ຫຼັກຂອງເລີ ຊາເຕີລີເອ: ການທຳນາຍວ່າສະມະດຸນຕອບສະໜອງຕໍ່ການປ່ຽນແປງແນວໃດ

ສິ່ງລົບກວນປ່ຽນ Q ຫຼື K, ແລະ ລະບົບຟື້ນຟູສະມະດຸນ

ທີ່ສະມະດຸນ ຜົນຫານປະຕິກິລິຍາ Q ເທົ່າກັບຄ່າຄົງທີ່ສະມະດຸນ K. ການລົບກວນ, ເຊິ່ງມັກເອີ້ນວ່າສິ່ງລົບກວນ, ທຳລາຍຄວາມເທົ່າກັນນັ້ນໃນໜຶ່ງໃນສອງແບບ. ການເພີ່ມ ຫຼື ການເອົາສະປີຊີສ໌ອອກ, ຫຼື ການປ່ຽນປະລິມານຂອງສ່ວນປະສົມແກັສ, ປ່ຽນ Q ໃນຂະນະທີ່ K ຄືເກົ່າ. ການປ່ຽນອຸນຫະພູມປ່ຽນ K ເອງ. ບໍ່ວ່າແບບໃດ, ລະບົບຈະເກີດປະຕິກິລິຍາຈົນກວ່າ Q ຈະເທົ່າກັບ K ອີກຄັ້ງ.

ຖ້າ Q ຕອນນີ້ນ້ອຍກວ່າ K, ປະຕິກິລິຍາດຳເນີນໄປໜ້າ, ໄປທາງຜະລິດຕະພັນ. ຖ້າ Q ຕອນນີ້ໃຫຍ່ກວ່າ K, ມັນດຳເນີນຍ້ອນກັບ. ການຄິດແບບນີ້ເຊື່ອຖືໄດ້ຫຼາຍກວ່າຄຳຂວັນທີ່ທ່ອງຈຳ, ເພາະມັນຍັງບອກທ່ານວ່າເມື່ອໃດທີ່ບໍ່ມີການເລື່ອນເລີຍ.

ຄຳວ່າ "ບາງສ່ວນ" ສຳຄັນ. ລະບົບບໍ່ເຄີຍຍົກເລີກການປ່ຽນແປງໄດ້ທັງໝົດ. ຖ້າທ່ານເພີ່ມສານຕັ້ງຕົ້ນ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງມັນທີ່ສະມະດຸນໃໝ່ກໍຍັງສູງກວ່າກ່ອນທີ່ທ່ານຈະເພີ່ມມັນ.

ການເພີ່ມ ຫຼື ການເອົາສະປີຊີສ໌ອອກ

ການເພີ່ມສານຕັ້ງຕົ້ນ ຫຼື ການເອົາຜະລິດຕະພັນອອກເຮັດໃຫ້ Q ຕ່ຳກວ່າ K, ສະນັ້ນປະຕິກິລິຍາເລື່ອນໄປທາງຜະລິດຕະພັນ. ການເພີ່ມຜະລິດຕະພັນ ຫຼື ການເອົາສານຕັ້ງຕົ້ນອອກເຮັດໃຫ້ Q ສູງກວ່າ K, ສະນັ້ນປະຕິກິລິຍາເລື່ອນໄປທາງສານຕັ້ງຕົ້ນ. ຂະບວນການໃນອຸດສາຫະກຳ ແລະ ຫ້ອງທົດລອງໃຊ້ສິ່ງນີ້ຢູ່ສະເໝີ. ການກັ່ນເອົາຜະລິດຕະພັນທີ່ລະເຫີຍງ່າຍອອກ, ການປ່ອຍໃຫ້ແກັສໜີອອກ, ຫຼື ການເຮັດໃຫ້ຜະລິດຕະພັນຕົກຕະກອນ ຮັກສາ Q ໃຫ້ຕ່ຳກວ່າ K ແລະ ຂັບປະຕິກິລິຍາໄປໄກກວ່າທີ່ K ຂອງມັນຢ່າງດຽວຈະເຮັດໄດ້.

