એકાગ્રતા વધવાથી સંતુલન ક્યાં બદલાશે? રાસાયણિક સંતુલન પર તાપમાનની અસર

મુખ્ય લેખ: લે ચેટેલિયર-બ્રાઉન સિદ્ધાંત

રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિ નીચેના પ્રતિક્રિયા પરિમાણો પર આધારિત છે: તાપમાન, દબાણ અને સાંદ્રતા. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પર આ પરિબળોનો પ્રભાવ એ પેટર્નને આધીન છે જે ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક લે ચેટેલિયર દ્વારા 1885માં સામાન્ય શબ્દોમાં વ્યક્ત કરવામાં આવ્યો હતો.

રાસાયણિક સંતુલનને અસર કરતા પરિબળો:

1) તાપમાન

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, રાસાયણિક સંતુલન એન્ડોથર્મિક (શોષણ) પ્રતિક્રિયા તરફ અને જ્યારે તે ઘટે છે ત્યારે એક્ઝોથર્મિક (પ્રકાશન) પ્રતિક્રિયા તરફ વળે છે.

CaCO 3 =CaO+CO 2 -Q t →, t↓ ←

એન 2 +3 એચ 2 ↔2NH 3 +Q t ←, t↓ →

2) દબાણ

જેમ જેમ દબાણ વધે છે તેમ, રાસાયણિક સંતુલન પદાર્થોના નાના જથ્થા તરફ જાય છે, અને દબાણ મોટા જથ્થા તરફ ઘટે છે. આ સિદ્ધાંત માત્ર વાયુઓને લાગુ પડે છે, એટલે કે. જો ઘન પદાર્થો પ્રતિક્રિયામાં સામેલ હોય, તો તેને ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી.

CaCO 3 =CaO+CO 2 P ←, P↓ →

1mol=1mol+1mol

3) પ્રારંભિક પદાર્થો અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા

પ્રારંભિક પદાર્થોમાંથી એકની સાંદ્રતામાં વધારા સાથે, રાસાયણિક સંતુલન પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો તરફ વળે છે, અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતામાં વધારો સાથે, પ્રારંભિક પદાર્થો તરફ.

એસ 2 +2ઓ 2 =2SO 2 [S],[O] →, ←

ઉત્પ્રેરક રાસાયણિક સંતુલનના શિફ્ટને અસર કરતા નથી!

રાસાયણિક સંતુલનની મૂળભૂત માત્રાત્મક લાક્ષણિકતાઓ: રાસાયણિક સંતુલન સ્થિરતા, રૂપાંતરણની ડિગ્રી, વિયોજનની ડિગ્રી, સંતુલન ઉપજ. ચોક્કસ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આ જથ્થાઓનો અર્થ સમજાવો.

રાસાયણિક થર્મોડાયનેમિક્સમાં, સામૂહિક ક્રિયાનો કાયદો પ્રારંભિક પદાર્થો અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સંતુલન પ્રવૃત્તિઓને સંબંધ અનુસાર સંબંધિત છે:

પદાર્થોની પ્રવૃત્તિ. પ્રવૃત્તિને બદલે, એકાગ્રતા (આદર્શ ઉકેલમાં પ્રતિક્રિયા માટે), આંશિક દબાણ (આદર્શ વાયુઓના મિશ્રણમાં પ્રતિક્રિયા), અસ્પષ્ટતા (વાસ્તવિક વાયુઓના મિશ્રણમાં પ્રતિક્રિયા) નો ઉપયોગ કરી શકાય છે;

Stoichiometric ગુણાંક (પ્રારંભિક પદાર્થો માટે નકારાત્મક, ઉત્પાદનો માટે હકારાત્મક);

રાસાયણિક સંતુલન સ્થિર. અહીં સબસ્ક્રિપ્ટ "a" નો અર્થ સૂત્રમાં પ્રવૃત્તિ મૂલ્યનો ઉપયોગ થાય છે.

પ્રતિક્રિયાની કાર્યક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન સામાન્ય રીતે પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનની ઉપજ (વિભાગ 5.11)ની ગણતરી દ્વારા કરવામાં આવે છે. તે જ સમયે, સૌથી મહત્વપૂર્ણ (સામાન્ય રીતે સૌથી મોંઘા) પદાર્થનો કયો ભાગ લક્ષ્ય પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનમાં ફેરવાયો તે નક્કી કરીને પણ પ્રતિક્રિયાની કાર્યક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, SO 2 નો કયો ભાગ SO 3 દરમિયાન SO 3 માં ફેરવાયો. સલ્ફ્યુરિક એસિડનું ઉત્પાદન, એટલે કે, શોધો રૂપાંતરણની ડિગ્રીમૂળ પદાર્થ.

ચાલુ પ્રતિક્રિયાની સંક્ષિપ્ત આકૃતિ દો

પછી પદાર્થ A ના પદાર્થ B (A) માં રૂપાંતરણની ડિગ્રી નીચેના સમીકરણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

જ્યાં nપ્રોરેક્ટ (A) - રીએજન્ટ A ના પદાર્થની માત્રા કે જેણે ઉત્પાદન B બનાવવા માટે પ્રતિક્રિયા આપી હતી, અને nપ્રારંભિક (A) - રીએજન્ટ A ની પ્રારંભિક રકમ.

સ્વાભાવિક રીતે, પરિવર્તનની ડિગ્રી માત્ર પદાર્થની માત્રા દ્વારા જ નહીં, પણ તેના પ્રમાણસર કોઈપણ જથ્થા દ્વારા પણ વ્યક્ત કરી શકાય છે: પરમાણુઓની સંખ્યા (સૂત્ર એકમો), સમૂહ, વોલ્યુમ.

જો રીએજન્ટ A ને ઓછા પુરવઠામાં લેવામાં આવે અને ઉત્પાદન B ના નુકશાનની અવગણના કરી શકાય, તો રીએજન્ટ A ના રૂપાંતરણની ડિગ્રી સામાન્ય રીતે ઉત્પાદન B ની ઉપજ જેટલી હોય છે.

અપવાદ એ પ્રતિક્રિયાઓ છે જેમાં પ્રારંભિક પદાર્થનો ઉપયોગ ઘણા ઉત્પાદનો બનાવવા માટે થાય છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયામાં

Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O

ક્લોરિન (રીએજન્ટ) પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ અને પોટેશિયમ હાઇપોક્લોરાઇટમાં સમાનરૂપે રૂપાંતરિત થાય છે. આ પ્રતિક્રિયામાં, KClO ની 100% ઉપજ સાથે પણ, તેમાં ક્લોરિનનું રૂપાંતરણ 50% છે.

