സ്ഥിരമായ രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ

രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ ഒരു അളവ് സ്വഭാവമാണ് സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം , സന്തുലിത സാന്ദ്രത C i, ഭാഗിക മർദ്ദം P i അല്ലെങ്കിൽ മോളിലെ ഭിന്നസംഖ്യകൾ X i റിയാക്ടൻ്റുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രകടിപ്പിക്കാം. ചില പ്രതികരണങ്ങൾക്ക്

അനുബന്ധ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം ഓരോ റിവേഴ്സിബിൾ കെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിനും ഒരു സ്വഭാവ മൂല്യമാണ്; സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ മൂല്യം റിയാക്ടൻ്റുകളുടെയും താപനിലയുടെയും സ്വഭാവത്തെ മാത്രം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരു ആദർശ വാതകത്തിൻ്റെ അവസ്ഥയുടെ സമവാക്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, P i = C i RT, ഇവിടെ C i = n i /V, ഒപ്പം P = ΣP i എന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ആദർശ വാതക മിശ്രിതത്തിനായുള്ള ഡാൾട്ടൻ്റെ നിയമവും. i-th ഘടകത്തിൻ്റെ ഭാഗിക മർദ്ദം Pi, മോളാർ കോൺസൺട്രേഷൻ C i, മോൾ ഫ്രാക്ഷൻ X i എന്നിവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സാധ്യമാണ്:

ഇവിടെ നിന്ന് നമുക്ക് K c, K p, K x എന്നിവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ലഭിക്കും:

ഇവിടെ Δν എന്നത് പ്രതിപ്രവർത്തന സമയത്ത് വാതക പദാർത്ഥങ്ങളുടെ മോളുകളുടെ എണ്ണത്തിലെ മാറ്റമാണ്:

Δν = – ν 1 – ν 2 – ... + ν" 1 + ν" 2 + ...

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കമായ K x ൻ്റെ മൂല്യം, സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കങ്ങളായ K c, K p എന്നിവയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, മൊത്തം മർദ്ദം P യെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഒരു എലിമെൻ്ററി റിവേർസിബിൾ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ പദപ്രയോഗം ചലനാത്മക ആശയങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ്. പ്രാരംഭ നിമിഷത്തിൽ പ്രാരംഭ പദാർത്ഥങ്ങൾ മാത്രം ഉള്ള ഒരു സിസ്റ്റത്തിൽ സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥാപിക്കുന്ന പ്രക്രിയ നമുക്ക് പരിഗണിക്കാം. ഈ നിമിഷത്തിൽ ഫോർവേഡ് റിയാക്ഷൻ V 1 ൻ്റെ നിരക്ക് പരമാവധി ആണ്, കൂടാതെ റിവേഴ്സ് റിയാക്ഷൻ V 2 ൻ്റെ നിരക്ക് പൂജ്യമാണ്:

ആരംഭ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത കുറയുമ്പോൾ, പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിക്കുന്നു; അതനുസരിച്ച്, ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് കുറയുന്നു, വിപരീത പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നു. കുറച്ച് സമയത്തിന് ശേഷം മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് തുല്യമാകുമെന്ന് വ്യക്തമാണ്, അതിനുശേഷം പ്രതിപ്രവർത്തന പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത മാറുന്നത് അവസാനിക്കും, അതായത്. രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥാപിക്കും.

V 1 = V 2 എന്ന് കരുതി നമുക്ക് എഴുതാം:

അങ്ങനെ, സമതുലിത സ്ഥിരാങ്കം മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ നിരക്ക് സ്ഥിരാങ്കങ്ങളുടെ അനുപാതമാണ്. ഇത് സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ ഭൗതിക അർത്ഥത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു: ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിലും എല്ലാ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെയും സാന്ദ്രത 1 mol/l ന് തുല്യമായ റിവേഴ്സ് റിയാക്ഷനേക്കാൾ എത്ര മടങ്ങ് കൂടുതലാണ് ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് എന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിനായുള്ള പദപ്രയോഗത്തിൻ്റെ മേൽപ്പറഞ്ഞ വ്യുൽപ്പന്നം, ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ നിരക്ക്, സ്റ്റോയ്ചിയോമെട്രിക് കോഫിഫിഷ്യൻ്റുകൾക്ക് തുല്യമായ ശക്തികളിൽ എടുക്കുന്ന റിയാക്ടൻ്റുകളുടെ സാന്ദ്രതയുടെ ഗുണനത്തിന് നേരിട്ട് ആനുപാതികമാണ് എന്ന പൊതുവായ തെറ്റായ ധാരണയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. അറിയപ്പെടുന്നതുപോലെ, പൊതുവായ സാഹചര്യത്തിൽ, ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ ചലനാത്മക സമവാക്യത്തിലെ റിയാക്ടറുകളുടെ സാന്ദ്രതയിലുള്ള എക്‌സ്‌പോണൻ്റുകൾ സ്റ്റോയ്‌ചിയോമെട്രിക് കോഫിഫിഷ്യൻ്റുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല.

11. റെഡോക്സ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ: നിർവചനം, അടിസ്ഥാന ആശയങ്ങൾ, ഓക്സിഡേഷൻ, റിഡക്ഷൻ എന്നിവയുടെ സത്ത, ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റുകളും പ്രതികരണത്തിൻ്റെ കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റുമാരും.

റെഡോക്സ് എന്ന് വിളിക്കുന്നുഒരു സ്വതന്ത്ര അല്ലെങ്കിൽ ബന്ധിതമായ ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്ഥാനചലനത്തോടൊപ്പമുള്ള പ്രക്രിയകൾ. അത്തരം സന്ദർഭങ്ങളിൽ സ്ഥാനചലനത്തിൻ്റെ അളവല്ല പ്രധാനം, സ്ഥാനചലനം സംഭവിച്ച ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം മാത്രം, സ്ഥാനചലനം എല്ലായ്പ്പോഴും പൂർണ്ണമാണെന്ന് പരമ്പരാഗതമായി കണക്കാക്കുകയും ഇലക്ട്രോണുകളുടെ റീകോയിലിനെക്കുറിച്ചോ സ്ഥാനചലനത്തെക്കുറിച്ചോ സംസാരിക്കുന്നത് പതിവാണ്.

ഒരു മൂലകത്തിൻ്റെ ആറ്റമോ അയോണോ ഇലക്ട്രോണുകൾ നൽകുകയോ സ്വീകരിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നുവെങ്കിൽ, ആദ്യ സന്ദർഭത്തിൽ മൂലകത്തിൻ്റെ ഓക്സിഡേഷൻ നില വർദ്ധിക്കുകയും അത് ഓക്സിഡൈസ്ഡ് രൂപത്തിലേക്ക് (OR) പോകുകയും രണ്ടാമത്തെ സാഹചര്യത്തിൽ അത് കുറയുകയും മൂലകം പോകുകയും ചെയ്യുന്നു. കുറച്ച രൂപത്തിലേക്ക് (RF). രണ്ട് രൂപങ്ങളും ഒരു സംയോജിത റെഡോക്സ് ജോഡിയായി മാറുന്നു. ഓരോ റെഡോക്സ് പ്രതികരണത്തിലും രണ്ട് സംയോജിത ജോഡികൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. അവയിലൊന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ അതിൻ്റെ കുറഞ്ഞ രൂപത്തിലേക്ക് (OF 1 → VF 1) സ്വീകരിക്കുന്ന ഒരു ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റിൻ്റെ പരിവർത്തനത്തോട് യോജിക്കുന്നു, മറ്റൊന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ അതിൻ്റെ ഓക്സിഡൈസ്ഡ് രൂപത്തിലേക്ക് (VF 2 → OF 2) ദാനം ചെയ്യുന്ന ഒരു കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റിൻ്റെ പരിവർത്തനവുമായി യോജിക്കുന്നു. ), ഉദാഹരണത്തിന്:

Cl 2 + 2 I – → 2 Cl – + I 2

OF 1 VF 1 VF 2 OF 2

(ഇവിടെ Cl 2 ഒരു ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റാണ്, ഞാൻ ഒരു കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റാണ്)

അതിനാൽ, ഒരേ പ്രതികരണം എല്ലായ്പ്പോഴും കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റിൻ്റെ ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയയും ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റിനെ കുറയ്ക്കുന്ന പ്രക്രിയയുമാണ്.

