Cân Bằng Hóa Học và Trạng Thái Cân Bằng là gì?

Với phản ứng 2 chiều; sẽ có lúc phản ứng chiều này ưu thế hơn phản ứng chiều kia, giống như trò chơi bập bênh thời con nít, vừa chơi vừa hát… ; và bập bênh đạt cân bằng khi khối lượng ở hai bên bằng nhau.

Cân bằng hóa học là phản ứng thế nào?

Có rất nhiều phản ứng hóa học đang diễn ra quanh ta… ; nhưng cũng như cuộc đời, tất cả đều chia được thành hai loại:

#1. Phản ứng một chiều, còn gọi là Phản ứng không thuận nghịch: xảy ra hoàn toàn, tức các chất phản ứng A, B chuyển hết trơn thành chất sản phẩm C, D. Mũi tên 1 chiều được sử dụng để viết phản ứng bất thuận nghịch.

A + B –> C + D

Ví dụ nếu bạn nhỏ dung dịch NaCl vào dung dịch AgNO₃ ; phản ứng xảy ra là

AgNO₃ + NaCl –> AgCl _{tủa màu trắng} + NaNO₃

Nhưng nếu bạn cho AgCl vào dung dịch NaNO₃ ; phản ứng không xảy ra

AgCl _rắn + NaNO₃ –x–>

#2. Phản ứng hai chiều; còn gọi là Phản ứng thuận nghịch hoặc một Cân bằng hóa học: A phản ứng với B tạo sản phẩm C và D; đồng thời C và D phản ứng được với nhau để tạo lại A và B. Mũi tên kép được dùng để viết phản ứng thuận nghịch.

A + B ⇌ C + B

Ví dụ các phản ứng thuận nghịch sau

N₂ + O₂ ⇌ 2NO (khí nitơ oxit)

2O₃ (khí ozon) ⇌ 3O₂ (khí oxi)

Một phản ứng xảy ra có thể tỏa năng lượng, có thể thu năng lượng (gọi là hiệu ứng nhiệt của phản ứng, kí hiệu ΔH). Tính toán của hóa học cho thấy: phản ứng tỏa năng lượng có trị -ΔH ; phản ứng thu năng lượng có trị +ΔH. Hai phản ứng trên được viết đầy đủ như sau:

N₂ + O₂ ⇌ 2NO (khí nitơ oxit) , +ΔH

2O₃ (khí ozon) ⇌ 3O₂ (khí oxi) , -ΔH

• Mũi tên —> là chiều thuận.
• Mũi tên <— là chiều nghịch.
• Trong cân bằng hóa học N₂ + O₂ ⇌ 2NO,
  • chiều thuận là N₂ + O₂ —> 2NO (khí NO được tạo ra)
  • chiều nghịch là 2NO —> N₂ + O₂ (khí NO bị phân hủy)

---

Một phản ứng thuận nghịch đạt cân bằng khi nào?

Cũng giống như câu hỏi, khi chơi trò bập bênh, chúng mình đạt cân bằng khi nào?

Câu trả lời đương nhiên: khi khối lượng ở hai bên bằng nhau. Lúc này ta thấy bập bênh như đứng yên; nhưng… không phải vậy, bập bênh vẫn đang trồi sụt – nhưng do khối lượng hai bên bằng nhau nên độ trồi sụt bằng nhau; nhìn bề ngoài, chiếc bập bênh dường như đang đứng yên (người ta gọi đây là trạng thái CÂN BẰNG ĐỘNG).

Cũng vậy, trạng thái cân bằng của phản ứng hai chiều (một cân bằng hóa học) là

• trạng thái khi V _{phản ứng thuận} = V _{phản ứng  nghịch}.

• trạng thái cân bằng ĐỘNG, vì phản ứng vẫn đang xảy ra mà! …nhưng tốc độ hai chiều bằng nhau thôi; nên bề ngoài, ta chẳng thấy có gì thay đổi.

Ví dụ phản ứng hai chiều N₂ + O₂ ⇌ 2NO, đạt TTCB khi

• tốc độ phản ứng thuận N₂ + O₂ —> 2NO = tốc độ phản ứng nghịch 2NO —> N₂ + O₂.

• phản ứng vẫn xảy ra nhưng với tốc độ tạo ra NO = tốc độ phân hủy NO.

---

Một cân bằng động giúp duy trì sự sống

Một ví dụ thú vị về cân bằng động ở người là điều hòa lượng đường glucose trong máu.

Não chúng ta dùng đường glucose làm nhiên liệu (giống như xe máy dùng xăng, khí hidro làm nhiên liệu để chạy!); tế bào thần kinh không sử dụng được các nguồn năng lượng thay thế khác như axit béo, protein (trừ khi bị đói kéo dài).

Điều tuyệt diệu là trong máu người, lượng đường glucose luôn ở mức ổn định là 0,1%.

Bình thường, lượng glucose trong máu thay đổi liên tục từng ngày thậm chí từng phút do

• ăn uống (làm tăng đường)

• hoạt động của não và các cơ quan trong cơ thể (làm tiêu hao – giảm đường)

Nhưng tại sao… trong máu luôn có một lượng đường cân bằng hầu như không đổi 0,1%? Như vậy, khi nồng độ glucose trong máu giảm xuống dưới mức bình thường, bắt buộc cơ thể phải tìm kiếm để bơm thêm glucose vào máu; ngược lại, khi glucozơ tăng quá nhiều, cơ thể phải tìm cách giảm đường.

Cơ quan và chất nào trong cơ thể giúp cân bằng đường glucozơ?

