रासायनिक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएँ इन परिस्थितियों में, वे लगभग अंत तक चले जाते हैं, जब तक कि किसी एक अभिकारक की पूरी खपत नहीं हो जाती (NH4NO3 → 2H2O + N2O - H2O और N2O से नाइट्रेट प्राप्त करने का कोई भी प्रयास सकारात्मक परिणाम नहीं देता)।
रासायनिक प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएँ दी गई परिस्थितियों में आगे और पीछे दोनों दिशाओं में एक साथ घटित होता है। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं की तुलना में कम अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएं होती हैं। प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया का एक उदाहरण आयोडीन के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया है।
कुछ समय बाद HI बनने की दर उसके विघटन की दर के बराबर हो जाएगी।
दूसरे शब्दों में, रासायनिक संतुलन घटित होगा।
रासायनिक संतुलनप्रणाली की वह स्थिति है जिसमें प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की दर उनके मूल अभिकर्मकों में रूपांतरण की दर के बराबर होती है।
रासायनिक संतुलन गतिशील है, अर्थात इसकी स्थापना का अर्थ प्रतिक्रिया की समाप्ति नहीं है।
सामूहिक कार्यवाही का नियम:
प्रतिक्रिया में प्रवेश करने वाले पदार्थों का द्रव्यमान सभी प्रतिक्रिया उत्पादों के द्रव्यमान के बराबर होता है।
जनता के अभिनय का नियमसंतुलन पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रतिक्रियाशील पदार्थों के द्रव्यमान के साथ-साथ शुरुआती पदार्थों की एकाग्रता पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता के बीच संबंध स्थापित करता है।
सच्चे रासायनिक संतुलन के लक्षण:
1. बाहरी प्रभावों के अभाव में सिस्टम की स्थिति समय के साथ अपरिवर्तित रहती है;
2. सिस्टम की स्थिति बाहरी प्रभावों के प्रभाव में बदल जाती है, चाहे वे कितने भी छोटे क्यों न हों;
3. सिस्टम की स्थिति इस बात पर निर्भर नहीं करती है कि यह किस तरफ संतुलन की ओर अग्रसर है।
स्थिर संतुलन पर, किसी दिए गए तापमान पर किसी प्रतिक्रिया के लिए संबंधित स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर शक्तियों में प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता के उत्पाद से विभाजित प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता का उत्पाद एक स्थिर मान होता है जिसे संतुलन स्थिरांक कहा जाता है .
स्थिर अवस्था में अभिकारकों की सांद्रता को संतुलन सांद्रता कहा जाता है।
विषम प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के मामले में, अभिव्यक्ति Kc में केवल गैसीय और विघटित पदार्थों की संतुलन सांद्रता शामिल होती है। तो, प्रतिक्रिया के लिए CaCO3 ↔ CaO + CO2
निरंतर बाहरी परिस्थितियों में, संतुलन की स्थिति अनिश्चित काल तक बनी रहती है। जब बाहरी परिस्थितियाँ बदलती हैं, तो संतुलन की स्थिति बदल सकती है। तापमान और अभिकर्मकों की सांद्रता (गैसीय पदार्थों के लिए दबाव) में परिवर्तन से आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरों की समानता का उल्लंघन होता है और, तदनुसार, संतुलन का उल्लंघन होता है। कुछ समय बाद, गति की समानता बहाल हो जाएगी। लेकिन नई परिस्थितियों में अभिकर्मकों की संतुलन सांद्रता भिन्न होगी। किसी प्रणाली का एक संतुलन अवस्था से दूसरे संतुलन अवस्था में संक्रमण कहलाता है संतुलन का विस्थापन या बदलाव . रासायनिक संतुलन की तुलना संतुलन किरण की स्थिति से की जा सकती है। जिस तरह यह किसी एक कप पर भार के दबाव से बदलता है, उसी तरह प्रक्रिया की स्थितियों के आधार पर रासायनिक संतुलन आगे या पीछे की प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो सकता है। हर बार नई स्थितियों के अनुरूप एक नया संतुलन स्थापित होता है।
स्थिरांक का संख्यात्मक मान आमतौर पर तापमान के साथ बदलता है। स्थिर तापमान पर, Kc मान दबाव, आयतन या पदार्थों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करते हैं।
Kc के संख्यात्मक मान को जानने के बाद, प्रत्येक प्रतिक्रिया प्रतिभागियों के संतुलन सांद्रता या दबाव के मूल्यों की गणना करना संभव है।
दिशा रासायनिक संतुलन स्थिति का विस्थापन बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन के परिणामस्वरूप निर्धारित होता है ले चेटेलियर का सिद्धांत:
यदि संतुलन प्रणाली पर कोई बाहरी प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन उस तरफ स्थानांतरित हो जाता है जो इस प्रभाव का प्रतिकार करता है।
एक भौतिक एवं रासायनिक प्रक्रिया के रूप में विघटन। समाधान. सॉल्वैट्स। विलायक के रूप में जल के विशेष गुण। हाइड्रेट. क्रिस्टल हाइड्रेट्स. पदार्थों की घुलनशीलता. ठोस, तरल और गैसीय पदार्थों का विघटन। घुलनशीलता पर तापमान, दबाव और पदार्थों की प्रकृति का प्रभाव। समाधानों की संरचना को व्यक्त करने के तरीके: द्रव्यमान अंश, दाढ़ सांद्रता, समतुल्य सांद्रता और मोल अंश।
समाधान के दो मुख्य सिद्धांत हैं: भौतिक और रासायनिक।
समाधान का भौतिक सिद्धांतनोबेल पुरस्कार विजेता डचमैन जे. वान्ट हॉफ (1885) और स्वीडिश भौतिक रसायनज्ञ एस. अरहेनियस (1883) द्वारा प्रस्तावित किया गया था। विलायक को रासायनिक रूप से निष्क्रिय माध्यम माना जाता है जिसमें घुले हुए पदार्थ के कण (अणु, आयन) समान रूप से वितरित होते हैं। यह माना जाता है कि विलेय के कणों के बीच और विलायक के अणुओं और विलेय के कणों के बीच कोई अंतर-आणविक संपर्क नहीं होता है। विलायक और विलेय कण विसरण के कारण पूरे घोल में समान रूप से वितरित होते हैं। इसके बाद, यह पता चला कि भौतिक सिद्धांत समाधानों के केवल एक छोटे समूह, तथाकथित आदर्श समाधानों की प्रकृति का संतोषजनक ढंग से वर्णन करता है, जिसमें विलायक और विलेय के कण वास्तव में एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं। आदर्श समाधान के उदाहरण कई गैस समाधान हैं।
समाधान का रासायनिक (या सॉल्वेट) सिद्धांतडी.आई. द्वारा प्रस्तावित मेंडेलीव (1887)। वह प्रायोगिक सामग्री की एक बड़ी मात्रा का उपयोग करके यह दिखाने वाले पहले व्यक्ति थे कि विघटित पदार्थ के कणों और विलायक अणुओं के बीच एक रासायनिक संपर्क होता है, जिसके परिणामस्वरूप परिवर्तनशील संरचना के अस्थिर यौगिक बनते हैं, जिन्हें कहा जाता है सॉल्वेट या हाइड्रेट ( यदि विलायक पानी है)। डि मेंडेलीव ने एक समाधान को एक रासायनिक प्रणाली के रूप में परिभाषित किया, जिसमें सभी प्रकार की बातचीत विलायक और विलेय की रासायनिक प्रकृति से जुड़ी होती है। शिक्षा में मुख्य भूमिका सॉल्वेट्स नाजुक अंतर-आण्विक बल और हाइड्रोजन बॉन्डिंग एक भूमिका निभाते हैं।
विघटन प्रक्रियाएक साधारण भौतिक मॉडल द्वारा प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, प्रसार के परिणामस्वरूप एक विलायक में एक विलेय का सांख्यिकीय वितरण। यह आमतौर पर ध्यान देने योग्य के साथ होता है तापीय प्रभाव और विलेय की संरचना के नष्ट होने और विलेय के कणों के साथ विलायक कणों की परस्पर क्रिया के कारण विलयन के आयतन में परिवर्तन होता है। ये दोनों प्रक्रियाएँ ऊर्जा प्रभाव के साथ होती हैं। विलेय पदार्थ की संरचना को नष्ट करने के लिए इसकी आवश्यकता होती है ऊर्जा की खपत , जबकि जब विलायक और विलेय के कण परस्पर क्रिया करते हैं, तो ऊर्जा निकलती है। इन प्रभावों के अनुपात के आधार पर, विघटन प्रक्रिया एंडोथर्मिक या एक्ज़ोथिर्मिक हो सकती है।
जब कॉपर सल्फेट घुल जाता है, तो रंग परिवर्तन से हाइड्रेट्स की उपस्थिति का आसानी से पता लगाया जा सकता है: एक निर्जल सफेद नमक, पानी में घुलकर, एक नीला घोल बनाता है। कभी-कभी जलयोजन जल घुले हुए पदार्थ से मजबूती से जुड़ जाता है और, जब इसे घोल से मुक्त किया जाता है, तो यह इसके क्रिस्टल का हिस्सा बन जाता है। क्रिस्टलीय पदार्थ जिनमें पानी होता है क्रिस्टल हाइड्रेट्स कहलाते हैं , और ऐसे क्रिस्टल की संरचना में शामिल पानी को क्रिस्टलीकरण पानी कहा जाता है। क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स की संरचना पदार्थ के सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है, जो प्रति अणु क्रिस्टलीकरण पानी के अणुओं की संख्या को इंगित करता है। इस प्रकार, कॉपर सल्फेट (कॉपर सल्फेट) के क्रिस्टल हाइड्रेट का सूत्र CuSO4 × 5H2O है। क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स द्वारा संबंधित समाधानों की रंग विशेषता का संरक्षण समाधानों में समान हाइड्रेट परिसरों के अस्तित्व के प्रत्यक्ष प्रमाण के रूप में कार्य करता है। क्रिस्टलीय हाइड्रेट का रंग क्रिस्टलीकरण के पानी के अणुओं की संख्या पर निर्भर करता है।
किसी समाधान की संरचना को व्यक्त करने के विभिन्न तरीके हैं. बहुधा प्रयोग किया जाता है सामूहिक अंश विलेय, दाढ़ और सामान्य एकाग्रता.