റെഡോക്സ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സമവാക്യങ്ങളിലെ ഗുണകങ്ങൾ കണ്ടെത്താനാകും ഇലക്ട്രോണിക് ബാലൻസ് രീതികൾഇലക്ട്രോൺ-അയോൺ ബാലൻസ്. ആദ്യ സന്ദർഭത്തിൽ, പ്രാഥമികവും അവസാനവുമായ അവസ്ഥകളിലെ മൂലകങ്ങളുടെ ഓക്‌സിഡേഷൻ അവസ്ഥകളിലെ വ്യത്യാസമാണ് സ്വീകരിക്കപ്പെടുന്നതോ ഉപേക്ഷിക്കപ്പെട്ടതോ ആയ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. ഉദാഹരണം:

HN 5+ O 3 + H 2 S 2– → N 2+ O + S + H 2 O

ഈ പ്രതികരണത്തിൽ, രണ്ട് മൂലകങ്ങൾ ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥയെ മാറ്റുന്നു: നൈട്രജൻ, സൾഫർ. ഇലക്ട്രോണിക് ബാലൻസ് സമവാക്യങ്ങൾ:

വിഘടിച്ച H 2 S തന്മാത്രകളുടെ അംശം നിസ്സാരമാണ്, അതിനാൽ, S 2- അയോണല്ല, എന്നാൽ H 2 S തന്മാത്രയെ സമവാക്യത്തിലേക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു, ആദ്യം, കണികാ ബാലൻസ് തുല്യമാണ്. ഒരു അസിഡിറ്റി പരിതസ്ഥിതിയിൽ, ഓക്സിഡൈസ്ഡ് രൂപത്തിലേക്ക് ചേർത്ത ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകളും കുറഞ്ഞ രൂപത്തിൽ ചേർത്ത ജല തന്മാത്രകളും തുല്യതയ്ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അപ്പോൾ ചാർജുകളുടെ ബാലൻസ് തുല്യമാക്കുന്നു, കൂടാതെ വരിയുടെ വലതുവശത്ത്, നൽകിയിരിക്കുന്നതും സ്വീകരിച്ചതുമായ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തെ തുല്യമാക്കുന്ന ഗുണകങ്ങൾ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇതിനുശേഷം, ഗുണകങ്ങൾ കണക്കിലെടുത്ത് സംഗ്രഹ സമവാക്യം ചുവടെ എഴുതിയിരിക്കുന്നു:

നമുക്ക് ചുരുക്കിയ അയോൺ-മോളിക്യുലർ സമവാക്യം ലഭിച്ചു. ഇതിലേക്ക് Na +, K + അയോണുകൾ ചേർക്കുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് സമാനമായ ഒരു സമവാക്യം ലഭിക്കും പൂർണ്ണ രൂപം, അതുപോലെ തന്മാത്രാ സമവാക്യം:

NaNO 2 + 2 KMnO 4 + 2 KOH → NaNO 3 + 2 K 2 MnO 4 + H 2 O

ഒരു ന്യൂട്രൽ പരിതസ്ഥിതിയിൽ, പകുതി പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഇടതുവശത്ത് ജല തന്മാത്രകൾ ചേർത്ത് കണങ്ങളുടെ ബാലൻസ് തുല്യമാക്കുന്നു, കൂടാതെ H + അല്ലെങ്കിൽ OH - അയോണുകൾ വലതുവശത്ത് ചേർക്കുന്നു:

I 2 + Cl 2 + H 2 O → HIO 3 + HCl

പ്രാരംഭ പദാർത്ഥങ്ങൾ ആസിഡുകളോ ബേസുകളോ അല്ല, അതിനാൽ, പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ പ്രാരംഭ കാലയളവിൽ, ലായനിയിലെ പരിസ്ഥിതി നിഷ്പക്ഷതയ്ക്ക് അടുത്താണ്. പകുതി പ്രതികരണ സമവാക്യങ്ങൾ:

I 2 + 6 H 2 O + 10e → 2 IO 3 – + 12 H +
Cl 2 + 2e → 2 Cl –
I 2 + 5 Cl 2 + 6 H 2 O → 2 IO 3 – + 12 H + + 10 Cl –

തന്മാത്രാ രൂപത്തിൽ പ്രതികരണ സമവാക്യം:

I 2 + 5 Cl 2 + 6 H 2 O → 2 HIO 3 + 10 HCl.

പ്രധാനപ്പെട്ട ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റുകളും കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റുമാരും. റിഡോക്സ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ വർഗ്ഗീകരണം

ഒരു മൂലകത്തിൻ്റെ ഓക്സിഡേഷൻ്റെയും കുറയ്ക്കലിൻ്റെയും പരിധികൾ ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥകളുടെ പരമാവധി കുറഞ്ഞ മൂല്യങ്ങളാൽ പ്രകടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു *. ഈ അങ്ങേയറ്റത്തെ അവസ്ഥകളിൽ, ആവർത്തനപ്പട്ടികയിൽ അതിൻ്റെ സ്ഥാനം നിർണ്ണയിക്കുന്നത്, മൂലകത്തിന് ഒരു ഫംഗ്ഷൻ മാത്രം പ്രദർശിപ്പിക്കാൻ അവസരമുണ്ട് - ഒരു ഓക്സിഡൈസിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റ്. അതനുസരിച്ച്, ഈ ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥകളിലെ മൂലകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റുകൾ മാത്രമാണ് (HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4, KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, മുതലായവ) അല്ലെങ്കിൽ കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റുകൾ (NH 3, H 2 S, ഹൈഡ്രജൻ ഹാലൈഡുകൾ, Na 2 S 2 O 3 മുതലായവ). ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥകളിലെ മൂലകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റുകളും കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റുമാരും ആകാം (HClO, H 2 O 2, H 2 SO 3, മുതലായവ).

റെഡോക്സ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെ മൂന്ന് പ്രധാന തരങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ, ഇൻട്രാമോളിക്യുലാർ, അസമമായ പ്രതികരണങ്ങൾ.

ആദ്യ തരത്തിൽ ഓക്സിഡൈസിംഗ് മൂലകത്തിൻ്റെ ആറ്റങ്ങളും കുറയ്ക്കുന്ന മൂലകവും വ്യത്യസ്ത തന്മാത്രകളുടെ ഭാഗമാകുന്ന പ്രക്രിയകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു.

വ്യത്യസ്ത മൂലകങ്ങളുടെ ആറ്റങ്ങളുടെ രൂപത്തിൽ ഒരു ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റും കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റും ഒരേ തന്മാത്രയിൽ ഉള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെ ഇൻട്രാമോളികുലാർ പ്രതികരണങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, സമവാക്യം അനുസരിച്ച് പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറേറ്റിൻ്റെ താപ വിഘടനം:

2 KClO 3 → 2 KCl + 3 O 2

ഒരേ ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥയിൽ ഓക്സിഡൈസിംഗും കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റും ഒരേ മൂലകമായിരിക്കുന്ന പ്രക്രിയകളാണ് അസന്തുലിത പ്രതികരണങ്ങൾ, ഇത് പ്രതികരണത്തിൽ കുറയുകയും വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്:

3 HClO → HClO 3 + 2 HCl

വിപരീത അനുപാത പ്രതികരണങ്ങളും സാധ്യമാണ്. ഓക്സിഡൈസിംഗും കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റും ഒരേ മൂലകമാണ്, എന്നാൽ ആറ്റങ്ങളുടെ രൂപത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഇൻട്രാമോളികുലാർ പ്രക്രിയകൾ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. മാറുന്ന അളവിൽപ്രതികരണത്തിൻ്റെ ഫലമായി ഓക്സിഡേഷനും ലെവലിംഗും, ഉദാഹരണത്തിന്.

സമവാക്യം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന അമോണിയ ഉൽപാദന പ്രക്രിയയിലേക്ക് നമുക്ക് മടങ്ങാം:

N 2 (g) + 3H 2 (g) → 2NH 3 (g)

ഒരു അടഞ്ഞ അളവിലായതിനാൽ നൈട്രജനും ഹൈഡ്രജനും കൂടിച്ചേർന്ന് അമോണിയ രൂപപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ എത്രത്തോളം നീണ്ടുനിൽക്കും? ഏതെങ്കിലും റിയാക്ടറുകൾ തീർന്നുപോകുന്നതുവരെ അത് അനുമാനിക്കുന്നത് യുക്തിസഹമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഇൻ യഥാർത്ഥ ജീവിതംഇത് പൂർണ്ണമായും ശരിയല്ല. പ്രതികരണം ആരംഭിച്ച് കുറച്ച് സമയത്തിന് ശേഷം, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന അമോണിയ നൈട്രജനും ഹൈഡ്രജനുമായി വിഘടിക്കാൻ തുടങ്ങും, അതായത്, ഒരു വിപരീത പ്രതികരണം ആരംഭിക്കും:

2NH 3 (g) → N 2 (g) + 3H 2 (g)

വാസ്തവത്തിൽ, ഒരു അടഞ്ഞ വോള്യത്തിൽ, പരസ്പരം നേരിട്ട് എതിർവശത്തുള്ള രണ്ട് പ്രതികരണങ്ങൾ ഒരേസമയം നടക്കും. അതുകൊണ്ടാണ്, ഈ പ്രക്രിയഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് എഴുതിയിരിക്കുന്നു:

N 2 (g) + 3H 2 (g) ↔ 2NH 3 (g)

പ്രതികരണം രണ്ട് ദിശകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നുവെന്ന് ഇരട്ട അമ്പടയാളം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. നൈട്രജനും ഹൈഡ്രജനും സംയോജിപ്പിക്കുന്ന പ്രതികരണത്തെ വിളിക്കുന്നു നേരിട്ടുള്ള പ്രതികരണം. അമോണിയ വിഘടിപ്പിക്കൽ പ്രതികരണം - തിരിച്ചടി.

