የICE ሠንጠረዦች፦ ሚዛንን እርምጃ በእርምጃ መፍታት

የICE ሠንጠረዥ ሦስት ረድፎች የሚመዘግቡት

ICE ማለት Initial (መነሻ)፣ Change (ለውጥ) እና Equilibrium (ሚዛን) ማለት ነው። የተመጣጠነውን እኩልታ ከላይ በኩል ይጻፉ፤ ለእያንዳንዱ ንጥረ ነገርም የራሱን ዓምድ ይስጡ። የመነሻው ረድፍ ምላሹ ከመዞሩ በፊት ያሉትን ክምችቶች (ወይም ከፊል ግፊቶች) ይይዛል። የለውጡ ረድፍ እያንዳንዱ ምን ያህል እንደሚጨምር ወይም እንደሚቀንስ ይይዛል። የሚዛኑ ረድፍ የመጀመሪያዎቹ ሁለቱ ድምር ነው።

ኬሚስትሪው የሚገኘው በለውጡ ረድፍ ውስጥ ነው። እያንዳንዱ ግቤት የአንድ ያልታወቀ፣ x፣ ብዜት ሲሆን ብዜቶቹም የተመጣጠነው እኩልታ ብዜት ቁጥሮች ናቸው። ለ2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g) ወደፊት ሲካሄድ ለውጦቹ −2x፣ −x እና +2x ናቸው። ምላሹ ወደፊት ሲካሄድ ምላሽ ሰጪዎች ይቀንሳሉ፣ ምርቶች ይጨምራሉ፤ ወደ ተገላቢጦሽ ሲካሄድ ምልክቶቹ ይገለበጣሉ።

ለKc ሞላር ክምችቶችን፣ ለKp ደግሞ ከፊል ግፊቶችን ይጠቀሙ። ንጹህ ጠጣሮችና ንጹህ ፈሳሾች በሚዛን መግለጫው ውስጥ ስለማይታዩ ከሠንጠረዡም ያስወጧቸው። የመነሻውን ረድፍ ከመሙላትዎ በፊት ማንኛውንም ሞል በመያዣው መጠን በማካፈል ወደ ክምችት ይቀይሩ።

የለውጡን አቅጣጫ በQ መምረጥ

ምልክቶችን ከመመደብዎ በፊት ምላሹ ወደ የትኛው አቅጣጫ መሄድ እንዳለበት ይወስኑ። ከK መግለጫው ጋር ተመሳሳይ ቅርፅ በመጠቀም የምላሽ ጥቅስ Qን ከመነሻ እሴቶቹ ያስሉ። Q ከK ካነሰ ምርቶቹ በጣም ጥቂት ናቸው፤ ምላሹም ወደፊት ይካሄዳል። Q ከK ከበለጠ ወደ ተገላቢጦሽ ይካሄዳል። Q ከK ጋር እኩል ከሆነ ቅይጡ ቀድሞውኑ በሚዛን ላይ ነው፤ ምንም አይለወጥም።

አንድ ምርት ከዜሮ ሲጀምር Q ዜሮ ነው፤ ምላሹም ወደፊት መካሄድ አለበት፤ ስለዚህ ስሌቱን መዝለል ይችላሉ። ሁሉም ንጥረ ነገሮች ሲገኙ Qን ያስሉ። ለምሳሌ፣ Kc = 37.0 (በሚቀጥለው ክፍል የተገኘው) ያለውን የሰልፈር ትራይኦክሳይድ ምላሽና [SO₂] = 0.100 M፣ [O₂] = 0.050 M እና [SO₃] = 0.500 M ያለውን ቅይጥ ይውሰዱ። Q = (0.500)² / ((0.100)² × 0.050) = 500። Q ከK ይበልጣል፤ ስለዚህ ሬሾው ወደ 37.0 እስኪወርድ ድረስ SO₃ ይበሰብሳል።

የተሠራ ምሳሌ፦ Kን ከአንድ የተለካ ክምችት ማግኘት

አንዳንድ ጊዜ ያልታወቀው K ራሱ ነው። አንድ ዕቃ በ[SO₂] = 0.400 M እና [O₂] = 0.200 M፣ ያለ SO₃ ይጀምራል፤ በሚዛን ላይ ደግሞ [SO₃] 0.250 M ሆኖ ይለካል እንበል። እነዚህ እሴቶች ዘዴውን ለማሳየት ለዚህ መመሪያ የተዘጋጁ ናቸው፤ ከሥነ ጽሑፍ የተወሰዱ መረጃዎች አይደሉም።