सामान्य तौर पर, सांद्रता को प्रति इकाई आयतन में कणों की संख्या या किसी घोल में कणों की कुल संख्या के लिए किसी दिए गए प्रकार के कणों की संख्या के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। विलेय और विलायक की मात्रा द्रव्यमान, आयतन या मोल की इकाइयों में मापी जाती है। आम तौर पर, समाधान एकाग्रता एक संघनित प्रणाली (मिश्रण, मिश्र धातु या घोल की एक निश्चित मात्रा में) में घुले हुए पदार्थ की मात्रा है। समाधानों की सांद्रता को व्यक्त करने के विभिन्न तरीके हैं, जिनमें से प्रत्येक का विज्ञान और प्रौद्योगिकी के किसी न किसी क्षेत्र में प्राथमिक अनुप्रयोग होता है। आमतौर पर, समाधानों की संरचना को आयामहीन (द्रव्यमान और मोल अंश) और आयामी मात्रा (किसी पदार्थ की दाढ़ सांद्रता, किसी पदार्थ की दाढ़ सांद्रता - समतुल्य, और मोललिटी) का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है।
सामूहिक अंश- विघटित पदार्थ के द्रव्यमान (एम1) और घोल के कुल द्रव्यमान (एम) के अनुपात के बराबर मूल्य।
सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: अपरिवर्तनीय और प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं। अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएँ पूर्ण होने की ओर बढ़ती हैं - जब तक कि किसी एक अभिकारक का पूरी तरह से उपभोग न हो जाए। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएँ पूर्ण नहीं होती हैं: एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में, कोई भी अभिकारक पूरी तरह से समाप्त नहीं होता है। यह अंतर इस तथ्य के कारण है कि एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया केवल एक ही दिशा में आगे बढ़ सकती है। एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया आगे और पीछे दोनों दिशाओं में हो सकती है।
आइए दो उदाहरण देखें.
उदाहरण 1. जिंक और सांद्र नाइट्रिक एसिड के बीच परस्पर क्रिया समीकरण के अनुसार होती है:
पर्याप्त मात्रा में नाइट्रिक एसिड के साथ, प्रतिक्रिया तभी समाप्त होगी जब सारा जिंक घुल जाएगा। इसके अलावा, यदि आप इस प्रतिक्रिया को विपरीत दिशा में करने का प्रयास करते हैं - जिंक नाइट्रेट के घोल के माध्यम से नाइट्रोजन डाइऑक्साइड को प्रवाहित करते हैं, तो धात्विक जिंक और नाइट्रिक एसिड काम नहीं करेंगे - यह प्रतिक्रिया विपरीत दिशा में आगे नहीं बढ़ सकती है। इस प्रकार, नाइट्रिक एसिड के साथ जिंक की परस्पर क्रिया एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया है।
उदाहरण 2. अमोनिया संश्लेषण समीकरण के अनुसार होता है:
यदि आप एक मोल नाइट्रोजन को तीन मोल हाइड्रोजन के साथ मिलाते हैं, तो सिस्टम में ऐसी स्थितियाँ बनाते हैं जो प्रतिक्रिया होने के लिए अनुकूल होती हैं, और पर्याप्त समय के बाद, गैस मिश्रण का विश्लेषण करते हैं, विश्लेषण के परिणाम दिखाएंगे कि न केवल प्रतिक्रिया सिस्टम में उत्पाद (अमोनिया) मौजूद होगा, लेकिन प्रारंभिक पदार्थ (नाइट्रोजन और हाइड्रोजन) भी मौजूद होंगे। यदि अब, समान परिस्थितियों में, नाइट्रोजन-हाइड्रोजन मिश्रण नहीं, बल्कि अमोनिया को प्रारंभिक पदार्थ के रूप में रखा जाता है, तो यह पता लगाना संभव होगा कि अमोनिया का हिस्सा नाइट्रोजन और हाइड्रोजन में विघटित हो जाएगा, और मात्राओं के बीच अंतिम अनुपात होगा नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के मिश्रण से शुरू होने पर, तीनों पदार्थों की मात्रा वैसी ही होगी जैसी उस स्थिति में होती है। इस प्रकार, अमोनिया संश्लेषण एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है।
उत्क्रमणीय प्रतिक्रियाओं के समीकरणों में, समान चिह्न के स्थान पर तीरों का उपयोग किया जा सकता है; वे आगे और पीछे दोनों दिशाओं में होने वाली प्रतिक्रिया का प्रतीक हैं।
चित्र में. चित्र 68 समय के साथ आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरों में बदलाव को दर्शाता है। सबसे पहले, शुरुआती पदार्थों को मिलाते समय, आगे की प्रतिक्रिया की दर अधिक होती है, और रिवर्स प्रतिक्रिया की दर शून्य होती है। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, शुरुआती पदार्थ भस्म हो जाते हैं और उनकी सांद्रता कम हो जाती है।
चावल। 63. समय के साथ आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की गति में परिवर्तन।
परिणामस्वरूप, अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है। उसी समय, प्रतिक्रिया उत्पाद प्रकट होते हैं और उनकी एकाग्रता बढ़ जाती है। परिणामस्वरूप विपरीत प्रतिक्रिया होने लगती है और इसकी गति धीरे-धीरे बढ़ती जाती है। जब आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर हो जाती है, तो रासायनिक संतुलन होता है। इस प्रकार, अंतिम उदाहरण में, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन और अमोनिया के बीच एक संतुलन स्थापित होता है।
रासायनिक संतुलन को गतिशील संतुलन कहा जाता है। यह इस बात पर जोर देता है कि संतुलन पर आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाएं होती हैं, लेकिन उनकी दरें समान होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम में परिवर्तन ध्यान देने योग्य नहीं होते हैं।
रासायनिक संतुलन की एक मात्रात्मक विशेषता एक मान है जिसे रासायनिक संतुलन स्थिरांक कहा जाता है। आइए आयोडाइड-हाइड्रोजन संश्लेषण प्रतिक्रिया के उदाहरण का उपयोग करके इस पर विचार करें:
सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर समीकरणों द्वारा व्यक्त की जाती है:
संतुलन पर, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें एक-दूसरे के बराबर होती हैं
आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक का अनुपात भी एक स्थिरांक है। इसे इस प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक (K) कहा जाता है:
अंततः यहाँ से
इस समीकरण के बाईं ओर परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थों की वे सांद्रताएँ हैं जो संतुलन - संतुलन सांद्रता पर स्थापित होती हैं। समीकरण का दाहिना भाग एक स्थिर (स्थिर तापमान पर) मात्रा है।
यह दिखाया जा सकता है कि सामान्य स्थिति में प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है
संतुलन स्थिरांक को समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाएगा:
यहां, बड़े अक्षर पदार्थों के सूत्रों को दर्शाते हैं, और छोटे अक्षर प्रतिक्रिया समीकरण में गुणांक को दर्शाते हैं।
इस प्रकार, एक स्थिर तापमान पर, एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक एक स्थिर मान होता है जो प्रतिक्रिया उत्पादों (अंश) और प्रारंभिक पदार्थों (हर) की सांद्रता के बीच का अनुपात दर्शाता है जो संतुलन पर स्थापित होता है।
संतुलन स्थिरांक समीकरण से पता चलता है कि संतुलन की स्थिति में, प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले सभी पदार्थों की सांद्रता एक दूसरे से संबंधित होती है। इनमें से किसी भी पदार्थ की सांद्रता में परिवर्तन से अन्य सभी पदार्थों की सांद्रता में परिवर्तन होता है; परिणामस्वरूप, नई सांद्रताएँ स्थापित होती हैं, लेकिन उनके बीच का अनुपात फिर से संतुलन स्थिरांक से मेल खाता है।
संतुलन स्थिरांक का संख्यात्मक मान, पहले सन्निकटन के लिए, किसी दी गई प्रतिक्रिया की उपज को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, जब प्रतिक्रिया उपज अधिक होती है, क्योंकि इस मामले में
यानी, संतुलन पर, प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता शुरुआती पदार्थों की सांद्रता से बहुत अधिक होती है, और इसका मतलब है कि प्रतिक्रिया की उपज अधिक है। जब (समान कारण से) प्रतिक्रिया की उपज कम हो।
विषम प्रतिक्रियाओं के मामले में, संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति, साथ ही द्रव्यमान क्रिया के नियम की अभिव्यक्ति (§ 58 देखें) में केवल उन पदार्थों की सांद्रता शामिल होती है जो गैस या तरल चरण में होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के लिए
संतुलन स्थिरांक का रूप है:
संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है। यह उत्प्रेरकों की उपस्थिति पर निर्भर नहीं करता है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, संतुलन स्थिरांक आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक के अनुपात के बराबर है। चूंकि उत्प्रेरक आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाओं की सक्रियण ऊर्जा को एक ही मात्रा में बदलता है (§ 60 देखें), यह उनके दर स्थिरांक के अनुपात को प्रभावित नहीं करता है।
इसलिए, उत्प्रेरक संतुलन स्थिरांक के मूल्य को प्रभावित नहीं करता है और इसलिए, प्रतिक्रिया की उपज को न तो बढ़ा सकता है और न ही घटा सकता है। यह केवल संतुलन की शुरुआत को तेज़ या धीमा कर सकता है।
प्रस्तुति योजना.