പ്രക്രിയയുടെ തുടക്കത്തിൽ, നേരിട്ടുള്ള പ്രതികരണ നിരക്ക് വളരെ ഉയർന്നതാണ്. എന്നാൽ കാലക്രമേണ, റിയാക്ടറുകളുടെ സാന്ദ്രത കുറയുന്നു, അമോണിയയുടെ അളവ് വർദ്ധിക്കുന്നു - തൽഫലമായി, ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് കുറയുന്നു, വിപരീത പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നു. ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ഒരു സമയം വരുന്നു - രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ അല്ലെങ്കിൽ ചലനാത്മക സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുന്നു. സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ, മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതികരണങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു, എന്നാൽ അവയുടെ നിരക്ക് ഒന്നുതന്നെയാണ്, അതിനാൽ മാറ്റങ്ങളൊന്നും ശ്രദ്ധിക്കപ്പെടുന്നില്ല.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം

വ്യത്യസ്ത പ്രതികരണങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത രീതികളിൽ തുടരുന്നു. ചില പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ, സന്തുലിതാവസ്ഥ ഉണ്ടാകുന്നതിന് മുമ്പ് ധാരാളം രൂപം കൊള്ളുന്നു. ഒരു വലിയ സംഖ്യപ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ; മറ്റുള്ളവയിൽ - വളരെ കുറവ്. അതിനാൽ, ഒരു പ്രത്യേക സമവാക്യത്തിന് അതിൻ്റേതായ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം ഉണ്ടെന്ന് നമുക്ക് പറയാം. ഒരു പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം അറിയുന്നതിലൂടെ, രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെയും പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും ആപേക്ഷിക അളവ് നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും.

ചില പ്രതികരണങ്ങൾ സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് വിവരിക്കാം: aA + bB = cC + dD

• a, b, c, d - പ്രതികരണ സമവാക്യത്തിൻ്റെ ഗുണകങ്ങൾ;
• എ ബി സി ഡി - കെമിക്കൽ ഫോർമുലകൾപദാർത്ഥങ്ങൾ.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം:

[C] c [D] d K = ———————— [A] a [B] b

സമവാക്യത്തിൽ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ മോളാർ സാന്ദ്രത ഉൾപ്പെടുന്നുവെന്ന് ചതുര ബ്രാക്കറ്റുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം എന്താണ് പറയുന്നത്?

ഊഷ്മാവിൽ അമോണിയയുടെ സമന്വയത്തിനായി K = 3.5·10 8. ഇത് വളരെ വലിയ സംഖ്യയാണ്, അമോണിയയുടെ സാന്ദ്രത ശേഷിക്കുന്ന പ്രാരംഭ വസ്തുക്കളേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലായിരിക്കുമ്പോൾ രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

യഥാർത്ഥ അമോണിയ ഉൽപ്പാദനത്തിൽ, സാങ്കേതിക വിദഗ്ദ്ധൻ്റെ ചുമതല സാധ്യമായ ഏറ്റവും ഉയർന്ന സന്തുലിത ഗുണകം നേടുക എന്നതാണ്, അതായത്, നേരിട്ടുള്ള പ്രതികരണം പൂർത്തിയാകും. ഇത് എങ്ങനെ നേടാനാകും?

ലെ ചാറ്റിലിയറുടെ തത്വം

ലെ ചാറ്റിലിയറുടെ തത്വംവായിക്കുന്നു:

ഇത് എങ്ങനെ മനസ്സിലാക്കാം? എല്ലാം വളരെ ലളിതമാണ്. നിങ്ങളുടെ ബാലൻസ് തടസ്സപ്പെടുത്താൻ മൂന്ന് വഴികളുണ്ട്:

• പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രത മാറ്റുന്നു;
• താപനില മാറ്റുന്നു;
• സമ്മർദ്ദം മാറ്റുന്നു.

അമോണിയ സിന്തസിസ് പ്രതിപ്രവർത്തനം സന്തുലിതാവസ്ഥയിലായിരിക്കുമ്പോൾ, അത് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ചിത്രീകരിക്കാം (പ്രതികരണം എക്സോതെർമിക് ആണ്):

N 2 (g) + 3H 2 (g) → 2NH 3 (g) + ചൂട്

ഏകാഗ്രത മാറ്റുന്നു

ഒരു സന്തുലിത സംവിധാനത്തിലേക്ക് അധിക നൈട്രജൻ അവതരിപ്പിക്കാം. ഇത് ബാലൻസ് തകരാറിലാക്കും:

നൈട്രജൻ്റെ അളവ് കൂടുകയും അതിൽ കൂടുതൽ പ്രതികരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ ഫോർവേഡ് പ്രതികരണം വേഗത്തിൽ തുടരാൻ തുടങ്ങും. കുറച്ച് സമയത്തിന് ശേഷം, രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ വീണ്ടും സംഭവിക്കും, പക്ഷേ നൈട്രജൻ സാന്ദ്രത ഹൈഡ്രജൻ സാന്ദ്രതയേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കും:

പക്ഷേ, സിസ്റ്റത്തെ മറ്റൊരു വിധത്തിൽ ഇടതുവശത്തേക്ക് "വളച്ചൊടിക്കാൻ" സാധ്യമാണ് - വലതുവശം "മിന്നൽ" ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, ഉദാഹരണത്തിന്, സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് അമോണിയ രൂപപ്പെടുമ്പോൾ അത് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ. അങ്ങനെ, അമോണിയ രൂപീകരണത്തിൻ്റെ നേരിട്ടുള്ള പ്രതികരണം വീണ്ടും പ്രബലമാകും.

താപനില മാറ്റുന്നു

താപനില മാറ്റുന്നതിലൂടെ നമ്മുടെ "സ്കെയിലുകളുടെ" വലതുഭാഗം മാറ്റാൻ കഴിയും. ഇടത് വശം "അതീതമാക്കുന്നതിന്", വലതുഭാഗത്തെ "വെളുത്ത" ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ് - താപനില കുറയ്ക്കുക:

സമ്മർദ്ദം മാറ്റുന്നു

വാതകങ്ങളുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ മാത്രം സമ്മർദ്ദം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സിസ്റ്റത്തിലെ സന്തുലിതാവസ്ഥയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നത് സാധ്യമാണ്. സമ്മർദ്ദം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ രണ്ട് വഴികളുണ്ട്:

• സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ അളവ് കുറയ്ക്കൽ;
• നിഷ്ക്രിയ വാതകത്തിൻ്റെ ആമുഖം.

മർദ്ദം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, തന്മാത്രാ കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിക്കുന്നു. അതേ സമയം, സിസ്റ്റത്തിലെ വാതകങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിക്കുകയും മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് മാറുകയും ചെയ്യുന്നു - സന്തുലിതാവസ്ഥ അസ്വസ്ഥമാകുന്നു. ബാലൻസ് പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ, മർദ്ദം കുറയ്ക്കാൻ സിസ്റ്റം "ശ്രമിക്കുന്നു".

അമോണിയയുടെ സമന്വയ സമയത്ത്, നൈട്രജൻ, ഹൈഡ്രജൻ എന്നിവയുടെ 4 തന്മാത്രകളിൽ നിന്ന് അമോണിയയുടെ രണ്ട് തന്മാത്രകൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു. തൽഫലമായി, വാതക തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം കുറയുന്നു - മർദ്ദം കുറയുന്നു. തൽഫലമായി, വർദ്ധിച്ച സമ്മർദ്ദത്തിനുശേഷം സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെത്താൻ, ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നു.

സംഗഹിക്കുക. Le Chatelier ൻ്റെ തത്വമനുസരിച്ച്, അമോണിയ ഉൽപ്പാദനം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും:

• റിയാക്ടറുകളുടെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുക;
• പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത കുറയ്ക്കൽ;
• പ്രതികരണ താപനില കുറയ്ക്കൽ;
• പ്രതികരണം സംഭവിക്കുന്ന സമ്മർദ്ദം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, റെഡോക്സ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ദിശ മാത്രമല്ല, അത് എത്ര പൂർണ്ണമായി മുന്നോട്ട് പോകുന്നുവെന്നും അറിയേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് വിശകലനത്തിൽ, നിങ്ങൾക്ക് പ്രായോഗികമായി 100% (അല്ലെങ്കിൽ അതിനോട് അടുത്ത്) തുടരുന്ന പ്രതികരണങ്ങളെ മാത്രമേ ആശ്രയിക്കാൻ കഴിയൂ.

ഒരു പ്രതിപ്രവർത്തനം ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് നീങ്ങുന്നതിൻ്റെ അളവ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത് സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കമാണ്. പ്രതികരണത്തിനായി

ബഹുജന പ്രവർത്തന നിയമമനുസരിച്ച്, നമുക്ക് എഴുതാം:

ഇവിടെ K എന്നത് സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കമാണ്, അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രതയും സന്തുലിതാവസ്ഥയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം എന്താണ് എന്ന് കാണിക്കുന്നു.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു. സമവാക്യത്തിൽ (3) (പേജ് 152) ജോഡികളുടെ സാധാരണ പൊട്ടൻഷ്യലുകളുടെ മൂല്യങ്ങൾ മാറ്റിസ്ഥാപിച്ച് കണ്ടെത്തുക:

സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ = അല്ലെങ്കിൽ

ലായനിയിലെ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രതയേക്കാൾ ഒരു മടങ്ങ് കുറയുന്നതുവരെ സിങ്ക് ലായനിയിൽ നിന്ന് കോപ്പർ അയോണുകളെ സ്ഥാനഭ്രഷ്ടനാക്കുന്നു എന്ന് സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം കാണിക്കുന്നു. ഇതിനർത്ഥം ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടുന്ന പ്രതികരണം ഏതാണ്ട് പൂർത്തിയായി എന്നാണ്.

