ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີໃນໂລກອຸດສາຫະກໍາ
ການດຸ່ນດ່ຽງທາງເຄມີແມ່ນແນວຄວາມຄິດທີ່ສຳຄັນໃນເຄມີສາດ ແລະ ສາມາດນຳໃຊ້ໄດ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດອຸດສາຫະກຳຕ່າງໆ. ໃນປະຕິກິລິຍາເຄມີ, ການດຸ່ນດ່ຽງເກີດຂຶ້ນເມື່ອອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາໄປໜ້າເທົ່າກັບອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາປີ້ນກັບກັນ, ດັ່ງນັ້ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນ ແລະ ຜະລິດຕະພັນຈຶ່ງຄົງທີ່ຕະຫຼອດເວລາ. ອຸດສາຫະກຳຫຼາຍຢ່າງ, ເຊັ່ນ: ຢາ, ປິໂຕຣເຄມີ, ແລະ ການປຸງແຕ່ງອາຫານ, ອາໄສຄວາມເຂົ້າໃຈ ແລະ ການຄວບຄຸມການດຸ່ນດ່ຽງທາງເຄມີເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການຜະລິດ ແລະ ປະສິດທິພາບ. ບົດຄວາມນີ້ຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບຕົວຢ່າງຫຼາຍຢ່າງຂອງບັນຫາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການດຸ່ນດ່ຽງທາງເຄມີໃນສະພາບການອຸດສາຫະກຳ ແລະ ວິທີການແກ້ໄຂບັນຫາເຫຼົ່ານັ້ນ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ອຸດສາຫະກຳແອມໂມເນຍ (ຂະບວນການ Haber-Bosch)
ຄຳຖາມ:
ຂະບວນການ Haber-Bosch ຜະລິດແອມໂມເນຍ (NH3) ຈາກໄນໂຕຣເຈນ (N2) ແລະ ໄຮໂດຣເຈນ (H2) ອີງຕາມປະຕິກິລິຍາ:
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
ທີ່ 500 K, ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ (Kc ) ສຳລັບປະຕິກິລິຍານີ້ແມ່ນ 6.0 x 10^-2. ຖ້າພວກເຮົາເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍ 1.00 mol N2 ແລະ 3.00 mol H2 ໃນ ເຄື່ອງປະຕິກອນທີ່ມີປະລິມານ 1.00 L, ໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງແຕ່ລະອົງປະກອບທີ່ສົມດຸນ.
ເປບບາຮາຊານ:
1. ກຳນົດການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສຳລັບແຕ່ລະອົງປະກອບໃນລະບົບ.
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
ໃຫ້ x ເປັນໂມລຂອງ NH3 ເຊິ່ງຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນສະພາບສົມດຸນ, ຫຼັງຈາກນັ້ນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນແມ່ນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
- ນ2: -x ໂມລ/ລິດ
- ຮ2: -3x ໂມລ/ລິດ
– ນິວແຮມເຊຍ3: +2x ໂມລ/ລິດ
2. ຈັດລຽງສົມຜົນສົມດຸນໂດຍອີງໃສ່ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ (Kc):
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3} = 6.0 \ຄູນ 10^{-2}
\]
ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ:
– [N]2] = 1.00 – x
– [ຮ2] = 3.00 – 3x
– [NH]3] = 2x
3. ສຽບຄ່າເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າໃນສົມຜົນສົມດຸນ:
\[
6.0 \ຄູນ 10^{-2} = \frac{(2x)^2}{(1.00 – x)(3.00 – 3x)^3}
\]
4. ຄິດໄລ່ຄ່າຂອງ x ໂດຍໃຊ້ການທົດລອງ ແລະ ຄວາມຜິດພາດ ຫຼື ວິທີການທາງຕົວເລກອື່ນໆເພື່ອແກ້ໄຂສົມຜົນ.
ຫຼັງຈາກການຄິດໄລ່, ພວກເຮົາໄດ້ຮັບ x = 0.46. ດັ່ງນັ້ນ:
– [N]2] = 1.00 – 0.46 = 0.54 mol/L
– [ຮ2] = 3.00 – 3(0.46) = 1.62 mol/L
– [NH]3] = 2(0.46) = 0.92 ໂມລ/ລິດ
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ອຸດສາຫະກຳກົດຊູນຟູຣິກ (ຂະບວນການຕິດຕໍ່)
ຄຳຖາມ:
ໃນຂະບວນການຕິດຕໍ່, ການປ່ຽນຊູນຟູຣ໌ໄດອອກໄຊ (SO4)2) ເຂົ້າໄປໃນ ຊູນຟູຣ໌ໄຕຣອອກໄຊ (SO3) ຜ່ານປະຕິກິລິຍາ:
\[ 2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g) \]
ຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ (Kc ) ສຳລັບປະຕິກິລິຍານີ້ທີ່ 600 K ແມ່ນ 350. ຖ້າເຄື່ອງປະຕິກອນປະກອບດ້ວຍ 0.50 mol SO2 , 0.25 mol O2 , ແລະ 0.10 mol SO3 , ໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສ່ວນປະກອບທີ່ສົມດຸນໃນປະລິມານ 2.00 ລິດ.
