Եթե տեսնում ես այս հաղորդագրությունը, նշանակում է՝ մեզ չի հաջողվում կայքում արտաքին ռեսուրսներ բեռնել։

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Հիմնական նյութ

Հավասարակշռության հաստատուն Kp-ի հաշվարկը՝ օգտագործելով պարցիալ (մասնակի) ճնշումները

Հավասարակշռության հաստատուն Kp-ի սահմանումը գազային փուլում ընթացող ռեակցիաների համար, և ինչպես հաշվել Kp-ն՝ ելնելով Kc-ից։ 

Հիմնական դրույթներ

  • Հավասարակշռության հաստատուն Kp-ն ցույց է տալիս հավասարակշռության պահին ելանյութերի և վերջանյութերի կոնցենտրացիաների հարաբերությունը՝ արտահայտված պարցիալ (մասնակի) ճնշումներով:
  • Գազային փուլում ընթացող ռեակցիայի համար՝ aA(գ)+bB(գ)cC(գ)+dD(գ), Kp-ի արտահայտությունն ունի հետևյալ տեսքը․
Kp=(PC)c(PD)d(PA)a(PB)b
  • Kp-ն մոլային կոնցենտրացիաներով արտահայտված հավասարակշռության հաստատուն Kc-ի հետ կապված է հետևյալ հավասարմամբ.
Kp=Kc(RT)Δn
որտեղ Δn-ը՝
Δn=գազային վերջանյութի մոլերի թիվգազային ելանյութի մոլերի թիվ

Ներածություն: Հավասարակշռության վիճակի և Kc-ի վերաբերյալ կարճ անդրադարձ

Երբ ռեակցիան հավասարակշռության վիճակում է, ուղիղ և հակադարձ ռեակցիաներն ունեն միևնույն արագությունները: Հավասարակշռության ժամանակ ռեակցիային մասնակցող նյութերի կոնցենտրացիաները մնում են հաստատուն, չնայած որ ուղիղ և հակադարձ ռեակցիաները դեռ կատարվում են:
Կարող է հարց առաջանալ․ ինչո՞ւ հենց պինգվիններ: Շարունակեք կարդալ: Նկարի աղբյուրը՝ Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0։
Հավասարակշռության հաստատունն օգտագործվում է որոշակի ջերմաստիճանում տեղի ունեցող ռեակցիայում հավասարակշռության պահին կոնցենտրացիաների հարաբերությունը որոշելու համար: Հիմնականում մենք հավասարակշռության հաստատունները ներկայացնում ենք հետևյալ կերպ՝ K կամ Kc: Երբ մենք օգտագործում ենք Kc նշանը, c-ն նշանակում է կոնցենտրացիա, այսինքն՝ մոլային կոնցենտրացիաներով արտահայտված կամ լուծված նյութի մոլերի թիվլուծույթի ծավալ (լ)

Kp-ի և Kc-ի համեմատումը: Պարցիալ (մասնակի) ճնշման օգտագործումը կոնցենտրացիայի փոխարեն

