Bikaranîna Sabîtên Hevsengiyê di Hesabkirinan de
Pendahuluan
Hevsengiya kîmyayî têgeheke bingehîn e di kîmyayê de ku rewşekê vedibêje ku tê de reaksiyonên pêşve û berevajî bi heman rêjeyê çêdibin, da ku rêjeyên reaktant û berheman bi demê re sabît bimînin. Yek ji rêbazên sereke yên têgihîştina hevsengiyê bi karanîna sabîta hevsengiyê (K) ye.
Ev gotar dê karanîna sabîta hevsengiyê di hesaban de bi kûrahî vekole. Em ê li ser awayê hesabkirina K, sepandina wê li ser hesabên konsantrasyona hevsengiyê, û çawa faktorên derveyî dikarin bandorê li ser hevsengiyê bikin, biaxivin.
Têgihîştina Sabîta Hevsengiyê
Sabîta hevsengiyê, K, hejmarek e ku pozîsyona hevsengiyê ya reaksiyonek kîmyewî nîşan dide. Ew rêjeya konsantrasyonên hilberan li gorî konsantrasyonên reaktantan e, her yek ji wan bi hêza ku bi koefîsyenta stoîkyometrîk a xwe di hevkêşeya kîmyewî de re têkildar e tê bilindkirin.
Mînakî, ji bo reaksiyonê:
\[aA + bB \rastleftharpoons cC + dD\]
Hevsengiya sabît ev e:
\[K = \frac{[C]^c [D]^d}{[A]^a [B]^b}\]
Li vir, \([A]\), \([B]\), \([C]\), û \([D]\) konsantrasyonên hevsengiyê yên reaktant û berheman in, di heman demê de \(a\), \(b\), \(c\), û \(d\) katsayiyên her madeyekê di reaksiyonê de ne.
Hesabkirina Sabîta Hevsengiyê
Ji bo hesabkirina K, pêdivîya me bi konsantrasyonên madeyên di hevsengiyê de heye. Bo nimûne, ji bo reaksiyona hîpotetîk a berê, heke em konsantrasyonên A, B, C, û D di hevsengiyê de bizanibin, em dikarin van nirxan bi hêsanî di hevkêşeya K de bi cîh bikin.
Mînak:
Ferz bikin ku di germahiyek diyarkirî de reaksiyona jêrîn çêdibe:
\[2SO_2(g) + O_2(g) \rastleftharpoons 2SO_3(g)\]
Heke em di hevsengiyê de bin:
\[[SO_2] = 0.2 \, \text{M}\]
\[[O_2] = 0.1 \, \text{M}\]
\[[SO_3] = 0.4 \, \text{M}\]
Sabîta hevsengiyê dê wiha were hesabkirin:
\[K = \frac{[SO_3]^2}{[SO_2]^2 [O_2]} = \frac{(0.4)^2}{(0.2)^2 (0.1)} = \frac{0.16}{0.004} = 40\]
Bikaranîna K ji bo Pêşbînîkirina Konsantrasyonê
Dema ku nirxa K were zanîn, em dikarin wê bikar bînin da ku rêjeya madeyekê di pergaleke hevsengiyê de diyar bikin.
Mînak:
Reaksiyonê bifikirin:
\[H_2(g) + I_2(g) \rastleftharpoons 2HI(g)\]
Bi \(K = 50\) û reaksiyonê ku bi konsantrasyona destpêkê dest pê dike:
\[[H_2] = 1.0 \, \text{M}\]
\[[I_2] = 1.0 \, \text{M}\]
\[[HI] = 0 \, \text{M}\]
Werin em rêjeyên madeyên di rewşa hevsengiyê de diyar bikin.
Pêşî, guherîna di konsantrasyonê de dema ku hevsengiyek çêdibe pênase bikin. Bila \(x\) molarîteya H_2 û I_2 be ku reaksiyonê nîşan didin, wê hingê:
Di hevsengiyê de:
\[[H_2] = 1.0 – x\]
\[[I_2] = 1.0 – x\]
\[[HI] = 2x\]
Ji bo avakirina hevkêşeya hevsengiyê, K bikar bînin:
\[K = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = 50\]
\[\frac{(2x)^2}{(1.0 – x)(1.0 – x)} = 50\]
\[ \frac{4x^2}{(1.0 – x)^2} = 50\]
\[4x^2 = 50(1.0 – x)^2\]
\[4x^2 = 50(1.0 – 2x + x^2)\]
\[4x^2 = 50 – 100x + 50x^2\]
Ji bo çêkirina hevkêşeya çargoşeyî, ji nû ve rêz bikin:
\[50x^2 – 4x^2 – 100x + 50 = 0\]
\[46x^2 – 100x + 50 = 0\]
Ji bo çareserkirina \(x\) formula duqatî bikar bînin:
\[x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 – 4ac}}{2a}\]
Bi \(a = 46\), \(b = -100\), û \(c = 50\):
\[x = \frac{100 \pm \sqrt{10000 – 9200}}{92}\]
\[x = \frac{100 \pm \sqrt{800}}{92}\]
\[x = \frac{100 \pm 28.28}{92}\]
\[x = \frac{128.28}{92} \text{ an } x = \frac{71.72}{92}\]
\[x = 1.395 \text{ an } x = 0.779\]
Tenê çareseriya \(x = 0.779\) derbasdar e ji ber ku konsantrasyon nikare ji konsantrasyona destpêkê derbas bibe.
Ji ber vê yekê, konsantrasyona hevsengiyê dibe:
\[[H_2] = 1.0 – 0.779 = 0.221 \, \text{M}\]
\[[I_2] = 1.0 – 0.779 = 0.221 \, \text{M}\]
\[[HI] = 2(0.779) = 1.558 \, \text{M}\]
Bandora Faktorên Hawirdorê yên Herêmê
Faktorên wekî germahî, zext û kombûnê dikarin bandorê li ser hevsengiyê bikin. Prensîba Le Chatelier dibe alîkar ku pêşbînî bike ka pergalek di hevsengiyê de dê çawa bertek nîşanî guhertinên derveyî bide:
1. Guhertina Têkeliyê: Zêdekirin an rakirina yek ji reaktant an berheman dê bibe sedema ku pergal li gorî K ji bo vegerandina hevsengiyê biçe.
2. Guhertinên Zextê: Sîstemên bi gazê dê hewl bidin ku zextê kêm bikin an zêde bikin bi guhertina hejmara molekulên gazê.
3. Guherîna Germahîyê: Ger germahî biguhere, K dê biguhere. Ji bo reaksiyonên endotermîk (germbûnê dikişînin), zêdebûna germahîyê dê K zêde bike, lê ji bo reaksiyonên eksotermîk (berdana germahîyê), zêdebûna germahîyê dê K kêm bike.
Xelasî
Sabîta hevsengiyê amûrek girîng e di analîzkirin û pêşbînîkirina tevgera reaksiyonên kîmyewî di hevsengiyê de. Bi têgihîştinek baş a K, em dikarin pozîsyona hevsengiyê hesab bikin û bandora faktorên derveyî li ser reaksiyonên hevsengiyê fam bikin. Sepandina van prensîban dihêle ku em reaksiyonên kîmyewî di cûrbecûr çarçoveyên pîşesazî û laboratûarê de kontrol bikin.
