ថេរលំនឹង៖ ការសរសេរ K ការអាន Q និងការបម្លែង Kc ទៅ Kp

លំនឹងឌីណាមិក៖ ទៅមុខ និងបញ្ច្រាសក្នុងល្បឿនស្មើគ្នា

ក្នុងប្រតិកម្មច្រាស ផលិតផលអាចមានប្រតិកម្មបង្កើតប្រតិករឡើងវិញ។ នៅពេលប្រតិកម្មទៅមុខប្រើប្រាស់ប្រតិករ វាយឺតទៅៗ ហើយនៅពេលផលិតផលកកកុញ ប្រតិកម្មបញ្ច្រាសលឿនឡើង។ លំនឹងត្រូវបានសម្រេចនៅពេលល្បឿនទាំងពីរស្មើគ្នា។ ចាប់ពីពេលនោះមក កំហាប់នៅថេរ ទោះបីជាប្រតិកម្មទាំងពីរនៅតែបន្តក៏ដោយ។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលអ្នកគីមីវិទ្យាហៅវាថាលំនឹងឌីណាមិក ហើយសរសេរវាដោយព្រួញទ្វេ ⇌។

សមាសភាពលំនឹងដូចគ្នាអាចសម្រេចបានពីខាងណាមួយក៏បាន។ ដបបិទជិតមួយដែលចាប់ផ្តើមជាមួយ NO₂ សុទ្ធ និងដបមួយទៀតដែលមានមាឌដូចគ្នាចាប់ផ្តើមជាមួយ N₂O₄ សុទ្ធក្នុងបរិមាណសមមូល បញ្ចប់នៅល្បាយដូចគ្នា នៅពេលរក្សានៅសីតុណ្ហភាពដូចគ្នា។ លំនឹងត្រូវបានសម្រេចតែក្នុងប្រព័ន្ធបិទប៉ុណ្ណោះ ប្រសិនបើផលិតផលមួយគេចចេញ ដូចដែល CO₂ គេចចេញពីធុងចំហ ប្រតិកម្មមិនដែលស្ងប់ទេ។

ការសាងសង់កន្សោម K ពីសមីការមានលំនឹង

សម្រាប់ប្រតិកម្មទូទៅ aA + bB ⇌ cC + dD ច្បាប់សកម្មភាពម៉ាសផ្តល់ថេរលំនឹងគិតតាមកំហាប់ម៉ូល៖ Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ)។ ផលិតផលនៅខាងលើ ប្រតិករនៅខាងក្រោម ហើយកំហាប់នីមួយៗត្រូវបានលើកជាស្វ័យគុណនៃមេគុណរបស់វា។ ខុសពីច្បាប់ល្បឿន កន្សោមនេះមកដោយផ្ទាល់ពីសមីការមានលំនឹង។

សារធាតុរឹងសុទ្ធ និងអង្គធាតុរាវសុទ្ធមិនត្រូវបានដាក់ចូលទេ ព្រោះកំហាប់ប្រសិទ្ធភាពរបស់វាមិនផ្លាស់ប្តូរនៅពេលប្រតិកម្មដំណើរការ។ ទឹកក៏មិនត្រូវបានដាក់ចូលដែរ នៅពេលវាជាសារធាតុរំលាយក្នុងសូលុយស្យុងទឹករំលាយ។ ឧទាហរណ៍ ការបំបែក CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) មាន Kc = [CO₂]។ នៅសីតុណ្ហភាពដែលបានផ្តល់ សម្ពាធលំនឹងនៃ CO₂ ខាងលើសារធាតុរឹងគឺថេរ មិនថាបរិមាណនៃសារធាតុរឹងទាំងពីរប៉ុន្មានទេ។

និយាយឱ្យតឹងរ៉ឹង ថេរលំនឹងត្រូវបានសាងសង់ពីសកម្មភាព ដែលគ្មានឯកតា ដូច្នេះ K ត្រូវបានរាយការណ៍ដោយគ្មានឯកតា។ ការប្រើកំហាប់ជា mol/L ឬសម្ពាធជា atm ឬ bar គឺជាការប៉ាន់ស្មានធម្មតាក្នុងគីមីវិទ្យាទូទៅ។

ការអានទំហំនៃ K

K ធំមានន័យថានៅលំនឹង ផលិតផលលើសលុប K តូចមានន័យថាប្រតិករលើសលុប។ ជាការណែនាំប្រហាក់ប្រហែល K ធំជាងប្រហែល 10³ មានន័យថាប្រតិកម្មជិតពេញលេញ K តូចជាងប្រហែល 10⁻³ មានន័យថាផលិតផលកកើតតិច ហើយតម្លៃនៅចន្លោះផ្តល់ល្បាយដែលមានបរិមាណគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃទាំងពីរ។

