ලෙ ෂැටලියේ මූලධර්මය: සමතුලිතතා වෙනස්කම් වලට ප්‍රතිචාර දක්වන ආකාරය පුරෝකථනය කිරීම

ආතතියක් Q හෝ K වෙනස් කරන අතර, පද්ධතිය සමතුලිතතාව යළි ස්ථාපිත කරයි

සමතුලිතතාවයේදී ප්‍රතික්‍රියා ලබ්ධිය Q සමතුලිතතා නියතය K ට සමාන වේ. බොහෝ විට ආතතියක් ලෙස හැඳින්වෙන කැළඹීමක් එම සමානතාව ආකාර දෙකෙන් එකකින් බිඳ දමයි. විශේෂයක් එකතු කිරීම හෝ ඉවත් කිරීම, හෝ වායු මිශ්‍රණයක පරිමාව වෙනස් කිරීම, K නොවෙනස්ව තිබියදී Q වෙනස් කරයි. උෂ්ණත්වය වෙනස් කිරීම K ම වෙනස් කරයි. කෙසේ වෙතත්, ඉන්පසු පද්ධතිය Q නැවත K ට සමාන වන තෙක් ප්‍රතික්‍රියා කරයි.

Q දැන් K ට වඩා කුඩා නම්, ප්‍රතික්‍රියාව ඵල දෙසට, ඉදිරියට යයි. Q දැන් K ට වඩා විශාල නම්, එය ප්‍රතිලෝමව යයි. කිසිදු විතැන් වීමක් නොමැති විටද එය ඔබට කියන බැවින්, මෙම ආකාරයෙන් සිතීම කටපාඩම් කළ සටන් පාඨ වලට වඩා විශ්වසනීයය.

අර්ධ වශයෙන් යන වචනය වැදගත් වේ. පද්ධතිය කිසි විටෙක වෙනස සම්පූර්ණයෙන්ම අහෝසි නොකරයි. ඔබ ප්‍රතික්‍රියකයක් එකතු කළහොත්, නව සමතුලිතතාවයේදී එහි සාන්ද්‍රණය ඔබ එය එකතු කිරීමට පෙර තිබූ අගයට වඩා තවමත් ඉහළය.

විශේෂයක් එකතු කිරීම හෝ ඉවත් කිරීම

ප්‍රතික්‍රියකයක් එකතු කිරීම හෝ ඵලයක් ඉවත් කිරීම Q, K ට වඩා පහළට අඩු කරන බැවින්, ප්‍රතික්‍රියාව ඵල දෙසට විතැන් වේ. ඵලයක් එකතු කිරීම හෝ ප්‍රතික්‍රියකයක් ඉවත් කිරීම Q, K ට වඩා ඉහළට නංවන බැවින්, ප්‍රතික්‍රියාව ප්‍රතික්‍රියක දෙසට විතැන් වේ. කාර්මික සහ රසායනාගාර ක්‍රියාවලි මෙය නිරන්තරයෙන් භාවිත කරයි. වාෂ්පශීලී ඵලයක් ආසවනයෙන් ඉවත් කිරීම, වායුවක් ගැලවී යාමට ඉඩ හැරීම, හෝ ඵලයක් අවක්ෂේප කිරීම Q, K ට පහළින් තබා ගන්නා අතර, ප්‍රතික්‍රියාව එහි K ට පමණක් ඉඩ දෙනවාට වඩා ඉදිරියට ගෙන යයි.

පිරිසිදු ඝනයක් හෝ පිරිසිදු ද්‍රවයක් තවත් එකතු කිරීම සමතුලිතතාව විතැන් නොකරයි. එම ද්‍රව්‍ය Q හි නොපෙනෙන බැවින්, Q වෙනස් නොවේ. CaO(s) සහ CO₂(g) සමඟ සමතුලිතතාවයේ ඇති මුද්‍රා තැබූ භාජනයකට තවත් CaCO₃(s) එකතු කිරීමෙන් CO₂ පීඩනය නොවෙනස්ව පවතී.

විසඳූ උදාහරණය: හයිඩ්‍රජන් අයඩයිඩ් සමතුලිතතාවයේ අමතර හයිඩ්‍රජන්

OpenStax 13.3 කොටස H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g) සඳහා 400 °C හිදී Kc = 50.0 ලබා දෙයි. එම උෂ්ණත්වයේදී සමතුලිත මිශ්‍රණයක [H₂] = [I₂] = 0.0150 mol/L යැයි සිතන්න. එවිට [HI] = √(50.0 × 0.0150 × 0.0150) = 0.106 mol/L.

