မျှခြေကိန်းသေများ- K ကို ရေးခြင်း၊ Q ကို ဖတ်ခြင်းနှင့် Kc ကို Kp သို့ ပြောင်းခြင်း

ရွေ့လျားမျှခြေ- ရှေ့သို့နှင့် ပြောင်းပြန် ညီမျှသော နှုန်းများဖြင့်

ပြောင်းပြန်ဖြစ်နိုင်သော ဓာတ်ပြုမှုတွင် ထုတ်ကုန်များသည် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများကို ပြန်ဖွဲ့စည်းရန် ဓာတ်ပြုနိုင်သည်။ ရှေ့သို့ဓာတ်ပြုမှုက ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများကို သုံးစွဲသည်နှင့်အမျှ ၎င်း နှေးလာပြီး ထုတ်ကုန်များ စုပုံလာသည်နှင့်အမျှ ပြောင်းပြန်ဓာတ်ပြုမှု မြန်လာသည်။ နှုန်းနှစ်ခု ညီမျှသောအခါ မျှခြေသို့ ရောက်သည်။ ထိုအချိန်မှစ၍ ဓာတ်ပြုမှု နှစ်ခုလုံး ဆက်ဖြစ်နေသော်လည်း ပြင်းအားများသည် ပုံသေ ရှိနေသည်။ ထို့ကြောင့် ဓာတုဗေဒပညာရှင်များက ၎င်းကို ရွေ့လျားမျှခြေ (dynamic equilibrium) ဟု ခေါ်ပြီး နှစ်ထပ်မြှား ⇌ ဖြင့် ရေးသည်။

တူညီသော မျှခြေဖွဲ့စည်းမှုကို မည်သည့်ဘက်မှမဆို ရောက်နိုင်သည်။ သန့်စင်သော NO₂ ဖြင့် စတင်သော ပိတ်ထားသည့် ဖလားတစ်လုံးနှင့် ညီမျှသော ပမာဏ သန့်စင်သော N₂O₄ ဖြင့် စတင်သော တူညီသည့်ထုထည်ရှိ ဖလားတစ်လုံးသည် တူညီသော အပူချိန်တွင် ထားလျှင် တူညီသော ရောနှောမှုတွင် အဆုံးသတ်သည်။ မျှခြေကို ပိတ်ထားသော စနစ်တွင်သာ ရောက်သည်၊ ပွင့်နေသော ကွန်တိန်နာမှ CO₂ ထွက်သွားသကဲ့သို့ ထုတ်ကုန်တစ်ခု ထွက်သွားလျှင် ဓာတ်ပြုမှုသည် ဘယ်တော့မှ မငြိမ်ပါ။

ချိန်ညှိထားသော ညီမျှခြင်းမှ K ဖော်ပြချက်ကို တည်ဆောက်ခြင်း

ယေဘုယျဓာတ်ပြုမှု aA + bB ⇌ cC + dD အတွက် ဒြပ်ထုသက်ရောက်မှုဥပဒေက မျှခြေကိန်းသေကို မိုလာပြင်းအားများဖြင့် ပေးသည်- Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ)။ ထုတ်ကုန်များသည် အပေါ်တွင်၊ ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများသည် အောက်တွင် ရှိပြီး ပြင်းအားတစ်ခုစီကို ၎င်း၏ ကိန်း ထပ်ကိန်းတင်သည်။ နှုန်းဥပဒေနှင့် မတူဘဲ ဤဖော်ပြချက်သည် ချိန်ညှိထားသော ညီမျှခြင်းမှ တိုက်ရိုက် လာသည်။

သန့်စင်သော အစိုင်အခဲများနှင့် သန့်စင်သော အရည်များ၏ ထိရောက်သော ပြင်းအားသည် ဓာတ်ပြုမှု ဆက်ဖြစ်စဉ် မပြောင်းလဲသောကြောင့် ၎င်းတို့ကို ချန်လှပ်ထားသည်။ ရေသည် ပျော့ပျောင်းသော ရေပျော်ရည်တွင် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည် ဖြစ်သည့်အခါတွင်လည်း ချန်လှပ်ထားသည်။ ဥပမာ ပြိုကွဲမှု CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) တွင် Kc = [CO₂] ရှိသည်။ ပေးထားသော အပူချိန်တွင် အစိုင်အခဲများအပေါ်ရှိ CO₂ ၏ မျှခြေဖိအားသည် အစိုင်အခဲ နှစ်ခု၏ ပမာဏ မည်မျှဖြစ်စေ ပုံသေ ဖြစ်သည်။

