ICE වගු: පියවරෙන් පියවර සමතුලිතතාව සඳහා විසඳීම

ICE වගුවක පේළි තුන සටහන් කරන දේ

ICE යනු Initial (ආරම්භක), Change (වෙනස) සහ Equilibrium (සමතුලිත) යන්නයි. තුලිත සමීකරණය ඉහළින් ලියා සෑම විශේෂයකටම තමන්ගේම තීරුවක් දෙන්න. ආරම්භක පේළියේ ප්‍රතික්‍රියාව විතැන් වීමට පෙර සාන්ද්‍රණ (හෝ ආංශික පීඩන) අඩංගු වේ. වෙනස් පේළියේ එක් එක් ඒවා කොපමණ ඉහළ යනවාද හෝ පහළ යනවාද යන්න අඩංගු වේ. සමතුලිත පේළිය පළමු පේළි දෙකේ එකතුවයි.

රසායනය පවතින්නේ වෙනස් පේළියේය. සෑම ඇතුළත් කිරීමක්ම තනි නොදන්නා අගයක, x, ගුණාකාරයක් වන අතර, ගුණාකාර තුලිත සමීකරණයේ සංගුණක වේ. ඉදිරියට යන 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g) සඳහා, වෙනස්කම් −2x, −x සහ +2x වේ. ප්‍රතික්‍රියාව ඉදිරියට යන විට ප්‍රතික්‍රියක අහිමි වන අතර ඵල ලැබේ; එය ප්‍රතිලෝමව යන විට ලකුණු පෙරළේ.

Kc සඳහා මවුලික සාන්ද්‍රණ ද Kp සඳහා ආංශික පීඩන ද භාවිත කරන්න. පිරිසිදු ඝන සහ පිරිසිදු ද්‍රව සමතුලිතතා ප්‍රකාශනයේ නොපෙනෙන බැවින්, ඒවා වගුවෙන්ද අත්හරින්න. ආරම්භක පේළිය පිරවීමට පෙර, බඳුනේ පරිමාවෙන් බෙදීමෙන් ඕනෑම මවුල ප්‍රමාණයක් සාන්ද්‍රණ බවට පරිවර්තනය කරන්න.

Q සමඟ වෙනස් වීමේ දිශාව තෝරා ගැනීම

ඔබ ලකුණු පැවරීමට පෙර, ප්‍රතික්‍රියාව යා යුත්තේ කුමන දිශාවටදැයි තීරණය කරන්න. K ප්‍රකාශනයේ ආකාරයම භාවිතයෙන්, ආරම්භක අගයන් වලින් ප්‍රතික්‍රියා ලබ්ධිය Q ගණනය කරන්න. Q, K ට වඩා අඩු නම්, ඵල ඉතා ස්වල්පයක් ඇති අතර ප්‍රතික්‍රියාව ඉදිරියට යයි. Q, K ට වඩා විශාල නම්, එය ප්‍රතිලෝමව යයි. Q, K ට සමාන නම්, මිශ්‍රණය දැනටමත් සමතුලිතතාවයේ ඇති අතර කිසිවක් වෙනස් නොවේ.

ඵලයක් ශුන්‍යයෙන් ආරම්භ වන විට, Q ශුන්‍ය වන අතර ප්‍රතික්‍රියාව ඉදිරියට යා යුතු බැවින්, ඔබට ගණනය කිරීම මඟ හැරිය හැක. සෑම විශේෂයක්ම පවතින විට, Q ගණනය කරන්න. උදාහරණයක් ලෙස, Kc = 37.0 (ඊළඟ කොටසේ සොයා ගත්) සහිත සල්ෆර් ට්‍රයොක්සයිඩ් ප්‍රතික්‍රියාව සහ [SO₂] = 0.100 M, [O₂] = 0.050 M සහ [SO₃] = 0.500 M සහිත මිශ්‍රණයක් ගන්න. Q = (0.500)² / ((0.100)² × 0.050) = 500. Q, K ට වඩා විශාල බැවින්, අනුපාතය 37.0 දක්වා අඩු වන තෙක් SO₃ වියෝජනය වේ.

විසඳූ උදාහරණය: මනින ලද එක් සාන්ද්‍රණයකින් K

සමහර විට නොදන්නා අගය K ම වේ. භාජනයක් [SO₂] = 0.400 M සහ [O₂] = 0.200 M සමඟ SO₃ නොමැතිව ආරම්භ වන අතර, සමතුලිතතාවයේදී [SO₃] 0.250 M ලෙස මනිනු ලැබේ යැයි සිතන්න. මෙම අගයන් ක්‍රමය පෙන්වීමට මෙම මාර්ගෝපදේශය සඳහා ගොඩනඟන ලද ඒවා වේ; ඒවා සාහිත්‍ය දත්ත නොවේ.