SO₃ ከ0 ወደ 0.250 M ሄዷል፤ ስለዚህ 2x = 0.250 እና x = 0.125 M። ሌሎቹ ለውጦች በሙሉ ከብዜት ቁጥሮቹ ይከተላሉ፦ SO₂ በ2x = 0.250 M ቀንሶ 0.150 M ይሆናል፤ O₂ ደግሞ በx = 0.125 M ቀንሶ 0.075 M ይሆናል። ከዚያም Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0.250)² / ((0.150)² × 0.075) = 37.0። አንድ የተለካ ክምችትና ስቶይኪዮሜትሪው ሦስቱንም ለመወሰን በቂ ነበሩ።

የተሠራ ምሳሌ፦ እኩልታው ፍጹም ካሬ ሲሆን

ለH₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g)፣ OpenStax Chemistry 2e ክፍል 13.4 በምሳሌው ሁኔታዎች ለዚህ ምላሽ የሚጠቀመውን እሴት፣ Kc = 50.5ን ይጠቀሙ። በ[H₂] = [I₂] = 0.500 M፣ ያለ HI ይጀምሩ። Q ዜሮ ነው፤ ስለዚህ ምላሹ ወደፊት ይካሄዳል። ሠንጠረዡ ለእያንዳንዱ ምላሽ ሰጪ 0.500 − x፣ ለHI ደግሞ 2x የሚዛን እሴቶችን ይሰጣል።

መግለጫው 50.5 = (2x)² / (0.500 − x)² ነው። ሁለቱም ጎኖች ፍጹም ካሬዎች ስለሆኑ ከማስፋት ይልቅ ካሬ ሥሩን ይውሰዱ፦ 7.106 = 2x / (0.500 − x)። ማስተካከል x = 0.500 × 7.106 / (2 + 7.106) = 0.390 M ይሰጣል። በሚዛን ላይ [H₂] = [I₂] = 0.110 M እና [HI] = 0.780 M ነው። ፍተሻ፦ (0.780)² / (0.110)² = 50.3፤ ይህም በክምችቶቹ ማጠጋጋት ውስጥ ከ50.5 ጋር ይስማማል።

የካሬ ሥር አቋራጩ የሚሠራው መግለጫው ፍጹም ካሬ ሲሆን ብቻ ነው፤ ይህም እዚህ የሁለቱ ምላሽ ሰጪዎች እኩል የመነሻ መጠኖችን ይፈልጋል። መጠኖቹ እኩል ካልሆኑ ኳድራቲክ መፍታት አለብዎት።

የተሠራ ምሳሌ፦ ሙሉውን ኳድራቲክ መፍታት

ለPCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)፣ OpenStax ክፍል 13.4 Kc = 0.0211 ይጠቀማል። በ[PCl₅] = 0.400 M እና [Cl₂] = 0.100 M፣ ያለ PCl₃ ይጀምሩ። Q ዜሮ ነው፤ ስለዚህ ምላሹ ወደፊት ይካሄዳል። የሚዛን እሴቶቹ 0.400 − x፣ x እና 0.100 + x ናቸው።

ይተኩ፦ 0.0211 = x(0.100 + x) / (0.400 − x)። አባዝተው ተመሳሳይ ቃላትን ሲሰበስቡ x² + 0.1211x − 0.00844 = 0 ያገኛሉ። ኳድራቲክ ቀመሩ x = 0.0495 ወይም x = −0.171 ይሰጣል። አሉታዊው ሥር [PCl₃]ን አሉታዊ ስለሚያደርገው ይጣሉት። በሚዛን ላይ [PCl₅] = 0.351 M፣ [PCl₃] = 0.0495 M እና [Cl₂] = 0.150 M ነው። መልሰው ሲተኩ 0.0211 ይገኛል፤ ስለዚህ መልሱ ትክክል ነው።

ቀድሞ የነበረው Cl₂ ምላሹን ወደ ኋላ እንደያዘው ልብ ይበሉ። ከ0.400 M PCl₅ ብቻ ሲጀመር ተመሳሳዩ K x = 0.0819 M ይሰጣል፤ ስለዚህ የተጨመረው ምርት የለ ሻትሊዬ መርህ እንደሚተነብየው የመበስበሱን መጠን ቀንሶታል።

x ትንሽ ሲሆን፦ ግምቱና የ5 በመቶ ፍተሻ

K ትንሽ ሆኖ የመነሻ ክምችቶቹ ትንሽ ካልሆኑ ምላሹ እምብዛም አይንቀሳቀስም፤ 0.0400 − x ከ0.0400 ጋር ከሞላ ጎደል በትክክል እኩል ነው። xን ከእነዚያ ቃላት ማስወገድ ኳድራቲክን ወደ አንድ እርምጃ ስሌት ይቀይረዋል። ግምቱ ተቀባይነት የሚያገኘው x ከተቀነሰበት ክምችት ከ5 በመቶ ሲያንስ ነው።

