प्रतिक्रिया उत्पादों की ओर। रासायनिक संतुलन। रासायनिक प्रक्रियाओं की विविधता

टास्क

इंगित करें कि यह कैसे प्रभावित करेगा:

ए) दबाव में वृद्धि;

बी) तापमान वृद्धि;

सी) प्रणाली के संतुलन के लिए ऑक्सीजन एकाग्रता में वृद्धि:

2सीओ (जी) + ओ 2 (जी) 2CO 2 (जी) + क्यू

समाधान:

ए) दबाव में परिवर्तन गैसीय पदार्थों से जुड़े प्रतिक्रियाओं के संतुलन को बदल देता है (डी)। आइए हम स्टोइकोमेट्रिक गुणांकों द्वारा प्रतिक्रिया से पहले और बाद में गैसीय पदार्थों की मात्रा निर्धारित करें:

ले चेटेलियर के सिद्धांत पर, बढ़ते दबाव के साथ , बैलेंस शिफ्टशिक्षा की ओरमैं कम o . धारण करने वाले पदार्थबी बी इसलिए, संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाएगा, अर्थात। 2 के गठन की दिशा में, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की ओर (→) .

b) ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, जब तापमान बढ़ जाता है, संतुलन बदल जाता हैएंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर (-क्यू ), अर्थात। विपरीत प्रतिक्रिया की दिशा में - सीओ 2 . के अपघटन की प्रतिक्रिया (←) जबसे ऊर्जा संरक्षण कानून:

क्यू - 2 सीओ (जी) + ओ 2 (जी) 2 सीओ 2 (जी) + क्यू

वी) ऑक्सीजन सांद्रता में वृद्धि के साथ प्रणाली का संतुलन बदल रहा है CO2 उत्पादन की ओर (→) जबसेअभिकर्मकों (तरल या गैसीय) की सांद्रता में वृद्धि उत्पादों की ओर विस्थापित होती है, अर्थात सीधी प्रतिक्रिया की ओर।

इसके अतिरिक्त:

उदाहरण 1। सिस्टम में आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की गति कितनी बार बदलेगी:

2 इसलिए 2 (डी) +हे 2 (डी) = 2इसलिए 3 (जी)

यदि गैस मिश्रण का आयतन तीन गुना कम कर दिया जाए? निकाय का संतुलन किस दिशा में शिफ्ट होगा?

समाधान। आइए अभिकारकों की सांद्रता को निरूपित करें: [इसलिए 2 ]= ए , [ओ 2 ] = बी , [ इसलिए 3 ] = साथ। द्रव्यमान की क्रिया के नियम के अनुसार, वेगवी मात्रा बदलने से पहले प्रत्यक्ष और विपरीत प्रतिक्रियाएँ:

वी आदि = कास 2 बी

वी आगमन = प्रति 1 साथ 2 .

एक सजातीय प्रणाली के आयतन को तीन गुना कम करने के बाद, प्रत्येक प्रतिक्रियाशील पदार्थ की सांद्रता तीन गुना बढ़ जाएगी: [इसलिए 2 ] = 3 ए , [ओ 2 ] = 3 बी ; [ इसलिए 3 ] = 3 साथ ... गति की नई सांद्रता परवी ’ आगे और पीछे की प्रतिक्रिया:

वी ’ आदि = प्रति (3 ए ) 2 (3 बी ) = 27 कास 2 बी

वी ’ आगमन = प्रति 1 (3 साथ ) 2 = 9 प्रति 1 साथ 2

इसलिये:

नतीजतन, आगे की प्रतिक्रिया की गति 27 गुना बढ़ गई, और रिवर्स - केवल नौ गुना। व्यवस्था का संतुलन शिक्षा की ओर स्थानांतरित हो गया हैइसलिए 3 .

उदाहरण 2। गणना करें कि तापमान 30 से 70 . तक बढ़ने पर गैस चरण में होने वाली प्रतिक्रिया की दर कितनी बार बढ़ जाएगी हे C यदि अभिक्रिया का ताप गुणांक 2 है।

समाधान। तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता सूत्र के अनुसार अंगूठे के वान्ट हॉफ नियम द्वारा निर्धारित की जाती है:

इसलिए, प्रतिक्रिया दरν टी 2 70 . के तापमान पर हे अधिक प्रतिक्रिया गति के साथν टी 1 30 . के तापमान पर हे सी 16 बार।

उदाहरण 3. एक सजातीय प्रणाली का संतुलन स्थिरांक:

सीओ (जी) + एच 2 ओ (जी) = सीओ 2 (डी) + एच 2 (जी)

850 . पर हे С 1 के बराबर है। यदि प्रारंभिक सांद्रता हैं तो सभी पदार्थों की सान्द्रता की गणना संतुलन पर करें: [СО] संदर्भ = 3 मोल / एल, [एच 2 हे] संदर्भ = 2 मोल / एल।

समाधान। संतुलन में, प्रत्यक्ष और विपरीत प्रतिक्रियाओं की दरें समान होती हैं, और इन दरों के स्थिरांक का अनुपात स्थिर होता है और इसे दिए गए सिस्टम का संतुलन स्थिरांक कहा जाता है:

वी जनसंपर्क = प्रति 1 [सपना 2 हे]

वी आगमन = के 2 [सीओ 2 ] [एन 2 ]

समस्या की स्थिति में, प्रारंभिक सांद्रता दी जाती है, जबकि व्यंजक मेंप्रति आर प्रणाली में सभी पदार्थों की केवल साम्यावस्था सांद्रता शामिल है। मान लीजिए कि संतुलन के क्षण तक एकाग्रता [СО 2 ] आर = एक्स मोल / एल। निकाय के समीकरण के अनुसार बनने वाले हाइड्रोजन के मोलों की संख्या भी होगीएक्स मोल / एल। समान संख्या में मोल के लिए (एक्स मोल / एल) सीओ और एच 2 O को शिक्षा पर खर्च किया जाता हैएक्स CO . के मोल 2 और वह 2 ... इसलिए, सभी चार पदार्थों की संतुलन सांद्रता हैं:

[सीओ 2 ] आर = [एच 2 ] आर = एक्स मोल / एल;

[सीओ] आर = (3 – एक्स ) मोल / एल;

[एन 2 हे] आर = (2 – एक्स ) मोल / एल।

संतुलन स्थिरांक को जानने के बाद, हम मान पाते हैंएक्स , और फिर सभी पदार्थों की प्रारंभिक सांद्रता:

इस प्रकार, मांगी गई संतुलन सांद्रता हैं:

[सीओ 2 ] आर = 1.2 मोल / एल;

[एन 2 ] आर = 1.2 मोल / एल;

[सीओ] आर = 3 - 1.2 = 1.8 मोल/ली;

[एन 2 हे] आर = 2 - 1.2 = 0.8 मोल / एल।

उदाहरण 4.एक निश्चित तापमान पर, प्रणाली में संतुलन सांद्रता

2CO (g) + O 2 (g) 2CO 2 (g) थे: = 0.2 mol / L, = 0.32 mol / L, = 0.16 mol / L। इस तापमान पर संतुलन स्थिरांक और सीओ और ओ 2 की प्रारंभिक सांद्रता निर्धारित करें, यदि प्रारंभिक मिश्रण में सीओ 2 नहीं था।

समाधान:

एक)। चूंकि समस्या कथन में संतुलन सांद्रता दी गई है, संतुलन स्थिरांक 2 है:

2))। यदि प्रारंभिक मिश्रण में CO2 नहीं था, तो रासायनिक संतुलन के समय, सिस्टम में CO2 का 0.16 mol बनता था।

यूएचआर:

2CO (g) + O 2 (g) 2CO 2 (g)

सीओ 2 के 0.16 मोल के गठन के लिए खर्च किया गया:

ने अभिक्रिया की (CO) = (CO 2) = 0.16 mol

ने अभिक्रिया की (О 2) = 1/2υ (CO 2) = 0.08 mol

इसलिये,

υ प्रारंभिक = υ प्रतिक्रिया + υ संतुलन

प्रारंभिक (CO) = 0.16 +0.2 = 0.36 mol

υ प्रारंभिक (O 2) = 0.08 +0.32 = 0.4 mol

पदार्थ			सीओ 2
मूल से	0,36
प्रतिक्रिया के साथ	0,16	0,08	0,16
सी संतुलन		0,32	0,16

उदाहरण 5.प्रणाली में HI की संतुलन एकाग्रता का निर्धारण करें

एच 2 (जी) + आई 2 (जी) 2HI (जी),

यदि एक निश्चित तापमान पर संतुलन स्थिरांक 4 के बराबर है, और H 2, I 2 और HI की प्रारंभिक सांद्रता क्रमशः 1, 2 और 0 mol / L के बराबर है।

समाधान। मान लीजिए x mol / l किसी समय में बनता हैनमस्ते

पदार्थ	एच 2	मैं 2
मूल से। , मोल / एल
प्रोरेगिर के साथ। , मोल / एल	एक्स / 2	एक्स / 2
सी बराबर , मोल / एल	1-एक्स / 2	पीसीएल 5 (डी) =रुपये मैं 3 (डी) +साथ एल 2(जी); मैं एन= + 92.59 केजे। कैसे बदलें: ए) तापमान; बी) दबाव; ग) संतुलन को सीधी प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित करने के लिए एकाग्रता - अपघटनपीसीएल 5 ? समाधान। रासायनिक संतुलन में बदलाव या बदलाव को प्रतिक्रिया की स्थिति में बदलाव के परिणामस्वरूप अभिकारकों की संतुलन सांद्रता में बदलाव कहा जाता है। संतुलन जिस दिशा में स्थानांतरित हुआ है वह ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार निर्धारित किया जाता है: ए) अपघटन प्रतिक्रिया के बाद सेपीसीएल 5 एंडोथर्मिक (Δ एन > 0) तो संतुलन को प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित करने के लिए, तापमान को बढ़ाना होगा; बी) चूंकि इस प्रणाली में l . का अपघटन 5 मात्रा में वृद्धि की ओर जाता है (एक गैस अणु से दो गैसीय अणु बनते हैं), फिर संतुलन को प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित करने के लिए, दबाव को कम करना आवश्यक है; सी) संकेतित दिशा में संतुलन के विस्थापन को पीसी की एकाग्रता में वृद्धि के रूप में प्राप्त किया जा सकता हैमैं 5 और पीसीएल एकाग्रता में कमी 3 या l 2 .