SO₃ 0 සිට 0.250 M දක්වා ගිය බැවින්, 2x = 0.250 සහ x = 0.125 M. අනෙක් සෑම වෙනසක්ම සංගුණක වලින් අනුගමනය වේ: SO₂ 2x = 0.250 M කින් අඩු වී 0.150 M වන අතර, O₂ x = 0.125 M කින් අඩු වී 0.075 M වේ. එවිට Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0.250)² / ((0.150)² × 0.075) = 37.0. තුනම නිර්ණය කිරීමට මනින ලද එක් සාන්ද්‍රණයක් සහ ස්ටොයිකියෝමිතිය ප්‍රමාණවත් විය.

විසඳූ උදාහරණය: සමීකරණය පූර්ණ වර්ගයක් වන විට

H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g) සඳහා, OpenStax Chemistry 2e 13.4 කොටස එහි උදාහරණයේ තත්ත්ව යටතේ මෙම ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා භාවිත කරන අගය වන Kc = 50.5 භාවිත කරන්න. [H₂] = [I₂] = 0.500 M සහ HI නොමැතිව ආරම්භ කරන්න. Q ශුන්‍ය බැවින්, ප්‍රතික්‍රියාව ඉදිරියට යයි. වගුව සෑම ප්‍රතික්‍රියකයක් සඳහාම 0.500 − x සහ HI සඳහා 2x සමතුලිත අගයන් ලබා දෙයි.

ප්‍රකාශනය 50.5 = (2x)² / (0.500 − x)² වේ. දෙපැත්තම පූර්ණ වර්ග බැවින්, ප්‍රසාරණය කරනවා වෙනුවට වර්ගමූලය ගන්න: 7.106 = 2x / (0.500 − x). නැවත සකස් කිරීමෙන් x = 0.500 × 7.106 / (2 + 7.106) = 0.390 M ලැබේ. සමතුලිතතාවයේදී [H₂] = [I₂] = 0.110 M සහ [HI] = 0.780 M. පරීක්ෂාව: (0.780)² / (0.110)² = 50.3, එය සාන්ද්‍රණ වටයීමේ සීමාව තුළ 50.5 ට ගැළපේ.

වර්ගමූල කෙටිමග ක්‍රියා කරන්නේ ප්‍රකාශනය පූර්ණ වර්ගයක් වන විට පමණි, එයට මෙහිදී ප්‍රතික්‍රියක දෙකේ සමාන ආරම්භක ප්‍රමාණ අවශ්‍ය වේ. අසමාන ප්‍රමාණ සමඟ ඔබ වර්ගජ සමීකරණයක් විසඳිය යුතුය.

විසඳූ උදාහරණය: සම්පූර්ණ වර්ගජ සමීකරණය විසඳීම

PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) සඳහා, OpenStax 13.4 කොටස Kc = 0.0211 භාවිත කරයි. [PCl₅] = 0.400 M සහ [Cl₂] = 0.100 M සමඟ, නමුත් PCl₃ නොමැතිව ආරම්භ කරන්න. Q ශුන්‍ය බැවින්, ප්‍රතික්‍රියාව ඉදිරියට යයි. සමතුලිත අගයන් 0.400 − x, x සහ 0.100 + x වේ.

ආදේශ කරන්න: 0.0211 = x(0.100 + x) / (0.400 − x). ගුණ කර පද එකතු කිරීමෙන් x² + 0.1211x − 0.00844 = 0 ලබා ගන්න. වර්ගජ සූත්‍රය x = 0.0495 හෝ x = −0.171 ලබා දෙයි. සෘණ මූලය [PCl₃] සෘණ කරන බැවින්, එය ප්‍රතික්ෂේප කරන්න. සමතුලිතතාවයේදී [PCl₅] = 0.351 M, [PCl₃] = 0.0495 M සහ [Cl₂] = 0.150 M. නැවත ආදේශ කිරීමෙන් 0.0211 ලැබෙන බැවින්, පිළිතුර නිවැරදිය.

දැනටමත් පැවති Cl₂ ප්‍රතික්‍රියාව පසුපසට තබා ගත් බව සලකන්න. 0.400 M PCl₅ පමණක් සමඟ ආරම්භ කළ විට, එම K ම x = 0.0819 M ලබා දෙන බැවින්, ලෙ ෂැටලියේ මූලධර්මය පුරෝකථනය කරන පරිදි, එකතු කළ ඵලය වියෝජනයේ ප්‍රමාණය අඩු කළේය.

x කුඩා වන විට: ආසන්නය සහ 5 ප්‍රතිශත පරීක්ෂාව

K කුඩා වන නමුත් ආරම්භක සාන්ද්‍රණ කුඩා නොවන විට, ප්‍රතික්‍රියාව යන්තම් චලනය වන අතර, 0.0400 − x බොහෝ දුරට හරියටම 0.0400 වේ. එම පද වලින් x ඉවත් කිරීම වර්ගජ සමීකරණයක් එක් පියවරක ගණනය කිරීමක් බවට හරවයි. x, එය අඩු කළ සාන්ද්‍රණයෙන් ප්‍රතිශත 5 ට වඩා අඩු වන විට ආසන්නය පිළිගනු ලැබේ.

