គោលការណ៍លឺសាតឺលីយេ៖ ការទស្សន៍ទាយរបៀបដែលលំនឹងឆ្លើយតបនឹងការផ្លាស់ប្តូរ

ការរំខានផ្លាស់ប្តូរ Q ឬ K ហើយប្រព័ន្ធស្តារលំនឹងឡើងវិញ

នៅលំនឹង ផលចែកប្រតិកម្ម Q ស្មើនឹងថេរលំនឹង K។ ការរំខាន ដែលច្រើនតែហៅថាសម្ពាធលើប្រព័ន្ធ បំបែកសមភាពនោះតាមមួយក្នុងចំណោមពីររបៀប។ ការបន្ថែម ឬដកប្រភេទមួយចេញ ឬការផ្លាស់ប្តូរមាឌនៃល្បាយឧស្ម័ន ផ្លាស់ប្តូរ Q ខណៈ K នៅដដែល។ ការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពផ្លាស់ប្តូរ K ផ្ទាល់។ មិនថាតាមរបៀបណាទេ ប្រព័ន្ធបន្ទាប់មកមានប្រតិកម្មរហូតដល់ Q ស្មើនឹង K ម្តងទៀត។

ប្រសិនបើ Q ឥឡូវតូចជាង K ប្រតិកម្មដំណើរការទៅមុខ ឆ្ពោះទៅផលិតផល។ ប្រសិនបើ Q ឥឡូវធំជាង K វាដំណើរការបញ្ច្រាស។ ការគិតតាមរបៀបនេះអាចទុកចិត្តបានជាងពាក្យស្លោកដែលទន្ទេញចាំ ព្រោះវាក៏ប្រាប់អ្នកផងដែរនៅពេលដែលគ្មានការរំកិលសោះ។

ពាក្យ «មួយផ្នែក» មានសារៈសំខាន់។ ប្រព័ន្ធមិនដែលលុបបំបាត់ការផ្លាស់ប្តូរទាំងស្រុងទេ។ ប្រសិនបើអ្នកបន្ថែមប្រតិករមួយ កំហាប់របស់វានៅលំនឹងថ្មី នៅតែខ្ពស់ជាងមុនពេលអ្នកបន្ថែមវា។

ការបន្ថែម ឬការដកប្រភេទមួយចេញ

ការបន្ថែមប្រតិករ ឬការដកផលិតផលចេញ បន្ថយ Q ឱ្យទាបជាង K ដូច្នេះប្រតិកម្មរំកិលឆ្ពោះទៅផលិតផល។ ការបន្ថែមផលិតផល ឬការដកប្រតិករចេញ បង្កើន Q ឱ្យខ្ពស់ជាង K ដូច្នេះប្រតិកម្មរំកិលឆ្ពោះទៅប្រតិករ។ ដំណើរការឧស្សាហកម្ម និងមន្ទីរពិសោធន៍ប្រើចំណុចនេះជានិច្ច។ ការចម្រោះយកផលិតផលងាយហើរចេញ ការទុកឱ្យឧស្ម័នគេចចេញ ឬការធ្វើឱ្យផលិតផលកករ រក្សា Q ឱ្យទាបជាង K ហើយជំរុញប្រតិកម្មឱ្យទៅឆ្ងាយជាងអ្វីដែល K របស់វាតែម្យ៉ាងអនុញ្ញាត។

ការបន្ថែមសារធាតុរឹងសុទ្ធ ឬអង្គធាតុរាវសុទ្ធបន្ថែមទៀត មិនរំកិលលំនឹងទេ។ សារធាតុទាំងនោះមិនលេចឡើងក្នុង Q ទេ ដូច្នេះ Q មិនផ្លាស់ប្តូរ។ ការបន្ថែម CaCO₃(s) បន្ថែមទៀតទៅក្នុងធុងបិទជិតដែលស្ថិតក្នុងលំនឹងជាមួយ CaO(s) និង CO₂(g) ទុកសម្ពាធ CO₂ ឱ្យនៅដដែល។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ៖ អ៊ីដ្រូសែនបន្ថែមក្នុងលំនឹងអ៊ីដ្រូសែនអ៊ីយ៉ូឌួ

ផ្នែក 13.3 នៃ OpenStax ផ្តល់ Kc = 50.0 នៅ 400 °C សម្រាប់ H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g)។ ឧបមាថាល្បាយលំនឹងមួយនៅសីតុណ្ហភាពនោះមាន [H₂] = [I₂] = 0.0150 mol/L។ នោះ [HI] = √(50.0 × 0.0150 × 0.0150) = 0.106 mol/L។