ഉദാഹരണത്തിന്, പ്രതികരണത്തിൻ്റെ തുടക്കത്തിലെ സാന്ദ്രത 0.1 മീ ആണെങ്കിൽ, സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ അത് 0.1 - x ആയിരിക്കും, അതേസമയം ഏകാഗ്രത x ആയിരിക്കും.

സമവാക്യം പരിഹരിക്കുമ്പോൾ, സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെ സാന്ദ്രത 0.1 മീറ്ററിനോട് വളരെ അടുത്താണ്.

എന്നിരുന്നാലും, സംവദിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ അനുപാതം മാറ്റാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, അത് മാറുന്നു, അതായത്. അല്ലെങ്കിൽ പ്രതികരണം വലത്തുനിന്ന് ഇടത്തോട്ട് (അതായത് എതിർദിശയിൽ) പോകും.

പ്രത്യേക പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ റെഡോക്സ് സാധ്യതകൾ അറിയാമെങ്കിൽ ഏതെങ്കിലും റെഡോക്സ് പ്രക്രിയകൾക്കുള്ള സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം കണക്കാക്കാം.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം പൊതുവായ ഫോർമുല പ്രകാരം റെഡോക്സ് പൊട്ടൻഷ്യലുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു:

ഇവിടെ K എന്നത് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കമാണ്; സാധാരണ സാധ്യതകളും (ഓക്സിഡൈസിംഗും കുറയ്ക്കലും); n എന്നത് അയോണുകളുടെ ചാർജാണ് (കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റ് ഉപേക്ഷിക്കുകയും ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റ് സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം).

ഫോർമുലയിൽ നിന്ന് (4) നമ്മൾ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം കണ്ടെത്തുന്നു:

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം അറിയുന്നതിലൂടെ, പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റ അവലംബിക്കാതെ, പ്രതികരണം എത്രത്തോളം പൂർണ്ണമായി തുടരുന്നുവെന്ന് കണക്കാക്കാൻ കഴിയും.

അതിനാൽ, ഉദാഹരണത്തിന്, പ്രതികരണത്തിൽ

ഒരു ജോഡിക്ക് = -0.126 V, ഒരു ജോഡിക്ക് = -0.136 V.

ഈ ഡാറ്റ സമവാക്യത്തിലേക്ക് (4) പകരം വയ്ക്കുന്നത്, ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു:

2.21 എന്ന സംഖ്യ അർത്ഥമാക്കുന്നത്, അയോൺ കോൺസൺട്രേഷൻ അയോൺ സാന്ദ്രതയേക്കാൾ 2.21 മടങ്ങ് കുറയുമ്പോൾ, പരിഗണനയിലുള്ള പ്രതികരണത്തിലെ സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുന്നു എന്നാണ്.

സന്തുലിതാവസ്ഥയിലുള്ള അയോണിൻ്റെ സാന്ദ്രത അയോൺ സാന്ദ്രതയുടെ 2.21 മടങ്ങാണ്. അതിനാൽ, ഓരോ 2.21 ഗ്രാം അയോണിലും 1 ഗ്രാം അയോൺ ഉണ്ട്. മൊത്തത്തിൽ, ലായനിയിൽ 3.21 ഗ്രാം അയോണുകൾ (2.21 + 1) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. അങ്ങനെ, ലായനിയിലെ ഓരോ 3.21 ഗ്രാം അയോണുകളിലും 2.21 ഗ്രാം അയോണുകൾ ഉണ്ട്, 100 ഭാഗങ്ങൾക്ക് x ഭാഗങ്ങൾ ഉണ്ടാകും.

അതിനാൽ, ഈ പ്രതികരണം വിപരീതമായി തുടരുന്നു. പ്രതികരണത്തിനുള്ള സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം നമുക്ക് കണക്കാക്കാം:

ഒരു ജോഡിയുടെ സാധ്യത = 1.51 V, ഒരു ജോഡിയുടെ സാധ്യത = 0.77 V. ഈ സാധ്യതയുള്ള മൂല്യങ്ങളെ സമവാക്യത്തിലേക്ക് (4) മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ, ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നത്:

ന്യൂമറേറ്ററിലെ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രതയുടെ ഉൽപന്നം (പ്രതികരണ സമയത്ത് രൂപം കൊള്ളുന്നു) ഡിനോമിനേറ്റർ അയോണുകളുടെ (പ്രതികരണം) സാന്ദ്രതയുടെ ഗുണനത്തേക്കാൾ പലമടങ്ങ് വലുതാകുമ്പോൾ സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുന്നുവെന്ന് ഈ സ്ഥിരാങ്കം കാണിക്കുന്നു.

ഈ പ്രതികരണം ഏതാണ്ട് മാറ്റാനാകാത്ത വിധത്തിൽ (അതായത്, ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് 100%) മുന്നോട്ട് പോകുന്നുവെന്ന് വ്യക്തമാണ്.

പ്രതികരണത്തിനായി

ഒരു കണക്കുകൂട്ടൽ (മുകളിൽ പറഞ്ഞതിന് സമാനമായത്) ഈ പ്രതികരണം സംഭവിക്കുന്നത് കാണിക്കുന്നു.

പ്രതികരണ സാഹചര്യങ്ങളെ ആശ്രയിച്ച് സന്തുലിതാവസ്ഥ മാറുന്നു.

മാധ്യമത്തിൻ്റെ പ്രതികരണം സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ മൂല്യത്തിൽ അസാധാരണമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു അസിഡിക് മീഡിയത്തിൽ അയോഡിൻ അയോണുമായി ആർസെനിക് ആസിഡ് കുറയ്ക്കുന്നതിൻ്റെ പ്രതികരണം സമവാക്യം അനുസരിച്ച് തുടരുന്നു:

ആൽക്കലൈൻ അന്തരീക്ഷത്തിൽ ആർസെനിക് ആസിഡിൻ്റെ കുറയ്ക്കാനുള്ള സാധ്യത വളരെ കുറവാണ്. അതിനാൽ, ആൽക്കലൈൻ പരിതസ്ഥിതിയിൽ വിപരീത പ്രക്രിയ നടക്കുന്നു:

ഒരു നിഷ്പക്ഷ പരിതസ്ഥിതിയിൽ, രണ്ട് പ്രക്രിയകളെയും ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രതിനിധീകരിക്കാം:

എന്നിരുന്നാലും, അവർ അങ്ങനെ ചെയ്യില്ല.

ആദ്യ സമവാക്യം അനുസരിച്ച് പ്രക്രിയ പ്രവർത്തിക്കില്ല, കാരണം ഇത് അയോണുകളുടെ ശേഖരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് പ്രക്രിയയെ നയിക്കുന്നു മറു പുറം; ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് അയോണുകളെ നിർവീര്യമാക്കുന്ന ഒരു അസിഡിക് അന്തരീക്ഷം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുമ്പോൾ മാത്രമേ അത് ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് നീങ്ങുകയുള്ളൂ.

രണ്ടാമത്തെ സമവാക്യം അനുസരിച്ച്, പ്രക്രിയ പ്രവർത്തിക്കില്ല, കാരണം ഇത് അയോണുകളുടെ ശേഖരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, പ്രതികരണം ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് പോകണമെങ്കിൽ ആൽക്കലി ഉപയോഗിച്ച് നിർവീര്യമാക്കണം.

ഒപ്റ്റിമൽ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ആവശ്യമായ പ്രതികരണ അന്തരീക്ഷം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് ഇനിപ്പറയുന്ന നിയമമുണ്ട്:

ഒരു റെഡോക്സ് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ ഫലമായി ഹൈഡ്രജൻ അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് അയോണുകൾ അടിഞ്ഞുകൂടുകയാണെങ്കിൽ, പ്രക്രിയയുടെ ആവശ്യമുള്ള ഗതിക്ക് ഒരു അന്തരീക്ഷം സൃഷ്ടിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. വിപരീത ഗുണങ്ങൾ: അയോണുകളുടെ ശേഖരണത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, പരിസ്ഥിതി ക്ഷാരമായിരിക്കണം, എന്നാൽ അയോണുകളുടെ ശേഖരണത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ പരിസ്ഥിതി അമ്ലമായിരിക്കണം.