විසඳූ උදාහරණය. N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) සඳහා, OpenStax 13.4 කොටස 2000 °C හිදී Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ලබා දෙයි. [N₂] = 0.0400 M සහ [O₂] = 0.0100 M සමඟ ආරම්භ කරන්න. එවිට 4.1 × 10⁻⁴ = (2x)² / ((0.0400 − x)(0.0100 − x)). ආසන්න කරන්න: 4x² = 4.1 × 10⁻⁴ × 0.0400 × 0.0100, එබැවින් x = 2.0 × 10⁻⁴ M සහ [NO] = 2x = 4.0 × 10⁻⁴ M. කුඩා ආරම්භක අගයට එරෙහිව පරීක්ෂා කරන්න: 2.0 × 10⁻⁴ / 0.0100 = ප්‍රතිශත 2, ප්‍රතිශත 5 ට අඩුය. නිශ්චිත වර්ගජ සමීකරණය සැලකිය යුතු ඉලක්කම් දෙකකට එම [NO] ම ලබා දෙයි.

K සාන්ද්‍රණ හා සසඳන විට කුඩා නොවන විට ආසන්නය අසාර්ථක වේ. Kc = 0.0211 සමඟ 0.400 M හි PCl₅ පමණක් සඳහා, x කුඩා යැයි උපකල්පනය කිරීමෙන් x = 0.092 M ලැබේ, එය 0.400 න් ප්‍රතිශත 23 කි. නිශ්චිත පිළිතුර 0.0819 M වන බැවින්, කෙටිමග ආසන්න වශයෙන් ප්‍රතිශත 12 කින් ඉතා ඉහළ වනු ඇත. සැමවිටම පරීක්ෂාව කරන්න; කිසි විටෙක උපකල්පනය නොකරන්න.

ආංශික පීඩන සහ ප්‍රතිලෝම ප්‍රතික්‍රියාව

ICE වගුවක් ආංශික පීඩන සහ Kp සමඟද එලෙසම ක්‍රියා කරයි. වායු මවුල ගණනේ වෙනසක් නොමැති ප්‍රතික්‍රියාවක් සඳහා, Kp, Kc ට සමාන වේ. සෑම පැත්තකම වායු මවුල දෙක බැගින් ඇති හයිඩ්‍රජන් අයඩයිඩ් සමතුලිතතාව සඳහා එය සත්‍ය වේ.

විසඳූ උදාහරණය. පිරිසිදු HI 2.00 atm හිදී භාජනයක තබා වියෝජනය වීමට ඉඩ හරිනු ලැබේ: 2 HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g). මෙය ඉහත ප්‍රතික්‍රියාවේ ප්‍රතිලෝමය බැවින්, එහි නියතය 1/50.5 = 0.0198 වේ. වෙනස්කම් HI සඳහා −2x සහ සෑම ඵලයක් සඳහාම +x වේ. එවිට 0.0198 = x² / (2.00 − 2x)². වර්ගමූලය ගැනීමෙන්, 0.1407 = x / (2.00 − 2x), එයින් x = 0.220 atm ලැබේ. සමතුලිතතාවයේදී P(H₂) = P(I₂) = 0.220 atm සහ P(HI) = 1.56 atm.

ICE-වගු වැරදි සහ ඒවා අල්ලා ගන්නා ආකාරය

අවසාන පරීක්ෂාවකින් සෑම වැරැද්දක්ම පාහේ අල්ලා ගත හැක: සමතුලිත අගයන් නැවත K ප්‍රකාශනයට ආදේශ කර දත්ත වල නිරවද්‍යතාවයට K නැවත ලැබෙන බව තහවුරු කරන්න.

• බඳුන 1 L නොවන විට වගුවේ මවුල තැබීම. පළමුව පරිමාවෙන් බෙදන්න.
• වෙනස් පේළියේ සෑම සංගුණකයක් සඳහාම 1 භාවිත කිරීම, උදාහරණයක් ලෙස SO₂ සඳහා −2x වෙනුවට −x.
• K ප්‍රකාශනයේ පදයක් එහි සංගුණකයට ගැළපෙන සේ වර්ග කිරීමට හෝ ඝන කිරීමට අමතක කිරීම.
• ආරම්භයේදී ඵල පවතින විට ප්‍රතික්‍රියාව ඉදිරියට යයි යැයි උපකල්පනය කිරීම. Q ගණනය කරන්න.
• ඕනෑම සාන්ද්‍රණයක් සෘණ කරන හෝ භෞතිකව හැකි ප්‍රමාණයට වඩා විශාල කරන මූලයක් තබා ගැනීම.
• x ආරම්භක අගයෙන් ප්‍රතිශත 5 ට අඩු දැයි පරීක්ෂා නොකර එය ඉවත් කිරීම.
• පිරිසිදු ඝනයක් හෝ ද්‍රවයක් වගුවට හෝ ප්‍රකාශනයට ඇතුළත් කිරීම.
• ගැටලුව ප්‍රතිලෝමව ලියා ඇති විට ඉදිරි ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා K භාවිත කිරීම. ප්‍රතික්‍රියාවක් ප්‍රතිවර්තනය කිරීම K ප්‍රතිලෝම කරයි.