בייַשפּיל פֿראַגעס וועגן כעמישער גלייכגעוויכט אין דער אינדוסטריעלער וועלט
כעמישער גלייכגעוויכט איז א קריטישער באגריף אין כעמיע און איז ברייט אנווענדלעך אין פארשידענע אינדוסטריעלע פעלדער. אין א כעמישע רעאקציע, פאסירט גלייכגעוויכט ווען די ראטע פון דער פארווערטס רעאקציע איז גלייך צו דער ראטע פון דער פארקערטער רעאקציע, אזוי אז די קאנצענטראציעס פון רעאקטאנטן און פראדוקטן בלייבן קאנסטאנט איבער צייט. פילע אינדוסטריעס, ווי למשל פארמאצעווטיקס, פעטראכעמיקאלן, און עסן פראצעסירונג, פארלאזן זיך שטארק אויף פארשטיין און קאנטראלירן כעמישן גלייכגעוויכט צו אפטימיזירן פראדוקציע און עפעקטיווקייט. דער ארטיקל וועט דיסקוטירן עטלעכע ביישפילן פון פראבלעמען פארבונדן מיט כעמישן גלייכגעוויכט אין אן אינדוסטריעלן קאנטעקסט און ווי אזוי זיי צו לייזן.
בייַשפּיל קשיא 1: אַמאָניאַק אינדוסטריע (האַבער-באָש פּראָצעס)
פראגע:
דער האַבער-באָש פּראָצעס פּראָדוצירט אַמאָניאַק (NH3) פון שטיקשטאָף (N2) און וואַסערשטאָף (H2) לויט דער רעאַקציע:
\[ \טעקסט{N}_2(g) + 3\טעקסט{H}_2(g) \רעכטלעפטהארפונס 2\טעקסט{NH}_3(g) \]
ביי 500 ק, איז די גלייכגעוויכט קאנסטאנט (Kc ) פאר דעם רעאקציע 6.0 x 10^-2. אויב מיר הייבן אן מיט 1.00 מאל N2 און 3.00 מאל H2 אין א רעאקטאר מיט א פארנעם פון 1.00 ל, רעכן אויס די קאנצענטראציע פון יעדן קאמפאנענט ביי גלייכגעוויכט.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. באַשטימען די ענדערונג אין קאָנצענטראַציע פֿאַר יעדן קאָמפּאָנענט אין דער סיסטעם.
\[ \טעקסט{N}_2(g) + 3\טעקסט{H}_2(g) \רעכטלעפטהארפונס 2\טעקסט{NH}_3(g) \]
לאָמיר x זײַן די מאָלן פֿון NH3 וואָס ווערט געשאַפֿן בײַ גלייכגעוויכט, דעמאָלט איז די ענדערונג אין קאָנצענטראַציע ווי פֿאָלגט:
- N2: -x מאָל/ל
- ה2: -3x מאָל/ל
– נה3: +2x מאָל/ל
2. אויסשטעלן די גלייכגעוויכט גלייכונג באזירט אויף דער גלייכגעוויכט קאנסטאנט (Kc):
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3} = 6.0 \times 10^{-2}
\]
ערשטע קאנצענטראציע און ענדערונג אין קאנצענטראציע:
– [נ2] = 1.00 – x
– [ה2] = 3.00 – 3x
– [נה3] = 2x
3. שטעקט אריין די ווערטן אין דער גלייכגעוויכט גלייכונג:
\[
6.0 × 10^{-2} = \frac{(2x)^2}{(1.00 – x)(3.00 – 3x)^3}
\]
4. רעכנט אויס דעם ווערט פון x ניצנדיק פרובירן און טעותן אדער אנדערע נומערישע מעטאדן צו לייזן די גלייכונג.