તમે જાણો છો તે જથ્થા - પ્રોટોલિસિસની ડિગ્રી (વિભાગ 12.4) - રૂપાંતરણની ડિગ્રીનો વિશેષ કેસ છે:

TED ના માળખામાં, સમાન જથ્થાઓને કહેવામાં આવે છે વિયોજનની ડિગ્રીએસિડ અથવા પાયા (પ્રોટોલિસિસની ડિગ્રી તરીકે પણ નિયુક્ત). ઓસ્ટવાલ્ડના મંદન કાયદા અનુસાર વિયોજનની ડિગ્રી વિયોજન સ્થિરતા સાથે સંબંધિત છે.

સમાન સિદ્ધાંતના માળખામાં, હાઇડ્રોલિસિસ સંતુલન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રી (h), અને નીચેના અભિવ્યક્તિઓનો ઉપયોગ તેને પદાર્થની પ્રારંભિક સાંદ્રતા સાથે જોડવા માટે થાય છે ( સાથે( કે MOH):

પ્રથમ અભિવ્યક્તિ નબળા એસિડના મીઠાના હાઇડ્રોલિસિસ માટે માન્ય છે, બીજો - નબળા આધારના ક્ષાર, અને ત્રીજો - નબળા એસિડ અને નબળા આધારના ક્ષાર માટે માન્ય છે. આ તમામ અભિવ્યક્તિઓનો ઉપયોગ ફક્ત 0.05 (5%) કરતા વધુના હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રી સાથે પાતળા ઉકેલો માટે જ થઈ શકે છે.

સામાન્ય રીતે, સંતુલન ઉપજ જાણીતા સંતુલન સ્થિરાંક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જેની સાથે તે દરેક ચોક્કસ કિસ્સામાં ચોક્કસ ગુણોત્તર દ્વારા સંબંધિત છે.

તાપમાન, દબાણ, એકાગ્રતા જેવા પરિબળોના પ્રભાવ હેઠળ, ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓમાં પ્રતિક્રિયાના સંતુલનને સ્થાનાંતરિત કરીને ઉત્પાદનની ઉપજ બદલી શકાય છે.

લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર, સરળ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન વધતા દબાણ સાથે રૂપાંતરણની સંતુલન ડિગ્રી વધે છે, અને અન્ય કિસ્સાઓમાં પ્રતિક્રિયા મિશ્રણનું પ્રમાણ બદલાતું નથી અને ઉત્પાદનની ઉપજ દબાણ પર આધારિત નથી.

સંતુલન ઉપજ પર તાપમાનની અસર, તેમજ સંતુલન સ્થિરતા પર, પ્રતિક્રિયાની થર્મલ અસરના સંકેત દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓના વધુ સંપૂર્ણ મૂલ્યાંકન માટે, સૈદ્ધાંતિક (સંતુલનમાંથી ઉપજ) માંથી કહેવાતી ઉપજનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે સંતુલનની સ્થિતિમાં મેળવવામાં આવશે તે રકમ સાથે વાસ્તવમાં પ્રાપ્ત ઉત્પાદનના ગુણોત્તર સમાન છે.

થર્મલ ડિસોસીએશન કેમિકલ

તાપમાનમાં વધારાને કારણે પદાર્થના ઉલટાવી શકાય તેવા વિઘટનની પ્રતિક્રિયા.

જ્યારે વગેરે, એક પદાર્થમાંથી અનેક (2H2H+ OCaO + CO) અથવા એક સરળ પદાર્થ બને છે

સામૂહિક ક્રિયાના કાયદા અનુસાર સંતુલન વગેરે સ્થાપિત થાય છે. તે

સંતુલન સ્થિરાંક દ્વારા અથવા વિયોજનની ડિગ્રી દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે

(ક્ષીણ થયેલા અણુઓની સંખ્યા અને પરમાણુઓની કુલ સંખ્યાનો ગુણોત્તર). IN

મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, વગેરે ગરમીના શોષણ સાથે છે (વધારો

એન્થાલ્પી

DN>0); તેથી, લે ચેટેલિયર-બ્રાઉન સિદ્ધાંત અનુસાર

ગરમી તેને વધારે છે, તાપમાન સાથે વિસ્થાપન વગેરેની ડિગ્રી નક્કી થાય છે

DN નું સંપૂર્ણ મૂલ્ય. દબાણ વગેરેમાં દખલ કરે છે, વધુ મજબૂત, વધારે

વાયુ પદાર્થોના મોલ્સ (ડી) ની સંખ્યામાં ફેરફાર (વધારો).

વિયોજનની ડિગ્રી દબાણ પર આધારિત નથી. જો ઘન નથી

નક્કર ઉકેલો બનાવે છે અને તે ખૂબ વિખરાયેલી સ્થિતિમાં નથી,

પછી દબાણ વગેરે તાપમાન દ્વારા વિશિષ્ટ રીતે નક્કી થાય છે. અમલીકરણ માટે ટી.

d.

જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે

તાપમાન કે જેના પર વિયોજન દબાણ બાહ્ય દબાણ સમાન બને છે (ખાસ કરીને,

વાતાવરણીય) દબાણ. ત્યારથી નીકળતો ગેસ કાબુ કરી શકે છે

આસપાસના દબાણ, પછી આ તાપમાન સુધી પહોંચવા પર વિઘટન પ્રક્રિયા

તરત જ તીવ્ર બને છે.

તાપમાન પર વિયોજનની ડિગ્રીની અવલંબન: વધતા તાપમાન સાથે વિયોજનની ડિગ્રી વધે છે (તાપમાન વધવાથી ઓગળેલા કણોની ગતિ ઊર્જામાં વધારો થાય છે, જે આયનોમાં પરમાણુઓના વિઘટનને પ્રોત્સાહન આપે છે)

પ્રારંભિક પદાર્થોના રૂપાંતરણની ડિગ્રી અને ઉત્પાદનની સંતુલન ઉપજ. આપેલ તાપમાને તેમની ગણતરી માટેની પદ્ધતિઓ.