ເປບບາຮາຊານ:
1. ກຳນົດຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເບື້ອງຕົ້ນ:
– [ສະນັ້ນ2]awal = 0.50 ໂມລ / 2.00 ລິດ = 0.25 ໂມລ
– [ອ2]awal = 0.25 ໂມລ / 2.00 ລິດ = 0.125 ໂມລ
– [ສະນັ້ນ3]awal = 0.10 ໂມລ / 2.00 ລິດ = 0.05 ໂມລ
2. ໃຫ້ x ເປັນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ SO.3 ເຊິ່ງສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຄວາມສົມດຸນ:
– [ສະນັ້ນ2]: 0.25 – x
– [ອ2]: 0.125 – \(\frac{x}{2}\)
– [ສະນັ້ນ3]: 0.05 + x
3. ສຽບເຂົ້າໄປໃນສົມຜົນສົມດຸນ:
\[
350 = \frac{(0.05 + x)^2}{(0.25 – x)^2 \cdot (0.125 – \frac{x}{2})}
\]
4. ໂດຍການແກ້ໄຂສົມຜົນນີ້ (ໂດຍໃຊ້ວິທີການຄິດໄລ່ຕົວເລກ ຫຼື ການໃຊ້ເຄື່ອງຄິດເລກທີ່ສາມາດຕັ້ງໂປຣແກຣມໄດ້), ຈະພົບວ່າ x = 0.165. ຫຼັງຈາກນັ້ນ:
– [ສະນັ້ນ2] = 0.25 – 0.165 = 0.085 ມລ
– [ອ2] = 0.125 – \(\frac{0.165}{2}\) = 0.0425 ມ
– [ສະນັ້ນ3] = 0.05 + 0.165 = 0.215 ມລ
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 3: ການຜະລິດເອທິວເບນຊີນ
ຄຳຖາມ:
ໃນການຜະລິດ ethylbenzene, styrene ແມ່ນຜະລິດໂດຍການ dehydrogenation ຂອງ ethylbenzene (C6H5CH2CH3):
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{CH}_3(g) \rightleftharpoons \text{C}_6\text{H}_5\text{CH=CH}_2(g) + \text{H}_2(g) \]
ຖ້າຄ່າຄົງທີ່ສົມດຸນ (Kc ) ສຳລັບປະຕິກິລິຍານີ້ທີ່ 700 K ແມ່ນ 2.5, ແລະໃນເບື້ອງຕົ້ນມີ ethylbenzene 1.0 mol ໃນປະລິມານ 1.0 L, ໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ສົມດຸນ.
ເປບບາຮາຊານ:
1. ກຳນົດຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເບື້ອງຕົ້ນ:
– [ຄ6H5CH2CH3] = 1.0 ມລ
– [ຄ6H5CH=CH2] = 0 M (ເພາະມັນຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຍ່ອຍສະຫຼາຍ)
– [ຮ2] = 0 ມລ
2. ໃຫ້ x ເປັນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ C6H5CH=CH2 ເຊິ່ງສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຄວາມສົມດຸນ:
– [ຄ6H5CH2CH3]: 1.0 – x
– [ຄ6H5CH=CH2]: x
– [ຮ2]: x
3. ສຽບເຂົ້າໄປໃນສົມຜົນສົມດຸນ:
\[
2.5 = \frac{x \cdot x}{1.0 – x} = \frac{x^2}{1.0 – x}
\]
4. ໂດຍການແກ້ໄຂສົມຜົນກຳລັງສອງນີ້, ພົບວ່າ x = 0.62. ຫຼັງຈາກນັ້ນ:
– [ຄ6H5CH2CH3] = 1.0 – 0.62 = 0.38 ມລ
– [ຄ6H5CH=CH2] = 0.62 ມລ
– [ຮ2] = 0.62 ມລ
ໃນສາມຕົວຢ່າງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ເຫັນວິທີການນຳໃຊ້ແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີໃນສະພາບການອຸດສາຫະກຳທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີແມ່ນຫຼັກການພື້ນຖານ ແລະ ສຳຄັນໃນຂະບວນການອຸດສາຫະກຳ, ຍ້ອນວ່າການຄວບຄຸມຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີທີ່ຊັດເຈນສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດ ແລະ ຄຸນນະພາບຜະລິດຕະພັນ. ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງລະອຽດກ່ຽວກັບຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີຊ່ວຍໃຫ້ວິສະວະກອນ ຫຼື ຜູ້ປະຕິບັດອຸດສາຫະກຳສາມາດອອກແບບ ແລະ ດຳເນີນງານຂະບວນການຕ່າງໆໄດ້ຢ່າງດີທີ່ສຸດ.