ການເພີ່ມຂອງແຂງບໍລິສຸດ ຫຼື ຂອງແຫຼວບໍລິສຸດບໍ່ເຮັດໃຫ້ສະມະດຸນເລື່ອນ. ສານເຫຼົ່ານັ້ນບໍ່ປາກົດໃນ Q, ສະນັ້ນ Q ບໍ່ປ່ຽນ. ການເພີ່ມ CaCO₃(s) ເຂົ້າໃນພາຊະນະປິດທີ່ຢູ່ໃນສະມະດຸນກັບ CaO(s) ແລະ CO₂(g) ເຮັດໃຫ້ຄວາມດັນ CO₂ ຄືເກົ່າ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ: ໄຮໂດຣເຈນເພີ່ມເຕີມໃນສະມະດຸນໄຮໂດຣເຈນໄອໂອໄດດ໌

ພາກ 13.3 ຂອງ OpenStax ໃຫ້ Kc = 50.0 ທີ່ 400 °C ສຳລັບ H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g). ສົມມຸດວ່າສ່ວນປະສົມທີ່ສະມະດຸນທີ່ອຸນຫະພູມນັ້ນມີ [H₂] = [I₂] = 0.0150 mol/L. ສະນັ້ນ [HI] = √(50.0 × 0.0150 × 0.0150) = 0.106 mol/L.

ຕອນນີ້ສີດ H₂ ເຂົ້າໄປເພື່ອໃຫ້ [H₂] ເພີ່ມເປັນ 0.0450 mol/L ກ່ອນທີ່ຈະມີຫຍັງເກີດປະຕິກິລິຍາ. Q = (0.106)² / (0.0450 × 0.0150) = 16.7. ຄ່ານີ້ນ້ອຍກວ່າ 50.0, ສະນັ້ນປະຕິກິລິຍາເລື່ອນໄປໜ້າ ແລະ ໃຊ້ H₂ ທີ່ເພີ່ມເຂົ້າໄປບາງສ່ວນ.

ເພື່ອຫາວ່າມັນເລື່ອນໄປໄກປານໃດ, ໃຫ້ H₂ x mol/L ເກີດປະຕິກິລິຍາ. ສະນັ້ນ [H₂] = 0.0450 − x, [I₂] = 0.0150 − x ແລະ [HI] = 0.106 + 2x. ການຕັ້ງ (0.106 + 2x)² / [(0.0450 − x)(0.0150 − x)] = 50.0 ແລະ ແກ້ສົມຜົນກຳລັງສອງ, ໂດຍເກັບຄ່າລະຫວ່າງກາງທີ່ບໍ່ປັດໄວ້, ໃຫ້ x = 0.00728. ຮາກທີ່ມີຄວາມໝາຍທາງກາຍະພາບແມ່ນຮາກທີ່ນ້ອຍກວ່າ 0.0150, ເພາະ I₂ ບໍ່ສາມາດຕ່ຳກວ່າສູນ. ສະມະດຸນໃໝ່ມີ [H₂] = 0.0377, [I₂] = 0.00772 ແລະ [HI] = 0.121 mol/L.

ອ່ານຜົນທຽບກັບຫຼັກການ. ລະບົບໃຊ້ໄຮໂດຣເຈນທີ່ເພີ່ມເຂົ້າໄປປະມານໜຶ່ງສ່ວນສີ່, ສະນັ້ນ [H₂] ສິ້ນສຸດທີ່ 0.0377 mol/L, ຍັງສູງກວ່າ 0.0150 ເດີມຫຼາຍ. ໃນຂະນະດຽວກັນ ໄອໂອດີນປະມານເຄິ່ງໜຶ່ງຖືກປ່ຽນເປັນ HI. ການເພີ່ມສານຕັ້ງຕົ້ນທີ່ລາຄາຖືກເພື່ອໃຊ້ສານທີ່ລາຄາແພງໃຫ້ໝົດເປັນວິທີມາດຕະຖານໃນການເພີ່ມຜົນໄດ້ຮັບ.

