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

Ռեակցիայի գործակից Q

Ռեակցիայի գործակից Q-ի սահմանումը, և ինչպես է այն օգտագործվում՝ ռեակցիայի ուղղությունը կանխատեսելու համար։

Ի՞նչ է Q-ն

Ռեակցիայի գործակից Q-ն տվյալ պահին ռեակցիայում առկա սկզբնանյութերի և վերջանյութերի հարաբերական քանակությունն է։
aA+bBcC+dD դարձելի ռեակցիայից, որտեղ a-ն, b-ն, c-ն, և d-ն հավասարեցված ռեակցիայի ստեխիոմետրիկ գործակիցներն են, ներքոբերյալ հավասարումով կարող ենք հաշվել Q -ն .
Q=[C]c[D]d[A]a[B]b
Այս հավասարումը քեզ կարող է շատ ծանոթ թվալ, քանի որ Q -ն սերտորեն կապված է հավասարակշռության հաստատուն K-ի հետ։ Ի տարբերություն K-ի, որը կախված է հավասարակշռական կոնցենտրացիաներից՝ Q-ն կարող է որոշվել անկախ այն բանից՝ համակարգում հաստատված է հավասարակշռություն, թե՝ ոչ։
Q-ի բացարձակ արժեքը պատկերացում է տալիս այն մասին, թե ինչ ունենք անոթում։ Բայց ի՞նչ է դա նշանակում։ Արի նախ մտածենք ծայրանդամների մասին։ Ռեակցիայում, որտեղ միայն սկզբնանյութեր են, վերջանյութերի կոնցենտրացիաները [C]=[D]=0։ Քանի որ մեր համարիչը զրո է, ապա Q=0։ Ռեակցիաներում, որտեղ միայն վերջանյութեր են առկա, մենք հավասարման հայտարարում ունենք [A]=[B]=0, այսինքն՝ Q-ն անվերջ մեծ է։ Հիմնականում մենք կհանդիպենք սկզբնանյութերի և վերջանյութերի խառնուրդների, սակայն մեկ է Q-ի փոքր արժեքների դեպքում կունենանք մեծ քանակությամբ սկզբնանյութեր, իսկ Q-ի շատ փոքր արժեքների դեպքում՝ մեծ քանակությամբ վերջանյութեր։
Համեմատելով Q-ն և K-ն տրված ռեակցիայում՝ կարող ենք հասկանալ, թե ինչ ուղղությամբ պետք է ռեակցիան շարժվի, որպեսզի հասնի հավասարակշռության։ Սա նաև Լը Շատելիեի սկզբունքի օգտագործման մեկ այլ տարբերակ է։

Ռեակցիայի ուղղության որոշումը Q-ի միջոցով։

Լը Շատելիեի սկզբունքից մենք գիտենք, որ երբ ճնշում ենք գործադրում, ռեակցիան հավասարակշռությունից շեղվում է։ Համեմատելով Q-ն և K-ն՝ կարող ենք տեսնել, թե ինչպես է ռեակցիան կարգավորվում․ այն փորձում է մեծ քանակությամբ վերջանյութեր, թե՞ մեծ քանակությամբ սկզբնանյութեր առաջացնել։
Անհրաժեշտ է դիտարկել հավանական երեք սցենարներ․
1. Q>K
Արի վերհիշենք մեր՝ Q-ի համար գրած վերոբերյալ հավասարումը։ Համարիչում մեզ հայտնի են մեր սկբնանյութերի կոնցենտրացիաները կամ պարցիալ ճնշումները, իսկ հայտարարում՝ մեր վերջնանյութերի կոնցենտրացիաները կամ պարցիալ ճնշումները։ Երբ Q>K, մենք ունենք ավելի շատ վերջանյութեր, քան կունենայինք հավասարակշռության դեպքում։ Հետևաբար, ռեակցիան կփորձի սպառել ավել վերջանյութերը, և կընթանա հօգուտ հակադարձ ռեակցիայի , որպեսզի հասնի հավասարակշռության։
2. Q<K
Այս դեպքում, վերջանյութերի և սկզբնանյութերի հարաբերությունը ավելի փոքր է, քան հավասարակշռության համակարգում։ Այլ կերպ ասած՝ այս դեպքում սկզբնանյութերի կոնցենտրացիան ավելի մեծ է, քան հավասարակշռության պահին․ կարելի է նաև պատկերացնել, որ վերջանյութերի կոնցենտրացիան շատ փոքր է։ Հավասարակշռության հասնելու համար ռեակցիան կընթանա ուղիղ ռեակցիայի ուղղությամբ և կփորձի սպառել ավել սկզբնանյութերը՝ ավելի շատ վերջանյութեր առաջացնելու համար։
3. Q=K
Ուռա՜։ Ռեակցիան արդեն հավասարակշռված է։ Մեր կոնցենտրացիաները չեն փոխվի, քանի որ ուղիղ և հակադարձ ռեակցիաների արագությունները հավասար են։