പ്രതികരണത്തിനായി, ഒരേ പരിസ്ഥിതി (അസിഡിക് അല്ലെങ്കിൽ ആൽക്കലൈൻ) ആവശ്യമുള്ള ഘടകങ്ങൾ നിങ്ങൾ എടുക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഒരു പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ ഒരു പദാർത്ഥം ഒരു അസിഡിറ്റി പരിതസ്ഥിതിയിൽ കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റാണെങ്കിൽ, മറ്റൊന്ന് ആൽക്കലൈൻ പരിതസ്ഥിതിയിൽ ഒരു ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റാണെങ്കിൽ, ഈ പ്രക്രിയ തടസ്സപ്പെട്ടേക്കാം; ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഒരു വലിയ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിൽ മാത്രമേ പ്രക്രിയ പൂർത്തിയാകൂ, അതായത്, ഉയർന്ന പ്രതികരണ സ്ഥിരതയോടെ.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം ഒരാളെ ഓക്സിഡേഷൻ്റെ സാധ്യത പ്രവചിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്, നൈട്രിക് ആസിഡ്.

ലെ പിരിച്ചുവിടൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിനുള്ള സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം നമുക്ക് കണ്ടെത്താം. നേർപ്പിച്ചതിൽ നന്നായി ലയിക്കുന്നു. പ്രതികരണത്തിനുള്ള സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം:

സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് കണക്കാക്കാം:

സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ അത്തരം ഒരു ചെറിയ മൂല്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഏതാണ്ട് പൂർണ്ണമായും വലത്തുനിന്ന് ഇടത്തേക്ക് മാറ്റപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, അതായത്, മെർക്കുറി സൾഫൈഡ്, കോപ്പർ സൾഫൈഡിന് വിപരീതമായി, നേർപ്പിച്ച ലായനിയിൽ പ്രായോഗികമായി ലയിക്കില്ല.

ഭൂരിപക്ഷം രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾറിവേഴ്സിബിൾ, അതായത്. എതിർദിശകളിലേക്ക് ഒരേസമയം ഒഴുകുന്നു. ഒരേ നിരക്കിൽ മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതികരണങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്ന സന്ദർഭങ്ങളിൽ, രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു റിവേഴ്സിബിൾ ഹോമോജീനിയസ് പ്രതികരണത്തിൽ: H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g) നിയമം അനുസരിച്ച് മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്കുകളുടെ അനുപാതം സജീവ പിണ്ഡംപ്രതിപ്രവർത്തന പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സാന്ദ്രതയുടെ അനുപാതത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, അതായത്: നേരിട്ടുള്ള പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക്: υ 1 = k 1 [H 2 ]. വിപരീത പ്രതികരണ നിരക്ക്: υ 2 = k 2 2.

H 2 ഉം I 2 ഉം ആരംഭിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളാണെങ്കിൽ, ആദ്യ നിമിഷത്തിൽ ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് അവയുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയാൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു, വിപരീത പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് പൂജ്യമാണ്. H 2 ഉം I 2 ഉം കഴിക്കുകയും HI രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് കുറയുകയും വിപരീത പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കുറച്ച് സമയത്തിന് ശേഷം, രണ്ട് നിരക്കുകളും തുല്യമാണ്, കൂടാതെ സിസ്റ്റത്തിൽ രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥാപിക്കപ്പെടുന്നു, അതായത്. ഒരു യൂണിറ്റ് സമയത്തിന് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും ഉപഭോഗം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്ന HI തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം തുല്യമാകും.

രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ നിരക്ക് V 1 = V 2 ന് തുല്യമായതിനാൽ, k 1 = k 2 2.

ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിൽ k 1 ഉം k 2 ഉം സ്ഥിരമായതിനാൽ അവയുടെ അനുപാതം സ്ഥിരമായിരിക്കും. ഇത് K കൊണ്ട് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

കെയെ കെമിക്കൽ ഇക്വിലിബ്രിയം കോൺസ്റ്റൻ്റ് എന്നും നൽകിയിരിക്കുന്ന സമവാക്യത്തെ പിണ്ഡത്തിൻ്റെ നിയമം (ഗുൽഡ്ബർഗ് - വാലെ) എന്നും വിളിക്കുന്നു.

പൊതുവായ സാഹചര്യത്തിൽ, aA+bB+…↔dD+eE+ എന്ന ഫോമിൻ്റെ പ്രതികരണത്തിന്, സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം തുല്യമാണ് . വാതക പദാർത്ഥങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്, പദപ്രയോഗം പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്, അതിൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെ സന്തുലിത ഭാഗിക സമ്മർദ്ദങ്ങളാൽ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു p. സൂചിപ്പിച്ച പ്രതികരണത്തിന് .

സന്തുലിതാവസ്ഥ, നൽകിയിരിക്കുന്ന വ്യവസ്ഥകളിൽ, പ്രതികരണം സ്വയമേവ മുന്നോട്ട് പോകുന്ന പരിധിയെ വിശേഷിപ്പിക്കുന്നു (∆G<0). Если в системе наступило химическое равновесие, то дальнейшее изменение изобарного потенциала происходить не будет, т.е. ∆G=0.

സന്തുലിത സാന്ദ്രതകൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ഏത് പദാർത്ഥങ്ങളെ പ്രാരംഭ പദാർത്ഥങ്ങളായി എടുക്കുന്നു എന്നതിനെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല (ഉദാഹരണത്തിന്, H 2, I 2 അല്ലെങ്കിൽ HI), അതായത്. ഇരുവശത്തുനിന്നും സന്തുലിതാവസ്ഥയെ സമീപിക്കാം.

രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥിരാങ്കം റിയാക്ടറുകളുടെ സ്വഭാവത്തെയും താപനിലയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു; സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം സമ്മർദ്ദത്തെ (അത് വളരെ ഉയർന്നതാണെങ്കിൽ) അല്ലെങ്കിൽ റിയാക്ടറുകളുടെ സാന്ദ്രതയെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൽ താപനില, എൻതാൽപ്പി, എൻട്രോപ്പി ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയുടെ സ്വാധീനം. ∆G o =-RT ln K എന്ന ലളിതമായ സമവാക്യം വഴി ∆G o എന്ന രാസപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഐസോബാറിക്-ഐസോതെർമൽ പൊട്ടൻഷ്യലിലെ മാറ്റവുമായി സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

∆G o (∆G o) യുടെ വലിയ നെഗറ്റീവ് മൂല്യങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു<<0) отвечают большие значения К, т.е. в равновесной смеси преобладают продукты взаимодействия. Если же ∆G o характеризуется большими положительными значениями (∆G o >>0), തുടർന്ന് സമതുലിത മിശ്രിതത്തിൽ പ്രാരംഭ പദാർത്ഥങ്ങൾ പ്രബലമാകുന്നു. ഈ സമവാക്യം ∆G o യുടെ മൂല്യത്തിൽ നിന്ന് K കണക്കാക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു, തുടർന്ന് റിയാക്ടറുകളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രത (ഭാഗിക മർദ്ദം). ∆G o =∆Н o -Т∆S o എന്നത് കണക്കിലെടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, ചില പരിവർത്തനങ്ങൾക്ക് ശേഷം നമുക്ക് ലഭിക്കും . ഈ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന്, സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം താപനില മാറ്റങ്ങളോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണെന്ന് വ്യക്തമാണ്. സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിലെ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സ്വഭാവത്തിൻ്റെ സ്വാധീനം അതിൻ്റെ എൻതാൽപ്പി, എൻട്രോപ്പി ഘടകങ്ങളെ ആശ്രയിക്കുന്നത് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.

ലെ ചാറ്റിലിയറുടെ തത്വം

രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഏത് സമയത്തും നൽകിയിരിക്കുന്ന സ്ഥിരമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ നിലനിർത്തുന്നു. സാഹചര്യങ്ങൾ മാറുമ്പോൾ, സന്തുലിതാവസ്ഥ തകരാറിലാകുന്നു, കാരണം ഈ സാഹചര്യത്തിൽ വിപരീത പ്രക്രിയകളുടെ നിരക്ക് വ്യത്യസ്ത അളവുകളിലേക്ക് മാറുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, കുറച്ച് സമയത്തിന് ശേഷം, സിസ്റ്റം വീണ്ടും സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ എത്തുന്നു, എന്നാൽ ഇത്തവണ പുതിയ മാറിയ വ്യവസ്ഥകൾക്ക് അനുസൃതമായി.

സാഹചര്യങ്ങളിലെ മാറ്റങ്ങളെ ആശ്രയിച്ച് സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ സ്ഥാനചലനം സാധാരണയായി നിർണ്ണയിക്കുന്നത് Le Chatelier ൻ്റെ തത്വമാണ് (അല്ലെങ്കിൽ ചലിക്കുന്ന സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ തത്വം): സന്തുലിതാവസ്ഥ നിർണ്ണയിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റുന്നതിലൂടെ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു സിസ്റ്റം പുറത്തു നിന്ന് സ്വാധീനിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അത് പ്രക്രിയയുടെ ദിശയിലേക്ക് മാറുന്നു, അതിൻ്റെ ഗതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഫലത്തിൻ്റെ ഫലത്തെ ദുർബലപ്പെടുത്തുന്നു.