දැන් කිසිවක් ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට පෙර [H₂] 0.0450 mol/L දක්වා පනින සේ H₂ එන්නත් කරනු ලැබේ. Q = (0.106)² / (0.0450 × 0.0150) = 16.7. එය 50.0 ට වඩා අඩු බැවින්, ප්‍රතික්‍රියාව ඉදිරියට විතැන් වී එකතු කළ H₂ වලින් කොටසක් භාවිත කරයි.

එය කොපමණ දුරක් විතැන් වේදැයි සොයා ගැනීමට, H₂ x mol/L ප්‍රතික්‍රියා කරයි යැයි ගන්න. එවිට [H₂] = 0.0450 − x, [I₂] = 0.0150 − x සහ [HI] = 0.106 + 2x. (0.106 + 2x)² / [(0.0450 − x)(0.0150 − x)] = 50.0 ලෙස තබා, වටයා නොගත් අතරමැදි අගයන් තබා ගනිමින් වර්ගජ සමීකරණය විසඳීමෙන් x = 0.00728 ලැබේ. I₂ ශුන්‍යයට වඩා පහළට වැටිය නොහැකි බැවින්, භෞතිකව අර්ථවත් මූලය 0.0150 ට වඩා කුඩා එකයි. නව සමතුලිතතාවයට [H₂] = 0.0377, [I₂] = 0.00772 සහ [HI] = 0.121 mol/L ඇත.

ප්‍රතිඵලය මූලධර්මය සමඟ සසඳා කියවන්න. පද්ධතිය එකතු කළ හයිඩ්‍රජන් වලින් හතරෙන් එකක් පමණ පරිභෝජනය කළ බැවින්, [H₂] 0.0377 mol/L හි අවසන් වූ අතර, එය තවමත් මුල් 0.0150 ට වඩා බෙහෙවින් ඉහළය. මේ අතර අයඩීන් වලින් අඩක් පමණ HI බවට පරිවර්තනය විය. මිල අධික ප්‍රතික්‍රියකයක් භාවිතයෙන් අවසන් කිරීමට ලාභ ප්‍රතික්‍රියකයක් එකතු කිරීම ඵලදාව ඉහළ නැංවීමේ සම්මත ක්‍රමයකි.

වායු මිශ්‍රණයක් සම්පීඩනය කිරීම හෝ ප්‍රසාරණය කිරීම

වායු මිශ්‍රණයක පරිමාව අඩු කිරීම සෑම සාන්ද්‍රණයක්ම එකම සාධකයකින් ඉහළ නංවයි. එය Q වෙනස් කරයිද යන්න රඳා පවතින්නේ Δn මත, එනම් වායුමය ඵල මවුල අඩු කිරීම වායුමය ප්‍රතික්‍රියක මවුල මතය. Δn සෘණ නම්, සම්පීඩනය Q අඩු කරන අතර ප්‍රතික්‍රියාව අඩු වායු අණු ගණන දෙසට විතැන් වේ. Δn ධන නම්, සම්පීඩනය Q ඉහළ නංවන අතර ප්‍රතික්‍රියාව ප්‍රතික්‍රියක දෙසට විතැන් වේ, එයද අඩු වායු අණු ගණනක් ඇති පැත්තයි. H₂ + I₂ ⇌ 2 HI හි මෙන් Δn ශුන්‍ය නම්, සම්පීඩනය Q වෙනස් නොකරන අතර විතැන් වීමක් නැත.

නියත පරිමාවේදී ආගන් වැනි ප්‍රතික්‍රියා නොකරන වායුවක් එකතු කිරීමෙන් මුළු පීඩනය ඉහළ නැංවීම කිසිවක් වෙනස් නොකරයි. ප්‍රතික්‍රියා කරන වායු වල ආංශික පීඩන සහ සාන්ද්‍රණ එලෙසම පවතින බැවින්, Q, K ට සමානව පවතී. නියත පීඩනයේදී නිෂ්ක්‍රිය වායුවක් එකතු කිරීම වෙනස්ය: බඳුන ප්‍රසාරණය විය යුතු අතර, එය පරිමාව වැඩි කිරීමේ බලපෑමම ඇති කරයි.