Պատկերացնելով Q-ն

Մենք գիտենք, որ Q-ն կարող է ընդունել զրոյից(ամբողջ սկզբնանյութը) մինչև անվերջ մեծ արժեքներ(ռեակցիայի ամբողջ արգասիքը)։ Գիտենք նաև, որ կոնցենտրացիաները կփոփոխվեն այնքան ժամանակ, մինչև մեր ռեակցիան հասնի հավասարակշռության, եթե արդեն իսկ հավասարակշռված չէ։ Կարելի է նաև պատկերել Q-ի հնարավոր արժեքների թվային առանցքը։
Մի փոքր պարզեցնելու համար առանցքը կարելի է բաժանել երեք ոչ ճշգրիտ մասերի։ Շատ փոքր արժեքների համար, երբ Q ~103 կամ ավելի փոքր, ռեակցիայում հիմնականում առկա են սկզբնանյութեր։ Q-ի միջին արժեքների համար՝ ~103-ի և 103 միջև, մենք ունենք և՛ սկզբնանյութերի, և՛ վերջանյութերի զգալի քանակություն։ Եվ վերջապես Q-ի շատ մեծ արժեքների դեպքում՝ ~103-ից մեծ, ունենք հիմնականում վերջանյութեր։
Եթե թվային առանցքի վրա պատկերենք և՛ Q-ն, և՛ K-ն, ապա Q-ից K ուղղությունը կօգնի մեզ հասկանալ, թե ինչպես է ռեակցիան փորձում շարժվել։ Եթե շարժվենք աջ, ռեակցիան կշարժվի հօգուտ ուղիղ ռեակցիայի և փոփոխելով կոնցենտրացիաները, կառաջացնի ավելի շատ վերջանյութեր։ Եթե շարժվենք ձախ՝ դեպի զրոն, ռեակցիան կշարժվի հակադարձ ուղղությամբ՝ առաջացնելով ավելի շատ սկզբնանյութեր։

Օրինակ

Ունենալով ներքոբերյալ տրված կոնցենտրացիաները՝ ինչի՞ է հավասար Q-ն,
և Q-ի տվյալ արժեքի դեպքում ո՞ր ուղղությամբ կշարժվի ռեակցիան։
CO(գ)+H2O(գ)CO2(գ)+H2(գ)
[CO(գ)]=[H2O(գ)]=1.0Մ
[CO2(գ)]=[H2(գ)]=15Մ
Մենք կարող ենք հաշվել Q-ն հավասարման միջոցով՝ օգտագործելով հավասարեցված ռեակցիան և տրված կոնցենտրացիաները։
Q=[CO2(գ)][H2(գ)][CO(գ)][H2O(գ)]=(15Մ)(15Մ)(1.0Մ)(1.0Մ)=225
Եթե Q-ն համեմատենք K-ի հետ, կտեսնենք, որ Q>K։ Այսինքն՝ համեմատած հավասարակշռության՝ ունենք վերջնանյութերի ավելցուկ, հետևաբար՝ ռեակցիան կընթանա հակադարձ ուղղությամբ։
Եթե մեր Q-ի և K-ի արժեքներով գծենք թվային առանցք, ապա կստանանք այսպիսի պատկեր․
Ինչպես տեսնում ենք, Q-ն ընկած է թվային ուղղի այն բաժնում, որտեղ հիմնականում վերջանյութեր են՝ K-ից աջ։ Քանի որ ռեակցիան կփորձի մոտենալ K-ին, մենք կարող ենք սլաքի միջոցով պատկերել ռեակցիայի շարժի ուղղությունը։ Սլաքը սկսում է Q-ից և ուղղված է դեպի K-ն ու առանցքի այն բաժինը, որտեղ առկա են հիմնականում սկզբնանյութեր։ Որպեսզի սպառի վերջանյութերի ավելցուկը, առաջացնի ավելի շատ սկզբնանյութեր, ռեակցիան կշարժվի հակադարձ ուղղությամբ։
Ինչպես տեսնում ես, երկու մեթոդներն էլ միևնույն պատասխանին են հանգում, հետևաբար, կարող ես ընտրել քեզ ավելի հարմար մեթոդը։

Ամփոփում

Մենք կարող ենք համեմատել ռեակցիայի գործակից Q-ն հավասարակշռության հաստատուն K-ի հետ և կանխատեսել, թե ինչպես կշարժվի ռեակցիան հավասարակշռության հասնելու համար։ Հավելենք, որ դու կարող ես հանդիպել Q-ին քիմիայի այլ թեմաներում կամ հավասարումներում, քանի որ մենք հաճախ հետաքրքրված ենք իմանալ, թե ի՞նչ կկատարվի տարբեր թերմոդինամիկ քանակություններում, երբ հավասարակշռությունը խախտված է։ Շարունակիր սովորել՝ ավելին իմանալու համար։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

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