આ માટે કયા ડેટાની જરૂર છે? મનસ્વી ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને રાસાયણિક સંતુલનની આમાંની કોઈપણ માત્રાત્મક લાક્ષણિકતાઓની ગણતરી કરવા માટેની યોજના આપો. રૂપાંતરણની ડિગ્રી એ રિએક્ટેડ રીએજન્ટની માત્રાને તેની મૂળ રકમથી વિભાજિત કરવામાં આવે છે. સૌથી સરળ પ્રતિક્રિયા માટે, રિએક્ટરના પ્રવેશદ્વાર પર અથવા સામયિક પ્રક્રિયાની શરૂઆતમાં ક્યાં એકાગ્રતા છે, રિએક્ટરમાંથી બહાર નીકળતી વખતે અથવા સામયિક પ્રક્રિયાની વર્તમાન ક્ષણની સાંદ્રતા છે. સ્વૈચ્છિક પ્રતિભાવ માટે, ઉદાહરણ તરીકે, , વ્યાખ્યા અનુસાર, ગણતરી સૂત્ર સમાન છે: . જો પ્રતિક્રિયામાં ઘણા રીએજન્ટ હોય, તો તે દરેક માટે રૂપાંતરણની ડિગ્રીની ગણતરી કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયા સમય પર રૂપાંતરણની ડિગ્રીની અવલંબન સમય જતાં રીએજન્ટની સાંદ્રતામાં ફેરફાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સમયની પ્રારંભિક ક્ષણે, જ્યારે કંઈપણ બદલાયું નથી, ત્યારે પરિવર્તનની ડિગ્રી શૂન્ય છે. પછી, જેમ રીએજન્ટ રૂપાંતરિત થાય છે, રૂપાંતરણની ડિગ્રી વધે છે. ઉલટાવી ન શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા માટે, જ્યારે કંઈપણ રીએજન્ટને સંપૂર્ણપણે વપરાશમાં અટકાવતું નથી, ત્યારે તેનું મૂલ્ય (ફિગ. 1) એકતા (100%) તરફ વળે છે. , એટલે કે સૌથી સરળ પ્રતિક્રિયા માટે, ઉપજ અને રૂપાંતરણની ડિગ્રી સમાન મૂલ્ય છે. જો રૂપાંતરણ પદાર્થોની માત્રામાં ફેરફાર સાથે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, તો પછી, વ્યાખ્યા અનુસાર, સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકને ગણતરી કરેલ અભિવ્યક્તિમાં શામેલ કરવું આવશ્યક છે. પ્રથમ વ્યાખ્યા અનુસાર, રીએજન્ટની સંપૂર્ણ પ્રારંભિક રકમમાંથી પ્રાપ્ત ઉત્પાદનની કાલ્પનિક રકમ આ પ્રતિક્રિયા માટે રીએજન્ટની મૂળ રકમ કરતાં બે ગણી ઓછી હશે, એટલે કે. , અને ગણતરી સૂત્ર. બીજી વ્યાખ્યા અનુસાર, વાસ્તવમાં લક્ષ્ય ઉત્પાદનમાં રૂપાંતરિત રીએજન્ટની માત્રા આ ઉત્પાદનની રચના કરતા બમણી મોટી હશે, એટલે કે. , પછી ગણતરી સૂત્ર છે. સ્વાભાવિક રીતે, બંને અભિવ્યક્તિઓ સમાન છે. વધુ જટિલ પ્રતિક્રિયા માટે, ગણતરીના સૂત્રો વ્યાખ્યા અનુસાર બરાબર એ જ રીતે લખવામાં આવે છે, પરંતુ આ કિસ્સામાં ઉપજ હવે રૂપાંતરણની ડિગ્રી જેટલી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયા માટે, . જો પ્રતિક્રિયામાં ઘણા રીએજન્ટ હોય, તો તેમાંથી દરેક માટે ઉપજની ગણતરી કરી શકાય છે, જો ત્યાં ઘણા લક્ષ્ય ઉત્પાદનો પણ હોય, તો કોઈપણ રીએજન્ટ માટે કોઈપણ લક્ષ્ય ઉત્પાદન માટે ઉપજની ગણતરી કરી શકાય છે. ગણતરીના સૂત્ર (છેદમાં સતત મૂલ્ય હોય છે) ની રચના પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, પ્રતિક્રિયા સમય પર ઉપજની અવલંબન લક્ષ્ય ઉત્પાદનની સાંદ્રતાની સમય અવલંબન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયા માટે આ અવલંબન ફિગ. 3 માં દેખાય છે. ફિગ.3

રાસાયણિક સંતુલનની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા તરીકે રૂપાંતરણની ડિગ્રી. કુલ દબાણ અને તાપમાનમાં વધારો રીએજન્ટના રૂપાંતરણની ડિગ્રીને કેવી રીતે અસર કરશે ... ગેસ-તબક્કાની પ્રતિક્રિયામાં: (સમીકરણ આપવામાં આવે છે

)?

તમારા જવાબ અને યોગ્ય ગાણિતિક સમીકરણો માટે તર્ક આપો.

9. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર. રાસાયણિક સંતુલન

9.2. રાસાયણિક સંતુલન અને તેનું વિસ્થાપન

મોટાભાગની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવી હોય છે, એટલે કે. ઉત્પાદનોની રચનાની દિશામાં અને તેમના વિઘટનની દિશામાં (ડાબેથી જમણે અને જમણેથી ડાબે) બંને એક સાથે વહે છે.

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણોના ઉદાહરણો:

N 2 + 3H 2 ⇄ t °, p, બિલાડી 2NH 3

2SO 2 + O 2 ⇄ t ° , p , બિલાડી 2SO 3

H 2 + I 2 ⇄ t ° 2HIઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિ તરીકે ઓળખાતી વિશેષ સ્થિતિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિમાં, એકમ સમય દીઠ તેટલું ઉત્પાદન રચાય છે જેટલું તે વિઘટિત થાય છે. પરિણામે, રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિમાં પદાર્થોની સાંદ્રતા સમય જતાં બદલાતી નથી. જો કે, આનો અર્થ એ નથી કે તમામ પદાર્થોની સંતુલન સાંદ્રતા અથવા સમૂહ (વોલ્યુમ્સ) આવશ્યકપણે એકબીજા સાથે સમાન હોય છે (જુઓ. આકૃતિ 9.8 અને 9.9). રાસાયણિક સંતુલન એ ગતિશીલ (મોબાઇલ) સંતુલન છે જે બાહ્ય પ્રભાવોને પ્રતિસાદ આપી શકે છે.

સંતુલન પ્રણાલીનું એક સંતુલન અવસ્થામાંથી બીજી સ્થિતિમાં સંક્રમણને વિસ્થાપન કહેવામાં આવે છે અથવા સંતુલનમાં પરિવર્તન. વ્યવહારમાં, તેઓ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો (જમણી તરફ) અથવા પ્રારંભિક પદાર્થો (ડાબી બાજુ) તરફ સંતુલનમાં પરિવર્તન વિશે વાત કરે છે; આગળની પ્રતિક્રિયા એ છે જે ડાબેથી જમણે થાય છે, અને વિપરીત પ્રતિક્રિયા જમણેથી ડાબે થાય છે. સંતુલનની સ્થિતિ બે વિરુદ્ધ નિર્દેશિત તીરો દ્વારા બતાવવામાં આવે છે: ⇄.

