ICE taulak: oreka urratsez urrats ebaztea

Zer jasotzen duten ICE taula baten hiru errenkadek

ICE ingelesezko Initial, Change eta Equilibrium hitzetatik dator: hasiera, aldaketa eta oreka. Idatzi ekuazio doitua goian eta eman espezie bakoitzari bere zutabea. Hasierako errenkadak erreakzioa desplazatu aurreko kontzentrazioak (edo presio partzialak) ditu. Aldaketaren errenkadak bakoitza zenbat igotzen edo jaisten den du. Orekako errenkada lehen bien batura da.

Aldaketaren errenkadan dago kimika. Sarrera bakoitza ezezagun bakar baten, x-ren, multiploa da, eta multiploak ekuazio doituaren koefizienteak dira. 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g) aurrerantz doanean, aldaketak −2x, −x eta +2x dira. Erreakzioa aurrerantz doanean erreaktiboek galdu eta produktuek irabazi egiten dute; zeinuak alderantzikatu egiten dira alderantzizko noranzkoan doanean.

Erabili kontzentrazio molarrak Kc-rako eta presio partzialak Kp-rako. Solido hutsak eta likido hutsak ez dira oreka-adierazpenean agertzen, beraz utzi kanpoan taulatik ere. Bihurtu mol guztiak kontzentrazio ontziaren bolumenaz zatituz hasierako errenkada bete aurretik.

Aldaketaren norabidea Q-rekin aukeratzea

Zeinuak esleitu aurretik, erabaki zein norabidetan joan behar duen erreakzioak. Kalkulatu Q erreakzio-zatidura hasierako balioetatik, K adierazpenaren forma bera erabiliz. Q K baino txikiagoa bada, produktu gutxiegi dago eta erreakzioak aurrerantz egiten du. Q K baino handiagoa bada, alderantzizko noranzkoan egiten du. Q K-ren berdina bada, nahastea dagoeneko orekan dago eta ez da ezer aldatzen.

Produktu bat zerotik hasten denean, Q zero da eta erreakzioak aurrerantz egin behar du, beraz kalkulua salta dezakezu. Espezie guztiak daudenean, kalkulatu Q. Adibidez, hartu sufre trioxidoaren erreakzioa Kc = 37.0-rekin (hurrengo atalean aurkitua) eta [SO₂] = 0.100 M, [O₂] = 0.050 M eta [SO₃] = 0.500 M dituen nahaste bat. Q = (0.500)² / ((0.100)² × 0.050) = 500. Q K baino handiagoa da, beraz SO₃ deskonposatu egiten da erlazioa 37.0ra jaitsi arte.

Adibide landua: K neurtutako kontzentrazio bakar batetik

Batzuetan ezezaguna K bera da. Demagun ontzi bat [SO₂] = 0.400 M eta [O₂] = 0.200 M-rekin eta SO₃-rik gabe hasten dela, eta orekan [SO₃] 0.250 M dela neurtzen dela. Balio hauek gida honetarako eraiki ziren metodoa erakusteko; ez dira literaturako datuak.

SO₃ 0tik 0.250 M-ra igaro zen, beraz 2x = 0.250 eta x = 0.125 M. Gainerako aldaketa guztiak koefizienteetatik ondorioztatzen dira: SO₂ 2x = 0.250 M jaisten da 0.150 M-ra, eta O₂ x = 0.125 M jaisten da 0.075 M-ra. Orduan Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0.250)² / ((0.150)² × 0.075) = 37.0. Neurtutako kontzentrazio bat gehi estekiometria nahikoak izan ziren hirurak finkatzeko.

Adibide landua: ekuazioa karratu perfektua denean

H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g) erreakziorako, erabili Kc = 50.5, OpenStax Chemistry 2e-ren 13.4 atalak erreakzio honetarako bere adibidearen baldintzetan erabiltzen duen balioa. Hasi [H₂] = [I₂] = 0.500 M-rekin eta HI-rik gabe. Q zero da, beraz erreakzioak aurrerantz egiten du. Taulak 0.500 − x orekako balioak ematen ditu erreaktibo bakoitzerako eta 2x HI-rako.

Adierazpena 50.5 = (2x)² / (0.500 − x)² da. Bi aldeak karratu perfektuak dira, beraz atera erro karratua garatu beharrean: 7.106 = 2x / (0.500 − x). Berrantolatuz x = 0.500 × 7.106 / (2 + 7.106) = 0.390 M lortzen da. Orekan [H₂] = [I₂] = 0.110 M eta [HI] = 0.780 M. Egiaztapena: (0.780)² / (0.110)² = 50.3, 50.5ekin bat datorrena kontzentrazioen biribilketaren barruan.

Erro karratuaren lasterbideak adierazpena karratu perfektua denean bakarrik funtzionatzen du, eta horrek hemen bi erreaktiboen hasierako kantitate berdinak behar ditu. Kantitate desberdinekin bigarren mailako ekuazio bat ebatzi behar duzu.