ឥឡូវ H₂ ត្រូវបានចាក់បញ្ចូល ដូច្នេះ [H₂] លោតដល់ 0.0450 mol/L មុនពេលមានអ្វីមានប្រតិកម្ម។ Q = (0.106)² / (0.0450 × 0.0150) = 16.7។ នោះតូចជាង 50.0 ដូច្នេះប្រតិកម្មរំកិលទៅមុខ ហើយប្រើប្រាស់ H₂ ដែលបានបន្ថែមមួយចំនួន។

ដើម្បីរកថាវារំកិលបានឆ្ងាយប៉ុណ្ណា តាង x mol/L ជា H₂ ដែលមានប្រតិកម្ម។ នោះ [H₂] = 0.0450 − x, [I₂] = 0.0150 − x និង [HI] = 0.106 + 2x។ ការដាក់ (0.106 + 2x)² / [(0.0450 − x)(0.0150 − x)] = 50.0 ហើយដោះស្រាយសមីការដឺក្រេទីពីរ ដោយរក្សាតម្លៃមធ្យមមិនបង្គត់ ផ្តល់ x = 0.00728។ ឫសដែលសមហេតុផលតាមរូបវិទ្យា គឺឫសដែលតូចជាង 0.0150 ព្រោះ I₂ មិនអាចធ្លាក់ក្រោមសូន្យបានទេ។ លំនឹងថ្មីមាន [H₂] = 0.0377, [I₂] = 0.00772 និង [HI] = 0.121 mol/L។

អានលទ្ធផលធៀបនឹងគោលការណ៍។ ប្រព័ន្ធបានប្រើប្រាស់ប្រហែលមួយភាគបួននៃអ៊ីដ្រូសែនដែលបានបន្ថែម ដូច្នេះ [H₂] បញ្ចប់នៅ 0.0377 mol/L ដែលនៅតែខ្ពស់ជាង 0.0150 ដើមច្រើន។ ទន្ទឹមនឹងនោះ អ៊ីយ៉ូតប្រហែលពាក់កណ្តាលត្រូវបានបម្លែងទៅជា HI។ ការបន្ថែមប្រតិករថោក ដើម្បីប្រើប្រាស់ប្រតិករថ្លៃឱ្យអស់ គឺជាវិធីស្តង់ដារមួយដើម្បីបង្កើនទិន្នផល។

ការបង្ហាប់ ឬការពង្រីកល្បាយឧស្ម័ន

ការបន្ថយមាឌនៃល្បាយឧស្ម័ន បង្កើនកំហាប់ទាំងអស់ដោយកត្តាដូចគ្នា។ ថាតើវាផ្លាស់ប្តូរ Q ឬអត់ អាស្រ័យលើ Δn ដែលជាចំនួនម៉ូលនៃផលិតផលឧស្ម័នដកចំនួនម៉ូលនៃប្រតិករឧស្ម័ន។ ប្រសិនបើ Δn អវិជ្ជមាន ការបង្ហាប់បន្ថយ Q ហើយប្រតិកម្មរំកិលឆ្ពោះទៅខាងដែលមានម៉ូលេគុលឧស្ម័នតិចជាង។ ប្រសិនបើ Δn វិជ្ជមាន ការបង្ហាប់បង្កើន Q ហើយប្រតិកម្មរំកិលឆ្ពោះទៅប្រតិករ ដែលជាខាងដែលមានម៉ូលេគុលឧស្ម័នតិចជាងម្តងទៀត។ ប្រសិនបើ Δn ស្មើសូន្យ ដូចក្នុង H₂ + I₂ ⇌ 2 HI ការបង្ហាប់មិនផ្លាស់ប្តូរ Q ទេ ហើយគ្មានការរំកិល។

ការបង្កើនសម្ពាធសរុបដោយបន្ថែមឧស្ម័នដែលមិនមានប្រតិកម្ម ដូចជាអាគុង នៅមាឌថេរ មិនផ្លាស់ប្តូរអ្វីទេ។ សម្ពាធផ្នែក និងកំហាប់នៃឧស្ម័នដែលមានប្រតិកម្មនៅដដែល ដូច្នេះ Q នៅតែស្មើនឹង K។ ការបន្ថែមឧស្ម័នអសកម្មនៅសម្ពាធថេរគឺខុសគ្នា៖ ធុងត្រូវតែរីក ដែលមានឥទ្ធិពលដូចគ្នានឹងការបង្កើនមាឌ។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ៖ ការបន្ថយមាឌពាក់កណ្តាលនៃល្បាយ NO₂–N₂O₄

