રાસાયણિક સંતુલન સ્થિર

મોટાભાગની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવી હોય છે, એટલે કે. એક સાથે વિરુદ્ધ દિશામાં વહે છે. એવા કિસ્સાઓમાં જ્યાં આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓ સમાન દરે થાય છે, રાસાયણિક સંતુલન થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉલટાવી શકાય તેવી સજાતીય પ્રતિક્રિયામાં: H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g), સામૂહિક ક્રિયાના નિયમ અનુસાર આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરનો ગુણોત્તર સાંદ્રતાના ગુણોત્તર પર આધારિત છે. રિએક્ટન્ટ્સનું, એટલે કે: આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર: υ 1 = k 1 [H 2 ]. વિપરીત પ્રતિક્રિયા દર: υ 2 = k 2 2.

જો H 2 અને I 2 પ્રારંભિક પદાર્થો છે, તો પછી પ્રથમ ક્ષણે આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર તેમની પ્રારંભિક સાંદ્રતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર શૂન્ય છે. જેમ જેમ H 2 ​​અને I 2 નો વપરાશ થાય છે અને HI ની રચના થાય છે, આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર ઘટે છે અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે. થોડા સમય પછી, બંને દરો સમાન થાય છે, અને સિસ્ટમમાં રાસાયણિક સંતુલન સ્થાપિત થાય છે, એટલે કે. એકમ સમય દીઠ ઉત્પાદિત અને વપરાશમાં લેવાયેલા HI પરમાણુઓની સંખ્યા સમાન બની જાય છે.

કેમ કે રાસાયણિક સંતુલન પર આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓનો દર V 1 = V 2 સમાન છે, તો k 1 = k 2 2.

આપેલ તાપમાન પર k 1 અને k 2 સ્થિર હોવાથી, તેમનો ગુણોત્તર સ્થિર રહેશે. તેને K દ્વારા સૂચિત કરીને, અમને મળે છે:

K ને રાસાયણિક સંતુલન સ્થિર કહેવામાં આવે છે, અને ઉપરના સમીકરણને સમૂહ ક્રિયાનો કાયદો કહેવામાં આવે છે (ગુલ્ડબર્ગ - વાલે).

સામાન્ય કિસ્સામાં, aA+bB+…↔dD+eE+… સ્વરૂપની પ્રતિક્રિયા માટે, સંતુલન સ્થિરાંક બરાબર છે . વાયુ પદાર્થો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે, અભિવ્યક્તિનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે, જેમાં રિએક્ટન્ટ્સ સંતુલન આંશિક દબાણ p દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. ઉલ્લેખિત પ્રતિક્રિયા માટે .

સંતુલન સ્થિતિ એ મર્યાદાને દર્શાવે છે કે જ્યાં આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં, પ્રતિક્રિયા સ્વયંભૂ આગળ વધે છે (∆G<0). Если в системе наступило химическое равновесие, то дальнейшее изменение изобарного потенциала происходить не будет, т.е. ∆G=0.

સંતુલન સાંદ્રતા વચ્ચેનો સંબંધ કયા પદાર્થોને પ્રારંભિક પદાર્થો તરીકે લેવામાં આવે છે તેના પર નિર્ભર નથી (ઉદાહરણ તરીકે, H 2 અને I 2 અથવા HI), એટલે કે. સંતુલનની સ્થિતિ બંને બાજુથી સંપર્ક કરી શકાય છે.

રાસાયણિક સંતુલન અચળ રીએજન્ટની પ્રકૃતિ અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે; સંતુલન સ્થિરતા દબાણ (જો તે ખૂબ વધારે હોય તો) અથવા રીએજન્ટની સાંદ્રતા પર આધારિત નથી.

તાપમાન, એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપી પરિબળોના સંતુલન સ્થિરતા પર પ્રભાવ. સંતુલન સ્થિરાંક સાદા સમીકરણ ∆G o =-RT ln K દ્વારા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ∆G o ના પ્રમાણભૂત આઇસોબેરિક-આઇસોથર્મલ સંભવિતમાં ફેરફાર સાથે સંબંધિત છે.

તે દર્શાવે છે કે ∆G o (∆G o.) ના મોટા નકારાત્મક મૂલ્યો<<0) отвечают большие значения К, т.е. в равновесной смеси преобладают продукты взаимодействия. Если же ∆G o характеризуется большими положительными значениями (∆G o >>0), પછી પ્રારંભિક પદાર્થો સંતુલન મિશ્રણમાં પ્રબળ છે. આ સમીકરણ ∆G o ના મૂલ્યમાંથી K ની ગણતરી કરવાનું શક્ય બનાવે છે, અને પછી રીએજન્ટની સંતુલન સાંદ્રતા (આંશિક દબાણ). જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે ∆G o =∆Н o -Т∆S o, તો પછી કેટલાક પરિવર્તન પછી આપણને પ્રાપ્ત થાય છે. . આ સમીકરણ પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે સંતુલન સ્થિરાંક તાપમાનના ફેરફારો માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે. સંતુલન સ્થિરતા પર પ્રતિક્રિયાકર્તાઓની પ્રકૃતિનો પ્રભાવ એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપી પરિબળો પર તેની અવલંબન નક્કી કરે છે.

રાસાયણિક સ્થિતિ સંતુલન- આ એક એવી સ્થિતિ છે જેમાં ઉત્પાદનોની રાસાયણિક સંભવિતતા અને પ્રારંભિક પદાર્થો એકબીજાની સમાન હોય છે, પ્રક્રિયાની સ્ટોઇકોમેટ્રીને ધ્યાનમાં લેતા.

જો બે શરતો પૂરી થાય તો આપણે રાસાયણિક સંતુલન વિશે વાત કરી શકીએ:

આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન છે.

સંતુલન અસ્તિત્વમાં છે જો, જ્યારે બાહ્ય પ્રભાવ લાગુ કરવામાં આવે અને પછી જ્યારે તેને દૂર કરવામાં આવે, ત્યારે સિસ્ટમ તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછી આવે.

11. સામૂહિક કાર્યવાહીનો કાયદો.

સતત તાપમાન પર, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાં સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકની સમાન શક્તિઓમાં લેવામાં આવતા પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોની સાંદ્રતાના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, એમોનિયા સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા માટે:

N2 + 3H2 = 2NH3

સામૂહિક ક્રિયાના કાયદાનું સ્વરૂપ છે:

Kc = 2 / 3

12. સજાતીય પ્રણાલીમાં સંતુલન સ્થિર. સંતુલન સ્થિરતાને વ્યક્ત કરવાની રીતો.

સંતુલન સ્થિરઅંતિમ અને પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા સહભાગીઓની સંતુલન સાંદ્રતાના ઉત્પાદનોના ગુણોત્તર સમાન સ્થિર મૂલ્ય છે, જે સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકને અનુરૂપ સત્તાઓમાં લેવામાં આવે છે

સજાતીયપ્રતિક્રિયાઓ કે જે એક તબક્કામાં થાય છે તેને કહેવામાં આવે છે: વાયુઓના મિશ્રણમાં, પ્રવાહીમાં અથવા ક્યારેક ઘન દ્રાવણમાં.