रासायनिक संतुलन- प्रणाली की स्थिति जब प्रत्यक्ष और रिवर्स प्रतिक्रियाओं की गति समान होती है। प्रक्रिया के दौरान प्रारंभिक पदार्थों में कमी के साथ, प्रत्यक्ष रसायन की गति। प्रतिक्रिया कम हो जाती है, और HI बढ़ने के साथ रिवर्स की दर बढ़ जाती है। किसी समय में आगे और पीछे के रसायन की गति टी। जब तक बाहरी कारक (P, T, s) कार्य नहीं करते तब तक प्रणाली की स्थिति नहीं बदलती है। मात्रात्मक रूप से, संतुलन की स्थिति संतुलन स्थिरांक की मदद से चार-सी होती है। संतुलन स्थिरांक - स्थिरांक , रासायनिक संतुलन की स्थिति में एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के घटकों की सांद्रता के अनुपात को दर्शाता है। (केवल सी पर निर्भर करता है) संक्षेप में प्रतिक्रिया, जैसा कि था, वह सीमा है जिस तक रसायन जाता है। प्रतिक्रिया। .K =। अगर (एकाग्रता रेफरी) - नकारात्मक प्रतिक्रिया; यदि संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है - प्रवाह नहीं होता है। संतुलन स्थिरांक अभिकारक पदार्थों की सांद्रता में परिवर्तन के साथ अपना मान नहीं बदलता है। तथ्य यह है कि एकाग्रता में परिवर्तन केवल रसायन में बदलाव की ओर जाता है। एक दिशा या किसी अन्य में संतुलन। इस मामले में, एक ही स्थिरांक के साथ एक नया संतुलन राज्य स्थापित किया जाता है ... सही संतुलनकुछ कारकों की कार्रवाई से एक तरफ या दूसरे में स्थानांतरित किया जा सकता है। लेकिन जब इन कारकों को रद्द कर दिया जाता है, तो सिस्टम अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है। असत्य- सिस्टम की स्थिति समय में अपरिवर्तनीय है, लेकिन जब सिस्टम में बाहरी स्थितियां बदलती हैं, तो एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया होती है (अंधेरे में, एच 2 + सीएल 2 मौजूद होता है, जब प्रकाशित होता है, एचसीएल बनता है। विभिन्न कारकों का प्रभाव ले चेटेलियर (1884) द्वारा संतुलन विस्थापन के सिद्धांत द्वारा रासायनिक अवस्था को समान रूप से गुणात्मक रूप से वर्णित किया गया है: रासायनिक संतुलन की स्थिति में किसी प्रणाली पर किसी भी बाहरी प्रभाव के साथ, इसमें ऐसी प्रक्रियाएं होती हैं जो इस प्रभाव में कमी लाती हैं।

निरंतर संतुलन

संतुलन स्थिरांक दिखाता हैअग्र अभिक्रिया की गति, विपरीत अभिक्रिया की गति से कितनी गुना अधिक या कम होती है।

निरंतर संतुलनप्रतिक्रिया उत्पादों के संतुलन सांद्रता के उत्पाद का अनुपात, उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक की डिग्री में लिया जाता है, जो उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक की डिग्री में ली गई प्रारंभिक सामग्री के संतुलन सांद्रता के उत्पाद के लिए होता है।

संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है, और संतुलन के क्षण में एकाग्रता पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि उनका अनुपात हमेशा एक स्थिर मान होता है, संख्यात्मक रूप से संतुलन स्थिरांक के बराबर होता है। यदि घोल में पदार्थों के बीच एक सजातीय प्रतिक्रिया होती है, तो संतुलन स्थिरांक K C और यदि गैसों के बीच होता है, तो K P होता है।

जहां , Р D, और - प्रतिक्रिया प्रतिभागियों के संतुलन दबाव।

क्लैपेरॉन-मेंडेलीव समीकरण का उपयोग करके, आप के पी और के सी के बीच संबंध निर्धारित कर सकते हैं

आइए वॉल्यूम को दाईं ओर ले जाएं

पी = आरटी, यानी पी = सीआरटी (6.9)

प्रत्येक अभिकर्मक के लिए समीकरण (6.9) को (6.7) में प्रतिस्थापित करें और सरल करें

, (6.10)

जहां डीएन प्रतिक्रिया में गैसीय प्रतिभागियों के मोलों की संख्या में परिवर्तन है

डीएन = (с + डी) - (ए + बी) (6.11)

इसलिये,

के पी = के सी (आरटी) डीएन (6.12)

समीकरण (6.12) से यह देखा जा सकता है कि K P = K C, यदि प्रतिक्रिया में गैसीय प्रतिभागियों के मोल की संख्या नहीं बदलती है (Dn = 0) या सिस्टम में कोई गैस नहीं है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक विषम प्रक्रिया के मामले में, सिस्टम में ठोस या तरल चरण की एकाग्रता को ध्यान में नहीं रखा जाता है।

उदाहरण के लिए, फॉर्म 2A + 3B = C + 4D की प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिर, बशर्ते कि सभी पदार्थ गैस हों और इसका रूप हो

और यदि D ठोस है, तो

संतुलन स्थिरांक महान सैद्धांतिक और व्यावहारिक महत्व का है। संतुलन स्थिरांक का संख्यात्मक मान रासायनिक प्रतिक्रिया की व्यावहारिक संभावना और गहराई का न्याय करना संभव बनाता है।

10 4, तो प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है

बैलेंस शिफ्ट। ले चेटेलियर का सिद्धांत।

ले चेटेलियर सिद्धांत (1884): यदि स्थिर रासायनिक संतुलन में एक प्रणाली बाहर से प्रभावित होती है, तापमान, दबाव या एकाग्रता को बदल देती है, तो रासायनिक संतुलन उस दिशा में बदल जाता है जिसमें उत्पन्न प्रभाव का प्रभाव कम हो जाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उत्प्रेरक रासायनिक संतुलन को स्थानांतरित नहीं करता है, लेकिन केवल इसकी शुरुआत को तेज करता है।

एक सामान्य प्रतिक्रिया के लिए रासायनिक संतुलन में बदलाव पर प्रत्येक कारक के प्रभाव पर विचार करें:

एए + बीबी = सीसी + डीडी ± क्यू।

एकाग्रता परिवर्तन का प्रभाव।ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, एक संतुलन रासायनिक प्रतिक्रिया के घटकों में से एक की एकाग्रता में वृद्धि से प्रतिक्रिया की तीव्रता की ओर संतुलन में बदलाव होता है जिसमें यह घटक रासायनिक रूप से संसाधित होता है। इसके विपरीत, किसी एक घटक की सांद्रता में कमी से इस घटक के निर्माण की ओर संतुलन में बदलाव होता है।

