ICE அட்டவணைகள்: சமநிலைக்குப் படிப்படியாகத் தீர்வு காணுதல்

ICE அட்டவணையின் மூன்று நிரைகள் எதைப் பதிவு செய்கின்றன

ICE என்பது Initial (தொடக்கம்), Change (மாற்றம்), Equilibrium (சமநிலை) என்பதைக் குறிக்கிறது. சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டை மேலே குறுக்காக எழுதி, ஒவ்வோர் இனத்துக்கும் தனி நெடுவரிசை கொடுங்கள். தொடக்க நிரை, வினை நகர்வதற்கு முன் உள்ள செறிவுகளை (அல்லது பகுதி அழுத்தங்களை) கொண்டுள்ளது. மாற்ற நிரை, ஒவ்வொன்றும் எவ்வளவு உயர்கிறது அல்லது குறைகிறது என்பதைக் கொண்டுள்ளது. சமநிலை நிரை முதல் இரண்டின் கூட்டுத்தொகை.

வேதியியல் இருப்பது மாற்ற நிரையில்தான். ஒவ்வொரு பதிவும் ஒரே அறியப்படாத x-இன் மடங்கு; மடங்குகள் சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டின் கெழுக்கள். முன்னோக்கிச் செல்லும் 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g)-க்கு, மாற்றங்கள் −2x, −x, +2x. வினை முன்னோக்கிச் செல்லும்போது வினைப்பொருட்கள் இழக்கின்றன, விளைபொருட்கள் பெறுகின்றன; அது தலைகீழாகச் செல்லும்போது குறிகள் புரள்கின்றன.

Kc-க்கு மோலார் செறிவுகளையும் Kp-க்குப் பகுதி அழுத்தங்களையும் பயன்படுத்துங்கள். தூய திண்மங்களும் தூய திரவங்களும் சமநிலைக் கோவையில் தோன்றுவதில்லை; எனவே அவற்றை அட்டவணையிலிருந்தும் விடுங்கள். தொடக்க நிரையை நிரப்பும் முன், மோல்களைக் கலனின் கனஅளவால் வகுத்துச் செறிவுகளாக மாற்றுங்கள்.

Q கொண்டு மாற்றத்தின் திசையைத் தேர்ந்தெடுத்தல்

குறிகளை வழங்கும் முன், வினை எந்தத் திசையில் செல்ல வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானியுங்கள். K கோவையின் அதே வடிவத்தைப் பயன்படுத்தித் தொடக்க மதிப்புகளிலிருந்து வினை ஈவு Q-ஐக் கணக்கிடுங்கள். Q, K-ஐ விடக் குறைவாக இருந்தால், விளைபொருட்கள் மிகக் குறைவு; வினை முன்னோக்கிச் செல்கிறது. Q, K-ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், அது தலைகீழாகச் செல்கிறது. Q, K-க்குச் சமமாக இருந்தால், கலவை ஏற்கெனவே சமநிலையில் உள்ளது; எதுவும் மாறுவதில்லை.

ஒரு விளைபொருள் பூஜ்யத்தில் தொடங்கும்போது, Q பூஜ்யம், வினை முன்னோக்கிச் செல்ல வேண்டும்; எனவே கணக்கீட்டைத் தவிர்க்கலாம். ஒவ்வோர் இனமும் இருக்கும்போது, Q-ஐக் கணக்கிடுங்கள். எடுத்துக்காட்டாக, Kc = 37.0 (அடுத்த பிரிவில் கண்டறியப்படுவது) கொண்ட கந்தக டிரைஆக்சைடு வினையையும் [SO₂] = 0.100 M, [O₂] = 0.050 M, [SO₃] = 0.500 M கொண்ட கலவையையும் எடுத்துக்கொள்ளுங்கள். Q = (0.500)² / ((0.100)² × 0.050) = 500. Q, K-ஐ விடப் பெரியது; எனவே விகிதம் 37.0-க்குக் குறையும்வரை SO₃ சிதைகிறது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: அளவிடப்பட்ட ஒரு செறிவிலிருந்து K

சில நேரங்களில் அறியப்படாதது K-யே. ஒரு கலன் [SO₂] = 0.400 M, [O₂] = 0.200 M, SO₃ இல்லாமல் தொடங்குகிறது; சமநிலையில் [SO₃] 0.250 M என அளவிடப்படுகிறது என்று கொள்வோம். இந்த மதிப்புகள் முறையைக் காட்ட இந்த வழிகாட்டிக்காக உருவாக்கப்பட்டவை; அவை நூல்களில் வெளியான தரவு அல்ல.