ઇક્વિલિબ્રિયમ કોન્સ્ટન્ટને વ્યક્ત કરવાની રીતો

જો પ્રતિક્રિયામાં સામેલ પદાર્થોની સાંદ્રતા મોલેરિટીના દાઢ એકમોમાં વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, એટલે કે. mol/l માં, તે સામાન્ય રીતે Kc તરીકે સૂચવવામાં આવે છે

સજાતીય ગેસ પ્રતિક્રિયા માટે, પદાર્થોના આંશિક દબાણના સંદર્ભમાં સંતુલન સ્થિરતાને વ્યક્ત કરવું વધુ અનુકૂળ છે:

કેટલીકવાર સંતુલન સ્થિરતાને આંશિક દબાણ અને સાંદ્રતાના સંદર્ભમાં વ્યક્ત કરવું અનુકૂળ છે, પરંતુ પદાર્થોના જથ્થાના સંદર્ભમાં:
અથવા અનુરૂપ છછુંદર અપૂર્ણાંક દ્વારા:

સામાન્ય કિસ્સામાં, સંતુલન સ્થિરાંકો Kc, Kp, Kn અને KN અલગ છે.

13. લે ચેટેલિયર-બ્રાઉન સિદ્ધાંત .

જો સંતુલનમાં હોય તેવી સિસ્ટમ પર બાહ્ય પ્રભાવ નાખવામાં આવે છે, તો સંતુલન તે દિશામાં જાય છે જે બાહ્ય પ્રભાવને નબળો પાડે છે.

14. વેન્ટ હોફ આઇસોબાર સમીકરણ.

આ અભિવ્યક્તિ અમને સંતુલન અને સંતુલન સ્થિરતા પર T ના પ્રભાવનું ગુણાત્મક મૂલ્યાંકન કરવાની મંજૂરી આપે છે.

15.તબક્કો.

તબક્કો કહેવાય છે - વિજાતીય પ્રણાલીનો એક સમાન ભાગ કે જેમાં વાસ્તવિક ઇન્ટરફેસ હોય છે, જેની અંદર તમામ ગુણધર્મો સતત બદલાઈ શકે છે, અને જ્યારે તે અચાનક પસાર થાય છે.

16. ઘટકો અને ઘટકો.

ઘટક કહેવાય છે- સિસ્ટમની સ્થિતિનું વર્ણન કરવા માટે પૂરતા ઘટકોની ન્યૂનતમ સંખ્યા.

ઘટક પદાર્થોકહેવામાં આવે છે -પદાર્થો કે જે સિસ્ટમનો ભાગ છે જેને પરંપરાગત દવા પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને અલગ કરી શકાય છે અને તે જ્યાં સુધી ઇચ્છિત હોય ત્યાં સુધી સિસ્ટમની બહાર અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે.

17. ગિબ્સ તબક્કો નિયમ .

સંતુલન થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સ્વતંત્રતાના ડિગ્રીની સંખ્યા, જે ફક્ત બાહ્ય પરિબળોમાં તાપમાન અને દબાણથી પ્રભાવિત છે, તે સ્વતંત્ર ઘટકોની સંખ્યા જેટલી છે. S=K-F+n(બાહ્ય પરિમાણોની સંખ્યા)

તબક્કાનો નિયમ દર્શાવે છે કે સ્વતંત્રતાની ડિગ્રીની સંખ્યા ઘટકોની સંખ્યા સાથે વધે છે અને સિસ્ટમના તબક્કાઓની સંખ્યા સાથે ઘટે છે.

18. સિસ્ટમમાં તબક્કાના સંતુલનની શરતો.

વિજાતીય પ્રણાલીમાં, જો તબક્કાઓ વચ્ચે નીચેના પ્રકારના સંતુલન અસ્તિત્વમાં હોય તો તબક્કા સંતુલન હોય છે:

થર્મલ (તાપમાન સમાનતા)

યાંત્રિક (દબાણ સમાનતા)

કેમિકલ દરેક ઘટક માટે

19.ક્લિપેરોન-ક્લોસિયસ સમીકરણ

ક્યાં, - Δ વી- પ્રથમ તબક્કામાંથી બીજા તબક્કામાં સંક્રમણ દરમિયાન પદાર્થના જથ્થામાં ફેરફાર, ટી - સંક્રમણ તાપમાન, Δ એચ- પદાર્થના 1 મોલના એક તબક્કામાંથી બીજા તબક્કામાં સંક્રમણ દરમિયાન પદાર્થની એન્ટ્રોપી અને એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર

તે તમને અનુમાન કરવાની મંજૂરી આપે છે કે જ્યારે 2 પરિમાણો બદલાય છે ત્યારે તબક્કાના સંક્રમણ દરમિયાન તાપમાન અથવા દબાણ કેવી રીતે બદલાય છે.

20. વોટર સ્ટેટ ડાયાગ્રામ

સિસ્ટમની સ્થિતિ અને સિસ્ટમમાં તબક્કાના રૂપાંતરણોને દર્શાવતા જથ્થા વચ્ચેનો સંબંધ - ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં, પ્રવાહીથી વાયુમાં સંક્રમણ

21. સાચા ઉકેલો. ઉકેલની સાંદ્રતા વ્યક્ત કરવાની રીતો. પદાર્થના દાઢ અને સમૂહ અપૂર્ણાંકની ગણતરી અને દ્રાવણમાં પદાર્થની દાઢ સાંદ્રતા.

સાચો ઉકેલ- આ એક પ્રકારનું સોલ્યુશન છે જેમાં દ્રાવકના કણોનું કદ અત્યંત નાનું હોય છે અને દ્રાવકના કણોના કદ સાથે તુલનાત્મક હોય છે.

ત્યાં ઉકેલો છે વાયુયુક્ત(ગેસ મિશ્રણ), પ્રવાહીઅને સખત. વાયુયુક્ત દ્રાવણ હવા છે. સમુદ્રનું પાણી પાણીમાં ક્ષારનું મિશ્રણ છે - એક પ્રવાહી દ્રાવણ. સોલિડ સોલ્યુશન્સ - મેટલ એલોય. સોલ્યુશનમાં દ્રાવક અને દ્રાવક(ઓ)નો સમાવેશ થાય છે.

તેને ઉકેલ કહેવાયઘન અથવા પ્રવાહી સજાતીય સિસ્ટમ જેમાં બે અથવા વધુ ઘટક ભાગોનો સમાવેશ થાય છે.

દ્રાવક ગણવામાં આવે છે- એક પદાર્થ કે જે સોલ્યુશન અથવા પદાર્થ કે જે વોલ્યુમ અથવા સમૂહમાં મોટો હોય તેના એકત્રીકરણની સ્થિતિ નક્કી કરે છે.

ઉકેલોની સાંદ્રતા વ્યક્ત કરવાની પદ્ધતિઓ.

ઉકેલ એકાગ્રતા દ્રાવણ અથવા દ્રાવકના ચોક્કસ જથ્થા, દળ અથવા વોલ્યુમમાં દ્રાવ્યનો સમૂહ અથવા જથ્થો છે.

1) સમૂહ અપૂર્ણાંક ( wi ) સોલ્યુશનના 100 ગ્રામમાં સમાયેલ દ્રાવ્યનો સમૂહ છે.