សម្រាប់ N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) នៅ 25 °C ផ្នែក 13.2 នៃ OpenStax ពិពណ៌នាល្បាយលំនឹងដែលមាន [N₂O₄] = 0.042 mol/L និង [NO₂] = 0.016 mol/L។ តម្លៃទាំងនេះផ្តល់ Kc = (0.016)²/0.042 = 6.1 × 10⁻³។

បន្ថយមាឌពាក់កណ្តាលនៅសីតុណ្ហភាពថេរ។ កំហាប់ទាំងពីរកើនទ្វេដង ទៅ [N₂O₄] = 0.084 និង [NO₂] = 0.032 mol/L។ Q = (0.032)²/0.084 = 1.22 × 10⁻² ដែលពីរដងនៃ Kc ពិតប្រាកដ ព្រោះតួ NO₂ ត្រូវបានលើកការេ។ Q > K ដូច្នេះប្រព័ន្ធរំកិលឆ្ពោះទៅ N₂O₄ ដែលជាខាងមានឧស្ម័នមួយម៉ូល ជំនួសឱ្យពីរម៉ូល។

តាង y mol/L ជា N₂O₄ ដែលកកើត។ ការដោះស្រាយ (0.032 − 2y)²/(0.084 + y) = 6.1 × 10⁻³ ផ្តល់ y = 0.0044 ដូច្នេះលំនឹងថ្មីមាន [NO₂] = 0.023 mol/L និង [N₂O₄] = 0.088 mol/L ជាពីរខ្ទង់សំខាន់ដូចទិន្នន័យ។ NO₂ ពណ៌ត្នោតមានកំហាប់ខ្ពស់ជាងមុនពេលបង្ហាប់ (0.023 ធៀបនឹង 0.016 mol/L) ដូច្នេះឧស្ម័នមើលទៅខ្មៅជាង ប៉ុន្តែឥឡូវចំណែកអាសូតដែលនៅក្នុង NO₂ តូចជាង៖ 12 ភាគរយ ធៀបនឹង 16 ភាគរយពីមុន។

សីតុណ្ហភាពរំកិល K ផ្ទាល់

សីតុណ្ហភាពគឺជាការផ្លាស់ប្តូរទូទៅតែមួយគត់ដែលផ្លាស់ប្តូរតម្លៃនៃ K។ សម្រាប់ប្រតិកម្មស្រូបកម្តៅ (ΔH > 0) K កើនឡើងនៅពេលសីតុណ្ហភាពកើនឡើង ដូច្នេះការកម្តៅរំកិលលំនឹងឆ្ពោះទៅផលិតផល។ សម្រាប់ប្រតិកម្មបញ្ចេញកម្តៅ (ΔH < 0) K ថយចុះនៅពេលសីតុណ្ហភាពកើនឡើង ដូច្នេះការកម្តៅរំកិលវាឆ្ពោះទៅប្រតិករ។ វិធីមានប្រយោជន៍មួយដើម្បីចងចាំរឿងនេះ គឺចាត់ទុកកម្តៅជាប្រតិករក្នុងប្រតិកម្មស្រូបកម្តៅ និងជាផលិតផលក្នុងប្រតិកម្មបញ្ចេញកម្តៅ។

ផ្នែក 13.3 នៃ OpenStax ផ្តល់ ΔH = +57.20 kJ សម្រាប់ N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) ដូច្នេះការកម្តៅល្បាយធ្វើឱ្យវាត្នោតជាង។ ទំហំនៃការផ្លាស់ប្តូរអាចប៉ាន់ស្មានដោយសមីការវ៉ាន់ហូហ្វ ln(K₂/K₁) = −(ΔH°/R)(1/T₂ − 1/T₁)។ វាកើតចេញពី ΔG° = −RT ln K និង ΔG° = ΔH° − TΔS° ប្រសិនបើ ΔH° និង ΔS° នៅប្រហែលថេរ។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ។ ពី 25 °C (298.15 K) ដល់ 50 °C (323.15 K), ln(K₂/K₁) = −(57 200 J/mol ÷ 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹)(1/323.15 − 1/298.15) = 1.785 ដូច្នេះ K₂/K₁ = 6.0។ ចាប់ផ្តើមពី Kp = Kc × RT = (6.1 × 10⁻³)(0.08206 × 298.15) = 0.15 នៅ 25 °C (Δn = 1 សម្ពាធគិតជា atm) Kp នៅ 50 °C គឺប្រហែល 0.9។ ការកើនសីតុណ្ហភាព 25 ដឺក្រេ បង្កើនថេរលំនឹងប្រហែលប្រាំមួយដង។