SO₃ 0-இலிருந்து 0.250 M-க்குச் சென்றது; எனவே 2x = 0.250, x = 0.125 M. பிற ஒவ்வொரு மாற்றமும் கெழுக்களிலிருந்து தொடர்கிறது: SO₂ 2x = 0.250 M குறைந்து 0.150 M ஆகிறது; O₂ x = 0.125 M குறைந்து 0.075 M ஆகிறது. அப்போது Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0.250)² / ((0.150)² × 0.075) = 37.0. அளவிடப்பட்ட ஒரு செறிவும் வினைக்கணிதமும் மூன்றையும் நிர்ணயிக்கப் போதுமானவையாக இருந்தன.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: சமன்பாடு முழு வர்க்கமாக இருக்கும்போது

H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g)-க்கு, OpenStax Chemistry 2e பிரிவு 13.4 தன் எடுத்துக்காட்டின் நிபந்தனைகளில் இந்த வினைக்குப் பயன்படுத்தும் மதிப்பான Kc = 50.5-ஐப் பயன்படுத்துங்கள். [H₂] = [I₂] = 0.500 M, HI இல்லாமல் தொடங்குங்கள். Q பூஜ்யம்; எனவே வினை முன்னோக்கிச் செல்கிறது. அட்டவணை ஒவ்வொரு வினைப்பொருளுக்கும் 0.500 − x, HI-க்கு 2x என்ற சமநிலை மதிப்புகளைத் தருகிறது.

கோவை 50.5 = (2x)² / (0.500 − x)². இரு பக்கங்களும் முழு வர்க்கங்கள்; எனவே விரிவாக்குவதற்குப் பதிலாக வர்க்கமூலம் எடுங்கள்: 7.106 = 2x / (0.500 − x). மாற்றியமைத்தால் x = 0.500 × 7.106 / (2 + 7.106) = 0.390 M. சமநிலையில் [H₂] = [I₂] = 0.110 M, [HI] = 0.780 M. சரிபார்ப்பு: (0.780)² / (0.110)² = 50.3; இது செறிவுகளின் முழுமையாக்கல் வரம்புக்குள் 50.5-உடன் பொருந்துகிறது.

கோவை முழு வர்க்கமாக இருக்கும்போது மட்டுமே வர்க்கமூலக் குறுக்குவழி செயல்படும்; இங்கு அதற்கு இரண்டு வினைப்பொருட்களும் சம அளவில் தொடங்க வேண்டும். சமமற்ற அளவுகளில் இருபடிச் சமன்பாட்டைத் தீர்க்க வேண்டும்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: முழு இருபடிச் சமன்பாட்டைத் தீர்த்தல்

PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)-க்கு, OpenStax பிரிவு 13.4 Kc = 0.0211 பயன்படுத்துகிறது. [PCl₅] = 0.400 M, [Cl₂] = 0.100 M, ஆனால் PCl₃ இல்லாமல் தொடங்குங்கள். Q பூஜ்யம்; எனவே வினை முன்னோக்கிச் செல்கிறது. சமநிலை மதிப்புகள் 0.400 − x, x, 0.100 + x.

பிரதியிடுங்கள்: 0.0211 = x(0.100 + x) / (0.400 − x). பெருக்கி உறுப்புகளைத் தொகுத்தால் x² + 0.1211x − 0.00844 = 0 கிடைக்கிறது. இருபடிச் சூத்திரம் x = 0.0495 அல்லது x = −0.171 எனத் தருகிறது. எதிர்ம மூலம் [PCl₃]-ஐ எதிர்மமாக்கும்; எனவே அதை நிராகரியுங்கள். சமநிலையில் [PCl₅] = 0.351 M, [PCl₃] = 0.0495 M, [Cl₂] = 0.150 M. மீண்டும் பிரதியிட்டால் 0.0211 கிடைக்கிறது; எனவே விடை சரியானது.

ஏற்கெனவே இருந்த Cl₂ வினையைப் பின்னுக்கு இழுத்ததைக் கவனியுங்கள். 0.400 M PCl₅ மட்டும் கொண்டு தொடங்கினால், அதே K, x = 0.0819 M எனத் தருகிறது; எனவே லீ சாட்லியர் கொள்கை முன்கணிப்பதுபோல், சேர்க்கப்பட்ட விளைபொருள் சிதைவின் அளவைக் குறைத்தது.

x சிறியதாக இருக்கும்போது: தோராயமும் 5 சதவீதச் சரிபார்ப்பும்

K சிறியதாகவும் தொடக்கச் செறிவுகள் சிறியவையாக இல்லாமலும் இருக்கும்போது, வினை அரிதாகவே நகர்கிறது; 0.0400 − x என்பது கிட்டத்தட்டச் சரியாக 0.0400. அந்த உறுப்புகளிலிருந்து x-ஐ நீக்குவது இருபடிச் சமன்பாட்டை ஒரு படிக் கணக்கீடாக மாற்றுகிறது. x கழிக்கப்பட்ட செறிவின் 5 சதவீதத்துக்குக் குறைவாக இருக்கும்போது தோராயம் ஏற்கப்படுகிறது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு. N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g)-க்கு, OpenStax பிரிவு 13.4, 2000 °C-இல் Kc = 4.1 × 10⁻⁴ எனத் தருகிறது. [N₂] = 0.0400 M, [O₂] = 0.0100 M உடன் தொடங்குங்கள். அப்போது 4.1 × 10⁻⁴ = (2x)² / ((0.0400 − x)(0.0100 − x)). தோராயமாக்குங்கள்: 4x² = 4.1 × 10⁻⁴ × 0.0400 × 0.0100; எனவே x = 2.0 × 10⁻⁴ M, [NO] = 2x = 4.0 × 10⁻⁴ M. சிறிய தொடக்க மதிப்புடன் சரிபாருங்கள்: 2.0 × 10⁻⁴ / 0.0100 = 2 சதவீதம், 5 சதவீதத்துக்குக் கீழ். துல்லியமான இருபடிச் சமன்பாடு இரண்டு குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்களுக்கு அதே [NO]-ஐத் தருகிறது.

