Àwọn Alábàádọ́gba Ìwọ́ntúnwọ́nsí: Kíkọ K, Kíka Q àti Yíyí Kc Padà sí Kp

Ìwọ́ntúnwọ́nsí alágbèéká: ìwájú àti padàsẹ́yìn ní ìyára dọ́gba

Nínú ìhùwàpọ̀ tí a lè yí padà, àwọn èso lè hùwàpọ̀ láti tún àwọn ohun ìhùwàpọ̀ ṣẹ̀dá. Bí ìhùwàpọ̀ ìwájú ṣe ń lo àwọn ohun ìhùwàpọ̀ tán, ó ń lọ́ra, bí àwọn èso sì ṣe ń kóra jọ, ìhùwàpọ̀ padàsẹ́yìn ń yára sí i. A dé ìwọ́ntúnwọ́nsí nígbà tí ìyára méjèèjì bá dọ́gba. Láti ìgbà náà lọ, àwọn ìpọ̀ ń dúró láìyípadà bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìhùwàpọ̀ méjèèjì ń bá a lọ. Ìdí nìyí tí àwọn onímọ̀ kẹ́místrì fi ń pè é ní ìwọ́ntúnwọ́nsí alágbèéká, tí wọ́n sì ń kọ ọ́ pẹ̀lú ọfà méjì, ⇌.

A lè dé àkópọ̀ ìwọ́ntúnwọ́nsí kan náà láti ẹ̀gbẹ́ èyíkéyìí. Ìgò tí a dí tó bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú NO₂ mímọ́ àti èyí tí ìwọ̀n ààyè rẹ̀ dọ́gba tó bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú iye N₂O₄ mímọ́ tó bá a mu ń parí sí àdàpọ̀ kan náà nígbà tí a bá pa wọ́n mọ́ ní ìwọ̀n ooru kan náà. A ń dé ìwọ́ntúnwọ́nsí nínú ètò tí a tì nìkan; tí èso kan bá sá jáde, bí CO₂ ṣe ń ṣe láti inú àpò ìṣí, ìhùwàpọ̀ náà kì í dúró láé.

Kíkọ́ ìgbékalẹ̀ K láti ìdọ́gba tí a ṣe ìdọ́gba rẹ̀

Fún ìhùwàpọ̀ gbogbogbò aA + bB ⇌ cC + dD, òfin ìṣe ìwúwo ń fún ni alábàádọ́gba ìwọ́ntúnwọ́nsí ní ìbátan sí àwọn ìpọ̀ mọ́ọ̀lù: Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ). Àwọn èso ń lọ sí òkè, àwọn ohun ìhùwàpọ̀ sí ìsàlẹ̀, a sì ń gbé ìpọ̀ kọ̀ọ̀kan sí agbára alábàádọ́gba rẹ̀. Yàtọ̀ sí òfin ìyára, ìgbékalẹ̀ yìí wá tààrà láti ìdọ́gba tí a ṣe ìdọ́gba rẹ̀.

A ń fi àwọn ohun líle mímọ́ àti omi mímọ́ sílẹ̀, nítorí ìpọ̀ tó ń ṣiṣẹ́ wọn kì í yípadà bí ìhùwàpọ̀ ṣe ń lọ. A tún ń fi omi sílẹ̀ nígbà tí ó bá jẹ́ ohun tí ń tu nǹkan nínú ojútùú inú omi tó rọ̀. Fún àpẹẹrẹ, ìfọ́sílẹ̀ CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ní Kc = [CO₂]. Ní ìwọ̀n ooru kan, ìfúnpá ìwọ́ntúnwọ́nsí CO₂ lókè àwọn ohun líle kò yípadà, ohun yòówù kí iye àwọn ohun líle méjèèjì jẹ́.

Ní tòótọ́, a ń kọ́ alábàádọ́gba ìwọ́ntúnwọ́nsí láti àwọn ìṣiṣẹ́, tí kò ní ẹ̀ka ìwọ̀n, nítorí náà a ń ròyìn K láìní ẹ̀ka ìwọ̀n. Lílo àwọn ìpọ̀ ní mol/L tàbí ìfúnpá ní atm tàbí bar ni ìṣirò àmúlò tó wọ́pọ̀ nínú kẹ́místrì gbogbogbò.

Kíka ìwọ̀n K

K ńlá túmọ̀ sí pé ní ìwọ́ntúnwọ́nsí, àwọn èso ló pọ̀ jù; K kékeré túmọ̀ sí pé àwọn ohun ìhùwàpọ̀ ló pọ̀ jù. Gẹ́gẹ́ bí ìtọ́sọ́nà àròpọ̀, K tó tóbi ju nǹkan bí 10³ túmọ̀ sí pé ìhùwàpọ̀ náà fẹ́rẹ̀ẹ́ parí, K tó kéré ju nǹkan bí 10⁻³ túmọ̀ sí pé èso díẹ̀ ló ń ṣẹ̀dá, àwọn iye láàrin wọn sì ń fún ni àdàpọ̀ pẹ̀lú iye tó pọ̀ nínú méjèèjì.