ផ្នែក 13.4 នៃ OpenStax ផ្តល់ Kc = 4.1 × 10⁻⁴ សម្រាប់ N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) នៅ 2000 °C។ សូម្បីតែនៅសីតុណ្ហភាពនោះ ខ្យល់មាន NO តែបន្តិចបន្តួចប៉ុណ្ណោះនៅលំនឹង។ នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ថេរនេះកាន់តែតូចឆ្ងាយទៀត ដែលជាមូលហេតុដែលអាសូត និងអុកស៊ីសែនរួមរស់ជាមួយគ្នាក្នុងបរិយាកាស។

K មិនប្រាប់អ្វីអំពីល្បឿនទេ។ ប្រតិកម្មដែលមាន K ធំសម្បើម នៅតែអាចយឺតពេកមិនអាចសង្កេតឃើញ។ ស៊ីនេទិច មិនមែនថេរលំនឹងទេ ដែលសម្រេចថាលំនឹងត្រូវបានសម្រេចលឿនប៉ុណ្ណា។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ៖ Kc និង Kp សម្រាប់អាសូតឌីអុកស៊ីត និងឌីអាសូតតេត្រាអុកស៊ីត

សម្រាប់ប្រតិកម្មដែលពាក់ព័ន្ធនឹងឧស្ម័ន ថេរលំនឹងក៏អាចសរសេរជាមួយសម្ពាធផ្នែកដែរ ដែលផ្តល់ Kp។ ទាំងពីរទាក់ទងគ្នាដោយ Kp = Kc(RT)^Δn ដែលមានន័យថា Kc គុណនឹង RT ស្វ័យគុណ Δn ដែល Δn ជាចំនួនម៉ូលនៃផលិតផលឧស្ម័នដកចំនួនម៉ូលនៃប្រតិករឧស្ម័ន R = 0.08206 L atm mol⁻¹ K⁻¹ នៅពេលសម្ពាធគិតជា atm ហើយ T គិតជាកែលវិន។ នៅពេល Δn = 0, Kp ស្មើនឹង Kc។

ផ្នែក 13.2 នៃ OpenStax ពិពណ៌នា NO₂ 0.10 mol ដែលដាក់ក្នុងដប 1.0 L នៅ 25 °C ដែលដល់លំនឹងជាមួយ [NO₂] = 0.016 mol/L និង [N₂O₄] = 0.042 mol/L។ ដើម្បីពិនិត្យ 0.016 + 2(0.042) = 0.100 mol/L ដូច្នេះអាសូតទាំងអស់ត្រូវបានរាប់បញ្ចូល។ សម្រាប់ N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), Kc = [NO₂]²/[N₂O₄] = (0.016)² / 0.042 = 6.1 × 10⁻³ ជាពីរខ្ទង់សំខាន់។

នៅទីនេះ Δn = 2 − 1 = 1 ហើយ RT = 0.08206 × 298.15 = 24.47។ ដូច្នេះ Kp = (6.1 × 10⁻³)(24.47) = 0.15 ដោយសម្ពាធគិតជា atm។ តម្លៃនេះធំជាង Kc ព្រោះ Δn វិជ្ជមាន ហើយ RT ធំជាង 1។

ការផ្លាស់ប្តូរសមីការផ្លាស់ប្តូរ K

ដោយសារ K ត្រូវបានសាងសង់ពីសមីការមានលំនឹង ការផ្លាស់ប្តូរណាមួយលើសមីការផ្លាស់ប្តូរ K តាមរបៀបដែលអាចទស្សន៍ទាយបាន។ ច្បាប់ទាំងនេះគឺជាសមភាគីលំនឹងនៃច្បាប់សម្រាប់កែ ΔH ក្នុងច្បាប់ហេស ដោយប្រើការគុណជំនួសការបូក។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ។ ចាប់ផ្តើមពី N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g), Kc = 4.1 × 10⁻⁴ នៅ 2000 °C។ ការបញ្ច្រាសវាផ្តល់ 2 NO(g) ⇌ N₂(g) + O₂(g) ជាមួយ Kc = 1/(4.1 × 10⁻⁴) = 2.4 × 10³។ ការកាត់សមីការទៅមុខពាក់កណ្តាលផ្តល់ ½ N₂(g) + ½ O₂(g) ⇌ NO(g) ជាមួយ Kc = √(4.1 × 10⁻⁴) = 2.0 × 10⁻²។ ការធ្វើទាំងពីរ NO(g) ⇌ ½ N₂(g) + ½ O₂(g) មាន Kc = 1/√(4.1 × 10⁻⁴) = 49។

• បញ្ច្រាសសមីការ៖ K ថ្មីគឺ 1/K។
• គុណមេគុណនីមួយៗនឹង n៖ K ថ្មីគឺ Kⁿ។ ការកាត់សមីការពាក់កណ្តាល យកឫសការេ។
• បូកសមីការពីរ៖ គុណតម្លៃ K របស់វា។ តម្លៃ K ទាំងពីរត្រូវតែសម្រាប់សីតុណ្ហភាពដូចគ្នា។