इस प्रकार, पदार्थ ए या बी की एकाग्रता में वृद्धि संतुलन को आगे की दिशा में बदल देती है; पदार्थ C या D की सांद्रता में वृद्धि संतुलन को विपरीत दिशा में बदल देती है; ए या बी की एकाग्रता में कमी से संतुलन विपरीत दिशा में बदल जाता है; पदार्थ C या D की सांद्रता में कमी संतुलन को आगे की दिशा में बदल देती है। (योजनाबद्ध रूप से, आप लिख सकते हैं: सी ए या सी बी ®; सी सी या सी डी ; ¯सी ए या सी बी ; ¯ सी सी या सी डी ®)।

तापमान का प्रभाव।संतुलन पर तापमान के प्रभाव को निर्धारित करने वाले सामान्य नियम में निम्नलिखित सूत्र हैं: तापमान में वृद्धि एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया (- क्यू) की ओर संतुलन में बदलाव को बढ़ावा देती है; तापमान में कमी एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया (+ क्यू) की ओर संतुलन में बदलाव को बढ़ावा देती है।

जब तापमान में परिवर्तन होता है तो तापीय प्रभावों के बिना प्रतिक्रियाएं रासायनिक संतुलन को नहीं बदलती हैं। इस मामले में तापमान में वृद्धि से केवल संतुलन की अधिक तेजी से स्थापना होती है, जो इस प्रणाली में बिना गर्म किए भी प्राप्त की जा सकती थी, लेकिन लंबे समय तक।

इस प्रकार, एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया (+ क्यू) में, तापमान में वृद्धि विपरीत दिशा में संतुलन में बदलाव की ओर ले जाती है, और इसके विपरीत, एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया (- क्यू) में, तापमान में वृद्धि से आगे की ओर बदलाव होता है दिशा, और तापमान में कमी, विपरीत दिशा में। (योजनाबद्ध रूप से, हम लिख सकते हैं: at + Q ; ®; at -Q Т ®; )।

दबाव का प्रभाव।अनुभव से पता चलता है कि केवल उन संतुलन प्रतिक्रियाओं के विस्थापन पर दबाव का ध्यान देने योग्य प्रभाव होता है जिसमें गैसीय पदार्थ शामिल होते हैं, और प्रतिक्रिया (डीएन) में गैसीय प्रतिभागियों के मोल की संख्या में परिवर्तन शून्य के बराबर नहीं होता है। बढ़ते दबाव के साथ, संतुलन प्रतिक्रिया की ओर शिफ्ट हो जाता है, जिसके साथ गैसीय पदार्थों के कम मोल बनते हैं, और कम दबाव के साथ, गैसीय पदार्थों के अधिक मोल के निर्माण की ओर।

इस प्रकार, यदि डीएन = 0, तो दबाव रासायनिक संतुलन के विस्थापन को प्रभावित नहीं करता है; अगर डीएन< 0, то увеличение давления смещает равновесие в прямом направлении, уменьшение давления в сторону обратной реакции; если Dn >0, दबाव में वृद्धि संतुलन को विपरीत दिशा में बदल देती है, और दबाव में कमी प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दिशा में बदल जाती है। (योजनाबद्ध रूप से, आप लिख सकते हैं: Dn = 0 पर, P प्रभावित नहीं करता; Dn . पर<0 ­Р®, ¯Р¬; при Dn >0 , ®). ले चेटेलियर का सिद्धांत सजातीय और विषम दोनों प्रणालियों पर लागू होता है और संतुलन बदलाव का गुणात्मक विवरण देता है।

कोडिफायर विषय: प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएं। रासायनिक संतुलन। विभिन्न कारकों के प्रभाव में रासायनिक संतुलन में बदलाव।

यदि संभव हो तो, एक विपरीत प्रतिक्रिया की घटना, रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय में विभाजित किया जाता है।

प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाएं ऐसी प्रतिक्रियाएं हैं, जिनके उत्पाद दी गई शर्तों के तहत एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं।

मिसाल के तौर परअमोनिया संश्लेषण एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है:

एन 2 + 3एच 2 = 2एनएच 3

प्रक्रिया उच्च तापमान पर, दबाव में और उत्प्रेरक (लोहे) की उपस्थिति में होती है। ऐसी प्रक्रियाएं आमतौर पर प्रतिवर्ती होती हैं।

अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएं ऐसी प्रतिक्रियाएं हैं जिनके उत्पाद दी गई शर्तों के तहत एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं कर सकते हैं।

मिसाल के तौर पर, दहन प्रतिक्रियाएं या विस्फोट के साथ होने वाली प्रतिक्रियाएं अक्सर अपरिवर्तनीय होती हैं। कार्बन का दहन होता है अपरिवर्तनीय:

सी + ओ 2 = सीओ 2

के बारे में अधिक जानकारी रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरणपढ़ा जा सकता है।

उत्पाद बातचीत की संभावना प्रक्रिया की स्थिति पर निर्भर करती है।

तो, अगर सिस्टम खुला हुआ, अर्थात। पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा दोनों का आदान-प्रदान करता है, फिर रासायनिक प्रतिक्रियाएं, जिनमें, उदाहरण के लिए, गैसें बनती हैं, अपरिवर्तनीय होंगी।

मिसाल के तौर पर , ठोस सोडियम बाइकार्बोनेट को शांत करते समय:

2नाहको 3 → ना 2 सीओ 3 + सीओ 2 + एच 2 ओ

गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड को प्रतिक्रिया क्षेत्र से छोड़ा और अस्थिर किया जाता है। इसलिए, ऐसी प्रतिक्रिया होगी अचलदी गई शर्तों के तहत।

