Joogtooyinka isu-dheellitirka: qorista K, akhrinta Q iyo u beddelidda Kc ilaa Kp

Isu-dheellitir firfircoon: hore-u-socod iyo gadaal-u-socod xawaare siman

Falgal laga noqon karo (reversible), wax-soo-saarradu way falgali karaan si ay dib ugu sameeyaan falgalayaasha. Marka falgalka hore-u-socodku isticmaalo falgalayaasha wuu gaabiyaa, marka wax-soo-saarradu urursadaanna falgalka gadaal-u-socodku wuu dhaqsadaa. Isu-dheellitirka waa la gaaraa marka labada xawaare is le'ekaadaan. Waqtigaas kadib, uruurintu way joogto ahaataa in kasta oo labada falgal sii socdaan. Taasi waa sababta kimistariyaashu ugu yeedhaan isu-dheellitir firfircoon (dynamic) una qoraan fallaadh laba-jiho ah, ⇌.

Isla isku-dhiska isu-dheellitirka waxaa laga gaari karaa dhinac kasta. Fleesk xidhan oo ka bilaabma NO₂ saafi ah iyo mid isla mug ah oo ka bilaabma qadarka u dhigma ee N₂O₄ saafi ah waxay ku dhammaadaan isla isku-dhaf marka lagu hayo isla heerkul. Isu-dheellitirka waxaa lagu gaaraa oo keliya nidaam xidhan; haddii wax-soo-saar baxsado, sida CO₂ uga baxo weel furan, falgalku marnaba ma dego.

Ka dhisidda tibxaha K isleeg isu-dheellitiran

Falgal guud oo ah aA + bB ⇌ cC + dD, sharciga ficilka culeyska (law of mass action) wuxuu bixiyaa joogtada isu-dheellitirka marka loo eego uruurinta molarka: Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ). Wax-soo-saarradu waxay aadaan sare, falgalayaashuna hoos, uruurin kastaana waxaa kor loogu qaadaa awoodda isku-dhuftihiisa. Si ka duwan sharciga xawaaraha, tibxahani si toos ah ayay uga yimaadaan isleegga isu-dheellitiran.

Walxaha adag ee saafiga ah iyo dareerayaasha saafiga ah waa laga saaraa, sababtoo ah uruurintooda wax-ku-oolka ahi isma beddesho marka falgalku socdo. Biyaha sidoo kale waa laga saaraa marka ay yihiin milaha xal biyo oo khafiif ah. Tusaale ahaan, burburka CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) wuxuu leeyahay Kc = [CO₂]. Heerkul la siiyey, cadaadiska isu-dheellitirka ee CO₂ ee ka sarreeya walxaha adag waa go'an yahay, si kasta oo qadarrada labada walxood ee adagi ahaadaan.

Si adag, joogtada isu-dheellitirka waxaa laga dhisaa activities, kuwaas oo aan lahayn cutubyo, sidaa darteed K waxaa lagu sheegaa iyadoon cutub lahayn. Isticmaalidda uruurinta mol/L ama cadaadisyada atm ama bar waa qiyaasta caadiga ah ee kimistariga guud.

Akhrinta cabbirka K

K weyn macnaheedu waa in isu-dheellitirka wax-soo-saarradu badan yihiin; K yar macnaheedu waa in falgalayaashu badan yihiin. Hage qiyaas ah ahaan, K ka weyn qiyaastii 10³ macnaheedu waa in falgalku ku dhow yahay dhammaystir, K ka yar qiyaastii 10⁻³ macnaheedu waa in wax-soo-saar yar uu samaysmo, qiimayaasha u dhexeeyana waxay bixiyaan isku-dhaf leh qadarro muhiim ah oo labadaba ah.

OpenStax qaybta 13.4 waxay bixisaa Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ee N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) 2000 °C. Xataa heerkulkaas, hawadu waxay isu-dheellitirka ku haysaa NO yar oo keliya. Heerkulka qolka joogtadu aad bay uga sii yar tahay, taasina waa sababta nitrogen iyo oksijiin ay hawada ugu wada jiraan.