செறிவுகளுடன் ஒப்பிடும்போது K சிறியதாக இல்லாதபோது தோராயம் தோல்வியடைகிறது. Kc = 0.0211 உடன் 0.400 M-இல் PCl₅ மட்டும் இருக்கும்போது, x சிறியது என்று அனுமானித்தால் x = 0.092 M கிடைக்கிறது; இது 0.400-இன் 23 சதவீதம். துல்லியமான விடை 0.0819 M; எனவே குறுக்குவழி ஏறத்தாழ 12 சதவீதம் அதிகமாக இருக்கும். எப்போதும் சரிபார்ப்பை நடத்துங்கள்; ஒருபோதும் அனுமானிக்காதீர்கள்.

பகுதி அழுத்தங்களும் தலைகீழ் வினையும்

ICE அட்டவணை பகுதி அழுத்தங்களுடனும் Kp உடனும் அதே முறையில் செயல்படுகிறது. வாயு மோல்களின் எண்ணிக்கையில் மாற்றம் இல்லாத வினைக்கு, Kp, Kc-க்குச் சமம். ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் இரண்டு மோல் வாயு கொண்ட ஹைட்ரஜன் அயோடைடு சமநிலைக்கு இது உண்மை.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு. தூய HI ஒரு கலனில் 2.00 atm-இல் வைக்கப்பட்டுச் சிதைய விடப்படுகிறது: 2 HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g). இது மேலே உள்ள வினையின் தலைகீழ்; எனவே அதன் மாறிலி 1/50.5 = 0.0198. மாற்றங்கள் HI-க்கு −2x, ஒவ்வொரு விளைபொருளுக்கும் +x. அப்போது 0.0198 = x² / (2.00 − 2x)². வர்க்கமூலம் எடுத்தால், 0.1407 = x / (2.00 − 2x); இது x = 0.220 atm எனத் தருகிறது. சமநிலையில் P(H₂) = P(I₂) = 0.220 atm, P(HI) = 1.56 atm.

ICE அட்டவணைத் தவறுகளும் அவற்றைப் பிடிப்பது எப்படி என்பதும்

ஒரு இறுதிச் சரிபார்ப்பு கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு பிழையையும் பிடிக்கிறது: சமநிலை மதிப்புகளை K கோவையில் மீண்டும் பிரதியிட்டு, தரவின் துல்லியத்துக்கு K மீண்டும் கிடைக்கிறதா என உறுதிப்படுத்துங்கள்.

• கலன் 1 L அல்லாதபோது அட்டவணையில் மோல்களை வைத்தல். முதலில் கனஅளவால் வகுங்கள்.
• மாற்ற நிரையில் ஒவ்வொரு கெழுவுக்கும் 1-ஐப் பயன்படுத்துதல், எடுத்துக்காட்டாக SO₂-க்கு −2x-க்குப் பதிலாக −x.
• K கோவையில் ஓர் உறுப்பை அதன் கெழுவுக்குப் பொருந்தும்படி வர்க்கப்படுத்த அல்லது கனப்படுத்த மறத்தல்.
• தொடக்கத்தில் விளைபொருட்கள் இருக்கும்போது வினை முன்னோக்கிச் செல்கிறது என்று கருதுதல். Q-ஐக் கணக்கிடுங்கள்.
• ஏதேனும் ஒரு செறிவை எதிர்மமாக்கும் அல்லது இயற்பியல்ரீதியாகச் சாத்தியமானதை விடப் பெரிதாக்கும் மூலத்தை வைத்துக்கொள்ளுதல்.
• x தொடக்க மதிப்பின் 5 சதவீதத்துக்குக் கீழ் உள்ளதா எனச் சரிபார்க்காமல் அதை நீக்குதல்.
• தூய திண்மம் அல்லது திரவத்தை அட்டவணையில் அல்லது கோவையில் சேர்த்தல்.
• கணக்கு தலைகீழாக எழுதப்பட்டிருக்கும்போது முன்னோக்கு வினைக்கான K-ஐப் பயன்படுத்துதல். வினையைத் தலைகீழாக்குவது K-ஐத் தலைகீழாக்குகிறது.