સંતુલન સ્થાનાંતરિત કરવાનો સિદ્ધાંતફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક લે ચેટેલિયર (1884) દ્વારા ઘડવામાં આવ્યું હતું: સંતુલનમાં રહેલી સિસ્ટમ પરનો બાહ્ય પ્રભાવ આ સંતુલનમાં એવી દિશામાં પરિવર્તિત થાય છે જે બાહ્ય પ્રભાવની અસરને નબળી પાડે છે.

ચાલો સંતુલન બદલવા માટેના મૂળભૂત નિયમો ઘડીએ.

એકાગ્રતાની અસર: જ્યારે પદાર્થની સાંદ્રતા વધે છે, ત્યારે સંતુલન તેના વપરાશ તરફ અને જ્યારે તે ઘટે છે ત્યારે તેની રચના તરફ વળે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયામાં H 2 ની સાંદ્રતામાં વધારો સાથે

H 2 (g) + I 2 (g) ⇄ 2HI (g)

હાઇડ્રોજન સાંદ્રતાના આધારે આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર વધશે. પરિણામે, સંતુલન જમણી તરફ શિફ્ટ થશે. જેમ જેમ H 2 ​​ની સાંદ્રતા ઘટશે તેમ, આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર ઘટશે, પરિણામે, પ્રક્રિયાનું સંતુલન ડાબી તરફ જશે.

તાપમાનની અસર: જ્યારે તાપમાન વધે છે, ત્યારે સંતુલન એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયા તરફ વળે છે, અને જ્યારે તાપમાન ઘટે છે, ત્યારે તે એક્ઝોથર્મિક પ્રતિક્રિયા તરફ વળે છે.

એ યાદ રાખવું અગત્યનું છે કે વધતા તાપમાન સાથે, બંને એક્સો- અને એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયાઓનો દર વધે છે, પરંતુ એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયા વધુ વખત વધે છે, જેના માટે E a હંમેશા વધારે હોય છે. જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે, બંને પ્રતિક્રિયાઓનો દર ઘટે છે, પરંતુ ફરીથી ઘણી વખત - એન્ડોથર્મિક. આને રેખાકૃતિ વડે સમજાવવું અનુકૂળ છે જેમાં ઝડપનું મૂલ્ય તીરની લંબાઈના પ્રમાણસર હોય છે અને સંતુલન લાંબા તીરની દિશામાં બદલાય છે.

દબાણની અસર: દબાણમાં ફેરફાર માત્ર ત્યારે જ સંતુલનની સ્થિતિને અસર કરે છે જ્યારે વાયુઓ પ્રતિક્રિયામાં સામેલ હોય, અને જ્યારે વાયુ પદાર્થ રાસાયણિક સમીકરણની માત્ર એક બાજુ હોય ત્યારે પણ. પ્રતિક્રિયા સમીકરણોના ઉદાહરણો:

• દબાણ સંતુલન શિફ્ટને અસર કરે છે:

3H 2 (g) + N 2 (g) ⇄ 2NH 3 (g),

CaO (tv) + CO 2 (g) ⇄ CaCO 3 (tv);

• દબાણ સંતુલન શિફ્ટને અસર કરતું નથી:

Cu (sv) + S (sv) = CuS (sv),

NaOH (સોલ્યુશન) + HCl (સોલ્યુશન) = NaCl (સોલ્યુશન) + H 2 O (l).

જ્યારે દબાણ ઘટે છે, ત્યારે સંતુલન વાયુ પદાર્થોના મોટા રાસાયણિક જથ્થાની રચના તરફ વળે છે, અને જ્યારે તે વધે છે, ત્યારે સંતુલન વાયુ પદાર્થોના નાના રાસાયણિક જથ્થાની રચના તરફ વળે છે. જો સમીકરણની બંને બાજુએ વાયુઓની રાસાયણિક માત્રા સમાન હોય, તો દબાણ રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિને અસર કરતું નથી:

H 2 (g) + Cl 2 (g) = 2HCl (g).

દબાણમાં ફેરફારની અસર એકાગ્રતામાં ફેરફારની અસર જેવી જ છે તે ધ્યાનમાં લેતા આ સમજવું સરળ છે: દબાણ n વખતના વધારા સાથે, સંતુલનમાં તમામ પદાર્થોની સાંદ્રતા સમાન પ્રમાણમાં વધે છે (અને ઊલટું).

પ્રતિક્રિયા સિસ્ટમના વોલ્યુમની અસર: પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીના જથ્થામાં ફેરફાર દબાણમાં ફેરફાર સાથે સંકળાયેલ છે અને માત્ર વાયુ પદાર્થોને સમાવિષ્ટ પ્રતિક્રિયાઓની સંતુલન સ્થિતિને અસર કરે છે. જથ્થામાં ઘટાડો એટલે દબાણમાં વધારો અને સંતુલનને ઓછા રાસાયણિક વાયુઓના નિર્માણ તરફ ખસેડવું. સિસ્ટમના જથ્થામાં વધારો દબાણમાં ઘટાડો અને વાયુયુક્ત પદાર્થોના મોટા રાસાયણિક જથ્થાની રચના તરફ સંતુલનમાં પાળી તરફ દોરી જાય છે.

સંતુલન પ્રણાલીમાં ઉત્પ્રેરકનો પરિચય અથવા તેના સ્વભાવમાં ફેરફાર સંતુલનને સ્થાનાંતરિત કરતું નથી (ઉત્પાદનની ઉપજમાં વધારો કરતું નથી), કારણ કે ઉત્પ્રેરક આગળ અને વિપરીત બંને પ્રતિક્રિયાઓને સમાન હદ સુધી વેગ આપે છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે ઉત્પ્રેરક આગળ અને વિપરીત પ્રક્રિયાઓની સક્રિયકરણ ઊર્જાને સમાન રીતે ઘટાડે છે. તો પછી શા માટે તેઓ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરે છે? હકીકત એ છે કે ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ સંતુલનની ઝડપી શરૂઆતને પ્રોત્સાહન આપે છે, અને આ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.

સંતુલન શિફ્ટ પર વિવિધ પરિબળોના પ્રભાવના ચોક્કસ ઉદાહરણો કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યા છે. એમોનિયા સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા માટે 9.1 જે ગરમીના પ્રકાશન સાથે થાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આગળની પ્રતિક્રિયા એક્ઝોથર્મિક છે, અને વિપરીત પ્રતિક્રિયા એન્ડોથર્મિક છે.