K waxba kama sheego xawaaraha. Falgal leh K aad u weyn weli wuxuu noqon karaa mid aad u gaabis ah oo aan la arki karin. Kinetics, ma aha joogtada isu-dheellitirka, ayaa go'aamisa sida degdegga ah ee isu-dheellitirka loo gaaro.

Tusaale la xaliyey: Kc iyo Kp ee nitrogen dioxide iyo dinitrogen tetroxide

Falgallada gaasaska ku lug leh, joogtada isu-dheellitirka waxaa sidoo kale lagu qori karaa cadaadisyada qayb-ahaaneed, taasoo bixisa Kp. Labadu waxay ku xidhan yihiin Kp = Kc(RT)^Δn, taasoo macnaheedu yahay Kc oo lagu dhuftay RT oo kor loogu qaaday awoodda Δn, halkaas oo Δn uu yahay moolasha wax-soo-saarrada gaaska ah laga jaray moolasha falgalayaasha gaaska ah, R = 0.08206 L atm mol⁻¹ K⁻¹ marka cadaadisyadu yihiin atm, T-na waa kelvin. Marka Δn = 0, Kp wuxuu le'eg yahay Kc.

OpenStax qaybta 13.2 waxay sharxdaa 0.10 mol oo NO₂ ah oo la dhigay fleesk 1.0 L ah 25 °C, kaas oo gaara isu-dheellitir iyadoo [NO₂] = 0.016 mol/L iyo [N₂O₄] = 0.042 mol/L. Hubin ahaan, 0.016 + 2(0.042) = 0.100 mol/L, sidaa darteed dhammaan nitrogen-ka waa la xisaabiyey. N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), Kc = [NO₂]²/[N₂O₄] = (0.016)² / 0.042 = 6.1 × 10⁻³, laba tiro oo muhiim ah.

Halkan Δn = 2 − 1 = 1, iyo RT = 0.08206 × 298.15 = 24.47. Sidaa darteed Kp = (6.1 × 10⁻³)(24.47) = 0.15, iyadoo cadaadisyadu yihiin atm. Qiimuhu wuu ka weyn yahay Kc sababtoo ah Δn waa togan RT-na wuu ka weyn yahay 1.

Beddelka isleegga wuxuu beddelaa K

Sababtoo ah K waxaa laga dhisaa isleegga isu-dheellitiran, isbeddel kasta oo isleegga ah wuxuu K u beddelaa si la saadaalin karo. Xeerarkani waa dhiggooda isu-dheellitirka ee xeerarka maaraynta ΔH ee sharciga Hess, iyadoo isku-dhufasho ay ku jirto meesha isku-darka.

Tusaale la xaliyey. Ka bilow N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g), Kc = 4.1 × 10⁻⁴ 2000 °C. Rogiddu waxay bixisaa 2 NO(g) ⇌ N₂(g) + O₂(g) iyadoo Kc = 1/(4.1 × 10⁻⁴) = 2.4 × 10³. Badh u dhigidda isleegga hore-u-socodka waxay bixisaa ½ N₂(g) + ½ O₂(g) ⇌ NO(g) iyadoo Kc = √(4.1 × 10⁻⁴) = 2.0 × 10⁻². Samaynta labadaba, NO(g) ⇌ ½ N₂(g) + ½ O₂(g) wuxuu leeyahay Kc = 1/√(4.1 × 10⁻⁴) = 49.

• Rog isleegga: K-da cusubi waa 1/K.
• Isku-dhufte kasta ku dhufo n: K-da cusubi waa Kⁿ. Badh u dhigidda isleeggu waxay qaadataa xididka labajibaarka.
• Isku dar laba isleeg: isku dhufo qiimayaashooda K. Labada qiime ee K waa inay u yaalaan isla heerkul.

Barbar dhigga Q iyo K si loo saadaaliyo jihada

Qaybta falgalka, Q, waxay leedahay isla qaabka K laakiin waxay isticmaashaa uruurinta jirta xilli kasta, ma aha isu-dheellitirka oo keliya. Barbar dhigga Q iyo K wuxuu kuu sheegaa jihada ay tahay inuu falgalku u socdo. Haddii Q < K, wax-soo-saar aad u yar ayaa jira, falgalkuna hore ayuu u socdaa. Haddii Q > K, wax-soo-saar aad u badan ayaa jira, falgalkuna gadaal ayuu u socdaa. Haddii Q = K, nidaamku wuxuu ku jiraa isu-dheellitir.

