בייַשפּיל פֿראַגן וועגן כעמישער גלייכגעוויכט
כעמישער גלייכגעוויכט איז א וויכטיגער באגריף אין כעמיע וואס באשרייבט א צושטאנד וואו די ראטעס פון די פארווערטס און צוריקווערטס רעאקציעס אין א כעמישע רעאקציע זענען גלייך. אונטער דעם באדינגונג בלייבן די קאנצענטראציעס פון רעאקטאנטן און פראדוקטן קאנסטאנט. דער ארטיקל וועט צושטעלן עטלעכע ביישפיל פראבלעמען און זייערע לייזונגען צו העלפן פארשטיין דעם באגריף פון כעמישער גלייכגעוויכט.
גרונטלעכע קאנצעפטן פון כעמישער גלייכגעוויכט
כעמישער גלייכגעוויכט פאסירט ווען א כעמישע רעאקציע קען פארגיין אומקערלעך אדער אין ביידע ריכטונגען. א אומקערלעכע רעאקציע קען סימבאליזירט ווערן ווי פאלגנד:
\[ \טעקסט{aA} + \טעקסט{bB} \רעכטסלעפטהאַרפּונז \טעקסט{cC} + \טעקסט{dD} \]
וואו:
– A און B זענען רעאַקטאַנטן,
– C און D זענען פּראָדוקטן,
– a, b, c, און d זענען די סטאָיכיאָמעטרישע קאָעפֿיציענטן פֿון יעדער סובסטאַנץ.
ווען גלייכגעוויכט ווערט דערגרייכט, איז די ראטע פון דער פארווערטס רעאקציע (וואָס פּראָדוצירט פּראָדוקטן) גלייך צו דער ראטע פון דער פארקערטער רעאקציע (וואָס פּראָדוצירט רעאַקטאַנטן). אין דעם פונקט, כאָטש די רעאקציע גייט ווייטער דינאַמיש, בלייבן די קאָנצענטראַציעס פון אַלע סובסטאַנצן אַנטשיינדזשד.
גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט (K)
די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנטע \(K_c\) פֿאַר דער אויבנדערמאָנטער רעאַקציע קען אויסגעדריקט ווערן ווי:
\[ K_c = \frac{{[\text{C}]^c [\text{D}]^d}}{{[\text{A}]^a [\text{B}]^b}} \]
וואו [X] איז די מאָלאַרע קאָנצענטראַציע פון סובסטאַנץ X. ווען מען ניצט טיילווייזע דרוקן אין גאַז גלייכגעוויכט, ווערט די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט אויסגעדריקט ווי \(K_p\).
כעמישע גלייכגעוויכט בייַשפּיל פֿראַגן
פראגע 1: רעאקציעס מיט קאנצענטראציע דאטן
א קוואַנטיטעט פון 1 מאָל N₂ און 3 מאָל H₂ ווערט געלייגט אין אַ 1-ליטער קאַנטיינער ביי אַ געוויסער טעמפּעראַטור. די רעאַקציע גייט פאָר ווי פאלגנד:
\[ \טעקסט{N}_2(g) + 3\טעקסט{H}_2(g) \רעכטלעפטהארפונס 2\טעקסט{NH}_3(g) \]
נאכדעם וואס גלייכגעוויכט ווערט דערגרייכט, ווערט געפונען 0,8 מאל פון N₂. רעכנט אויס די גלייכגעוויכט קאנסטאנטע \(K_c\).