അതിനാൽ, താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ് പ്രക്രിയകളുടെ ദിശയിലേക്ക് സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ മാറ്റത്തിന് കാരണമാകുന്നു, അതിൻ്റെ ഗതി താപം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനൊപ്പം സംഭവിക്കുന്നു, കൂടാതെ താപനിലയിലെ കുറവ് വിപരീത ദിശയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അതുപോലെ, മർദ്ദത്തിലെ വർദ്ധനവ് ഒരു പ്രക്രിയയുടെ ദിശയിലേക്ക് സന്തുലിതാവസ്ഥയെ മാറ്റുന്നു, ഒപ്പം വോളിയം കുറയുകയും സമ്മർദ്ദത്തിലെ കുറവ് വിപരീത ദിശയിൽ പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, സന്തുലിത സംവിധാനമായ 3H 2 +N 2 2H 3 N, ∆H o = -46.2 kJ, താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ് H 3 N ഹൈഡ്രജനും നൈട്രജനും ആയി വിഘടിപ്പിക്കുന്നത് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, കാരണം ഈ പ്രക്രിയ എൻഡോതെർമിക് ആണ്. മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നത് സന്തുലിതാവസ്ഥയെ H 3 N രൂപീകരണത്തിലേക്ക് മാറ്റുന്നു, കാരണം വോളിയം കുറയുന്നു.

പ്രതികരണത്തിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഒരു നിശ്ചിത അളവ് ഒരു സന്തുലിതാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് ചേർത്താൽ (അല്ലെങ്കിൽ, സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുന്നു), മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് മാറുന്നു, പക്ഷേ ക്രമേണ വീണ്ടും തുല്യമാകും. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, സിസ്റ്റം രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു. ഈ പുതിയ അവസ്ഥയിൽ, സിസ്റ്റത്തിലുള്ള എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും സന്തുലിത സാന്ദ്രത യഥാർത്ഥ സന്തുലിത സാന്ദ്രതകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും, എന്നാൽ അവ തമ്മിലുള്ള അനുപാതം അതേപടി തുടരും. അതിനാൽ, സന്തുലിതാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു സിസ്റ്റത്തിൽ, മറ്റെല്ലാവരുടേയും സാന്ദ്രതയിൽ മാറ്റം വരുത്താതെ ഒരു പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രത മാറ്റുന്നത് അസാധ്യമാണ്.

Le Chatelier ൻ്റെ തത്വത്തിന് അനുസൃതമായി, ഒരു സന്തുലിത സംവിധാനത്തിലേക്ക് ഒരു റിയാക്ടറിൻ്റെ അധിക അളവ് അവതരിപ്പിക്കുന്നത് ഈ പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രത കുറയുന്ന ദിശയിൽ സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ മാറ്റത്തിന് കാരണമാകുന്നു, അതനുസരിച്ച്, അതിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിക്കുന്നു.

സൈദ്ധാന്തിക ഗവേഷണത്തിനും പ്രായോഗിക പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനും രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം വളരെ പ്രധാനമാണ്. വിവിധ താപനിലകൾക്കും സമ്മർദ്ദങ്ങൾക്കും സന്തുലിതാവസ്ഥ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിലൂടെ, രാസപ്രക്രിയയ്ക്ക് ഏറ്റവും അനുകൂലമായ സാഹചര്യങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കാൻ സാധിക്കും. പ്രക്രിയ വ്യവസ്ഥകളുടെ അന്തിമ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് നടത്തുമ്പോൾ, പ്രോസസ്സ് വേഗതയിൽ അവയുടെ സ്വാധീനവും കണക്കിലെടുക്കുന്നു.

ഉദാഹരണം 1.പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രതയിൽ നിന്നുള്ള ഒരു പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ കണക്കുകൂട്ടൽ.

സന്തുലിത സാന്ദ്രത [A] = 0.3 mol∙l -1 ആണെങ്കിൽ, A + B 2C പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം കണക്കാക്കുക; [V]=1.1mol∙l -1; [C]=2.1mol∙l -1.

പരിഹാരം.ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ പദപ്രയോഗത്തിന് ഫോം ഉണ്ട്: . പ്രശ്‌ന പ്രസ്താവനയിൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന സന്തുലിത സാന്ദ്രതകൾ ഇവിടെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാം: =5.79.

ഉദാഹരണം 2. പ്രതിപ്രവർത്തന പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രതയുടെ കണക്കുകൂട്ടൽ. A + 2B C എന്ന സമവാക്യം അനുസരിച്ച് പ്രതികരണം തുടരുന്നു.

A, B പദാർത്ഥങ്ങളുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത യഥാക്രമം 0.5 ഉം 0.7 mol∙l -1 ഉം K p = 50 എന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥയും ആണെങ്കിൽ പ്രതിപ്രവർത്തന പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രത നിർണ്ണയിക്കുക.

പരിഹാരം.എ, ബി പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഓരോ മോളിലും, എ, ബി പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സാന്ദ്രതയിലെ കുറവ് എക്സ് മോളാൽ സൂചിപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ, പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രതയിലെ വർദ്ധനവ് 2X മോളിന് തുല്യമായിരിക്കും. പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രത ഇതായിരിക്കും:

C A = (ഏകദേശം.5-x)mol∙l -1; C B = (0.7-x) mol∙l -1; C C =2x mol∙l -1

x 1 =0.86; x 2 =0.44

പ്രശ്നത്തിൻ്റെ വ്യവസ്ഥകൾ അനുസരിച്ച്, മൂല്യം x 2 സാധുവാണ്. അതിനാൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രത ഇവയാണ്:

C A =0.5-0.44=0.06mol∙l -1; C B =0.7-0.44=0.26mol∙l -1; C C =0.44∙2=0.88mol∙l -1.

ഉദാഹരണം 3.സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കമായ K r ൻ്റെ മൂല്യം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ ഗിബ്സ് ഊർജ്ജം ∆G oയിലെ മാറ്റം നിർണ്ണയിക്കുക. സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം Kp = 1.0685∙10 -4 ന് തുല്യമാണെങ്കിൽ ഗിബ്സ് ഊർജ്ജം കണക്കാക്കുകയും 700 K-ൽ CO + Cl 2 = COCl 2 പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സാധ്യത നിർണ്ണയിക്കുകയും ചെയ്യുക. എല്ലാ പ്രതിപ്രവർത്തന പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും ഭാഗിക മർദ്ദം തുല്യവും 101325 Pa തുല്യവുമാണ്.

പരിഹാരം.∆G 700 =2.303∙RT .

ഈ പ്രക്രിയയ്ക്കായി:

∆പോകുക മുതൽ<0, то реакция СО+Cl 2 COCl 2 при 700К возможна.

ഉദാഹരണം 4. രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ മാറ്റം. N 2 +3H 2 2NH 3 -22kcal സിസ്റ്റത്തിലെ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഏത് ദിശയിലേക്ക് മാറും:

a) N 2 ൻ്റെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന സാന്ദ്രതയോടെ;

ബി) H 2 ൻ്റെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന സാന്ദ്രതയോടെ;

സി) താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനൊപ്പം;

d) സമ്മർദ്ദം കുറയുമ്പോൾ?

പരിഹാരം. Le Chatelier ൻ്റെ നിയമം അനുസരിച്ച്, പ്രതിപ്രവർത്തന സമവാക്യത്തിൻ്റെ ഇടതുവശത്തുള്ള പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സാന്ദ്രതയിലെ വർദ്ധനവ് ഒരു പ്രക്രിയയ്ക്ക് കാരണമാകും, അത് ഫലത്തെ ദുർബലപ്പെടുത്തുകയും സാന്ദ്രത കുറയുകയും ചെയ്യും, അതായത്. സന്തുലിതാവസ്ഥ വലത്തേക്ക് മാറും (കേസുകൾ a, b).

അമോണിയ സിന്തസിസിൻ്റെ പ്രതികരണം എക്സോതെർമിക് ആണ്. താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ് സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ ഇടത്തേക്ക് മാറുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു - ഒരു എൻഡോതെർമിക് പ്രതികരണത്തിലേക്ക്, പ്രഭാവം ദുർബലമാക്കുന്നു (കേസ് സി).

മർദ്ദം കുറയുന്നത് (കേസ് ഡി) സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ വോളിയത്തിൽ വർദ്ധനവിന് കാരണമാകുന്ന ഒരു പ്രതികരണത്തെ അനുകൂലിക്കും, അതായത്. N 2, H 2 എന്നിവയുടെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക്.

ഉദാഹരണം 5.ഗ്യാസ് മിശ്രിതത്തിൻ്റെ അളവ് മൂന്നിരട്ടി കുറയുകയാണെങ്കിൽ, സിസ്റ്റം 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (r) എന്നതിലെ ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് എത്ര തവണ മാറും? സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഏത് ദിശയിലേക്ക് മാറും?