កាតាលីករមិនរំកិលលំនឹងទេ។ វាបន្ថយថាមពលសកម្មកម្មនៃប្រតិកម្មទៅមុខ និងប្រតិកម្មបញ្ច្រាសស្មើៗគ្នា ដូច្នេះលំនឹងត្រូវបានសម្រេចលឿនជាងមុន ប៉ុន្តែ K និងសមាសភាពលំនឹងមិនផ្លាស់ប្តូរទេ។

អាម៉ូញាក់ហាប៊ឺ–បូស៖ ការថ្លឹងថ្លែងទិន្នផលធៀបនឹងល្បឿន

ការសំយោគអាម៉ូញាក់ក្នុងឧស្សាហកម្ម N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g) បង្ហាញពីរបៀបដែលគោលការណ៍នេះណែនាំជម្រើសពិត។ ផ្នែក 13.3 នៃ OpenStax ផ្តល់ ΔH = −92.2 kJ។ ប្រតិកម្មនេះបញ្ចេញកម្តៅ ដូច្នេះសីតុណ្ហភាពទាបជាងផ្តល់ K ធំជាង និងអាម៉ូញាក់ច្រើនជាងនៅលំនឹង។ ឧស្ម័នបួនម៉ូលក្លាយជាពីរម៉ូល ដូច្នេះសម្ពាធខ្ពស់ក៏អនុគ្រោះដល់អាម៉ូញាក់ដែរ។

ការលំបាកគឺល្បឿន។ នៅសីតុណ្ហភាពទាប ប្រតិកម្មយឺតពេកមិនអាចប្រើប្រាស់បាន។ OpenStax ពិពណ៌នាពីការសម្របសម្រួល៖ សម្ពាធប្រហែល 150 ដល់ 250 atm សីតុណ្ហភាព 400 ដល់ 500 °C ជាមួយកាតាលីករដើម្បីរក្សាល្បឿនឱ្យអាចប្រើបាន និងការដកអាម៉ូញាក់ចេញពីល្បាយជាបន្តបន្ទាប់ ដើម្បីឱ្យ Q នៅទាបជាង K។ សីតុណ្ហភាពត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់ល្បឿន ដោយលះបង់ K តូចជាង ហើយលក្ខខណ្ឌផ្សេងទៀតទាញយកទិន្នផលមកវិញឱ្យបានច្រើនតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។

ការទស្សន៍ទាយលឺសាតឺលីយេដែលខុស

នៅពេលការទស្សន៍ទាយហាក់ដូចជាមិនច្បាស់ ចូរសរសេរ Q ផ្លាស់ប្តូរបរិមាណដែលពាក់ព័ន្ធ ហើយប្រៀបធៀប Q ថ្មីជាមួយ K។ ការពិនិត្យនោះដោះស្រាយស្ទើរតែគ្រប់ករណីខាងក្រោម។

• និយាយថា K ផ្លាស់ប្តូរនៅពេលកំហាប់ ឬមាឌផ្លាស់ប្តូរ។ មានតែសីតុណ្ហភាពទេដែលផ្លាស់ប្តូរ K។
• ទស្សន៍ទាយការរំកិលក្រោយពេលបង្ហាប់ប្រតិកម្មដែលមាន Δn = 0 ដូចជា H₂ + I₂ ⇌ 2 HI។
• ទស្សន៍ទាយការរំកិលក្រោយពេលបន្ថែមឧស្ម័នអសកម្មនៅមាឌថេរ។
• ទស្សន៍ទាយការរំកិលក្រោយពេលបន្ថែមសារធាតុរឹងសុទ្ធ ឬអង្គធាតុរាវសុទ្ធបន្ថែមទៀត។
• អះអាងថាកាតាលីករបង្កើនទិន្នផលលំនឹង។ វាគ្រាន់តែបង្កើនល្បឿនឆ្ពោះទៅលំនឹងប៉ុណ្ណោះ។
• សន្មតថាប្រព័ន្ធលុបបំបាត់ការផ្លាស់ប្តូរទាំងស្រុង។ ប្រតិករដែលបានបន្ថែមបញ្ចប់នៅកំហាប់ខ្ពស់ជាងកំហាប់ដើមរបស់វា។
• រាប់ម៉ូលទាំងអស់ មិនមែនតែម៉ូលឧស្ម័នប៉ុណ្ណោះ នៅពេលសម្រេចថាការផ្លាស់ប្តូរសម្ពាធមានឥទ្ធិពលយ៉ាងដូចម្តេច។