2) મોલ ફ્રેક્શન(મોલ) - એક્સ i - સોલ્યુશનના 1 મોલમાં સમાવિષ્ટ ઘટકના મોલ્સની સંખ્યા.

3) મોલાલ એકાગ્રતા (મોલાલિટી) mi - 1 કિલો દ્રાવક [mol/kg] માં સમાયેલ દ્રાવ્યના મોલ્સની સંખ્યા.

4) દાઢ એકાગ્રતા સાથે i - 1 લિટર અથવા 1 dm3 દ્રાવણ [mol/l] માં સમાવિષ્ટ ઓગળેલા પદાર્થના મોલ્સની સંખ્યા.

અભ્યાસ પ્રશ્નો

1. સંતુલનની સ્થિતિ

સંતુલન સ્થિર

સંતુલન સાંદ્રતાની ગણતરી

રાસાયણિક સંતુલનમાં શિફ્ટ. લે ચેટેલિયરનો સિદ્ધાંત

1. સંતુલનની સ્થિતિ

સમાન પરિસ્થિતિઓમાં એક સાથે વિરુદ્ધ દિશામાં થતી પ્રતિક્રિયાઓને ઉલટાવી શકાય તેવું કહેવામાં આવે છે.

બંધ સિસ્ટમમાં થતી ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લો

આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે:

pr = k pr [A] [B],

જ્યાં pr - સીધી પ્રતિક્રિયાનો દર;

k pr એ આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર સ્થિર છે.

સમય જતાં, રીએજન્ટ્સની સાંદ્રતા એઅને INઘટાડો, પ્રતિક્રિયા દરમાં ઘટાડો થાય છે (ફિગ. 1, વળાંક pr).

વચ્ચે પ્રતિક્રિયા એઅને INપદાર્થોની રચના તરફ દોરી જાય છે સીઅને ડી, જેમાંથી અણુઓ, અથડામણ દરમિયાન, ફરીથી પદાર્થો આપી શકે છે એઅને IN.

વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે:

arr = k arr [C] [D],

જ્યાં rev - વિપરીત પ્રતિક્રિયા દર;

k rev - વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર સ્થિર.

પદાર્થોની સાંદ્રતા તરીકે સીઅને ડીવધારો, વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે (ફિગ. 1, વળાંક arr).

ફિગ.1. સમય સાથે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરમાં ફેરફાર

થોડા સમય પછી આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન બને છે:

pr = arr

સિસ્ટમની આ સ્થિતિ કહેવામાં આવે છે સંતુલનની સ્થિતિ .

સંતુલનની સ્થિતિમાં, તેના તમામ સહભાગીઓની સાંદ્રતા સમય સાથે બદલાવાનું બંધ કરે છે. . આવી સાંદ્રતા કહેવામાં આવે છે સંતુલન .

રાસાયણિક સંતુલન – આ ગતિશીલ સંતુલન.બંધ પ્રણાલીમાં હાજર પદાર્થોની સાંદ્રતાની અનિવાર્યતા એ સતત ચાલતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનું પરિણામ છે. આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓનો દર શૂન્ય સમાન નથી, પરંતુ પ્રક્રિયાના અવલોકન દર શૂન્યની બરાબર છે.

આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરોની સમાનતા એ રાસાયણિક સંતુલન માટે ગતિશીલ સ્થિતિ છે.

2. સંતુલન સ્થિર

જ્યારે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન હોય છે

pr = arr

સમાનતા સાચી છે

k pr [A] [B] = k arr [C] [D],

જ્યાં [ એ], [બી], [સાથે], [ડી] - પદાર્થોની સંતુલન સાંદ્રતા.

દર સ્થિરાંકો સાંદ્રતા પર આધાર રાખતા નથી, તેથી સમાનતાને અલગ રીતે લખી શકાય છે:

આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દર સ્થિરાંકોનો ગુણોત્તર ( k પીઆર / k arr ) રાસાયણિક સંતુલન સ્થિર કહેવાય છે:

સાચું રાસાયણિક સંતુલન ત્યારે જ સ્થાપિત થઈ શકે છે જો પ્રતિક્રિયા મિકેનિઝમના તમામ પ્રાથમિક તબક્કાઓ સંતુલનમાં હોય. ડાયરેક્ટ અને રિવર્સ રિએક્શનની મિકેનિઝમ્સ ગમે તેટલી જટિલ હોય, સંતુલનની સ્થિતિમાં તેઓએ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો અને પાછળના પદાર્થોમાં પ્રારંભિક પદાર્થોના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક સંક્રમણની ખાતરી કરવી આવશ્યક છે. આનો અર્થ એ છે કે પ્રક્રિયાના તમામ તબક્કાઓનો બીજગણિત સરવાળો પ્રતિક્રિયાના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક સમીકરણ સમાન છે, એટલે કે. stoichiometric ગુણાંક મિકેનિઝમના તમામ તબક્કાઓની પરમાણુઓના સરવાળાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

જટિલ પ્રતિક્રિયા માટે

aA + bB  cC + dD

સમાન તાપમાન માટે, સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકની સમાન ડિગ્રીમાં પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સંતુલન સાંદ્રતાના ગુણોત્તર અને પ્રારંભિક પદાર્થોના સંતુલન સાંદ્રતાના ઉત્પાદનના ગુણોત્તર સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકની સમાન ડિગ્રીમાં સ્થિર મૂલ્ય છે..

સામૂહિક કાર્યવાહીના કાયદાની આ બીજી રચના છે.

વિજાતીય પ્રતિક્રિયાના સંતુલન સ્થિરતા માટેની અભિવ્યક્તિમાં પ્રવાહી અથવા વાયુ તબક્કામાં માત્ર પદાર્થોની સાંદ્રતાનો સમાવેશ થાય છે, કારણ કે નક્કર પદાર્થોની સાંદ્રતા, નિયમ તરીકે, સ્થિર રહે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, નીચેની પ્રતિક્રિયાના સંતુલન સ્થિરાંક માટે અભિવ્યક્તિ છે

CO 2 (g) + C (TV)  2 CO (g)

આ રીતે લખાયેલ છે:

TO c =
.

સંતુલન સ્થિર સમીકરણ બતાવે છે કે સંતુલન સ્થિતિમાં, પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા તમામ પદાર્થોની સાંદ્રતા એકબીજા સાથે સંબંધિત છે. સંતુલન સ્થિરતાનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય નિર્ધારિત કરે છે કે તમામ પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોની સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર સંતુલન પર શું હોવો જોઈએ.

આમાંના કોઈપણ પદાર્થોની સાંદ્રતામાં ફેરફાર એ અન્ય તમામ પદાર્થોની સાંદ્રતામાં ફેરફારનો સમાવેશ કરે છે. પરિણામે, નવી સાંદ્રતા સ્થાપિત થાય છે, પરંતુ તેમની વચ્ચેનો સંબંધ ફરીથી સંતુલન સ્થિરતાને અનુરૂપ છે.

સંતુલન સ્થિરાંકનું મૂલ્ય તેના પર આધાર રાખે છે પ્રતિક્રિયા અને તાપમાનની પ્રકૃતિ.

