโทนิกถูกค้นพบโดย Sydney Ringer ในปี พ.ศ. 2425 ปรากฏการณ์ของสารละลายไอโซโทนิกสามารถกำหนดได้ในห้องปฏิบัติการโดยการเตรียมด้วยตนเอง
กล่าวกันว่าสารละลายไอโซโทนิกไม่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอกใดๆ เช่น – อัตราการเกิดปฏิกิริยา ความดัน อุณหภูมิ ฯลฯ นอกจากนี้ การเคลื่อนที่ของอนุภาคในสารละลายยังช้ามากจนมองไม่เห็นด้วยซ้ำ
สมดุลคืออะไร?
สมดุลเป็นปรากฏการณ์ของปฏิกิริยาเคมีที่มีความเสถียรมาก กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อปฏิกิริยาทั้งสองที่อยู่ข้างหน้าซึ่งสารตั้งต้นเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์และปฏิกิริยาย้อนกลับซึ่งผลิตภัณฑ์สลายตัวอีกครั้งเพื่อก่อให้เกิดสารตั้งต้นจะบรรลุความเสถียรที่จุดสำคัญที่สารตั้งต้นสามารถแตกออกได้อีกและผลิตภัณฑ์ไม่ ไม่แตกกลับกลายเป็นสารตั้งต้น
คำว่าสมดุลนั้นหมายถึงความเท่าเทียมและความมั่นคง นอกจากนี้ กิบบ์และเลอ ชาเตอลิเยร์ค้นพบปรากฏการณ์แห่งความสมดุล และพวกเขาทั้งคู่ทำงานกันในไทม์ไลน์ที่แตกต่างกัน ซึ่งกิ๊บส์ทำงานตั้งแต่ปี 1873-1878 ขณะที่เลอ ชาเตอลิเยร์ทำงานในปี 1875 นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อีกหลายคนยังทำงานเกี่ยวกับการค้นพบนี้.
บางทีปรากฏการณ์นี้อาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอก เช่น อัตราการเกิดปฏิกิริยา อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ และการเคลื่อนไหวนี้ไม่มีใครสังเกตเห็นเนื่องจากแรงที่ทำงานบนมันซึ่งไม่เท่ากับศูนย์
ความแตกต่างหลักระหว่างสารละลายไอโซโทนิกและสมดุล
บทสรุป
เพื่อสรุปการอภิปรายข้างต้น คำศัพท์ที่กล่าวถึงจะมีความหมายเหมือนกันทั้งหมดก่อนหน้านี้ Isotonic and Equilibrium เป็นคำศัพท์อื่นที่ใช้แทนความสมดุลและความเสถียร แต่ในวิชาเคมี ความหมายจะเปลี่ยนไป แม้จะมีความหมายเหมือนกัน แต่ก็เป็นปรากฏการณ์หรือกระบวนการที่แตกต่างกันสองประการที่บรรลุความสมดุล ด้วยสารละลายไอโซโทนิก เกรเดียนท์ยังคงมีอยู่สองสิ่งที่ตัวทำละลายและตัวถูกละลายที่มีความเข้มข้นเท่ากัน และพวกมันเคลื่อนที่ด้วยอัตราที่เท่ากันโดยเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้
การเคลื่อนไหวดังกล่าวไม่สามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่า ในขณะที่ในทางตรงกันข้าม ในกรณีของสมดุล การไล่ระดับสีหรือสารละลายมีปฏิกิริยาสองปฏิกิริยาต่อเนื่องคือปฏิกิริยาไปข้างหน้ากับสารตั้งต้นที่แตกเป็นผลิตภัณฑ์ และปฏิกิริยาย้อนกลับที่เป็นผลิตภัณฑ์แตกกลับเข้าไป สารตั้งต้น อัตราของการเคลื่อนที่ของสารเคมีนี้ไม่สามารถสังเกตได้
อ้างอิง
- https://link.springer.com/article/10.1007/BF02989804
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/je60058a011
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2818.1985.tb02641.x
- https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/wcs.108
