தொழில்துறை உலகில் இரசாயன சமநிலையைப் பற்றி விவாதிக்கும் எடுத்துக்காட்டு கேள்விகள்
வேதிச் சமநிலை என்பது வேதியியலில் ஒரு முக்கியமான கருத்தாகும், மேலும் இது பல்வேறு தொழில்துறைத் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு வேதி வினையில், முன்னோக்கு வினையின் வீதமும் பின்னோக்கு வினையின் வீதமும் சமமாக இருக்கும்போது சமநிலை ஏற்படுகிறது, இதன் மூலம் வினைபடுபொருள்கள் மற்றும் விளைபொருள்களின் செறிவுகள் காலப்போக்கில் மாறாமல் இருக்கும். மருந்துத் தொழில், பெட்ரோலிய வேதிப்பொருள்கள் மற்றும் உணவுப் பதப்படுத்துதல் போன்ற பல தொழில்கள், உற்பத்தியையும் செயல்திறனையும் மேம்படுத்துவதற்காக வேதிச் சமநிலையைப் புரிந்துகொள்வதையும் கட்டுப்படுத்துவதையும் பெரிதும் சார்ந்துள்ளன. இந்தக் கட்டுரை, ஒரு தொழில்துறைச் சூழலில் வேதிச் சமநிலை தொடர்பான சிக்கல்களின் பல எடுத்துக்காட்டுகளையும் அவற்றை எவ்வாறு தீர்ப்பது என்பதையும் விவாதிக்கும்.
எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 1: அம்மோனியா தொழில் (ஹேபர்-போஷ் செயல்முறை)
கேள்வி:
ஹேபர்-போஷ் செயல்முறை அம்மோனியாவை (NH₃) உற்பத்தி செய்கிறது.3நைட்ரஜனிலிருந்து (N)2) மற்றும் ஹைட்ரஜன் (H2) வினையின்படி:
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
500 K வெப்பநிலையில், சமநிலை மாறிலி (K)cஇந்த வினைக்கான மதிப்பு 6.0 x 10^-2 ஆகும். நாம் 1.00 மோல் N உடன் தொடங்கினால்2 மற்றும் 3.00 மோல் H2 1.00 லிட்டர் கொள்ளளவு கொண்ட ஒரு வினைக்கலனில், சமநிலையில் ஒவ்வொரு கூறுகளின் செறிவையும் கணக்கிடுங்கள்.
கலந்துரையாடல்:
1. அமைப்பில் உள்ள ஒவ்வொரு கூறுகளின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கண்டறியவும்.
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
x என்பது NH இன் மோல்கள் எனக்கொள்வோம்.3 சமநிலையில் உருவாகும்போது, செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம் பின்வருமாறு:
- என்2: -x மோல்/லி
- எச்2: -3x மோல்/லி
– என்.எச்.3: +2x மோல்/லி
2. சமநிலை மாறிலியை (K) அடிப்படையாகக் கொண்டு சமநிலைச் சமன்பாட்டை அமைக்கவும்.c):
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3} = 6.0 \times 10^{-2}
\]
ஆரம்ப செறிவு மற்றும் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம்:
– [N2] = 1.00 – x
– [எச்]2] = 3.00 – 3x
– [NH3] = 2x
3. இந்த மதிப்புகளை சமநிலைச் சமன்பாட்டில் பிரதியிடவும்:
\[
6.0 \times 10^{-2} = \frac{(2x)^2}{(1.00 – x)(3.00 – 3x)^3}
\]
4. சமன்பாட்டைத் தீர்ப்பதற்கு, முயன்று பார்த்தல் முறை அல்லது பிற எண்முறைகளைப் பயன்படுத்தி x-இன் மதிப்பைக் கணக்கிடுங்கள்.
கணக்கீட்டிற்குப் பிறகு, நமக்கு x = 0.46 என்று கிடைக்கிறது. எனவே:
– [N2] = 1.00 - 0.46 = 0.54 mol/L
– [எச்]2] = 3.00 – 3(0.46) = 1.62 mol/L
– [NH3] = 2(0.46) = 0.92 மோல்/லி
எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: கந்தக அமிலத் தொழில் (தொடர்பு செயல்முறை)
கேள்வி:
தொடர்பு செயல்முறையில், சல்பர் டை ஆக்சைடு (SO₂) மாற்றப்படுகிறது2) சல்பர் ட்ரைஆக்சைடாக (SO3) வினையின் மூலம்:
\[ 2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g) \]
சமநிலை மாறிலி (K)c600 K வெப்பநிலையில் இந்த வினைக்கான மதிப்பு 350 ஆகும். வினைக்கலனில் 0.50 மோல் SO இருந்தால்2, 0.25 மோல் O2மற்றும் 0.10 மோல் SO32.00 லிட்டர் கனஅளவில், சமநிலையில் உள்ள கூறுகளின் செறிவைக் கணக்கிடுங்கள்.