अगर हम विचार करें बंद प्रणाली कौन नही सकतापर्यावरण के साथ एक पदार्थ का आदान-प्रदान करें (उदाहरण के लिए, एक बंद बॉक्स जिसमें प्रतिक्रिया होती है), फिर कार्बन डाइऑक्साइड प्रतिक्रिया क्षेत्र से बाहर नहीं निकल सकता है, और पानी और सोडियम कार्बोनेट के साथ बातचीत करेगा, फिर प्रतिक्रिया इन शर्तों के तहत प्रतिवर्ती होगी:

2नाहको 3 ⇔ ना 2 सीओ 3 + सीओ 2 + एच 2 ओ

विचार करना प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं... प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया को योजना के अनुसार आगे बढ़ने दें:

एए + बीबी सीसी + डीडी

अभिनय द्रव्यमान के नियम के अनुसार प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की गति अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है:

वी 1 = के 1 सी ए ए सी बी बी

प्रतिक्रिया दर:

वी 2 = के 2 सी सी सी सी सी डी डी

यहाँ कश्मीर 1तथा कश्मीर 2क्रमशः आगे और पीछे की प्रतिक्रिया के दर स्थिरांक हैं, सी ए, सी बी, सी सी, सी डी- पदार्थों की सांद्रता क्रमशः ए, बी, सी और डी।

यदि प्रतिक्रिया के प्रारंभिक क्षण में सिस्टम में कोई पदार्थ C और D नहीं होते हैं, तो मुख्य रूप से कण A और B आपस में टकराते हैं और परस्पर क्रिया करते हैं, और मुख्य रूप से प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया होती है।

धीरे-धीरे, कणों C और D की सांद्रता भी बढ़ने लगेगी, इसलिए रिवर्स रिएक्शन की दर बढ़ जाएगी। कुछ पल में आगे की प्रतिक्रिया की गति रिवर्स प्रतिक्रिया की गति के बराबर हो जाती है... इस राज्य को कहा जाता है रासायनिक संतुलन .

इस तरह, रासायनिक संतुलन प्रणाली की एक स्थिति है जिसमें आगे और पीछे की प्रतिक्रिया दर समान हैं .

चूंकि आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें समान हैं, अभिकर्मकों के गठन की दर उनके उपभोग की दर के बराबर है, और वर्तमान पदार्थों की सांद्रता नहीं बदलती है ... ऐसी सांद्रता कहलाती हैं संतुलन .

ध्यान दें जब संतुलन में हो प्रत्यक्ष और विपरीत दोनों प्रतिक्रियाएँ होती हैंयानी अभिकारक एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, लेकिन उत्पाद एक दूसरे के साथ समान दर पर परस्पर क्रिया भी करते हैं। इस मामले में, बाहरी कारक प्रभावित कर सकते हैं और विस्थापितएक दिशा या किसी अन्य में रासायनिक संतुलन। इसलिए, रासायनिक संतुलन को कहा जाता है मोबाइल, या गतिशील .

मोबाइल बैलेंस के क्षेत्र में अनुसंधान 19वीं सदी में शुरू हुआ। हेनरी ले चेटेलियर के लेखन में, सिद्धांत की नींव रखी गई थी, जिसे बाद में वैज्ञानिक कार्ल ब्राउन द्वारा सामान्यीकृत किया गया था। गतिमान संतुलन का सिद्धांत, या ले चेटेलियर-ब्राउन का सिद्धांत कहता है:

यदि संतुलन की स्थिति में एक प्रणाली एक बाहरी कारक से प्रभावित होती है जो किसी भी संतुलन की स्थिति को बदल देती है, तो सिस्टम बाहरी प्रभाव की भरपाई के उद्देश्य से प्रक्रियाओं को तेज करता है।

दूसरे शब्दों में: प्रणाली पर बाहरी प्रभाव के तहत, संतुलन इस तरह से बदल जाएगा ताकि इस बाहरी प्रभाव की भरपाई हो सके।

यह सिद्धांत, जो बहुत महत्वपूर्ण है, किसी भी संतुलन घटना (न केवल रासायनिक प्रतिक्रियाओं) के लिए काम करता है। हालाँकि, अब हम रासायनिक अंतःक्रियाओं के संबंध में इस पर विचार करेंगे। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के मामले में, बाहरी प्रभाव से पदार्थों की संतुलन सांद्रता में परिवर्तन होता है।

संतुलन में रासायनिक अभिक्रियाएँ तीन मुख्य कारकों से प्रभावित हो सकती हैं - अभिकारकों या उत्पादों का तापमान, दबाव और सांद्रता.

1. जैसा कि आप जानते हैं, रासायनिक प्रतिक्रियाएं थर्मल प्रभाव के साथ होती हैं। यदि सीधी प्रतिक्रिया गर्मी (एक्सोथर्मिक, या + क्यू) की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है, तो विपरीत - गर्मी के अवशोषण (एंडोथर्मिक, या -क्यू), और इसके विपरीत। अगर आप बढ़ते हैं तापमान प्रणाली में, इस वृद्धि की भरपाई करने के लिए संतुलन में बदलाव होगा। यह तर्कसंगत है कि एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया के साथ, तापमान में वृद्धि की भरपाई नहीं की जा सकती है। इस प्रकार, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सिस्टम में संतुलन गर्मी के अवशोषण की ओर बढ़ जाता है, अर्थात। एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं की ओर (-क्यू); घटते तापमान के साथ - एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया (+ क्यू) की ओर।

2. संतुलन प्रतिक्रियाओं के मामले में, जब कम से कम एक पदार्थ गैस चरण में होता है, तो संतुलन भी परिवर्तन से काफी प्रभावित होता है दबावप्रणाली में। जैसे ही दबाव बढ़ता है, रासायनिक प्रणाली इस प्रभाव की भरपाई करने की कोशिश करती है, और प्रतिक्रिया दर को बढ़ाती है, जिसमें गैसीय पदार्थों की मात्रा कम हो जाती है। जैसे-जैसे दबाव कम होता है, सिस्टम प्रतिक्रिया दर बढ़ाता है, जिसमें गैसीय पदार्थों के अधिक अणु बनते हैं। इस प्रकार: बढ़ते दबाव के साथ, संतुलन गैस के अणुओं की संख्या में कमी के साथ, दबाव में कमी के साथ - गैस के अणुओं की संख्या में वृद्धि की ओर बदल जाता है।