1. अभिक्रियाएँ प्रतिवर्ती एवं अपरिवर्तनीय होती हैं। अपरिवर्तनीयता के लक्षण.
2. रासायनिक संतुलन. रासायनिक संतुलन स्थिरांक.
3. रासायनिक संतुलन में बदलाव लाने वाले कारक। ले चेटेलियर का सिद्धांत. प्रयोग।
4. ले चेटेलियर के सिद्धांत का अनुप्रयोग.
5. एकीकृत राज्य परीक्षा कार्यों को हल करना।
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कक्षाओं के दौरान
I. संगठनात्मक क्षण।
द्वितीय छात्रों के ज्ञान को अद्यतन करना(स्लाइड 4)।
1 . रासायनिक प्रतिक्रिया की दर का निर्धारण.
2 . गति और गति की इकाइयों को व्यक्त करने के सूत्र: ए) सजातीय प्रतिक्रिया; बी) विषमांगी प्रतिक्रिया।
3 . रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारकों की सूची बनाएं.
4. किसी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर सांद्रता पर किस प्रकार निर्भर करती है?
5 . कौन से पदार्थ उत्प्रेरक कहलाते हैं? अवरोधक? किसी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर उनके प्रभाव में क्या अंतर है? उत्पादन और जीवित जीवों के जीवन में उत्प्रेरक और अवरोधकों का महत्व।
6. किसी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करने के लिए आपको उसके बारे में क्या जानने की आवश्यकता है?
तृतीय. नई सामग्री सीखना(स्लाइड 5)।
प्रस्तुति योजना.
1. प्रतिक्रियाएँ प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय हैं। अपरिवर्तनीयता के लक्षण.
2. रासायनिक संतुलन. रासायनिक संतुलन स्थिरांक.
3. रासायनिक संतुलन में बदलाव लाने वाले कारक। ले चेटेलियर का सिद्धांत. प्रयोग।
4. ले चेटेलियर के सिद्धांत का अनुप्रयोग.
5. एकीकृत राज्य परीक्षा कार्यों को हल करना।
सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय में विभाजित किया गया है।
(स्लाइड 6)।
- अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रियाएं वे प्रतिक्रियाएं होती हैं जो एक दिशा में आगे बढ़ती हैं जब तक कि अभिकारक पूरी तरह से प्रतिक्रिया उत्पादों में परिवर्तित नहीं हो जाते।
उदाहरण के लिए:
Na 2 SO 4 + BaCl 2 à BaSO 4 ↓ + 2NaCl
एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया तब समाप्त होती है जब शुरुआती पदार्थों में से कम से कम एक का पूरी तरह से सेवन कर लिया जाता है। दहन प्रतिक्रियाएँ अपरिवर्तनीय हैं; जटिल पदार्थों के थर्मल अपघटन की कई प्रतिक्रियाएं; अधिकांश प्रतिक्रियाएँ जिनके परिणामस्वरूप वर्षा का निर्माण होता है या गैसीय पदार्थ निकलते हैं, आदि। (स्लाइड 7).
CuCl 2 + 2KOH= Cu(OH) 2 ↓ +2KOH - अवक्षेप बन गया है
Na 2 CO 3 + 2HCl=2NaCl + H 2 O + CO 2 - एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट बनता है, जो पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में विघटित हो जाता है।
एच 2 एसओ 4 + 2 केओएच = के 2 एसओ 4 + 2 एच 2 ओ - पानी बन गया है - एक बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट।
- प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाएँ ऐसी प्रतिक्रियाएँ होती हैं जो समान परिस्थितियों में आगे और पीछे की दिशाओं में एक साथ घटित होती हैं।
उदाहरण के लिए:
एच 2 + आई 2 ↔ 2एचआई (1)
CaCO 3 ↔ CaO + CO 2 (2)
आइए हाइड्रोजन और आयोडीन से हाइड्रोजन आयोडाइड के संश्लेषण के लिए प्रतिक्रिया समीकरण पर विचार करें (समीकरण 1)।
रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू होने के कुछ समय बाद, गैस मिश्रण में न केवल अंतिम प्रतिक्रिया उत्पादों का पता लगाया जा सकता हैनमस्ते , लेकिन शुरुआती सामग्री भी -एच 2 और आई 2। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि रासायनिक प्रतिक्रिया कितनी देर तक चलती है, 350°C पर प्रतिक्रिया मिश्रण में हमेशा लगभग 80% HI, 10% H होगा 2 और 10% मैं 2. यदि आप HI को प्रारंभिक पदार्थ के रूप में लेते हैं और इसे समान तापमान पर गर्म करते हैं, तो आप पाएंगे कि कुछ समय बाद तीनों पदार्थों की मात्रा के बीच का अनुपात समान हो जाएगा। इस प्रकार, हाइड्रोजन और आयोडीन से हाइड्रोजन आयोडाइड के निर्माण के दौरान, सीधी और विपरीत प्रतिक्रियाएँ एक साथ होती हैं।
यदि सांद्रता में हाइड्रोजन और आयोडीन को प्रारंभिक पदार्थ के रूप में लिया जाता है, तो समय के प्रारंभिक क्षण में सीधी प्रतिक्रिया की दर बराबर थी:
वी पीआर =के पीआर। प्रतिक्रिया की गति
वी एआरआर =के एआरआर² प्रारंभिक क्षण में समय शून्य के बराबर है, क्योंकि प्रतिक्रिया मिश्रण में कोई हाइड्रोजन आयोडाइड नहीं है। धीरे-धीरे सीधी प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है, क्योंकि हाइड्रोजन और आयोडीन प्रतिक्रिया करते हैं और उनकी सांद्रता कम हो जाती है।इस मामले में, विपरीत प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है क्योंकि गठित हाइड्रोजन आयोडाइड की सांद्रता धीरे-धीरे बढ़ती है। जब आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर हो जाती है, तो रासायनिक संतुलन होता है। संतुलन की स्थिति में, एक निश्चित अवधि में समान संख्या में HI अणु बनते हैं,उनमें से कितने विभाजित हो गए और .
प्रतिवर्ती प्रक्रिया की वह अवस्था, जिसमें आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर होती है, रासायनिक संतुलन कहलाती है।(स्लाइड 8,9)।
गतिशील बराबर -सिएम. संतुलन की स्थिति में, आगे और पीछे दोनों तरह की प्रतिक्रियाएं होती रहती हैं, लेकिन चूंकि उनकी दरें समान होती हैं, इसलिए प्रतिक्रिया प्रणाली में सभी पदार्थों की सांद्रता नहीं बदलती है। इन सांद्रताओं को कहा जाता हैसंतुलन सांद्रता.
रासायनिक संतुलन की स्थिति को एक विशेष मान द्वारा दर्शाया जाता है -निरंतर संतुलन. हमारे उदाहरण के लिए, संतुलन स्थिरांक का रूप है:
क्रावन =²/
- संतुलन स्थिरांक k आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक या अनुपात के बराबर हैप्रतिक्रिया समीकरण में गुणांक के बराबर शक्तियों तक बढ़ाए गए उत्पादों और अभिकारकों की संतुलन सांद्रता का उत्पाद।संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति से निर्धारित होता है और तापमान पर निर्भर करता है। (स्लाइड 10)।
संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया की पूर्णता को दर्शाता है। यदि क्रावन1, संतुलन प्रणाली में व्यावहारिक रूप से कोई प्रारंभिक अभिकारक नहीं बचा है, तो संतुलन दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है। (स्लाइड 11)।
रासायनिक संतुलन हैगतिमान और निरंतर बाहरी परिस्थितियों में लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है:तापमान, प्रारंभिक पदार्थों या अंतिम उत्पादों की सांद्रता, दबाव(यदि गैसें प्रतिक्रिया में शामिल हैं)।
यदि आप इन स्थितियों को बदलते हैं, तो आप सिस्टम को एक संतुलन स्थिति से दूसरी संतुलन स्थिति में स्थानांतरित कर सकते हैं जो नई शर्तों को पूरा करती है।
इस संक्रमण को कहा जाता हैसंतुलन का विस्थापन या बदलाव। (स्लाइड 12)।
सिद्धांत का उपयोग करके विस्थापन नियंत्रण की भविष्यवाणी की जा सकती हैले चेटेलियर, 1884
ऐतिहासिक सन्दर्भ.
फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी लुईस ले चेटेलियर (1850-1936) ने रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रक्रियाओं का अध्ययन किया।
संतुलन बदलने का सिद्धांत सबसे प्रसिद्ध है, लेकिन ले चैटेलियर की एकमात्र वैज्ञानिक उपलब्धि से बहुत दूर है।
उनके वैज्ञानिक अनुसंधान ने उन्हें दुनिया भर में व्यापक रूप से जाना जाता है। वह 86 वर्ष तक जीवित रहे।(स्लाइड13)।
- हेनरी लुईस डी चेटेलियर को पूरी दुनिया में जाना जाता है। वह कोई राजा या राजकुमार नहीं थे, लेकिन उन्होंने एक अद्भुत सिद्धांत की खोज की जो रसायनज्ञों के लिए उपयोगी हैके लिए सभी संतुलनों में बदलाव।
- यदि रासायनिक संतुलन (बदलते दबाव, पदार्थों की सांद्रता या तापमान) की स्थिति में किसी सिस्टम पर कोई बाहरी प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन उस प्रक्रिया की अधिमान्य घटना की ओर स्थानांतरित हो जाएगा जो उत्पादित प्रभाव को कमजोर कर देता है।
ले चेटेलियर का सिद्धांत "हानिकारकता" का सिद्धांत है, "इसके विपरीत" का सिद्धांत है। (स्लाइड 14)।
सबसे महत्वपूर्ण बाहरी कारक जो रासायनिक संतुलन में बदलाव का कारण बन सकते हैं: ए) प्रतिक्रियाशील पदार्थों की एकाग्रता;
बी) तापमान;
ग) दबाव.
अभिकारकों की सांद्रता का प्रभाव.
यदि प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले किसी भी पदार्थ को संतुलन प्रणाली में पेश किया जाता है, तो संतुलन उस प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसके दौरान इस पदार्थ का उपभोग किया जाता है। यदि किसी पदार्थ को संतुलन प्रणाली से हटा दिया जाता है, तो संतुलन उस प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसके दौरान यह पदार्थ बनता है।
उदाहरण के लिए , आइए विचार करें कि अमोनिया संश्लेषण की प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया को दाईं ओर स्थानांतरित करने के लिए किन पदार्थों को शामिल किया जाना चाहिए और किसे संतुलन प्रणाली से हटाया जाना चाहिए:
एन 2(जी) + एच 2(जी) ↔ 2 एनएच 3(जी)
संतुलन को दाईं ओर स्थानांतरित करने के लिए (अमोनिया गठन की सीधी प्रतिक्रिया की ओर), संतुलन मिश्रण में नाइट्रोजन और हाइड्रोजन को शामिल करना आवश्यक है (यानी, उनकी सांद्रता बढ़ाएं) और अमोनिया को संतुलन मिश्रण से हटा दें (यानी, इसकी एकाग्रता कम करें) .
निष्कर्ष: (स्लाइड 15)।
ए) यदि हम अंतिम उत्पादों की सांद्रता बढ़ाते हैं, तो संतुलन प्रारंभिक उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है, अर्थात। विपरीत प्रतिक्रिया प्रबल होती है।
बी) हम शुरुआती उत्पादों की सांद्रता बढ़ाते हैं, संतुलन अंतिम उत्पादों के निर्माण की ओर बढ़ता है, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया प्रबल होती है।
सी) अंतिम उत्पादों की एकाग्रता में कमी के साथ, संतुलन प्रतिक्रिया उनके गठन की ओर स्थानांतरित हो जाती है, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया प्रबल होती है।
डी) जब प्रारंभिक प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता कम हो जाती है, तो विपरीत प्रतिक्रिया प्रबल हो जाती है.
(प्रयोग (वीडियो प्रयोग) "रासायनिक संतुलन के विस्थापन पर अभिकारकों की सांद्रता का प्रभाव") (स्लाइड 16)).
तापमान का प्रभाव.
प्रत्यक्ष और विपरीत प्रतिक्रियाओं में विपरीत तापीय प्रभाव होते हैं: यदि आगे की प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है, तो विपरीत प्रतिक्रिया ऊष्माशोषी होती है (और इसके विपरीत)।
जब सिस्टम गर्म होता है (यानी, इसका तापमान बढ़ता है), तो संतुलन एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है; ठंडा होने (कम तापमान) पर, संतुलन ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है।
उदाहरण के लिए , अमोनिया संश्लेषण प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी है:
एन 2(जी) + एच 2(जी) → 2 एनएच 3(जी) + 92 केजे,
और अमोनिया की अपघटन प्रतिक्रिया है(रिवर्स प्रतिक्रिया) एंडोथर्मिक है:
2 एनएच 3 (जी) → एन 2 (जी) + एच 2 (जी) - 92 केजे। इसलिए, तापमान में वृद्धि से संतुलन अमोनिया अपघटन की विपरीत प्रतिक्रिया की ओर बदल जाता है।
निष्कर्ष: (स्लाइड 17)।
ए) जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, रासायनिक संतुलन एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है।
बी) जैसे-जैसे तापमान घटता है, रासायनिक संतुलन ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है।
(प्रयोग (वीडियो प्रयोग) "रासायनिक संतुलन के विस्थापन पर तापमान का प्रभाव") (स्लाइड 19)).
दबाव का असर.
दबाव उन प्रतिक्रियाओं के संतुलन को प्रभावित करता है जिनमें गैसीय पदार्थ भाग लेते हैं। यदि बाहरी दबाव बढ़ता है, तो संतुलन प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसके दौरान गैस अणुओं की संख्या कम हो जाती है। इसके विपरीत, बाहरी दबाव कम होने पर संतुलन अधिक गैसीय अणुओं के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है। यदि प्रतिक्रिया गैसीय पदार्थों की संख्या को बदले बिना आगे बढ़ती है, तो दबाव इस प्रणाली में संतुलन को प्रभावित नहीं करता है।
उदाहरण के लिए: के लिए अमोनिया की पैदावार बढ़ाना(दाईं ओर शिफ्ट करें) दबाव बढ़ाना जरूरी हैएक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया प्रणाली में
एन 2 (जी) + एच 2 (जी) ↔ 2 एनएच 3 (जी), क्योंकि जब सीधी प्रतिक्रिया होती हैसंख्या गैसीय अणु
घट जाती है (नाइट्रोजन और हाइड्रोजन गैसों के चार अणुओं से अमोनिया गैस के दो अणु बनते हैं)।निष्कर्ष: (स्लाइड 17)।
- ए) दबाव में वृद्धि के साथ, संतुलन प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसमें बनने वाले गैसीय उत्पादों की मात्रा कम हो जाती है।
- बी) जैसे-जैसे दबाव कम होता है, संतुलन प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसमें बनने वाले गैसीय उत्पादों की मात्रा बढ़ जाती है।
उदाहरण: 3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3
- ग) यदि गैसीय उत्पादों की मात्रा आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाओं में समान है, तो दबाव में परिवर्तन से संतुलन नहीं बदलता है।
उदाहरण: एच 2 + सीएल 2 = 2एचसीएल
2V=2V
(प्रयोग (वीडियो प्रयोग) "रासायनिक संतुलन के विस्थापन पर दबाव का प्रभाव") (स्लाइड 18)).
ले चैटेलियर का सिद्धांत न केवल रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर लागू होता है, बल्कि कई अन्य प्रक्रियाओं पर भी लागू होता है: वाष्पीकरण, संक्षेपण, पिघलना, क्रिस्टलीकरण, आदि। सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक उत्पादों के उत्पादन में, ले चैटेलियर का सिद्धांत और सामूहिक क्रिया के नियम से उत्पन्न गणना रासायनिक प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए ऐसी स्थितियाँ खोजना संभव बनाता है जो वांछित पदार्थ की अधिकतम उपज प्रदान करती हैं।(स्लाइड 20,21)।
चतुर्थ. समेकन (स्लाइड 22)।
- रसायनज्ञ प्रतिक्रिया को पीछे धकेलता है: "मैं तुम्हें थोड़ा हिलाता हूँ!" वह जवाब देती है: “आप मुझे जानते हैं: मैं आग के बिना एक घंटा या एक दिन भी नहीं रह सकती! और अपने मूड को बेहतर बनाने के लिए, मैं पूछता हूं, यहां तक कि मांग भी करता हूं: उच्च रक्तचाप! इसके अलावा, ध्यान रखें: मैं ऐसी प्रतिक्रिया हूं कि अभिकर्मकों की एकाग्रता मेरे लिए महत्वपूर्ण है। और रसायनज्ञ ने सोचा: “अब मेरे लिए सब कुछ स्पष्ट है। आप गर्मी को अवशोषित करते हैं - और यह अद्भुत है! जैसे ही फ्लास्क के नीचे बर्नर जलाए जाएं, तीर के ठीक साथ प्रतिक्रिया करते हुए आगे बढ़ें। ये फूल हैं, लेकिन फल भी होंगे - उत्पाद की उपज से दबाव बढ़ेगा! अधिक एकाग्रता...हाँ, आप सही हैं: मैं तुम्हें और अधिक पदार्थ दूँगा।" प्रतिक्रिया ने आज्ञाकारी ढंग से काम करना शुरू कर दिया, जिससे एक उपयोगी और आवश्यक उत्पाद बन गया। यह वह सपना है जो रसायनज्ञ ने देखा था। वह क्या निष्कर्ष निकालेगा?