રિએક્ટન્ટ્સની દાઢ સાંદ્રતાના સંદર્ભમાં વ્યક્ત સમતુલા સ્થિરાંક ( TOસાથે) અને સંતુલન આંશિક દબાણના સંદર્ભમાં વ્યક્ત સમતુલા સ્થિરાંક ( TOઆર) (જુઓ "કેમિકલ થર્મોડાયનેમિક્સના ફંડામેન્ટલ્સ") નીચેના સંબંધો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે:

TOઆર= કેસાથેઆરટી  , કેc = કેઆર / (આરટી)  ,

જ્યાં  એ પ્રતિક્રિયામાં વાયુના મોલ્સની સંખ્યામાં ફેરફાર છે.

ગિબ્સની ઊર્જામાં પ્રમાણભૂત ફેરફાર છે

G T = - આરટી ln કેપી,

G ટી =  એચ – ટી  એસ.

સમીકરણોની જમણી બાજુઓને સમીકરણ કર્યા પછી:

- આરટી ln કેપી =  એચ – ટી  એસ

ln કે આર = -  એચ / ( આરટી) +  એસ/ આર .

સમીકરણ માત્ર તાપમાન પર સ્થિરાંકની અવલંબનનો પ્રકાર જ સ્થાપિત કરતું નથી, પણ તે પણ દર્શાવે છે કે સ્થિરાંક પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોની પ્રકૃતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

સંતુલન સ્થિરાંક સાંદ્રતા (જેમ કે પ્રતિક્રિયા દર સ્થિર છે), પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ, સક્રિયકરણ ઊર્જા અથવા ઉત્પ્રેરકની હાજરી પર આધારિત નથી.. મિકેનિઝમ બદલવું, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ઉત્પ્રેરકની રજૂઆત કરવામાં આવે છે, ત્યારે સંતુલન સ્થિરતાના આંકડાકીય મૂલ્યને અસર કરતું નથી, પરંતુ, અલબત્ત, સંતુલન સ્થિતિ સુધી પહોંચવાના દરમાં ફેરફાર થાય છે.

રાસાયણિક સંતુલન સ્થિર

બધી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને 2 જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: બદલી ન શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ, એટલે કે. જ્યાં સુધી પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોમાંથી એક સંપૂર્ણપણે ખાઈ ન જાય ત્યાં સુધી આગળ વધવું, અને ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ, જેમાં કોઈપણ પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થનો સંપૂર્ણ વપરાશ થતો નથી. આ એ હકીકતને કારણે છે કે બદલી ન શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા માત્ર એક જ દિશામાં થાય છે. ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા આગળ અને વિપરીત બંને દિશામાં થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયા

Zn + H 2 SO 4 ® ZnSO 4 + H 2

સલ્ફ્યુરિક એસિડ અથવા ઝિંકના સંપૂર્ણ અદૃશ્ય થઈ જાય ત્યાં સુધી આગળ વધે છે અને વિરુદ્ધ દિશામાં વહેતું નથી: ઝીંક સલ્ફેટના જલીય દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન પસાર કરીને મેટાલિક ઝિંક અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ મેળવી શકાતા નથી. તેથી, આ પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું છે.

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાનું ઉત્તમ ઉદાહરણ નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજનમાંથી એમોનિયાનું સંશ્લેષણ છે: N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3 .

જો તમે ઊંચા તાપમાને 1 mol નાઇટ્રોજન અને 3 mol હાઇડ્રોજનને મિશ્રિત કરો છો, તો પછી પ્રતિક્રિયા સમયના પૂરતા લાંબા ગાળા પછી પણ, માત્ર પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન (NH 3) જ નહીં, પરંતુ બિનપ્રક્રિયા વિનાના પ્રારંભિક પદાર્થો (N 2 અને H 2) પણ. રિએક્ટરમાં હાજર રહેશે. જો, સમાન પરિસ્થિતિઓમાં, અમે નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજનનું મિશ્રણ નહીં, પરંતુ શુદ્ધ એમોનિયા, રિએક્ટરમાં દાખલ કરીએ, તો પછી થોડા સમય પછી તે બહાર આવશે કે એમોનિયાનો ભાગ નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજનમાં વિઘટિત થયો છે, એટલે કે. પ્રતિક્રિયા વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે.

રાસાયણિક સંતુલનની પ્રકૃતિને સમજવા માટે, આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર એ એકમ સમય દીઠ પ્રારંભિક પદાર્થ અથવા પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનની સાંદ્રતામાં ફેરફાર છે. રાસાયણિક સંતુલનના મુદ્દાઓનો અભ્યાસ કરતી વખતે, પદાર્થોની સાંદ્રતા mol/l માં દર્શાવવામાં આવે છે; આ સાંદ્રતા દર્શાવે છે કે 1 લિટર કન્ટેનરમાં આપેલ રિએક્ટન્ટના કેટલા મોલ્સ સમાયેલ છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિધાન "એમોનિયા સાંદ્રતા 3 મોલ/l છે" નો અર્થ છે કે પ્રશ્નમાં વોલ્યુમના દરેક લિટરમાં એમોનિયાના 3 મોલ્સ છે.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પરમાણુઓ વચ્ચેની અથડામણના પરિણામે થાય છે, તેથી, એકમના જથ્થામાં વધુ પરમાણુઓ હોય છે, તેમની વચ્ચે વધુ વખત અથડામણ થાય છે, અને પ્રતિક્રિયા દર વધારે છે. આમ, રિએક્ટન્ટ્સની સાંદ્રતા જેટલી વધારે છે, તેટલી વધુ પ્રતિક્રિયા દર.

સિસ્ટમમાં કોઈ સંતુલન જોવા મળતું નથી

ત્યાં કોઈ દૃશ્યમાન ફેરફારો નથી.

ઉદાહરણ તરીકે, જો સિસ્ટમ પર કોઈ બાહ્ય પ્રભાવ ન હોય તો તમામ પદાર્થોની સાંદ્રતા અનિશ્ચિત સમય માટે યથાવત રહી શકે છે. રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિમાં સિસ્ટમમાં સાંદ્રતાની આ સ્થિરતાનો અર્થ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ગેરહાજરી નથી અને તે હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓ સમાન દરે આગળ વધે છે. આ સ્થિતિને સાચું રાસાયણિક સંતુલન પણ કહેવામાં આવે છે. આમ, સાચું રાસાયણિક સંતુલન એ ગતિશીલ સંતુલન છે.

ખોટા સંતુલનને સાચા સંતુલનથી અલગ પાડવું આવશ્યક છે. સિસ્ટમ પરિમાણોની સ્થિરતા (પદાર્થોની સાંદ્રતા, દબાણ, તાપમાન) એ સાચા રાસાયણિક સંતુલનની આવશ્યક પરંતુ અપૂરતી નિશાની છે. આ નીચેના ઉદાહરણ દ્વારા સમજાવી શકાય છે. એમોનિયાની રચના સાથે નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, તેમજ એમોનિયાના વિઘટન, ઊંચા તાપમાને (લગભગ 500 ° સે) નોંધપાત્ર દરે થાય છે. જો તમે ઓરડાના તાપમાને કોઈપણ ગુણોત્તરમાં હાઇડ્રોજન, નાઇટ્રોજન અને એમોનિયાને મિશ્રિત કરો છો, તો પ્રતિક્રિયા N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3

લીક થશે નહીં, અને તમામ સિસ્ટમ પરિમાણો સતત મૂલ્ય જાળવી રાખશે. જો કે, આ કિસ્સામાં સંતુલન ખોટું છે, સાચું નથી, કારણ કે તે ગતિશીલ નથી; સિસ્ટમમાં કોઈ રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નથી: બંને આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓનો દર શૂન્ય છે.