പരിഹാരം.നമുക്ക് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത സൂചിപ്പിക്കാം: = എ, =b,=കൂടെ.ബഹുജന പ്രവർത്തന നിയമമനുസരിച്ച്, വോളിയത്തിലെ മാറ്റത്തിന് മുമ്പുള്ള ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് തുല്യമാണ്

v pr = Ka 2 b, v arr = K 1 s 2

ഒരു ഏകീകൃത സംവിധാനത്തിൻ്റെ വോളിയം മൂന്നിരട്ടി കുറച്ചതിനുശേഷം, ഓരോ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെയും സാന്ദ്രത മൂന്നിരട്ടി വർദ്ധിക്കും: = 3a,[O 2] = 3ബി; = 3സെ.പുതിയ സാന്ദ്രതകളിൽ, ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ വേഗത v" np:

v" np = K(3a) 2 (3b) = 27 Ka 2 b; v o 6 p = K 1 (3c) 2 = 9K 1 c 2.

;

തൽഫലമായി, ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് 27 മടങ്ങ് വർദ്ധിച്ചു, വിപരീത പ്രതികരണം ഒമ്പത് തവണ മാത്രം. സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ SO 3 ൻ്റെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക് മാറി.

ഉദാഹരണം 6.പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ താപനില ഗുണകം 2 ആണെങ്കിൽ, താപനില 30 മുതൽ 70 0 C വരെ വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ വാതക ഘട്ടത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ നിരക്ക് എത്ര മടങ്ങ് വർദ്ധിക്കുമെന്ന് കണക്കാക്കുക.

പരിഹാരം.ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ തോത് താപനിലയിലെ ആശ്രിതത്വം നിർണ്ണയിക്കുന്നത് സൂത്രവാക്യം അനുസരിച്ച് അനുഭവപരമായ വാൻറ്റ് ഹോഫ് നിയമമാണ്.

തൽഫലമായി, 70 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലെ പ്രതികരണ നിരക്ക് 30 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലുള്ള പ്രതികരണ നിരക്കിനേക്കാൾ 16 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്.

ഉദാഹരണം 7.ഒരു ഏകീകൃത സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം

CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g) 850 ° C എന്നത് 1 ന് തുല്യമാണ്. പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയാണെങ്കിൽ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലുള്ള എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും സാന്ദ്രത കണക്കാക്കുക: [CO] ISH = 3 mol/l, [H 2 O] RI = 2 mol/l.

പരിഹാരം.സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ, ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് തുല്യമാണ്, ഈ നിരക്കുകളുടെ സ്ഥിരാങ്കങ്ങളുടെ അനുപാതം സ്ഥിരമാണ്, അതിനെ നൽകിയിരിക്കുന്ന സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം എന്ന് വിളിക്കുന്നു:

വി np = കെ 1[CO][H 2 O]; വിഒ ബി പി = TO 2 [CO 2 ][H 2];

എക്‌സ്‌പ്രഷനിൽ ആയിരിക്കുമ്പോൾ, പ്രശ്‌ന പ്രസ്താവനയിൽ പ്രാരംഭ കോൺസൺട്രേഷനുകൾ നൽകിയിരിക്കുന്നു കെ ആർസിസ്റ്റത്തിലെ എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും സന്തുലിത സാന്ദ്രത മാത്രം ഉൾപ്പെടുന്നു. സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ സമയത്ത് ഏകാഗ്രത [CO 2 ] P = എന്ന് നമുക്ക് അനുമാനിക്കാം എക്സ് mol/l. സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സമവാക്യം അനുസരിച്ച്, രൂപംകൊണ്ട ഹൈഡ്രജൻ്റെ മോളുകളുടെ എണ്ണവും ആയിരിക്കും എക്സ് mol/l. ഒരേ എണ്ണം മോളുകൾക്ക് (എക്സ് mol/l) CO, H 2 O എന്നിവ രൂപപ്പെടാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു എക്സ് CO 2, H 2 എന്നിവയുടെ മോളുകൾ. അതിനാൽ, നാല് പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും സന്തുലിത സാന്ദ്രത (mol/l):

[CO 2 ] P = [H 2 ] P = എക്സ്;[CO] പി = (3 - x); പി =(2x).

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം അറിയുമ്പോൾ, നമ്മൾ മൂല്യം കണ്ടെത്തുന്നു X,തുടർന്ന് എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത:

; x 2 =6-2x-3x + x 2; 5x = 6, l = 1.2 mol/l.

ടാസ്ക് 135.
ഒരു ഏകീകൃത സിസ്റ്റത്തിനായുള്ള സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം കണക്കാക്കുക

പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രത (mol/l):
[SD] പി = 0.004; [H 2 O] P = 0.064; [CO 2 ] പി = 0.016; [H 2 ] p = 0.016,
ജലത്തിൻ്റെയും CO യുടെയും പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത എന്താണ്? ഉത്തരം: കെ = 1; ref = 0.08 mol/l; [CO]ref=0.02 mol/l.
പരിഹാരം:
പ്രതികരണ സമവാക്യം ഇതാണ്:

CO (g) + H 2 O (g)  CO 2 (g) + H2 (g)

ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സ്ഥിരാങ്കമായ സമവാക്യത്തിന് ഒരു എക്സ്പ്രഷൻ ഉണ്ട്:

H 2 O, CO എന്നീ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത കണ്ടെത്തുന്നതിന്, പ്രതിപ്രവർത്തന സമവാക്യം അനുസരിച്ച്, 1 mol CO, 1 mol H 2 O എന്നിവയിൽ നിന്ന് 1 mol CO 2, 1 mol H 2 എന്നിവ രൂപം കൊള്ളുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കുന്നു. പ്രശ്നത്തിൻ്റെ വ്യവസ്ഥകൾ അനുസരിച്ച്, സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ഓരോ ലിറ്ററിലും 0.016 mol CO 2 ഉം 0.016 mol H 2 ഉം രൂപപ്പെട്ടതിനാൽ, 0.016 mol CO, H 2 O എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചതിനാൽ, ആവശ്യമായ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതകൾ ഇതിന് തുല്യമാണ്:

ഔട്ട് = [H 2 O] P + 0.016 = 0.004 + 0.016 = 0.02 mol/l;
[CO] ഔട്ട് = [CO] P + 0.016 = 0.064 + 0.016 = 0.08 mol/l.

ഉത്തരം: Kp = 1; ref = 0.08 mol/l; [CO] ref=0.02 mol/l.

ടാസ്ക് 136.
ഒരു ഏകീകൃത സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം

ഒരു നിശ്ചിത ഊഷ്മാവിൽ 1 ന് തുല്യമാണ്. പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത തുല്യമാണെങ്കിൽ എല്ലാ പ്രതിപ്രവർത്തന പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും സന്തുലിത സാന്ദ്രത കണക്കാക്കുക (mol/l): [CO] ഔട്ട് = 0.10; [H 2 O] ഔട്ട് = 0.40.
ഉത്തരം: [CO 2 ] P = [H 2 ] P = 0.08; [CO] പി = 0.02; [H 2 O] P = 0.32.
പരിഹാരം:
പ്രതികരണ സമവാക്യം ഇതാണ്:

CO (g) + H 2 O (g)  CO 2 (g) + H 2 (g)

സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ, ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് തുല്യമാണ്, ഈ നിരക്കുകളുടെ സ്ഥിരാങ്കങ്ങളുടെ അനുപാതം സ്ഥിരമാണ്, അതിനെ നൽകിയിരിക്കുന്ന സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം എന്ന് വിളിക്കുന്നു:

ഞങ്ങൾ പ്രതിപ്രവർത്തന ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലൊന്നിൻ്റെ സന്തുലിത സാന്ദ്രതയെ x mol/l കൊണ്ട് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, തുടർന്ന് മറ്റൊന്നിൻ്റെ സന്തുലിത സാന്ദ്രതയും x mol/l ആയിരിക്കും, കാരണം അവ രണ്ടും ഒരേ അളവിൽ രൂപം കൊള്ളുന്നു. ആരംഭ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രത ഇതായിരിക്കും:
[CO] ref = 0.10 - x mol/l; [H 2 O] ref = 0.40 - x mol/l. (പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ x mol/l രൂപപ്പെടുന്നതിന്, യഥാക്രമം CO, H 2 O എന്നിവയുടെ x mol/l ഉപയോഗിക്കുന്നു. സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ, എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളുടെയും സാന്ദ്രത (mol/l) ആയിരിക്കും: [ CO 2 ] P = [H 2 ] P = x ; P = 0.10 - x ;

ഞങ്ങൾ ഈ മൂല്യങ്ങളെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ പ്രകടനത്തിലേക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു:

സമവാക്യം പരിഹരിക്കുമ്പോൾ, നമ്മൾ x = 0.08 കണ്ടെത്തുന്നു. അതിനാൽ സന്തുലിത സാന്ദ്രത (mol/l):

[CO 2 ] P = [H 2 ] P = x = 0.08 mol/l;
[H 2 O] P = 0.4 - x = 0.4 - 0.08 = 0.32 mol / l;
[CO] P = 0.10 - x = 0.10 - 0.08 = 0.02 mol/l.

ടാസ്ക് 137.

