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कैनेटीक्स रासायनिक संतुलन. सार: रासायनिक गतिकी और संतुलन। रासायनिक गतिकी। रासायनिक संतुलन

04.05.2024

रासायनिक गतिकी

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन है डीएनकिसी प्रतिक्रिया में प्रवेश करना या प्रतिक्रिया स्थान की एक इकाई में प्रति इकाई समय प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप उत्पन्न होना।

संपूर्ण आयतन में होने वाली एक सजातीय प्रतिक्रिया के लिए वीप्रणाली, प्रतिक्रिया स्थान की इकाई आयतन की इकाई है। फिर एक निश्चित अवधि में किसी दिए गए पदार्थ के लिए औसत प्रतिक्रिया दर डीटीसूत्र द्वारा व्यक्त किया गया है

वी औसत. =, (2.3.1)

कहाँ डीसी- समय के साथ किसी पदार्थ की दाढ़ सांद्रता में परिवर्तन, मोल/ली.

यदि प्रतिक्रिया दर की निगरानी प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता में वृद्धि से की जाती है, तो "+" चिह्न का उपयोग किया जाता है, और यदि प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता में कमी से दर का आकलन किया जाता है, तो "-" चिह्न का उपयोग किया जाता है।

केवल समय पर किसी पदार्थ की सांद्रता की रैखिक निर्भरता के साथ ही वास्तविक प्रतिक्रिया दर (किसी निश्चित समय पर गति) स्थिर और औसत गति के बराबर होती है। एक अरैखिक संबंध के साथ, वास्तविक प्रतिक्रिया दर समय के साथ बदलती रहती है। इसलिए, एक निश्चित अवधि में औसत गति वास्तविक गति का एक मोटा अनुमान है।

किसी निश्चित समय पर प्रतिक्रिया दर निर्धारित करने के लिए टी, एक अतिसूक्ष्म समय अंतराल लेना आवश्यक है डीटीदूसरे शब्दों में, वास्तविक प्रतिक्रिया दर समय के संबंध में पदार्थ की मात्रा के पहले व्युत्पन्न द्वारा निर्धारित की जाती है:

वी= (2.3.2)

पदार्थों के बीच इंटरफेस पर होने वाली एक विषम प्रतिक्रिया के लिए, प्रतिक्रिया स्थान की इकाई क्षेत्र की इकाई है एसचरण इंटरफ़ेस. किसी दिए गए पदार्थ के लिए औसत और वास्तविक प्रतिक्रिया दर की अभिव्यक्तियाँ इस प्रकार हैं:

वी औसत. = ;(2.3.3)

वी= . (2.3.4)

रासायनिक प्रतिक्रिया की गति कई कारकों पर निर्भर करती है। आइए उनमें से कुछ के प्रभाव पर विचार करें।

सबसे पहले, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की प्रकृति पर निर्भर करती है।

अभिकारकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता व्यक्त की जाती है सामूहिक कार्रवाई का कानून. यह नियम सरल प्रतिक्रियाओं के लिए तैयार किया गया है, अर्थात, एक चरण में होने वाली प्रतिक्रियाएं, या जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं के व्यक्तिगत प्रारंभिक चरणों के लिए: किसी दिए गए तापमान पर प्रतिक्रिया दर प्रतिक्रिया समीकरण में संबंधित स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर शक्तियों में अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है।

प्रपत्र की एक सरल प्रतिक्रिया के लिए

aA + bB→प्रतिक्रिया उत्पाद

यह नियम समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है

v = k(C A) a ×(C B) b(2.3.5)

इस अभिव्यक्ति को गतिज समीकरण कहा जाता है। आनुपातिकता कारक कप्रतिक्रिया दर स्थिरांक कहा जाता है, इसका मान पदार्थों की प्रकृति, तापमान और उत्प्रेरक की उपस्थिति पर निर्भर करता है, लेकिन एकाग्रता पर निर्भर नहीं करता है।

ज्यादातर मामलों में, एक रासायनिक प्रतिक्रिया एक जटिल बहु-चरणीय प्रक्रिया होती है, और प्रतिक्रिया समीकरण सामग्री संतुलन को दर्शाता है, न कि प्रक्रिया के वास्तविक पाठ्यक्रम को। इसलिए, सामूहिक कार्रवाई का नियम पूरी प्रक्रिया पर लागू नहीं किया जा सकता है। कभी-कभी पदार्थों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता को फॉर्म (2.3.5) के पावर फ़ंक्शन द्वारा बिल्कुल भी वर्णित नहीं किया जा सकता है।

प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन की गई प्रतिक्रियाओं की गतिशीलता को चिह्नित करने के लिए, प्रतिक्रिया क्रम की अवधारणा पेश की गई है। किसी दिए गए पदार्थ के लिए प्रतिक्रिया का क्रम (आंशिक क्रम) उस घातांक के बराबर एक संख्या है जिस पर इस पदार्थ की सांद्रता प्रतिक्रिया के गतिज समीकरण में शामिल होती है। विशेष क्रम प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है। यह पूर्णांक, भिन्नात्मक, ऋणात्मक मान ले सकता है या शून्य के बराबर हो सकता है। सामान्य स्थिति में, आंशिक क्रम प्रतिक्रिया समीकरण में संबंधित स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर नहीं होता है, हालांकि कभी-कभी, संयोग से, प्रतिक्रिया की स्टोइकोमेट्री के आधार पर यह अपेक्षित होता है।

विषमांगी प्रतिक्रियाओं की गतिकी में कुछ विशेषताएं होती हैं।

ऐसी प्रतिक्रियाओं के गतिज समीकरणों में संघनित चरण की सांद्रता शामिल नहीं होती है, क्योंकि प्रतिक्रिया इंटरफ़ेस पर होती है, और संघनित चरण की सांद्रता स्थिर रहती है।

विषमांगी प्रतिक्रियाएँ हमेशा जटिल प्रक्रियाएँ होती हैं। इनमें न केवल सतह पर वास्तविक रासायनिक प्रतिक्रिया के चरण शामिल हैं, बल्कि प्रसार चरण भी शामिल हैं: सतह पर अभिकारक की आपूर्ति, सतह से प्रतिक्रिया उत्पादों को हटाना। यदि प्रसार की दर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर से कम है, तो यह प्रसार चरण हैं जो प्रक्रिया की दर निर्धारित करेंगे। सरगर्मी के साथ ऐसी प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है।

रासायनिक अंतःक्रिया की विशिष्ट दर, प्रति इकाई सतह, सतह क्षेत्र पर निर्भर नहीं करती है। हालाँकि, यदि समग्र रूप से विषम प्रक्रिया को तेज करना आवश्यक है, तो वे प्रतिक्रियाशील पदार्थों को पीसने का सहारा लेते हैं। इससे संपर्क सतह में वृद्धि होती है और प्रसार पथों की लंबाई में कमी आती है।

बढ़ते तापमान के साथ अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है। बहुत बड़े तापमान रेंज में औसत दर पर होने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए, अनुमानित अनुभवजन्य वान्ट हॉफ का नियम: तापमान में 10 0 की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 2-4 गुना बढ़ जाती है।

गणितीय रूप से इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है:

वी 2 = वी 1 × ,(2.3.6)

कहाँ वि 1और वि 2-प्रारंभिक प्रतिक्रिया दर टी 1और अंतिम टी 2क्रमशः तापमान;

जी– प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक.

तापमान दर का गुणांक दर्शाता है कि तापमान 10 0 बढ़ने पर प्रतिक्रिया दर कितनी गुना बढ़ जाएगी।

अधिक सटीक रूप से, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर तापमान का प्रभाव एक साधारण प्रतिक्रिया या एक जटिल प्रक्रिया के प्रारंभिक चरण की दर स्थिरांक के लिए अरहेनियस समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:

, (2.3.7)

कहाँ ए– पूर्व-घातीय कारक;

आर- गैस स्थिरांक;

टी- निरपेक्ष तापमान;

इ- प्राकृतिक लघुगणक का आधार;

ई ए- सक्रियण ऊर्जा।

अरहेनियस समीकरण कई (लेकिन सभी नहीं) जटिल प्रतिक्रियाओं पर भी लागू होता है। इन मामलों में, सक्रियण ऊर्जा को स्पष्ट कहा जाता है।

प्रतिक्रिया के दौरान, सिस्टम एक संक्रमण अवस्था (सक्रिय कॉम्प्लेक्स) से गुजरता है। सक्रिय कॉम्प्लेक्स में शुरुआती सामग्रियों और प्रतिक्रिया उत्पादों की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है। सक्रियण ऊर्जा एक सक्रिय कॉम्प्लेक्स बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।

प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करने के तरीकों में से एक उत्प्रेरण है, जो उत्प्रेरक का उपयोग करके किया जाता है - पदार्थ जो अभिकर्मकों के साथ मध्यवर्ती रासायनिक बातचीत में बार-बार भागीदारी के कारण रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को बदलते हैं, लेकिन मध्यवर्ती बातचीत के प्रत्येक चक्र के बाद वे बहाल हो जाते हैं उनकी रासायनिक संरचना. उत्प्रेरक अंतिम प्रतिक्रिया उत्पादों में शामिल नहीं है। एक नियम के रूप में, इसे शुरुआती पदार्थों की तुलना में कम मात्रा में प्रशासित किया जाता है।

उत्प्रेरक अपनी भागीदारी से संक्रमण अवस्थाओं के माध्यम से नए प्रक्रिया पथ खोलता है, और इन पथों को गैर-उत्प्रेरक प्रतिक्रिया की तुलना में कम सक्रियण ऊर्जा की विशेषता होती है। इससे प्रक्रिया की गति में वृद्धि होती है।

उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्रतिक्रिया दर में वृद्धि के लिए सक्रियण ऊर्जा में कमी निर्णायक है, लेकिन एकमात्र कारण नहीं है। उत्प्रेरक अरहेनियस समीकरण में पूर्व-घातीय कारक को बढ़ाने का कारण बन सकता है। सक्रिय जटिल सिद्धांत के अनुसार, पूर्व-घातीय कारक संक्रमण अवस्था के गठन की एन्ट्रापी पर निर्भर करता है, जो उत्प्रेरक की उपस्थिति में बढ़ सकता है।

उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव को नहीं बदलता है।

सकारात्मक उत्प्रेरण होते हैं, जो प्रतिक्रिया को तेज करते हैं, और नकारात्मक उत्प्रेरण होते हैं, जो प्रतिक्रिया दर को कम करते हैं। बाद के मामले में, चयनात्मकता के कारण, उत्प्रेरक एक जटिल प्रक्रिया के पहले सबसे धीमे चरणों को तेज कर देता है, जिससे इसके बिना संभव प्रक्रिया पथों में से एक को समाप्त कर दिया जाता है। परिणामस्वरूप, प्रतिक्रिया धीमी हो जाती है या लगभग पूरी तरह से दब जाती है।

अवरोधक कहे जाने वाले पदार्थ भी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को धीमा कर सकते हैं, लेकिन उनकी क्रिया का तंत्र कुछ अलग होता है।

सजातीय और विषम उत्प्रेरण हैं। सजातीय उत्प्रेरण में, अभिकारक और उत्प्रेरक एक चरण बनाते हैं, और उनके बीच कोई इंटरफ़ेस नहीं होता है। विषम उत्प्रेरण में, उत्प्रेरक और अभिकारक अलग-अलग चरणों में होते हैं, और प्रतिक्रिया उत्प्रेरक की सतह पर होती है।

रासायनिक संतुलन

रासायनिक प्रतिक्रियाएँ प्रतिवर्ती या अपरिवर्तनीय हो सकती हैं। अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएँ केवल एक ही दिशा में आगे बढ़ती हैं, प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ओर जब तक कि प्रारंभिक सामग्री पूरी तरह से समाप्त न हो जाए। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएँ एक साथ दो परस्पर विपरीत दिशाओं में होती हैं। ऐसी प्रतिक्रियाएँ किसी भी दिशा में पूर्णता तक नहीं पहुँचती हैं; कोई भी अभिकारक पूरी तरह से भस्म नहीं होता है।

किसी प्रणाली की वह स्थिति जिसमें दो विपरीत निर्देशित रासायनिक प्रक्रियाएं समान दर पर एक साथ घटित होती हैं, रासायनिक संतुलन कहलाती है। संतुलन की स्थिति में, सभी पदार्थों की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है।

रासायनिक संतुलन के लक्षण:

बाहरी प्रभावों के अभाव में प्रणाली की स्थिति समय के साथ स्थिर रहती है;

सिस्टम की स्थिति बाहरी प्रभावों के प्रभाव में बदलती है, चाहे वे कितने भी छोटे क्यों न हों; कुछ समय बाद, ऐसी प्रणाली में संतुलन फिर से स्थापित हो जाता है, लेकिन सभी पदार्थों की संतुलन सांद्रता के एक अलग अनुपात के साथ;

सिस्टम की स्थिति इस बात पर निर्भर नहीं करती है कि यह किस तरफ से संतुलन तक पहुंचता है (आगे या विपरीत प्रतिक्रिया की तरफ से);

जब बाहरी प्रभाव हटा दिया जाता है, तो सिस्टम अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है।

आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल स्थितियों के तहत ( पी; टी= स्थिरांक) संतुलन पर, सिस्टम की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन शून्य है ( डीजी=0).

