அலகு 8 - வேதிச்சமநிலை
மீளக்கூடிய வேதிவினையின் வழிமுறையை ஆய்வு செய்து வேதிச்சமநிலை கோட்பாட்டை உருவாக்கினார். அவர் நவீன வேதியியல் பெயரிடல் முறைக்கும் பங்களித்தார். குளோரின் வாயுவின் வெளுக்கும் செயலை முதன்முதலில் நிரூபித்தவர் ஆவார், மேலும் ஒரு வெளுக்கும் முகவராக செயல்படும் சோடியம் ஹைப்போகுளோரைட்டின் கரைசலை உருவாக்கினார்.
கற்றல் நோக்கங்கள்
இந்த அலகைப் படித்த பின்னர், மாணவர்கள்
- சமநிலையின் பொருளை விளக்க முடியும்
- இயற்பியல் மற்றும் வேதிச்செயல்முறைகளில் ஈடுபடும் இயங்கு சமநிலையின் தன்மையை விளக்க முடியும்
- நிறைவினை விதியைக் கூற முடியும்
- சமநிலை மாறிலிகளான \( \mathrm{K_c} \) மற்றும் \( \mathrm{K_p} \) க்கான கோவைகளைப் பெற முடியும்
- \( \mathrm{K_p} \) மற்றும் \( \mathrm{K_c} \) இடையேயான தொடர்பை நிறுவ முடியும்
- சமநிலை மாறிலியைப் பயன்படுத்தி வினையின் அளவினைக் கணிக்க முடியும்
- லி-செட்லியர் விதியைக் கூற முடியும்
- சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்பைப் பாதிக்கும் பல்வேறு காரணிகளின் விளைவை விளக்க முடியும்
- வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாட்டைப் பெற முடியும்
8.1 அறிமுகம்
நமது அன்றாட வாழ்வில், பல வேதி மற்றும் இயற்பியல் மாற்றங்களை நாம் கவனிக்கிறோம். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு வாழைப்பழம் சில நாட்களில் பழுக்கிறது, வெள்ளி சில மாதங்களில் களங்கமடைகிறது மற்றும் இரும்பு மெதுவாக துருப்பிடிக்கிறது. இச்செயல்முறைகள் ஒரு திசையில் மட்டுமே நிகழ்கின்றன. இப்போது நமது உடலில் ஹீமோகுளோபினால் ஆக்ஸிஜன் கொண்டு செல்லப்படுவதை ஒரு மீளக்கூடிய மாற்றத்திற்கான எடுத்துக்காட்டாகக் கருதுவோம். ஹீமோகுளோபின் நுரையீரலில் ஆக்ஸிஜனுடன் இணைந்து ஆக்ஸிஹீமோகுளோபினை உருவாக்குகிறது. ஆக்ஸிஹீமோகுளோபின் ஆக்ஸிஜனை வெளியிட்டு ஹீமோகுளோபினை உருவாக்கும் போக்கினைக் கொண்டுள்ளது. உண்மையில், நமது நுரையீரலில் மூன்று இனங்களும் சகவாழ்வு செய்கின்றன.
சில வேதிவினைகள் ஒரு திசையில் மட்டுமே நிகழ்கின்றன, அதேசமயம் பல வினைகள் இரு திசைகளிலும் நிகழ்கின்றன, மேலும் இந்த வினைகள் மீளக்கூடிய வினைகள் எனப்படும்.
வேதிவினைகளில், வினைபடுபொருட்களின் செறிவு காலப்போக்கில் குறைகிறது மற்றும் விளைபொருட்களின் செறிவு அதிகரிக்கிறது. மீளக்கூடிய வினைகளில், ஆரம்பத்தில் வினையானது விளைபொருளை உருவாக்கும் திசையில் நிகழ்கிறது. விளைபொருளின் உருவாக்கத்தின் பின்னர், எதிர்வினை தொடங்குகிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையில், எதிர்வினையின் வீதமானது முன்வினையின் வீதத்திற்குச் சமமாகி, சமநிலை நிலையைக் குறிக்கிறது.
வேதிவினைகளின் மூன்று முக்கியமான அம்சங்களான இயலுமை, வினையின் வீதம் மற்றும் வினையின் அளவு ஆகியவற்றை அறிவது விரும்பத்தக்கது. ஒரு வினையின் இயலுமை வெப்ப இயக்கவியலால் வழங்கப்படுகிறது என்பதை நாம் அறிவோம். வேதி இயக்கவியல் வினையின் வீதத்தைப் பற்றிக் கூறும். சமநிலை மாறிலியானது, இந்த அத்தியாயத்தில் நாம் விவாதிக்கப்போகும் ஒரு வினையின் அளவைப் பற்றிக் கூறுகிறது. மேலும், சமநிலையின் வகைகள், சமநிலை மாறிலியின் முக்கியத்துவம் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் அளவுகளுடனான அதன் தொடர்பு, மற்றும் வினை நிலைமைகளில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு வேதிச்சமநிலையின் பதில் ஆகியவற்றையும் நாம் விவாதிப்போம்.
8.2 இயற்பியல் மற்றும் வேதிச்சமநிலை
வெவ்வேறு வகையான சமநிலைகள் உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரே எடையுள்ள இரண்டு நபர்கள் ஒரு ஊஞ்சலின் எதிரெதிர் பக்கங்களில், சுழல் புள்ளியிலிருந்து சம தூரத்தில் அமர்ந்தால், ஊஞ்சல் நிலையாகவும் நேராகவும் இருக்கும், மேலும் அது சமநிலையில் உள்ளதாகக் கூறப்படுகிறது.
சமநிலை நிலைக்கு மற்றொரு எடுத்துக்காட்டு “கயிறு இழுத்தல்” விளையாட்டு ஆகும். இந்த விளையாட்டில், ஒரு கயிறு இரண்டு அணிகளுக்கிடையே இறுக்கமாக இழுக்கப்படுகிறது. இரண்டு அணிகளும் சமமான விசையுடன் கயிற்றை இழுக்கும் மற்றும் கயிறு எந்த திசையிலும் நகராமல் இருக்கும் ஒரு சூழ்நிலை இருக்கலாம். இந்த நிலை சமநிலையில் உள்ளதாகக் கூறப்படுகிறது.
மீளக்கூடிய செயல்முறைகளில், இரண்டு எதிர்விளைவுகளின் வீதமும் ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையில் சமமாகிறது. இந்த நிலையில் வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் செறிவு காலப்போக்கில் மாறுவதில்லை. இந்த நிபந்தனை நிலையானதாக இல்லாமல் இயங்கு நிலையில் உள்ளது, ஏனெனில் முன்வினை மற்றும் எதிர்வினை இரண்டும் ஒரே வீதத்தில் தொடர்ந்து நிகழ்ந்து கொண்டிருக்கும்.
8.2.1 இயற்பியல் சமநிலை
வெவ்வேறு கட்டங்களை உருவாக்கும் பொருளின் அளவு காலப்போக்கில் மாறாத ஒரு அமைப்பு இயற்பியல் சமநிலையில் உள்ளதாகக் கூறப்படுகிறது. இது அமைப்பில் உணரக்கூடிய இயற்பியல் மாற்றத்தை உள்ளடக்காது. இயற்பியல் சமநிலையைப் புரிந்து கொள்ள, பின்வரும் நிலை மாற்றங்களை ஆய்வு செய்வோம்.
திட-திரவ சமநிலை
\( 273 \ \mathrm{K} \) இல் ஒரு மூடிய கொள்கலனில் பனி உருகுவதைக் கருதுவோம். இந்த அமைப்பு ஒரு இயற்பியல் சமநிலை நிலையை அடையும், அதில் திடக்கட்டம் மற்றும் திரவக்கட்டத்தில் உள்ள நீரின் அளவு காலப்போக்கில் மாறாது. இச்செயல்முறையில், எந்த ஒரு கணத்திலும் திடக்கட்டத்திலிருந்து வெளியேறும் மற்றும் திடக்கட்டத்திற்குத் திரும்பும் நீர் மூலக்கூறுகளின் மொத்த எண்ணிக்கை சமமாக இருக்கும்.
சில பனிக்கட்டிகள் மற்றும் நீர் ஒரு தெர்மோஸ் குடுவையில் (\( 273 \ \mathrm{K} \) மற்றும் 1 atm அழுத்தத்தில்) வைக்கப்பட்டால், பனி மற்றும் நீரின் நிறையில் மாற்றம் இருக்காது.
சமநிலையில்,
\[ \text{பனி உருகும் வீதம்} = \text{நீர் உறையும் வீதம்} \]\[ \mathrm{H_2O(s) \rightleftharpoons H_2O(l)} \]மேற்கண்ட சமநிலை ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் மட்டுமே இருக்கும். ஒரு பொருளின் திட மற்றும் திரவ கட்டங்கள் சமநிலையில் இருக்கும் வெப்பநிலை அப்பொருளின் உருகுநிலை அல்லது உறைநிலை எனப்படும்.
திரவ-ஆவி சமநிலை
இதேபோல், ஒரு பொருளின் திரவ கட்டத்திற்கும் ஆவி கட்டத்திற்கும் இடையே ஒரு சமநிலை உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, திரவ நீர், \( 373 \ \mathrm{K} \) மற்றும் 1 atm அழுத்தத்தில் ஒரு மூடிய கலனில் அதன் ஆவியுடன் சமநிலையில் உள்ளது.
\[ \mathrm{H_2O(l) \rightleftharpoons H_2O(g)} \]இங்கு, ஆவியாதல் வீதம் \( = \) ஒடுக்க வீதம்
ஒரு பொருளின் திரவ மற்றும் ஆவி கட்டங்கள் சமநிலையில் இருக்கும் வெப்பநிலை அப்பொருளின் கொதிநிலை மற்றும் ஒடுநிலை எனப்படும்.
திட-ஆவி சமநிலை
திடப்பொருள் பதங்கமாகி ஆவியாகும் ஒரு மூடிய அமைப்பைக் கருதுவோம். இச்செயல்முறையிலும், இந்த இரண்டு கட்டங்களுக்கிடையே சமநிலை நிறுவப்படும். திட அயோடின் ஒரு மூடிய வெளிப்படையான கலனில் வைக்கப்படும் போது, சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகு, அயோடின் பதங்கமாதல் காரணமாக கலன் ஊதா நிற ஆவியால் நிரம்பும். ஆரம்பத்தில், ஊதா நிறத்தின் தீவிரம் அதிகரிக்கிறது, சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகு அது குறைகிறது, இறுதியில் பின்வரும் சமநிலை அடையப்படுவதால் அது மாறிலியாகிறது.
\[ \mathrm{I_2(s) \rightleftharpoons I_2(g)} \]மேலும் எடுத்துக்காட்டுகள்:
\[ \mathrm{Camphor(s) \rightleftharpoons Camphor(g)} \]\[ \mathrm{NH_4Cl(s) \rightleftharpoons NH_4Cl(g)} \]8.2.2 திரவங்களில் திடப்பொருட்கள் அல்லது வாயுக்கள் கரைதல் சார்ந்த சமநிலை
திரவங்களில் திடப்பொருட்கள்
ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் நீரில் சர்க்கரையைச் சேர்க்கும்போது, அது கரைந்து சர்க்கரைக் கரைசலை உருவாக்குகிறது. நீங்கள் அதிக சர்க்கரையைச் சேர்த்துக் கொண்டே இருந்தால், சேர்க்கப்பட்ட சர்க்கரை திடமாகவே இருக்கும் ஒரு நிலையை அடைவீர்கள், மேலும் விளைந்த கரைசல் நிறைவுற்ற கரைசல் எனப்படும். இங்கு, முந்தைய நிகழ்வுகளைப் போலவே, திடக்கட்டத்தில் உள்ள கரைபொருள் மூலக்கூறுகளுக்கும் கரைசல் கட்டத்தில் உள்ளவற்றுக்கும் இடையே ஒரு இயங்கு சமநிலை நிறுவப்படுகிறது.