સામગ્રીની વધુ રજૂઆતમાં, સાચા રાસાયણિક સંતુલનના સંબંધમાં "રાસાયણિક સંતુલન" શબ્દનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે.

રાસાયણિક સંતુલનની સ્થિતિમાં સિસ્ટમની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા છે સંતુલન સ્થિરાંક K .

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાના સામાન્ય કેસ માટે A + b B + ... ⇆ p P + q Q + ...

સંતુલન સ્થિરાંક નીચેના સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત થાય છે:

ફોર્મ્યુલા 5.1 માં, C(A), C(B), C(P), C(Q) એ પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા તમામ પદાર્થોની સંતુલન સાંદ્રતા (mol/l) છે, એટલે કે. સાંદ્રતા કે જે રાસાયણિક સંતુલનની ક્ષણે સિસ્ટમમાં સ્થાપિત થાય છે; a, b, p, q - પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાં stoichiometric ગુણાંક.

એમોનિયા સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા N 2 +3H 2 ⇆2NH 3 માટે સંતુલન સ્થિરાંકની અભિવ્યક્તિ નીચે મુજબ છે: . (5.2)

આમ, રાસાયણિક સંતુલન સ્થિરતાનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય પ્રારંભિક પદાર્થોના સંતુલન સાંદ્રતાના ઉત્પાદન સાથે પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના સંતુલન સાંદ્રતાના ગુણોત્તર જેટલું છે, અને દરેક પદાર્થની સાંદ્રતા એક શક્તિ સુધી વધારવી આવશ્યક છે. પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાં stoichiometric ગુણાંક સમાન.

તે સમજવું જરૂરી છે સંતુલન સ્થિરાંક સંતુલન સાંદ્રતાના સંદર્ભમાં વ્યક્ત થાય છે, પરંતુ તેના પર નિર્ભર નથી ; તેનાથી વિપરીત, પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા પદાર્થોના સંતુલન સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર સંતુલન સ્થિરતાને અનુરૂપ હશે. સંતુલન અચળ એ રિએક્ટન્ટ્સ અને તાપમાનની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે અને તે સ્થિર (સતત તાપમાન પર) મૂલ્ય છે .

જો K >> 1 હોય, તો સંતુલન સ્થિર અભિવ્યક્તિના અપૂર્ણાંકનો અંશ છેદ કરતા અનેક ગણો મોટો હોય છે, તેથી, સંતુલનની ક્ષણે, પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો સિસ્ટમમાં પ્રબળ હોય છે, એટલે કે. પ્રતિક્રિયા મોટે ભાગે આગળની દિશામાં આગળ વધે છે.

જો કે<< 1, то знаменатель во много раз превышает числитель, следовательно, в момент равновесия в системе преобладают исходные вещества, т.е. реакция лишь в незначительной степени протекает в прямом направлении.

જો K ≈ 1, તો પછી પ્રારંભિક પદાર્થો અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સંતુલન સાંદ્રતા તુલનાત્મક છે; પ્રતિક્રિયા આગળ અને વિપરીત બંને દિશામાં નોંધપાત્ર હદ સુધી આગળ વધે છે.

તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે સંતુલન સ્થિરતા માટેની અભિવ્યક્તિમાં ફક્ત તે જ પદાર્થોની સાંદ્રતા શામેલ છે જે ગેસ તબક્કામાં હોય અથવા ઓગળેલી સ્થિતિમાં હોય (જો પ્રતિક્રિયા ઉકેલમાં થાય છે). જો કોઈ નક્કર પદાર્થ પ્રતિક્રિયામાં સામેલ હોય, તો તેની સપાટી પર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે, તેથી ઘન પદાર્થની સાંદ્રતા સ્થિર હોવાનું માનવામાં આવે છે અને તે સંતુલન સ્થિરાંકની અભિવ્યક્તિમાં લખવામાં આવતું નથી.

CO 2 (ગેસ) + C (સોલિડ) ⇆ 2 CO (ગેસ)

CaCO 3 (ઘન) ⇆ CaO (ઘન) + CO 2 (ગેસ) K = C(CO 2)

Ca 3 (PO 4) 2 (ઘન) ⇆ 3Ca 2+ (ઉકેલ) + 2PO 4 3– (ઉકેલ) K = C 3 (Ca 2+) C 2 (PO 4 3–)

માધ્યમિક શાળાના શિક્ષકો માટે, શિક્ષણશાસ્ત્ર યુનિવર્સિટીના વિદ્યાર્થીઓ અને 9-10 ગ્રેડના શાળાના બાળકો કે જેમણે પોતાને રસાયણશાસ્ત્ર અને પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાનમાં સમર્પિત કરવાનું નક્કી કર્યું

પાઠ્યપુસ્તક · સમસ્યા કાર્યકર · લેબોરેટરી પ્રેક્ટિકમ · વાંચવા માટે વૈજ્ઞાનિક વાર્તાઓ

§ 3.2. સંતુલન સ્થિર
અને આઇસોબેરિક પ્રતિક્રિયા સંભવિત

સમતુલા સ્થિરાંક સરળતાથી આઇસોબેરિક પોટેન્શિયલના મૂલ્યમાંથી શોધી શકાય છે, જે રચનાના એન્થાલ્પી અને પ્રારંભિક પદાર્થો અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની એન્ટ્રોપી પરના ટેબ્યુલેટેડ ડેટામાંથી ગણવામાં આવે છે.

જ્યારે તમારે અભ્યાસ કરવામાં આવી રહેલી પ્રતિક્રિયાના સંતુલન સ્થિરાંકની ગણતરી કરવાની જરૂર હોય ત્યારે તમારે આ સૂત્રની જરૂર પડશે.

આ પાઠ્યપુસ્તકમાં, અમે તૈયાર સૂત્રો આપવાનો નહીં, પરંતુ ગાણિતિક તર્કશાસ્ત્રની સૌથી સરળ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને તેને મેળવવાનો પ્રયાસ કરીએ છીએ, તેથી આ સૂત્રની વ્યુત્પત્તિ નીચે આપેલ છે. આ સામગ્રી વાંચ્યા પછી, તમે સંભાવના સિદ્ધાંત, સક્રિયકરણ એન્ટ્રોપી વગેરેના સરળ ખ્યાલોથી પરિચિત થશો.