કોષ્ટક 9.1

એમોનિયા સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાના સંતુલનમાં પરિવર્તન પર વિવિધ પરિબળોનો પ્રભાવ

ઉદાહરણ 9.3.

પ્રક્રિયા સંતુલનની સ્થિતિમાં

2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g)

પદાર્થોની સાંદ્રતા (mol/dm 3) SO 2, O 2 અને SO 3 અનુક્રમે 0.6, 0.4 અને 0.2 છે. SO 2 અને O 2 ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા શોધો (SO 3 ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા શૂન્ય છે).

ઉકેલ. પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, SO 2 અને O 2 વપરાય છે, તેથી

c આઉટ (SO 2) = c સમાન (SO 2) + c આઉટ (SO 2),

c આઉટ (O 2) = c સમાન (O 2) + c આઉટ (O 2).

c ની કિંમત c (SO 3) નો ઉપયોગ કરીને જોવા મળે છે:

x = 0.2 mol/dm3.

c આઉટ (SO 2) = 0.6 + 0.2 = 0.8 (mol/dm 3).

y = 0.1 mol/dm3.

c આઉટ (O 2) = 0.4 + 0.1 = 0.5 (mol/dm 3).

જવાબ: 0.8 mol/dm 3 SO 2; 0.5 mol/dm 3 O 2.

પરીક્ષાના કાર્યો કરતી વખતે, વિવિધ પરિબળોનો પ્રભાવ, એક તરફ, પ્રતિક્રિયા દર પર, અને બીજી બાજુ, રાસાયણિક સંતુલનમાં પરિવર્તન, ઘણીવાર મૂંઝવણમાં હોય છે.

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા માટે

વધતા તાપમાન સાથે, આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓનો દર વધે છે; જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે તેમ, આગળ અને વિપરીત બંને પ્રતિક્રિયાઓનો દર ઘટે છે;

વધતા દબાણ સાથે, વાયુઓની સહભાગિતા સાથે થતી તમામ પ્રતિક્રિયાઓના દરમાં વધારો થાય છે, પ્રત્યક્ષ અને વિપરીત બંને. જેમ જેમ દબાણ ઘટે છે તેમ, વાયુઓની સહભાગિતા સાથે થતી તમામ પ્રતિક્રિયાઓનો દર, પ્રત્યક્ષ અને વિપરીત બંને ઘટે છે;

સિસ્ટમમાં ઉત્પ્રેરક દાખલ કરવાથી અથવા તેને અન્ય ઉત્પ્રેરક સાથે બદલવાથી સંતુલન બદલાતું નથી.

N 2 (g) + 3H 2 (g) ⇄ 2NH 3 (g) + Q

કયા પરિબળોને ધ્યાનમાં લો: 1) એમોનિયા પ્રતિક્રિયાના સંશ્લેષણના દરમાં વધારો; 2) સંતુલનને જમણી તરફ શિફ્ટ કરો:

a) તાપમાનમાં ઘટાડો;

b) દબાણમાં વધારો;

c) NH 3 સાંદ્રતામાં ઘટાડો;

ડી) ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ;

e) N 2 સાંદ્રતામાં વધારો.

ઉકેલ. પરિબળો b), d) અને e) એમોનિયા સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાના દરમાં વધારો (તેમજ તાપમાનમાં વધારો, H 2 સાંદ્રતામાં વધારો); સંતુલનને જમણી તરફ શિફ્ટ કરો - a), b), c), e).

જવાબ: 1) b, d, d; 2) એ, બી, સી, ડી.

ઉદાહરણ 9.5.

નીચે ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાની ઊર્જા રેખાકૃતિ છે

બધા સાચા નિવેદનોની સૂચિ બનાવો:

a) વિપરીત પ્રતિક્રિયા સીધી પ્રતિક્રિયા કરતાં વધુ ઝડપથી આગળ વધે છે;

b) વધતા તાપમાન સાથે, વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર સીધી પ્રતિક્રિયા કરતા વધુ વખત વધે છે;

c) ગરમીના શોષણ સાથે સીધી પ્રતિક્રિયા થાય છે;

d) વિપરીત પ્રતિક્રિયા માટે તાપમાન ગુણાંક γ વધારે છે.

ઉકેલ.

a) વિધાન સાચું છે, કારણ કે E arr = 500 − 300 = 200 (kJ) E arr = 500 − 200 = 300 (kJ) કરતાં ઓછું છે.

b) વિધાન ખોટું છે કે જેના માટે E a વધુ છે તે ઘણી વખત વધે છે.

c) વિધાન સાચું છે, Q pr = 200 − 300 = −100 (kJ).

d) નિવેદન ખોટું છે, સીધી પ્રતિક્રિયા માટે γ વધારે છે, જે કિસ્સામાં E a વધારે છે.

જવાબ: a), c).

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવું અથવા ઉલટાવી શકાય તેવું હોઈ શકે છે.

તે જો અમુક પ્રતિક્રિયા A + B = C + D બદલી ન શકાય તેવી હોય, તો તેનો અર્થ એ કે વિપરીત પ્રતિક્રિયા C + D = A + B થતી નથી.

એટલે કે, ઉદાહરણ તરીકે, જો કોઈ ચોક્કસ પ્રતિક્રિયા A + B = C + D ઉલટાવી શકાય તેવું હોય, તો તેનો અર્થ એ કે પ્રતિક્રિયા A + B → C + D (સીધી) અને પ્રતિક્રિયા C + D → A + B (વિપરીત) બંને એક સાથે થાય છે. ).

અનિવાર્યપણે, કારણ કે ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓના કિસ્સામાં, સમીકરણની ડાબી બાજુના બંને પદાર્થો અને સમીકરણની જમણી બાજુના પદાર્થોને રીએજન્ટ્સ (પ્રારંભિક પદાર્થો) કહી શકાય. તે જ ઉત્પાદનો માટે જાય છે. કોઈપણ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા માટે, જ્યારે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન હોય ત્યારે પરિસ્થિતિ શક્ય છે. આ સ્થિતિ કહેવામાં આવે છે.

સંતુલનની સ્થિતિ સંતુલન સમયે, તમામ રિએક્ટન્ટ્સ અને તમામ ઉત્પાદનો બંનેની સાંદ્રતા સ્થિર હોય છે. સંતુલન પર ઉત્પાદનો અને પ્રતિક્રિયાઓની સાંદ્રતા કહેવામાં આવે છે.