இச்செயல்முறையில்,
\[ \text{கரைபொருள் கரையும் வீதம்} = \text{கரைபொருள் படிகமாகும் வீதம்} \]திரவங்களில் வாயுக்கள்
ஒரு குறிப்பிட்ட அழுத்தத்தின் கீழ் ஒரு வாயு திரவத்தில் கரையும் போது, வாயு நிலையில் உள்ள வாயு மூலக்கூறுகளுக்கும் திரவத்தில் கரைந்துள்ளவற்றுக்கும் இடையே ஒரு சமநிலை இருக்கும்.
எடுத்துக்காட்டு:
கார்பனேற்றப்பட்ட பானங்களில் பின்வரும் சமநிலை உள்ளது.
\[ \mathrm{CO_2(g) \rightleftharpoons CO_2(solution)} \]இத்தகைய வாயு-கரைசல் சமநிலை செயல்முறைகளை விளக்க ஹென்றி விதி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
8.3 வேதிச்சமநிலை
இயற்பியல் செயல்முறைகளைப் போலவே வேதிவினைகளும் சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகு படிப்படியாக ஒரு சமநிலை நிலையை அடைகின்றன. ஒரு பொதுவான மீளக்கூடிய வினையைக் கருதுவோம்.
\[ \mathrm{A + B \rightleftharpoons C + D} \]ஆரம்பத்தில் A மற்றும் B மட்டுமே உள்ளன. விரைவில், முன்வினையால் சில விளைபொருள் C மற்றும் D மூலக்கூறுகள் உருவாகின்றன. விளைபொருட்களின் செறிவு அதிகரிக்கும் போது, அதிக விளைபொருட்கள் மோதி எதிர்திசையில் வினைபுரிகின்றன. இது எதிர்வினையின் வீதத்தை அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது. எதிர்வினையின் வீதம் அதிகரிக்கும் போது, முன்வினையின் வீதம் குறைகிறது. இறுதியில், இரண்டு வினைகளின் வீதமும் சமமாகிறது.
8.4 சமநிலையின் இயங்கு தன்மை
பல மாடி கட்டிடத்தில், மக்கள் முதல் தளத்திலிருந்து இரண்டாம் தளத்திற்கும், நேர்மாறாகவும் நகரும் ஒரு சூழ்நிலையைக் கருதுவோம். ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான மக்கள் முதல் தளத்திலிருந்து இரண்டாம் தளத்திற்கு மேலே நகர்கிறார்கள், மேலும் அதே எண்ணிக்கையிலான மக்கள் இரண்டாம் தளத்திலிருந்து முதல் தளத்திற்கு கீழே நகர்கிறார்கள் என்று வைத்துக்கொள்வோம். இப்போது, மக்களின் நகர்வு வீதம் ஒன்றுக்கொன்று சமமாக உள்ளது, எனவே ஒவ்வொரு தளத்திலும் உள்ள மக்களின் எண்ணிக்கை ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். இவ்வாறு இரண்டு தளங்களிலும் உள்ள மக்களின் தொகை ஒரு இயங்கு சமநிலையில் உள்ளது. சமநிலையின் இயங்கு தன்மையைப் புரிந்துகொள்ள இந்த ஒப்புமையை நீட்டிப்போம்.
மீளக்கூடிய வேதிவினைகள் சமநிலை அடையும் போது நின்று விடுவதில்லை. சமநிலையில் முன்வினை மற்றும் எதிர்வினை ஒரே வீதத்தில் நிகழ்ந்து கொண்டிருக்கும் மற்றும் எந்த பருநிலை மாற்றமும் கவனிக்கப்படுவதில்லை. எனவே வேதிச்சமநிலை ஒரு இயங்கு சமநிலை நிலையில் உள்ளது.
எடுத்துக்காட்டாக,
\[ \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \]8.5 ஒருபடி மற்றும் பல்லினச் சமநிலைகள்
8.5.1 ஒருபடிச் சமநிலை
ஒரு ஒருபடிச் சமநிலையில், அனைத்து வினைபடுபொருட்களும் விளைபொருட்களும் ஒரே கட்டத்தில் இருக்கும்.
எடுத்துக்காட்டு:
\[ \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \]மேற்கண்ட சமநிலையில், \( \mathrm{H_2} \), \( \mathrm{I_2} \) மற்றும் HI அனைத்தும் வாயு நிலையில் உள்ளன.
இதேபோல், பின்வரும் வினைக்கு, அனைத்து வினைபடுபொருட்களும் விளைபொருட்களும் ஒருபடி கரைசல் கட்டத்தில் உள்ளன.
8.5.2 பல்லினச் சமநிலை
சமநிலையில் உள்ள ஒரு வினையின் வினைபடுபொருட்களும் விளைபொருட்களும் வெவ்வேறு கட்டங்களில் இருந்தால், அது பல்லினச் சமநிலை எனப்படும்.
எடுத்துக்காட்டுகள்:
\[ \mathrm{H_2O(l) \rightleftharpoons H_2O(g)} \]\[ \mathrm{CaCO_3(s) \rightleftharpoons CaO(s) + CO_2(g)} \]8.6 நிறைவினை விதி
1864 ஆம் ஆண்டில், மாக்சிமிலியன் குல்ட்பெர்க் மற்றும் பீட்டர் வேக் என்ற இரண்டு நார்வேஜிய வேதியியலாளர்கள், பல மீளக்கூடிய வினைகளின் சோதனை ஆய்வுகளின் அடிப்படையில் நிறைவினை விதியை உருவாக்கினர். அந்த விதி பின்வருமாறு கூறுகிறது:
“எந்த ஒரு கணத்திலும், ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு வேதிவினையின் வீதமானது, அந்தக் கணத்தில் வினைபடுபொருட்களின் செயல் நிறைகளின் பெருக்கத்திற்கு நேர்விகிதத்தில் இருக்கும்.”
\[ \text{வீதம்} \propto [\text{வினைபடுபொருள்}]^x \]இங்கு \( x \) என்பது வினைபடுபொருளின் ஸ்டோக்கியோமெட்ரிக் கெழு மற்றும் சதுர அடைப்புக்குறி வினைபடுபொருட்களின் செயல் நிறை (செறிவு) ஆகியவற்றைக் குறிக்கிறது.
\[ \text{செயல் நிறை} = \left(\frac{n}{V}\right) \ \mathrm{mol \ dm^{-3}} \ \text{(or)} \ \mathrm{mol \ L^{-1}} \]8.6.1 சமநிலை மாறிலிகள் \( \mathrm{K_p} \) மற்றும் \( \mathrm{K_c} \)
பின்வரும் மீளக்கூடிய வினையைக் கருதுவோம்,
\[ x\mathrm{A} + y\mathrm{B} \rightleftharpoons l\mathrm{C} + m\mathrm{D} \]இங்கு A மற்றும் B ஆகியவை வினைபடுபொருட்கள், C மற்றும் D ஆகியவை விளைபொருட்கள் மற்றும் \( x, y, l \) மற்றும் \( m \) ஆகியவை முறையே A, B, C மற்றும் D இன் ஸ்டோக்கியோமெட்ரிக் கெழுக்களாகும்.
நிறைவினை விதியைப் பயன்படுத்த, முன்வினையின் வீதம்,
\[ r_f \propto [\mathrm{A}]^x [\mathrm{B}]^y \quad \text{or} \quad r_f = k_f [\mathrm{A}]^x [\mathrm{B}]^y \]இதேபோல், எதிர்வினையின் வீதம்,
\[ r_b \propto [\mathrm{C}]^l [\mathrm{D}]^m \quad \text{or} \quad r_b = k_b [\mathrm{C}]^l [\mathrm{D}]^m \]இங்கு \( k_f \) மற்றும் \( k_b \) ஆகியவை விகிதச் மாறிலிகள் ஆகும்.
சமநிலையில்,
\[ \text{முன்வினையின் வீதம் } (r_f) = \text{எதிர்வினையின் வீதம் } (r_b) \]\[ k_f [\mathrm{A}]^x [\mathrm{B}]^y = k_b [\mathrm{C}]^l [\mathrm{D}]^m \]\[ \text{or} \quad \frac{k_f}{k_b} = \frac{[\mathrm{C}]^l [\mathrm{D}]^m}{[\mathrm{A}]^x [\mathrm{B}]^y} = K_c \]இங்கு \( \mathbf{K_c} \) என்பது செறிவின் (செயல் நிறை) அடிப்படையிலான சமநிலை மாறிலி ஆகும்.
ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில், சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட வேதிச்சமன்பாட்டில் விளைபொருட்களின் செயல் நிறைகளின் பெருக்குத்தொகைக்கும், அவற்றின் ஸ்டோக்கியோமெட்ரிக் கெழுக்களின் அடுக்குக்கும், வினைபடுபொருட்களின் அவ்வாறான மதிப்புக்கும் உள்ள விகிதம் ஒரு மாறிலியாகும். இது சமநிலை மாறிலி எனப்படும்.
மேற்கண்ட வினையின் வினைபடுபொருட்களும் விளைபொருட்களும் வாயு நிலையில் இருந்தால், சமநிலை மாறிலியை பகுதி அழுத்தங்களின் அடிப்படையில் பின்வருமாறு எழுதலாம்.
\[ K_p = \frac{P_C^l \times P_D^m}{P_A^x \times P_B^y} \]இங்கு \( P_A, P_B, P_C \) மற்றும் \( P_D \) ஆகியவை முறையே A, B, C மற்றும் D ஆகிய வாயுக்களின் பகுதி அழுத்தங்களாகும்.
8.6.2 \( \mathrm{K_p} \) மற்றும் \( \mathrm{K_c} \) இடையேயான தொடர்பு
அனைத்து வினைபடுபொருட்களும் விளைபொருட்களும் சிறந்த வாயுக்களாக இருக்கும் பொது வினையைக் கருதுவோம்.
\[ x\mathrm{A} + y\mathrm{B} \rightleftharpoons l\mathrm{C} + m\mathrm{D} \]சமநிலை மாறிலி \( \mathbf{K_c} \) ஆனது
\[ K_c = \frac{[C]^l [D]^m}{[A]^x [B]^y} \]மற்றும் \( K_p \) ஆனது,
\[ K_p = \frac{P_C^l \times P_D^m}{P_A^x \times P_B^y} \]சிறந்த வாயுச் சமன்பாடு \( PV = nRT \).
செயல் நிறை \( = \) மோலார் செறிவு \( = \frac{n}{V} \)
\( \frac{n}{V} = \frac{P}{RT} \) என்பதால், பகுதி அழுத்தத்தை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்,
\[ P_A = [A]RT, \quad P_B = [B]RT, \quad P_C = [C]RT, \quad P_D = [D]RT \]பிரதியிட,
\[ K_p = \frac{[C]^l (RT)^l [D]^m (RT)^m}{[A]^x (RT)^x [B]^y (RT)^y} = \frac{[C]^l [D]^m}{[A]^x [B]^y} (RT)^{(l+m)-(x+y)} \]\[ K_p = K_c (RT)^{\Delta n_g} \tag{5} \]இங்கு \( \Delta n_g \) என்பது வாயுக் கட்டத்தில் உள்ள விளைபொருட்களின் மோல்களின் கூட்டுத்தொகைக்கும் வினைபடுபொருட்களின் மோல்களின் கூட்டுத்தொகைக்கும் உள்ள வித்தியாசம் ஆகும்.
\[ \Delta n_g = n_p - n_r \]\( \Delta n_g = 0 \) எனில்
\[ K_p = K_c \]எடுத்துக்காட்டுகள்:
- \( \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \)
- \( \mathrm{N_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO(g)} \)
\( \Delta n_g = +ve \) எனில்
\[ K_p = K_c (RT)^{+ve} \quad \Rightarrow \quad K_p > K_c \]எடுத்துக்காட்டுகள்:
- \( \mathrm{2NH_3(g) \rightleftharpoons N_2(g) + 3H_2(g)} \)
- \( \mathrm{PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g)} \)
\( \Delta n_g = -ve \) எனில்
\[ K_p = K_c (RT)^{-ve} \quad \Rightarrow \quad K_p < K_c \]எடுத்துக்காட்டுகள்:
- \( \mathrm{2H_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2H_2O(g)} \)
- \( \mathrm{2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)} \)
8.6.3 பல்லினச் சமநிலைக்கான சமநிலை மாறிலிகள்
பின்வரும் பல்லினச் சமநிலையைக் கருதுவோம்.
\[ \mathrm{CaCO_3(s) \rightleftharpoons CaO(s) + CO_2(g)} \]மேற்கண்ட வினைக்கான சமநிலை மாறிலியை பின்வருமாறு எழுதலாம்
\[ K_c = \frac{[\mathrm{CaO(s)}][\mathrm{CO_2(g)}]}{[\mathrm{CaCO_3(s)}]} \]ஒரு தூய திடப்பொருள் எப்போதும் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் ஒரே செறிவைக் கொண்டிருக்கும், ஏனெனில் அது அதன் கொள்கலனை நிரப்ப விரிவடையாது. அதாவது, அதன் கனஅளவின் ஒரு லிட்டருக்கு ஒரே எண்ணிக்கையிலான மோல்களைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, ஒரு தூய திடப்பொருளின் செறிவு ஒரு மாறிலியாகும். மேற்கண்ட கோவையை பின்வருமாறு மாற்றியமைக்கலாம்
\[ K_c = [\mathrm{CO_2(g)}] \]மேற்கண்ட வினைக்கான சமநிலை மாறிலியானது கால்சியம் கார்பனேட் அல்லது கால்சியம் ஆக்சைடைச் சார்ந்திருக்காமல், கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் செறிவை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது. இதேபோல், ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் தூய திரவத்தின் செயல் நிறை (செறிவு) மாறுவதில்லை. இதன் விளைவாக, தூய திரவங்களின் செறிவு உறுப்புகளையும் சமநிலை மாறிலியின் கோவையிலிருந்து விலக்கலாம்.