તે માત્ર સક્રિયકરણ ઊર્જા જ નથી જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર નક્કી કરે છે. પ્રતિક્રિયાશીલ અણુઓનું કદ અને આકાર અને પ્રતિક્રિયાશીલ અણુઓનું સ્થાન અથવા તેમાંના તેમના જૂથો એક વિશાળ ભૂમિકા ભજવે છે. આ સંદર્ભમાં, જ્યારે બે કણો અથડાય છે, ત્યારે તેમની વિશિષ્ટ દિશા મહત્વપૂર્ણ છે, એટલે કે, ચોક્કસ રીતે તે કેન્દ્રોનો સંપર્ક જે પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

ચાલો આપણે W દ્વારા અથડામણ દરમિયાન ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે જરૂરી પરમાણુ અભિગમની સંભાવના દર્શાવીએ:

વાયુ સ્થિરાંક R દ્વારા ગુણાકાર કરાયેલ મૂલ્ય W ના કુદરતી લઘુગણકને સક્રિયકરણ એન્ટ્રોપી S a કહેવામાં આવે છે:

આ અભિવ્યક્તિમાંથી તે નીચે મુજબ છે:

જ્યાંથી, લઘુગણકની વ્યાખ્યા દ્વારા, અમે જરૂરી ઓરિએન્ટેશનની સંભાવના મેળવીએ છીએ:

પ્રતિક્રિયા થવા માટે જરૂરી ઓરિએન્ટેશનની સંભાવના જેટલી વધારે છે, તેની ગતિ વધારે છે અને તે મુજબ, દર સ્થિર છે, જે લખી શકાય છે:

અગાઉ, અમે શીખ્યા કે દર સ્થિરતા સક્રિયકરણ ઊર્જા અને તાપમાન પર આધારિત છે:

આમ, દર સ્થિરતા સક્રિયકરણ ઊર્જા, તાપમાન અને સક્રિયકરણ એન્ટ્રોપી પર આધાર રાખે છે:

ચાલો પ્રમાણસરતા ગુણાંક Z દાખલ કરીએ અને સમાન ચિહ્ન મૂકીએ:

પરિણામી અભિવ્યક્તિ કહેવામાં આવે છે રાસાયણિક ગતિશાસ્ત્રનું મૂળભૂત સમીકરણ.

આ સમીકરણ ઉત્પ્રેરકના કેટલાક પાસાઓને સમજાવે છે: ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાની સક્રિયકરણ ઊર્જાને ઘટાડે છે અને સક્રિયકરણની એન્ટ્રોપીને વધારે છે, એટલે કે, તે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયા આપતા કણોના યોગ્ય અભિગમની સંભાવનાને વધારે છે.

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે સક્રિયકરણ એન્ટ્રોપી માત્ર કણોની ચોક્કસ દિશા જ નહીં, પણ અથડામણની ક્ષણે સંપર્કની અવધિને પણ ધ્યાનમાં લે છે. જો કણો વચ્ચેના સંપર્કનો સમયગાળો ખૂબ જ ટૂંકો હોય, તો તેમની ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતામાં નવા રાસાયણિક બોન્ડ બનાવવા માટે પુનઃવિતરણ કરવાનો સમય નથી હોતો, અને કણો, ભગાડતા, અલગ-અલગ દિશામાં અલગ થઈ જાય છે. ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાશીલ કણોના સંપર્કની અવધિમાં પણ નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.

ઉત્પ્રેરક ક્રિયાની બીજી વિશેષતા: ઉત્પ્રેરક નવા રચાયેલા કણમાંથી વધારાની ઉર્જા લે છે, અને તેની ઉચ્ચ ઉર્જા પ્રવૃત્તિને કારણે તે મૂળ કણોમાં વિઘટન કરતું નથી.

તમે જાણો છો કે સંતુલન સ્થિરાંક એ આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દર સ્થિરાંકોનો ગુણોત્તર છે:

ચાલો રાસાયણિક ગતિશાસ્ત્રના મૂળભૂત સમીકરણના અભિવ્યક્તિઓ સાથે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દર સ્થિરાંકોને બદલીએ:

બે પ્રમાણસરતા ગુણાંકનો ગુણોત્તર Z pr/Z arr એ એક સ્થિર મૂલ્ય છે, જેને આપણે સંતુલન સ્થિરાંકના મૂલ્યમાં ઉમેરીશું, જેના કારણે તે પહેલાની જેમ જ સ્થિર રહેશે.

જો તમને ઘાતાંકીય કાર્યો સાથે કામ કરવાના નિયમો યાદ છે, તો તમે સૂત્રના પરિવર્તનને સમજી શકશો:

હેસના નિયમ અનુસાર, રિવર્સ અને ફોરવર્ડ પ્રતિક્રિયાઓની સક્રિયકરણ ઊર્જા વચ્ચેનો તફાવત એ એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર છે (ઉષ્માના પ્રકાશન સાથે થતી પ્રતિક્રિયાના એન્થાલ્પી ડાયાગ્રામને દોરીને તેની ખાતરી કરો, અને તે ભૂલશો નહીં. આ કેસ ડી એન< 0 ):

બરાબર એ જ તફાવત ચાલો સૂચિત કરીએ ડી એસ:

કૌંસની સામે બાદબાકીનું ચિહ્ન શા માટે છે તે સમજાવો.

અમને સમીકરણ મળે છે:

ચાલો આ સમીકરણની બંને બાજુના લઘુગણક લઈએ:

આપણે ક્યાંથી મેળવીએ છીએ:

આ સમીકરણ રસાયણશાસ્ત્ર અને અન્ય વિજ્ઞાન માટે એટલું મહત્વનું છે કે ઘણા વિદેશી રસાયણશાસ્ત્રના વિદ્યાર્થીઓ તેના પર આ સૂત્ર સાથે શર્ટ પહેરે છે.

જો ડી જી J/mol માં વ્યક્ત થાય છે, પછી સૂત્ર ફોર્મ લે છે:

આ સૂત્રમાં એક વિશેષતા છે: જો વાયુયુક્ત પદાર્થોના દબાણ દ્વારા સંતુલન સ્થિરાંક નક્કી કરવામાં આવે છે, તો વાતાવરણમાં આ પદાર્થોના દબાણને સંતુલન સ્થિરાંક (1 atm = 101325 Pa = 760 mm Hg) ની અભિવ્યક્તિમાં બદલવામાં આવે છે.

આ સૂત્ર, જાણીતા મૂલ્યને જોતાં, પરવાનગી આપે છે, ડી જીપ્રતિક્રિયા, સંતુલન સ્થિરતાની ગણતરી કરો અને આ રીતે આપેલ તાપમાને સંતુલન સિસ્ટમની રચના શોધો. સૂત્ર બતાવે છે કે સંતુલન સ્થિરાંક જેટલો ઊંચો હોય છે અને સંતુલન પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં વધુ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો (પ્રતિક્રિયા સમીકરણની જમણી બાજુએ રહેલા પદાર્થો) સમાયેલ હોય છે, પ્રતિક્રિયાના આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફાર વધુ નકારાત્મક હોય છે. અને ઊલટું, સંતુલન સ્થિરાંકનું મૂલ્ય જેટલું ઓછું અને સંતુલન મિશ્રણમાં ઓછા પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો અને વધુ પ્રારંભિક પદાર્થો, નકારાત્મક મૂલ્ય જેટલું નાનું ડી જી.

જ્યારે સંતુલન સ્થિરાંક 1 કરતા વધારે હોય અને આઇસોબેરિક સંભવિત નકારાત્મક હોય, ત્યારે એવું કહેવાનો રિવાજ છે કે સંતુલન પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો તરફ અથવા જમણી બાજુએ ખસેડવામાં આવે છે. જ્યારે સંતુલન સ્થિરાંક 1 કરતા ઓછો હોય અને આઇસોબેરિક પોટેન્શિયલ ધન હોય, ત્યારે એવું કહેવાનો રિવાજ છે કે સંતુલન પ્રારંભિક પદાર્થો તરફ અથવા ડાબી તરફ ખસેડવામાં આવે છે.