Tusaale la xaliyey. OpenStax qaybta 13.2 waxay bixisaa Kc = 0.640 800 °C ee CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g). Isku-dhaf ayaa ka kooban [CO] = 0.0500, [H₂O] = 0.0400, [CO₂] = 0.0300 iyo [H₂] = 0.0600 mol/L. Q = (0.0300)(0.0600) / [(0.0500)(0.0400)] = 0.00180/0.00200 = 0.900. Q wuu ka weyn yahay K, sidaa darteed isku-dhafku wuxuu u wareegaa xagga CO iyo H₂O.

Isku-dhaf labaad wuxuu leeyahay isla CO iyo H₂O laakiin [CO₂] = 0.0200 iyo [H₂] = 0.0250 mol/L. Hadda Q = (0.0200)(0.0250)/(0.00200) = 0.250, taasoo ka yar 0.640, sidaa darteed isku-dhafkani hore ayuu u falgalaa wuxuuna sameeyaa CO₂ iyo H₂ dheeraad ah.

Tusaale la xaliyey: K laga helay isku-dhaf isu-dheellitir oo la cabbiray

Cabbirka hal qadar isu-dheellitir ah badanaa wuu ku filan yahay in K la helo, sababtoo ah isleegga isu-dheellitiran ayaa go'aamiya sida qadar kasta oo kale isu beddelay. Xogta halkan waa tusaale. Hal heerkul oo go'an, 0.500 mol oo PCl₅ ah ayaa lagu xidhaa fleesk madhan oo 2.00 L ah waxaana loo oggolaadaa inuu gaaro PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g). Isu-dheellitirka fleesku wuxuu hayaa 0.180 mol oo Cl₂ ah.

Ku shaqee uruurino. [PCl₅] bilowgu waa 0.500 mol / 2.00 L = 0.250 mol/L, [Cl₂] isu-dheellitirkuna waa 0.180 mol / 2.00 L = 0.0900 mol/L. Mool kasta oo Cl₂ ah oo samaysma wuxuu sidoo kale sameeyaa hal mool oo PCl₃ ah wuxuuna isticmaalaa hal mool oo PCl₅ ah, sidaa darteed [PCl₃] = 0.0900 mol/L iyo [PCl₅] = 0.250 − 0.0900 = 0.160 mol/L. Markaa Kc = (0.0900)(0.0900)/0.160 = 0.0506. Heerkulkan, 36.0 boqolkiiba PCl₅-ta ayaa burburtay. Hagaha shaxda ICE wuxuu xisaab-hayntan u fidiyaa mushkiladaha ay tahay inaad u xalliso qadarrada isu-dheellitirka.

Khaladaadka tibxaha isu-dheellitirka

Liis hubin oo gaaban ayaa qabta khaladaadka badankooda ee qorista iyo isticmaalka K.

• Dhigidda falgalayaasha sare. K had iyo jeer waa wax-soo-saarrada loo qaybiyey falgalayaasha isleegga sida loo qoray.
• Ka tegidda isku-dhuftayaasha sida jibbaarro, ama u isticmaalkooda ku-dhufteyaal halkii.
• Ku darista tibxaha walax adag oo saafi ah, dareere saafi ah ama biyaha milaha ah.
• Isticmaalidda uruurinta bilowga K. Qiimayaasha isu-dheellitirka oo keliya ayaa K ku jira; koox kasta oo kale waxay bixisaa Q.
• Illaawidda in K ku xiran yahay heerkulka. Qiime K ah macno ma laha iyadoon heerkulka uu khuseeyo la sheegin.
• U beddelidda Kc ilaa Kp iyadoo Δn lagu tiriyey dhammaan noocyada halkii gaasaska oo keliya, ama iyadoo T uu yahay Celsius.