எடுத்துக்காட்டாக,
\[ \mathrm{CO_2(g) + H_2O(l) \rightleftharpoons H^+ (aq) + HCO_3^- (aq)} \]\( \mathrm{H_2O(l)} \) ஒரு தூய திரவம் என்பதால், \( K_c \) ஐ பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்
\[ K_c = \frac{[\mathrm{H^+}][\mathrm{HCO_3^-}]}{[\mathrm{CO_2}]} \]அட்டவணை 8.1 சில மீளக்கூடிய வினைகளுக்கான சமநிலை மாறிலிகளுக்கு இடையேயான தொடர்பு
| மீளக்கூடிய வினைகள் | சமநிலை மாறிலி |
|---|---|
| 1. \( 2\mathrm{SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)} \) | \( K_c = \frac{[SO_3]^2}{[SO_2]^2[O_2]} \) மற்றும் \( K_p = \frac{P_{SO_3}^2}{P_{SO_2}^2 \times P_{O_2}} \) |
| 2. \( 2\mathrm{CO(g) \rightleftharpoons CO_2(g) + C(s)} \) | \( K_c = \frac{[CO_2]}{[CO]^2} \) மற்றும் \( K_p = \frac{P_{CO_2}}{P_{CO}^2} \) |
உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்
- பின்வரும் வினையைக் கருதுக
\( \mathrm{Fe^{3+}} \) மற்றும் SCN இன் ஆரம்ப செறிவு முறையே \( 1 \times 10^{-3} \ \mathrm{M} \) மற்றும் \( 8 \times 10^{-4} \ \mathrm{M} \) ஆக இருக்குமாறு ஒரு கரைசல் தயாரிக்கப்படுகிறது. சமநிலையில் \( [\mathrm{Fe(SCN)}]^{2+} \) செறிவு \( 2 \times 10^{-4} \ \mathrm{M} \) ஆகும். சமநிலை மாறிலியின் மதிப்பைக் கணக்கிடுக.
- NO இன் வளிமண்டல ஆக்சிஜனேற்றம்
NO இன் 1 atm மற்றும் \( \mathrm{O_2} \) இன் 1 atm ஆரம்ப அழுத்தத்துடன் ஆய்வு செய்யப்பட்டது. சமநிலையில், ஆக்சிஜனின் பகுதி அழுத்தம் 0.52 atm ஆகும். வினையின் \( K_p \) ஐக் கணக்கிடுக.
8.7 சமநிலை மாறிலியின் பயன்பாடுகள்
சமநிலை மாறிலியின் அறிவு நமக்கு உதவுவது
- நிகர வினை எந்த திசையில் நிகழும் என்பதைக் கணிக்க
- வினையின் அளவைக் கணிக்க
- வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் சமநிலை செறிவுகளைக் கணக்கிட
இந்த மாறிலிகள் முன்வினை அல்லது எதிர்வினையின் வீதங்கள் குறித்த எந்த தகவலையும் வழங்குவதில்லை என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.
8.7.1 ஒரு வினையின் அளவைக் கணித்தல்
சமநிலை மாறிலியின் மதிப்பு, \( \mathrm{K_c} \) ஒரு வினையின் அளவை நமக்குக் கூறுகிறது, அதாவது, ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் விளைபொருள் உருவாக்கத்தை நோக்கி வினை எவ்வளவு தூரம் முன்னேறியுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.
\( \mathrm{K_c} \) இன் பெரிய மதிப்பானது, வினையானது அதிக விளைபொருள் விளைச்சலுடன் சமநிலையை அடைவதைக் குறிக்கிறது. மறுபுறம், \( \mathrm{K_c} \) இன் சிறிய மதிப்பானது, வினையானது குறைந்த விளைபொருள் விளைச்சலுடன் சமநிலையை அடைவதைக் குறிக்கிறது. பொதுவாக,
- \( K_c > 10^3 \) எனில், வினையானது கிட்டத்தட்ட முழுமையடையும் வரை நிகழ்கிறது
- \( K_c < 10^{-3} \) எனில், வினையானது அரிதாகவே நிகழ்கிறது
- \( K_c \) ஆனது \( 10^{-3} \) முதல் \( 10^3 \) வரையிலான வரம்பில் இருந்தால், சமநிலையில் கணிசமான அளவு வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்கள் இருக்கும்
அட்டவணை 8.2 \( \mathbf{K_c} \) இன் மீது வினையின் அளவு சார்ந்திருத்தல்
| \( K_c \) இன் மதிப்பு | \( K_c < 10^{-3} \) | \( 10^{-3} < K_c < 10^3 \) | \( K_c > 10^3 \) |
|---|---|---|---|
| வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் சார்பு செறிவுகள் | \( [\text{விளைபொருட்கள்}] < [\text{வினைபடுபொருட்கள்}] \) | விளைபொருட்கள் மற்றும் வினைபடுபொருட்களின் கணிசமான அளவு | \( [\text{விளைபொருட்கள்}] > [\text{வினைபடுபொருட்கள்}] \) |
| வினையின் அளவு | வினையானது முன்திசையில் சிறிதளவே முன்னேற்றம் அடைகிறது | முன்வினை மற்றும் எதிர்வினை இரண்டும் கணிசமான முன்னேற்றத்தை அடைகின்றன | வினையானது கிட்டத்தட்ட முழுமையடையும் வரை நிகழ்கிறது |
| கணிப்பு | எதிர்வினை சாதகமாகிறது | முன்வினை அல்லது எதிர்வினை எதுவும் மேலோங்கி நிற்கவில்லை | முன்வினை சாதகமாகிறது |
| எடுத்துக்காட்டுகள் | 500 K இல் நீரின் சிதைவு: \( 2\mathrm{H_2O(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{H_2(g)} + \mathrm{O_2(g)} \); \( K_c = 4.1 \times 10^{-48} \) 1000 K இல் நைட்ரஜனின் ஆக்சிஜனேற்றம்: \( \mathrm{N_2(g)} + \mathrm{O_2(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{NO(g)} \); \( K_c = 1 \times 10^{-30} \) | 1000 K இல் புரோமின் மோனோகுளோரைடின் விலகல்: \( 2\mathrm{BrCl(g)} \rightleftharpoons \mathrm{Br_2(g)} + \mathrm{Cl_2(g)} \); \( K_c = 5 \) 700 K இல் HI உருவாதல்: \( \mathrm{H_2(g)} + \mathrm{I_2(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{HI(g)} \); \( K_c = 57.0 \) | 300 K இல் HCl உருவாதல்: \( \mathrm{H_2(g)} + \mathrm{Cl_2(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{HCl(g)} \); \( K_c = 4 \times 10^{31} \) 1000 K இல் கார்பன் மோனாக்சைட்டின் ஆக்சிஜனேற்றம்: \( 2\mathrm{CO(g)} + \mathrm{O_2(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{CO_2(g)} \); \( K_c = 2.2 \times 10^{22} \) |
8.7.2 ஒரு வினையின் திசையைக் கணித்தல்
சமநிலை மாறிலியின் அறிவிலிருந்து, வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் கொடுக்கப்பட்ட செறிவு அல்லது பகுதி அழுத்தத்திற்கு நிகர வினை எந்த திசையில் நிகழ்கிறது என்பதைக் கணிக்க முடியும்.
ஒரு பொதுவான ஒருபடி மீளக்கூடிய வினையைக் கருதுவோம்,
\[ x\mathrm{A} + y\mathrm{B} \rightleftharpoons l\mathrm{C} + m\mathrm{D} \]சமநிலையற்ற நிலைமைகளின் கீழ் மேற்கண்ட வினைக்கு, வினை ஈவு ‘Q’ என்பது, சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட வேதிச்சமன்பாட்டில் விளைபொருட்களின் செயல் நிறைகளின் பெருக்குத்தொகைக்கும், அவற்றின் ஸ்டோக்கியோமெட்ரிக் கெழுக்களின் அடுக்குக்கும், வினைபடுபொருட்களின் அவ்வாறான மதிப்புக்கும் உள்ள விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.
சமநிலையற்ற நிலைமைகளின் கீழ், வினை ஈவு Q ஐ பின்வரும் கோவையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்.
\[ Q = \frac{[C]^l [D]^m}{[A]^x [B]^y} \]வினை நிகழும்போது, வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் செறிவில் தொடர்ச்சியான மாற்றம் ஏற்படுகிறது, மேலும் வினையானது சமநிலையை அடையும் வரை Q மதிப்பும் மாறுகிறது. சமநிலையில் Q ஆனது ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் \( K_c \) க்கு சமமாக இருக்கும். ஒருமுறை சமநிலை அடையப்பட்டால், Q மதிப்பில் மாற்றம் இருக்காது. Q மதிப்பை அறிவதன் மூலம், அதை \( K_c \) உடன் ஒப்பிட்டு வினையின் திசையைக் கணிக்கலாம்.
- \( Q = K_c \) எனில், வினையானது சமநிலை நிலையில் உள்ளது.
- \( Q > K_c \) எனில், வினையானது எதிர்த்திசையில் (விளைபொருட்களிலிருந்து வினைபடுபொருட்கள் உருவாகும் திசையில்) நிகழும்.
- \( Q < K_c \) எனில், வினையானது முன்திசையில் (வினைபடுபொருட்களிலிருந்து விளைபொருட்கள் உருவாகும் திசையில்) நிகழும்.
எடுத்துக்காட்டு 1
717 K இல் பின்வரும் வினைக்கான \( K_c \) இன் மதிப்பு 48 ஆகும்.
\[ \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \]ஒரு குறிப்பிட்ட கணத்தில், \( \mathrm{H_2} \), \( \mathrm{I_2} \) மற்றும் HI இன் செறிவுகள் முறையே \( 0.2 \ \mathrm{mol \ L^{-1}} \), \( 0.2 \ \mathrm{mol \ L^{-1}} \) மற்றும் \( 0.6 \ \mathrm{mol \ L^{-1}} \) எனக் காணப்படுகின்றன. மேற்கண்ட தகவலிலிருந்து வினையின் திசையைப் பின்வருமாறு கணிக்கலாம்.
\[ Q = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = \frac{0.6 \times 0.6}{0.2 \times 0.2} = 9 \]\( Q < K_c \) என்பதால், வினையானது முன்திசையில் நிகழும்.