જ્યારે સંતુલન સ્થિરાંક 1 ની બરાબર હોય છે, ત્યારે આઇસોબેરિક સંભવિત 0 ની બરાબર હોય છે. સિસ્ટમની આ સ્થિતિને જમણી અથવા ડાબી બાજુના સંતુલન શિફ્ટ વચ્ચેની સીમા માનવામાં આવે છે. જ્યારે આપેલ પ્રતિક્રિયા માટે આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફાર નકારાત્મક હોય છે ( ડી જી<0 ), તે કહેવાનો રિવાજ છે કે પ્રતિક્રિયા આગળની દિશામાં આગળ વધી શકે છે; જો ડી જી>0, તેઓ કહે છે કે પ્રતિક્રિયા દૂર થતી નથી.

આમ,

ડી જી<0 - પ્રતિક્રિયા થઈ શકે છે (થર્મોડાયનેમિકલી શક્ય છે);

ડી જી<0 , તે K>1- સંતુલન ઉત્પાદનો તરફ, જમણી તરફ ખસેડવામાં આવે છે;

ડી જી>0, તે TO<1 - સંતુલન પ્રારંભિક પદાર્થો તરફ, ડાબી તરફ ખસેડવામાં આવે છે.

જો તમારે એ શોધવાની જરૂર હોય કે તમને જે પ્રતિક્રિયામાં રુચિ છે તે શક્ય છે કે કેમ (ઉદાહરણ તરીકે, ઇચ્છિત રંગનું સંશ્લેષણ શક્ય છે કે કેમ તે શોધવા માટે, આપેલ ખનિજ રચના સિન્ટર કરશે કે કેમ, રંગ પર વાતાવરણીય ઓક્સિજનની અસર વગેરે. ), આ પ્રતિક્રિયા માટે ગણતરી કરવા માટે તે પૂરતું છે ડી જી. જો આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફાર નકારાત્મક હોવાનું બહાર આવે છે, તો પછી પ્રતિક્રિયા શક્ય છે અને તમે ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે વિવિધ પ્રારંભિક સામગ્રીને મિશ્રિત કરી શકો છો.

વિવિધ તાપમાને (ગણતરી અલ્ગોરિધમ) આઇસોબેરિક પોટેન્શિયલ અને સંતુલન સ્થિરતામાં ફેરફારની ગણતરી કરવા માટે શું કરવાની જરૂર છે તે વાંચો.

1. સંદર્ભ કોષ્ટકોમાંથી સાદા પદાર્થોમાંથી બનેલા એન્થાલ્પીના મૂલ્યો (298 K તાપમાન માટે) લખો. ડી એન એઆરઆર.અને એન્ટ્રોપી એસરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના સમીકરણમાં લખેલા તમામ પદાર્થો. જો ડી એન એઆરઆર. kJ/mol માં દર્શાવવામાં આવે છે, પછી તેમને J/mol (શા માટે?) માં રૂપાંતરિત કરવું જોઈએ.

2. ઉત્પાદનોની રચનાના એન્થાલ્પીના સરવાળા અને પ્રારંભિક પદાર્થોની રચનાના એન્થાલ્પીના સરવાળા વચ્ચેના તફાવત તરીકે પ્રતિક્રિયા (298 K) માં એન્થાલ્પી ફેરફારની ગણતરી કરો, સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકને યાદ રાખો:

3. સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકને યાદ રાખીને, ઉત્પાદનોની એન્ટ્રોપીના સરવાળા અને પ્રારંભિક પદાર્થોના એન્ટ્રોપીના સરવાળા વચ્ચેના તફાવત તરીકે પ્રતિક્રિયા (298 K) માં એન્ટ્રોપીમાં ફેરફારની ગણતરી કરો:

4. પ્રતિક્રિયા, એન્ટ્રોપી અને તાપમાનના એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર પર આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફારની અવલંબન માટે એક સમીકરણ બનાવો, ફક્ત તમે જાણો છો તે સમીકરણમાં મેળવેલ સંખ્યાત્મક મૂલ્યોને બદલીને D N r-tionઅને D S જિલ્લાઓ:

5. 298 K ના પ્રમાણભૂત તાપમાને આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફારની ગણતરી કરો:

6. ચિહ્ન દ્વારા ડી જી જીલ્લાઓ, 298 પ્રમાણભૂત તાપમાને પ્રતિક્રિયા થવાની સંભાવના વિશે નિષ્કર્ષ દોરો: જો ચિહ્ન "માઈનસ" હોય, તો પ્રતિક્રિયા થર્મોડાયનેમિકલી શક્ય છે; જો ચિહ્ન "પ્લસ" છે, તો પ્રતિક્રિયા અશક્ય છે.

7. ગણિત કરો ડી જી જીલ્લાઓતાપમાન T પર તમને રસ છે:

અને તાપમાનમાં ફેરફાર પ્રતિક્રિયાની શક્યતાને કેવી રીતે અસર કરે છે તે વિશે નિષ્કર્ષ દોરો. જો તે તારણ આપે છે કે આ તાપમાને આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફાર સરખામણીમાં ઓછા હકારાત્મક અથવા વધુ નકારાત્મક બની ગયો છે ડી જી 298, તો, તેથી, આ તાપમાને પ્રતિક્રિયા થવાની શક્યતા વધુ બને છે.

8. તમને રુચિ છે તે તાપમાન T પર તમે જાણો છો તે સમીકરણમાંથી સંતુલન સ્થિરાંક K ની ગણતરી કરો:

9. પ્રારંભિક પદાર્થો તરફ સંતુલનમાં પરિવર્તન વિશે નિષ્કર્ષ દોરો<1) или в сторону продуктов (К>1).

આઇસોબેરિક સંભવિત ( ડી જી જીલ્લાઓ<0 ) એકલા થર્મોડાયનેમિક ડેટા ઘણીવાર અપૂરતો હોય છે. થર્મોડાયનેમિકલી સંભવિત પ્રતિક્રિયા ગતિશીલ રીતે અવરોધિત અને શક્ય બની શકે છે જ્યારે પરિસ્થિતિઓ બદલાય છે (પદાર્થોની સાંદ્રતા, દબાણ, તાપમાન), અન્ય પ્રતિક્રિયા માર્ગો દ્વારા અથવા યોગ્ય રીતે પસંદ કરેલ ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં.

ચાલો વાયુયુક્ત પાણી (પાણીની વરાળ) સાથે સ્ફટિકીય આયર્નની પ્રતિક્રિયાના ઉદાહરણને ધ્યાનમાં લઈએ:

પ્રતિક્રિયાની થર્મોડાયનેમિક સંભાવના વિશે કેવી રીતે શોધવું.

આ પ્રતિક્રિયા રસપ્રદ છે કારણ કે તે ધાતુના ઉત્પાદનની ચમકમાં ઘટાડો અને કાટથી તેના વિનાશના કારણો દર્શાવે છે.