वी. सामान्यीकरण और निष्कर्ष.
इस प्रकार, इस पाठ में हमने रासायनिक संतुलन का अधिक गहराई से अध्ययन किया - जो प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उत्पन्न हो सकता है, और उन कारकों की समझ भी प्राप्त की जो रासायनिक संतुलन में प्रत्यक्ष या विपरीत प्रतिक्रिया की ओर बदलाव का कारण बनते हैं, और हम प्रयोगात्मक रूप से इसके प्रति आश्वस्त थे। .
छठी . एकीकृत राज्य परीक्षा कार्यों को हल करना (भाग ए)।(स्लाइड 23,24)।
1. रासायनिक परिवर्तन की अपरिवर्तनीयता के लिए शर्त.
ए) कमजोर इलेक्ट्रोलाइट का निर्माण
बी) बड़ी मात्रा में गर्मी का अवशोषण
बी) कमजोर और मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स की परस्पर क्रिया
डी) घोल का रंग कमजोर होना।
2. सिस्टम में संतुलन को स्थानांतरित करने के लिए
CaCO 3(t) ↔ CaO (t) + CO 2(t) – Q
प्रतिक्रिया उत्पादों की दिशा में यह आवश्यक है
ए) दबाव बढ़ाएं बी) तापमान बढ़ाएं
सी) एक उत्प्रेरक का परिचय दें डी) तापमान कम करें
3. जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, सिस्टम में रासायनिक संतुलन नहीं बदलता है
ए) 2एच 2 एस (जी) + 3ओ 2 (जी) = 2एच 2 ओ (जी) + 2एसओ 2 (जी)
बी) 2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) = 2एच 2 ओ (जी)
बी) एच 2 (जी) + आई 2 (जी) = 2एचआई (जी)
डी) एसओ 2(जी) + सीएल 2(जी) = एसओ 2 सीएल 2(जी)
4. क्या प्रणाली में रासायनिक संतुलन में बदलाव के बारे में निम्नलिखित निर्णय सही हैं?
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) + Q ?
A. जब दबाव कम हो जाता है, तो इस प्रणाली में रासायनिक संतुलन प्रतिक्रिया उत्पाद की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।
बी. जैसे-जैसे कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता बढ़ती है, सिस्टम का रासायनिक संतुलन प्रतिक्रिया उत्पाद की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।
ए) केवल ए सत्य है सी) दोनों निर्णय सत्य हैं
बी) केवल बी सत्य है डी) दोनों निर्णय गलत हैं
5 . सिस्टम में
2SO 2 (g) + O 2 (g) ↔ 2SO 3 (g) + Q
प्रारंभिक पदार्थों की ओर रासायनिक संतुलन में बदलाव की सुविधा होगी
ए) दबाव में कमी
बी) तापमान में कमी
ग) SO सांद्रता में वृद्धि 2
d) SO सांद्रता में कमी 3
6. प्रणाली में रासायनिक संतुलन
सी 4 एच 10 (जी) ↔ सी 4 एच 6 (जी) + 2 एच 2 (जी) -क्यू
विपरीत प्रतिक्रिया का पक्ष, यदि
ए) तापमान बढ़ाएँ
बी) एच की एकाग्रता को कम करें 2
बी) एक उत्प्रेरक जोड़ें
डी) रक्तचाप बढ़ना
अब अपने उत्तरों की सत्यता की जाँच करें। (स्लाइड 25)।
1 - ए
2 - बी
3 - इंच
4 - ए
5 - ए
6 - जी
सातवीं. § 14, उदा. 1-8. (स्लाइड 26)।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं की उत्क्रमणीयता.रासायनिक संतुलन.
ग्रेड 11
(प्रोफ़ाइल स्तर)
रसायन विज्ञान शिक्षक, एमबीओयू माध्यमिक विद्यालय, कडगरोन गांवखेतागुरोवा एफ.ए.
2012-2013 शैक्षणिक वर्ष वर्ष।
प्रयुक्त पुस्तकें.
1. ओ.एस. गेब्रियलियन, जी.जी. लिसोवा "रसायन विज्ञान" - एम.: "ड्रोफ़ा", 2009।
2. ओ.एस. गेब्रियलियन, आई.जी. ओस्ट्रौमोव "सामान्य रसायन विज्ञान" - ओल्मा पाठ्यपुस्तक, 2008।
3. ओ.एस.गेब्रियलियन, जी.जी.लिसोवा, ए.जी.वेदेन्स्काया "रसायन विज्ञान शिक्षक के लिए पुस्तिका," भाग I, ग्रेड 11। - एम.: "ड्रोफ़ा", 2009।
4.टी.पी. ट्रोगुबोव "रसायन विज्ञान में पाठ-आधारित विकास" - एम.: "वाको", 2009।
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7. ए.एन. लेविन, ए.ए. कार्तसोवा, एस.ई. डोंब्रोव्स्काया, ई.डी. क्रुतेत्सकाया "रसायन विज्ञान: एकीकृत राज्य परीक्षा: शैक्षिक और संदर्भ सामग्री। (श्रृंखला "अंतिम नियंत्रण: एकीकृत राज्य परीक्षा") - एम.; सेंट पीटर्सबर्ग: शिक्षा, 2011।
8. जी.पी. खोमचेंको "विश्वविद्यालयों में प्रवेश करने वालों के लिए रसायन विज्ञान पर एक मैनुअल" - एम.: "न्यू वेव", 2004।
9.वी.एन.डोरोनकिन, ए.जी.बेरेज़्नाया, टी.वी.साज़नेवा, वी.ए.फ़ेवरलेवा "रसायन विज्ञान। विषयगत परीक्षण। एकीकृत राज्य परीक्षा की तैयारी" - रोस्तोव-ऑन-डॉन "लीजन", 2010।
10. डी. एम. डोब्रोटिन, ए. ए. कावेरिना, एम. जी. स्नैस्टिना “एकीकृत राज्य परीक्षा-2011। रसायन विज्ञान: मानक परीक्षा विकल्प: 30 विकल्प।" - एफआईपीआई, एम.; "राष्ट्रीय शिक्षा"। 2011.
रासायनिक प्रतिक्रियाओं की उत्क्रमणीयता. रासायनिक संतुलन.
ग्रेड 11
बुनियादी अवधारणाएँ: प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रियाएँ, रासायनिक संतुलन, संतुलन सांद्रता, संतुलन स्थिरांक, प्रतिक्रिया दर, ले चेटेलियर का सिद्धांत। उपकरण: एफ ईसीएल 3 समाधान; केएनसीएस; केसीएल; स्टार्च पेस्ट; टेस्ट ट्यूब, पानी, अल्कोहल लैंप, धारक।
कक्षाओं के दौरान. फ्रंटल सर्वेक्षण 1. रासायनिक प्रतिक्रिया की दर का निर्धारण। 2. गति और गति की इकाइयों को व्यक्त करने के सूत्र: ए) सजातीय प्रतिक्रिया; बी) विषमांगी प्रतिक्रिया। 3. उन कारकों की सूची बनाएं जो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करते हैं। 4. किसी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर सांद्रता पर कैसे निर्भर करती है? 5. कौन से पदार्थ उत्प्रेरक कहलाते हैं? अवरोधक? किसी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर उनके प्रभाव में क्या अंतर है? उत्पादन और जीवित जीवों के जीवन में उत्प्रेरक और अवरोधकों का महत्व। 6. किसी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करने के लिए आपको उसके बारे में क्या जानने की आवश्यकता है?