सशर्त प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया पर विचार करें

एए+बीबी⇄ सीसी+डीडी.

इसके लिए अभिनय जनता इस रूप में लिखी जाएगी:

, (2.3.8)

कहाँ को- निरंतर संतुलन;

[ए] , [बी], [सी], [डी] - पदार्थों की संतुलन सांद्रता;

ए बी सी डी- प्रतिक्रिया समीकरण में स्टोइकोमेट्रिक गुणांक।

संतुलन स्थिरांक पदार्थों के तापमान और प्रकृति पर निर्भर करता है, लेकिन उनकी सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। संतुलन स्थिरांक का मान जितना अधिक होता है, संतुलन उतना ही अधिक प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित होता है। इस प्रकार, संतुलन स्थिरांक संतुलन के क्षण में प्रक्रिया की गहराई को दर्शाता है।

गैसों से जुड़ी प्रतिक्रियाओं के लिए, संतुलन स्थिरांक ( के आर) गैसीय पदार्थों के आंशिक दबाव के माध्यम से भी व्यक्त किया जा सकता है। यदि गैसें आदर्श गैसों से गुणों में बहुत भिन्न नहीं होती हैं, तो स्थिरांक के बीच आंशिक दबाव के रूप में व्यक्त किया जाता है ( के आर), और सांद्रता के संदर्भ में व्यक्त एक स्थिरांक ( के एस), एक कनेक्शन है:

के पी =के सी ×(आरटी) डी एन, (2.3.9)

कहाँ डीएन– संख्या में परिवर्तन तिलकिसी प्रतिक्रिया के दौरान गैसीय पदार्थ उसके स्टोइकोमेट्री के अनुसार।

तापमान पर संतुलन स्थिरांक टीप्रतिक्रिया की मानक गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन से जुड़ा है डीजी 0अनुपात से समान तापमान पर

डीजी 0 = - आरटी×एलएनके. (2.3.10)

विषम प्रतिक्रियाओं में, संघनित चरण की सांद्रता लगभग स्थिर होती है; यह संतुलन स्थिरांक में अंतर्निहित रूप से शामिल होती है। संघनित चरण की सांद्रता संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति में शामिल नहीं हैं।

जब बाहरी परिस्थितियाँ बदलती हैं, तो संतुलन बदल जाता है क्योंकि इन परिवर्तनों का आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। संतुलन उस प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है जिसकी दर तेज़ हो जाती है।

संतुलन तापमान में परिवर्तन, पदार्थों की सांद्रता, सिस्टम में दबाव से प्रभावित होता है (यदि प्रतिक्रिया संख्या में परिवर्तन के साथ होती है) तिलगैसीय पदार्थ)। उत्प्रेरक की शुरूआत से संतुलन नहीं बदलता है, क्योंकि यह आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाओं की दर को समान रूप से बदलता है। उत्प्रेरक केवल सिस्टम को संतुलन तक पहुंचने में लगने वाले समय को कम करता है।

सामान्य स्थिति में, संतुलन बदलाव की दिशा निर्धारित की जाती है ले चेटेलियर का सिद्धांत: यदि संतुलन में मौजूद प्रणाली पर कोई बाहरी प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन उस दिशा में स्थानांतरित हो जाएगा जो इस प्रभाव को कमजोर करता है।

उदाहरण 1

प्रतिक्रिया दर कितनी बार बढ़ेगी?

ए) सी + 2 एच 2 = सीएच 4

बी) 2 एनओ + सीएल 2 = 2 एनओसीएल

जब सिस्टम में दबाव तीन गुना बढ़ जाता है?

समाधान

सिस्टम में दबाव को तीन गुना बढ़ाना प्रत्येक गैसीय घटक की सांद्रता को तीन गुना बढ़ाने के बराबर है।

सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार, हम प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए गतिज समीकरण लिखते हैं।

a) कार्बन एक ठोस चरण है, और हाइड्रोजन एक गैस चरण है। एक विषमांगी प्रतिक्रिया की दर ठोस चरण की सांद्रता पर निर्भर नहीं करती है, इसलिए इसे गतिज समीकरण में शामिल नहीं किया जाता है। पहली प्रतिक्रिया की दर समीकरण द्वारा वर्णित है

मान लीजिए प्रारंभिक हाइड्रोजन सांद्रता बराबर है एक्स, तब वी 1 = ख 2 .तीन बार दबाव बढ़ाने पर हाइड्रोजन की सांद्रता 3 हो गई एक्स, और प्रतिक्रिया दर वी 2 = के(3एक्स) 2 = 9केएक्स 2।आगे हम गति अनुपात पाते हैं:

वी 1:वी 2 = 9केएक्स 2:केएक्स 2 = 9.

तो, प्रतिक्रिया दर 9 गुना बढ़ जाएगी।

बी) दूसरी प्रतिक्रिया का गतिज समीकरण, जो सजातीय है, के रूप में लिखा जाएगा . चलो प्रारंभिक एकाग्रता नहींके बराबर एक्स, और प्रारंभिक एकाग्रता सीएल 2के बराबर पर, तब वी 1 = केएक्स 2 वाई; v 2 = k(3x) 2 3y = 27kx 2 y;

वि 2:वी 1 = 27.

प्रतिक्रिया की गति 27 गुना बढ़ जाएगी।

उदाहरण 2

प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक जी 2.8 के बराबर है. यदि प्रतिक्रिया समय 124 गुना कम कर दिया जाए तो तापमान में कितने डिग्री की वृद्धि हुई?

समाधान

वान्ट हॉफ के नियम के अनुसार वी 1 = वी 2 ×. समय की प्रतिक्रिया टीतो, गति के व्युत्क्रमानुपाती मात्रा है वी 2 /वी 1 = टी 1 /टी 2 = 124.

टी 1 /टी 2 = = 124

आइए अंतिम अभिव्यक्ति का लघुगणक लें:

एलजी( )= लॉग 124;

डीटी/ 10×एलजीजी=एलजी 124;

डीटी = 10×एलजी124/एलजी2.8 » 47 0 .

तापमान में 47 0 की वृद्धि हुई।

उदाहरण 3

जब तापमान 10 0 C से बढ़कर 40 0 C हो गया, तो प्रतिक्रिया दर 8 गुना बढ़ गई। प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा क्या है?

समाधान

विभिन्न तापमानों पर प्रतिक्रिया दर का अनुपात समान तापमान पर दर स्थिरांक के अनुपात के बराबर है और 8 के बराबर है। अरहेनियस समीकरण के अनुसार

के 2 / के 1 = ए× /ए = 8

चूंकि पूर्व-घातीय कारक और सक्रियण ऊर्जा व्यावहारिक रूप से तापमान से स्वतंत्र हैं

उदाहरण 4

973 के तापमान पर कोप्रतिक्रिया संतुलन स्थिरांक

NiO+H 2 = Ni+H 2 O (g)

समाधान

हम मानते हैं कि जलवाष्प की प्रारंभिक सांद्रता शून्य थी। इस विषमांगी प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति का निम्नलिखित रूप है: .

मान लीजिए जलवाष्प की सांद्रता संतुलन के क्षण के बराबर हो जाती है x मोल/ली.फिर, प्रतिक्रिया की स्टोइकोमेट्री के अनुसार, हाइड्रोजन सांद्रता कम हो गई x मोल/लीऔर बराबर हो गया (3-x) मोल/ली.

आइए हम संतुलन स्थिरांक के लिए अभिव्यक्ति में संतुलन सांद्रता को प्रतिस्थापित करें और खोजें एक्स:

के = एक्स / (3 - एक्स); एक्स / (3 - एक्स) = 0.32; x=0.73 mol/l.

तो, जलवाष्प की संतुलन सांद्रता 0.73 है मोल/ली,हाइड्रोजन की संतुलन सांद्रता 3 - 0.73 = 2.27 है मोल/ली.

उदाहरण 5

प्रतिक्रिया संतुलन कैसे प्रभावित होगा? 2SO 2 +O 2 ⇄2SO 3 ; डीएच = -172.38 केजे:

1) एकाग्रता में वृद्धि अत: 2, 2) सिस्टम में दबाव में वृद्धि,
3) सिस्टम को ठंडा करना, 4) सिस्टम में उत्प्रेरक डालना?

समाधान

ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, बढ़ती एकाग्रता के साथ अत: 2संतुलन उपभोग की ओर ले जाने वाली प्रक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा अत: 2, अर्थात् गठन की सीधी प्रतिक्रिया की ओर अत: 3.

प्रतिक्रिया संख्या में परिवर्तन के साथ आती है तिलगैसीय पदार्थ, इसलिए दबाव में परिवर्तन से संतुलन बदल जाएगा। बढ़ते दबाव के साथ, संतुलन एक ऐसी प्रक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा जो इस परिवर्तन का प्रतिकार करती है, अर्थात संख्या में कमी के साथ आगे बढ़ना तिलगैसीय पदार्थ, और, परिणामस्वरूप, दबाव में कमी के साथ। प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, संख्या तिलगैसीय प्रारंभिक पदार्थ तीन है, और संख्या तिलप्रत्यक्ष प्रतिक्रिया के उत्पाद दो के बराबर हैं। इसलिए, बढ़ते दबाव के साथ, संतुलन गठन की सीधी प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा अत: 3.

क्योंकि DH का< 0, तो सीधी प्रतिक्रिया गर्मी की रिहाई (एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया) के साथ होती है। गर्मी के अवशोषण (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया) के साथ विपरीत प्रतिक्रिया होगी। ले चैटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, ठंडा करने से संतुलन में उस प्रतिक्रिया की ओर बदलाव आएगा जो गर्मी छोड़ती है, यानी सीधी प्रतिक्रिया की ओर।

सिस्टम में उत्प्रेरक की शुरूआत से रासायनिक संतुलन में बदलाव नहीं होता है।

उदाहरण 6

प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना करें FeO (k) +H 2 (g) ⇄Fe (k) +H 2 O (g) 25 0 C पर संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होता है? वह तापमान निर्धारित करें जिस पर संतुलन स्थापित होता है यदि सभी पदार्थ मानक अवस्था में हैं, और निर्भरता डीएच 0और डीएस 0तापमान की उपेक्षा की जा सकती है.