Apá OpenStax 13.4 fún ni Kc = 4.1 × 10⁻⁴ fún N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) ní 2000 °C. Àní ní ìwọ̀n ooru yẹn, afẹ́fẹ́ ní NO díẹ̀ péré ní ìwọ́ntúnwọ́nsí. Ní ìwọ̀n ooru yàrá alábàádọ́gba náà tún kéré púpọ̀ jù bẹ́ẹ̀ lọ, ìdí nìyí tí náítírójìn àti ọ́ksíjìn fi wà papọ̀ nínú afẹ́fẹ́ àyíká.

K kò sọ nǹkankan nípa ìyára. Ìhùwàpọ̀ tó ní K ńlá gan-an ṣì lè lọ́ra jù láti ṣàkíyèsí. Kínẹ́tíìkì, kì í ṣe alábàádọ́gba ìwọ́ntúnwọ́nsí, ló ń pinnu bí a ṣe ń dé ìwọ́ntúnwọ́nsí kíákíá tó.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: Kc àti Kp fún náítírójìn díọ́ksáìdì àti dáínáítírójìn tẹ́tíróksáìdì

Fún àwọn ìhùwàpọ̀ tó ní àwọn gáàsì, a tún lè kọ alábàádọ́gba ìwọ́ntúnwọ́nsí pẹ̀lú àwọn ìfúnpá apá, tí ó ń fún ni Kp. Àwọn méjèèjì so pọ̀ nípa Kp = Kc(RT)^Δn, èyí tó túmọ̀ sí Kc tí a sọ di púpọ̀ pẹ̀lú RT tí a gbé sí agbára Δn, níbi tí Δn jẹ́ mọ́ọ̀lù àwọn èso gáàsì yọ mọ́ọ̀lù àwọn ohun ìhùwàpọ̀ gáàsì, R = 0.08206 L atm mol⁻¹ K⁻¹ nígbà tí àwọn ìfúnpá bá wà ní atm, T sì wà ní kelvin. Nígbà tí Δn = 0, Kp dọ́gba pẹ̀lú Kc.

Apá OpenStax 13.2 ṣàpèjúwe 0.10 mol NO₂ tí a gbé sínú ìgò 1.0 L ní 25 °C, tí ó dé ìwọ́ntúnwọ́nsí pẹ̀lú [NO₂] = 0.016 mol/L àti [N₂O₄] = 0.042 mol/L. Gẹ́gẹ́ bí àyẹ̀wò, 0.016 + 2(0.042) = 0.100 mol/L, nítorí náà a ti ka gbogbo náítírójìn. Fún N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), Kc = [NO₂]²/[N₂O₄] = (0.016)² / 0.042 = 6.1 × 10⁻³, sí díjítì pàtàkì méjì.

Níbí Δn = 2 − 1 = 1, àti RT = 0.08206 × 298.15 = 24.47. Nítorí náà Kp = (6.1 × 10⁻³)(24.47) = 0.15, pẹ̀lú àwọn ìfúnpá ní atm. Iye náà tóbi ju Kc lọ nítorí Δn jẹ́ rere, RT sì tóbi ju 1 lọ.

Yíyí ìdọ́gba padà ń yí K padà

Nítorí a kọ́ K láti ìdọ́gba tí a ṣe ìdọ́gba rẹ̀, àyípadà èyíkéyìí sí ìdọ́gba ń yí K padà ní ọ̀nà tí a lè sọ tẹ́lẹ̀. Àwọn òfin wọ̀nyí ni ìbejì ìwọ́ntúnwọ́nsí ti àwọn òfin fún ṣíṣe àtúnṣe ΔH nínú òfin Hess, pẹ̀lú ìsọdipúpọ̀ dípò àfikún.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́. Bẹ̀rẹ̀ láti N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g), Kc = 4.1 × 10⁻⁴ ní 2000 °C. Yíyí i po ń fún ni 2 NO(g) ⇌ N₂(g) + O₂(g) pẹ̀lú Kc = 1/(4.1 × 10⁻⁴) = 2.4 × 10³. Pípín ìdọ́gba ìwájú sí méjì ń fún ni ½ N₂(g) + ½ O₂(g) ⇌ NO(g) pẹ̀lú Kc = √(4.1 × 10⁻⁴) = 2.0 × 10⁻². Ṣíṣe méjèèjì, NO(g) ⇌ ½ N₂(g) + ½ O₂(g) ní Kc = 1/√(4.1 × 10⁻⁴) = 49.

• Yí ìdọ́gba po: K tuntun jẹ́ 1/K.
• Sọ gbogbo alábàádọ́gba di púpọ̀ pẹ̀lú n: K tuntun jẹ́ Kⁿ. Pípín ìdọ́gba sí méjì ń gba gbòǹgbò onígun mẹ́rin.
• Fi ìdọ́gba méjì kún ara wọn: sọ àwọn iye K wọn di púpọ̀. Àwọn iye K méjèèjì gbọ́dọ̀ jẹ́ fún ìwọ̀n ooru kan náà.