नई सामग्री सीखना. प्रस्तुति योजना. 1. अभिक्रियाएँ प्रतिवर्ती एवं अपरिवर्तनीय होती हैं। अपरिवर्तनीयता के लक्षण 2. रासायनिक संतुलन। रासायनिक संतुलन स्थिरांक. 3. रासायनिक संतुलन में बदलाव लाने वाले कारक। ले चेटेलियर का सिद्धांत. प्रयोग। 4. ले चेटेलियर के सिद्धांत का अनुप्रयोग. 5. एकीकृत राज्य परीक्षा कार्यों को हल करना।
प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएँ। प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाएँ ऐसी प्रतिक्रियाएँ होती हैं जो समान परिस्थितियों में आगे और पीछे की दिशाओं में एक साथ घटित होती हैं। उदाहरण के लिए: H 2 + I 2 ↔ 2HI CaCO 3 ↔ CaO + CO 2 अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रियाएं वे प्रतिक्रियाएं होती हैं जो एक दिशा में आगे बढ़ती हैं जब तक कि अभिकारक पूरी तरह से प्रतिक्रिया उत्पादों में परिवर्तित नहीं हो जाते। उदाहरण के लिए: Na 2 SO 4 + BaCl 2 BaSO 4 ↓ + 2NaCl
अपरिवर्तनीयता के लक्षण. CuCl 2 + 2KOH= Cu(OH) 2 ↓ +2KOH - एक अवक्षेप बना Na 2 CO 3 + 2HCl=2NaCl + H 2 O + CO 2 - एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट बना, जो पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में विघटित हो जाता है। H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O - पानी बना - एक बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट।
रासायनिक संतुलन. आइए आयोडीन वाष्प के साथ हाइड्रोजन की प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया पर वापस लौटें। सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया के गतिज समीकरण का रूप होता है: V pr = k pr समय के साथ, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है, क्योंकि प्रारंभिक सामग्री का उपभोग किया जाता है। साथ ही, सिस्टम में हाइड्रोजन आयोडाइड के संचय के साथ, इसकी अपघटन प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है: वी एआरआर = के एआरआर [एचआई] ² किसी भी प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में, जल्दी या बाद में एक क्षण आएगा जब प्रत्यक्ष की दरें और विपरीत प्रक्रियाएँ समान हो जाती हैं। प्रतिवर्ती प्रक्रिया की वह अवस्था, जिसमें आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर होती है, रासायनिक संतुलन कहलाती है।
रासायनिक संतुलन स्थिरांक. रासायनिक संतुलन की स्थिति को एक विशेष मूल्य - संतुलन स्थिरांक द्वारा विशेषता दी जाती है। हमारे उदाहरण के लिए, संतुलन स्थिरांक का रूप है: K बराबर = ² / संतुलन स्थिरांक k आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक के अनुपात या उत्पादों और अभिकर्मकों के संतुलन सांद्रता के उत्पाद के अनुपात के बराबर है। प्रतिक्रिया समीकरण में गुणांकों के बराबर शक्तियों तक बढ़ा दिया गया। संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति से निर्धारित होता है और तापमान पर निर्भर करता है।
संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया की पूर्णता को दर्शाता है। यदि K 1 के बराबर है, तो संतुलन प्रणाली में व्यावहारिक रूप से कोई प्रारंभिक अभिकारक नहीं बचा है, और संतुलन दाईं ओर स्थानांतरित हो गया है।
रासायनिक संतुलन में बदलाव लाने वाले कारक। रासायनिक संतुलन की स्थिति को निरंतर बाहरी परिस्थितियों में लंबे समय तक बनाए रखा जा सकता है: तापमान, प्रारंभिक पदार्थों या अंतिम उत्पादों की एकाग्रता, दबाव (यदि गैसें प्रतिक्रिया में शामिल हैं)। यदि आप इन स्थितियों को बदलते हैं, तो आप सिस्टम को एक संतुलन स्थिति से दूसरी संतुलन स्थिति में स्थानांतरित कर सकते हैं जो नई शर्तों को पूरा करती है। इस संक्रमण को विस्थापन या संतुलन बदलाव कहा जाता है। ले चैटेलियर के सिद्धांत, 1884 का उपयोग करके विस्थापन नियंत्रण की भविष्यवाणी की जा सकती है।
ऐतिहासिक सन्दर्भ. फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी लुईस ले चेटेलियर (1850-1936) ने रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रक्रियाओं का अध्ययन किया। संतुलन के विस्थापन का सिद्धांत सबसे प्रसिद्ध है, लेकिन ले चैटेलियर की एकमात्र वैज्ञानिक उपलब्धि से बहुत दूर है। उनके वैज्ञानिक अनुसंधान ने उन्हें दुनिया भर में व्यापक रूप से जाना जाता है। वह 86 वर्ष तक जीवित रहे।
ले चेटेलियर का सिद्धांत. हेनरी लुईस डी चेटेलियर को पूरी दुनिया में जाना जाता है। वह कोई राजा या राजकुमार नहीं था, लेकिन उसने एक अद्भुत सिद्धांत की खोज की, जो सभी प्रकार के संतुलन को बदलने के लिए रसायनज्ञों के लिए उपयोगी है। यदि रासायनिक संतुलन (बदलते दबाव, पदार्थों की सांद्रता या तापमान) की स्थिति में किसी सिस्टम पर कोई बाहरी प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन उस प्रक्रिया की अधिमान्य घटना की ओर स्थानांतरित हो जाएगा जो उत्पादित प्रभाव को कमजोर कर देता है। ले चेटेलियर का सिद्धांत "हानिकारकता" का सिद्धांत है, "इसके विपरीत" का सिद्धांत है।
एकाग्रता में परिवर्तन: ए) यदि हम अंतिम उत्पादों की एकाग्रता बढ़ाते हैं, तो संतुलन प्रारंभिक उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है, अर्थात। विपरीत प्रतिक्रिया प्रबल होती है। बी) हम शुरुआती उत्पादों की सांद्रता बढ़ाते हैं, संतुलन अंतिम उत्पादों के निर्माण की ओर बढ़ता है, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया प्रबल होती है। सी) अंतिम उत्पादों की एकाग्रता में कमी के साथ, संतुलन प्रतिक्रिया उनके गठन की ओर स्थानांतरित हो जाती है, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया प्रबल होती है। डी) जब प्रारंभिक प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता कम हो जाती है, तो विपरीत प्रतिक्रिया प्रबल हो जाती है।
दबाव परिवर्तन का प्रभाव. ए) दबाव में वृद्धि के साथ, संतुलन प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसमें बनने वाले गैसीय उत्पादों की मात्रा कम हो जाती है। बी) जैसे-जैसे दबाव कम होता है, संतुलन प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसमें बनने वाले गैसीय उत्पादों की मात्रा बढ़ जाती है। उदाहरण: 3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 c) यदि आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाओं में गैसीय उत्पादों की मात्रा समान है, तो दबाव में परिवर्तन से संतुलन नहीं बदलता है। उदाहरण: एच 2 + सीएल 2 =2एचसीएल 2वी=2वी
तापमान परिवर्तन का प्रभाव. ए) जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, रासायनिक संतुलन एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है। बी) जैसे-जैसे तापमान घटता है, रासायनिक संतुलन ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है। उदाहरण: एन 2 (जी) + एच 2 (जी) → 2 एनएच 3 (जी) +92 केजे, 2 एनएच 3 (जी) → एन 2 (जी) + एच 2 (जी) - 92 केजे।
ले चेटेलियर के सिद्धांत का अर्थ.
अमोनिया और मेथनॉल उत्पादन।
समेकन। रसायनज्ञ प्रतिक्रिया को पीछे धकेलता है: "मैं तुम्हें थोड़ा हिलाता हूँ!" "वह जवाब देती है:" आप मुझे जानते हैं: मैं आग के बिना एक घंटा या एक दिन भी नहीं रह सकती! और अपने मूड को बेहतर बनाने के लिए, मैं पूछता हूं, यहां तक कि मांग भी करता हूं: उच्च रक्तचाप! इसके अलावा, ध्यान रखें: मैं ऐसी प्रतिक्रिया हूं कि अभिकर्मकों की एकाग्रता मेरे लिए महत्वपूर्ण है। और रसायनज्ञ ने सोचा: “अब मेरे लिए सब कुछ स्पष्ट है। आप गर्मी को अवशोषित करते हैं - और यह अद्भुत है! जैसे ही फ्लास्क के नीचे बर्नर जलाए जाएं, तीर के ठीक साथ प्रतिक्रिया करते हुए आगे बढ़ें। ये फूल हैं, लेकिन फल भी होंगे - उत्पाद की उपज से दबाव बढ़ेगा! अधिक एकाग्रता... हाँ, आप सही हैं: मैं तुम्हें और अधिक पदार्थ दूँगा।" प्रतिक्रिया ने आज्ञाकारी ढंग से काम करना शुरू कर दिया, जिससे एक उपयोगी और आवश्यक उत्पाद बन गया। यह वह सपना है जो रसायनज्ञ ने देखा था। वह क्या निष्कर्ष निकालेगा?