ഒരു നിശ്ചിത ഊഷ്മാവിൽ N 2 + ZN 2 = 2NH 3 എന്ന ഏകതാന വ്യവസ്ഥിതിയുടെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം 0.1 ആണ്. ഹൈഡ്രജൻ്റെയും അമോണിയയുടെയും സന്തുലിതാവസ്ഥ യഥാക്രമം 0.2 ഉം 0.08 mol/l ഉം ആണ്. സന്തുലിതാവസ്ഥയും പ്രാരംഭ നൈട്രജൻ്റെ സാന്ദ്രതയും കണക്കാക്കുക. ഉത്തരം: പി = 8 മോളുകൾ / l; ref = 8.04 mol/l.
പരിഹാരം:
പ്രതികരണ സമവാക്യം ഇതാണ്:

N 2 + ZN 2 = 2NH 3

N2 ൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥയെ x mol/l കൊണ്ട് നമുക്ക് സൂചിപ്പിക്കാം. ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ പദപ്രയോഗത്തിന് ഒരു രൂപമുണ്ട്:

നമുക്ക് പ്രശ്നത്തിൻ്റെ ഡാറ്റയെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തിൻ്റെ എക്സ്പ്രഷനിലേക്ക് മാറ്റി കോൺസൺട്രേഷൻ N 2 കണ്ടെത്താം.

N2 ൻ്റെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത കണ്ടെത്തുന്നതിന്, പ്രതികരണ സമവാക്യം അനുസരിച്ച്, NH3 ൻ്റെ 1 മോളിൻ്റെ രൂപീകരണത്തിന് N2 ൻ്റെ ½ മോൾ ആവശ്യമാണെന്ന് ഞങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കുന്നു. പ്രശ്നത്തിൻ്റെ സാഹചര്യങ്ങൾക്കനുസരിച്ച്, സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ഓരോ ലിറ്ററിലും NH 3-ൻ്റെ 0.08 mol രൂപപ്പെട്ടതിനാൽ, പിന്നീട് 0.08 . 1/2 = 0.04 mol N 2. അതിനാൽ, N 2 ൻ്റെ ആവശ്യമുള്ള പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത ഇതിന് തുല്യമാണ്:

Ref = P + 0.04 = 8 + 0.04 = 8.04 mol/l.

ഉത്തരം:പി = 8 മോളുകൾ / l; ref = 8.04 mol/l.

ടാസ്ക് 138
ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിൽ, ഒരു ഏകീകൃത സംവിധാനത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ
2NO + O 2 ↔ 2NO 2 റിയാക്ടൻ്റുകളുടെ (mol/l) ഇനിപ്പറയുന്ന സാന്ദ്രതയിൽ സ്ഥാപിച്ചു: p = 0.2; [O 2 ] p = 0.1; p = 0.1. സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കവും NO, O 2 എന്നിവയുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയും കണക്കാക്കുക. ഉത്തരം: കെ = 2.5; ref = 0.3 moles/l; [O 2 ] എന്നത് x = 0.15 mol/l ആണ്.
പരിഹാരം:
പ്രതികരണ സമവാക്യം:

2NO + O 2 ↔ 2NO 2

NO, O 2 എന്നിവയുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത കണ്ടെത്തുന്നതിന്, പ്രതികരണ സമവാക്യം അനുസരിച്ച്, 2 mol NO, 1 mol O2 എന്നിവയിൽ നിന്ന് 2 mol NO 2 രൂപം കൊള്ളുന്നു, തുടർന്ന് 0.1 mol NO ഉം 0.05 mol O 2 ഉം ഉപഭോഗം ചെയ്യപ്പെട്ടതായി ഞങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കുന്നു. അതിനാൽ, NO, O 2 എന്നിവയുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത തുല്യമാണ്:

ഔട്ട് = NO] p + 0.1 = 0.2 + 0.1 = 0.3 moles/l;
[O 2 ] ഔട്ട് = [O 2 ] p + 0.05 = 0.1 + 0.05 = 0.15 mol/l.

ഉത്തരം: Kp = 2.5; ref = 0.3 moles/l; [O 2 ] ref = 0.15 mol/l.

ടാസ്ക് 139.
മർദ്ദം മാറുമ്പോൾ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ മാറുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 കൂടാതെ, N 2 + O 2  2NO സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ മാറുമോ? മർദ്ദം മാറ്റുന്നതിന് മുമ്പും ശേഷവും ഈ സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ഫോർവേഡ്, റിവേഴ്സ് പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് കണക്കാക്കുന്നതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി നിങ്ങളുടെ ഉത്തരത്തെ പ്രചോദിപ്പിക്കുക. ഈ ഓരോ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെയും സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾക്കായി എക്സ്പ്രഷനുകൾ എഴുതുക.
പരിഹാരം:
a) പ്രതികരണ സമവാക്യം:

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 .

പ്രതികരണ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന്, സിസ്റ്റത്തിലെ വോളിയം കുറയുന്നതിലൂടെ പ്രതികരണം തുടരുന്നു (വാതക പദാർത്ഥങ്ങളുടെ 4 മോളുകളിൽ നിന്ന് 2 മോളുകൾ വാതക പദാർത്ഥങ്ങൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു). അതിനാൽ, സിസ്റ്റത്തിലെ മർദ്ദം മാറുമ്പോൾ, സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ ഒരു മാറ്റം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടും. നിങ്ങൾ ഈ സിസ്റ്റത്തിലെ മർദ്ദം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ലെ ചാറ്റിലിയറുടെ തത്വമനുസരിച്ച്, സന്തുലിതാവസ്ഥ വലത്തേക്ക്, വോളിയം കുറയുന്നതിന് നേരെ മാറും. സിസ്റ്റത്തിലെ സന്തുലിതാവസ്ഥ വലത്തേക്ക് മാറുമ്പോൾ, ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് വിപരീത പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്കിനേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കും:

pr > arr അല്ലെങ്കിൽ pr = k 3 > o br = k 2 .

സിസ്റ്റത്തിലെ മർദ്ദം കുറയുകയാണെങ്കിൽ, സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഇടതുവശത്തേക്ക് മാറും, വോളിയം വർദ്ധിക്കുന്നതിലേക്ക്, സന്തുലിതാവസ്ഥ ഇടത്തേക്ക് മാറുമ്പോൾ, ഫോർവേഡ് പ്രതികരണത്തിൻ്റെ നിരക്ക് അതിൻ്റെ നിരക്കിനേക്കാൾ കുറവായിരിക്കും. മുന്നോട്ടുള്ള പ്രതികരണം:

തുടങ്ങിയവ< обр или (пр = k 3 )< (обр = k 2).

b) പ്രതികരണ സമവാക്യം:

N2 + O2) ↔ 2NO. .

പ്രതിപ്രവർത്തന സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന്, പ്രതികരണം സംഭവിക്കുമ്പോൾ, വാതക പദാർത്ഥങ്ങളുടെ മോളുകളുടെ എണ്ണത്തിൽ ഒരു മാറ്റവുമില്ലാതെ പ്രതിപ്രവർത്തനം നടക്കുന്നു. അതിനാൽ, സിസ്റ്റത്തിലെ മർദ്ദത്തിലെ മാറ്റം സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെ മാറ്റത്തിലേക്ക് നയിക്കില്ല, അതിനാൽ മുന്നോട്ട്, വിപരീത പ്രതികരണങ്ങളുടെ നിരക്ക് തുല്യമായിരിക്കും:

pr = arr = അല്ലെങ്കിൽ (pr k [O 2 ]) = (arr = k 2) .

ടാസ്ക് 140.
ഒരു ഏകീകൃത സംവിധാനത്തിൽ ഔട്ട്, [C1 2] എന്നിവയുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത
2NO + Cl 2 ↔ 2NOС1 യഥാക്രമം 0.5 ഉം 0.2 mol/l ഉം ആണ്. സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുമ്പോൾ 20% NO പ്രതികരിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം കണക്കാക്കുക. ഉത്തരം: 0.417.
പരിഹാരം:
പ്രതികരണ സമവാക്യം ഇതാണ്: 2NO + Cl 2 ↔ 2NOС1
പ്രശ്നത്തിൻ്റെ വ്യവസ്ഥകൾ അനുസരിച്ച്, 20% NO പ്രതികരണത്തിൽ പ്രവേശിച്ചു, അത് 0.5 ആണ് . 0.2 = 0.1 mol, കൂടാതെ 0.5 - 0.1 = 0.4 mol NO പ്രതികരിച്ചില്ല. പ്രതിപ്രവർത്തന സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന്, NO യുടെ ഓരോ 2 മോളിനും, Cl2 ൻ്റെ 1 മോൾ ഉപയോഗിക്കുകയും NOCl ൻ്റെ 2 മോളുകൾ രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. തൽഫലമായി, 0.1 mol NO ൽ, 0.05 mol Cl 2 പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുകയും 0.1 mol NOCl രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്തു. 0.15 mol Cl 2 ഉപയോഗിക്കാതെ തുടർന്നു (0.2 - 0.05 = 0.15). അങ്ങനെ, പങ്കെടുക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രത തുല്യമാണ് (mol/l):

പി = 0.4; p = 0.15; p = 0.1.

ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:

ഈ പദപ്രയോഗത്തിലേക്ക് പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സന്തുലിത സാന്ദ്രതയെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് ലഭിക്കും.