Fífi Q wé K láti sọ ìhà tẹ́lẹ̀

Ìpín ìhùwàpọ̀, Q, ní ìrísí kan náà gan-an pẹ̀lú K ṣùgbọ́n ó ń lo àwọn ìpọ̀ tó wà ní àkókò èyíkéyìí, kì í ṣe ní ìwọ́ntúnwọ́nsí nìkan. Fífi Q wé K ń sọ fún ọ ìhà tí ìhùwàpọ̀ gbọ́dọ̀ lọ. Tí Q < K, èso kéré jù, ìhùwàpọ̀ sì ń lọ síwájú. Tí Q > K, èso pọ̀ jù, ìhùwàpọ̀ sì ń lọ padàsẹ́yìn. Tí Q = K, ètò náà wà ní ìwọ́ntúnwọ́nsí.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́. Apá OpenStax 13.2 fún ni Kc = 0.640 ní 800 °C fún CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g). Àdàpọ̀ kan ní [CO] = 0.0500, [H₂O] = 0.0400, [CO₂] = 0.0300 àti [H₂] = 0.0600 mol/L. Q = (0.0300)(0.0600) / [(0.0500)(0.0400)] = 0.00180/0.00200 = 0.900. Q tóbi ju K lọ, nítorí náà àdàpọ̀ náà ń yí sí ọ̀dọ̀ CO àti H₂O.

Àdàpọ̀ kejì ní CO àti H₂O kan náà ṣùgbọ́n [CO₂] = 0.0200 àti [H₂] = 0.0250 mol/L. Báyìí Q = (0.0200)(0.0250)/(0.00200) = 0.250, èyí tó kéré ju 0.640 lọ, nítorí náà àdàpọ̀ yìí ń hùwàpọ̀ síwájú, ó sì ń ṣe CO₂ àti H₂ sí i.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: K láti àdàpọ̀ ìwọ́ntúnwọ́nsí tí a wọ̀n

Wíwọn iye ìwọ́ntúnwọ́nsí kan sábà máa ń tó láti rí K, nítorí ìdọ́gba tí a ṣe ìdọ́gba rẹ̀ ló ń pinnu bí gbogbo iye mìíràn ṣe yípadà. Dátà níbí jẹ́ àpèjúwe. Ní ìwọ̀n ooru kan tí kò yípadà, a dí 0.500 mol PCl₅ sínú ìgò 2.00 L tó ṣófo, a sì jẹ́ kí ó dé PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g). Ní ìwọ́ntúnwọ́nsí ìgò náà ní 0.180 mol Cl₂.

Ṣiṣẹ́ ní àwọn ìpọ̀. [PCl₅] ìbẹ̀rẹ̀ jẹ́ 0.500 mol / 2.00 L = 0.250 mol/L, [Cl₂] ìwọ́ntúnwọ́nsí sì jẹ́ 0.180 mol / 2.00 L = 0.0900 mol/L. Mọ́ọ̀lù Cl₂ kọ̀ọ̀kan tí a ṣẹ̀dá tún ń ṣẹ̀dá mọ́ọ̀lù PCl₃ kan, ó sì ń lo mọ́ọ̀lù PCl₅ kan, nítorí náà [PCl₃] = 0.0900 mol/L àti [PCl₅] = 0.250 − 0.0900 = 0.160 mol/L. Nígbà náà Kc = (0.0900)(0.0900)/0.160 = 0.0506. Ní ìwọ̀n ooru yìí, 36.0 ìdá-ọgọ́rùn-ún PCl₅ fọ́ sílẹ̀. Ìtọ́sọ́nà tábìlì ICE ń fa ìṣirò yìí gùn sí àwọn ìṣòro tí o ti gbọ́dọ̀ yanjú fún àwọn iye ìwọ́ntúnwọ́nsí.

Àwọn àṣìṣe ìgbékalẹ̀ ìwọ́ntúnwọ́nsí

Àtòkọ àyẹ̀wò kúkúrú ń mú ọ̀pọ̀ àṣìṣe nínú kíkọ àti lílo K.

• Fífi àwọn ohun ìhùwàpọ̀ sí òkè. K máa ń jẹ́ àwọn èso lórí àwọn ohun ìhùwàpọ̀ nígbà gbogbo fún ìdọ́gba bí a ṣe kọ ọ́.
• Fífi àwọn alábàádọ́gba sílẹ̀ gẹ́gẹ́ bí agbára, tàbí lílo wọn bí ìlọ́po dípò.
• Fífi ohun líle mímọ́, omi mímọ́ tàbí omi tó jẹ́ ohun tí ń tu nǹkan sínú ìgbékalẹ̀ náà.
• Lílo àwọn ìpọ̀ ìbẹ̀rẹ̀ nínú K. Àwọn iye ìwọ́ntúnwọ́nsí nìkan ló yẹ nínú K; àkójọ mìíràn èyíkéyìí ń fún ni Q.
• Gbígbàgbé pé K sinmi lórí ìwọ̀n ooru. Iye K kò ní ìtumọ̀ láìsí ìwọ̀n ooru tí ó wúlò fún.
• Yíyí Kc padà sí Kp pẹ̀lú Δn tí a kà lórí gbogbo irú dípò àwọn gáàsì nìkan, tàbí pẹ̀lú T ní Celsius.