समाधान

इसलिए, संतुलन स्थिरांक समीकरण द्वारा प्रतिक्रिया की मानक गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन से संबंधित है।

पदार्थों के निर्माण की मानक गिब्स ऊर्जा के संदर्भ मूल्यों का उपयोग करते हुए, हम पाते हैं डीजी 0 आर-टियन:

डीजी 0 आर-टियन = डीजी 0 (एच 2 ओ (जी)) + डीजी 0 (एफई (के)) - डीजी 0 (एफईओ (के)) - डीजी 0 (एच 2 (जी)) = -228.61 केजे /मोल + + 0 - (-244.3 केजे/मोल) - 0 = 15.59 केजे = 15.59 × 10 3 जे

क= =0,0018

संतुलन स्थिरांक इकाई से कम है, इसलिए संतुलन 25 पर है 0 सी (298को) विपरीत प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है।

संतुलन की स्थिति में डीजी 0 = 0.क्योंकि डीजी 0 = डीएन 0 - टीडीएस 0,तब तापमान पर संतुलन स्थापित हो जायेगा टी=डीएन 0 / डीएस 0.

पदार्थों के निर्माण की मानक एन्थैल्पी और मानक एन्ट्रॉपी के संदर्भ मूल्यों का उपयोग करके, हम गणना करते हैं डीН 0 आर-टियनऔर डीएस 0 आर-टियन.

डीएच 0 आर-टियन = डीएच 0 (एच 2 ओ (जी)) + डीएच 0 (एफई (के)) - डीएच 0 (एफईओ (के)) - डीएन 0 (एच 2 (जी)) = -241.82 केजे /मोल+ + 0 - (- 263.7 केजे/मोल) - 0 = 21.88 केजे।

डीएस 0 आर-टियन = एस 0 (एच 2 ओ (जी)) + एस 0 (एफई (के)) - एस 0 (एफईओ (के)) - एस 0 (एच 2 (जी)) =

=0.1887 kJ/mol× K + 0.02715 kJ/mol× K – 0.05879 kJ/mol× K –

- 0.13058 kJ/mol× K = 0.02648 kJ/K.

आइए वह तापमान ज्ञात करें जिस पर संतुलन स्थापित होता है:

टी = 21,88 के.जे. : 0,02648 केजे/के = 826 को.

सम्बंधित जानकारी।

रासायनिक गतिकी और संतुलन

कार्य का लक्ष्य: प्रतिक्रिया की दर पर तापमान के प्रभाव का अध्ययन, रासायनिक संतुलन में बदलाव पर एकाग्रता।

सैद्धांतिक तर्क:

रासायनिक प्रतिक्रिया की गतिकिसी पदार्थ की वह मात्रा है जो प्रति इकाई समय प्रति इकाई आयतन (सजातीय प्रतिक्रियाओं के लिए) या प्रति इकाई इंटरफ़ेस सतह (विषम प्रतिक्रियाओं के लिए) पर प्रतिक्रिया करती है या प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनती है।

यदि समय की अवधि में?f = f 2 f 1 प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों में से एक की एकाग्रता कम हो जाती है?C = C2C1, तो निर्दिष्ट अवधि के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया की औसत दर बराबर होती है

मान V एक निश्चित अवधि में रासायनिक प्रक्रिया की दर को व्यक्त करता है। इसलिए, जितनी छोटी होगी, औसत गति वास्तविक गति के उतनी ही करीब होगी।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

1) प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति और सांद्रता;

2) प्रतिक्रिया प्रणाली का तापमान;

3) उत्प्रेरक की उपस्थिति;

4) दबाव,

5) चरण इंटरफ़ेस का परिमाण और सिस्टम की मिश्रण दर (विषम प्रतिक्रियाओं के लिए);

6) विलायक का प्रकार.

अभिकर्मक सांद्रता का प्रभाव. किसी प्रतिक्रिया की दर प्रतिक्रियाशील पदार्थों के अणुओं के टकराव की संख्या के समानुपाती होती है। बदले में, टकरावों की संख्या जितनी अधिक होगी, प्रत्येक प्रारंभिक पदार्थ की सांद्रता उतनी ही अधिक होगी।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर एकाग्रता के प्रभाव का एक सामान्य सूत्रीकरण दिया गया है सामूहिक कार्रवाई का कानून(1867, गुल्डबर्ग, वेज, बेकेटोव)।

स्थिर तापमान पर, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है, जो उनके बराबर (स्टोइकोमेट्रिक) गुणांक की शक्तियों में ली जाती है।

प्रतिक्रिया के लिए aA + bB = cC V = K[A] a [B] b,

जहां K आनुपातिकता गुणांक या गति स्थिरांक है;

यदि [ए] = 1 मोल/लीटर, [बी] = 1 मोल/लीटर, तो वी = के, इसलिए भौतिक अर्थ

दर स्थिरांक K: दर स्थिरांक इकाई के बराबर अभिकारकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर के बराबर है।

प्रतिक्रिया दर पर तापमान का प्रभाव. जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, प्रतिक्रियाशील अणुओं के टकराव की आवृत्ति बढ़ती है, और इसलिए प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है।

सजातीय प्रतिक्रियाओं की दर पर तापमान का मात्रात्मक प्रभाव वान्ट हॉफ के नियम द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।

वैंट हॉफ के नियम के अनुसार, जब तापमान 10 डिग्री बढ़ता (घटता) है, तो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर 2-4 गुना बढ़ जाती है (घट जाती है):

जहां वी (टी 2 ) और वी (टी 1 ) - उचित तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर; एफ(टी 2 ) और एफ(टी 1 ) - उचित तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की अवधि; जी - वैन्ट हॉफ तापमान गुणांक, जो 2-4 की सीमा में एक संख्यात्मक मान ले सकता है।

सक्रियण ऊर्जा। किसी नए पदार्थ के निर्माण के लिए अणुओं के टकराने के लिए जो अतिरिक्त ऊर्जा होनी चाहिए, उसे किसी दी गई प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा कहा जाता है (kJ/mol में व्यक्त)। सक्रियण के तरीकों में से एक है तापमान बढ़ाना: बढ़ते तापमान के साथ, सक्रिय कणों की संख्या बहुत बढ़ जाती है, जिसके कारण प्रतिक्रिया दर तेजी से बढ़ जाती है।

तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता अरहेनियस समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

जहां K रासायनिक प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक है; ई ए - सक्रियण ऊर्जा;

आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक; निरंतर; exp प्राकृतिक लघुगणक का आधार है।

सक्रियण ऊर्जा का परिमाण निर्धारित किया जा सकता है यदि निम्न सूत्र के अनुसार क्रमशः तापमान T 1 और T 2 पर दर स्थिरांक K 1 और K 2 के दो मान ज्ञात हों:

रासायनिक संतुलन.

सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: अपरिवर्तनीय और प्रतिवर्ती। अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएँ पूर्ण होने की ओर बढ़ती हैं - जब तक कि अभिकारकों में से एक पूरी तरह से समाप्त न हो जाए, अर्थात। केवल एक ही दिशा में प्रवाहित करें। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएँ पूर्णता की ओर नहीं बढ़तीं। प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में, कोई भी अभिकारक पूरी तरह से भस्म नहीं होता है। एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया आगे और पीछे दोनों दिशाओं में हो सकती है।

रासायनिक संतुलन एक प्रणाली की वह स्थिति है जिसमें आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर होती है।

प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लिए

एमए+ एनबी? पीसी+ क्यूडी

रासायनिक संतुलन स्थिरांक है

प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, संतुलन उस समय स्थापित होता है जब स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर शक्तियों तक बढ़ाए गए उत्पादों की सांद्रता के उत्पाद का प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता के उत्पाद से अनुपात, जिसे संबंधित शक्तियों तक भी बढ़ाया जाता है, कुछ स्थिरांक के बराबर होता है मान को रासायनिक संतुलन स्थिरांक कहा जाता है।

रासायनिक संतुलन स्थिरांक अभिकारकों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है। वे सांद्रताएँ जिन पर संतुलन स्थापित होता है, संतुलन कहलाती हैं। बाहरी स्थितियों (एकाग्रता, तापमान, दबाव) में बदलाव से सिस्टम में रासायनिक संतुलन में बदलाव होता है और यह एक नई संतुलन स्थिति में परिवर्तित हो जाता है।

किसी प्रतिक्रिया प्रणाली के एक अवस्था से दूसरे अवस्था में इस तरह के संक्रमण को रासायनिक संतुलन का विस्थापन (या बदलाव) कहा जाता है।

रासायनिक संतुलन में बदलाव की दिशा ले चेटेलियर के सिद्धांत द्वारा निर्धारित की जाती है: यदि किसी ऐसी प्रणाली पर कोई बाहरी प्रभाव लागू किया जाता है जो रासायनिक संतुलन (सांद्रता, तापमान, दबाव में परिवर्तन) की स्थिति में है, तो इस प्रणाली में स्वचालित रूप से प्रक्रियाएं उत्पन्न होती हैं जो उत्पन्न प्रभाव को कमजोर कर देती हैं।

प्रारंभिक अभिकर्मकों में से एक की सांद्रता में वृद्धि से संतुलन दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है (प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया बढ़ जाती है); प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता में वृद्धि से संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है (विपरीत प्रतिक्रिया तेज हो जाती है)।

यदि कोई प्रतिक्रिया गैस अणुओं की संख्या में वृद्धि के साथ आगे बढ़ती है (अर्थात, प्रतिक्रिया समीकरण के दाईं ओर, गैस अणुओं की कुल संख्या बाईं ओर गैसीय पदार्थों के अणुओं की संख्या से अधिक है), तो वृद्धि दबाव प्रतिक्रिया को रोकता है, और दबाव में कमी प्रतिक्रिया को बढ़ावा देती है।

जब तापमान बढ़ता है, तो संतुलन एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है, और जब तापमान घट जाता है, तो यह एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है।

उत्प्रेरक आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाओं की दर को समान संख्या में बदलता है। इसलिए, उत्प्रेरक संतुलन में बदलाव का कारण नहीं बनता है, बल्कि संतुलन प्राप्त करने के लिए आवश्यक समय को कम या बढ़ा देता है।

प्रयोग संख्या 1 प्रारंभिक अभिकर्मकों की सांद्रता पर एक सजातीय प्रतिक्रिया की गति की निर्भरता।

बी उपकरण, उपकरण: टेस्ट ट्यूब, स्टॉपवॉच, सोडियम थायोसल्फेट (III) के समाधान, पतला। सल्फ्यूरिक एसिड (1M), पानी।

बी कार्यप्रणाली: समीकरण के अनुसार आगे बढ़ते हुए, सोडियम थायोसल्फेट और सल्फ्यूरिक एसिड के बीच एक सजातीय प्रतिक्रिया के क्लासिक उदाहरण का उपयोग करके इस निर्भरता का अध्ययन किया जा सकता है।

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + Sv + SO 2 ^ + H 2 O.

सबसे पहले, सल्फर पानी के साथ एक कोलाइडल घोल बनाता है (बमुश्किल बोधगम्य मैलापन)। जल निकासी के क्षण से लेकर स्टॉपवॉच के साथ बमुश्किल ध्यान देने योग्य मैलापन दिखाई देने तक के समय को मापना आवश्यक है। प्रतिक्रिया समय (सेकंड में) जानकर, आप प्रतिक्रिया की सापेक्ष गति निर्धारित कर सकते हैं, अर्थात। समय का व्युत्क्रम:

रासायनिक सजातीय गतिकी

प्रयोग के लिए आपको तीन सूखी, साफ परखनलियां तैयार करनी चाहिए और उन्हें नंबर देना चाहिए। पहले में सोडियम थायोसल्फेट घोल की 4 बूंदें और पानी की 8 बूंदें मिलाएं; दूसरे में - सोडियम थायोसल्फेट की 8 बूंदें और पानी की 4 बूंदें; तीसरे में - सोडियम थायोसल्फेट की 12 बूँदें। परखनलियों को हिलाएं.