נאך דער רעכענונג, באקומען מיר x = 0.46. אזוי:
– [נ2] = 1.00 - 0.46 = 0.54 מאָל / ל
– [ה2] = 3.00 - 3 (0.46) = 1.62 מאָל / ל
– [נה3] = 2(0.46) = 0.92 מאָל/ל
בייַשפּיל קשיא 2: שוועבל זויער אינדוסטריע (קאָנטאַקט פּראָצעס)
פראגע:
אין דעם קאָנטאַקט פּראָצעס, די קאָנווערסיע פון שוועבל דייאַקסייד (SO2) אין שוועבל טריאָקסייד (SO3) דורך דער רעאַקציע:
\[ 2\טעקסט{SO}_2(g) + \טעקסט{O}_2(g) \רעכטלעפטהארפונס 2\טעקסט{SO}_3(g) \]
די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנטע (Kc ) פֿאַר דעם רעאַקציע ביי 600 K איז 350. אויב דער רעאַקטאָר כּולל 0.50 מאָל SO2 , 0.25 מאָל O2 , און 0.10 מאָל SO3 , רעכנט אויס די קאָנצענטראַציעס פון די קאָמפּאָנענטן ביי גלייכגעוויכט אין אַ באַנד פון 2.00 ל.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. באַשטימען די ערשטיקע קאָנצענטראַציע:
– [אַזוי2]אַוואַל = 0.50 מאָל / 2.00 ל = 0.25 מ
– [אָ2]אַוואַל = 0.25 מאָל / 2.00 ל = 0.125 מ
– [אַזוי3]אַוואַל = 0.10 מאָל / 2.00 ל = 0.05 מ
2. לאָמיר x זײַן די ענדערונג אין SO קאָנצענטראַציע.3 וואָס ווערט געשאַפֿן בײַם גלייכגעוויכט:
– [אַזוי2]: 0.25 – x
– [אָ2]: 0.125 – \(\frac{x}{2}\)
– [אַזוי3]: 0.05 + x
3. אַרײַנשטעקן אין דער גלייכגעוויכט־גלייכונג:
\[
350 = \frac{(0.05 + x)^2}{(0.25 – x)^2 \cdot (0.125 – \frac{x}{2})}
\]
4. דורך לייזן די גלייכונג (ניצנדיק א נומערישע מעטאד אדער ניצן א פראגראמירבארן קאלקולאטאר), געפינט מען אז x = 0.165. דעמאלט:
– [אַזוי2] = 0.25 – 0.165 = 0.085 מעטער
– [אָ2] = 0.125 – \(\frac{0.165}{2}\) = 0.0425 M
– [אַזוי3] = 0.05 + 0.165 = 0.215 מעטער
בייַשפּיל קשיא 3: עטילבענזין פּראָדוקציע
פראגע:
אין דער פּראָדוקציע פֿון עטילבענזין ווערט סטירין פּראָדוצירט דורך דעהידראָגענאַציע פֿון עטילבענזין (C6H5CH2CH3):
\[ \טעקסט{C}_6\טעקסט{H}_5\טעקסט{CH}_2\טעקסט{CH}_3(g) \רעכטלעפטהארפונס \טעקסט{C}_6\טעקסט{H}_5\טעקסט{CH=CH}_2(g) + \טעקסט{H}_2(g) \]
אויב די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנטע (Kc ) פֿאַר דעם רעאַקציע ביי 700 K איז 2.5, און עס איז דאָ אָנהייב 1.0 מאָל עטילבענזין אין אַ באַנד פון 1.0 ל, רעכנט אויס די קאָנצענטראַציע ביי גלייכגעוויכט.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. באַשטימען די ערשטיקע קאָנצענטראַציע:
– [C6H5CH2CH3] = 1.0 מיליאָן
– [C6H5CH=CH2] = 0 M (ווייל עס איז נישט צעבראכן געווארן)
– [ה2] = 0 מיליאָן
2. לאָמיר x זײַן די ענדערונג אין קאָנצענטראַציע פֿון C6H5CH=CH2 וואָס ווערט געשאַפֿן בײַם גלייכגעוויכט:
– [C6H5CH2CH3]: 1.0 – x
– [C6H5CH=CH2]: x
– [ה2]: x
3. אַרײַנשטעקן אין דער גלייכגעוויכט־גלייכונג:
\[
2.5 = \frac{x ≤ x}{1.0 – x} = \frac{x^2}{1.0 – x}
\]
4. דורך לייזן די קוואַדראַטישע גלייכונג, געפינט מען אז x = 0.62. דעמאלט:
– [C6H5CH2CH3] = 1.0 – 0.62 = 0.38 מעטער
– [C6H5CH=CH2] = 0.62 מיליאָן
– [ה2] = 0.62 מיליאָן
אין די דריי ביישפילן, האבן מיר געזען ווי דער קאנצעפט פון כעמישער גלייכגעוויכט ווערט אנגעווענדט אין פארשידענע אינדוסטריעלע קאנטעקסטן. כעמישער גלייכגעוויכט איז א פונדאמענטאלער און קריטישער פרינציפ אין אינדוסטריעלע פראצעסן, ווייל גענויע קאנטראל פון כעמישער גלייכגעוויכט קען פארבעסערן פראדוקציע עפעקטיווקייט און פראדוקט קוואליטעט. א גרינטלעכע פארשטענדעניש פון כעמישער גלייכגעוויכט ערמעגליכט אן אינזשעניר אדער אינדוסטריעלן פראקטיציאנער צו אפטימאל פלאנירן און אפערירן פראצעסן.