સંતુલન સાંદ્રતા

સિસ્ટમ પરના બાહ્ય પ્રભાવોને લીધે, જેમ કે તાપમાનમાં ફેરફાર, દબાણ અથવા પ્રારંભિક પદાર્થો અથવા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા, સિસ્ટમનું સંતુલન ખોરવાઈ શકે છે. જો કે, આ બાહ્ય પ્રભાવને સમાપ્ત કર્યા પછી, સિસ્ટમ, થોડા સમય પછી, સંતુલનની નવી સ્થિતિમાં જશે. એક સંતુલન અવસ્થામાંથી બીજી સંતુલન અવસ્થામાં સિસ્ટમના આવા સંક્રમણને કહેવામાં આવે છે રાસાયણિક સંતુલનનું વિસ્થાપન (શિફ્ટ). .

ચોક્કસ પ્રકારના પ્રભાવ હેઠળ રાસાયણિક સંતુલન કેવી રીતે બદલાય છે તે નિર્ધારિત કરવા સક્ષમ થવા માટે, લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે:

જો સંતુલનની સ્થિતિમાં સિસ્ટમ પર કોઈપણ બાહ્ય પ્રભાવ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો રાસાયણિક સંતુલનમાં શિફ્ટની દિશા પ્રતિક્રિયાની દિશા સાથે સુસંગત હશે જે પ્રભાવની અસરને નબળી પાડે છે.

સંતુલનની સ્થિતિ પર તાપમાનનો પ્રભાવ

જ્યારે તાપમાનમાં ફેરફાર થાય છે, ત્યારે કોઈપણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનું સંતુલન બદલાઈ જાય છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે કોઈપણ પ્રતિક્રિયામાં થર્મલ અસર હોય છે. વધુમાં, આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓની થર્મલ અસરો હંમેશા સીધી વિરુદ્ધ હોય છે. તે. જો આગળની પ્રતિક્રિયા એક્ઝોથર્મિક હોય અને +Q ની સમાન થર્મલ અસર સાથે આગળ વધે, તો વિપરીત પ્રતિક્રિયા હંમેશા એન્ડોથર્મિક હોય છે અને તેની થર્મલ અસર –Q ની બરાબર હોય છે.

આમ, લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર, જો આપણે સંતુલનની સ્થિતિમાં હોય તેવી કોઈ સિસ્ટમનું તાપમાન વધારીએ, તો સંતુલન પ્રતિક્રિયા તરફ વળશે જે દરમિયાન તાપમાન ઘટે છે, એટલે કે. એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયા તરફ. અને તે જ રીતે, જો આપણે સંતુલનની સ્થિતિમાં સિસ્ટમનું તાપમાન ઘટાડીએ, તો સંતુલન પ્રતિક્રિયા તરફ વળશે, જેના પરિણામે તાપમાન વધશે, એટલે કે. એક્ઝોથર્મિક પ્રતિક્રિયા તરફ.

ઉદાહરણ તરીકે, નીચેની ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લો અને તાપમાન ઘટતાં તેનું સંતુલન ક્યાં બદલાશે તે દર્શાવો:

ઉપરના સમીકરણમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, આગળની પ્રતિક્રિયા એક્ઝોથર્મિક છે, એટલે કે. તેની ઘટનાના પરિણામે, ગરમી છોડવામાં આવે છે. પરિણામે, વિપરીત પ્રતિક્રિયા એન્ડોથર્મિક હશે, એટલે કે, તે ગરમીના શોષણ સાથે થાય છે. સ્થિતિ અનુસાર, તાપમાનમાં ઘટાડો થયો છે, તેથી, સંતુલન જમણી તરફ જશે, એટલે કે. સીધી પ્રતિક્રિયા તરફ.

રાસાયણિક સંતુલન પર એકાગ્રતાની અસર

લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર રીએજન્ટ્સની સાંદ્રતામાં વધારો એ પ્રતિક્રિયા તરફ સંતુલન તરફ દોરી જવું જોઈએ જેના પરિણામે રીએજન્ટ્સનો વપરાશ થાય છે, એટલે કે. સીધી પ્રતિક્રિયા તરફ.

અને ઊલટું, જો રિએક્ટન્ટ્સની સાંદ્રતામાં ઘટાડો થાય છે, તો સંતુલન પ્રતિક્રિયા તરફ વળશે જેના પરિણામે રિએક્ટન્ટ્સ રચાય છે, એટલે કે. વિપરીત પ્રતિક્રિયાની બાજુ (←).

પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતામાં ફેરફાર પણ સમાન અસર ધરાવે છે. જો ઉત્પાદનોની સાંદ્રતામાં વધારો થાય છે, તો સંતુલન પ્રતિક્રિયા તરફ વળશે જેના પરિણામે ઉત્પાદનોનો વપરાશ થાય છે, એટલે કે. વિપરીત પ્રતિક્રિયા તરફ (←). જો, તેનાથી વિપરીત, ઉત્પાદનોની સાંદ્રતામાં ઘટાડો થાય છે, તો સંતુલન સીધી પ્રતિક્રિયા (→) તરફ વળશે, જેથી ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા વધે.

રાસાયણિક સંતુલન પર દબાણની અસર

તાપમાન અને સાંદ્રતાથી વિપરીત, દબાણમાં ફેરફાર દરેક પ્રતિક્રિયાની સંતુલન સ્થિતિને અસર કરતા નથી. રાસાયણિક સંતુલનમાં પરિવર્તન તરફ દોરી જવા દબાણમાં ફેરફાર કરવા માટે, સમીકરણની ડાબી અને જમણી બાજુએ વાયુ પદાર્થો માટે ગુણાંકનો સરવાળો અલગ હોવો જોઈએ.

તે. બે પ્રતિક્રિયાઓમાંથી:

દબાણમાં ફેરફાર માત્ર બીજી પ્રતિક્રિયાના કિસ્સામાં સંતુલન સ્થિતિને અસર કરી શકે છે. કારણ કે ડાબી અને જમણી બાજુના પ્રથમ સમીકરણના કિસ્સામાં વાયુયુક્ત પદાર્થોના સૂત્રોની સામે ગુણાંકનો સરવાળો સમાન છે (2 ની બરાબર), અને બીજા સમીકરણના કિસ્સામાં તે અલગ છે (4 પર ડાબે અને 2 જમણી બાજુએ).