Նկարի աղբյուրը՝ Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0
Երբ ռեակցիային մասնակցում է գազային նյութ, մենք վերջինիս քանակը կարող ենք արտահայտել պարցիալ (մասնակի) ճնշման միջոցով: Երբ հավասարակշռության հաստատունը ներկայացվում է գազերի պարցիալ (մասնակի) ճնշումների միջոցով, հավասարակշռության հաստատունը նշանակվում է որպես Kp: Ինդեքսի p-ն նշանակում է պինգվին:
Ենթադրենք՝ մենք ունենք գազային փուլում ընթացող հավասարեցված քիմիական ռեակցիայի ընդհանուր օրինակ:
aA(գ)+bB(գ)cC(գ)+dD(գ)
Այս հավասարման մեջ a մոլերի թվով A ելանյութը փոխազդում է b մոլերի թվով B ելանյութի հետ՝ առաջացնելով c մոլերի թվով C վերջանյութ և d մոլերի թվով D վերջանյութ:
Եթե մենք հավասարակշռության պահին գիտենք յուրաքանչյուր բաղադրիչի պարցիալ (մասնակի) ճնշումը, որտեղ A(գ)-ի պարցիալ (մասնակի) ճնշումը կրճատ գրվում է որպես PA, ապա այս ռեակցիայի համար Kp-ի արտահայտությունը կունենա հետևյալ տեսքը.
Kp=(PC)c(PD)d(PA)a(PB)b
Kp-ն հաշվելիս պետք է հիշել հետևյալը.
  • Համոզվիր, որ ռեակցիան հավասարեցված է: Հակառակ դեպքում ստեխիոմետրիկ գործակիցները և հավասարակշռության հաստատունի աստիճանացույցերը սխալ կլինեն:
  • Հավասարակշռության արտահայտության մեջ մաքուր հեղուկների կամ պինդ նյութերի կոնցենտրացիայի արժեքը 1 է (կամ ընդունում ենք՝ հաստատուն է): Նույն կերպ մենք ընդունում էինք Kc-ի հաշվարկի պարագայում:
  • Հաճախ Kp-ն գրվում է առանց չափման միավորի: Քանի որ Kp-ի արժեքը կախված է պարցիալ (մասնակի) ճնշման չափման միավորից, ապա Kp-ի հետ կապված խնդիրներ լուծելիս պետք է քո դասագրքում ստուգես, թե ճնշման չափման որ միավորն է օգտագործվում:
  • Kp-ն հաշվելու համար օգտագործվող բոլոր պարցիալ (մասնակի) ճնշումները պետք է ունենան նույն չափման միավորը:
  • Մենք կարող ենք գրել Kp-ի արժեքը պինդ նյութեր և մաքուր հեղուկներ ներառող ռեակցիաների համար, քանի որ վերջիններս չեն ներկայացվում հավասարակշռության արտահայտության մեջ:

Գազային նյութի կոնցենտրացիայի փոխակերպումը պարցիալ (մասնակի) ճնշման

Գազավորված ըմպելիքն ածխաթթու գազի հետ ճնշման տակ է: Ածխաթթու գազի լուծելիությունը գազավորված ըմպելիքում չնչին է: Երբ շիշը բացվում է, գազի պարցիալ (մասնակի) ճնշումը հեղուկի մակերեսին նվազում է, ինչի հետևանքով լուծված ածխածնի երկօքսիդը սկսում է անջատվել հեղուկից և ջրային լուծույթից անցնում է գազային փուլի: Նկարի աղբյուրը՝ Marnav Sharma, CC BY 2.0
Մենք կարող ենք անցում կատարել գազի կոնցենտրացիայի (չափման միավորը Մ կամ մոլլ) և պարցիալ (մասնակի) ճնշման միջև՝ օգտագործելով իդեալական գազի վիճակի հավասարումը: Քանի որ մոլային կոնցենտրացիան դա միավոր ծավալում գազի մոլերի թիվն է կամ nV, մենք կարող ենք ձևափոխել իդեալական գազի հավասարումը P-ի և nV-ի միջև կապը ստանալու համար.
PV=nRT         Երկու կողմերը բաժանենք V-իP=(nV)RT
Մենք կարող ենք այս կապը օգտագործել մի հավասարում դուրս բերելու համար, որը թույլ կտա անցում կատարել Kc-ի և Kp-ի միջև T ջերմաստիճանում, որտեղ R-ը գազային հաստատունն է.
Kp=Kc(RT)Δn
Հավասարեցված քիմիական ռեակցիայի համար Δn-ը ցույց է տալիս գազային վերջանյութերի և ելանյութերի մոլերի թիվի տարբերությունը.
Δn=գազային վերջանյութի մոլերի թիվգազային ելանյութի մոլերի թիվ
Եկեք որոշ գործնական օրինակներում կիրառենք այս հավասարումը:

Օրինակ 1. Kp-ի որոշումը պարցիալ ճնշումների միջոցով

Եկեք փոձենք գտնել Kp-ի արժեքը գազային փուլում ընթացող հետևյալ ռեակցիայի համար.
2N2O5(գ)O2(գ)+4NO2(գ)
Մենք գիտենք, որ հավասարակշռության վիճակում, T ջերմաստիճանում յուրաքանչյուր բաղադրիչի համար պարցիալ (մասնակի) ճնշումը հավասար է.
PN2O5=2,00մթնPO2=0,296մթնPNO2=1,70մթն
Ինչի՞ է հավասար Kp-ի արժեքը T ջերմաստիճանում այս ռեակցիայի համար:
Առաջին քայլով կարող ենք մեր հավասարեցված հավասարման համար գրել Kp-ի արտահայտությունը.
Kp=(PO2)(PNO2)4(PN2O5)2
Այժմ մենք կարող ենք գտնել Kp-ի արժեքը՝ հավասարման մեջ տեղադրելով հավասարակշռային պարցիալ (մասնակի) ճնշումների արժեքները.
Kp=(0,296)(1,70)4(2,00)2=0,618

Օրինակ 2․ Kc-ի միջոցով գտնել Kp-ի արժեքը

Այժմ եկեք դիտարկենք մեկ այլ դարձելի ռեակցիա.
N2(գ)+3H2(գ)2NH3(գ)
Եթե 400K ջերմաստիճանում այս ռեակցիայի համար Kc-ն հավասար է 4,5104, ապա նյուն ջերմաստիճանում ինչի՞ է հավասար հավասարակշռության հաստատուն Kp-ն:
Օգտագործեք գազային հաստատունի այն արժեքը, որի միջոցով որոշվող պարցիալ (մասնակի) ճնշումներն արտահայտած կլինեն բար չափման միավորով:
Այս խնդիրը լուծելու համար մենք կարող ենք օգտագործել հավասարակշռության երկու հաստատունների միջև կապն արտահայտող հավասարումը.
Kp=Kc(RT)Δn
Δn-ը գտնելու համար մենք համեմատում ենք գազային վերջանյութերի և գազային ելանյութերի մոլերի թիվը.
Δn=գազային վերջանյութի մոլերի թիվգազային ելանյութի մոլերի թիվ=2մոլ NH3(1մոլ N2+3մոլ H2)=2մոլ գազ
Մենք այժմ կարող ենք տեղադրել Kc-ի, T-ի և Δn-ի արժեքները Kp-ն ստանալու համար: Հավասարման մեջ մենք պետք է ուշադիր հետևենք գազային հաստատուն R-ի միավորին: Այդ միավորն է որոշում՝ մենք կհաշվենք պարցիալ ճնշումը՝ արտահայտած բար, թե մթն չափման միավորով: Քանի որ մենք ցանկանում ենք հաշվել Kp-ի արժեքը բար չափման միավորով, հետևաբար պարցիալ (մասնակի) ճմշումները ևս պետք է արտահատված լինեն բար չափման միավորով: Դրա համար մենք կօգտագոծենք R=0,08314լբարԿմոլ արժեքը:
Kp=Kc(RT)Δn=(4,5×104)(R400)2=(4,5×104)(0,08314400)2=41
Ուշադրություն դարձրու, որ եթե մենք օգտագործեինք այն գազային հաստատունը, որում չափման միավորը պարունակեր մթն, մենք Kp-ի համար այլ արժեք կստանայինք:

Օրինակ 3․ Գտնել Kp-ի արժեքն ընդհանուր ճնշումից

Վերջապես եկեք քննարկենք ջրի քայքայման հավասարակշռության ռեակցիան.
2H2O(հ)2H2(գ)+O2(գ)
Ենթադրենք՝ սկզբում թթվածին և ջրածին գազեր չկան: Մինչ ռեակցիան հասնում է հավասարակշռության վիճակի, ընդհանուր ճնշումը աճում է 2 մթն-ով:
Հիմնվելով այս տեղեկատվության վրա՝ այս ռեակցիայի համար ի՞նչ է Kp։
Այս խնդրի լուծման համար պարցիալ (մասնակի) ճնշումներն առավել լավ պատկերացնելու նպատակով օգտակար կլինի կիրառել ՍՓՀ աղյուսակը:
Նկատի ունեցեք, որ Kp-ի համար մեր հաշվարկներում մաքուր հեղուկները չենք ներառում: Աղյուսակը ներառում է միայն երկու գազային վերջանյութերի պարցիալ (մասնակի) ճնշման վերաբերյալ տեղեկատվություն: Քանի որ մեր համակարգում սկզբում վերջանյութեր չկան, մենք կարող ենք մեր աղյուսակի առաջին շարքը լրացնել զրոներով:
Հավասարում2H2O(հ)2H2(գ)O2(գ)
ՍկզբնականՏվյալներ չկան0մթն0մթն
ՓոփոխությունՏվյալներ չկան+2x+x
ՀավասարակշռությունՏվյալներ չկան2xx
Հաջորդ քայլով հավասարեցված հավասարման հիման վրա որոշում ենք, թե ինչպես են փոփոխվում գազային նյութերի պարցիալ (մասնակի) ճնշումները, երբ ռեակցիան հասնում է հավասարակշռության վիճակի: Հիմնվելով ստեխիոմետրիկ գործակիցների վրա՝ մենք գիտենք, որ եթե PO2-ի արժեքը x-ով մեծանում է, ապա PH2-ի արժեքը կմեծանա երկու անգամ՝ 2x: Աղյուսակի երրորդ տողն ընդհանրացնում է առաջին երկու տողերում բերված արտահայտությունները՝ պարցիալ (մասնակի) ճնշումները հավասարակշռության պահին արտահայտելու համար:
Այստեղ Դալտոնի օրենքը կարող է մեզ օգնել x-ի արժեքը գտնելու համար: Դալտոնի օրենքից մենք գիտենք, որ համակարգի ընդհանուր ճնշումը՝ Pընդհ, հավասար է համակարգի յուրաքանչյուր բաղադրիչի պարցիալ (մասնակի) ճնշումների գումարին:
Pընդհ=PA+PB+PC+
Օգտագործելով հավասարակշռության արժեքները՝ ռեակցիայի համար ընդհանուր ճնշումը կարող ենք արտահայտել հետևյալ կերպ.
Pընդահ=PH2+PO2=2x+x=3x
Օգտագործելով ընդհանուր ճնշման համար ստացված 2,10 մթն արժեքը՝ կարող ենք գտնել x-ի արժեքը.
Pընդհ=2,10մթն=3xx=0,70մթն
ՍՓՀ աղյուսակի վերջին տողում x-ի արժեքը՝ 0,70 մթն, տեղադրելով՝ մենք այժմ կարող ենք գտնել երկու գազերի համար հավասարակշռային պարցիալ (մասնակի) ճնշումները.
PH2=2x=1,40մթն
PO2=x=0,70մթն
Այժմ մենք կարող ենք ռեակցիայի համար գրել հավասարակշռության արտահայտությունը և ստանալ Kp-ն.
Kp=(PH2)2PO2=(1,40)2(0,70)=1,37

Ամփոփում

  • Հավասարակշռության հաստատուն Kp-ն ցույց է տալիս հավասարակշռության պահին ելանյութերի և վերջանյութերի կոնցենտրացիաների հարաբերությունը՝ արտահայտված պարցիալ (մասնակի) ճնշումներով:
  • Գազային փուլում ընթացող ռեակցիայի համար aA(գ)+bB(գ)cC(գ)+dD(գ) Kp-ի արտահայտությունը կունենա հետևյալ տեսքը.
Kp=(PC)c(PD)d(PA)a(PB)b
  • Kp-ն մոլային կոնցենտրացիաներով արտահայտած հավասարակշռության հաստատուն Kc-ի հետ կապված է հետևյալ հավասարմամբ․
Kp=Kc(RT)Δn
որտեղ Δn-ը՝
Δn=գազային վերջանյութի մոլերի թիվգազային ելանյութի մոլերի թիվ

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: