ניצן גלייכגעוויכט קאָנסטאַנטן אין קאַלקולאַציעס

ניצן גלייכגעוויכט קאָנסטאַנטן אין קאַלקולאַציעס

הקדמה

כעמישע גלייכגעוויכט איז א יסודות'דיגע קאנצעפט אין כעמיע וואס באשרייבט א צושטאנד אין וועלכן די פארווערטס און צוריקווערטס רעאקציעס פאסירן מיט דער זעלבער שנעלקייט, אזוי אז די קאנצענטראציעס פון רעאקטאנטן און פראדוקטן בלייבן קאנסטאנט איבער צייט. איינער פון די הויפט וועגן צו פארשטיין גלייכגעוויכט איז דורך די נוצן פון די גלייכגעוויכט קאנסטאנט (K).

דיזער אַרטיקל וועט אויספאָרשן די נוצן פון דער גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט אין קאַלקולאַציעס אין טיפקייט. מיר וועלן דעקן ווי צו רעכענען K, ווי צו צולייגן עס צו גלייכגעוויכט קאָנצענטראַציע קאַלקולאַציעס, און ווי עקסטערנע פאַקטאָרן קענען ווירקן גלייכגעוויכט.

פֿאַרשטיין די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט

די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט, K, איז אַ נומער וואָס ווײַזט די גלייכגעוויכט פּאָזיציע פֿון אַ כעמישער רעאַקציע. דאָס איז די פּראָפּאָרציע פֿון די קאָנצענטראַציעס פֿון די פּראָדוקטן צו די קאָנצענטראַציעס פֿון די רעאַקטאַנטן, יעדער אויפֿגעהויבן צו דער מאַכט וואָס קאָרעספּאָנדירט צו זײַן סטאָיכיאָמעטרישן קאָעפֿיציענט אין דער כעמישער גלייכונג.

למשל, פֿאַר דער רעאַקציע:
\[aA + bB \רעכטסלעפטהאַרפּונז cC + dD\]

די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט איז:
\[K = \frac{[C]^c [D]^d}{[A]^a [B]^b}\]

דאָ, \([A]\), \([B]\), \([C]\), און \([D]\) זענען די גלייכגעוויכט קאָנצענטראַציעס פון די רעאַקטאַנטן און פּראָדוקטן, בשעת \(a\), \(b\), \(c\), און \(d\) זענען די קאָעפֿיציענטן פון יעדער סובסטאַנץ אין דער רעאַקציע.

אויסרעכענען די גלייכגעוויכט קאנסטאנט

צו רעכענען K, דארפן מיר די קאנצענטראציעס פון די סובסטאנצן ביי גלייכגעוויכט. למשל, פאר דער פריערדיגער היפאטעטישער רעאקציע, אויב מיר ווייסן די קאנצענטראציעס פון A, B, C, און D ביי גלייכגעוויכט, קענען מיר פשוט אריינשטעלן די ווערטן אין דער גלייכונג פאר K.

קאָנטעקסט:
לאָמיר זאָגן מיר האָבן די פאלגענדע רעאַקציע ביי אַ געוויסער טעמפּעראַטור:
\[2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)\]

אויב אין גלייכגעוויכט האבן מיר:
\[[SO_2] = 0.2 \, \text{M}\]
\[[O_2] = 0.1 \, \text{M}\]
\[[SO_3] = 0.4 \, \text{M}\]

די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט וועט ווערן קאַלקולירט ווי פאלגנד:
\[ק = \frac{[SO_3]^2}{[SO_2]^2 [אָ_2]} = \frac{(0.4)^2}{(0.2)^2 (0.1)} = \frac{0.16}{0.004} = 40\]

ניצן K צו פאָרויסזאָגן קאָנצענטראַציע

אזוי שנעל ווי דער K ווערט איז באקאנט, קענען מיר עס ניצן צו באשטימען די קאנצענטראציע פון ​​א סובסטאנץ אין א גלייכגעוויכט סיסטעם.

קאָנטעקסט:
באַטראַכט די רעאַקציע:
\[H_²(g) + I_²(g) \rightleftharpoons 2HI(g)\]

מיט \(K = 50\) און די רעאַקציע אָנהייבנדיק מיט דער אָנהייב קאָנצענטראַציע:
\[[H_2] = 1.0 \, \text{M}\]
\[[I_2] = 1.0 \, \text{M}\]
\[[HI] = 0 \, \text{M}\]

לאָמיר באַשטימען די קאָנצענטראַציעס פון די סאַבסטאַנסן אין גלייכגעוויכט.

ערשטנס, דעפינירט די ענדערונג אין קאנצענטראציע ווען גלייכגעוויכט ווערט דערגרייכט. זאל \(x\) זיין די מאלאריטעט פון H_2 און I_2 וואס רעאגירן, דעמאלט:
אין גלייכגעוויכט:
\[[H_2] = 1.0 – x\]
\[[I_2] = 1.0 – x\]
\[[HI] = 2x\]

ניצט K צו קאנסטרואירן די גלייכגעוויכט גלייכונג:
\[K = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = 50\]
\[\frac{(2x)^2}{(1.0 – x)(1.0 – x)} = 50\]
\[ \frac{4x^2}{(1.0 – x)^2} = 50\]
\[4x^2 = 50(1.0 – x)^2\]
\[4x^2 = 50(1.0 – 2x + x^2)\]
\[4x^2 = 50 – 100x + 50x^2\]

איבערשטעלן צו שאַפֿן אַ קוואַדראַטישע גלייכונג:
\[50x^2 – 4x^2 – 100x + 50 = 0\]
\[46x^2 – 100x + 50 = 0\]

ניצט די קוואַדראַטישע פֿאָרמולע צו סאָלווען פֿאַר \(x\):
\[x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 – 4ac}}{2a}\]
מיט ‏(a = 46), ‏(b = -100), און ‏(c = 50):
\[x = \frac{100 \pm \sqrt{10000 – 9200}}{92}\]
\[x = \frac{100 \pm \sqrt{800}}{92}\]
\[x = \frac{100 \pm 28.28}{92}\]
\[x = \frac{128.28}{92} \text{ אדער } x = \frac{71.72}{92}\]
\[x = 1.395 \text{ אדער } x = 0.779\]

נאָר די לייזונג \(x = 0.779\) איז גילטיק ווײַל די קאָנצענטראַציע קען נישט איבערשטייגן די אָנהייב קאָנצענטראַציע.

אַזוי ווערט די גלייכגעוויכט קאָנצענטראַציע:
\[[H_2] = 1.0 – 0.779 = 0.221 \, \text{M}\]
\[[I_2] = 1.0 – 0.779 = 0.221 \, \text{M}\]
\[[HI] = 2(0.779) = 1.558 \, \text{M}\]

השפּעה פון סביבה־געגנט־פאקטארן

פאַקטאָרן ווי טעמפּעראַטור, דרוק און קאָנצענטראַציע קענען אַפעקטירן גלייכגעוויכט. לע שאַטעליער'ס פּרינציפּ העלפֿט פאָרויסזאָגן ווי אַ סיסטעם אין גלייכגעוויכט וועט רעאַגירן צו עקסטערנע ענדערונגען:

1. ענדערונג אין קאנצענטראציע: צולייגן אדער אוועקנעמען איינעם פון די רעאקטאנטן אדער פראדוקטן וועט פאראורזאכן אז די סיסטעם זאל זיך רירן כדי צוריקצושטעלן גלייכגעוויכט לויט K.

2. דרוק ענדערונגען: סיסטעמען מיט גאז וועלן פרובירן צו רעדוצירן אדער פארגרעסערן דרוק דורך ענדערן די צאל גאז מאלעקולן.

3. טעמפּעראַטור ענדערונג: K וועט זיך ענדערן אויב די טעמפּעראַטור ווערט געענדערט. ביי ענדאָטהערמישע רעאַקציעס (אַבזאָרבירן היץ), וועט אַ העכערונג אין טעמפּעראַטור פאַרגרעסערן K, בשעת ביי עקזאָטהערמישע רעאַקציעס (באַפרייען היץ), וועט אַ העכערונג אין טעמפּעראַטור פאַרקלענערן K.

קעסימפּולאַן

די גלייכגעוויכט קאָנסטאַנט איז אַ וויכטיק געצייַג אין אַנאַליזירן און פאָרויסזאָגן דאָס נאַטור פון כעמישע רעאַקציעס ביי גלייכגעוויכט. מיט אַ גוטן פארשטאנד פון K, קענען מיר רעכענען די גלייכגעוויכט פּאָזיציע און פֿאַרשטיין דעם איינפלוס פון עקסטערנע פאַקטאָרן אויף גלייכגעוויכט רעאַקציעס. אַפּליקירן די פּרינציפּן דערמעגלעכט אונדז צו קאָנטראָלירן כעמישע רעאַקציעס אין אַ פאַרשיידנקייט פון אינדוסטריעלע און לאַבאָראַטאָריע קאָנטעקסטן.