எடுத்துக்காட்டு 2
வினைக்கான \( K_c \) இன் மதிப்பு
\[ \mathrm{N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)} \]\( K_c = 0.21 \) at \( 373 \ \mathrm{K} \). \( \mathrm{N_2O_4} \) மற்றும் \( \mathrm{NO_2} \) இன் செறிவுகள் ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் முறையே \( 0.125 \ \mathrm{mol \ dm^{-3}} \) மற்றும் \( 0.5 \ \mathrm{mol \ dm^{-3}} \) எனக் காணப்படுகின்றன. மேற்கண்ட தகவலிலிருந்து வினையின் திசையைப் பின்வருமாறு கணிக்கலாம்.
\[ Q = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]} = \frac{0.5 \times 0.5}{0.125} = 2 \]Q மதிப்பானது \( K_c \) ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. எனவே, Q மதிப்பு 0.21 ஐ அடையும் வரை வினையானது எதிர்த்திசையில் நிகழும்.
உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்
- பின்வரும் நீர்-வாயு மாற்ற வினையானது ஹைட்ரஜன் வாயு உற்பத்திக்கான ஒரு முக்கியமான தொழிற்சாலைச் செயல்முறையாகும்.
ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் \( K_p = 2.7 \). 0.13 mol CO, 0.56 mol நீர், 0.78 mol \( \mathrm{CO_2} \) மற்றும் 0.28 mol \( \mathrm{H_2} \) ஆகியவை 2 L குடுவையில் செலுத்தப்படுகின்றன எனில், சமநிலையை அடைய வினையானது எந்த திசையில் நிகழ வேண்டும் எனக் காண்க.
8.7.3 சமநிலையில் வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் செறிவைக் கணக்கிடுதல்
ஒரு வினைக்கான வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் சமநிலை செறிவுகள் தெரிந்தால், சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடலாம் மற்றும் நேர்மாறாகவும் செய்யலாம்.
ஹைட்ரஜன் மற்றும் அயோடின் வாயுவின் \( a \) மோல்கள் மற்றும் \( b \) மோல்கள் ஒரு கொள்கலனில் V கனஅளவில் வினைபுரிய அனுமதிக்கப்படும் HI உருவாவதைக் கருதுவோம். \( \mathrm{H_2} \) மற்றும் \( \mathrm{I_2} \) இல் ஒவ்வொன்றிலும் \( x \) மோல்கள் வினைபுரிந்து \( 2x \) மோல்கள் HI ஐ உருவாக்குகின்றன.
\[ \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \]| \( \mathrm{H_2} \) | \( \mathrm{I_2} \) | \( \mathrm{HI} \) | |
|---|---|---|---|
| ஆரம்ப மோல்களின் எண்ணிக்கை | a | b | 0 |
| வினைபுரிந்த மோல்களின் எண்ணிக்கை | x | x | 0 |
| சமநிலையில் மோல்களின் எண்ணிக்கை | a - x | b - x | 2x |
| சமநிலையில் செயல் நிறை அல்லது மோலார் செறிவு | \( \frac{a-x}{V} \) | \( \frac{b-x}{V} \) | \( \frac{2x}{V} \) |
நிறைவினை விதியைப் பயன்படுத்த,
\[ K_c = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = \frac{\left(\frac{2x}{V}\right)^2}{\left(\frac{a-x}{V}\right)\left(\frac{b-x}{V}\right)} = \frac{4x^2}{(a-x)(b-x)} \]சமநிலை மாறிலி \( K_p \) ஐ பின்வருமாறும் கணக்கிடலாம்:
\( K_c \) மற்றும் \( K_p \) க்கு இடையேயான தொடர்பை நாம் அறிவோம்
\[ K_p = K_c (RT)^{\Delta n_g} \]இங்கு \( \Delta n_g = n_p - n_r = 2 - 2 = 0 \). எனவே \( K_p = K_c \).
\[ K_p = \frac{4x^2}{(a-x)(b-x)} \]தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
1 லிட்டர் கொள்கலனில் ஒரு மோல் \( \mathrm{H_2} \) மற்றும் ஒரு மோல் \( \mathrm{I_2} \) சமநிலை அடைய அனுமதிக்கப்படுகின்றன. சமநிலைக் கலவையில் 0.4 மோல் HI உள்ளது எனில், சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடுக.
கொடுக்கப்பட்ட தரவுகள்:
\[ [H_2] = 1 \ \mathrm{mol \ L^{-1}}, \quad [I_2] = 1 \ \mathrm{mol \ L^{-1}} \]சமநிலையில், \( [HI] = 0.4 \ \mathrm{mol \ L^{-1}} \). \( K_c = ? \)
தீர்வு:
| \( \mathrm{H_2} \) | \( \mathrm{I_2} \) | \( \mathrm{HI} \) | |
|---|---|---|---|
| ஆரம்ப மோல்களின் எண்ணிக்கை | 1 | 1 | - |
| சமநிலையில் மோல்களின் எண்ணிக்கை | 1-x | 1-x | 2x = 0.4 |
| x = 0.2 | 0.8 | 0.4 |
\( \mathrm{PCl_5} \) இன் விலகல்
\( a \) மோல்கள் \( \mathrm{PCl_5} \) ஒரு கொள்கலனில் V கனஅளவில் எடுக்கப்படுகிறது எனக் கருதுக. \( x \) மோல்கள் \( \mathrm{PCl_5} \) ஆனது \( x \) மோல்கள் \( \mathrm{PCl_3} \) ஆகவும் \( x \) மோல்கள் \( \mathrm{Cl_2} \) ஆகவும் விலகுகிறது.
\[ \mathrm{PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g)} \]| \( \mathrm{PCl_5} \) | \( \mathrm{PCl_3} \) | \( \mathrm{Cl_2} \) | |
|---|---|---|---|
| ஆரம்ப மோல்களின் எண்ணிக்கை | a | 0 | 0 |
| விலகிய மோல்களின் எண்ணிக்கை | x | 0 | 0 |
| சமநிலையில் மோல்களின் எண்ணிக்கை | a - x | x | x |
| சமநிலையில் செயல் நிறை அல்லது மோலார் செறிவு | \( \frac{a-x}{V} \) | \( \frac{x}{V} \) | \( \frac{x}{V} \) |
நிறைவினை விதியைப் பயன்படுத்த,
\[ K_c = \frac{[PCl_3][Cl_2]}{[PCl_5]} = \frac{\left(\frac{x}{V}\right)\left(\frac{x}{V}\right)}{\left(\frac{a-x}{V}\right)} = \frac{x^2}{(a-x)V} \]சமநிலை மாறிலி \( K_p \) ஐ பின்வருமாறும் கணக்கிடலாம்:
\( K_c \) மற்றும் \( K_p \) க்கு இடையேயான தொடர்பை நாம் அறிவோம்
\[ K_p = K_c (RT)^{\Delta n_g} \]இங்கு \( \Delta n_g = n_p - n_r = 2 - 1 = 1 \). எனவே \( K_p = K_c (RT) \).
\( PV = nRT \) என்பதை நாம் அறிவோம், எனவே \( RT = \frac{PV}{n} \), இங்கு n என்பது சமநிலையில் உள்ள மொத்த மோல்களின் எண்ணிக்கை.
\[ n = (a-x) + x + x = a + x \]\[ K_p = \frac{x^2}{(a-x)V} \times \frac{PV}{a+x} = \frac{x^2 P}{(a-x)(a+x)} \]அம்மோனியாவின் தொகுப்பு
நைட்ரஜனின் \( a \) மோல்கள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவின் \( b \) மோல்கள் ஒரு கொள்கலனில் V கனஅளவில் வினைபுரிய அனுமதிக்கப்படும் அம்மோனியா உருவாவதைக் கருதுவோம். \( x \) மோல்கள் நைட்ரஜன் \( 3x \) மோல்கள் ஹைட்ரஜனுடன் வினைபுரிந்து \( 2x \) மோல்கள் அம்மோனியாவைக் கொடுக்கிறது.
\[ \mathrm{N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)} \]| \( \mathrm{N_2} \) | \( \mathrm{H_2} \) | \( \mathrm{NH_3} \) | |
|---|---|---|---|
| ஆரம்ப மோல்களின் எண்ணிக்கை | a | b | 0 |
| வினைபுரிந்த மோல்களின் எண்ணிக்கை | x | 3x | 0 |
| சமநிலையில் மோல்களின் எண்ணிக்கை | a-x | b-3x | 2x |
| சமநிலையில் செயல் நிறை அல்லது மோலார் செறிவு | \( \frac{a-x}{V} \) | \( \frac{b-3x}{V} \) | \( \frac{2x}{V} \) |
நிறைவினை விதியைப் பயன்படுத்த,
\[ K_c = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3} = \frac{\left(\frac{2x}{V}\right)^2}{\left(\frac{a-x}{V}\right)\left(\frac{b-3x}{V}\right)^3} = \frac{4x^2 V^2}{(a-x)(b-3x)^3} \]சமநிலை மாறிலி \( K_p \) ஐ பின்வருமாறும் கணக்கிடலாம்:
\( \Delta n_g = n_p - n_r = 2 - 4 = -2 \)
\[ K_p = K_c (RT)^{-2} \]சமநிலையில் மொத்த மோல்களின் எண்ணிக்கை, \( n = a-x + b-3x + 2x = a + b - 2x \)
\[ K_p = K_c \times \left(\frac{PV}{n}\right)^{-2} = K_c \times \left(\frac{n}{PV}\right)^2 \]தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டுகள்:
- \( \mathrm{NH_3} \), \( \mathrm{N_2} \) மற்றும் \( \mathrm{H_2} \) இன் சமநிலை செறிவுகள் முறையே \( 1.8 \times 10^{-2} \ \mathrm{M} \), \( 1.2 \times 10^{-2} \ \mathrm{M} \) மற்றும் \( 3 \times 10^{-2} \ \mathrm{M} \) ஆகும். \( \mathrm{N_2} \) மற்றும் \( \mathrm{H_2} \) இலிருந்து \( \mathrm{NH_3} \) உருவாவதற்கான சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடுக. [குறிப்பு: M = mol \( \mathrm{L^{-1}} \)]
தீர்வு:
\[ \mathrm{N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)} \]\[ K_c = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3} = \frac{(1.8 \times 10^{-2})^2}{(1.2 \times 10^{-2})(3 \times 10^{-2})^3} = 1 \times 10^3 \ \mathrm{L^2 \ mol^{-2}} \]- 298 K இல் ஒரு வினைக்கான சமநிலை மாறிலி 100 ஆகும்.
நான்கு இனங்களின் ஆரம்ப செறிவும் 1 M எனில், D இன் சமநிலை செறிவு (mol \( \mathrm{lit^{-1}} \) இல்) என்னவாக இருக்கும்?
கொடுக்கப்பட்ட தரவுகள்:
\[ [A] = [B] = [C] = [D] = 1 \ \mathrm{M}, \quad K_c = 100, \quad [D]_{eq} = ? \]தீர்வு:
வினைபுரிந்த வினைபடுபொருட்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை \( x \) என்க.
| A | B | C | D | |
|---|---|---|---|---|
| ஆரம்ப செறிவு | 1 | 1 | 1 | 1 |
| சமநிலையில் (வினை ஸ்டோக்கியோமெட்ரி படி) | 1-x | 1-x | 1+x | 1+x |
உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்
- 1 mol \( \mathrm{PCl_5} \) \( 1 \ \mathrm{dm^3} \) கனஅளவுள்ள ஒரு மூடிய கொள்கலனில் வைக்கப்பட்டு \( 423 \ \mathrm{K} \) இல் சமநிலை அடைய அனுமதிக்கப்படுகிறது. வினைக் கலவையின் சமநிலை அமைப்பைக் கணக்கிடுக. (\( 423 \ \mathrm{K} \) இல் \( \mathrm{PCl_5} \) விலகலுக்கான \( K_c \) மதிப்பு 2 ஆகும்)
8.8 லி-செட்லியரின் விதி
அம்மோனியாவின் தொகுப்பு போன்ற தொழிற்சாலை முக்கியத்துவம் வாய்ந்த பல வேதிவினைகள் மீளக்கூடிய தன்மை கொண்டவை. அதிகபட்ச விளைச்சலை உற்பத்தி செய்வதற்கான வினை நிலைமைகளை அறிந்து கொள்வது முக்கியமாகும். வினை நிலைமைகளை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்பு தொந்தரவு செய்யப்பட்டால், புதிய நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப சமநிலையை மீண்டும் நிறுவுவதற்காக அந்த அமைப்பு தன்னை சரிசெய்து கொள்கிறது.
வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் செறிவு போன்ற வினை நிலைமைகளில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் விளைவை சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்பின் மீது லி-செட்லியர்-பிரவுன் விதி மூலம் கணிக்க முடியும்.
இது “சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்பு தொந்தரவு செய்யப்பட்டால், அந்தத் தொந்தரவின் விளைவை நீக்கும் திசையில் அந்த அமைப்பு தன்னை மாற்றிக் கொள்கிறது” எனக் கூறுகிறது.
8.8.1 செறிவின் விளைவு
சமநிலையில், வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் செறிவு மாறுவதில்லை. சமநிலையில் உள்ள வினைபடு அமைப்புக்கு அதிக வினைபடுபொருட்கள் அல்லது விளைபொருட்களைச் சேர்ப்பது அவற்றின் செறிவுகளை அதிகரிக்கச் செய்கிறது.
லி-செட்லியரின் விதியின்படி, ஒரு பொருளின் செறிவு அதிகரிப்பின் விளைவு, சேர்க்கப்பட்ட பொருளை நுகரும் திசையில் சமநிலையை மாற்றுவதாகும்.
வினையைக் கருதுவோம்
\[ \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \]சமநிலைக் கலவையில் \( \mathrm{H_2} \) அல்லது \( \mathrm{I_2} \) சேர்ப்பது சமநிலையைத் தொந்தரவு செய்கிறது. மன அழுத்தத்தைக் குறைப்பதற்காக, \( \mathrm{H_2} \) மற்றும் \( \mathrm{I_2} \) நுகரப்படும் திசையில் அமைப்பு வினையை மாற்றுகிறது. அதாவது, கூடுதல் HI உருவாவது சேர்க்கப்பட்ட வினைபடுபொருளின் விளைவைச் சமன் செய்யும். எனவே, சமநிலையானது வலப்புறமாக (முன்திசை) மாறுகிறது, அதாவது, சமநிலை மீண்டும் நிறுவப்படும் வரை முன்வினை நிகழ்கிறது. இதேபோல், HI (விளைபொருள்) நீக்குவதும் முன்வினையைச் சாதகமாக்குகிறது.
சமநிலைக் கலவையில் HI சேர்க்கப்பட்டால், HI இன் செறிவு அதிகரிக்கிறது, மேலும் HI செறிவு அதிகரிப்பின் விளைவை நீக்கும் பொருட்டு அமைப்பு எதிர்த்திசையில் நிகழ்கிறது.
\( \mathrm{H_2} \) மற்றும் \( \mathrm{I_2} \) இலிருந்து HI உருவாவதைக் கருத்தில் கொண்டு செறிவு மாற்றத்தின் விளைவை விளக்குவோம். சமநிலையில், HI, \( \mathrm{H_2} \) மற்றும் \( \mathrm{I_2} \) இன் செறிவுகள் முறையே 1 M, 0.2 M மற்றும் 0.1 M ஆகும்.
\[ K_c = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = \frac{1 \times 1}{0.2 \times 0.1} = 50 \]வினைக் கலவையில் 0.1 M அயோடின் சேர்ப்பதன் மூலம் சமநிலை தொந்தரவு செய்யப்பட்டது. சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகு, HI இன் செறிவு 1.092 M எனக் காணப்படுகிறது. லி-செட்லியரின் விதிப்படி, சமநிலையை மீண்டும் நிறுவுவதற்கு அமைப்பு செயல்படுகிறதா என்பதை சரிபார்ப்போம்.
| \( \mathrm{H_2} \) | \( \mathrm{I_2} \) | \( \mathrm{HI} \) | |
|---|---|---|---|
| சமநிலையில் செறிவு | 0.2 | 0.1 | 1 |
| தொந்தரவு (0.1 M அயோடின் சேர்த்தல்) | +0.1 | ||
| அயோடின் சேர்த்த உடனேயான செறிவு | 0.2 | 0.2 | 1 |
| செறிவில் மாற்றம் | -x | -x | +2x |
| புதிய செறிவு | 0.2 - x | 0.2 - x | 1 + 2x |
இப்போது,
\( \mathrm{HI} \) இன் செறிவு \( = 1 + 2x = 1.092 \ \mathrm{M} \)
\[ 2x = 0.092 \quad \Rightarrow \quad x = 0.046 \ \mathrm{M} \]எனவே, இந்த நிலையில் ஹைட்ரஜன் மற்றும் அயோடினின் செறிவு,
\[ [H_2] = 0.2 - x = 0.2 - 0.046 = 0.154 \ \mathrm{M} \]\[ [I_2] = 0.2 - x = 0.2 - 0.046 = 0.154 \ \mathrm{M} \]இந்த நிலையில் வினை ஈவு Q,
\[ Q = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = \frac{1.092 \times 1.092}{0.154 \times 0.154} \approx 50 \]Q மதிப்பு K மதிப்பிற்குச் சமம். எனவே, இந்த நிலையில் அமைப்பு சமநிலையை மீண்டும் நிறுவிவிட்டது என்றும், அயோடின் சேர்த்தல் HI செறிவு அதிகரிப்பில் விளைகிறது என்றும் முடிவு செய்யலாம்.
\( \mathrm{CaCO_3} \) இலிருந்து CaO இன் பெரிய அளவிலான உற்பத்தியில், உலையிலிருந்து \( \mathrm{CO_2} \) ஐ தொடர்ந்து நீக்குவது வினையை நிறைவு நோக்கி செலுத்துகிறது. ஹேபர் செயல்முறையின் மூலம் \( \mathrm{NH_3} \) தயாரிப்பில் உள்ளதைப் போல, \( \mathrm{NH_3} \) திரவமாக்கப்பட்டு அகற்றப்படுவதால், வினையானது முன்திசையில் தொடர்ந்து நகருகிறது.
8.8.2 அழுத்தத்தின் விளைவு
அழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், வாயுக் கூறுகளைக் கொண்ட சமநிலை அமைப்புகளில் மட்டுமே குறிப்பிடத்தக்க விளைவைக் கொண்டுள்ளது. அமைப்பின் மீது அழுத்தம் அதிகரிக்கப்படும்போது, கனஅளவு விகிதாசாரமாகக் குறைகிறது, மேலும் குறைவான வாயு மூலக்கூறுகளைக் கொண்ட திசையில் சமநிலையை மாற்றுவதன் மூலம் அமைப்பு பதிலளிக்கிறது.
நைட்ரஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனிலிருந்து அம்மோனியாவின் தொகுப்பைக் கருதுவோம்.
\[ \mathrm{N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)} \]ஒரு உருளையில் பிஸ்டனுடன் அமைப்பு சமநிலையடைய அனுமதிக்கப்படுகிறது. அழுத்தத்தை அதிகரிக்க பிஸ்டனை கீழே அழுத்தினால், கனஅளவு குறைகிறது. இந்த விளைவுக்கு அமைப்பு வாயு மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைப்பதன் மூலம் பதிலளிக்கிறது. அதாவது, அம்மோனியா உருவாவதைச் சாதகமாக்குகிறது. அழுத்தத்தைக் குறைக்க பிஸ்டனை மேலே இழுத்தால், கனஅளவு அதிகரிக்கிறது. இது அம்மோனியாவின் சிதைவைச் சாதகமாக்குகிறது.
இருப்பினும், வாயு வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் வாயு விளைபொருட்களின் மொத்த மோல்களின் எண்ணிக்கை சமமாக இருக்கும்போது, அழுத்த மாற்றம் சமநிலையில் உள்ள அமைப்பில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது.
பின்வரும் வினையைக் கருதுவோம்
\[ \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \]\[ 2 \text{ மோல்கள் வினைபடுபொருட்கள்} \rightleftharpoons 2 \text{ மோல்கள் விளைபொருட்கள்} \]இங்கு, வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை சமமாக உள்ளது. எனவே, \( \Delta n_g = 0 \) உள்ள அத்தகைய சமநிலையில் அழுத்தத்திற்கு எந்த விளைவும் இல்லை.
8.8.3 வெப்பநிலையின் விளைவு
சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்பின் வெப்பநிலை மாற்றப்பட்டால், வெப்பநிலையின் விளைவை நீக்கும் முயற்சியில் சமநிலையை மாற்றுவதன் மூலம் அந்த அமைப்பு பதிலளிக்கிறது.
அம்மோனியாவின் உருவாக்கத்தைக் கருதுவோம்.
\[ \mathrm{N_2(g) + 3H_2(g) \xrightarrow[\text{வெப்பஉறிஞ்சு}]{\text{வெப்பவெளியிடு}} 2NH_3(g)} \quad \Delta H = -92.2 \ \mathrm{kJ} \]இந்த சமநிலையில், முன்வினையானது வெப்பவெளியிடு வினையாகும், அதாவது வெப்பம் வெளியிடப்படுகிறது, அதேசமயம் எதிர்வினையானது வெப்பஉறிஞ்சு வினையாகும், அதாவது வெப்பம் உறிஞ்சப்படுகிறது.
அமைப்பின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கப்பட்டால் (வெப்ப ஆற்றலை வழங்குவதன் மூலம்), சில அம்மோனியா மூலக்கூறுகளை நைட்ரஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனாக விலகச் செய்வதன் மூலம் வழங்கப்பட்ட வெப்ப ஆற்றலை உறிஞ்சி அமைப்பு பதிலளிக்கிறது. இதேபோல், வெப்பநிலை குறைவதற்கு, நைட்ரஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனிலிருந்து அதிக அம்மோனியா மூலக்கூறுகளை உருவாக்குவதன் மூலம் அமைப்பு பதிலளிக்கிறது, இது வெப்ப ஆற்றலை வெளியிடுகிறது.
அழுத்தம் அல்லது செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம், சமநிலை மாறிலி அப்படியே இருக்குமாறு சமநிலை செறிவில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது என்பதை நாம் ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம். இருப்பினும், வெப்பநிலை மாற்றத்தின் விஷயத்தில், சமநிலையானது வெவ்வேறு சமநிலை மாறிலியுடன் மீண்டும் நிறுவப்படுகிறது.
8.8.4 வினையூக்கியின் விளைவு
வினையூக்கியைச் சேர்ப்பது சமநிலையின் நிலையைப் பாதிப்பதில்லை. வினையூக்கியானது முன்வினை மற்றும் எதிர்வினை இரண்டின் வீதத்தையும் ஒரே அளவிற்கு அதிகரிக்கிறது. எனவே, அது வினைக் கலவையின் சமநிலை அமைப்பை மாற்றுவதில்லை. இருப்பினும், குறைந்த செயலூக்க ஆற்றலைக் கொண்ட புதிய பாதையை வழங்குவதன் மூலம் சமநிலையை அடைவதை விரைவுபடுத்துகிறது.
எடுத்துக்காட்டாக, ஹேபர் செயல்முறையின் மூலம் \( \mathrm{NH_3} \) தொகுப்பில், இரும்பு வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதேபோல், \( \mathrm{SO_3} \) தயாரிப்பின் தொடர்பு செயல்முறையில், பிளாட்டினம் அல்லது \( \mathrm{V_2O_5} \) வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
8.8.5 நிறைவாயுவின் விளைவு
ஒரு நிறைவாயு (அதாவது, சமநிலையில் ஈடுபட்டுள்ள வேறு எந்த இனத்துடனும் வினைபுரியாத ஒரு வாயு) நிலையான கனஅளவில் ஒரு சமநிலை அமைப்பில் சேர்க்கப்படும்போது, கொள்கலனில் உள்ள வாயுக்களின் மொத்த மோல்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கிறது, அதாவது, வாயுக்களின் மொத்த அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் பகுதி அழுத்தம் மாறாமல் இருக்கும். எனவே, நிலையான கனஅளவில், நிறைவாயு சேர்ப்பது சமநிலையில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது.