Tuyến tụy khi được cơ thể báo động, sẽ sản xuất hormone insulin (C₂₅₇H₃₈₃N₆₅O₇₇S₆) và glucagon (C₁₅₃H₂₂₅N₄₃O₄₉S) để điều chỉnh giảm – tăng lượng đường trong máu sao cho cân bằng ~ lượng đường không đổi khoảng 0,1%. 

Khi ta ăn uống, đường trong máu sẽ tăng hơn 0,1% => Insulin chuyển đổi glucose trong máu thành glycogen để lưu trữ trong gan và cơ của chúng ta => giảm đường trong máu; tức đưa về mức đường huyết ban đầu.

Khi ta chưa kịp ăn để bổ sung, đường trong máu sẽ giảm thấp hơn 0,1% => Glucagon yêu cầu gan chuyển glycogen dự trữ thành glucose => tăng đường trong máu; tức đưa mức đường huyết trở lại bình thường.

Ta thấy đấy, lượng đường không đổi; nhưng thực sự nó vẫn diễn ra đồng thời quá trình tăng và giảm đường; với mức độ tăng = giảm và do vậy, khiến đường không đổi, mà luôn ở nồng độ cân bằng khoảng 0,1%.

Nếu cân bằng đường glucozơ bị phá vỡ mà không hồi phục, bạn có thể bị bệnh

Khi bạn ăn quá nhiều đường, tuyến tụy quá tải do phải sản xuất quá mức Insulin. Và theo năm tháng, tuyến tụy mất luôn khả năng sản xuất insulin; khi đó, bạn không còn khả năng giảm lượng đường trong máu nữa; và lượng đường dư này sẽ thải qua đường tiểu ; bạn sẽ mắc bệnh tiểu đường.

Ngược lại, một số người lại mất khả năng tăng đường trong máu, và mắc bệnh hạ đường huyết.

Vậy bạn hãy nỗ lực duy trì sự cân bằng đường trong máu, bằng chế độ ăn lành mạnh; chế độ sinh hoạt, học tập, làm việc khoa học.

Chúc bạn đủ kiên trì để chăm sóc sức khỏe thật tốt.

---

Cân bằng hóa học có bị phá vỡ không?

Cũng giống như cân bằng đường glucose ở trên, trạng thái cân bằng đường có thể bị phá vỡ, khả năng đặc biệt cao trong cuộc sống hiện nay. Bạn có thể thấy (hoặc ngay trong gia đình bạn), số người mắc bệnh tiểu đường và hạ đường huyết ngày càng nhiều.

Cân bằng hóa học hay mọi cân bằng khác trong tự nhiên đều là cân bằng động; nên khi có sự tác động vào cân bằng từ bên ngoài, trạng thái cân bằng sẽ bị phá vỡ. Quay lại thí dụ trên, nếu chế độ ăn uống, sinh hoạt của bạn có vần đề; thì cân bằng đường huyết trong máu chắc chắn bị ảnh hưởng, và tới một lúc nào đó, cân bằng này bị phá vỡ.

---

Sau khi cân bằng bị phá vỡ, chuyện gì sẽ xảy ra?

Khi một cân bằng bị phá vỡ, hệ sẽ tiếp tục tự điều chỉnh; kết quả là sẽ dịch chuyển đến một trạng thái cân bằng mới. Bạn hãy xem câu chuyện có vẻ buồn cười sau:

Truyện mười con cá và một con mèo

Ngày xửa ngày xưa …

Trong một bình thông nhau, có 10 con cá nọ. Chúng bơi dung dăng dung dẻ, 10 bạn chia đều mỗi bên 5 con; thật rộng và thoải mái; một trạng thái cân bằng được thiết lập:

Bình bên trái (5 cá) | Bình bên phải (5 cá)

Thình lình, …

Một ả mèo mướp xuất hiện đứng trên bình bên trái. 5 con cá ở đây sợ quá, cắm đầu cắm cổ bơi loạn xạ … ; khiến cho trạng thái cân bằng bị phá vỡ. 4 con cá nhanh chân chạy sang bình bên phải; vẫn còn 1 chú cá nhỏ nào đó … có lẽ, nghĩ mèo mướp là người bạn lớn, nên tiếp tục bơi lội tung tăng ngay bên dưới ả mèo; một trạng thái cân bằng mới được thiết lập:

Bình bên trái (1 cá) | Bình bên phải (9 cá)

Trong thiên nhiên, tồn tại rất nhiều cân bằng khác nhau. Các cân bằng đó tồn tại, bị phá hủy, rồi dịch chuyển chuyển sang trạng thái cân bằng mới; tác động tích cực hay tiêu cực đều do hành động của mỗi chúng ta.

---

Cân bằng hóa học bị phá vỡ khi nào?

Một phản ứng hai chiều đang ở trạng thái cân bằng (TTCB); nếu ta thay đổi nhiệt độ, nồng độ, áp suất thì TTCB bị phá vỡ, phản ứng sẽ tiếp tục dịch chuyển sang TTCB mới.

….. bằng cách nào, mời bạn đọc tiếp tại đây.

---

Cũng như phản ứng, ta phải luôn tìm cách giữ được Trạng Thái Cân Bằng trong cuộc sống hiện nay. Bạn hãy viết bài chia sẻ trong phần Bình luận bên dưới nếu có thắc mắc hoặc ý tưởng mới Bạn nhé! Thắc mắc và ý tưởng của Bạn luôn tuyệt vời.

Hãy chia sẻ bài viết và suy nghĩ của Bạn lên mạng xã hội