கலந்துரையாடல்:
1. ஆரம்ப செறிவைக் கண்டறியவும்:
– [SO2]ஆரம்பம் = 0.50 மோல் / 2.00 லிட்டர் = 0.25 M
– [ஓ]2]ஆரம்பம் = 0.25 மோல் / 2.00 லிட்டர் = 0.125 M
– [SO3]ஆரம்பம் = 0.10 மோல் / 2.00 லிட்டர் = 0.05 M
2. SO செறிவில் ஏற்படும் மாற்றத்தை x எனக் கொள்வோம்.3 சமநிலையில் உருவாகும்:
– [SO2]: 0.25 – x
– [ஓ]2]: 0.125 – \(\frac{x}{2}\)
– [SO3]: 0.05 + x
3. சமநிலைச் சமன்பாட்டில் பிரதியிடவும்:
\[
350 = \frac{(0.05 + x)^2}{(0.25 – x)^2 \cdot (0.125 – \frac{x}{2})}
\]
4. இந்தச் சமன்பாட்டை (எண்முறை அல்லது நிரல் கணிப்பானைப் பயன்படுத்தி) தீர்ப்பதன் மூலம், x = 0.165 எனக் கண்டறியப்படுகிறது. எனில்:
– [SO2] = 0.25 – 0.165 = 0.085 மீ
– [ஓ]2] = 0.125 – \(\frac{0.165}{2}\) = 0.0425 M
– [SO3] = 0.05 + 0.165 = 0.215 மீ
எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 3: எத்தில்பென்சீன் உற்பத்தி
கேள்வி:
எத்தில்பென்சீன் உற்பத்தியில், எத்தில்பென்சீனின் (C) ஹைட்ரஜன் நீக்கத்தின் மூலம் ஸ்டைரீன் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.6H5CH2CH3):
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{CH}_3(g) \rightleftharpoons \text{C}_6\text{H}_5\text{CH=CH}_2(g) + \text{H}_2(g) \]
சமநிலை மாறிலி (K)c700 K வெப்பநிலையில் இந்த வினைக்கான செறிவு 2.5 ஆகவும், தொடக்கத்தில் 1.0 L கனஅளவில் 1.0 மோல் எத்தில்பென்சீன் இருப்பதாகவும் கொண்டால், சமநிலையில் உள்ள செறிவைக் கணக்கிடுங்கள்.
கலந்துரையாடல்:
1. ஆரம்ப செறிவைக் கண்டறியவும்:
– [சி]6H5CH2CH3] = 1.0 மீ
– [சி]6H5CH=CH2] = 0 M (ஏனெனில் அது சிதைக்கப்படவில்லை)
– [எச்]2] = 0 மீ
2. C-யின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றத்தை x எனக் கொள்வோம்.6H5CH=CH2 சமநிலையில் உருவாகும்:
– [சி]6H5CH2CH3]: 1.0 – x
– [சி]6H5CH=CH2]: x
– [எச்]2]: x
3. சமநிலைச் சமன்பாட்டில் பிரதியிடவும்:
\[
2.5 = \frac{x \cdot x}{1.0 – x} = \frac{x^2}{1.0 – x}
\]
4. இந்த இருபடிச் சமன்பாட்டைத் தீர்ப்பதன் மூலம், x = 0.62 எனக் கண்டறியப்படுகிறது. எனில்:
– [சி]6H5CH2CH3] = 1.0 – 0.62 = 0.38 மீ
– [சி]6H5CH=CH2] = 0.62 மீ
– [எச்]2] = 0.62 மீ
இந்த மூன்று எடுத்துக்காட்டுகளில், வேதியியல் சமநிலை என்ற கருத்து வெவ்வேறு தொழில்துறை சூழல்களில் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதை நாம் பார்த்தோம். வேதியியல் சமநிலை என்பது தொழில்துறை செயல்முறைகளில் ஒரு அடிப்படை மற்றும் முக்கியமான கொள்கையாகும், ஏனெனில் வேதியியல் சமநிலையின் துல்லியமான கட்டுப்பாடு உற்பத்தித் திறனையும் பொருளின் தரத்தையும் மேம்படுத்தும். வேதியியல் சமநிலையைப் பற்றிய முழுமையான புரிதல், ஒரு பொறியாளர் அல்லது தொழில்துறை வல்லுநர் செயல்முறைகளை உகந்த முறையில் வடிவமைக்கவும் இயக்கவும் உதவுகிறது.