அட்டவணை 8.3 செறிவு, அழுத்தம், வெப்பநிலை, வினையூக்கி மற்றும் நிறைவாயு ஆகியவற்றின் சமநிலையின் மீதான விளைவு
| நிலைமை | மன அழுத்தம் | சமநிலை மாறும் திசை |
|---|---|---|
| செறிவு | வினைபடுபொருட்கள் சேர்த்தல் (வினைபடுபொருள் செறிவு அதிகரிப்பு) | முன்வினை |
| விளைபொருட்கள் நீக்குதல் (விளைபொருள் செறிவு குறைப்பு) | ||
| விளைபொருட்கள் சேர்த்தல் (விளைபொருள் செறிவு அதிகரிப்பு) | எதிர்வினை | |
| வினைபடுபொருட்கள் நீக்குதல் (வினைபடுபொருள் செறிவு குறைப்பு) | ||
| அழுத்தம் | அழுத்தம் அதிகரிப்பு (கனஅளவு குறைப்பு) | குறைவான வாயு மூலக்கூறுகளைச் சாதகமாக்கும் வினை |
| அழுத்தம் குறைப்பு (கனஅளவு அதிகரிப்பு) | அதிக வாயு மூலக்கூறுகளைச் சாதகமாக்கும் வினை | |
| வெப்பநிலை (சமநிலை மாறிலிகளை மாற்றுகிறது) | அதிகரிப்பு (உயர் T) | வெப்பஉறிஞ்சு வினையை நோக்கி |
| குறைப்பு (குறைந்த T) | வெப்பவெளியிடு வினையை நோக்கி | |
| வினையூக்கி (சமநிலை அடைதலை விரைவுபடுத்துகிறது) | வினையூக்கி சேர்த்தல் | விளைவு இல்லை |
| நிறைவாயு | நிலையான கனஅளவில் நிறைவாயு சேர்த்தல் | விளைவு இல்லை |
8.9 வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாடு
இந்த சமன்பாடு சமநிலை மாறிலியின் (K) அளவு சார்ந்த வெப்பநிலை சார்புநிலையை வழங்குகிறது. நிலையான கிப்ஸ் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றம் \( (\Delta G^{\circ}) \) க்கும் சமநிலை மாறிலிக்கும் இடையேயான தொடர்பு
\[ \Delta G^{\circ} = -RT \ln K \tag{1} \]என்பதை நாம் அறிவோம்.
\[ \Delta G^{\circ} = \Delta H^{\circ} - T\Delta S^{\circ} \tag{2} \](1) ஐ (2) இல் பிரதியிட
\[ -RT \ln K = \Delta H^{\circ} - T\Delta S^{\circ} \]மறுசீரமைத்தல்
\[ \ln K = -\frac{\Delta H^{\circ}}{RT} + \frac{\Delta S^{\circ}}{R} \tag{3} \]சமன்பாடு (3) ஐ வெப்பநிலையைப் பொறுத்து வகையிட,
\[ \frac{d(\ln K)}{dT} = \frac{\Delta H^{\circ}}{RT^2} \tag{4} \]சமன்பாடு (4) வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாட்டின் வகையீட்டு வடிவம் எனப்படும்.
சமன்பாடு (4) ஐ \( T_1 \) மற்றும் \( T_2 \) க்கு இடையில், அவற்றின் சமநிலை மாறிலிகள் \( K_1 \) மற்றும் \( K_2 \) உடன் தொகையிட,
\[ \int_{K_1}^{K_2} d(\ln K) = \frac{\Delta H^{\circ}}{R} \int_{T_1}^{T_2} \frac{dT}{T^2} \]\[ [\ln K]_{K_1}^{K_2} = \frac{\Delta H^{\circ}}{R} \left[-\frac{1}{T}\right]_{T_1}^{T_2} \]\[ \ln K_2 - \ln K_1 = \frac{\Delta H^{\circ}}{R} \left[-\frac{1}{T_2} + \frac{1}{T_1}\right] \]\[ \ln \frac{K_2}{K_1} = \frac{\Delta H^{\circ}}{R} \left[\frac{T_2 - T_1}{T_2 T_1}\right] \]\[ \log \frac{K_2}{K_1} = \frac{\Delta H^{\circ}}{2.303 R} \left[\frac{T_2 - T_1}{T_2 T_1}\right] \tag{5} \]சமன்பாடு (5) வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாட்டின் தொகையீட்டு வடிவம் எனப்படும்.
எடுத்துக்காட்டு:
ஒரு சமநிலை வினைக்கு \( K_p = 0.0260 \) at \( 25^{\circ} \mathrm{C} \), \( \Delta H = 32.4 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \). \( 37^{\circ} \mathrm{C} \) இல் \( K_p \) ஐக் கணக்கிடுக.
தீர்வு:
\[ T_1 = 25 + 273 = 298 \ \mathrm{K} \]\[ T_2 = 37 + 273 = 310 \ \mathrm{K} \]\[ \Delta H = 32.4 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} = 32400 \ \mathrm{J \ mol^{-1}} \]\[ R = 8.314 \ \mathrm{J \ K^{-1} \ mol^{-1}} \]\[ K_{p_1} = 0.0260, \quad K_{p_2} = ? \]\[ \log \frac{K_{p_2}}{K_{p_1}} = \frac{\Delta H^{\circ}}{2.303 R} \left[\frac{T_2 - T_1}{T_2 T_1}\right] \]\[ \log \frac{K_{p_2}}{K_{p_1}} = \frac{32400}{2.303 \times 8.314} \left(\frac{310 - 298}{310 \times 298}\right) \]\[ = \frac{32400 \times 12}{2.303 \times 8.314 \times 310 \times 298} = 0.2198 \]\[ \frac{K_{p_2}}{K_{p_1}} = \text{anti log } 0.2198 = 1.6588 \]\[ K_{p_2} = 1.6588 \times 0.026 = 0.0431 \]உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்
- பின்வரும் வினைக்கான சமநிலை மாறிலி 298 K மற்றும் 1 atm அழுத்தத்தில் 0.15 ஆகும்.
வினை நிலைமைகள் பின்வருமாறு மாற்றப்படுகின்றன.
a) அழுத்தத்தை 1 atm இல் வைத்துக்கொண்டு வினை வெப்பநிலை \( 100^{\circ} \mathrm{C} \) க்கு மாற்றப்படுகிறது. சமநிலை மாறிலியைக் கணக்கிடுக.
மருத்துவ தொடர்பு: ஹீமோகுளோபின் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் கடத்தல்
ஒரு கர்ப்பிணிப் பெண்ணில், கருவிற்கான ஆக்ஸிஜன் வழங்கல், தாய் மற்றும் கருவின் இரத்த நாளங்கள் மிக அருகில் உள்ள நஞ்சுக்கொடியில் தாயின் இரத்தத்தால் வழங்கப்படுகிறது. கரு மற்றும் தாயின் ஹீமோகுளோபின் இரண்டும் ஆக்ஸிஜனுடன் மீளக்கூடிய வகையில் இணைகின்றன.
\[ \mathrm{Hb(தாய்) + O_2 \rightleftharpoons HbO_2(தாய்)} \]\[ \mathrm{Hb(கரு) + O_2 \rightleftharpoons HbO_2(கரு)} \]மேற்கண்ட இரண்டு சமநிலைகளிலும், கரு ஹீமோகுளோபினின் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கான சமநிலை மாறிலி மதிப்பு அதிகமாக உள்ளது, இது வயது வந்தோரின் ஹீமோகுளோபினுடன் ஒப்பிடும்போது ஆக்ஸிஜனுக்கான அதிக ஈர்ப்பு காரணமாகும். எனவே நஞ்சுக்கொடியில், தாயின் இரத்தத்திலிருந்து ஆக்ஸிஜன் கருவின் ஹீமோகுளோபினுக்கு திறம்பட மாற்றப்படுகிறது.
சுருக்கம்
- நமது அன்றாட வாழ்வில், பல வேதி மற்றும் இயற்பியல் மாற்றங்களை நாம் கவனிக்கிறோம்.
- சில வேதிவினைகளில், ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையில், எதிர்வினையின் வீதமானது முன்வினையின் வீதத்திற்குச் சமமாகி, சமநிலை நிலையைக் குறிக்கிறது.
- வெவ்வேறு வகையான சமநிலைகள் உள்ளன: இயற்பியல் சமநிலை மற்றும் வேதிச்சமநிலை.
- மீளக்கூடிய வேதிவினைகள் சமநிலை அடையும் போது நின்று விடுவதில்லை. சமநிலையில் முன்வினை மற்றும் எதிர்வினை ஒரே வீதத்தில் நிகழ்ந்து கொண்டிருக்கும் மற்றும் எந்த பருநிலை மாற்றமும் கவனிக்கப்படுவதில்லை. எனவே வேதிச்சமநிலை ஒரு இயங்கு சமநிலை நிலையில் உள்ளது.
- வீத விதியானது, “எந்த ஒரு கணத்திலும், ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு வேதிவினையின் வீதமானது, அந்தக் கணத்தில் வினைபடுபொருட்களின் செயல் நிறைகளின் பெருக்கத்திற்கு நேர்விகிதத்தில் இருக்கும்” எனக் கூறுகிறது.
- சமநிலை மாறிலியின் மதிப்பு, \( K_c \) ஒரு வினையின் அளவை நமக்குக் கூறுகிறது, அதாவது, ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் விளைபொருள் உருவாக்கத்தை நோக்கி வினை எவ்வளவு தூரம் முன்னேறியுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.
- சமநிலையற்ற நிலைமைகளின் கீழ், வினை ஈவு ‘Q’ என்பது, சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட வேதிச்சமன்பாட்டில் விளைபொருட்களின் செயல் நிறைகளின் பெருக்குத்தொகைக்கும், அவற்றின் ஸ்டோக்கியோமெட்ரிக் கெழுக்களின் அடுக்குக்கும், வினைபடுபொருட்களின் அவ்வாறான மதிப்புக்கும் உள்ள விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.
- லி-செட்லியரின் விதி: “சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்பு தொந்தரவு செய்யப்பட்டால், அந்தத் தொந்தரவின் விளைவை நீக்கும் திசையில் அந்த அமைப்பு தன்னை மாற்றிக் கொள்கிறது.”
- வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் செறிவு போன்ற வினை நிலைமைகளில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் விளைவை சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்பின் மீது லி-செட்லியர்-பிரவுன் விதி மூலம் கணிக்க முடியும்.
- வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாடு சமநிலை மாறிலியின் (K) அளவு சார்ந்த வெப்பநிலை சார்புநிலையை வழங்குகிறது.