විසඳූ උදාහරණය: NO₂–N₂O₄ මිශ්‍රණයක පරිමාව අඩක් කිරීම

25 °C හිදී N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) සඳහා, OpenStax 13.2 කොටස [N₂O₄] = 0.042 mol/L සහ [NO₂] = 0.016 mol/L සහිත සමතුලිත මිශ්‍රණයක් විස්තර කරයි. මේවායින් Kc = (0.016)²/0.042 = 6.1 × 10⁻³ ලැබේ.

නියත උෂ්ණත්වයේදී පරිමාව අඩක් කරන්න. සාන්ද්‍රණ දෙකම දෙගුණ වී [N₂O₄] = 0.084 සහ [NO₂] = 0.032 mol/L වේ. NO₂ පදය වර්ග කර ඇති බැවින්, Q = (0.032)²/0.084 = 1.22 × 10⁻², හරියටම Kc මෙන් දෙගුණයකි. Q > K බැවින්, පද්ධතිය වායු මවුල දෙකක් වෙනුවට එකක් ඇති පැත්ත වන N₂O₄ දෙසට විතැන් වේ.

N₂O₄ y mol/L සෑදේ යැයි ගන්න. (0.032 − 2y)²/(0.084 + y) = 6.1 × 10⁻³ විසඳීමෙන් y = 0.0044 ලැබෙන බැවින්, දත්ත මෙන් සැලකිය යුතු ඉලක්කම් දෙකකට, නව සමතුලිතතාවයට [NO₂] = 0.023 mol/L සහ [N₂O₄] = 0.088 mol/L ඇත. දුඹුරු NO₂ සම්පීඩනයට පෙරට වඩා සාන්ද්‍ර වන බැවින් (0.016 mol/L ට එරෙහිව 0.023), වායුව තද පැහැයෙන් පෙනේ, නමුත් දැන් NO₂ හි ඇත්තේ නයිට්‍රජන් වලින් කුඩා කොටසකි: පෙර ප්‍රතිශත 16 හා සසඳන විට ප්‍රතිශත 12 කි.

උෂ්ණත්වය K ම විතැන් කරයි

K හි අගය වෙනස් කරන එකම පොදු වෙනස උෂ්ණත්වයයි. තාපාවශෝෂක ප්‍රතික්‍රියාවක් (ΔH > 0) සඳහා, උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට K වැඩි වන බැවින්, රත් කිරීම සමතුලිතතාව ඵල දෙසට විතැන් කරයි. තාපදායක ප්‍රතික්‍රියාවක් (ΔH < 0) සඳහා, උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට K අඩු වන බැවින්, රත් කිරීම එය ප්‍රතික්‍රියක දෙසට විතැන් කරයි. මෙය මතක තබා ගැනීමට ප්‍රයෝජනවත් ක්‍රමයක් නම් තාපාවශෝෂක ප්‍රතික්‍රියාවකදී තාපය ප්‍රතික්‍රියකයක් ලෙසද තාපදායක එකකදී ඵලයක් ලෙසද සැලකීමයි.

OpenStax 13.3 කොටස N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) සඳහා ΔH = +57.20 kJ ලබා දෙන බැවින්, මිශ්‍රණය උණුසුම් කිරීම එය වඩා දුඹුරු පැහැ කරයි. වෙනසේ විශාලත්වය වැන්ට් හොෆ් සමීකරණය, ln(K₂/K₁) = −(ΔH°/R)(1/T₂ − 1/T₁), සමඟ ඇස්තමේන්තු කළ හැක. ΔH° සහ ΔS° ආසන්න වශයෙන් නියතව පවතී නම්, එය ΔG° = −RT ln K සහ ΔG° = ΔH° − TΔS° වලින් අනුගමනය වේ.

විසඳූ උදාහරණය. 25 °C (298.15 K) සිට 50 °C (323.15 K) දක්වා, ln(K₂/K₁) = −(57 200 J/mol ÷ 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹)(1/323.15 − 1/298.15) = 1.785, එබැවින් K₂/K₁ = 6.0. 25 °C හිදී Kp = Kc × RT = (6.1 × 10⁻³)(0.08206 × 298.15) = 0.15 (Δn = 1, atm වලින් පීඩන) වලින් ආරම්භ කළ විට, 50 °C හිදී Kp ආසන්න වශයෙන් 0.9 වේ. අංශක 25 ක ඉහළ යාමක් සමතුලිතතා නියතය හය ගුණයකින් පමණ වැඩි කරයි.