የተሠራ ምሳሌ። ለN₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g)፣ OpenStax ክፍል 13.4 በ2000 °C Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ይሰጣል። በ[N₂] = 0.0400 M እና [O₂] = 0.0100 M ይጀምሩ። ከዚያም 4.1 × 10⁻⁴ = (2x)² / ((0.0400 − x)(0.0100 − x))። ይገምቱ፦ 4x² = 4.1 × 10⁻⁴ × 0.0400 × 0.0100፤ ስለዚህ x = 2.0 × 10⁻⁴ M እና [NO] = 2x = 4.0 × 10⁻⁴ M። ከትንሹ የመነሻ እሴት ጋር ይፈትሹ፦ 2.0 × 10⁻⁴ / 0.0100 = 2 በመቶ፣ ከ5 በመቶ በታች። ትክክለኛው ኳድራቲክ በሁለት ጉልህ አሃዞች ተመሳሳዩን [NO] ይሰጣል።

ግምቱ የሚወድቀው K ከክምችቶቹ ጋር ሲነጻጸር ትንሽ ካልሆነ ነው። Kc = 0.0211 ሲሆን በ0.400 M ለብቻው ላለ PCl₅፣ x ትንሽ ነው ብሎ መገመት x = 0.092 M ይሰጣል፤ ይህም ከ0.400 ውስጥ 23 በመቶው ነው። ትክክለኛው መልስ 0.0819 M ስለሆነ አቋራጩ ወደ 12 በመቶ ገደማ ከፍ ያለ ውጤት ይሰጥ ነበር። ሁልጊዜ ፍተሻውን ያካሂዱ፤ በፍጹም አይገምቱ።

ከፊል ግፊቶችና ተገላቢጦሹ ምላሽ

የICE ሠንጠረዥ ከከፊል ግፊቶችና ከKp ጋርም በተመሳሳይ መንገድ ይሠራል። የጋዝ ሞሎች ቁጥር ለማይለወጥበት ምላሽ Kp ከKc ጋር እኩል ነው። ይህ በእያንዳንዱ ጎን ሁለት ሞል ጋዝ ላለው የሃይድሮጂን አዮዳይድ ሚዛን እውነት ነው።

የተሠራ ምሳሌ። ንጹህ HI በ2.00 atm በአንድ ዕቃ ውስጥ ተቀምጦ እንዲበሰብስ ይተዋል፦ 2 HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g)። ይህ ከላይ ያለው ምላሽ ተገላቢጦሽ ስለሆነ ቋሚው 1/50.5 = 0.0198 ነው። ለውጦቹ ለHI −2x፣ ለእያንዳንዱ ምርት ደግሞ +x ናቸው። ከዚያም 0.0198 = x² / (2.00 − 2x)²። ካሬ ሥሩን ሲወስዱ 0.1407 = x / (2.00 − 2x)፣ ይህም x = 0.220 atm ይሰጣል። በሚዛን ላይ P(H₂) = P(I₂) = 0.220 atm እና P(HI) = 1.56 atm ነው።

የICE ሠንጠረዥ ስህተቶችና እንዴት እንደሚያዙ

አንድ የመጨረሻ ፍተሻ ከሞላ ጎደል እያንዳንዱን ስህተት ይይዛል፦ የሚዛን እሴቶቹን መልሰው በK መግለጫው ውስጥ ይተኩ፤ Kንም በመረጃው ትክክለኛነት መጠን መልሰው ማግኘትዎን ያረጋግጡ።

• መያዣው 1 L ካልሆነ ሞሎችን በሠንጠረዡ ውስጥ ማስገባት። መጀመሪያ በመጠኑ ያካፍሉ።
• በለውጡ ረድፍ ውስጥ ለእያንዳንዱ ብዜት ቁጥር 1ን መጠቀም፤ ለምሳሌ ለSO₂ በ−2x ፈንታ −x።
• በK መግለጫው ውስጥ አንድን ቃል ከብዜት ቁጥሩ ጋር እንዲስማማ ካሬ ወይም ኪዩብ ማድረግን መርሳት።
• ምርቶች ከመጀመሪያው ሲገኙ ምላሹ ወደፊት ይካሄዳል ብሎ መገመት። Qን ያስሉ።
• ማንኛውንም ክምችት አሉታዊ የሚያደርግ ወይም በአካል ሊኖር ከሚችለው በላይ የሚያደርግ ሥርን ማቆየት።
• xን ከመነሻ እሴቱ 5 በመቶ በታች መሆኑን ሳያረጋግጡ ማስወገድ።
• ንጹህ ጠጣርን ወይም ፈሳሽን በሠንጠረዡ ወይም በመግለጫው ውስጥ ማካተት።
• ችግሩ በተገላቢጦሽ ሲጻፍ የወደፊቱን ምላሽ Kን መጠቀም። ምላሽን መገልበጥ Kን ይገለብጣል።