અહીંથી, ખાસ કરીને, તે અનુસરે છે કે જો રિએક્ટન્ટ્સ અને ઉત્પાદનો બંનેમાં કોઈ વાયુયુક્ત પદાર્થો ન હોય, તો દબાણમાં ફેરફાર કોઈપણ રીતે સંતુલનની વર્તમાન સ્થિતિને અસર કરશે નહીં. ઉદાહરણ તરીકે, દબાણ પ્રતિક્રિયાની સંતુલન સ્થિતિને અસર કરશે નહીં:

જો, ડાબી અને જમણી બાજુએ, વાયુયુક્ત પદાર્થોની માત્રામાં તફાવત હોય, તો દબાણમાં વધારો એ પ્રતિક્રિયા તરફ સંતુલનમાં પરિવર્તન તરફ દોરી જશે જે દરમિયાન વાયુઓનું પ્રમાણ ઘટે છે, અને દબાણમાં ઘટાડો થવાથી વાયુઓમાં ફેરફાર થશે. સંતુલન, જેના પરિણામે વાયુઓનું પ્રમાણ વધે છે.

રાસાયણિક સંતુલન પર ઉત્પ્રેરકની અસર

કારણ કે ઉત્પ્રેરક આગળ અને વિપરીત બંને પ્રતિક્રિયાઓને સમાન રીતે વેગ આપે છે, તેની હાજરી અથવા ગેરહાજરી કોઈ અસર નથીસંતુલનની સ્થિતિમાં.

ઉત્પ્રેરક માત્ર એક જ વસ્તુને અસર કરી શકે છે તે છે સિસ્ટમના સંક્રમણનો દર અસંતુલન સ્થિતિમાંથી સંતુલન સ્થિતિમાં.

રાસાયણિક સંતુલન પર ઉપરોક્ત તમામ પરિબળોની અસર નીચે ચીટ શીટમાં સારાંશ આપેલ છે, જે સંતુલન કાર્યો કરતી વખતે તમે શરૂઆતમાં જોઈ શકો છો. જો કે, પરીક્ષામાં તેનો ઉપયોગ કરવો શક્ય બનશે નહીં, તેથી તેની મદદથી કેટલાક ઉદાહરણોનું વિશ્લેષણ કર્યા પછી, તમારે તેને શીખવું જોઈએ અને તેને જોયા વિના સંતુલન સમસ્યાઓ હલ કરવાનો અભ્યાસ કરવો જોઈએ:

હોદ્દો: ટી - તાપમાન, પી - દબાણ, સાથે – એકાગ્રતા, – વધારો, ↓ – ઘટાડો

1. બધી જાણીતી પ્રતિક્રિયાઓમાં, ઉલટાવી શકાય તેવી અને બદલી ન શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે. આયન વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરતી વખતે, જે શરતો હેઠળ તેઓ પૂર્ણ થવા માટે આગળ વધે છે તે સૂચિબદ્ધ કરવામાં આવ્યા હતા. ().

એવી પણ જાણીતી પ્રતિક્રિયાઓ છે કે, આપેલ શરતો હેઠળ, પૂર્ણતા તરફ આગળ વધતા નથી. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા થાય છે: SO 2 + H 2 O→ H2SO3. પરંતુ તે તારણ આપે છે કે જલીય દ્રાવણમાં માત્ર ચોક્કસ માત્રામાં સલ્ફરસ એસિડ રચાય છે. આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે સલ્ફરસ એસિડ નાજુક છે, અને વિપરીત પ્રતિક્રિયા થાય છે, એટલે કે. સલ્ફર ઓક્સાઇડ અને પાણીમાં વિઘટન. પરિણામે, આ પ્રતિક્રિયા પૂર્ણ થતી નથી કારણ કે બે પ્રતિક્રિયાઓ એક સાથે થાય છે - સીધા(સલ્ફર ઓક્સાઇડ અને પાણી વચ્ચે) અને વિપરીત(સલ્ફરસ એસિડનું વિઘટન). SO 2 + H 2 O↔ H 2 SO 3 .

આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં પરસ્પર વિરુદ્ધ દિશામાં થતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઉલટાવી શકાય તેવું કહેવામાં આવે છે.

2. કેમ કે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનો દર રિએક્ટન્ટની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે, પહેલા સીધી પ્રતિક્રિયાના દર પર( υ pr) મહત્તમ હોવી જોઈએ, અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાની ઝડપ ( υ arr.) શૂન્ય બરાબર છે. રિએક્ટન્ટ્સની સાંદ્રતા સમય જતાં ઘટે છે, અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા વધે છે. તેથી, આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર ઘટે છે અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે. ચોક્કસ સમયે, આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન બની જાય છે:

બધી ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓમાં, આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર ઘટે છે, જ્યાં સુધી બંને દર સમાન ન થાય અને સંતુલન સ્થિતિ સ્થાપિત ન થાય ત્યાં સુધી વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે:

υ pr =υ arr

સિસ્ટમની સ્થિતિ કે જેમાં આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર વિપરીત પ્રતિક્રિયાના દર જેટલો હોય છે તેને રાસાયણિક સંતુલન કહેવામાં આવે છે.

રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિમાં, રિએક્ટન્ટ્સ અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો વચ્ચેનો જથ્થાત્મક ગુણોત્તર સ્થિર રહે છે: એકમ સમય દીઠ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનના કેટલા પરમાણુઓ રચાય છે, તેથી તેમાંથી ઘણા વિઘટિત થાય છે. જો કે, રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિ જ્યાં સુધી પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ યથાવત રહે ત્યાં સુધી જાળવવામાં આવે છે: એકાગ્રતા, તાપમાન અને દબાણ.

રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિ માત્રાત્મક રીતે વર્ણવવામાં આવે છે સામૂહિક કાર્યવાહીનો કાયદો.

સંતુલન સમયે, પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા (તેમના ગુણાંકની શક્તિમાં) અને પ્રતિક્રિયામાં પદાર્થોની પ્રારંભિક સાંદ્રતાથી સ્વતંત્ર, પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા (તેમના ગુણાંકની શક્તિઓમાં પણ) ના ઉત્પાદનનો ગુણોત્તર એક સ્થિર મૂલ્ય છે. મિશ્રણ

આ અચલ કહેવાય છે સંતુલન સ્થિર - k

તો પ્રતિક્રિયા માટે: N 2 (G) + 3 H 2 (G) ↔ 2 NH 3 (G) + 92.4 kJ સંતુલન સ્થિરાંક નીચે પ્રમાણે વ્યક્ત થાય છે:

υ 1 =υ 2

v 1 (સીધી પ્રતિક્રિયા) = k 1 [ એન 2 ][ એચ 2 ] 3, ક્યાં- સંતુલન દાઢ સાંદ્રતા, = mol/l

υ 2 (પ્રતિક્રિયા) = k 2 [ એન.એચ. 3 ] 2

k 1 [ એન 2 ][ એચ 2 ] 3 = k 2 [ એન.એચ. 3 ] 2

કેપી = k 1 / k 2 = [ એન.એચ. 3 ] 2 / [ એન 2 ][ એચ 2 ] 3 – સંતુલન સ્થિર.

