Тэнцвэрийн тогтмолуудын жишээ асуултууд ба хэлэлцүүлэг
Пендахулуан
Энэ нийтлэлд химийн чухал ойлголт болох тэнцвэрийн тогтмолтой холбоотой бодлогуудын талаар хэлэлцэж, жишээ өгөх болно. Тэнцвэрийн тогтмол (K) нь тодорхой нөхцөлд химийн урвалын тэнцвэрийн байрлалыг тодорхойлдог параметр юм. K нь тэнцвэрт байдалд хүрэхээс өмнө урвал хэр хол явагддагийг ойлгоход ашиглагддаг. Урвал тэнцвэрт байдалд хүрэхэд урагш ба урвуу урвалын хурд тэнцүү байдаг тул урвалд ордог бодис ба бүтээгдэхүүний концентраци тогтмол хэвээр байна. Энэ нийтлэлд тэнцвэрийн тогтмолын талаарх ойлголтыг гүнзгийрүүлэхэд хэрэгтэй тодорхойлолт, томъёо, жишээ бодлогуудыг багтаах болно.
Тэнцвэрийн тогтмолын тодорхойлолт
Тэнцвэрийн тогтмол гэдэг нь тэнцвэрт байдалд байгаа бүтээгдэхүүний концентрацийн урвалжуудын концентрацид харьцуулсан харьцааг харуулсан утга юм. Тэнцвэрийн тогтмолын ерөнхий тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна.
\[ K_c = \frac{[\text{Product}]^\text{coefficient}}{[\text{Reagent}]^\text{coefficient}} \]
энд \(K_c\) нь концентрацийн тэнцвэрийн тогтмол (моль/л), харин бүтээгдэхүүн ба урвалжууд нь тэнцвэрт үеийн урвалд оролцдог бодисын концентраци юм.
Тэнцвэрийн тогтмолын томъёо
Ерөнхий урвалын хувьд:
\[ aA + bB \leftrightarrow cC + dD \]
Тэнцвэрийн тогтмолын томъёо нь:
\[ K_c = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b} \]
Жишээ асуултууд болон хэлэлцүүлэг
Жишээ асуулт 1:
Тодорхой температурт дараах урвалууд тэнцвэрт байдалд байна:
\[ 2NO_2 (g) \leftrightarrow N_2O_4 (g) \]
Тэнцвэрт үед \(NO_2\)-ийн концентраци 0,5 М, \(N_2O_4\)-ийн концентраци 0,2 М гэдэг нь мэдэгдэж байна. Энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмол \(K_c\)-г тодорхойл.
Хэлэлцүүлэг:
Өгөгдсөн урвалууд дээр үндэслэн:
\[ 2NO_2 (g) \leftrightarrow N_2O_4 (g) \]
Энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмолын томъёо нь:
\[ K_c = \frac{[N_2O_4]}{[NO_2]^2} \]
Мэдэгдэж буй утгуудыг оруулах:
\[ K_c = \frac{0,2}{(0,5)^2} = \frac{0,2}{0,25} = 0,8 \]
Тэгэхээр тэнцвэрийн тогтмол нь \(K_c = 0,8\) байна.
Жишээ асуулт 2:
Дараах урвалд:
\[ H_2 (g) + I_2 (g) \leftrightarrow 2HI (g) \]
Хэрэв тэнцвэрт байдалд \(H_2\)-ийн концентраци 0,1 М, \(I_2\)-ийн концентраци 0,1 М, \(HI\)-ийн концентраци 0,4 М байвал энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмол \(K_c\)-г тооцоолно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Өгөгдсөн урвалууд дээр үндэслэн:
\[ H_2 (g) + I_2 (g) \leftrightarrow 2HI (g) \]
Энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмолын томъёо нь:
\[ K_c = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} \]
Мэдэгдэж буй утгуудыг оруулах:
\[ K_c = \frac{(0,4)^2}{(0,1)(0,1)} = \frac{0,16}{0,01} = 16 \]
Тэгэхээр тэнцвэрийн тогтмол нь \(K_c = 16\) байна.
Жишээ асуулт 3:
Дараах урвал нь тодорхой температурт тэнцвэрт байдалд байна:
\[ 2SO_2 (g) + O_2 (g) \leftrightarrow 2SO_3 (g) \]
Хэрэв тэнцвэрт байдалд \(SO_2\)-ийн концентраци 0,3 М, \(O_2\)-ийн концентраци 0,2 М, \(SO_3\)-ийн концентраци 0,5 М байвал энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмол \(K_c\)-г тооцоолно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Өгөгдсөн урвалууд дээр үндэслэн:
\[ 2SO_2 (g) + O_2 (g) \leftrightarrow 2SO_3 (g) \]
Энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмолын томъёо нь:
\[ K_c = \frac{[SO_3]^2}{[SO_2]^2[O_2]} \]
Мэдэгдэж буй утгуудыг оруулах:
\[ K_c = \frac{(0,5)^2}{(0,3)^2(0,2)} = \frac{0,25}{0,09 \times 0,2} = \frac{0,25}{0,018} = 13.89 \]
Тэгэхээр тэнцвэрийн тогтмол нь \(K_c = 13,89\) байна.
Жишээ асуулт 4:
Дараах урвалд:
\[ N_2 (g) + 3H_2 (g) \зүүн баруун тийш 2NH_3 (g) \]
Хэрэв эсрэгээрээ, \(N_2\)-ийн концентраци 0,3 М, \(H_2\)-ийн концентраци 0,4 М, \(NH_3\)-ийн концентраци 1,2 М бол энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмол \(K_c\)-г тооцоолно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Өгөгдсөн урвалууд дээр үндэслэн:
\[ N_2 (g) + 3H_2 (g) \зүүн баруун тийш 2NH_3 (g) \]
Энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмолын томъёо нь:
\[ K_c = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3} \]
Мэдэгдэж буй утгуудыг оруулах:
\[ K_c = \frac{(1,2)^2}{(0,3)(0,4)^3} = \frac{1,44}{(0,3)(0,064)} = \frac{1,44}{0,0192} = 75 \]
Тэгэхээр тэнцвэрийн тогтмол нь \(K_c = 75\) байна.
Хаах
Тэнцвэрийн тогтмол гэдэг нь химийн урвалууд хэрхэн тэнцвэрт байдалд хүрдэг, урвалж бодис болон бүтээгдэхүүний концентраци нь тэнцвэрийн байрлалд хэрхэн нөлөөлдөг болохыг ойлгоход тусалдаг химийн чухал ойлголт юм. Дээрх жишээ, хэлэлцүүлгийг ойлгосноор уншигчид илүү тодорхой дүр зурагтай болж, тэнцвэрийн тогтмолын талаарх бодлогуудыг илүү итгэлтэйгээр шийдэж чадна гэж найдаж байна.
Тэнцвэрийн тогтмолын талаарх мэдлэг нь зөвхөн онолын хувьд төдийгүй химийн үйлдвэрлэл, эм зүй, шинжлэх ухааны судалгаа зэрэг янз бүрийн салбарт практик хэрэглээнд хэрэгтэй. Тиймээс энэхүү ойлголтыг сайн ойлгох нь химийн урвалыг судалж эсвэл судалж буй хүн бүрт зайлшгүй шаардлагатай.