Adibide landua: bigarren mailako ekuazio osoa ebaztea

PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) erreakziorako, OpenStaxen 13.4 atalak Kc = 0.0211 erabiltzen du. Hasi [PCl₅] = 0.400 M eta [Cl₂] = 0.100 M-rekin, baina PCl₃-rik gabe. Q zero da, beraz erreakzioak aurrerantz egiten du. Orekako balioak 0.400 − x, x eta 0.100 + x dira.

Ordezkatu: 0.0211 = x(0.100 + x) / (0.400 − x). Garatu eta bildu gaiak x² + 0.1211x − 0.00844 = 0 lortzeko. Bigarren mailako ekuazioaren formulak x = 0.0495 edo x = −0.171 ematen du. Erro negatiboak [PCl₃] negatibo bihurtuko luke, beraz baztertu. Orekan [PCl₅] = 0.351 M, [PCl₃] = 0.0495 M eta [Cl₂] = 0.150 M. Berriro ordezkatuz 0.0211 lortzen da, beraz erantzuna zuzena da.

Kontuan hartu lehendik zegoen Cl₂-ak erreakzioari eutsi ziola. 0.400 M PCl₅ bakarrik abiapuntutzat hartuta, K berak x = 0.0819 M ematen du, beraz gehitutako produktuak deskonposizioaren hedadura murriztu zuen, Le Chatelierren printzipioak iragartzen duen bezala.

x txikia denean: hurbilketa eta ehuneko 5eko egiaztapena

K txikia denean eta hasierako kontzentrazioak ez, erreakzioa ia ez da mugitzen, eta 0.0400 − x ia zehazki 0.0400 da. Gai horietatik x kentzeak bigarren mailako ekuazio bat urrats bakarreko kalkulu bihurtzen du. Hurbilketa onartzen da x kendu zaion kontzentrazioaren ehuneko 5 baino txikiagoa denean.

Adibide landua. N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) erreakziorako, OpenStaxen 13.4 atalak Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ematen du 2000 °C-tan. Hasi [N₂] = 0.0400 M eta [O₂] = 0.0100 M-rekin. Orduan 4.1 × 10⁻⁴ = (2x)² / ((0.0400 − x)(0.0100 − x)). Hurbildu: 4x² = 4.1 × 10⁻⁴ × 0.0400 × 0.0100, beraz x = 2.0 × 10⁻⁴ M eta [NO] = 2x = 4.0 × 10⁻⁴ M. Egiaztatu hasierako balio txikienarekin: 2.0 × 10⁻⁴ / 0.0100 = ehuneko 2, ehuneko 5aren azpitik. Bigarren mailako ekuazio zehatzak [NO] bera ematen du bi zifra esanguratsurekin.

Hurbilketak huts egiten du K kontzentrazioen aldean txikia ez denean. PCl₅ bakarrik 0.400 M-tan eta Kc = 0.0211 izanik, x txikia dela suposatzeak x = 0.092 M ematen du, 0.400aren ehuneko 23 dena. Erantzun zehatza 0.0819 M da, beraz lasterbidea ehuneko 12 inguru altuegia izango litzateke. Egin beti egiaztapena; ez suposatu inoiz.

Presio partzialak eta alderantzizko erreakzioa

ICE taula batek modu berean funtzionatzen du presio partzialekin eta Kp-rekin. Gas-mol kopurua aldatzen ez den erreakzio batean, Kp Kc-ren berdina da. Hori gertatzen da hidrogeno ioduroaren orekan, alde bakoitzean bi gas-mol baititu.

Adibide landua. HI hutsa ontzi batean jartzen da 2.00 atm-tan eta deskonposatzen uzten zaio: 2 HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g). Hau goiko erreakzioaren alderantzizkoa da, beraz bere konstantea 1/50.5 = 0.0198 da. Aldaketak −2x dira HI-rako eta +x produktu bakoitzerako. Orduan 0.0198 = x² / (2.00 − 2x)². Erro karratua ateraz, 0.1407 = x / (2.00 − 2x), eta horrek x = 0.220 atm ematen du. Orekan P(H₂) = P(I₂) = 0.220 atm eta P(HI) = 1.56 atm.

ICE taulen akatsak eta nola harrapatu

Azken egiaztapen batek ia akats guztiak harrapatzen ditu: ordezkatu orekako balioak K adierazpenean eta baieztatu K berreskuratzen duzula datuen zehaztasunarekin.

• Molak taulan jartzea ontzia 1 L-koa ez denean. Zatitu bolumenaz lehenik.
• Aldaketaren errenkadan koefiziente guztietarako 1 erabiltzea, adibidez −x −2x-ren ordez SO₂-rako.
• K adierazpeneko gai bat karratura edo kubora jasotzea ahaztea bere koefizientearekin bat etortzeko.
• Erreakzioak aurrerantz egiten duela suposatzea hasieran produktuak daudenean. Kalkulatu Q.
• Edozein kontzentrazio negatibo edo fisikoki posible dena baino handiago bihurtzen duen erro bat mantentzea.
• x kentzea hasierako balioaren ehuneko 5aren azpitik dagoela egiaztatu gabe.
• Solido edo likido huts bat taulan edo adierazpenean sartzea.
• Erreakzio zuzenaren K erabiltzea problema alderantziz idatzita dagoenean. Erreakzio bat alderantzikatzeak K alderantzikatzen du.