यदि हम सशर्त रूप से टेस्ट ट्यूब 1 में सोडियम थायोसल्फेट की दाढ़ सांद्रता को "सी" के रूप में नामित करते हैं, तो तदनुसार टेस्ट ट्यूब 2 में 2 एस मोल होगा, टेस्ट ट्यूब 3 में - 3 एस मोल।

टेस्ट ट्यूब 1 में सल्फ्यूरिक एसिड की एक बूंद डालें, और साथ ही स्टॉपवॉच चालू करें: टेस्ट ट्यूब को हिलाते हुए, टेस्ट ट्यूब में मैलापन की उपस्थिति पर नज़र रखें, इसे आंखों के स्तर पर रखें। जब थोड़ा सा भी बादल दिखाई दे तो स्टॉपवॉच बंद कर दें, प्रतिक्रिया समय नोट करें और उसे तालिका में लिख लें।

दूसरे और तीसरे टेस्ट ट्यूब के साथ भी इसी तरह के प्रयोग करें। प्रयोगात्मक डेटा को प्रयोगशाला जर्नल में तालिका के रूप में दर्ज करें।

बी निष्कर्ष: सोडियम थायोसल्फेट की बढ़ती सांद्रता के साथ, इस प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। निर्भरता ग्राफ मूल बिंदु से गुजरने वाली एक सीधी रेखा है।

अनुभव क्रमांक 2. तापमान पर सजातीय प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता का अध्ययन।

बी उपकरण और उपकरण: टेस्ट ट्यूब, स्टॉपवॉच, थर्मामीटर, सोडियम थायोसल्फेट (III), सल्फ्यूरिक एसिड (1M) के समाधान

बी कार्यप्रणाली:

तीन साफ, सूखी परखनलियाँ तैयार करें और उन्हें क्रमांकित करें। उनमें से प्रत्येक में सोडियम थायोसल्फेट घोल की 10 बूंदें मिलाएं। टेस्ट ट्यूब नंबर 1 को कमरे के तापमान पर एक गिलास पानी में रखें और 1...2 मिनट के बाद तापमान नोट करें। फिर टेस्ट ट्यूब में सल्फ्यूरिक एसिड की एक बूंद डालें, साथ ही स्टॉपवॉच चालू करें और कमजोर, बमुश्किल ध्यान देने योग्य मैलापन दिखाई देने पर इसे रोक दें। टेस्ट ट्यूब में एसिड डालने के क्षण से लेकर गंदलापन प्रकट होने तक का समय सेकंड में रिकॉर्ड करें। परिणाम को तालिका में रिकार्ड करें।

फिर गिलास में पानी को गर्म प्लेट पर गर्म करके या गर्म पानी में मिलाकर उसका तापमान ठीक 10 0 तक बढ़ा दें। इस पानी में टेस्ट ट्यूब नंबर 2 रखें, कई मिनट तक रखें और सल्फ्यूरिक एसिड की एक बूंद डालें, साथ ही स्टॉपवॉच चालू करें, टेस्ट ट्यूब को उसकी सामग्री के साथ एक गिलास पानी में तब तक हिलाएं जब तक कि मैलापन दिखाई न दे। यदि बमुश्किल ध्यान देने योग्य बादल दिखाई देते हैं, तो स्टॉपवॉच को बंद कर दें और स्टॉपवॉच की रीडिंग को तालिका में दर्ज करें। तीसरी परखनली के साथ भी ऐसा ही प्रयोग करें। सबसे पहले बीकर में तापमान 10 0 और बढ़ाएं, उसमें टेस्ट ट्यूब नंबर 3 रखें, कई मिनट तक रखें और स्टॉपवॉच चालू करते हुए और टेस्ट ट्यूब को हिलाते हुए सल्फ्यूरिक एसिड की एक बूंद डालें।

प्रयोगों के परिणामों को एक ग्राफ़ में व्यक्त करें, कोटि अक्ष पर गति और भुज अक्ष पर तापमान आलेखित करें।

प्रतिक्रिया जी का तापमान गुणांक निर्धारित करें

बी निष्कर्ष: प्रयोग के दौरान, औसत तापमान गुणांक की गणना की गई, जो 1.55 के बराबर निकला। आदर्श रूप से यह है

2-4. आदर्श से विचलन को समाधान की मैलापन के समय को मापने में त्रुटि द्वारा समझाया जा सकता है। प्रतिक्रिया दर बनाम तापमान का ग्राफ एक परवलय शाखा का रूप रखता है जो 0 से नहीं गुजरता है। बढ़ते तापमान के साथ, प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है

प्रयोग क्रमांक 3 रासायनिक संतुलन पर अभिकारकों की सांद्रता का प्रभाव।

बी उपकरण और उपकरण: टेस्ट ट्यूब, पोटेशियम क्लोराइड (क्रिस्टल), आयरन (III) क्लोराइड के घोल, पोटेशियम थायोसाइनेट (संतृप्त), आसुत जल, सिलेंडर

बी कार्यप्रणाली:

प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया का एक उत्कृष्ट उदाहरण फेरिक क्लोराइड और पोटेशियम थायोसाइनेट के बीच की बातचीत है:

FeCl3+ 3 केसीएनएस डी फे(सीएनएस) 3 + 3 के.सी.एल.

लाल

परिणामी लौह थायोसाइनेट का रंग लाल होता है, जिसकी तीव्रता सांद्रता पर निर्भर करती है। घोल का रंग बदलकर, प्रतिक्रिया मिश्रण में आयरन थायोसाइनेट की मात्रा में वृद्धि या कमी के आधार पर रासायनिक संतुलन में बदलाव का अंदाजा लगाया जा सकता है। इस प्रक्रिया के संतुलन स्थिरांक के लिए एक समीकरण बनाएं।

एक मापने वाले कप या सिलेंडर में 20 मिलीलीटर आसुत जल डालें और आयरन (III) क्लोराइड के संतृप्त घोल की एक बूंद और पोटेशियम थायोसाइनेट के संतृप्त घोल की एक बूंद डालें। . परिणामी रंगीन घोल को चार परखनलियों में समान रूप से डालें। टेस्ट ट्यूबों को क्रमांकित करें।

पहले टेस्ट ट्यूब में आयरन (III) क्लोराइड के संतृप्त घोल की एक बूंद डालें। दूसरे टेस्ट ट्यूब में पोटेशियम थायोसाइनेट के संतृप्त घोल की एक बूंद डालें। तीसरी परखनली में क्रिस्टलीय पोटेशियम क्लोराइड डालें और जोर से हिलाओ. चौथी टेस्ट ट्यूब तुलना के लिए है।

ले चेटेलियर के सिद्धांत के आधार पर, बताएं कि प्रत्येक व्यक्तिगत मामले में रंग बदलने का क्या कारण है।

प्रयोग के परिणामों को एक तालिका के रूप में लिखें

पहले और दूसरे मामले में, हमने शुरुआती पदार्थों की सांद्रता बढ़ा दी, इसलिए अधिक गहरा रंग प्राप्त हुआ। इसके अलावा, दूसरे मामले में रंग गहरा होता है, क्योंकि केएससीएन की सांद्रता घन दर से बदलती है। तीसरे प्रयोग में, हमने अंतिम पदार्थ की सांद्रता बढ़ा दी, जिससे घोल का रंग हल्का हो गया।

निष्कर्ष: प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, संतुलन प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है। जैसे-जैसे उत्पादों की सांद्रता बढ़ती है, संतुलन प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है।

सामान्य निष्कर्ष: प्रयोगों के दौरान, हमने प्रयोगात्मक रूप से शुरुआती पदार्थों की एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता स्थापित की (एकाग्रता जितनी अधिक होगी, प्रतिक्रिया दर उतनी ही अधिक होगी); तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता (तापमान जितना अधिक होगा, प्रतिक्रिया दर उतनी ही अधिक होगी); प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता रासायनिक संतुलन को कैसे प्रभावित करती है (प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, रासायनिक संतुलन उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है; उत्पादों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, रासायनिक संतुलन प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है) )

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय, उच्च व्यावसायिक शिक्षा के संघीय राज्य बजटीय शैक्षणिक संस्थान

"रोस्तोव राज्य सिविल विश्वविद्यालय"

10 जून 2011 को रसायन विज्ञान विभाग की बैठक में अनुमोदित किया गया।

रासायनिक गतिकी और संतुलन

पद्धति संबंधी निर्देश

अनुशासन "रसायन विज्ञान" में

निम्नलिखित क्षेत्रों में स्नातक प्रथम वर्ष के लिए: "निर्माण", "मानकीकरण और मेट्रोलॉजी", "वस्तु विज्ञान", "सामग्री के कलात्मक प्रसंस्करण की तकनीक", "टेक्नोस्फीयर सुरक्षा", "परिवहन-तकनीकी मशीनों और परिसरों का संचालन", " परिवहन प्रक्रियाओं की प्रौद्योगिकी" सभी प्रोफाइल

रोस्तोव-ऑन-डॉन

रासायनिक गतिकी और संतुलन:- प्रथम वर्ष के स्नातक छात्रों के लिए "रसायन विज्ञान" अनुशासन के लिए दिशानिर्देश। - रोस्तोव एन/ए: रोस्ट। राज्य बनाता है. विश्वविद्यालय,

2011. - 12 पी.

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को परिभाषित किया गया है और इसे प्रभावित करने वाले कारकों (एकाग्रता, तापमान, पदार्थ और उत्प्रेरक की प्रकृति) को इंगित किया गया है। ले चेटेलियर के सिद्धांत का सूत्रीकरण दिया गया है और प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के लिए इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग पर चर्चा की गई है।

"निर्माण", "मानकीकरण और मेट्रोलॉजी", "वस्तु विज्ञान", "सामग्रियों के कलात्मक प्रसंस्करण की तकनीक", "टेक्नोस्फीयर सुरक्षा", "परिवहन का संचालन" के क्षेत्रों में अध्ययन करने वाले प्रथम वर्ष के पूर्णकालिक और अंशकालिक स्नातकों के लिए इरादा -तकनीकी मशीनें और कॉम्प्लेक्स", पूर्णकालिक और अंशकालिक विभागों के सभी प्रोफाइलों की "परिवहन प्रक्रियाओं की तकनीक"।

इलेक्ट्रॉनिक संस्करण पुस्तकालय, कक्ष में है। 224.