સૌ પ્રથમ, અમે પ્રતિક્રિયા સમીકરણના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંક પસંદ કરીએ છીએ:

ચાલો સંદર્ભ કોષ્ટકોમાંથી પ્રતિક્રિયામાં તમામ સહભાગીઓ માટે થર્મોડાયનેમિક ડેટા (તાપમાન 298 કે) લખીએ:

ચાલો આ પ્રતિક્રિયામાં એન્થાલ્પીમાં ફેરફારની ગણતરી કરીએ, યાદ રાખીને કે સરળ પદાર્થોની એન્થાલ્પી શૂન્યની બરાબર છે:

ચાલો J માં એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર વ્યક્ત કરીએ:

પ્રત્યાઘાત ગરમી, Q>0, Q=+50 300 J/mol ના પ્રકાશન સાથે હોય છે, અને આનાથી એવું માનવું શક્ય બને છે કે તે સ્વયંભૂ થાય છે. જો કે, અમે વિશ્વાસપૂર્વક કહી શકીએ છીએ કે પ્રતિક્રિયા ફક્ત આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફારના સંકેત દ્વારા સ્વયંસ્ફુરિત છે.

ચાલો આ પ્રતિક્રિયામાં એન્ટ્રોપીમાં ફેરફારની ગણતરી કરીએ, સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંક વિશે ભૂલશો નહીં:

પ્રતિક્રિયાના પરિણામે સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી ઘટે છે, તેથી તે નોંધી શકાય છે કે સિસ્ટમમાં ક્રમમાં વધારો થાય છે.

હવે એન્થાલ્પી, એન્ટ્રોપી અને તાપમાનમાં ફેરફાર પર આઇસોબેરિક પોટેન્શિયલના ફેરફારોની અવલંબન માટે એક સમીકરણ બનાવીએ:

ચાલો 298 K ના પ્રમાણભૂત તાપમાને પ્રતિક્રિયામાં આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફારની ગણતરી કરીએ:

આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફારનું ઊંચું નકારાત્મક મૂલ્ય સૂચવે છે કે ઓરડાના તાપમાને આયર્ન ઓક્સિજન દ્વારા ઓક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે. જો તમને શ્રેષ્ઠ આયર્ન પાવડર મળી શકે, તો તમે જોશો કે લોખંડ હવામાં કેવી રીતે બળે છે. લોખંડની ચીજવસ્તુઓ, પૂતળાં, નખ વગેરે હવામાં કેમ બળતા નથી? ગણતરીના પરિણામો દર્શાવે છે કે આયર્ન હવામાં કોરોડે છે, એટલે કે, તે નાશ પામે છે, આયર્ન ઓક્સાઇડમાં ફેરવાય છે.

હવે ચાલો જોઈએ કે વધતું તાપમાન આ પ્રતિક્રિયાની શક્યતાને કેવી અસર કરે છે. ચાલો 500 K ના તાપમાને આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફારની ગણતરી કરીએ:

અમે એક પરિણામ મેળવ્યું જે દર્શાવે છે કે જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, પ્રતિક્રિયાના આઇસોબેરિક સંભવિતમાં ફેરફાર ઓછો નકારાત્મક બને છે. આનો અર્થ એ છે કે વધતા તાપમાન સાથે પ્રતિક્રિયા ઓછી થર્મોડાયનેમિકલી સંભવિત બને છે, એટલે કે પ્રતિક્રિયાનું સંતુલન પ્રારંભિક પદાર્થો તરફ વધુને વધુ સ્થાનાંતરિત થાય છે.

તે જાણવું રસપ્રદ છે કે કયા તાપમાને સંતુલન પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો અને પ્રારંભિક સામગ્રી બંને તરફ સમાન રીતે સ્થાનાંતરિત થાય છે. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે D G r-tion =0(સંતુલન સ્થિરાંક 1 છે):

અમે તેને ક્યાંથી મેળવીએ છીએ:

T=150300/168.2=894K, અથવા 621°સે.

આ તાપમાને, પ્રતિક્રિયા આગળ અને વિપરીત બંને દિશામાં સમાન રીતે થવાની સંભાવના છે. 621 °C થી ઉપરના તાપમાને, હાઇડ્રોજન સાથે Fe 3 O 4 ના ઘટાડાની વિપરીત પ્રતિક્રિયા પ્રબળ થવા લાગે છે. આ પ્રતિક્રિયા શુદ્ધ આયર્ન મેળવવાની એક રીત છે (ધાતુશાસ્ત્રમાં, કાર્બન સાથે આયર્ન ઓક્સાઇડ ઘટાડવામાં આવે છે).

298 K ના તાપમાને:

આમ, જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ તેમ સંતુલન સતત ઘટતું જાય છે.

આયર્ન ઓક્સાઇડ Fe 3 O 4 ને મેગ્નેટાઇટ (ચુંબકીય આયર્ન ઓર) કહેવામાં આવે છે. આ આયર્ન ઓક્સાઇડ, FeO (wüstite) અને Fe 2 O 3 (હેમેટાઇટ) ઓક્સાઇડથી વિપરીત, ચુંબક દ્વારા આકર્ષાય છે. એક દંતકથા છે કે પ્રાચીન સમયમાં મેગ્નસ નામના ઘેટાંપાળકને એક ખૂબ જ નાનો લંબચોરસ કાંકરા મળ્યો હતો, જેને તેણે પોતાના હાથની ચરબી (આ મહત્વનું કેમ છે?) વડે બાઉલમાં પાણીની સપાટી પર મૂક્યું હતું. કાંકરા ડૂબી ગયો ન હતો અને પાણી પર તરતા લાગ્યો, અને ભરવાડે વાટકી કેવી રીતે ફેરવી તે કોઈ બાબત નથી, કાંકરા હંમેશા ફક્ત એક જ દિશામાં નિર્દેશ કરે છે. જાણે કે આ રીતે હોકાયંત્રની શોધ થઈ, અને ખનિજનું નામ આ ભરવાડના નામ પરથી પડ્યું. તેમ છતાં, કદાચ, મેગ્નેટાઇટનું નામ એશિયા માઇનોર - મેગ્નેશિયાના પ્રાચીન શહેર પછી રાખવામાં આવ્યું હતું. મેગ્નેટાઈટ એ મુખ્ય ઓર છે જેમાંથી લોખંડ કાઢવામાં આવે છે.

કેટલીકવાર મેગ્નેટાઈટ સૂત્ર નીચે પ્રમાણે દર્શાવવામાં આવે છે: FeO Fe 2 O 3, સૂચવે છે કે મેગ્નેટાઈટમાં બે આયર્ન ઓક્સાઇડ હોય છે. આ ખોટું છે: મેગ્નેટાઇટ એ એક વ્યક્તિગત પદાર્થ છે.

Fe 2 O 3 (હેમેટાઇટ) નો બીજો ઓક્સાઈડ - લાલ આયર્ન ઓર - તેના લાલ રંગને કારણે નામ આપવામાં આવ્યું છે (ગ્રીકમાંથી અનુવાદમાં - લોહી). હેમેટાઈટમાંથી આયર્ન મળે છે.

FeO ઓક્સાઇડ લગભગ ક્યારેય પ્રકૃતિમાં જોવા મળતું નથી અને તેનું કોઈ ઔદ્યોગિક મહત્વ નથી.