တင်းကျပ်စွာဆိုလျှင် မျှခြေကိန်းသေကို ယူနစ်မရှိသော လှုပ်ရှားမှုများ (activities) မှ တည်ဆောက်ထားသောကြောင့် K ကို ယူနစ်မပါဘဲ ဖော်ပြသည်။ mol/L ဖြင့် ပြင်းအားများ သို့မဟုတ် atm သို့မဟုတ် bar ဖြင့် ဖိအားများကို အသုံးပြုခြင်းသည် အထွေထွေဓာတုဗေဒတွင် ပုံမှန် ခန့်မှန်းချက် ဖြစ်သည်။

K ၏ ပမာဏကို ဖတ်ခြင်း

K ကြီးလျှင် မျှခြေတွင် ထုတ်ကုန်များ လွှမ်းမိုးသည်ဟု ဆိုလိုပြီး K ငယ်လျှင် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများ လွှမ်းမိုးသည်ဟု ဆိုလိုသည်။ ကြမ်းကြမ်းဖျင်းဖျင်း လမ်းညွှန်ချက်အနေဖြင့် K သည် 10³ ခန့်ထက် ကြီးလျှင် ဓာတ်ပြုမှုသည် အဆုံးသတ်လုနီးပါး ဖြစ်ပြီး K သည် 10⁻³ ခန့်ထက် ငယ်လျှင် ထုတ်ကုန် အနည်းငယ်သာ ဖွဲ့စည်းကာ ကြားရှိ တန်ဖိုးများသည် နှစ်မျိုးလုံး သိသာသော ပမာဏများပါသော ရောနှောမှုကို ပေးသည်။

OpenStax အပိုင်း 13.4 က 2000 °C တွင် N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) အတွက် Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ကို ပေးသည်။ ထိုအပူချိန်တွင်ပင် လေသည် မျှခြေတွင် NO အနည်းငယ်သာ ပါဝင်သည်။ အခန်းအပူချိန်တွင် ကိန်းသေသည် များစွာ ပို၍ပင် ငယ်သောကြောင့် နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် အောက်ဆီဂျင်သည် လေထုထဲတွင် အတူတကွ တည်ရှိသည်။

K သည် အမြန်နှုန်းအကြောင်း ဘာမျှ မပြောပါ။ ကြီးမားလှသော K ရှိသည့် ဓာတ်ပြုမှုတစ်ခုသည် မြင်တွေ့ရန် နှေးကွေးလွန်းနိုင်ဆဲ ဖြစ်သည်။ မျှခြေသို့ မည်မျှ မြန်မြန် ရောက်သည်ကို မျှခြေကိန်းသေက မဟုတ်ဘဲ ဓာတ်ပြုနှုန်းဗေဒက ဆုံးဖြတ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- နိုက်ထရိုဂျင်ဒိုင်အောက်ဆိုက်နှင့် ဒိုင်နိုက်ထရိုဂျင်တက်ထရောက်ဆိုက်အတွက် Kc နှင့် Kp

ဓာတ်ငွေ့များ ပါဝင်သော ဓာတ်ပြုမှုများအတွက် မျှခြေကိန်းသေကို ပိုင်းခြားဖိအားများဖြင့်လည်း ရေးနိုင်ပြီး Kp ကို ပေးသည်။ နှစ်ခုကို Kp = Kc(RT)^Δn ဖြင့် ဆက်စပ်ထားပြီး ဆိုလိုသည်မှာ Kc ကို RT ၏ Δn ထပ်ကိန်းဖြင့် မြှောက်ထားခြင်း ဖြစ်သည်၊ Δn သည် ဓာတ်ငွေ့ထုတ်ကုန် မိုလ် နုတ် ဓာတ်ငွေ့ဓာတ်ပြုပစ္စည်း မိုလ် ဖြစ်ပြီး ဖိအားများကို atm ဖြင့် ထားလျှင် R = 0.08206 L atm mol⁻¹ K⁻¹ ဖြစ်ကာ T သည် ကယ်လ်ဗင်ဖြင့် ဖြစ်သည်။ Δn = 0 ဖြစ်လျှင် Kp သည် Kc နှင့် ညီမျှသည်။

OpenStax အပိုင်း 13.2 က 25 °C တွင် 1.0 L ဖလားတစ်လုံးထဲ ထည့်ထားသော NO₂ 0.10 mol သည် [NO₂] = 0.016 mol/L နှင့် [N₂O₄] = 0.042 mol/L ဖြင့် မျှခြေသို့ ရောက်ကြောင်း ဖော်ပြသည်။ စစ်ဆေးချက်အနေဖြင့် 0.016 + 2(0.042) = 0.100 mol/L ဖြစ်သောကြောင့် နိုက်ထရိုဂျင်အားလုံးကို စာရင်းသွင်းပြီး ဖြစ်သည်။ N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) အတွက် Kc = [NO₂]²/[N₂O₄] = (0.016)² / 0.042 = 6.1 × 10⁻³ ဖြစ်ပြီး အရေးပါသော ဂဏန်း နှစ်လုံးအထိ ဖြစ်သည်။