द्वारा संकलित: पीएच.डी. रसायन. विज्ञान, एसोसिएट प्रोफेसर एम.एन.मित्स्काया

पीएच.डी. रसायन. विज्ञान, एसोसिएट प्रोफेसर ई.ए.लेविंस्काया

संपादक टी.एम. क्लिमचुक जोड़ें. योजना 2011, मद 107

07/14/11 को प्रकाशन हेतु हस्ताक्षरित। प्रारूप 60x84/16. लिखने का पेपर। रिसोग्राफ़। शिक्षाविद-एड.एल. 0.6. सर्कुलेशन 100 प्रतियाँ। आदेश 311

____________________________________________________________________

रोस्तोव स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ़ सिविल इंजीनियरिंग का संपादकीय और प्रकाशन केंद्र

344022, रोस्तोव-ऑन-डॉन, सेंट। समाजवादी, 162

निर्माण विश्वविद्यालय, 2011

सैद्धांतिक भाग I

रासायनिक गतिकी -रसायन विज्ञान की एक शाखा है जो प्रवाह की दर का अध्ययन करती है

रासायनिक प्रतिक्रियाएँ और इसे प्रभावित करने वाले कारक। रासायनिक प्रतिक्रियाएँ सजातीय या विषमांगी हो सकती हैं। यदि अभिकारक एक ही चरण में हैं, तो यह है सजातीय प्रतिक्रिया, और यदि अलग-अलग में - विषमांगी।

चरण प्रणाली का एक भाग है जो सतह द्वारा अन्य भागों से अलग किया जाता है

मामला, संक्रमण के दौरान जिसके माध्यम से सिस्टम के गुण अचानक बदल जाते हैं

सजातीय प्रतिक्रिया का एक उदाहरण AqNO3 और के समाधानों की परस्पर क्रिया है

NaCl. यह प्रतिक्रिया तेजी से और संपूर्ण आयतन में आगे बढ़ती है: AqNO3 + NaCl = AqCl + NaNO3।

विषमांगी प्रतिक्रिया का एक उदाहरण सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में जिंक को घोलने की प्रक्रिया है:

Zn + H2 SO4 = ZnSO4 + H2

सजातीय प्रतिक्रिया की गतिकिसी पदार्थ की सांद्रता में परिवर्तन को कहा जाता है जो प्रतिक्रिया ∆С में प्रतिक्रिया करता है या प्रतिक्रिया के दौरान बनता है

समय की इकाई ∆t V गोम C,

(+) - यदि उत्पाद की सांद्रता में परिवर्तन की निगरानी की जाती है तो सेट किया जाता है

टॉम प्रतिक्रिया, जो प्रतिक्रिया के दौरान बढ़ जाती है; (-) - प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता में परिवर्तन की निगरानी करते समय, जो प्रतिक्रिया के दौरान कम हो जाती है।

विषमांगी प्रतिक्रिया की गतिकी मात्रा में परिवर्तन कहलाता है

वह पदार्थ जो प्रतिक्रिया ∆n के दौरान एकता में प्रतिक्रिया करता है या बनता है

समय ∆t प्रति इकाई क्षेत्रफल ∆S:

वी हेत एन.

रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को प्रभावित करने वाले कारक

1. पदार्थों की सांद्रता का प्रभाव।

किसी रासायनिक प्रतिक्रिया के घटित होने के लिए अभिकारकों के बीच टकराव आवश्यक है।

कण एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इसलिए, पदार्थों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, यह संभव है

उनके टकराने की संभावना बढ़ जाएगी, और परिणामस्वरूप, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाएगी।

एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की मात्रात्मक निर्भरता का वर्णन करता है

हाँ सामूहिक कार्रवाई का नियम: "प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर सीधे आनुपातिक होती है

प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता के उत्पाद के बराबर है उनके स्टेन की डिग्री में-

प्रतिक्रिया समीकरण में काइओमेट्रिक गुणांक।

तो, एक सशर्त प्रतिक्रिया के लिए aA + bB = cC + dD आगे की प्रतिक्रिया की दर V आगे k 1 A a B b है, और विपरीत प्रतिक्रिया V की दर विपरीत है। के 2 सी डी डी के साथ, जहां [ए], [बी], [सी]

और [डी] - पदार्थों की सांद्रता; ए, बी, सी और डी प्रतिक्रिया समीकरण में गुणांक हैं; k1 और k2 प्रतिक्रिया दर स्थिरांक हैं।

प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया k1 की दर स्थिरांक संख्यात्मक रूप से एकता के बराबर अभिकारकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर के बराबर है। यह पदार्थों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि उनकी प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है।

विषमांगी प्रतिक्रियाओं के मामले में, गतिज समीकरण

केवल उन्हीं पदार्थों की सांद्रता को ध्यान में रखा जाता है जो तरल में हैं।

कॉम या गैसीय अवस्था. ठोस पदार्थों की सांद्रता मान के अनुसार

खड़ा है, और यह गति स्थिरांक के मान में शामिल है।

इस प्रकार, प्रतिक्रिया S (cr.) + H2 (g) = H2 S (g) के लिए, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर निर्धारित की जाती है

निम्नलिखित समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है: वी सीधा। क 1 एच 2 .

उदाहरण। प्रत्यक्ष प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ने के साथ कैसे बदलेगी?

सल्फर ऑक्साइड (IV) की सांद्रता 4 गुना?

2SO2 + O2 = 2SO3,

वी सीधा k 1 SO 2 2 O 2 - SO2 की सांद्रता बदलने से पहले;

वी डायरेक्ट / के 1 4 एसओ 2 2 ओ 2 16 के 1 एसओ 2 2 ओ 2 16 वी डायरेक्ट। - SO2 सांद्रता बदलने के बाद;

नतीजतन, आगे की प्रतिक्रिया की दर 16 गुना बढ़ जाती है। 2. क्रियाशील पदार्थों की प्रकृति।

टक्कर होने पर रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं

विद्यमान कण. हालाँकि, हर टकराव से एक नया रसायन नहीं बनता है

माइक कनेक्शन. रासायनिक परिवर्तन होने के लिए,

यह आवश्यक है कि प्रतिक्रियाशील पदार्थों के कणों में पर्याप्त ऊर्जा हो

पुराने संबंध तोड़ने और नये संबंध बनाने में अचूक। अतिरिक्त ऊर्जा, जो

अणुओं के टकराने पर एक नए यौगिक के निर्माण के लिए उनमें जो गुण होने चाहिए, उन्हें कहा जाता है सक्रियण ऊर्जा. प्रत्येक रासायनिक प्रतिक्रिया

प्रत्येक प्रतिक्रिया की अपनी सक्रियण ऊर्जा होती है; इसका मान अभिकारकों की प्रकृति से निर्धारित होता है। इसका मूल्य जितना कम होगा, रासायनिक प्रक्रिया उतनी ही तेजी से आगे बढ़ेगी।

भौतिक परिवर्तन, और इसके विपरीत। 3. तापमान का प्रभाव.

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अणुओं की ऊर्जा बढ़ती है, यानी। आयु

उन अणुओं की संख्या को पिघला देता है जिनकी ऊर्जा प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा के बराबर या उससे अधिक होती है। ऐसे अणुओं को सक्रिय कहा जाता है। इसलिए, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है।

तापमान और रासायनिक प्रतिक्रिया की दर के बीच मात्रात्मक संबंध का वर्णन किया गया है

वैंट हॉफ के नियम द्वारा शासित है।

हर दस डिग्री तापमान में बदलाव के साथ, रसायन की दर

ical प्रतिक्रिया 2-4 बार बदलती है।

टी 2 टी 1

यह नियम निम्नलिखित संबंध द्वारा व्यक्त किया गया है: V t 2 V t 1 10,

जहाँ V t 1 प्रारंभिक तापमान t1 पर प्रतिक्रिया दर है,

वी टी 2 - अंतिम तापमान टी2 पर प्रतिक्रिया दर,

γ प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक है। 4. उत्प्रेरक का प्रभाव.

उत्प्रेरक एक ऐसा पदार्थ है जो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करता है।

शेयर, लेकिन यह स्वयं खर्च नहीं किया जाता है। उत्प्रेरक जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं

चीनी प्रक्रियाओं को सकारात्मक कहा जाता है। उत्प्रेरक की उपस्थिति में पुनः-

शेयर कम सक्रियण ऊर्जा के साथ एक नए पथ पर प्रवाहित होते हैं, जो आगे बढ़ता है

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर में वृद्धि होती है।

उत्प्रेरक से जुड़ी प्रक्रिया को उत्प्रेरण कहा जाता है। उत्प्रेरण सजातीय या विषमांगी हो सकता है।

प्रायोगिक भाग I

प्रयोग 1. अभिकारकों की सांद्रता पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता

पदार्थों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता का अध्ययन सोडियम थायोसल्फेट और सल्फ्यूरिक एसिड की परस्पर क्रिया के उदाहरण का उपयोग करके किया जा सकता है, जो सल्फर की रिहाई के कारण समाधान के बादल के साथ होता है।

Na2 S2 O3 + H2 SO4 = Na2 SO4 + SO2 + S + H2 O

प्रयोग करना.तनुकरण द्वारा अलग-अलग सांद्रता के सोडियम थायोसल्फेट के तीन घोल तैयार करें, जिसके लिए पहली परखनली में 4 मिली सोडियम थायोसल्फेट घोल और 8 मिली आसुत जल, दूसरी में 8 मिली सोडियम थायोसल्फेट और 4 मिली आसुत जल, और 12 तीसरे में सोडियम थायोसल्फेट घोल का एमएल।

परिणामी समाधानों की समान मात्रा में सोडियम थायोसल्फेट के मोल्स की अलग-अलग संख्या होती है। यदि हम परंपरागत रूप से दाढ़ एकाग्रता को नामित करते हैं

पहली टेस्ट ट्यूब में Na2 S2 O3 C mol है, तो दूसरे में सांद्रता 2C mol होगी, और तीसरी में - 3C mol होगी।

एक मापने वाले सिलेंडर के साथ 2N सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के 1 मिलीलीटर को मापें और पहले टेस्ट ट्यूब में डालें, मिश्रण करें। थायोसल्फेट घोल में एसिड मिलाते समय स्टॉपवॉच शुरू करें। एसिड डालने के क्षण से लेकर घोल के थोड़ा बादल बनने तक का समय रिकॉर्ड करें। शेष थायोसल्फेट घोल के साथ भी ऐसा ही करें।

प्रयोगात्मक डेटा को तालिका में दर्ज करें.

वी Na2 S2 O3	वीएच 2 ओ	Na2 S2 O3 के साथ	वी एच2 एसओ4	वी = 1/टी

प्रतिक्रिया दर बनाम अभिकारकों की सांद्रता का एक ग्राफ बनाएं। भुज अक्ष पर थायो की सापेक्ष सांद्रता आलेखित करें-

सल्फेट, और कोटि के अनुदिश - संगत वेग (पारंपरिक इकाइयों में)

त्सख)। अभिकारकों की सांद्रता पर V की निर्भरता के बारे में निष्कर्ष निकालें।

प्रयोग 2. रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर तापमान का प्रभाव प्रक्रिया के तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता का अध्ययन

तीन अलग-अलग तापमानों पर आचरण:

1) कमरे के तापमान पर;

2) कमरे के तापमान से 10 0 C ऊपर;

3) कमरे के तापमान से 20 0 C अधिक।

प्रयोग करना.तीन साफ परखनलियों में 10 मिली सोडियम थायोसल्फेट घोल Na2 S2 O3 डालें और अन्य तीन परखनलियों में 1 मिली सल्फ्यूरिक एसिड घोल H2 SO4 डालें। टेस्ट ट्यूबों को तीन जोड़े (एसिड-थायोसल्फेट) में समूहित करें।

टेस्ट ट्यूब और थर्मामीटर की पहली जोड़ी को कमरे के तापमान पर एक गिलास पानी में रखें और 5 मिनट के बाद, जब टेस्ट ट्यूब में तापमान बराबर हो जाए,

थर्मामीटर की रीडिंग लिखें. टेस्ट ट्यूब की सामग्री को एक टेस्ट ट्यूब में डालें और इसे कई बार हिलाएं। प्रतिक्रिया की शुरुआत से लेकर घोल के थोड़ा बादल बनने तक का समय रिकॉर्ड करें।

टेस्ट ट्यूब की दूसरी जोड़ी को एक गिलास पानी में रखें और पानी को अंधेरा होने तक गर्म करें।

तापमान उस तापमान से 100 C अधिक है जिस पर परीक्षण ट्यूबों की पहली जोड़ी स्थित थी और पहले मामले के समान ही चरण निष्पादित करें। परखनलियों की तीसरी जोड़ी के साथ भी ऐसा ही करें, पानी का तापमान 100 C और बढ़ा दें। प्राप्त आंकड़ों को तालिका में लिखें।

प्रयोग तापमान	समय की प्रतिक्रिया	वी = 1/τ
टी, 0 सी

तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता के बारे में निष्कर्ष निकालें।

1. सिस्टम CO + Cl 2 = COCl2 में, CO सांद्रता 0.03 से 0.12 mol l तक बढ़ाई गई, और क्लोरीन सांद्रता 0.02 से 0.08 mol l तक बढ़ाई गई। अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ गई?