மதிப்பீடு
I. சிறந்த விடையைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.
ஒரு மீளக்கூடிய வினைக்கு \( K_b \) மற்றும் \( K_f \) முறையே \( 0.8 \times 10^{-5} \) மற்றும் \( 1.6 \times 10^{-4} \) எனில், சமநிலை மாறிலியின் மதிப்பு, a) 20 b) \( 0.2 \times 10^{-1} \) c) 0.05 d) இவற்றில் எதுவுமில்லை
ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், சமநிலைகளுக்கான சமநிலை மாறிலி மதிப்புகள்
\[ 3\mathrm{A_2} + \mathrm{B_2} + 2\mathrm{C} \xrightarrow{K_1} 2\mathrm{A_3BC} \]\[ \mathrm{A_3BC} \xrightarrow{K_2} \mathrm{A_2} + \frac{1}{2}\mathrm{B_2} + \mathrm{C} \]\( K_1 \) மற்றும் \( K_2 \) க்கு இடையேயான தொடர்பு a) \( K_1 = \frac{1}{\sqrt{K_2}} \) b) \( K_2 = K_1^{-1/2} \) c) \( K_1^2 = 2K_2 \) d) \( K_2 = K_2 \)
அறை வெப்பநிலையில் ஒரு வினைக்கான சமநிலை மாறிலி \( K_1 \) மற்றும் \( 700 \ \mathrm{K} \) இல் \( K_2 \) ஆகும். \( K_1 > K_2 \) எனில், a) முன்வினையானது வெப்பவெளியிடு வினையாகும்
\( \mathrm{N_2(g)} \) மற்றும் \( \mathrm{H_2(g)} \) இலிருந்து அம்மோனியா உருவாதல் ஒரு மீளக்கூடிய வினையாகும்
\[ \mathrm{N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) + Heat} \]இந்த சமநிலை வினையில் வெப்பநிலை அதிகரிப்பின் விளைவு என்ன? a) சமநிலை மாறாது b) அம்மோனியா உருவாதல் சாதகமாகிறது c) சமநிலை இடதுபுறமாக மாறுகிறது d) வினை வீதம் மாறாது
குளிர்ந்த நீரில் கார்பன் டை ஆக்சைடு வாயுவின் கரைதிறனை அதிகரிக்க முடியும் a) அழுத்தம் அதிகரிப்பால் b) அழுத்தம் குறைப்பால் c) கனஅளவு அதிகரிப்பால் d) இவற்றில் எதுவுமில்லை
பின்வருவனவற்றில் எது தவறான கூற்று? a) சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்புக்கு, Q எப்போதும் சமநிலை மாறிலியை விட குறைவாக இருக்கும் b) சமநிலையானது வினையின் இருபக்கங்களிலிருந்தும் அடைய முடியும் c) வினையூக்கியின் இருப்பு முன்வினை மற்றும் எதிர்வினை இரண்டையும் ஒரே அளவிற்கு பாதிக்கிறது d) சமநிலை மாறிலி வெப்பநிலையுடன் மாறுபடும்
\( K_1 \) மற்றும் \( K_2 \) ஆகியவை முறையே பின்வரும் வினைகளுக்கான சமநிலை மாறிலிகள்.
\[ \mathrm{N_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO(g)} \]\[ 2\mathrm{NO(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)} \]\( \mathrm{NO_2(g) \rightleftharpoons \frac{1}{2} N_2(g) + O_2(g)} \) வினைக்கான சமநிலை மாறிலி என்ன? a) \( \frac{1}{\sqrt{K_1 K_2}} \) b) \( (K_1 K_2)^{\frac{1}{2}} \) c) \( \frac{1}{2K_1 K_2} \) d) \( \left(\frac{1}{K_1 K_2}\right)^{\frac{1}{2}} \)
சமநிலையில்,
\[ 2\mathrm{A(g) \rightleftharpoons 2B(g) + C_2(g)} \]\( 400 \ \mathrm{K} \) இல் A, B மற்றும் \( \mathrm{C_2} \) இன் சமநிலை செறிவுகள் முறையே \( 1 \times 10^{-4} \ \mathrm{M} \), \( 2.0 \times 10^{-3} \ \mathrm{M} \) மற்றும் \( 1.5 \times 10^{-4} \ \mathrm{M} \) ஆகும். \( 400 \ \mathrm{K} \) இல் சமநிலைக்கான \( K_c \) மதிப்பு a) 0.06 b) 0.09 c) 0.62 d) \( 3 \times 10^{-2} \)
ஒரு வினைக்கான சமநிலை மாறிலி \( 3.2 \times 10^{-6} \) என்பது, சமநிலை என்பதைக் குறிக்கிறது a) பெரும்பாலும் முன்திசையை நோக்கி b) பெரும்பாலும் எதிர்த்திசையை நோக்கி c) ஒருபோதும் நிறுவப்படவில்லை d) இவற்றில் எதுவுமில்லை
வினைக்கான \( \frac{K_c}{K_p} \),
\[ \mathrm{N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)} \ \text{ஆகும்} \]a) \( \frac{1}{RT} \) b) \( \sqrt{RT} \) c) \( RT \) d) \( (RT)^2 \)
வினை \( \mathrm{AB(g) \rightleftharpoons A(g) + B(g)} \) க்கு சமநிலையில், AB ஆனது P என்ற மொத்த அழுத்தத்தில் 20% விலகியுள்ளது. சமநிலை மாறிலி \( K_p \) ஆனது மொத்த அழுத்தத்துடன் தொடர்புடையது a) \( P = 24K_p \) b) \( P = 8K_p \) c) \( 24P = K_p \) d) இவற்றில் எதுவுமில்லை
பின்வரும் எந்த சமநிலையில், \( K_p \) மற்றும் \( K_c \) சமமாக இல்லை? a) \( 2\mathrm{NO(g)} \rightleftharpoons \mathrm{N_2(g)} + \mathrm{O_2(g)} \) b) \( \mathrm{SO_2(g)} + \mathrm{NO_2(g)} \rightleftharpoons \mathrm{SO_3(g)} + \mathrm{NO(g)} \) c) \( \mathrm{H_2(g)} + \mathrm{I_2(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{HI(g)} \) d) \( \mathrm{PCl_5(g)} \rightleftharpoons \mathrm{PCl_3(g)} + \mathrm{Cl_2(g)} \)
\( \mathrm{PCl_5} \rightleftharpoons \mathrm{PCl_3} + \mathrm{Cl_2} \) வினையில் சமநிலையில் \( \mathrm{PCl_5} \) இன் விலகல் பின்னம் \( x \) எனில், 0.5 மோல் \( \mathrm{PCl_5} \) உடன் தொடங்கும் போது, சமநிலையில் வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் மொத்த மோல்களின் எண்ணிக்கை a) \( 0.5 - x \) b) \( x + 0.5 \) c) \( 2x + 0.5 \) d) \( x + 1 \)
\( \mathrm{X} \rightleftharpoons \mathrm{Y} + \mathrm{Z} \) மற்றும் \( \mathrm{A} \rightleftharpoons 2\mathrm{B} \) வினைகளுக்கான \( K_{p_1} \) மற்றும் \( K_{p_2} \) இன் மதிப்புகள் 9 : 1 என்ற விகிதத்தில் உள்ளன. விலகலின் அளவும் X மற்றும் A இன் ஆரம்ப செறிவும் சமமாக இருந்தால், சமநிலையில் மொத்த அழுத்தம் \( P_1 \) மற்றும் \( P_2 \) ஆகியவை எந்த விகிதத்தில் உள்ளன? a) 36 : 1 b) 1 : 1 c) 3 : 1 d) 1 : 9
\( \mathrm{Fe(OH)_3(s)} \rightleftharpoons \mathrm{Fe^{3+}(aq)} + 3\mathrm{OH^-(aq)} \) வினையில், \( \mathrm{OH^-} \) அயனிகளின் செறிவு \( \frac{1}{4} \) மடங்கு குறைக்கப்பட்டால், \( \mathrm{Fe^{3+}} \) இன் சமநிலை செறிவு a) மாறாது b) \( \frac{1}{4} \) மடங்கும் குறையும் c) 4 மடங்கு அதிகரிக்கும் d) 64 மடங்கு அதிகரிக்கும்
ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் \( K_p = 0.5 \) உள்ள வினையைக் கருதுக
\[ \mathrm{PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g)} \]மூன்று வாயுக்களும் ஒரு கொள்கலனில் ஒவ்வொரு வாயுவின் பகுதி அழுத்தமும் ஆரம்பத்தில் 1 atm ஆக இருக்குமாறு கலக்கப்பட்டால், பின்வருவனவற்றில் எது உண்மை? a) அதிக \( \mathrm{PCl_5} \) உற்பத்தி செய்யப்படும் b) அதிக \( \mathrm{Cl_2} \) உற்பத்தி செய்யப்படும் c) அதிக \( \mathrm{PCl_3} \) உற்பத்தி செய்யப்படும் d) இவற்றில் எதுவுமில்லை
\( \mathrm{H_2} \) மற்றும் \( \mathrm{I_2} \) இன் சமமோலார் செறிவுகள் 1 லிட்டர் குடுவையில் சமநிலை அடையும் வரை சூடுபடுத்தப்படுகின்றன. முன்வினை மற்றும் எதிர்வினை இரண்டிற்குமான வீத மாறிலிகள் சமமாக இருந்தால், \( \mathrm{H_2} \) இன் ஆரம்ப செறிவில் எத்தனை சதவீதம் சமநிலையில் வினைபுரிந்துள்ளது? a) 33% b) 66% c) \( (33)^2 \% \) d) 16.5%
ஒரு வேதிச்சமநிலையில், முன்வினைக்கான வீத மாறிலி \( 2.5 \times 10^2 \) மற்றும் சமநிலை மாறிலி 50 ஆகும். எதிர்வினைக்கான வீத மாறிலி, a) 11.5 b) 5 c) \( 2 \times 10^2 \) d) \( 2 \times 10^{-3} \)
இயற்பியல் செயல்முறையை உள்ளடக்கிய சமநிலையின் பொதுப் பண்புகளில் பின்வருவனவற்றில் எது சரியானதல்ல? a) ஒரு மூடிய அமைப்பில் மட்டுமே ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் சமநிலை சாத்தியமாகும் b) எதிர்க்கும் செயல்முறைகள் ஒரே வீதத்தில் நிகழ்கின்றன மற்றும் இயங்கு ஆனால் நிலையான நிலை உள்ளது c) அனைத்து இயற்பியல் செயல்முறைகளும் சமநிலையில் நின்றுவிடுகின்றன d) அமைப்பின் அனைத்து அளவிடக்கூடிய பண்புகளும் மாறிலியாக இருக்கும்
\( \mathrm{SO_2} \) மற்றும் \( \mathrm{O_2} \) இலிருந்து இரண்டு மோல்கள் \( \mathrm{SO_3(g)} \) உருவாவதற்கான சமநிலை மாறிலி \( K_1 \) ஆகும். \( \mathrm{SO_3} \) இன் ஒரு மோலை \( \mathrm{SO_2} \) மற்றும் \( \mathrm{O_2} \) ஆக விலகுவதற்கான சமநிலை மாறிலி a) \( \left(\frac{K_1}{2}\right)^{\frac{1}{2}} \) b) \( \left(\frac{1}{2K_1}\right)^{\frac{1}{2}} \) c) \( \frac{1}{2K_1} \) d) \( \left(\frac{1}{K_1}\right)^{\frac{1}{2}} \)
சமநிலைகளை அவற்றுடன் தொடர்புடைய நிபந்தனைகளுடன் பொருத்துக,
சமநிலை நிபந்தனை i திரவ ⇌ ஆவி 1) உருகுநிலை ii திட ⇌ திரவ 2) நிறைவுற்ற கரைசல் iii திட ⇌ ஆவி 3) கொதிநிலை iv கரைபொருள் (s) ⇌ கரைபொருள் (கரைசல்) 4) பதங்கமாதல் நிலை 5) நிறைவுறாக் கரைசல் a) (i)-1, (ii)-2, (iii)-3, (iv)-4 b) (i)-3, (ii)-1, (iii)-4, (iv)-2 c) (i)-2, (ii)-1, (iii)-3, (iv)-4 d) (i)-3, (ii)-2, (iii)-4, (iv)-5
சமநிலையில் பின்வரும் மீளக்கூடிய வினையைக் கருதுக, \( \mathrm{A + B \rightleftharpoons C} \). வினைபடுபொருட்கள் A மற்றும் B இன் செறிவு இரட்டிப்பாக்கப்பட்டால், சமநிலை மாறிலி a) இரட்டிப்பாகும் b) நான்கில் ஒரு பங்காகும் c) பாதியாகும் d) அப்படியே இருக்கும்
\( \mathrm{[Co(H_2O)_6]^{2+}(aq)(pink) + 4Cl^- (aq) \rightleftharpoons [CoCl_4]^{2-}(aq)(blue) + 6H_2O(l)} \) மேற்கண்ட வினையில் சமநிலையில், வினைக் கலவையானது அறை வெப்பநிலையில் நீல நிறத்தில் உள்ளது. இந்தக் கலவையை குளிர்விக்கும் போது, அது இளஞ்சிவப்பு நிறமாகிறது. இந்த தகவலின் அடிப்படையில், பின்வருவனவற்றில் எது உண்மை? a) முன்வினைக்கு \( \Delta H > 0 \) b) எதிர்வினைக்கு \( \Delta H = 0 \) c) முன்வினைக்கு \( \Delta H < 0 \) d) இந்தத் தகவலின் அடிப்படையில் \( \Delta H \) இன் குறியைக் கணிக்க முடியாது.