રાસાયણિક સંતુલન એકાગ્રતા, દબાણ, તાપમાન પર આધાર રાખે છે.

સિદ્ધાંતસંતુલન મિશ્રણની દિશા નક્કી કરે છે:

જો સંતુલનમાં હોય તેવી સિસ્ટમ પર બાહ્ય પ્રભાવ નાખવામાં આવે છે, તો સિસ્ટમમાં સંતુલન આ પ્રભાવની વિરુદ્ધ દિશામાં બદલાશે.

1) એકાગ્રતાની અસર - જો પ્રારંભિક પદાર્થોની સાંદ્રતામાં વધારો થાય છે, તો સંતુલન પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની રચના તરફ વળે છે.

ઉદાહરણ તરીકે,કેપી = k 1 / k 2 = [ એન.એચ. 3 ] 2 / [ એન 2 ][ એચ 2 ] 3

જ્યારે પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે નાઇટ્રોજન, એટલે કે રીએજન્ટની સાંદ્રતા વધે છે, K માટે અભિવ્યક્તિમાં છેદ વધે છે, પરંતુ K એ અચળ હોવાથી, આ સ્થિતિને પરિપૂર્ણ કરવા માટે અંશમાં પણ વધારો થવો જોઈએ. આમ, પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધે છે. આ કિસ્સામાં, તેઓ રાસાયણિક સંતુલનમાં જમણી તરફ, ઉત્પાદન તરફ પાળી વિશે વાત કરે છે.

આમ, રિએક્ટન્ટ્સ (પ્રવાહી અથવા વાયુયુક્ત) ની સાંદ્રતામાં વધારો ઉત્પાદનો તરફ વળે છે, એટલે કે. સીધી પ્રતિક્રિયા તરફ. ઉત્પાદનોની સાંદ્રતામાં વધારો (પ્રવાહી અથવા વાયુયુક્ત) એ સંતુલનને રિએક્ટન્ટ્સ તરફ ખસેડે છે, એટલે કે. વિપરીત પ્રતિક્રિયા તરફ.

ઘનનું દળ બદલવાથી સંતુલન સ્થિતિ બદલાતી નથી.

2) તાપમાનની અસર - તાપમાનમાં વધારો એ સંતુલનને એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયા તરફ ફેરવે છે.

અ)એન 2 (જી) + 3એચ 2 (D) ↔ 2એન.એચ. 3 (G) + 92.4 kJ (એક્સોથર્મિક - હીટ રિલીઝ)

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ તેમ સંતુલન એમોનિયા વિઘટન પ્રતિક્રિયા તરફ વળશે (←)

b)એન 2 (જી) +ઓ 2 (D) ↔ 2ના(G) – 180.8 kJ (એન્ડોથર્મિક - ગરમી શોષણ)

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, સંતુલન રચના પ્રતિક્રિયા તરફ વળશે ના (→)

3) દબાણનો પ્રભાવ (માત્ર વાયુયુક્ત પદાર્થો માટે) - વધતા દબાણ સાથે, સંતુલન રચના તરફ વળે છેઓ ઓછા કબજે કરતા પદાર્થોહું ખાઉં છું.

એન 2 (જી) + 3એચ 2 (D) ↔ 2એન.એચ. 3 (જી)

1 વી - એન 2

3 વી - એચ 2

2 વી – એન.એચ. 3

વધતા દબાણ સાથે ( પી): પ્રતિક્રિયા પહેલાં4 વી વાયુયુક્ત પદાર્થો → પ્રતિક્રિયા પછી2 વીવાયુ પદાર્થો, તેથી, સંતુલન જમણી તરફ જાય છે ( → )

જ્યારે દબાણ વધે છે, ઉદાહરણ તરીકે, 2 ગણો, વાયુઓનું પ્રમાણ સમાન પ્રમાણમાં ઘટે છે, અને તેથી, તમામ વાયુયુક્ત પદાર્થોની સાંદ્રતા 2 ગણી વધશે. કેપી = k 1 / k 2 = [ એન.એચ. 3 ] 2 / [ એન 2 ][ એચ 2 ] 3

આ કિસ્સામાં, K માટે અભિવ્યક્તિનો અંશ 4 વધશે વખત, અને છેદ 16 છે વખત, એટલે કે સમાનતાનું ઉલ્લંઘન કરવામાં આવશે. તેને પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે, એકાગ્રતા વધારવી આવશ્યક છે એમોનિયાઅને સાંદ્રતા ઘટે છે નાઇટ્રોજનઅનેપાણીપ્રકારની સંતુલન જમણી તરફ શિફ્ટ થશે.

તેથી, જ્યારે દબાણ વધે છે, ત્યારે સંતુલન વોલ્યુમમાં ઘટાડા તરફ જાય છે, અને જ્યારે દબાણ ઘટે છે, ત્યારે વોલ્યુમમાં વધારો થાય છે.

દબાણમાં ફેરફાર ઘન અને પ્રવાહી પદાર્થોના જથ્થા પર વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ અસર કરતું નથી, એટલે કે. તેમની એકાગ્રતા બદલાતી નથી. પરિણામે, પ્રતિક્રિયાઓનું સંતુલન જેમાં વાયુઓ ભાગ લેતા નથી તે વ્યવહારીક રીતે દબાણથી સ્વતંત્ર છે.

! રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો કોર્સ પદાર્થો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે - ઉત્પ્રેરકપરંતુ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરતી વખતે, આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓ બંનેની સક્રિયકરણ ઊર્જા સમાન પ્રમાણમાં ઘટે છે અને તેથી સંતુલન બદલાતું નથી.

સમસ્યાઓ હલ કરો:

નંબર 1. ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયામાં CO અને O 2 ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા

2CO (g) + O 2 (g)↔ 2 CO 2 (g)

અનુક્રમે 6 અને 4 mol/l ની બરાબર. જો સંતુલનની ક્ષણે CO 2 ની સાંદ્રતા 2 mol/l હોય તો સંતુલન સ્થિરાંકની ગણતરી કરો.

નંબર 2. પ્રતિક્રિયા સમીકરણ અનુસાર આગળ વધે છે

2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g) + Q

જો સંતુલન ક્યાં શિફ્ટ થશે તે સૂચવો

એ) દબાણ વધારવું

b) તાપમાનમાં વધારો

c) ઓક્સિજનની સાંદ્રતામાં વધારો

ડી) ઉત્પ્રેરકનો પરિચય?