2. यदि कार्बन मोनोऑक्साइड (II) की सांद्रता 4 गुना कम हो जाए तो अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर कैसे बदलेगी?

2CO + O2 = 2CO2.

3. जब प्रत्येक प्रणाली का आयतन 3 गुना बढ़ जाता है तो आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें कैसे बदलेंगी:

ए) एस(के) + ओ2 (जी) = एसओ2 (जी)

बी) 2SO2 + O2 = 2SO3.?

4. जब इनमें से प्रत्येक प्रणाली में दबाव 3 गुना बढ़ जाएगा तो आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें कैसे बदलेंगी:

ए) सीएच4 (जी) + 2ओ2 = सीओ2 (जी) + 2एच2 ओ (भाप); बी)2 2 = 2 + 2?

5. 200 0 C पर 20 मिनट में कुछ प्रतिक्रिया होती है। प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 2 के बराबर लेते हुए गणना करें

यदि इस प्रतिक्रिया को पूरा होने में कितना समय लगेगा: ए) 230 0 सी;

बी) 150 0 सी?

6. यदि इस प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक 3 है, तो प्रतिक्रिया दर को 27 गुना कम करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण में तापमान को कितने डिग्री कम किया जाना चाहिए?

सैद्धांतिक भाग II

प्रतिक्रियाएँ जो तब तक केवल एक ही दिशा में आगे बढ़ती हैं

प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों में से एक का उपभोग किया जाता है, जिसे अपरिवर्तनीय कहा जाता है। पर-

उदाहरण के लिए, अमोनियम नाइट्रेट की अपघटन प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है, क्योंकि द्वारा-

पानी और नाइट्रिक ऑक्साइड (I) की परस्पर क्रिया से अमोनियम नाइट्रेट प्राप्त करने का प्रयास नहीं किया जा रहा है

सकारात्मक परिणाम मिला: NH4 NO3 N2 O + 2H2 O. प्रतिक्रियाएं,

दो दिशाओं में बहने में सक्षम उत्क्रमणीय कहलाते हैं। रिवर्स

अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाओं की तुलना में अधिक प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं होती हैं।

प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया का एक उदाहरण io- के बीच परस्पर क्रिया की प्रक्रिया है

हाँ हाइड्रोजन के साथ: H2 + J2 2HJ। जैसे-जैसे सीधी प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, खपत होती है

प्रारंभिक अभिकारक कम हो जाते हैं और प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है

tion, लेकिन प्रतिक्रिया उत्पाद HJ की सांद्रता बढ़ जाती है और, परिणामस्वरूप,

विपरीत प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। एक निश्चित समय के बाद

तब HJ निर्माण की दर उसके विघटन की दर के बराबर हो जाती है, अर्थात।

रासायनिक संतुलन होता है। रासायनिक संतुलन- यह गतिशील है

एक ऐसी अवस्था जिसमें अणुओं का निरंतर निर्माण और क्षय समान दर पर होता है, अर्थात। वी पूर्व = वी गिरफ्तार.

सामान्य तौर पर, एक रासायनिक प्रतिक्रिया को समीकरणों द्वारा दर्शाया जा सकता है:

एए + बीबी = सीसी + डीडी; वी पीआर = के1 [ए]ए [बी]बी; वी गिरफ्तार. = k2 [सी] सी [डी]डी।

चूँकि रासायनिक संतुलन पर V arr = V arr. , इसलिए k1 [ए]ए [बी]बी = के2 [सी]सी [डी]डी। परिवर्तित करने के लिए, समानता के दोनों पक्षों को व्यंजक से विभाजित करें

[सी] के साथ [डी]डी:	के1 [ए]ए [बी]बी		[सी]सी [डी]डी	हमें K r मिलता है
	के2 [ए]ए [बी]बी		[ए]ए [बी]बी
					[ए]ए बी
केपी का मान इस प्रकार है		स्थिर मात्राओं का अनुपात एक स्थिरांक का मान है

नाया, बुलाया निरंतर संतुलन. स्थापित होने पर अभिकर्मकों की सांद्रता

प्रचलित संतुलन को कहा जाता है संतुलन सांद्रता.

उदाहरण के लिए: 2СO + O = 2СO,								[सीओ 2 ]2

								[सीओ]2 [ओ]

अभिकारकों की सांद्रता संतुलन स्थिरांक को प्रभावित नहीं करती है,

चूँकि प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक, जिसका अनुपात वह है, नहीं हैं

एकाग्रता से लटक जाओ. लेकिन k1 और k2 तापमान पर निर्भर करते हैं और परिवर्तन के साथ बदलते हैं

तापमान अलग-अलग बदलता है, इसलिए Kp तापमान पर निर्भर करता है।

निरंतर बाहरी परिस्थितियों में, संतुलन की स्थिति (स्थिति) अनिश्चित काल तक बनी रहती है। जब बाहरी स्थितियाँ बदलती हैं, तो संतुलन की स्थिति बदल जाती है, क्योंकि समानता V arr = V arr का उल्लंघन होता है। कुछ के माध्यम से

स्थितियों में बदलाव के कुछ समय बाद, एक नया संतुलन स्थापित होगा, लेकिन एक अलग स्तर पर

उच्च संतुलन सांद्रता। एक संतुलन अवस्था से प्रणाली का संक्रमण

दूसरे में खड़ा होना कहलाता हैसंतुलन का बदलाव (संतुलन का बदलाव)।

बाहरी परिस्थितियों का प्राकृतिक प्रभाव (अभिकर्मकों की सांद्रता, तापमान)।

प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाओं की संतुलन स्थिति पर अनुपात, दबाव) की स्थापना 1847 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक ले चेटेलियर द्वारा की गई थी। ले सिद्धांत

चेटेलियर ऐसा लगता है: "यदि कोई सिस्टम बराबर में स्थित है

वसंत अवस्था, कोई बाहरी प्रभाव (तापमान में परिवर्तन)।

तापमान, दबाव, एकाग्रता), तो सिस्टम में संतुलन उस प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा जो इस प्रभाव को न्यूनतम कर देता है।

1. जब संतुलन में भाग लेने वाले किसी पदार्थ की सांद्रता बढ़ती है, तो संतुलन इस पदार्थ की खपत की ओर स्थानांतरित हो जाता है, और जब एकाग्रता कम हो जाती है, तो इसके गठन की ओर।

उदाहरण के लिए, सिस्टम में 2СO + O2 = 2СO2 ऑक्सीजन सांद्रता में वृद्धि के साथ, संतुलन इसकी खपत की ओर स्थानांतरित हो जाएगा, अर्थात। दाईं ओर, को

CO2 निर्माण का पक्ष.

2. जब सिस्टम को संपीड़ित करने से दबाव बढ़ता है, तो संतुलन बदल जाता है

वी गैस अणुओं की कम संख्या का पक्ष, अर्थात्। दबाव कम करने की दिशा में, और

जब दबाव कम हो जाता है, तो संतुलन बड़ी संख्या में मो की ओर स्थानांतरित हो जाएगा-

गैस अणु, यानी बढ़ते दबाव की ओर.

उदाहरण के लिए, सिस्टम में 2СO + O2 = 2СO2 बढ़ते दबाव के साथ बराबर होता है

भार कम संख्या में गैस अणुओं की ओर स्थानांतरित हो जाएगा, अर्थात। दाईं ओर, को

CO2 निर्माण की ओर, चूँकि बायीं ओर तीन गैस अणु हैं, और

केवल दो चीखें हैं।

लेकिन ऐसी संतुलन प्रणालियाँ हैं जिनमें दबाव विस्थापन को प्रभावित नहीं करता है

संतुलन। उदाहरण के लिए, सिस्टम H2 + J2 2HJ में जब दबाव बदलता है तो बराबर होता है

गैस स्थानांतरित नहीं होगी, क्योंकि बायीं और दायीं ओर दो गैस अणु हैं।

3. जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, संतुलन एन की दिशा में बदल जाता है-

प्रीथर्मल प्रतिक्रिया, और घटते समय - एक्ज़ोथिर्मिक की दिशा में

ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाएँवह प्रतिक्रिया कहलाती है जो ऊष्मा निकलने के साथ घटित होती है

पीएलए (ΔН<0), а реакция, идущая с поглощением тепла называется эндотермиче-

(ΔH>0).
उदाहरण के लिए:	2H2 + O2 2H2 O,	एच = -484.9 केजे।

जैसे-जैसे किसी दिए गए सिस्टम में तापमान बढ़ेगा, संतुलन की ओर बदलाव होगा

में, मूल अभिकारकों की ओर, चूँकि विपरीत प्रतिक्रिया होती है

एंडोथर्मिक है.

ले चेटेलियर के सिद्धांत की पुष्टि की गई है और यह न केवल रसायन तक फैला हुआ है

रासायनिक, बल्कि विभिन्न भौतिक-रासायनिक संतुलन प्रक्रियाओं पर भी। स्मे-

उबलने जैसी प्रक्रियाओं की स्थितियों को बदलने पर संतुलन,

ठहराव और विघटन इसी सिद्धांत के अनुसार होता है।

रासायनिक गतिकी रासायनिक वृद्धि की दर का अध्ययन है। रासायनिक प्रतिक्रिया की दर प्रति इकाई समय में किसी एक अभिकारक की दाढ़ सांद्रता में परिवर्तन से मापी जाती है, अर्थात। V xp =∆С/∆t, जहां ∆С समय ∆t (औसत गति) की अवधि में किसी पदार्थ की सांद्रता में परिवर्तन है। प्रतिक्रिया दर अभिकारकों की प्रकृति, उनकी सांद्रता, तापमान और उत्प्रेरक की क्रिया पर निर्भर करती है। में होने वाली प्रतिक्रियाओं के बीच अंतर करना आवश्यक है सजातीयप्रणाली (एकल चरण) और विजातीय(कई चरणों से मिलकर)। एक सजातीय प्रणाली में, प्रतिक्रिया प्रणाली के पूरे आयतन में होती है, एक विषम प्रणाली में, केवल चरण इंटरफ़ेस पर होती है।

सामूहिक क्रिया का नियम: स्थिर तापमान पर प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की दाढ़ सांद्रता के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होती है। प्रतिक्रिया के लिए

गति है

वी एक्सपी = के[ए] 2 [वी],

कहाँ क- आनुपातिकता गुणांक, जिसे किसी दिए गए तापमान पर दर स्थिरांक कहा जाता है। इसके अर्थ से कएक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर के बराबर है जब प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता का उत्पाद 1 है। [ए], [बी] - प्रतिक्रियाशील पदार्थों ए और बी की मोलर सांद्रता मोल/ली में। ठोस चरण में किसी पदार्थ की सांद्रता एक स्थिर मान है और इसलिए इसे दर स्थिरांक में शामिल किया जाता है।

