Tairisigh Chothromaíochta: K a Scríobh, Q a Léamh agus Kc a Thiontú go Kp

Cothromaíocht dhinimiciúil: ar aghaidh agus droim ar ais ag rátaí comhionanna

In imoibriú inaisiompaithe, is féidir le táirgí imoibriú chun imoibrithe a athfhoirmiú. De réir mar a ídíonn an t-imoibriú ar aghaidh imoibrithe, moillíonn sé, agus de réir mar a charnann táirgí, luasaíonn an t-imoibriú droim ar ais. Baintear cothromaíocht amach nuair atá an dá ráta cothrom. As sin amach, fanann na tiúchain tairiseach cé go leanann an dá imoibriú ar aghaidh. Sin é an fáth a dtugann ceimiceoirí cothromaíocht dhinimiciúil uirthi agus a scríobhann siad í le saighead dhúbailte, ⇌.

Is féidir an comhdhéanamh cothromaíochta céanna a bhaint amach ó cheachtar taobh. Críochnaíonn fleascán séalaithe a thosaíonn le NO₂ íon agus fleascán den toirt chéanna a thosaíonn leis an méid coibhéiseach de N₂O₄ íon ag an meascán céanna nuair a choinnítear ag an teocht chéanna iad. Ní bhaintear cothromaíocht amach ach i gcóras dúnta; má éalaíonn táirge, mar a éalaíonn CO₂ ó shoitheach oscailte, ní shocraíonn an t-imoibriú choíche.

Slonn K a thógáil ó chothromóid chothromaithe

D'imoibriú ginearálta aA + bB ⇌ cC + dD, tugann dlí ghníomhú na maise an tairiseach cothromaíochta i dtéarmaí tiúchan mólach: Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ). Téann táirgí ar barr, imoibrithe ag an mbun, agus ardaítear gach tiúchan go cumhacht a chomhéifeachta. Murab ionann agus dlí ráta, tagann an slonn seo go díreach ón gcothromóid chothromaithe.

Fágtar solaid íona agus leachtanna íona ar lár, toisc nach n-athraíonn a dtiúchan éifeachtach de réir mar a théann an t-imoibriú ar aghaidh. Fágtar uisce ar lár freisin nuair is é an tuaslagóir é i dtuaslagán uiscí caol. Mar shampla, tá Kc = [CO₂] ag an dianscaoileadh CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g). Ag teocht ar leith, tá brú cothromaíochta CO₂ os cionn na solad socraithe, cibé méid den dá sholad atá ann.

Go docht, tógtar tairiseach cothromaíochta ó ghníomhaíochtaí, nach bhfuil aonaid acu, mar sin tuairiscítear K gan aonaid. Is é an garmheastachán is gnách sa cheimic ghinearálta tiúchain in mol/L nó brúnna in atm nó i mbar a úsáid.

Méid K a léamh

Ciallaíonn K mór go bhfuil na táirgí i dtreis ag cothromaíocht; ciallaíonn K beag go bhfuil na himoibrithe i dtreis. Mar threoir gharbh, ciallaíonn K níos mó ná thart ar 10³ go bhfuil an t-imoibriú beagnach iomlán, ciallaíonn K níos lú ná thart ar 10⁻³ gur beag táirge a fhoirmítear, agus tugann luachanna eatarthu meascán ina bhfuil méideanna suntasacha den dá cheann.

Tugann roinn 13.4 OpenStax Kc = 4.1 × 10⁻⁴ do N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) ag 2000 °C. Fiú ag an teocht sin, níl ach beagán NO san aer ag cothromaíocht. Ag teocht an tseomra tá an tairiseach i bhfad níos lú fós, agus sin é an fáth a gcómhaireann nítrigin agus ocsaigin san atmaisféar.

Ní deir K faic faoi luas. Is féidir le himoibriú a bhfuil K ollmhór aige a bheith ró-mhall fós le breathnú air. Is í an chinéitic, ní an tairiseach cothromaíochta, a chinneann cé chomh tapa is a bhaintear cothromaíocht amach.

Sampla oibrithe: Kc agus Kp do dhé-ocsaíd nítrigine agus teatrocsaíd dénítrigine

D'imoibrithe a bhaineann le gáis, is féidir an tairiseach cothromaíochta a scríobh le brúnna páirteacha freisin, rud a thugann Kp. Tá an dá cheann gaolmhar trí Kp = Kc(RT)^Δn, rud a chiallaíonn Kc iolraithe faoi RT ardaithe go cumhacht Δn, áit arb é Δn móil na dtáirgí gásacha lúide móil na n-imoibrithe gásacha, R = 0.08206 L atm mol⁻¹ K⁻¹ nuair atá brúnna in atm, agus T i gceilviní. Nuair atá Δn = 0, tá Kp cothrom le Kc.

Déanann roinn 13.2 OpenStax cur síos ar 0.10 mol de NO₂ a chuirtear i bhfleascán 1.0 L ag 25 °C, a thagann chun cothromaíochta le [NO₂] = 0.016 mol/L agus [N₂O₄] = 0.042 mol/L. Mar sheiceáil, 0.016 + 2(0.042) = 0.100 mol/L, mar sin tá an nítrigin go léir cuntasaithe. Do N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), Kc = [NO₂]²/[N₂O₄] = (0.016)² / 0.042 = 6.1 × 10⁻³, go dtí dhá fhigiúr shuntasacha.