एकीकृत राज्य परीक्षा कार्य। 1. रासायनिक परिवर्तन की अपरिवर्तनीयता के लिए शर्त। ए) कमजोर इलेक्ट्रोलाइट का निर्माण बी) बड़ी मात्रा में गर्मी का अवशोषण सी) कमजोर और मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स की परस्पर क्रिया डी) घोल के रंग का कमजोर होना। 2. सिस्टम CaCO 3(s) ↔ CaO (s) + CO 2(s) - Q में संतुलन को प्रतिक्रिया उत्पादों की ओर स्थानांतरित करने के लिए, यह आवश्यक है कि a) दबाव बढ़ाया जाए b) तापमान बढ़ाया जाए c) एक परिचय दिया जाए उत्प्रेरक डी) तापमान कम करें 3. बढ़ते दबाव के साथ, सिस्टम में रासायनिक संतुलन नहीं बदलता है a) 2H 2 S (g) + 3O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 2SO 2 (g) b ) 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) c) H 2 (g) + I 2 (g) = 2HI (g) g) SO 2 (g) + CL 2 (g) = एसओ 2 सीएल 2 (जी)
4. क्या सिस्टम 2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) + Q में रासायनिक संतुलन में बदलाव के बारे में निम्नलिखित निर्णय सही हैं? A. जब दबाव कम हो जाता है, तो इस प्रणाली में रासायनिक संतुलन प्रतिक्रिया उत्पाद की ओर स्थानांतरित हो जाएगा। बी. जैसे-जैसे कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता बढ़ती है, सिस्टम का रासायनिक संतुलन प्रतिक्रिया उत्पाद की ओर स्थानांतरित हो जाएगा। a) केवल A सत्य है c) दोनों निर्णय सही हैं b) केवल B सत्य है d) दोनों निर्णय गलत हैं 5. सिस्टम में 2 SO 2 (g) + O 2 (g) ↔ 2SO 3 (g) + Q मूल पदार्थों की ओर रासायनिक संतुलन बदलाव से योगदान होगा a) दबाव में कमी c) SO 2 की सांद्रता में वृद्धि b) तापमान में कमी d) SO 3 की सांद्रता में कमी 6. सिस्टम C में रासायनिक संतुलन 4 H 10 (g) ↔ C 4 H 6 (g) + 2H 2 (d) विपरीत प्रतिक्रिया का -Q पक्ष, यदि a) तापमान बढ़ाएँ c) एक उत्प्रेरक जोड़ें b) H 2 की सांद्रता कम करें d) बढ़ाएँ दबाव
खुद जांच करें # अपने आप को को! 1 - ए 2 - बी 3 - सी 4 - ए 5 - ए 6 - डी
गृहकार्य। § 14, उदा. 1-8.
प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया क्या है? यह एक रासायनिक प्रक्रिया है जो दो परस्पर विपरीत दिशाओं में घटित होती है। आइए ऐसे परिवर्तनों की मुख्य विशेषताओं, साथ ही उनके विशिष्ट मापदंडों पर विचार करें।
संतुलन का सार क्या है?
प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाएँ विशिष्ट उत्पाद उत्पन्न नहीं करती हैं। उदाहरण के लिए, जब सल्फर ऑक्साइड (4) को सल्फर ऑक्साइड (6) के उत्पादन के साथ-साथ ऑक्सीकृत किया जाता है, तो मूल घटक फिर से बन जाते हैं।
अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं में परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थों का पूर्ण परिवर्तन शामिल होता है; ऐसी प्रतिक्रिया के साथ एक या अधिक प्रतिक्रिया उत्पादों का उत्पादन होता है।
अपरिवर्तनीय अंतःक्रियाओं के उदाहरण अपघटन अभिक्रियाएँ हैं। उदाहरण के लिए, जब पोटेशियम परमैंगनेट को गर्म किया जाता है, तो एक धातु मैंगनीज, मैंगनीज ऑक्साइड (4) बनता है, और ऑक्सीजन गैस भी निकलती है।
एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में वर्षा का निर्माण या गैसों का निकलना शामिल नहीं होता है। यहीं पर अपरिवर्तनीय अंतःक्रिया से इसका मुख्य अंतर निहित है।
रासायनिक संतुलन एक अंतःक्रियात्मक प्रणाली की एक स्थिति है जिसमें एक या अधिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रतिवर्ती घटना संभव है, बशर्ते कि प्रक्रियाओं की दरें समान हों।
यदि सिस्टम गतिशील संतुलन में है, तो किसी निश्चित समयावधि में तापमान, अभिकर्मकों की सांद्रता या अन्य मापदंडों में कोई बदलाव नहीं होता है।
संतुलन बदलने की शर्तें
एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के संतुलन को ले चैटेलियर के नियम का उपयोग करके समझाया जा सकता है। इसका सार इस तथ्य में निहित है कि जब किसी प्रणाली पर कोई बाहरी प्रभाव डाला जाता है जो शुरू में गतिशील संतुलन में होता है, तो प्रतिक्रिया में प्रभाव के विपरीत दिशा में परिवर्तन देखा जाता है। इस सिद्धांत का उपयोग करके किसी भी प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया को तापमान, दबाव और परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थों की सांद्रता में परिवर्तन की स्थिति में वांछित दिशा में स्थानांतरित किया जा सकता है।
ले चेटेलियर का सिद्धांत केवल गैसीय अभिकर्मकों के लिए "काम करता है"; ठोस और तरल पदार्थों को ध्यान में नहीं रखा जाता है। दबाव और आयतन के बीच परस्पर व्युत्क्रम संबंध है, जो मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण द्वारा निर्धारित होता है। यदि प्रारंभिक गैसीय घटकों की मात्रा प्रतिक्रिया उत्पादों से अधिक है, तो संतुलन को दाईं ओर बदलने के लिए मिश्रण का दबाव बढ़ाना महत्वपूर्ण है।
उदाहरण के लिए, जब कार्बन मोनोऑक्साइड (2) कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है, तो 2 मोल कार्बन मोनोऑक्साइड और 1 मोल ऑक्सीजन प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हैं। इससे 2 मोल कार्बन मोनोऑक्साइड (4) उत्पन्न होता है।
यदि समस्या की स्थितियों के अनुसार इस प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया को दाईं ओर स्थानांतरित किया जाना चाहिए, तो दबाव बढ़ाना आवश्यक है।
प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता का भी प्रक्रिया के दौरान महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। ले चैटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, यदि प्रारंभिक घटकों की एकाग्रता बढ़ जाती है, तो प्रक्रिया का संतुलन उनकी बातचीत के उत्पाद की ओर स्थानांतरित हो जाता है।
इस मामले में, परिणामी उत्पाद की कमी (प्रतिक्रिया मिश्रण से हटाना) प्रत्यक्ष प्रक्रिया की घटना को बढ़ावा देती है।
दबाव और एकाग्रता के अलावा, तापमान परिवर्तन का भी विपरीत या प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की घटना पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। जब प्रारंभिक मिश्रण को गर्म किया जाता है, तो एंडोथर्मिक प्रक्रिया की ओर संतुलन में बदलाव देखा जाता है।
प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के उदाहरण
आइए, एक विशिष्ट प्रक्रिया का उपयोग करके, संतुलन को प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित करने के तरीकों पर विचार करें।
2СО+О 2 -2СО 2
यह प्रतिक्रिया एक सजातीय प्रक्रिया है, क्योंकि सभी पदार्थ एक ही (गैसीय) अवस्था में होते हैं।
समीकरण के बाईं ओर घटकों के 3 खंड हैं, परस्पर क्रिया के बाद यह सूचक कम हो गया, 2 खंड बनते हैं। प्रत्यक्ष प्रक्रिया घटित होने के लिए, प्रतिक्रिया मिश्रण का दबाव बढ़ाना आवश्यक है।
यह देखते हुए कि प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी है, कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करने के लिए तापमान कम किया जाता है।
प्रारंभिक पदार्थों में से एक: ऑक्सीजन या कार्बन मोनोऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि के साथ प्रक्रिया का संतुलन प्रतिक्रिया उत्पाद के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।
निष्कर्ष
प्रतिवर्ती एवं अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएँ मानव जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। हमारे शरीर में होने वाली चयापचय प्रक्रियाएं रासायनिक संतुलन में व्यवस्थित बदलाव से जुड़ी होती हैं। रासायनिक उत्पादन में, प्रतिक्रिया को सही दिशा में निर्देशित करने के लिए इष्टतम स्थितियों का उपयोग किया जाता है।
एक दिशा में चलने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ कहलाती हैं अचल.
अधिकांश रासायनिक प्रक्रियाएँ होती हैं प्रतिवर्ती. इसका मतलब यह है कि समान परिस्थितियों में आगे और पीछे दोनों तरह की प्रतिक्रियाएं होती हैं (खासकर अगर हम बंद सिस्टम के बारे में बात कर रहे हैं)। 
उदाहरण के लिए:
एक प्रतिक्रिया
एक खुली व्यवस्था में अचल;
बी) वही प्रतिक्रिया
एक बंद सिस्टम में प्रतिवर्ती.
रासायनिक संतुलन
आइए हम प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं पर अधिक विस्तार से विचार करें, उदाहरण के लिए, एक सशर्त प्रतिक्रिया के लिए:
सामूहिक कार्यवाही के नियम पर आधारित आगे की प्रतिक्रिया की दर:
चूंकि पदार्थ ए और बी की सांद्रता समय के साथ कम हो जाती है, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर भी कम हो जाती है।
प्रतिक्रिया उत्पादों की उपस्थिति का मतलब विपरीत प्रतिक्रिया की संभावना है, और समय के साथ पदार्थ सी और डी की सांद्रता बढ़ जाती है, जिसका अर्थ है कि विपरीत प्रतिक्रिया गति.