तापमान पर प्रतिक्रिया दर की मात्रात्मक निर्भरता नियम द्वारा व्यक्त की जाती है हॉफ नहीं: वी 2 = वी 1 γ [टी(2) -टी(1)]/10, जहां टी(1) और टी(2) प्रतिक्रिया तापमान हैं, वी 1 और वी 2 दिए गए तापमान पर प्रतिक्रिया दर हैं, γ - गुणांक दर्शाता है कि तापमान में 10° परिवर्तन होने पर प्रतिक्रिया दर कितनी बार बदलेगी। प्रयोगशाला में की जाने वाली कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए, γ 2 से 4 तक भिन्न होता है। तापमान में 10 डिग्री की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर कई गुना बढ़ जाती है।

अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएँ प्रतिवर्ती होती हैं, अर्थात्। आगे और पीछे दोनों दिशाओं में प्रवाहित हो सकता है। जब आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर हो जाती है, तो रासायनिक संतुलन की स्थिति उत्पन्न होती है। सिस्टम aA + bB = cC + dD पर विचार करें। संतुलन की स्थिति में, आगे की प्रतिक्रिया की दर वी पी पी = के पी पी · [ए] ए · [बी] बी विपरीत प्रतिक्रिया की दर के बराबर है वी रेव = के रेव · [सी] सी · [डी] डी . यहाँ से,

के पी पी / के रेव = के बराबर = [सी] सी बराबर ·[डी] डी बराबर /[ए] ए बराबर ·[बी] बी बराबर।

सामूहिक कार्रवाई के नियम को लिखने का यह रूप केवल सजातीय प्रणालियों के लिए लागू होता है। रासायनिक संतुलन की स्थिति गतिशील है, अर्थात्। बाहरी परिस्थितियाँ बदलने तक सिस्टम इसमें बना रहता है, अन्यथा संतुलन प्रत्यक्ष या विपरीत प्रतिक्रिया की ओर मिश्रित हो जाएगा। रासायनिक संतुलन में बदलाव तापमान, अभिकारकों की सांद्रता और दबाव में परिवर्तन के कारण होता है। विस्थापन की दिशा ले चेटेलियर के सिद्धांत द्वारा इंगित की जाती है: यदि संतुलन की स्थिति में किसी प्रणाली पर कोई प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन ऐसी दिशा में स्थानांतरित हो जाएगा कि डाला गया प्रभाव कमजोर हो जाएगा।

उदाहरण 1।प्रतिक्रिया N 2 + 3H 2 = 2NH 3 प्रतिवर्ती है। एक निश्चित तापमान पर, इस प्रणाली में भाग लेने वाले पदार्थों की निम्नलिखित सांद्रता पर संतुलन स्थापित किया गया था: बराबर = 0.01 mol/l, बराबर = 2.0 mol/l, बराबर = 0.4 mol/l। संतुलन स्थिरांक और नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की प्रारंभिक सांद्रता की गणना करें।

समाधान।नाइट्रोजन और हाइड्रोजन से अमोनिया के उत्पादन की प्रतिक्रिया सजातीय है और इस प्रतिक्रिया के लिए K के बराबर की अभिव्यक्ति इस प्रकार लिखी गई है:

K बराबर = 2 बराबर/बराबर · 3 बराबर.

आइए हम इस अभिव्यक्ति में संतुलन सांद्रता के मूल्यों को प्रतिस्थापित करें और प्राप्त करें:

के बराबर = (0.4) 2 /(0.01) (2) 3 = 2

प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, N 2 के 1 मोल और H 2 के 3 मोल से NH 3 के 2 मोल प्राप्त होते हैं। परिणामस्वरूप, 0.4 मोल NH3 बनाने के लिए 0.2 मोल N2 और 0.6 मोल H2 का उपभोग किया गया। यहाँ से हमें प्रारंभिक सांद्रताएँ मिलती हैं:

प्रारंभ = बराबर + खपत = 0.01 + 0.2 = 0.21 (मोल/ली)

प्रारंभ = बराबर + खपत = 2 + 0.6 = 2.6 (मोल/ली)

उदाहरण 2.सिस्टम का तापमान और दबाव बढ़ने पर संतुलन किस दिशा में बदल जाएगा:

a) 2CO (g) = CO 2 (g) + C (k) ∆Н° хр = -171 kJ

बी) 2SO 3 (g) = 2SO 2 (g) + CO 2 (g) ∆Н° хр = 192 kJ

इन प्रणालियों के संतुलन स्थिरांक के लिए व्यंजक लिखिए।

समाधान।प्रतिक्रिया a) विषमांगी और ऊष्माक्षेपी (∆Н° хр) है< 0). Выражение для скорости прямой и обратной реакции записывается в соответствии с законом действия масс в виде:

वी पीआर = के पीआर 2, वी रेव = के रेव 2।

जब इन प्रतिक्रियाओं की दरें बराबर होती हैं, तो संतुलन होता है, जिसका स्थिरांक K बराबर = बराबर / 2 बराबर लिखा जाता है।

ले चैटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, जब संतुलन में एक प्रणाली का तापमान बढ़ता है, तो संतुलन एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की दिशा में स्थानांतरित हो जाएगा, यानी। CO के निर्माण की ओर

सिस्टम में दबाव में वृद्धि a) बाईं ओर संतुलन में बदलाव की ओर ले जाती है, क्योंकि इस स्थिति में, mol/l में CO 2 और CO की सांद्रता में वृद्धि समान नहीं होगी (CO का 2 mol उपभोग किया जाता है, CO 2 का 1 mol प्राप्त होता है)।

प्रतिक्रिया बी) सजातीय और एंडोथर्मिक है। आइए संतुलन स्थिरांक के लिए अभिव्यक्ति लिखें: K बराबर = 2 बराबर · बराबर / 2 बराबर

तापमान में वृद्धि से सिस्टम का संतुलन ऊष्मा अवशोषण की दिशा में बदल जाता है, अर्थात। SO 2 और O 2 के निर्माण की ओर।

प्रतिक्रिया बी) गैसीय पदार्थों के मोल्स की संख्या में परिवर्तन के साथ होती है। प्रारंभिक पदार्थों के 2 मोल से, 3 मोल उत्पाद प्राप्त होते हैं, इसलिए, जब प्रतिक्रिया बाएं से दाएं की ओर बढ़ती है, तो सिस्टम बी में दबाव बढ़ जाता है, जिससे एसओ 3 के गठन की ओर संतुलन में बदलाव आएगा।

कार्य

1. नाइट्रोजन ऑक्साइड का अपघटन समीकरण 2N 2 O = 2N 2 + O 2 के अनुसार होता है। एक निश्चित तापमान पर इस प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक 4·10 -4 है, N 2 O की प्रारंभिक सांद्रता 2 mol/l है। प्रारंभिक समय पर और उस समय प्रतिक्रिया दर निर्धारित करें जब 25% एन 2 ओ विघटित होता है।

2. जब तापमान 20°C से 70°C तक बदलता है तो प्रतिक्रिया दर कितनी गुना बढ़ जाती है, यदि तापमान 10°C बढ़ने पर प्रतिक्रिया दर दोगुनी हो जाती है?

3. प्रतिक्रिया समीकरण 2NO + O 2 = 2NO 2 के अनुसार आगे बढ़ती है। आरंभिक पदार्थों की सांद्रता है: 0 = 0.24 mol/l, 0 = 0.4 mol/l. यदि NO सांद्रता 0.4 mol/L तक बढ़ा दी जाए और O 2 सांद्रता 0.5 mol/L तक बढ़ा दी जाए तो प्रतिक्रिया दर कैसे बदल जाएगी?

4. सिस्टम में दबाव बढ़ने पर संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होगा:

ए) 2एनओ + सीएल 2 = 2एनओसीएल, सी) 2एन 2 ओ = 2एन 2 + ओ 2। इन प्रतिक्रियाओं के संतुलन स्थिरांक के लिए एक अभिव्यक्ति लिखें। प्रतिक्रियाओं के संतुलन स्थिरांक के लिए अभिव्यक्तियाँ लिखें:

ए) सी (ग्रेफाइट) + सीओ 2 (जी) = 2सीओ (जी), बी) एच 2 (जी) + एस (टी) = एच 2 एस (जी),

सी) एन 2 (जी) + ओ 2 (जी) = 2एनओ (जी)।

इन प्रतिक्रियाओं का संतुलन किस दिशा में बदल जाएगा यदि: ए) दबाव बढ़ जाता है, बी) आयतन बढ़ जाता है?

5. सिस्टम 2HI = H 2 + I 2 में हाइड्रोजन की संतुलन सांद्रता निर्धारित करें यदि HI की प्रारंभिक सांद्रता 0.16 mol/l थी और संतुलन स्थिरांक 0.02 था।

6. अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर के लिए एक समीकरण लिखें

सीएच 4 + 2ओ 2 = सीओ 2 + 2एच 2 ओ।
निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया दर कितनी बार बढ़ जाती है जब: ए) ऑक्सीजन एकाग्रता तीन गुना बढ़ जाती है, बी) मीथेन एकाग्रता दोगुनी हो जाती है।

7. ले चैटालियर के सिद्धांत को लागू करते हुए, इंगित करें कि सिस्टम का संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होगा:

ए) सीओ (जी) + एच 2 ओ (एल) = सीओ 2 (जी) + एच 2 (जी), ∆एच एक्सआर = 2.85 केजे/मोल;

बी) 2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g), ∆Н хр = 1.77 kJ/mol,
यदि a) दबाव बढ़ाएँ, b) तापमान बढ़ाएँ, c) कार्बन मोनोऑक्साइड (II) और सल्फर ऑक्साइड (IV) की सांद्रता बढ़ाएँ।

8. अमोनिया की दहन अभिक्रिया को समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है
4 NH 3 +5O 2 = 4NO + 6H 2 O. दबाव दोगुना होने पर अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ जाएगी? इस प्रणाली के संतुलन स्थिरांक के लिए एक अभिव्यक्ति लिखें।

9. प्रतिक्रिया समीकरण H 2 + I 2 = 2HI के अनुसार आगे बढ़ती है। एक निश्चित तापमान पर प्रतिक्रिया दर स्थिरांक 0.24 है। अभिकारकों की प्रारंभिक सांद्रताएँ थीं: 0 = 0.12 mol/l, 0 = 0.25 mol/l। जब हाइड्रोजन सांद्रता आधी हो जाए तो इस प्रतिक्रिया की दर की गणना करें।

10. यदि पदार्थ A की सांद्रता 2 गुना बढ़ा दी जाए और पदार्थ B की सांद्रता 2 गुना कम कर दी जाए तो प्रतिक्रिया 2A + B → AB की दर कितनी बार बदलेगी?

11. सिस्टम 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g) में पदार्थ B 2 की सांद्रता कितनी बार बढ़ाई जानी चाहिए ताकि जब पदार्थ A की सांद्रता 4 गुना कम हो जाए, तो दर प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया का परिवर्तन नहीं होता है?

12. प्रतिक्रिया 3A + B → 2C + D की शुरुआत के कुछ समय बाद, पदार्थों की सांद्रता थी: [A] = 0.03 mol/l; [बी] = 0.01 मोल/ली; [सी] = 0.008 मोल/ली. पदार्थ A और B की प्रारंभिक सांद्रता क्या हैं?

13. सिस्टम CO + Cl 2 = COCl 2 में, सांद्रता 0.03 से बढ़ाकर 0.12 mol/l कर दी गई, और क्लोरीन सांद्रता 0.02 से बढ़ाकर 0.06 mol/l कर दी गई। अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ गई?

14. प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक क्या है, यदि तापमान में 30 डिग्री की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 15.6 गुना बढ़ जाती है?

15. किसी अभिक्रिया की दर का ताप गुणांक 2.3 है। यदि तापमान 25 डिग्री बढ़ा दिया जाए तो इस प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ जाएगी?

