කාර්මික ලෝකයේ රසායනික සමතුලිතතාවය සාකච්ඡා කරන උදාහරණ ප්රශ්න
රසායනික සමතුලිතතාවය රසායන විද්යාවේ තීරණාත්මක සංකල්පයක් වන අතර එය විවිධ කාර්මික ක්ෂේත්රවල බහුලව අදාළ වේ. රසායනික ප්රතික්රියාවකදී, ඉදිරි ප්රතික්රියාවේ අනුපාතය ප්රතිලෝම ප්රතික්රියාවේ අනුපාතයට සමාන වන විට සමතුලිතතාවය ඇති වන අතර එමඟින් ප්රතික්රියාකාරක සහ නිෂ්පාදනවල සාන්ද්රණය කාලයත් සමඟ නියතව පවතී. ඖෂධ, ඛනිජ රසායනික ද්රව්ය සහ ආහාර සැකසීම වැනි බොහෝ කර්මාන්ත නිෂ්පාදනය සහ කාර්යක්ෂමතාව ප්රශස්ත කිරීම සඳහා රසායනික සමතුලිතතාවය අවබෝධ කර ගැනීම සහ පාලනය කිරීම මත දැඩි ලෙස රඳා පවතී. කාර්මික සන්දර්භයක් තුළ රසායනික සමතුලිතතාවයට අදාළ ගැටළු සහ ඒවා විසඳන්නේ කෙසේද යන්න පිළිබඳ උදාහරණ කිහිපයක් මෙම ලිපියෙන් සාකච්ඡා කෙරේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 1: ඇමෝනියා කර්මාන්තය (හේබර්-බොෂ් ක්රියාවලිය)
ප්රශ්නය:
හේබර්-බොෂ් ක්රියාවලිය ඇමෝනියා (NH) නිපදවයි.3) නයිට්රජන් වලින් (N2) සහ හයිඩ්රජන් (H2) ප්රතික්රියාව අනුව:
\[ \පෙළ{N}_2(g) + 3\පෙළ{H}_2(g) \දකුණුපස වම් හාර්පූන් 2\පෙළ{NH}_3(g) \]
500 K දී, මෙම ප්රතික්රියාව සඳහා සමතුලිතතා නියතය (K c ) 6.0 x 10^-2 වේ. 1.00 L පරිමාවක් සහිත ප්රතික්රියාකාරකයක 1.00 mol N 2 සහ 3.00 mol H 2 වලින් ආරම්භ කළහොත් , සමතුලිතතාවයේදී එක් එක් සංරචකයේ සාන්ද්රණය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
1. පද්ධතියේ එක් එක් සංරචක සඳහා සාන්ද්රණයේ වෙනස තීරණය කරන්න.
\[ \පෙළ{N}_2(g) + 3\පෙළ{H}_2(g) \දකුණුපස වම් හාර්පූන් 2\පෙළ{NH}_3(g) \]
x යනු NH හි මවුල යැයි සිතමු.3 සමතුලිතතාවයේදී සෑදෙන විට, සාන්ද්රණයේ වෙනස පහත පරිදි වේ:
- එන්2: -x mol/L
- එච්2: -3x mol/L
– එන්එච්3: +2x mol/L
2. සමතුලිතතා නියතය (K) මත පදනම්ව සමතුලිතතා සමීකරණය සකසන්න.c):
\[
K_c = \frac{[\පෙළ{NH}_3]^2}{[\පෙළ{N}_2][\පෙළ{H}_2]^3} = 6.0 \times 10^{-2}
\]
ආරම්භක සාන්ද්රණය සහ සාන්ද්රණයේ වෙනස:
– [එන්2] = 1.00 – x
– [එච්2] = 3.00 – 3x
– [එන්එච්3] = 2x
3. මෙම අගයන් සමතුලිතතා සමීකරණයට සම්බන්ධ කරන්න:
\[
6.0 \times 10^{-2} = \frac{(2x)^2}{(1.00 – x)(3.00 – 3x)^3}
\]
4. සමීකරණය විසඳීම සඳහා අත්හදා බැලීම් සහ දෝෂ හෝ වෙනත් සංඛ්යාත්මක ක්රම භාවිතා කරමින් x හි අගය ගණනය කරන්න.