උත්ප්‍රේරකයක් සමතුලිතතාවයක් විතැන් නොකරයි. එය ඉදිරි සහ ප්‍රතිලෝම ප්‍රතික්‍රියා වල සක්‍රියන ශක්තිය සමානව අඩු කරන බැවින්, සමතුලිතතාවයට ඉක්මනින් ළඟා වන නමුත්, K සහ සමතුලිත සංයුතිය නොවෙනස්ව පවතී.

හේබර්–බොෂ් ඇමෝනියා: ඵලදාව සහ වේගය අතර සමබරතාව

ඇමෝනියා කාර්මිකව සංශ්ලේෂණය කිරීම, N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), මූලධර්මය සැබෑ තේරීම් වලට මග පෙන්වන ආකාරය පෙන්වයි. OpenStax 13.3 කොටස ΔH = −92.2 kJ ලබා දෙයි. ප්‍රතික්‍රියාව තාපදායක බැවින්, අඩු උෂ්ණත්ව විශාල K එකක් සහ සමතුලිතතාවයේදී වැඩි ඇමෝනියා ප්‍රමාණයක් ලබා දෙයි. වායු මවුල හතරක් දෙකක් බවට පත් වන බැවින්, ඉහළ පීඩනයද ඇමෝනියා වලට වාසිදායක වේ.

දුෂ්කරතාව වේගයයි. අඩු උෂ්ණත්වයේදී ප්‍රතික්‍රියාව ප්‍රයෝජනවත් වීමට නොහැකි තරම් මන්දගාමී වේ. OpenStax සම්මුතිය විස්තර කරයි: ආසන්න වශයෙන් 150 සිට 250 atm දක්වා පීඩන, ශීඝ්‍රතාව ප්‍රායෝගිකව තබා ගැනීමට උත්ප්‍රේරකයක් සමඟ 400 සිට 500 °C දක්වා උෂ්ණත්ව, සහ Q, K ට පහළින් තබා ගැනීමට මිශ්‍රණයෙන් ඇමෝනියා අඛණ්ඩව ඉවත් කිරීම. උෂ්ණත්වය තෝරා ගන්නේ කුඩා K එකක මිලට ශීඝ්‍රතාව සඳහා වන අතර, අනෙක් තත්ත්ව හැකි තරම් ඵලදාව නැවත ලබා දෙයි.

වැරදි වන ලෙ ෂැටලියේ පුරෝකථන

පුරෝකථනයක් අවිනිශ්චිත යැයි හැඟෙන විට, Q ලියා, අදාළ රාශිය වෙනස් කර, නව Q, K සමඟ සසඳන්න. එම පරීක්ෂාව පහත සෑම අවස්ථාවක්ම පාහේ විසඳයි.

• සාන්ද්‍රණයක් හෝ පරිමාව වෙනස් වන විට K වෙනස් වේ යැයි කීම. K වෙනස් කරන්නේ උෂ්ණත්වය පමණි.
• H₂ + I₂ ⇌ 2 HI වැනි Δn = 0 ඇති ප්‍රතික්‍රියාවක් සම්පීඩනය කිරීමෙන් පසු විතැන් වීමක් පුරෝකථනය කිරීම.
• නියත පරිමාවේදී නිෂ්ක්‍රිය වායුවක් එකතු කිරීමෙන් පසු විතැන් වීමක් පුරෝකථනය කිරීම.
• පිරිසිදු ඝනයක් හෝ ද්‍රවයක් තවත් එකතු කිරීමෙන් පසු විතැන් වීමක් පුරෝකථනය කිරීම.
• උත්ප්‍රේරකයක් සමතුලිත ඵලදාව වැඩි කරයි යැයි කීම. එය කරන්නේ සමතුලිතතාවයට ළඟා වීම වේගවත් කිරීම පමණි.
• පද්ධතිය වෙනස සම්පූර්ණයෙන්ම අවලංගු කරයි යැයි උපකල්පනය කිරීම. එකතු කළ ප්‍රතික්‍රියකයක් එහි මුල් සාන්ද්‍රණයට වඩා ඉහළින් අවසන් වේ.
• පීඩන වෙනසක් ක්‍රියා කරන ආකාරය තීරණය කිරීමේදී වායු මවුල පමණක් නොව සියලුම මවුල ගණන් කිරීම.