ການບີບ ຫຼື ການຂະຫຍາຍສ່ວນປະສົມແກັສ

ການຫຼຸດປະລິມານຂອງສ່ວນປະສົມແກັສເຮັດໃຫ້ທຸກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເພີ່ມຂຶ້ນດ້ວຍປັດໄຈດຽວກັນ. ການປ່ຽນແປງນັ້ນຈະປ່ຽນ Q ຫຼື ບໍ່ ຂຶ້ນກັບ Δn, ຄືໂມນຂອງຜະລິດຕະພັນທີ່ເປັນແກັສລົບດ້ວຍໂມນຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນທີ່ເປັນແກັສ. ຖ້າ Δn ເປັນລົບ, ການບີບຈະຫຼຸດ Q ແລະ ປະຕິກິລິຍາເລື່ອນໄປທາງທີ່ມີໂມເລກຸນແກັສໜ້ອຍກວ່າ. ຖ້າ Δn ເປັນບວກ, ການບີບຈະເພີ່ມ Q ແລະ ປະຕິກິລິຍາເລື່ອນໄປທາງສານຕັ້ງຕົ້ນ, ເຊິ່ງກໍເປັນດ້ານທີ່ມີໂມເລກຸນແກັສໜ້ອຍກວ່າອີກ. ຖ້າ Δn ເປັນສູນ, ຄືໃນ H₂ + I₂ ⇌ 2 HI, ການບີບບໍ່ປ່ຽນ Q ແລະ ບໍ່ມີການເລື່ອນ.

ການເພີ່ມຄວາມດັນລວມໂດຍການເພີ່ມແກັສທີ່ບໍ່ເກີດປະຕິກິລິຍາເຊັ່ນ ອາກອນ ທີ່ປະລິມານຄົງທີ່ບໍ່ປ່ຽນຫຍັງເລີຍ. ຄວາມດັນຍ່ອຍ ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງແກັສທີ່ເກີດປະຕິກິລິຍາຄືເກົ່າ, ສະນັ້ນ Q ຍັງເທົ່າກັບ K. ການເພີ່ມແກັສເສື່ອຍທີ່ຄວາມດັນຄົງທີ່ແມ່ນຕ່າງກັນ: ພາຊະນະຕ້ອງຂະຫຍາຍ, ເຊິ່ງມີຜົນຄືກັນກັບການເພີ່ມປະລິມານ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ: ການຫຼຸດປະລິມານຂອງສ່ວນປະສົມ NO₂–N₂O₄ ລົງເຄິ່ງໜຶ່ງ

ສຳລັບ N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) ທີ່ 25 °C, ພາກ 13.2 ຂອງ OpenStax ອະທິບາຍສ່ວນປະສົມທີ່ສະມະດຸນທີ່ມີ [N₂O₄] = 0.042 mol/L ແລະ [NO₂] = 0.016 mol/L. ຄ່າເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ Kc = (0.016)²/0.042 = 6.1 × 10⁻³.

ຫຼຸດປະລິມານລົງເຄິ່ງໜຶ່ງທີ່ອຸນຫະພູມຄົງທີ່. ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທັງສອງເພີ່ມເປັນສອງເທົ່າ, ເປັນ [N₂O₄] = 0.084 ແລະ [NO₂] = 0.032 mol/L. Q = (0.032)²/0.084 = 1.22 × 10⁻², ເທົ່າກັບສອງເທົ່າຂອງ Kc ພໍດີ, ເພາະພົດ NO₂ ຍົກກຳລັງສອງ. Q > K, ສະນັ້ນລະບົບເລື່ອນໄປທາງ N₂O₄, ດ້ານທີ່ມີແກັສໜຶ່ງໂມນແທນທີ່ຈະເປັນສອງ.