देर-सबेर ऐसी स्थिति आ जाएगी जिसमें आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर हो जाएगी = .
प्रणाली की वह अवस्था जिसमें अग्र प्रतिक्रिया की दर विपरीत प्रतिक्रिया की दर के बराबर होती है, कहलाती है रासायनिक संतुलन.
इस मामले में, अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है। इन्हें संतुलन सांद्रता कहा जाता है। वृहद स्तर पर, ऐसा लगता है कि कुल मिलाकर कुछ भी नहीं बदल रहा है। लेकिन वास्तव में, आगे और पीछे दोनों प्रक्रियाएँ घटित होती रहती हैं, लेकिन एक ही गति से। इसलिए, सिस्टम में ऐसे संतुलन को गतिशील और गतिशील कहा जाता है।
आइए हम पदार्थों [ए], [बी], [सी], [डी] की संतुलन सांद्रता को निरूपित करें। तब से = , k 1 [ए] α [बी] β = के 2 [सी] γ [डी] δ , कहाँ
जहां α, β, γ, δ घातांक हैं, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में गुणांक के बराबर; के बराबर - रासायनिक संतुलन स्थिरांक.
परिणामी अभिव्यक्ति मात्रात्मक रूप से वर्णन करती है संतुलन की स्थितिऔर संतुलन प्रणालियों के लिए सामूहिक क्रिया के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति है।
स्थिर तापमान पर, संतुलन स्थिरांक होता है किसी दी गई प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लिए स्थिर मान. यह प्रतिक्रिया उत्पादों (अंश) और प्रारंभिक पदार्थों (हर) की सांद्रता के बीच संबंध को दर्शाता है, जो संतुलन पर स्थापित होता है।
संतुलन स्थिरांक की गणना प्रयोगात्मक डेटा से की जाती है, जो एक निश्चित तापमान पर शुरुआती पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों की संतुलन सांद्रता का निर्धारण करती है।
संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज और इसकी प्रगति की पूर्णता को दर्शाता है। यदि हमें K »1 मिलता है, तो इसका मतलब है कि संतुलन पर [C] γ [डी] δ "[ए] α [बी] β , यानी, प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता शुरुआती पदार्थों की सांद्रता पर प्रबल होती है, और प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज अधिक होती है।
K पर «1 के बराबर, प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज तदनुसार कम है। उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड एथिल एस्टर की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के लिए
निरंतर संतुलन:
20 डिग्री सेल्सियस पर इसका मान 0.28 (अर्थात् 1 से कम) होता है।
इसका मतलब यह है कि एस्टर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हाइड्रोलाइज्ड नहीं था।
विषम प्रतिक्रियाओं के मामले में, संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति में केवल उन पदार्थों की सांद्रता शामिल होती है जो गैस या तरल चरण में होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के लिए
संतुलन स्थिरांक को इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
संतुलन स्थिरांक का मान अभिकारकों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है।
स्थिरांक उत्प्रेरक की उपस्थिति पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि यह आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाओं की सक्रियण ऊर्जा को समान मात्रा में बदलता है। उत्प्रेरक केवल संतुलन स्थिरांक के मूल्य को प्रभावित किए बिना संतुलन की शुरुआत को तेज कर सकता है।
निरंतर बाहरी परिस्थितियों में संतुलन की स्थिति अनिश्चित काल तक बनी रहती है: तापमान, प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता, दबाव (यदि गैसें प्रतिक्रिया में भाग लेती हैं या बनती हैं)।
इन स्थितियों को बदलकर, सिस्टम को एक संतुलन स्थिति से दूसरे में स्थानांतरित करना संभव है जो नई शर्तों को पूरा करता है। इस संक्रमण को कहा जाता है विस्थापनया संतुलन में बदलाव.
आइए अमोनिया बनाने के लिए नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया के उदाहरण का उपयोग करके संतुलन को बदलने के विभिन्न तरीकों पर विचार करें:
पदार्थों की सांद्रता बदलने का प्रभाव
जब नाइट्रोजन N2 और हाइड्रोजन H2 को प्रतिक्रिया मिश्रण में मिलाया जाता है, तो इन गैसों की सांद्रता बढ़ जाती है, जिसका अर्थ है आगे की प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है. संतुलन दाईं ओर, प्रतिक्रिया उत्पाद की ओर, यानी अमोनिया एनएच 3 की ओर स्थानांतरित हो जाता है।
एन 2 +3एच 2 → 2एनएच 3
संतुलन स्थिरांक के व्यंजक का विश्लेषण करके भी यही निष्कर्ष निकाला जा सकता है। जैसे-जैसे नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की सांद्रता बढ़ती है, हर बढ़ता है, और चूँकि K बराबर है। - मान स्थिर है, अंश को बढ़ना चाहिए। इस प्रकार, प्रतिक्रिया मिश्रण में प्रतिक्रिया उत्पाद एनएच 3 की मात्रा बढ़ जाएगी।
अमोनिया प्रतिक्रिया उत्पाद NH 3 की सांद्रता में वृद्धि से प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण की ओर संतुलन में बाईं ओर बदलाव आएगा। इसी तरह के तर्क के आधार पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है।
दबाव परिवर्तन का प्रभाव
दबाव में परिवर्तन केवल उन प्रणालियों को प्रभावित करता है जहां कम से कम एक पदार्थ गैसीय अवस्था में होता है। जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, गैसों की मात्रा कम हो जाती है, जिसका अर्थ है कि उनकी सांद्रता बढ़ जाती है।
मान लीजिए कि एक बंद प्रणाली में दबाव बढ़ जाता है, उदाहरण के लिए, 2 गुना। इसका मतलब है कि विचाराधीन प्रतिक्रिया में सभी गैसीय पदार्थों (एन 2, एच 2, एनएच 3) की सांद्रता 2 गुना बढ़ जाएगी। इस मामले में, K बराबर के लिए अभिव्यक्ति में अंश 4 गुना बढ़ जाएगा, और हर 16 गुना बढ़ जाएगा, यानी, संतुलन बाधित हो जाएगा। इसे पुनर्स्थापित करने के लिए, अमोनिया की सांद्रता बढ़नी चाहिए और नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की सांद्रता कम होनी चाहिए। संतुलन दाहिनी ओर स्थानांतरित हो जाएगा। दबाव में परिवर्तन का तरल और ठोस पदार्थों के आयतन पर वस्तुतः कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, अर्थात इससे उनकी सांद्रता में कोई परिवर्तन नहीं होता है। इस तरह, जिन प्रतिक्रियाओं में गैसें शामिल नहीं होतीं, उनके रासायनिक संतुलन की स्थिति दबाव पर निर्भर नहीं करती है.
तापमान परिवर्तन का प्रभाव
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सभी प्रतिक्रियाओं (एक्सो- और एंडोथर्मिक) की दर बढ़ जाती है। इसके अलावा, तापमान में वृद्धि का उन प्रतिक्रियाओं की दर पर अधिक प्रभाव पड़ता है जिनमें सक्रियण ऊर्जा अधिक होती है, जिसका अर्थ है एन्दोठेर्मिक.
इस प्रकार, विपरीत प्रतिक्रिया (एंडोथर्मिक) की दर आगे की प्रतिक्रिया की दर से अधिक बढ़ जाती है। संतुलन ऊर्जा के अवशोषण के साथ प्रक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।
संतुलन बदलाव की दिशा का उपयोग करके भविष्यवाणी की जा सकती है ले चेटेलियर का सिद्धांत:
यदि संतुलन (एकाग्रता, दबाव, तापमान परिवर्तन) में मौजूद प्रणाली पर कोई बाहरी प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन उस तरफ स्थानांतरित हो जाता है जो इस प्रभाव को कमजोर कर देता है।
इस प्रकार:
जैसे-जैसे अभिकारकों की सांद्रता बढ़ती है, सिस्टम का रासायनिक संतुलन प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है;
जैसे-जैसे प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता बढ़ती है, सिस्टम का रासायनिक संतुलन प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है;
जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, सिस्टम का रासायनिक संतुलन उस प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसमें बनने वाले गैसीय पदार्थों की मात्रा कम होती है;
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सिस्टम का रासायनिक संतुलन एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है;
जैसे-जैसे तापमान घटता है, यह ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया की ओर बढ़ता है।
ले चैटेलियर का सिद्धांत न केवल रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर लागू होता है, बल्कि कई अन्य प्रक्रियाओं पर भी लागू होता है: वाष्पीकरण, संक्षेपण, पिघलना, क्रिस्टलीकरण, आदि। सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक उत्पादों के उत्पादन में, ले चैटेलियर का सिद्धांत और सामूहिक क्रिया के नियम से उत्पन्न गणना रासायनिक प्रक्रियाओं को अंजाम देने के लिए ऐसी स्थितियाँ खोजना संभव बनाता है जो वांछित पदार्थ की अधिकतम उपज प्रदान करती हैं।
परीक्षा देने के लिए संदर्भ सामग्री:
मेंडेलीव तालिका
घुलनशीलता तालिका