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. באַשטימען די ענדערונג אין קאָנצענטראַציע:
אנפאנגס, די צאל מאלעס איז:
– \([\text{N}_2]_{initial} = 1 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{H}_2]_{initial} = 3 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3]_{initial} = 0 \, \text{mol/L}\]
ביי גלייכגעוויכט, די צאָל מאָלן:
– \([\טעקסט{נ_2] = 0,8 \, \טעקסט{מאָל/ל}\]
ענדערונג אין N₂ = 1 – 0,8 = 0,2 מאָל/ל
2. סטאָיכיאָמעטריע פון ענדערונגען:
\[
\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)
\]
אַלזאָ, ענדערונגען פֿאַר H₂ און NH₃:
– \([\text{H}_2] = 3 ⋅ 0,2 = 0,6 \, \text{מאָל/ל}\]
– \([\text{NH}_3] = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 \, \text{מאָל/ל}\]
מאָל גלייכגעוויכט:
– \([\text{H}_2] = 3 – 0,6 = 2,4 \, \text{מאָל/ל}\]
– \([\text{NH}_3] = 0 + 0,4 = 0,4 \, \text{מאָל/ל}\]
3. רעכנט אויס \(K_c\):
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}
\]
פאַרבייַטן די ווערטן:
– \([\text{NH}_3] = 0,4 \, \text{מאָל/ל}\]
– \([\טעקסט{נ_2] = 0,8 \, \טעקסט{מאָל/ל}\]
– \([\text{H}_2] = 2,4 \, \text{מאָל/ל}\]
\[
K_c = \frac{(0,4)^2}{(0,8)(2,4)^3}
\]
\[
= \frac{0,16}{0,8 \cdot 13,824}
\]
\[
= \frac{0,16}{11,0592}
\אומגעפער 0,0145
\]
פראגע 2: ווירקונג פון ענדערונגען אין קאנצענטראציע
א קוואַנטיטעט פון N₂O₄(g) צעפֿאַלט זיך אין 2NO₂(g) אין אַ פֿאַרמאַכטן קאַנטיינער. ביי אַ געוויסער טעמפּעראַטור איז די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנטע \(K_c\) 0,36. אויב די אָנהייב קאָנצענטראַציע פון N₂O₄(g) איז 1,0 M און עס איז נישטאָ קיין NO₂(g) אין אָנהייב, רעכנט אויס די קאָנצענטראַציע פון NO₂(g) ביי גלייכגעוויכט.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. ניצן ICE טאבעלע:
\[
\begin{אויסגלייַכן}
רעאַקציע: און N_2 O_4(g) רעכטס לינקס 2 NO_2(g)
\text{אנהייב:} און \ \ [\text{N}_2\text{O}_4]_{0} = 1.0 \, \text{M}, \ [\text{NO}_2]_{0} = 0 \\
\טעקסט{ענדערונג:} און \ \ [\טעקסט{N}_2\טעקסט{O}_4]_{eq} = 1.0 – x, \ [\טעקסט{NO}_2]_{eq} = 2x \\
\ענד{אויסגלייַכן}
\]
2. פֿאַרבינדן זיך מיט \(K_c\):
\[
ק_c = \frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}
= \frac{(2x)^2}{1.0 – x}
= \frac{4x^2}{1 – x}
\]
3. באַשטימען x:
\[
ק_ק = 0,36
\]
אַזוי, סאַבסטיטוציע:
\[
0,36 = \frac{4x^2}{1 – x}
\]
קראָס מערפֿאַך:
\[
0,36(1 – x) = 4x^2
\]
\[
0,36 – 0,36x = 4x^2
\]
רוקט אַלץ אויף איין זײַט:
\[
4x^2 + 0,36x – 0,36 = 0
\]
4. סאָלווינג קוואַדראַטישע גלייכונגען:
ניצט די קוואַדראַטישע פאָרמולע:
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 – 4ac}}{2a}
\]
וואו a = 4, b = 0,36 און c = -0,36:
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{(0,36)^2 – 4(4)(-0,36)}}{2(4)}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{0,1296 + 5,76}}{8}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{5,8896}}{8}
\]
זינט די קאנצענטראציע קען נישט זיין נעגאטיוו, קלייבן מיר די פאזיטיווע ווארצל:
\[
x \אומגעפער 0,36
\]
5. NO₂ קאָנצענטראַציע:
\[
[\text{NO}_2]_{eq} = 2x = 2 ⋅ 0,36 = 0,72 \, \text{M}
\]
קעסימפּולאַן
פֿאַרשטיין כעמישער גלייכגעוויכט איז דער שליסל צו פֿאָרויסזאָגן ווי אַ כעמישע סיסטעם וועט רעאַגירן אונטער געוויסע באַדינגונגען. מיט פּראַקטיק און אַ גרינטלעכן פֿאַרשטאַנד, קענען מיר סאָלווען פּראָבלעמען וואָס האָבן צו טאָן מיט דעם באַגריף, באַשרײַבן דעם לעצטן צושטאַנד פֿון אַ סיסטעם, און פֿאַרשטיין די דינאַמיק פֿון כעמישע רעאַקציעס אין אַ פֿאַרמאַכטן סיסטעם. דערקענען און ניצן די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנטע (K_c) וועט מאַכן עס גרינגער צו פֿאָרויסזאָגן די קאָנצענטראַציעס פֿון אַלע מינים אין אַ סיסטעם אין גלייכגעוויכט.