ໃຫ້ N₂O₄ y mol/L ເກີດຂຶ້ນ. ການແກ້ (0.032 − 2y)²/(0.084 + y) = 6.1 × 10⁻³ ໃຫ້ y = 0.0044, ສະນັ້ນສະມະດຸນໃໝ່ມີ [NO₂] = 0.023 mol/L ແລະ [N₂O₄] = 0.088 mol/L, ເປັນເລກສຳຄັນສອງຕົວຄືກັບຂໍ້ມູນ. NO₂ ສີນ້ຳຕານເຂັ້ມຂຸ້ນກວ່າກ່ອນການບີບ (0.023 ທຽບກັບ 0.016 mol/L), ສະນັ້ນແກັສເບິ່ງເຂັ້ມຂຶ້ນ, ແຕ່ສ່ວນຂອງໄນໂຕຣເຈນທີ່ຢູ່ໃນ NO₂ ຕອນນີ້ນ້ອຍລົງ: 12 ເປີເຊັນ ທຽບກັບ 16 ເປີເຊັນກ່ອນໜ້ານີ້.

ອຸນຫະພູມປ່ຽນ K ເອງ

ອຸນຫະພູມເປັນການປ່ຽນແປງທົ່ວໄປຢ່າງດຽວທີ່ປ່ຽນຄ່າຂອງ K. ສຳລັບປະຕິກິລິຍາດູດຄວາມຮ້ອນ (ΔH > 0), K ເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອອຸນຫະພູມສູງຂຶ້ນ, ສະນັ້ນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເຮັດໃຫ້ສະມະດຸນເລື່ອນໄປທາງຜະລິດຕະພັນ. ສຳລັບປະຕິກິລິຍາຄາຍຄວາມຮ້ອນ (ΔH < 0), K ຫຼຸດລົງເມື່ອອຸນຫະພູມສູງຂຶ້ນ, ສະນັ້ນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເຮັດໃຫ້ມັນເລື່ອນໄປທາງສານຕັ້ງຕົ້ນ. ວິທີທີ່ເປັນປະໂຫຍດໃນການຈື່ສິ່ງນີ້ແມ່ນຖືວ່າຄວາມຮ້ອນເປັນສານຕັ້ງຕົ້ນໃນປະຕິກິລິຍາດູດຄວາມຮ້ອນ ແລະ ເປັນຜະລິດຕະພັນໃນປະຕິກິລິຍາຄາຍຄວາມຮ້ອນ.

ພາກ 13.3 ຂອງ OpenStax ໃຫ້ ΔH = +57.20 kJ ສຳລັບ N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), ສະນັ້ນການເຮັດໃຫ້ສ່ວນປະສົມອຸ່ນຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ມັນມີສີນ້ຳຕານຫຼາຍຂຶ້ນ. ຂະໜາດຂອງການປ່ຽນແປງສາມາດປະເມີນໄດ້ດ້ວຍສົມຜົນແວນທ໌ ຮອຟ, ln(K₂/K₁) = −(ΔH°/R)(1/T₂ − 1/T₁). ມັນມາຈາກ ΔG° = −RT ln K ແລະ ΔG° = ΔH° − TΔS° ຖ້າ ΔH° ແລະ ΔS° ຄົງທີ່ປະມານ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ. ຈາກ 25 °C (298.15 K) ເຖິງ 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, ສະນັ້ນ K₂/K₁ = 6.0. ເລີ່ມຈາກ Kp = Kc × RT = (6.1 × 10⁻³)(0.08206 × 298.15) = 0.15 ທີ່ 25 °C (Δn = 1, ຄວາມດັນເປັນ atm), Kp ທີ່ 50 °C ແມ່ນປະມານ 0.9. ການເພີ່ມຂຶ້ນ 25 ອົງສາເຮັດໃຫ້ຄ່າຄົງທີ່ສະມະດຸນເພີ່ມຂຶ້ນປະມານຫົກເທົ່າ.

ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາບໍ່ເຮັດໃຫ້ສະມະດຸນເລື່ອນ. ມັນຫຼຸດພະລັງງານກະຕຸ້ນຂອງປະຕິກິລິຍາໄປໜ້າ ແລະ ຍ້ອນກັບລົງເທົ່າກັນ, ສະນັ້ນສະມະດຸນເກີດຂຶ້ນໄວຂຶ້ນ, ແຕ່ K ແລະ ອົງປະກອບທີ່ສະມະດຸນຄືເກົ່າ.