ဤနေရာတွင် Δn = 2 − 1 = 1 ဖြစ်ပြီး RT = 0.08206 × 298.15 = 24.47 ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် ဖိအားများကို atm ဖြင့် ထားလျှင် Kp = (6.1 × 10⁻³)(24.47) = 0.15 ဖြစ်သည်။ Δn သည် အပေါင်းဖြစ်ပြီး RT သည် 1 ထက် ကြီးသောကြောင့် တန်ဖိုးသည် Kc ထက် ကြီးသည်။

ညီမျှခြင်းကို ပြောင်းလျှင် K ပြောင်းသည်

K ကို ချိန်ညှိထားသော ညီမျှခြင်းမှ တည်ဆောက်ထားသောကြောင့် ညီမျှခြင်းကို မည်သည့်ပြောင်းလဲမှုမဆို K ကို ခန့်မှန်းနိုင်သော နည်းဖြင့် ပြောင်းလဲစေသည်။ ဤစည်းမျဉ်းများသည် ဟက်စ်ဥပဒေတွင် ΔH ကို ကိုင်တွယ်သည့် စည်းမျဉ်းများ၏ မျှခြေဆိုင်ရာ တူညီမှုများ ဖြစ်ပြီး ပေါင်းခြင်းအစား မြှောက်ခြင်းကို အသုံးပြုသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု။ 2000 °C တွင် Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ရှိသော N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) မှ စတင်ပါ။ ၎င်းကို ပြောင်းပြန်လှန်လျှင် Kc = 1/(4.1 × 10⁻⁴) = 2.4 × 10³ ရှိသော 2 NO(g) ⇌ N₂(g) + O₂(g) ကို ရသည်။ ရှေ့သို့ညီမျှခြင်းကို တစ်ဝက်လျှော့လျှင် Kc = √(4.1 × 10⁻⁴) = 2.0 × 10⁻² ရှိသော ½ N₂(g) + ½ O₂(g) ⇌ NO(g) ကို ရသည်။ နှစ်ခုလုံး လုပ်လျှင် NO(g) ⇌ ½ N₂(g) + ½ O₂(g) တွင် Kc = 1/√(4.1 × 10⁻⁴) = 49 ရှိသည်။

• ညီမျှခြင်းကို ပြောင်းပြန်လှန်ပါ- K အသစ်မှာ 1/K ဖြစ်သည်။
• ကိန်းတိုင်းကို n ဖြင့် မြှောက်ပါ- K အသစ်မှာ Kⁿ ဖြစ်သည်။ ညီမျှခြင်းကို တစ်ဝက်လျှော့ခြင်းက နှစ်ထပ်ကိန်းရင်းကို ယူသည်။
• ညီမျှခြင်း နှစ်ခုကို ပေါင်းပါ- ၎င်းတို့၏ K တန်ဖိုးများကို မြှောက်ပါ။ K တန်ဖိုး နှစ်ခုလုံးသည် တူညီသော အပူချိန်အတွက် ဖြစ်ရမည်။

ဦးတည်ရာကို ခန့်မှန်းရန် Q ကို K နှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်း

ဓာတ်ပြုမှုလဒ် Q တွင် K နှင့် အတိအကျ တူညီသော ပုံစံ ရှိသော်လည်း မျှခြေတွင်သာမဟုတ်ဘဲ မည်သည့်အချိန်တွင်မဆို ရှိနေသော ပြင်းအားများကို အသုံးပြုသည်။ Q ကို K နှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်းက ဓာတ်ပြုမှု မည်သည့်ဘက်သို့ သွားရမည်ကို ပြောပြသည်။ Q < K ဖြစ်လျှင် ထုတ်ကုန် နည်းလွန်းပြီး ဓာတ်ပြုမှုသည် ရှေ့သို့ ဆက်သွားသည်။ Q > K ဖြစ်လျှင် ထုတ်ကုန် များလွန်းပြီး ဓာတ်ပြုမှုသည် ပြောင်းပြန်သို့ ဆက်သွားသည်။ Q = K ဖြစ်လျှင် စနစ်သည် မျှခြေတွင် ရှိသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု။ OpenStax အပိုင်း 13.2 က CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g) အတွက် 800 °C တွင် Kc = 0.640 ကို ပေးသည်။ ရောနှောမှုတစ်ခုတွင် [CO] = 0.0500, [H₂O] = 0.0400, [CO₂] = 0.0300 နှင့် [H₂] = 0.0600 mol/L ပါဝင်သည်။ Q = (0.0300)(0.0600) / [(0.0500)(0.0400)] = 0.00180/0.00200 = 0.900။ Q သည် K ထက် ကြီးသောကြောင့် ရောနှောမှုသည် CO နှင့် H₂O ဘက်သို့ ရွေ့သည်။