ध्यान दें! सिस्टम जहां अभिकर्मक गैसों और उत्पादों के अणुओं की संख्या समान होती है, दबाव से प्रभावित नहीं होती है! साथ ही, दबाव में परिवर्तन व्यावहारिक रूप से समाधानों में संतुलन को प्रभावित नहीं करता है, अर्थात। प्रतिक्रियाओं पर जहां कोई गैस नहीं है।

3. साथ ही, रासायनिक प्रणालियों में संतुलन एक परिवर्तन से प्रभावित होता है एकाग्रताअभिकारक और उत्पाद। अभिकर्मकों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, सिस्टम उनका उपयोग करने की कोशिश करता है और प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की गति को बढ़ाता है। अभिकर्मकों की सांद्रता में कमी के साथ, सिस्टम उन्हें उत्पन्न करने की कोशिश करता है, और रिवर्स रिएक्शन की दर बढ़ जाती है। जैसे-जैसे उत्पादों की सांद्रता बढ़ती है, सिस्टम भी उनका उपभोग करने की कोशिश करता है, और रिवर्स रिएक्शन की दर को बढ़ाता है। उत्पादों की सांद्रता में कमी के साथ, रासायनिक प्रणाली उनके गठन की दर को बढ़ाती है, अर्थात। प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की गति।

यदि एक रासायनिक प्रणाली में प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की गति बढ़ जाती है दांई ओर , उत्पादों के निर्माण की दिशा में तथा अभिकर्मकों की खपत ... अगर प्रतिक्रिया की गति बढ़ जाती है, हम कहते हैं कि संतुलन स्थानांतरित हो गया है बांई ओर , उत्पादों के व्यय की ओर तथा अभिकर्मकों की एकाग्रता में वृद्धि .

मिसाल के तौर परअमोनिया संश्लेषण की प्रतिक्रिया में:

एन 2 + 3एच 2 = 2एनएच 3 + क्यू

दबाव में वृद्धि से प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होती है, जिसमें कम गैस अणु बनते हैं, अर्थात। प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया (अभिकर्मक गैस के अणुओं की संख्या 4 है, उत्पादों में गैस के अणुओं की संख्या 2 है)। बढ़ते दबाव के साथ, संतुलन उत्पादों की ओर, दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है। पर तापमान में वृद्धिसंतुलन बदल जाएगा एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की दिशा में, अर्थात। बाईं ओर, अभिकर्मकों की ओर। नाइट्रोजन या हाइड्रोजन की सांद्रता में वृद्धि संतुलन को उनके उपभोग की ओर स्थानांतरित कर देगी, अर्थात। दाईं ओर, उत्पादों की ओर।

उत्प्रेरक संतुलन को प्रभावित नहीं करता, क्योंकि आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाओं को तेज करता है।

रासायनिक संतुलन निहित है प्रतिवर्तीप्रतिक्रियाओं और के लिए विशिष्ट नहीं है अचलरासायनिक प्रतिक्रिएं।

अक्सर, एक रासायनिक प्रक्रिया के कार्यान्वयन के दौरान, मूल अभिकारकों को पूरी तरह से प्रतिक्रिया उत्पादों में स्थानांतरित कर दिया जाता है। उदाहरण के लिए:

Cu + 4HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

प्रतिक्रिया को विपरीत दिशा में संचालित करके धात्विक तांबा प्राप्त करना असंभव है, क्योंकि दिया गया प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है... ऐसी प्रक्रियाओं में, अभिकर्मक पूरी तरह से उत्पादों में परिवर्तित हो जाते हैं, अर्थात। प्रतिक्रिया अंत तक चलती है।

लेकिन अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती, अर्थात। आगे और विपरीत दिशाओं में प्रतिक्रिया के समानांतर पाठ्यक्रम की संभावना है। दूसरे शब्दों में, अभिकर्मक केवल आंशिक रूप से उत्पादों में गुजरते हैं और प्रतिक्रिया प्रणाली में अभिकर्मक और उत्पाद दोनों शामिल होंगे। इस मामले में सिस्टम राज्य में है रासायनिक संतुलन।

प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं में, पहली बार में प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की अधिकतम दर होती है, जो धीरे-धीरे अभिकर्मकों की मात्रा में कमी के कारण घट जाती है। दूसरी ओर, विपरीत प्रतिक्रिया, शुरू में न्यूनतम दर होती है, जो भोजन के जमा होने पर बढ़ जाती है। अंत में, एक क्षण आता है जब दोनों प्रतिक्रियाओं की दर समान हो जाती है - प्रणाली संतुलन की स्थिति में आती है। जब संतुलन होता है, तो घटकों की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है, लेकिन रासायनिक प्रतिक्रिया रुकती नहीं है। वह। एक गतिशील (मोबाइल) अवस्था है। स्पष्टता के लिए, हम निम्नलिखित आंकड़ा देते हैं:

चलो कुछ कहते हैं प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया:

ए ए + बी बी = सी सी + डी डी

फिर, सामूहिक कार्रवाई के नियम से आगे बढ़ते हुए, हम इसके लिए व्यंजक लिखते हैं सीधा 1 और उलटनाυ 2 प्रतिक्रियाएं:

1 = के 1 · [ए] ए · [बी] बी

2 = के 2 · [सी] सी · [डी] डी

करने में सक्षम रासायनिक संतुलन, आगे और पीछे की प्रतिक्रिया दर समान हैं, अर्थात:

के 1 · [ए] ए · [बी] बी = के 2 · [सी] सी · [डी] डी

हम पाते हैं

प्रति= कश्मीर 1 / के 2 = [सी] सी · [डी] डी ̸ [ए] ए · [बी] बी

कहां के =क 1 / क 2 – निरंतर संतुलन।

किसी भी प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए, दी गई शर्तों के तहत कएक स्थिर मूल्य है। यह पदार्थों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि जब किसी एक पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन होता है, तो अन्य घटकों की मात्रा में भी परिवर्तन होता है।

जब रासायनिक प्रक्रिया की स्थितियां बदलती हैं, तो संतुलन बदल सकता है।

बैलेंस शिफ्ट को प्रभावित करने वाले कारक:

• अभिकर्मकों या उत्पादों की एकाग्रता में परिवर्तन,
• दबाव परिवर्तन,
• तापमान परिवर्तन,
• प्रतिक्रिया माध्यम में उत्प्रेरक का परिचय।

ले चेटेलियर का सिद्धांत

उपरोक्त सभी कारक रासायनिक संतुलन में बदलाव को प्रभावित करते हैं, जो पालन करता है ले चेटेलियर सिद्धांत: यदि आप उन स्थितियों में से एक को बदलते हैं जिसके तहत प्रणाली संतुलन की स्थिति में है - एकाग्रता, दबाव या तापमान - तो संतुलन उस प्रतिक्रिया की दिशा में बदल जाएगा जो इस परिवर्तन का विरोध करती है।वे। संतुलन की दिशा में बदलाव होता है जिससे प्रभाव के प्रभाव में कमी आती है, जिससे संतुलन की स्थिति का उल्लंघन होता है।

तो, आइए अलग-अलग संतुलन की स्थिति पर उनके प्रत्येक कारक के प्रभाव पर विचार करें।

प्रभाव अभिकर्मकों या उत्पादों की एकाग्रता में परिवर्तन आइए उदाहरण के द्वारा दिखाते हैं हैबर प्रक्रिया:

एन 2 (जी) + 3 एच 2 (जी) = 2एनएच 3 (जी)

यदि, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन को एन 2 (जी), एच 2 (जी) और एनएच 3 (जी) से मिलकर एक संतुलन प्रणाली में जोड़ा जाता है, तो संतुलन को उस दिशा में स्थानांतरित करना चाहिए जो मात्रा में कमी में योगदान देगा हाइड्रोजन अपने प्रारंभिक मूल्य की ओर, अर्थात्। अमोनिया (दाईं ओर) की एक अतिरिक्त मात्रा के गठन की दिशा में। साथ ही हाइड्रोजन की मात्रा में भी कमी आएगी। जब सिस्टम में हाइड्रोजन जोड़ा जाता है, तो संतुलन भी अमोनिया की एक नई मात्रा (दाईं ओर) के गठन की ओर स्थानांतरित हो जाएगा। जबकि संतुलन प्रणाली में अमोनिया की शुरूआत के अनुसार ले चेटेलियर सिद्धांत , उस प्रक्रिया की ओर संतुलन में बदलाव का कारण बनेगा जो प्रारंभिक पदार्थों (बाईं ओर) के निर्माण के लिए अनुकूल है, अर्थात। इसमें से कुछ को नाइट्रोजन और हाइड्रोजन में विघटित करके अमोनिया की सांद्रता को कम किया जाना चाहिए।

घटकों में से एक की एकाग्रता में कमी इस घटक के गठन की ओर प्रणाली की संतुलन स्थिति को स्थानांतरित कर देगी।

प्रभाव दबाव परिवर्तन यह समझ में आता है कि गैसीय घटक अध्ययन के तहत प्रक्रिया में भाग लेते हैं और अणुओं की कुल संख्या में परिवर्तन होता है। यदि निकाय में अणुओं की कुल संख्या बनी रहे स्थायी, तो दबाव बदल जाता है प्रभावित नहीं करताइसके संतुलन पर, उदाहरण के लिए:

मैं 2 (जी) + एच 2 (जी) = 2HI (जी)

यदि किसी संतुलन प्रणाली का कुल दबाव उसके आयतन को कम करके बढ़ा दिया जाता है, तो संतुलन आयतन में कमी की ओर शिफ्ट हो जाएगा। वे। संख्या कम करने की दिशा में गैसप्रणाली में। प्रतिक्रिया में:

एन 2 (जी) + 3 एच 2 (जी) = 2एनएच 3 (जी)

4 गैस अणुओं (1 एन 2 (जी) और 3 एच 2 (जी)) से 2 गैस अणु बनते हैं (2 एनएच 3 (जी)), यानी। सिस्टम में दबाव कम हो जाता है। नतीजतन, दबाव में वृद्धि अमोनिया की एक अतिरिक्त मात्रा के गठन में योगदान करेगी, अर्थात। संतुलन अपने गठन की ओर (दाईं ओर) शिफ्ट हो जाएगा।

यदि सिस्टम का तापमान स्थिर है, तो सिस्टम के कुल दबाव में बदलाव से संतुलन स्थिरांक में बदलाव नहीं होगा प्रति।

तापमान परिवर्तन प्रणाली न केवल अपने संतुलन के विस्थापन को प्रभावित करती है, बल्कि संतुलन स्थिरांक को भी प्रभावित करती है प्रति।यदि एक संतुलन प्रणाली, निरंतर दबाव पर, अतिरिक्त गर्मी के साथ आपूर्ति की जाती है, तो संतुलन गर्मी के अवशोषण की ओर स्थानांतरित हो जाएगा। विचार करना:

एन 2 (जी) + 3 एच 2 (जी) = 2एनएच 3 (जी) + 22 किलो कैलोरी

तो, जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है, और विपरीत - अवशोषण के साथ। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, इस प्रतिक्रिया का संतुलन अमोनिया अपघटन प्रतिक्रिया (बाईं ओर) की ओर शिफ्ट हो जाता है, क्योंकि यह बाहरी प्रभाव को कमजोर करता है - तापमान में वृद्धि। इसके विपरीत, शीतलन से अमोनिया संश्लेषण (दाईं ओर) की दिशा में संतुलन में बदलाव होता है, क्योंकि प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है और शीतलन का प्रतिकार करती है।

इस प्रकार, तापमान में वृद्धि विस्थापन का पक्ष लेती है रासायनिक संतुलनएंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की दिशा में, और तापमान में गिरावट - एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया की दिशा में . संतुलन स्थिरांकबढ़ते तापमान के साथ सभी एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रियाएं घट जाती हैं, और एंडोथर्मिक प्रक्रियाएं बढ़ जाती हैं।

वह अवस्था जिसमें विपरीत प्रतिक्रिया की गति अग्र अभिक्रिया की गति के बराबर हो जाती है, कहलाती है रासायनिक संतुलन.

मात्रात्मक रूप से, इस राज्य की विशेषता है निरंतर संतुलन... प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लिए, आप इसे इस तरह लिख सकते हैं:

जहां, सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की गति होती है वी 1 और उल्टा वी 2 इस तरह दिखेगा:

वी 1 = के 1 [ए] एम [बी] एन,

वी 2 = के 2 [सी] पी [डी] क्यू।

पहुँचने के समय रासायनिक संतुलनआगे और पीछे की प्रतिक्रिया दर समान हो जाती है:

के 1 [ए] एम [बी] एन = के 2 [सी] पी [डी] क्यू,

के = के 1 / के 2 = ([सी] पी [डी] क्यू) / ([ए] एम [बी] एन),

कहाँ पे प्रति- संतुलन स्थिरांक, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं का अनुपात दिखा रहा है।

वे सांद्रण जो साम्यावस्था पर रुक जाते हैं, साम्यावस्था सांद्रता कहलाते हैं। यह याद रखना चाहिए कि डिग्री के मूल्य एम, एन, पी, क्यूसंतुलन प्रतिक्रिया में स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर होते हैं। संतुलन स्थिरांक का संख्यात्मक मान प्रतिक्रिया उपज को निर्धारित करता है। पर कश्मीर >> 1उत्पादों की उपज बड़ी है, और at प्रति<<1 - बहुत छोटे से।

प्रतिक्रिया उपज- वास्तव में प्राप्त उत्पाद की मात्रा का अनुपात उस राशि से जो प्राप्त होती अगर यह प्रतिक्रिया अंत तक जाती (प्रतिशत के रूप में व्यक्त)।

रासायनिक संतुलन अनिश्चित काल तक बनाए नहीं रखा जा सकता है। वास्तव में, तापमान, दबाव या अभिकारकों की सांद्रता में परिवर्तन संतुलन को एक दिशा या दूसरी दिशा में स्थानांतरित कर सकता है।

बाहरी प्रभावों के परिणामस्वरूप प्रणाली में होने वाले परिवर्तन मोबाइल बैलेंस के सिद्धांत द्वारा निर्धारित किए जाते हैं - ले चेटेलियर सिद्धांत:

संतुलन की स्थिति में एक प्रणाली पर एक बाहरी प्रभाव इस संतुलन को उस दिशा में स्थानांतरित कर देता है जिस पर उत्पादित प्रभाव का प्रभाव कमजोर होता है।

वे। आगे और पीछे की प्रतिक्रिया की गति के बीच का अनुपात बदल जाता है।

यह सिद्धांत न केवल रासायनिक पर लागू होता है, बल्कि भौतिक प्रक्रियाओं जैसे पिघलने, उबलने आदि पर भी लागू होता है।

एकाग्रता में परिवर्तन।

प्रतिक्रियाशील पदार्थों में से एक की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, संतुलन इस पदार्थ की खपत की ओर बदल जाता है।

लोहे या सल्फर की सांद्रता में वृद्धि के साथ, संतुलन इस पदार्थ की खपत की ओर स्थानांतरित हो जाएगा, अर्थात। दांई ओर।

रासायनिक संतुलन पर दबाव का प्रभाव।

केवल गैस चरणों में ध्यान में रखा जाता है!

बढ़ते दबाव के साथ, संतुलन गैसीय पदार्थों की मात्रा में कमी की ओर बढ़ जाता है... यदि प्रतिक्रिया गैसीय पदार्थों की मात्रा को बदले बिना आगे बढ़ती है, तो दबाव किसी भी तरह से संतुलन को प्रभावित नहीं करता है।

एन 2 (डी) + 3एच 2 (जी)2 राष्ट्रीय राजमार्ग 3 (जी),

बाईं ओर 4 मोल गैसीय अभिकर्मक हैं, दाईं ओर - 2, इसलिए, बढ़ते दबाव के साथ, संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाएगा।

एन 2 (डी) +हे 2 (डी) = 2नहीं(जी),

बाईं ओर 2 मोल गैसीय पदार्थ हैं और दाईं ओर, इसलिए दबाव संतुलन को प्रभावित नहीं करता है।

रासायनिक संतुलन पर तापमान का प्रभाव।

तापमान में परिवर्तन के साथ, प्रत्यक्ष और विपरीत दोनों प्रतिक्रियाएँ बदलती हैं, लेकिन अलग-अलग डिग्री तक।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, संतुलन एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर शिफ्ट हो जाता है।

एन 2 (डी) + 3एच 2 (जी) 2 राष्ट्रीय राजमार्ग 3 (डी) +क्यू,

यह प्रतिक्रिया गर्मी (एक्सोथर्मिक) की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है, इसलिए, तापमान में वृद्धि संतुलन को शुरुआती उत्पादों (रिवर्स रिएक्शन) की ओर स्थानांतरित कर देगी।