ແອມໂມເນຍແບບຮາເບີ–ບອຊ: ການດຸ່ນດ່ຽງຜົນໄດ້ຮັບກັບຄວາມໄວ

ການສັງເຄາະແອມໂມເນຍໃນອຸດສາຫະກຳ, N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຫຼັກການນີ້ນຳພາການເລືອກຕົວຈິງແນວໃດ. ພາກ 13.3 ຂອງ OpenStax ໃຫ້ ΔH = −92.2 kJ. ປະຕິກິລິຍາຄາຍຄວາມຮ້ອນ, ສະນັ້ນອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າໃຫ້ K ໃຫຍ່ກວ່າ ແລະ ແອມໂມເນຍຫຼາຍກວ່າທີ່ສະມະດຸນ. ແກັສສີ່ໂມນກາຍເປັນສອງໂມນ, ສະນັ້ນຄວາມດັນສູງກໍເອື້ອອຳນວຍໃຫ້ແອມໂມເນຍເຊັ່ນກັນ.

ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກແມ່ນຄວາມໄວ. ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳ ປະຕິກິລິຍາຊ້າເກີນກວ່າຈະໃຊ້ປະໂຫຍດໄດ້. OpenStax ອະທິບາຍການປະນີປະນອມ: ຄວາມດັນປະມານ 150 ເຖິງ 250 atm, ອຸນຫະພູມ 400 ເຖິງ 500 °C ພ້ອມຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາເພື່ອໃຫ້ອັດຕາໃຊ້ໄດ້ຈິງ, ແລະ ການເອົາແອມໂມເນຍອອກຈາກສ່ວນປະສົມຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອໃຫ້ Q ຕ່ຳກວ່າ K. ອຸນຫະພູມຖືກເລືອກເພື່ອອັດຕາ, ໂດຍແລກກັບ K ທີ່ນ້ອຍລົງ, ແລະ ເງື່ອນໄຂອື່ນໆກູ້ຄືນຜົນໄດ້ຮັບໃຫ້ຫຼາຍທີ່ສຸດເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້.

ການທຳນາຍຕາມຫຼັກຂອງເລີ ຊາເຕີລີເອທີ່ຜິດພາດ

ເມື່ອການທຳນາຍເບິ່ງບໍ່ແນ່ນອນ, ໃຫ້ຂຽນ Q, ປ່ຽນປະລິມານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ແລະ ປຽບທຽບ Q ໃໝ່ກັບ K. ການກວດນັ້ນຕັດສິນໄດ້ເກືອບທຸກກໍລະນີລຸ່ມນີ້.

• ເວົ້າວ່າ K ປ່ຽນເມື່ອຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ ຫຼື ປະລິມານປ່ຽນ. ມີແຕ່ອຸນຫະພູມເທົ່ານັ້ນທີ່ປ່ຽນ K.
• ທຳນາຍການເລື່ອນຫຼັງຈາກບີບປະຕິກິລິຍາທີ່ມີ Δn = 0, ເຊັ່ນ H₂ + I₂ ⇌ 2 HI.
• ທຳນາຍການເລື່ອນຫຼັງຈາກເພີ່ມແກັສເສື່ອຍທີ່ປະລິມານຄົງທີ່.
• ທຳນາຍການເລື່ອນຫຼັງຈາກເພີ່ມຂອງແຂງ ຫຼື ຂອງແຫຼວບໍລິສຸດ.
• ອ້າງວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາເພີ່ມຜົນໄດ້ຮັບທີ່ສະມະດຸນ. ມັນພຽງແຕ່ເລັ່ງການເຂົ້າສູ່ສະມະດຸນເທົ່ານັ້ນ.
• ຖືວ່າລະບົບຍົກເລີກການປ່ຽນແປງໄດ້ທັງໝົດ. ສານຕັ້ງຕົ້ນທີ່ເພີ່ມເຂົ້າໄປສິ້ນສຸດສູງກວ່າຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເດີມຂອງມັນ.
• ນັບທຸກໂມນ, ບໍ່ແມ່ນສະເພາະໂມນຂອງແກັສ, ເມື່ອຕັດສິນວ່າການປ່ຽນແປງຄວາມດັນມີຜົນແນວໃດ.