ဒုတိယ ရောနှောမှုတစ်ခုတွင် CO နှင့် H₂O တူညီသော်လည်း [CO₂] = 0.0200 နှင့် [H₂] = 0.0250 mol/L ဖြစ်သည်။ ယခု Q = (0.0200)(0.0250)/(0.00200) = 0.250 ဖြစ်ပြီး 0.640 ထက် ငယ်သောကြောင့် ဤရောနှောမှုသည် ရှေ့သို့ ဓာတ်ပြုပြီး CO₂ နှင့် H₂ ကို ပိုမို ထုတ်လုပ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- တိုင်းတာထားသော မျှခြေရောနှောမှုမှ K

ချိန်ညှိထားသော ညီမျှခြင်းက အခြားပမာဏတိုင်း မည်သို့ ပြောင်းလဲခဲ့သည်ကို သတ်မှတ်ပေးသောကြောင့် မျှခြေပမာဏတစ်ခုကို တိုင်းတာခြင်းသည် K ကို ရှာရန် မကြာခဏ လုံလောက်သည်။ ဤနေရာရှိ ဒေတာများသည် ပုံဥပမာ ဖြစ်သည်။ ပုံသေအပူချိန်တစ်ခုတွင် PCl₅ 0.500 mol ကို အလွတ် 2.00 L ဖလားထဲတွင် ပိတ်ထားပြီး PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) သို့ ရောက်စေသည်။ မျှခြေတွင် ဖလားထဲ၌ Cl₂ 0.180 mol ရှိသည်။

ပြင်းအားများဖြင့် တွက်ပါ။ စတင် [PCl₅] သည် 0.500 mol / 2.00 L = 0.250 mol/L ဖြစ်ပြီး မျှခြေ [Cl₂] သည် 0.180 mol / 2.00 L = 0.0900 mol/L ဖြစ်သည်။ ဖွဲ့စည်းသော Cl₂ တစ်မိုလ်စီသည် PCl₃ တစ်မိုလ်ကိုလည်း ဖွဲ့စည်းပြီး PCl₅ တစ်မိုလ်ကို သုံးစွဲသောကြောင့် [PCl₃] = 0.0900 mol/L နှင့် [PCl₅] = 0.250 − 0.0900 = 0.160 mol/L ဖြစ်သည်။ ထို့နောက် Kc = (0.0900)(0.0900)/0.160 = 0.0506 ဖြစ်သည်။ ဤအပူချိန်တွင် PCl₅ ၏ 36.0 ရာခိုင်နှုန်း ပြိုကွဲခဲ့သည်။ ICE ဇယား လမ်းညွှန်သည် ဤစာရင်းကိုင်မှုကို မျှခြေပမာဏများအတွက် ဖြေရှင်းရမည့် ပုစ္ဆာများသို့ တိုးချဲ့သည်။

မျှခြေဖော်ပြချက် အမှားများ

တိုတောင်းသော စစ်ဆေးစာရင်းတစ်ခုက K ကို ရေးခြင်းနှင့် အသုံးပြုခြင်းတွင် အမှားအများစုကို ဖမ်းမိသည်။

• ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများကို အပေါ်တွင် ထားခြင်း။ ရေးထားသည့် ညီမျှခြင်းအတွက် K သည် ထုတ်ကုန်များကို ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများဖြင့် စားထားခြင်း အမြဲ ဖြစ်သည်။
• ကိန်းများကို ထပ်ကိန်းများအဖြစ် ချန်လှပ်ခြင်း သို့မဟုတ် ယင်းအစား မြှောက်ကိန်းများအဖြစ် အသုံးပြုခြင်း။
• သန့်စင်သော အစိုင်အခဲ၊ သန့်စင်သော အရည် သို့မဟုတ် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်ဖြစ်သော ရေကို ဖော်ပြချက်တွင် ထည့်သွင်းခြင်း။
• K တွင် ကနဦးပြင်းအားများကို အသုံးပြုခြင်း။ မျှခြေတန်ဖိုးများသာ K တွင် ပါဝင်သည်၊ အခြားအစုမည်သည့်အရာမဆို Q ကို ပေးသည်။
• K သည် အပူချိန်ပေါ်တွင် မူတည်ကြောင်း မေ့ခြင်း။ K တန်ဖိုးတစ်ခုသည် ၎င်းသက်ဆိုင်သော အပူချိန်မပါလျှင် အဓိပ္ပာယ်မရှိပါ။
• Kc ကို Kp သို့ ပြောင်းရာတွင် Δn ကို ဓာတ်ငွေ့များသာမဟုတ်ဘဲ အမျိုးအစားအားလုံးအပေါ် ရေတွက်ခြင်း သို့မဟုတ် T ကို စင်တီဂရိတ်ဖြင့် အသုံးပြုခြင်း။