ការប្រៀបធៀប Q ជាមួយ K ដើម្បីទស្សន៍ទាយទិសដៅ

ផលចែកប្រតិកម្ម Q មានទម្រង់ដូច K ទាំងស្រុង ប៉ុន្តែប្រើកំហាប់ដែលមាននៅខណៈណាមួយ មិនមែនតែនៅលំនឹងប៉ុណ្ណោះទេ។ ការប្រៀបធៀប Q ជាមួយ K ប្រាប់អ្នកថាប្រតិកម្មត្រូវតែទៅទិសណា។ ប្រសិនបើ Q < K មានផលិតផលតិចពេក ហើយប្រតិកម្មដំណើរការទៅមុខ។ ប្រសិនបើ Q > K មានផលិតផលច្រើនពេក ហើយប្រតិកម្មដំណើរការបញ្ច្រាស។ ប្រសិនបើ Q = K ប្រព័ន្ធស្ថិតនៅលំនឹង។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ។ ផ្នែក 13.2 នៃ OpenStax ផ្តល់ Kc = 0.640 នៅ 800 °C សម្រាប់ CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g)។ ល្បាយមួយមាន [CO] = 0.0500, [H₂O] = 0.0400, [CO₂] = 0.0300 និង [H₂] = 0.0600 mol/L។ Q = (0.0300)(0.0600) / [(0.0500)(0.0400)] = 0.00180/0.00200 = 0.900។ Q ធំជាង K ដូច្នេះល្បាយរំកិលឆ្ពោះទៅ CO និង H₂O។

ល្បាយទីពីរមាន CO និង H₂O ដូចគ្នា ប៉ុន្តែ [CO₂] = 0.0200 និង [H₂] = 0.0250 mol/L។ ឥឡូវ Q = (0.0200)(0.0250)/(0.00200) = 0.250 ដែលតូចជាង 0.640 ដូច្នេះល្បាយនេះមានប្រតិកម្មទៅមុខ ហើយបង្កើត CO₂ និង H₂ បន្ថែម។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ៖ K ពីល្បាយលំនឹងដែលបានវាស់

ការវាស់បរិមាណលំនឹងមួយច្រើនតែគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីរក K ព្រោះសមីការមានលំនឹងកំណត់ថាបរិមាណផ្សេងទៀតនីមួយៗបានផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងដូចម្តេច។ ទិន្នន័យនៅទីនេះគឺសម្រាប់ការបង្ហាញ។ នៅសីតុណ្ហភាពថេរមួយ PCl₅ 0.500 mol ត្រូវបានបិទជិតក្នុងដបទទេ 2.00 L ហើយទុកឱ្យដល់ PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)។ នៅលំនឹង ដបមាន Cl₂ 0.180 mol។

គណនាជាកំហាប់។ [PCl₅] ចាប់ផ្តើមគឺ 0.500 mol / 2.00 L = 0.250 mol/L ហើយ [Cl₂] នៅលំនឹងគឺ 0.180 mol / 2.00 L = 0.0900 mol/L។ Cl₂ មួយម៉ូលដែលកកើត ក៏បង្កើត PCl₃ មួយម៉ូល និងប្រើ PCl₅ មួយម៉ូលដែរ ដូច្នេះ [PCl₃] = 0.0900 mol/L និង [PCl₅] = 0.250 − 0.0900 = 0.160 mol/L។ បន្ទាប់មក Kc = (0.0900)(0.0900)/0.160 = 0.0506។ នៅសីតុណ្ហភាពនេះ PCl₅ 36.0 ភាគរយបានបំបែក។ មគ្គុទ្ទេសក៍តារាង ICE ពង្រីកការកត់ត្រានេះទៅបញ្ហាដែលអ្នកត្រូវដោះស្រាយរកបរិមាណនៅលំនឹង។

កំហុសកន្សោមលំនឹង

បញ្ជីពិនិត្យខ្លីមួយចាប់កំហុសភាគច្រើនក្នុងការសរសេរ និងការប្រើ K។

• ដាក់ប្រតិករនៅខាងលើ។ K តែងតែជាផលិតផលលើប្រតិករ សម្រាប់សមីការដូចដែលបានសរសេរ។
• ទុកមេគុណចោលមិនដាក់ជានិទស្សន្ត ឬប្រើវាជាមេគុណគុណជំនួសវិញ។
• ដាក់សារធាតុរឹងសុទ្ធ អង្គធាតុរាវសុទ្ធ ឬទឹកដែលជាសារធាតុរំលាយ ចូលក្នុងកន្សោម។
• ប្រើកំហាប់ដើមក្នុង K។ មានតែតម្លៃលំនឹងប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវដាក់ក្នុង K សំណុំផ្សេងទៀតណាមួយផ្តល់ Q។
• ភ្លេចថា K អាស្រ័យលើសីតុណ្ហភាព។ តម្លៃ K គ្មានន័យទេ បើគ្មានសីតុណ្ហភាពដែលវាអនុវត្ត។
• បម្លែង Kc ទៅ Kp ដោយរាប់ Δn លើគ្រប់ប្រភេទ ជំនួសឱ្យតែឧស្ម័នប៉ុណ្ណោះ ឬដោយប្រើ T គិតជាសេលស៊ីយ៉ុស។