பின்வரும் வினைகளின் சமநிலை மாறிலிகள்:
\[ \mathrm{N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3}; \quad K_1 \]\[ \mathrm{N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO}; \quad K_2 \]\[ \mathrm{H_2 + \frac{1}{2}O_2 \rightleftharpoons H_2O}; \quad K_3 \]வினைக்கான சமநிலை மாறிலி (K)
\[ 2\mathrm{NH_3 + \frac{5}{2}O_2 \rightleftharpoons 2NO + 3H_2O}, \ \text{ஆகும்} \]a) \( \frac{K_2 K_3^3}{K_1} \) b) \( \frac{K_1 K_3^3}{K_2} \) c) \( \frac{K_1 K_2^2}{K_3} \) d) \( \frac{K_2 K_3^2}{K_1} \)
\( 400 \ \mathrm{K} \) இல் 20 லிட்டர் கொள்கலனில் 0.4 atm அழுத்தத்தில் \( \mathrm{CO_2(g)} \) மற்றும் அதிகப்படியான SrO உள்ளது (திட SrO இன் கனஅளவைப் புறக்கணிக்கவும்). கொள்கலனில் பொருத்தப்பட்டுள்ள நகரும் பிஸ்டனை நகர்த்துவதன் மூலம் கொள்கலனின் கனஅளவு இப்போது குறைக்கப்படுகிறது. \( \mathrm{CO_2} \) இன் அழுத்தம் அதன் அதிகபட்ச மதிப்பை அடையும் போது கொள்கலனின் அதிகபட்ச கனஅளவு என்ன? கொடுக்கப்பட்டுள்ளது: \( \mathrm{SrCO_3(s) \rightleftharpoons SrO(s) + CO_2(g)} \), \( K_p = 1.6 \ \mathrm{atm} \) (NEET 2017) a) 2 லிட்டர் b) 5 லிட்டர் c) 10 லிட்டர் d) 4 லிட்டர்
II. பின்வரும் கேள்விகளுக்குச் சுருக்கமான விடை எழுதுக.
செறிவில் மாற்றம் இல்லாவிட்டால், சமநிலை நிலை ஏன் இயங்கு நிலை என்று கருதப்படுகிறது?
ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் கொடுக்கப்பட்ட வினைக்கு, சமநிலை மாறிலி மாறிலி மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது. Q இன் மதிப்பும் மாறிலியாக உள்ளதா? விளக்குக.
\( K_p \) மற்றும் \( K_c \) க்கு இடையேயான தொடர்பு என்ன? \( K_p \) ஆனது \( K_c \) க்குச் சமமாக இருக்கும் ஒரு எடுத்துக்காட்டைக் கொடுக்க.
ஒரு வாயு ஒருபடி வினை சமநிலையில், விளைபொருட்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை வினைபடுபொருட்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையை விட அதிகமாக உள்ளது. \( K_c \) ஆனது \( K_p \) ஐ விட பெரியதா அல்லது சிறியதா?
வினை ஈவின் (Q) எண் மதிப்பு சமநிலை மாறிலியை (K) விட அதிகமாக இருக்கும்போது, சமநிலையை அடைய வினையானது எந்த திசையில் நிகழும்?
வினைக்கு,
\[ \mathrm{A_2(g) + B_2(g) \rightleftharpoons 2AB(g)}; \quad \Delta H \text{ என்பது -ve.} \]பின்வரும் மூலக்கூறுக் காட்சிகள் வெவ்வேறு வினைக் கலவைகளைக் குறிக்கின்றன (A - பச்சை, B - நீலம்) i) சமநிலை மாறிலி \( K_p \) மற்றும் \( (K_c) \) ஐக் கணக்கிடுக. ii) காட்சி (x), (y) ஆல் குறிப்பிடப்படும் வினைக் கலவைக்கு, வினையானது எந்த திசைகளில் நிகழும்? iii) சமநிலையில் உள்ள கலவைக்கு அழுத்தம் அதிகரிப்பின் விளைவு என்ன?
லி-செட்லியரின் விதியைக் கூறுக.
பின்வரும் வினைகளைக் கருதுக, a) \( \mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} \) b) \( \mathrm{CaCO_3(s) \rightleftharpoons CaO(s) + CO_2(g)} \) c) \( \mathrm{S(s) + 3F_2(g) \rightleftharpoons SF_6(g)} \) மேற்கண்ட ஒவ்வொரு வினையிலும் விளைபொருளின் விளைச்சலை அதிகரிக்க கனஅளவை அதிகரிக்க வேண்டுமா அல்லது குறைக்க வேண்டுமா எனக் காண்க.
நிறைவினை விதியைக் கூறுக.
ஒரு சமநிலை வினையின் திசையை எவ்வாறு கணிப்பீர்கள் என விளக்குக.
வினைக்கான சமநிலை மாறிலி \( K_p \) மற்றும் \( K_c \) க்கான பொதுக் கோவையைப் பெறுக
\[ 3\mathrm{H_2(g) + N_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)} \]சமநிலை மாறிலி கோவையால் வழங்கப்படும் சமநிலை வினைக்கான சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட வேதிச் சமன்பாட்டை எழுதுக
\[ K_c = \frac{[NH_3]^4 [O_2]^5}{[NO]^4 [H_2O]^6} \]நிலையான கனஅளவில் சமநிலையில் உள்ள வினைக்கு சேர்க்கப்படும் நிறைவாயுவின் விளைவு என்ன?
\( K_p \) மற்றும் \( K_c \) க்கு இடையேயான தொடர்பைப் பெறுக.
ஒரு மோல் \( \mathrm{PCl_5} \) ஒரு லிட்டர் மூடிய கொள்கலனில் சூடுபடுத்தப்படுகிறது. சமநிலையில் 0.6 மோல் குளோரின் காணப்பட்டால், சமநிலை மாறிலியின் மதிப்பைக் கணக்கிடுக.
வினைக்கு
\[ \mathrm{SrCO_3(s) \rightleftharpoons SrO(s) + CO_2(g)}, \]\( 1002 \ \mathrm{K} \) இல் சமநிலை மாறிலியின் மதிப்பு \( K_p = 2.2 \times 10^{-4} \) ஆகும். வினைக்கான \( K_c \) ஐக் கணக்கிடுக.
ஹைட்ரஜன் அயோடைட்டின் சிதைவைப் படிப்பதற்காக, ஒரு மாணவர் 0.3 mol HI வாயுவை காலியான 3 லிட்டர் குடுவையில் நிரப்பி \( 500^{\circ} \mathrm{C} \) இல் வினை நிகழ அனுமதிக்கிறார். சமநிலையில் HI இன் செறிவு \( 0.05 \ \mathrm{M} \) க்குச் சமமாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தார். இந்த வினைக்கான \( K_c \) மற்றும் \( K_p \) ஐக் கணக்கிடுக.
1 mol \( \mathrm{CH_4} \), 1 mole \( \mathrm{CS_2} \) மற்றும் 2 mol \( \mathrm{H_2S} \) மற்றும் 2 mol \( \mathrm{H_2} \) ஆகியவை 500 ml குடுவையில் கலக்கப்படுகின்றன. வினைக்கான சமநிலை மாறிலி \( K_c = 4 \times 10^{-2} \ \mathrm{mol^2 \ lit^{-2}} \) ஆகும். சமநிலையை அடைய வினையானது எந்த திசையில் நிகழும்?
ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் \( K_c = 4 \times 10^{-2} \) for the reaction
\[ \mathrm{H_2S(g) \rightleftharpoons H_2(g) + \frac{1}{2} S_2(g)} \]பின்வரும் ஒவ்வொரு வினைக்கும் \( K_c \) ஐக் கணக்கிடுக i) \( 2\mathrm{H_2S(g) \rightleftharpoons 2H_2(g) + S_2(g)} \) ii) \( 3\mathrm{H_2S(g) \rightleftharpoons 3H_2(g) + \frac{3}{2}S_2(g)} \)
28 g நைட்ரஜன் மற்றும் 6 g ஹைட்ரஜன் 1 லிட்டர் மூடிய கொள்கலனில் கலக்கப்பட்டன. சமநிலையில் 17 g \( \mathrm{NH_3} \) உற்பத்தி செய்யப்பட்டது. சமநிலையில் நைட்ரஜன், ஹைட்ரஜனின் எடையைக் கணக்கிடுக.
\( \mathrm{XY_2} \) இன் விலகலுக்கான சமநிலை பின்வருமாறு கொடுக்கப்பட்டுள்ளது,
\[ 2\mathrm{XY_2(g) \rightleftharpoons 2XY(g) + Y_2(g)} \]விலகலின் அளவு \( x \) ஆனது ஒன்றை விட மிகச் சிறியதாக இருந்தால், \( 2K_p = P x^3 \) எனக் காட்டுக, இங்கு P என்பது மொத்த அழுத்தம் மற்றும் \( K_p \) என்பது \( \mathrm{XY_2} \) இன் விலகல் சமநிலை மாறிலியாகும்.
ஒரு மூடிய கொள்கலன் 1 mol \( \mathrm{A_2(g)} \), 1 mol \( \mathrm{B_2(g)} \) உடன் \( 800 \ \mathrm{K} \) மற்றும் மொத்த அழுத்தம் 1.00 bar இல் நிரப்பப்பட்டது. \( K = 1 \) கொடுக்கப்பட்ட வினைக்கு சமநிலையில் உள்ள கலவையின் அளவுகளைக் கணக்கிடுக
\[ \mathrm{A_2(g) + B_2(g) \rightleftharpoons 2AB(g)} \]வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாட்டைப் பெறுக.
வினைக்கான சமநிலை மாறிலி \( K_p \)
வினையில் கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் பகுதி அழுத்தம்
\[ \mathrm{CaCO_3(s) \rightleftharpoons CaO(s) + CO_2(g)} \]\( 500^{\circ} \mathrm{C} \) இல் \( 1.017 \times 10^{-3} \) atm ஆகும். \( 600^{\circ} \mathrm{C} \) இல் வினைக்கான \( K_p \) ஐக் கணக்கிடுக. வினைக்கான \( \Delta H \) \( 181 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) ஆகும் மற்றும் கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலை வரம்பில் மாறுவதில்லை.
ஐசிடி மூலை
ஒரு சமநிலை செயல்முறையில் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தின் விளைவு
இந்தக் கருவியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், அம்மோனியா தொகுப்பில் (ஹேபர் செயல்முறை) உள்ள கூறுகளின் சமநிலை செறிவில் அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலையின் விளைவை நாம் தீர்மானிக்க முடியும்.
URL http://www.freezeray.com/flashFiles/ammoniaConditions.htm (அல்லது) QR குறியீட்டை ஸ்கேன் செய்யவும்.
படிகள்:
- உலாவியைத் திறந்து கொடுக்கப்பட்ட URL ஐ தட்டச்சு செய்யவும் (அல்லது) QR குறியீட்டை ஸ்கேன் செய்யவும்.
- இணையதளம் அம்மோனியா தொகுப்பில் உள்ள சமநிலை வினை மற்றும் கூறுகளின் சார்பு செறிவைக் காண்பிக்கும். காட்சிப் பிரதிநிதித்துவம் மற்றும் உண்மையான செறிவு மதிப்புகள் பெட்டி 1 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.
- இப்போது, பெட்டி 2 இல் சுட்டிக்காட்டப்பட்டுள்ள தொடர்புடைய ஸ்லைடரைப் பயன்படுத்தி அழுத்தம் அல்லது வெப்பநிலையை மாற்றவும்.
- நீங்கள் ஸ்லைடரை நகர்த்தும்போது, வினைபடுபொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் சமநிலை செறிவில் ஏற்படும் மாற்றத்தை நீங்கள் காண முடியும்.
- சமநிலையில் உள்ள அமைப்பின் மீது ஒரு மன அழுத்தம் செலுத்தப்பட்டால், அந்த மன அழுத்தத்தின் விளைவை நீக்கும் வகையில் அந்த அமைப்பு தன்னை சரிசெய்து கொள்ளும் என்பதை இப்போது நீங்கள் புரிந்து கொள்ளலாம்.