Anseo Δn = 2 − 1 = 1, agus RT = 0.08206 × 298.15 = 24.47. Mar sin Kp = (6.1 × 10⁻³)(24.47) = 0.15, le brúnna in atm. Tá an luach níos mó ná Kc toisc go bhfuil Δn dearfach agus RT níos mó ná 1.

Athraíonn athrú na cothromóide K

Ós rud é go dtógtar K ón gcothromóid chothromaithe, athraíonn aon athrú ar an gcothromóid K ar bhealach intuartha. Is iad na rialacha seo comhghleacaí cothromaíochta na rialacha chun ΔH a láimhseáil i ndlí Hess, le hiolrú in ionad suimithe.

Sampla oibrithe. Tosaigh ó N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g), Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ag 2000 °C. Má aisiompaítear í, faightear 2 NO(g) ⇌ N₂(g) + O₂(g) le Kc = 1/(4.1 × 10⁻⁴) = 2.4 × 10³. Má leathaítear an chothromóid ar aghaidh, faightear ½ N₂(g) + ½ O₂(g) ⇌ NO(g) le Kc = √(4.1 × 10⁻⁴) = 2.0 × 10⁻². Má dhéantar an dá rud, tá Kc = 1/√(4.1 × 10⁻⁴) = 49 ag NO(g) ⇌ ½ N₂(g) + ½ O₂(g).

• Aisiompaigh an chothromóid: is é 1/K an K nua.
• Iolraigh gach comhéifeacht faoi n: is é Kⁿ an K nua. Má leathaítear an chothromóid, tógtar an fhréamh chearnach.
• Suimigh dhá chothromóid: iolraigh a luachanna K. Caithfidh an dá luach K a bheith don teocht chéanna.

Q a chur i gcomparáid le K chun an treo a thuar

Tá an fhoirm chéanna go beacht ag an gcomhrann imoibrithe, Q, agus atá ag K, ach úsáideann sé na tiúchain atá i láthair ag nóiméad ar bith, ní ag cothromaíocht amháin. Má chuirtear Q i gcomparáid le K, insítear duit cén treo a gcaithfidh an t-imoibriú dul. Má tá Q < K, tá ró-bheag táirge ann, agus téann an t-imoibriú ar aghaidh. Má tá Q > K, tá an iomarca táirge ann, agus téann an t-imoibriú droim ar ais. Má tá Q = K, tá an córas i gcothromaíocht.

Sampla oibrithe. Tugann roinn 13.2 OpenStax Kc = 0.640 ag 800 °C do CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g). Tá [CO] = 0.0500, [H₂O] = 0.0400, [CO₂] = 0.0300 agus [H₂] = 0.0600 mol/L i meascán. Q = (0.0300)(0.0600) / [(0.0500)(0.0400)] = 0.00180/0.00200 = 0.900. Tá Q níos mó ná K, mar sin bogann an meascán i dtreo CO agus H₂O.

Tá an CO agus an H₂O céanna i meascán eile ach [CO₂] = 0.0200 agus [H₂] = 0.0250 mol/L. Anois Q = (0.0200)(0.0250)/(0.00200) = 0.250, atá níos lú ná 0.640, mar sin imoibríonn an meascán seo ar aghaidh agus déanann sé níos mó CO₂ agus H₂.

Sampla oibrithe: K ó mheascán cothromaíochta tomhaiste

Is minic gur leor méid cothromaíochta amháin a thomhas chun K a fháil, toisc go socraíonn an chothromóid chothromaithe conas a d'athraigh gach méid eile. Is sonraí léiritheacha iad seo. Ag teocht shocraithe amháin, séalaítear 0.500 mol de PCl₅ i bhfleascán folamh 2.00 L agus ligtear dó PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) a bhaint amach. Ag cothromaíocht tá 0.180 mol de Cl₂ sa fhleascán.

Oibrigh le tiúchain. Is é an [PCl₅] tosaigh 0.500 mol / 2.00 L = 0.250 mol/L, agus is é an [Cl₂] cothromaíochta 0.180 mol / 2.00 L = 0.0900 mol/L. Foirmíonn gach mól Cl₂ a fhoirmítear mól amháin de PCl₃ freisin agus ídíonn sé mól amháin de PCl₅, mar sin [PCl₃] = 0.0900 mol/L agus [PCl₅] = 0.250 − 0.0900 = 0.160 mol/L. Ansin Kc = (0.0900)(0.0900)/0.160 = 0.0506. Ag an teocht seo, dhianscaoil 36.0 faoin gcéad den PCl₅. Leathnaíonn an treoir ar tháblaí ICE an chuntasaíocht seo chuig fadhbanna ina gcaithfidh tú na méideanna cothromaíochta a réiteach.

Botúin i sloinn chothromaíochta

Beireann seicliosta gearr ar fhormhór na n-earráidí agus K á scríobh agus á úsáid.

• Imoibrithe a chur ar barr. Is táirgí thar imoibrithe é K i gcónaí don chothromóid mar atá sí scríofa.
• Na comhéifeachtaí a fhágáil ar lár mar easpónaint, nó iad a úsáid mar iolraitheoirí ina n-ionad.
• Solad íon, leacht íon nó uisce mar thuaslagóir a chur san áireamh sa slonn.
• Tiúchain tosaigh a úsáid in K. Ní bhaineann ach luachanna cothromaíochta le K; tugann aon tacar eile Q.
• Dearmad a dhéanamh go mbraitheann K ar theocht. Níl brí ar bith le luach K gan an teocht lena mbaineann sé.
• Kc a thiontú go Kp le Δn comhairthe thar gach speiceas in ionad gáis amháin, nó le T in Celsius.