ගණනය කිරීමෙන් පසු, අපට x = 0.46 ලැබේ. ඉතින්:
– [එන්2] = 1.00 - 0.46 = 0.54 mol/L
– [එච්2] = 3.00 – 3(0.46) = 1.62 mol/L
– [එන්එච්3] = 2(0.46) = 0.92 mol/L
උදාහරණ ප්රශ්නය 2: සල්ෆියුරික් අම්ල කර්මාන්තය (සම්බන්ධතා ක්රියාවලිය)
ප්රශ්නය:
ස්පර්ශ ක්රියාවලියේදී, සල්ෆර් ඩයොක්සයිඩ් (SO) පරිවර්තනය සිදු වේ.2) සල්ෆර් ට්රයොක්සයිඩ් (SO3) ප්රතික්රියාව හරහා:
\[ 2\පෙළ{SO}_2(g) + \පෙළ{O}_2(g) \දකුණුපස වම් හාර්පූන් 2\පෙළ{SO}_3(g) \]
600 K හි මෙම ප්රතික්රියාව සඳහා සමතුලිතතා නියතය (K c ) 350 වේ. ප්රතික්රියාකාරකයේ 0.50 mol SO 2 , 0.25 mol O 2 සහ 0.10 mol SO 3 අඩංගු නම් , 2.00 L පරිමාවකින් සමතුලිතතාවයේ දී සංරචකවල සාන්ද්රණය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
1. ආරම්භක සාන්ද්රණය තීරණය කරන්න:
– [එසේ නම්2]awal = 0.50 mol / 2.00 L = 0.25 M
– [ඕ2]awal = 0.25 mol / 2.00 L = 0.125 M
– [එසේ නම්3]awal = 0.10 mol / 2.00 L = 0.05 M
2. SO සාන්ද්රණයේ වෙනස x ලෙස සලකන්න.3 සමතුලිතතාවයේදී සෑදෙන:
– [එසේ නම්2]: 0.25 – x
– [ඕ2]: 0.125 – \(\frac{x}{2}\)
– [එසේ නම්3]: 0.05 + x
3. සමතුලිතතා සමීකරණයට සම්බන්ධ කරන්න:
\[
350 = \frac{(0.05 + x)^2}{(0.25 – x)^2 \cdot (0.125 – \frac{x}{2})}
\]
4. මෙම සමීකරණය විසඳීමෙන් (සංඛ්යාත්මක ක්රමයක් භාවිතයෙන් හෝ ක්රමලේඛගත කළ හැකි කැල්කියුලේටරයක් භාවිතයෙන්), x = 0.165 බව සොයා ගනී. එවිට:
– [එසේ නම්2] = 0.25 – 0.165 = 0.085 එම්
– [ඕ2] = 0.125 – \(\frac{0.165}{2}\) = 0.0425 එම්
– [එසේ නම්3] = 0.05 + 0.165 = 0.215 එම්
උදාහරණ ප්රශ්නය 3: එතිල්බෙන්සීන් නිෂ්පාදනය
ප්රශ්නය:
එතිල්බෙන්සීන් නිෂ්පාදනයේදී, එතිල්බෙන්සීන් (C) විජලනය කිරීමෙන් ස්ටයිරීන් නිපදවනු ලැබේ.6H5CH2CH3):
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{CH}_3(g) \දකුණුපස වාටිය \text{C}_6\text{H}_5\text{CH=CH}_2(g) + \text{H}_2(g) \]
700 K හි මෙම ප්රතික්රියාව සඳහා සමතුලිතතා නියතය (K c ) 2.5 ක් නම් සහ 1.0 L පරිමාවක මුලින් එතිල්බෙන්සීන් 1.0 mol තිබේ නම්, සමතුලිතතාවයේ දී සාන්ද්රණය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
1. ආරම්භක සාන්ද්රණය තීරණය කරන්න:
– [සී6H5CH2CH3] = 1.0 එම්
– [සී6H5සීඑච්=සීඑච්2] = 0 M (එය දිරාපත් වී නොමැති නිසා)
– [එච්2] = 0 එම්
2. C හි සාන්ද්රණයේ වෙනස x ලෙස සලකන්න.6H5සීඑච්=සීඑච්2 සමතුලිතතාවයේදී සෑදෙන:
– [සී6H5CH2CH3]: 1.0 – x
– [සී6H5සීඑච්=සීඑච්2]: x
– [එච්2]: x
3. සමතුලිතතා සමීකරණයට සම්බන්ධ කරන්න:
\[
2.5 = \frac{x \cdot x}{1.0 – x} = \frac{x^2}{1.0 – x}
\]
4. මෙම චතුරස්ර සමීකරණය විසඳීමෙන්, x = 0.62 බව සොයා ගත හැක. එවිට:
– [සී6H5CH2CH3] = 1.0 – 0.62 = 0.38 එම්
– [සී6H5සීඑච්=සීඑච්2] = 0.62 එම්
– [එච්2] = 0.62 එම්
මෙම උදාහරණ තුනෙන්, විවිධ කාර්මික සන්දර්භයන් තුළ රසායනික සමතුලිතතාවය පිළිබඳ සංකල්පය යෙදෙන ආකාරය අපි දැක ඇත්තෙමු. රසායනික සමතුලිතතාවය කාර්මික ක්රියාවලීන්හි මූලික හා තීරණාත්මක මූලධර්මයක් වන අතර, රසායනික සමතුලිතතාවයේ නිරවද්ය පාලනය නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව සහ නිෂ්පාදන ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කළ හැකිය. රසායනික සමතුලිතතාවය පිළිබඳ ගැඹුරු අවබෝධයක් ඉංජිනේරුවෙකුට හෝ කාර්මික වෘත්තිකයෙකුට ක්රියාවලීන් ප්රශස්ත ලෙස සැලසුම් කර ක්රියාත්මක කිරීමට හැකියාව ලබා දෙයි.