16. एक निश्चित तापमान पर प्रतिक्रिया FeO (k) + CO (g) ↔ Fe (k) + CO 2 (g) का संतुलन स्थिरांक 0.5 है। यदि इन पदार्थों की प्रारंभिक सांद्रता थी तो CO और CO 2 की संतुलन सांद्रता ज्ञात करें: 0 = 0.05 mol/l, 0 = 0.01 mol/l।

17. सिस्टम H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g) में संतुलन निम्नलिखित सांद्रता पर स्थापित किया गया था: = 0.025 mol/l; = 0.005 मोल/ली; = 0.09 मोल/ली. आयोडीन और हाइड्रोजन की प्रारंभिक सांद्रता निर्धारित करें।

18. एक निश्चित तापमान पर, सिस्टम 2NO 2 ↔ 2NO + O 2 में संतुलन निम्नलिखित सांद्रता पर स्थापित किया गया था: = 0.006 mol/l; = 0.024 मोल/ली. प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक और NO 2 की प्रारंभिक सांद्रता ज्ञात करें।

कार्य का उद्देश्य: रासायनिक संतुलन में बदलाव पर एकाग्रता प्रतिक्रिया की दर पर तापमान के प्रभाव का अध्ययन करना। सैद्धांतिक तर्क: एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर उस पदार्थ की मात्रा है जो सजातीय प्रतिक्रियाओं के लिए प्रति इकाई समय प्रति इकाई आयतन या विषम प्रतिक्रियाओं के लिए प्रति इकाई इंटरफ़ेस सतह पर प्रतिक्रिया करती है या प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनती है। यदि समयावधि के भीतर...

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"ऊफ़ा राज्य पेट्रोलियम तकनीकी विश्वविद्यालय"

सामान्य और विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान विभाग

प्रतिवेदन

प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 1 के लिए

"रासायनिक गतिकी और संतुलन"

_______________ समूह के छात्र ई.वी

बीटीएस-14-01

एसोसिएट प्रोफेसर _______________एस.बी

2014

कार्य का लक्ष्य : प्रतिक्रिया की दर पर तापमान के प्रभाव का अध्ययन, रासायनिक संतुलन में बदलाव पर एकाग्रता।

सैद्धांतिक पृष्ठभूमि:

रासायनिक प्रतिक्रिया की गतिकिसी पदार्थ की वह मात्रा है जो प्रति इकाई समय प्रति इकाई आयतन (सजातीय प्रतिक्रियाओं के लिए) या प्रति इकाई इंटरफ़ेस सतह (विषम प्रतिक्रियाओं के लिए) पर प्रतिक्रिया करती है या प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनती है।

यदि समय की अवधि में ∆τ = τ 2  τ 1 प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों में से एक की सांद्रता ∆C = C कम हो जाती है 2 - सी 1 , तो एक निर्दिष्ट अवधि में रासायनिक प्रतिक्रिया की औसत दर के बराबर होती है

वी मान एक निश्चित अवधि में रासायनिक प्रक्रिया की दर को व्यक्त करता है। इसलिए, ∆τ जितना छोटा होगा, औसत गति वास्तविक गति के उतनी ही करीब होगी।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति और सांद्रता;
प्रतिक्रिया प्रणाली का तापमान;
उत्प्रेरक की उपस्थिति;
दबाव,
चरण इंटरफ़ेस का परिमाण और सिस्टम की मिश्रण दर (विषम प्रतिक्रियाओं के लिए);
विलायक का प्रकार.

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर एकाग्रता के प्रभाव का एक सामान्य सूत्रीकरण दिया गया हैसामूहिक कार्रवाई का कानून(1867, गुल्डबर्ग, वेज, बेकेटोव)।

प्रतिक्रिया के लिए aA + bB = cCवी = के[ए]ए[बी]वी,

जहां K आनुपातिकता गुणांक या गति स्थिरांक;

 मोल/ली में अभिकर्मक सांद्रता।

यदि [ए] = 1 मोल/लीटर, [बी] = 1 मोल/लीटर, तोवी=के , इसलिए भौतिक अर्थ

या ,

जहां वी (टी 2) और वी (टी 1) उचित तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर;τ (टी 2) और τ (टी 1) उचित तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की अवधि;γ वैन्ट हॉफ तापमान गुणांक, जो 2-4 की सीमा में एक संख्यात्मक मान ले सकता है।

जहां K रासायनिक प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक है;ई ए सक्रियण ऊर्जा;

आर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक; निरंतर;ऍक्स्प प्राकृतिक लघुगणक का आधार.

यदि दर स्थिरांक K के दो मान ज्ञात हों तो सक्रियण ऊर्जा निर्धारित की जा सकती है 1 और के 2 तापमान पर क्रमशः T 1 और टी 2 , निम्नलिखित सूत्र के अनुसार:

रासायनिक संतुलन.

सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: अपरिवर्तनीय और प्रतिवर्ती। अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएं तब तक पूरी होती रहती हैं जब तक कि किसी एक अभिकारक का पूरी तरह से उपभोग नहीं हो जाता, अर्थात। केवल एक ही दिशा में प्रवाहित करें। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएँ पूर्णता की ओर नहीं बढ़तीं। प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में, कोई भी अभिकारक पूरी तरह से भस्म नहीं होता है। एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया आगे और पीछे दोनों दिशाओं में हो सकती है।

प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लिए

एम ए + एन बी ⇄ पी सी + क्यू डी

रासायनिक संतुलन स्थिरांक है

रासायनिक संतुलन में बदलाव की दिशा ले चेटेलियर के सिद्धांत द्वारा निर्धारित की जाती है:यदि किसी ऐसी प्रणाली पर कोई बाहरी प्रभाव लागू किया जाता है जो रासायनिक संतुलन (सांद्रता, तापमान, दबाव में परिवर्तन) की स्थिति में है, तो इस प्रणाली में स्वचालित रूप से प्रक्रियाएं उत्पन्न होती हैं जो उत्पन्न प्रभाव को कमजोर कर देती हैं।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, संतुलन ऊष्माशोषी प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है, और जैसे-जैसे तापमान घटता है, संतुलन ऊष्माशोषी प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है।

प्रयोग संख्या 1 प्रारंभिक अभिकर्मकों की सांद्रता पर एक सजातीय प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता।

उपकरण, उपकरण: टेस्ट ट्यूब, स्टॉपवॉच, सोडियम थायोसल्फेट के समाधान (तृतीय ), डिव. सल्फ्यूरिक एसिड (1M), पानी।
कार्यप्रणाली: समीकरण के अनुसार आगे बढ़ते हुए, सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सोडियम थायोसल्फेट की सजातीय प्रतिक्रिया के क्लासिक उदाहरण का उपयोग करके इस निर्भरता का अध्ययन किया जा सकता है।

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + S↓ + SO 2 + H 2 O.

प्रयोग के लिए आपको तीन सूखी, साफ परखनलियां तैयार करनी चाहिए और उन्हें नंबर देना चाहिए। पहले में सोडियम थायोसल्फेट घोल की 4 बूंदें और पानी की 8 बूंदें मिलाएं; दूसरे में सोडियम थायोसल्फेट की 8 बूंदें और पानी की 4 बूंदें; तीसरी में सोडियम थायोसल्फेट की 12 बूंदें। परखनलियों को हिलाएं.

यदि हम सशर्त रूप से टेस्ट ट्यूब 1 में सोडियम थायोसल्फेट की दाढ़ सांद्रता को "सी" के रूप में नामित करते हैं, तो तदनुसार टेस्ट ट्यूब 2 में 2 एस मोल होगा, टेस्ट ट्यूब 3 में 3 एस मोल होगा।

दूसरे और तीसरे टेस्ट ट्यूब के साथ भी इसी तरह के प्रयोग करें। प्रयोगात्मक डेटा को प्रयोगशाला जर्नल में तालिका के रूप में दर्ज करें...

टेस्ट ट्यूब नं.	बूंदों की संख्या Na2S2O3	पानी की बूंदों की संख्या	बूंदों की संख्या H2SO4	Na 2 S 2 O 3 की सांद्रता मोल्स में	समय की प्रतिक्रिया τ, एस	सापेक्ष गतिवी =1/ τ, सी -1
					26,09	3,83
					12,19
					8,27	12,09

प्रतिक्रिया दर बनाम सोडियम थायोसल्फेट सांद्रता का ग्राफ़।

निष्कर्ष: सोडियम थायोसल्फेट की बढ़ती सांद्रता के साथ, इस प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। निर्भरता ग्राफ मूल बिंदु से गुजरने वाली एक सीधी रेखा है।

प्रयोग संख्या 2. तापमान पर एक सजातीय प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता का अध्ययन।

उपकरण और उपकरण: टेस्ट ट्यूब, स्टॉपवॉच, थर्मामीटर, सोडियम थायोसल्फेट समाधान (तृतीय ), सल्फ्यूरिक एसिड (1M)
कार्यप्रणाली:

तीन साफ, सूखी परखनलियाँ तैयार करें और उन्हें क्रमांकित करें। उनमें से प्रत्येक में सोडियम थायोसल्फेट घोल की 10 बूंदें मिलाएं। टेस्ट ट्यूब नंबर 1 को कमरे के तापमान पर एक गिलास पानी में रखें और 1…2 मिनट के बाद तापमान नोट करें। फिर टेस्ट ट्यूब में सल्फ्यूरिक एसिड की एक बूंद डालें, साथ ही स्टॉपवॉच चालू करें और कमजोर, बमुश्किल ध्यान देने योग्य मैलापन दिखाई देने पर इसे रोक दें। टेस्ट ट्यूब में एसिड डालने के क्षण से लेकर गंदलापन प्रकट होने तक का समय सेकंड में रिकॉर्ड करें। परिणाम को तालिका में रिकार्ड करें।

फिर गिलास में पानी का तापमान ठीक 10 तक बढ़ा दें 0 या तो गर्म प्लेट पर गर्म करके या गर्म पानी में मिलाकर। इस पानी में टेस्ट ट्यूब नंबर 2 रखें, कई मिनट तक रखें और सल्फ्यूरिक एसिड की एक बूंद डालें, साथ ही स्टॉपवॉच चालू करें, टेस्ट ट्यूब को उसकी सामग्री के साथ एक गिलास पानी में तब तक हिलाएं जब तक कि मैलापन दिखाई न दे। यदि बमुश्किल ध्यान देने योग्य बादल दिखाई देते हैं, तो स्टॉपवॉच को बंद कर दें और स्टॉपवॉच की रीडिंग को तालिका में दर्ज करें। तीसरी परखनली के साथ भी ऐसा ही प्रयोग करें। सबसे पहले गिलास में तापमान 10 और बढ़ाएँ 0 , इसमें टेस्ट ट्यूब नंबर 3 रखें, कई मिनट तक रखें और स्टॉपवॉच चालू करते हुए और टेस्ट ट्यूब को हिलाते हुए सल्फ्यूरिक एसिड की एक बूंद डालें।

प्रतिक्रिया तापमान गुणांक निर्धारित करें γ

परीक्षण नलियाँ

तापमान

टी, 0 सी

समय की प्रतिक्रिया

τ, एस

सापेक्ष गति

प्रतिक्रिया

1/τ,s -1

तापमान गुणांक

26,09

17,22

10,74

3,83

5,81

9,31

1,51

1,55

प्रतिक्रिया दर बनाम तापमान का ग्राफ़.

निष्कर्ष: प्रयोग के दौरान, औसत तापमान गुणांक की गणना की गई, जो 1.55 के बराबर निकला। आदर्श रूप से यह है

प्रयोग क्रमांक 3 रासायनिक संतुलन पर अभिकारकों की सांद्रता का प्रभाव।

उपकरण और उपकरण: टेस्ट ट्यूब, पोटेशियम क्लोराइड (क्रिस्टलीय), फेरिक क्लोराइड समाधान (तृतीय ), पोटेशियम थायोसाइनेट (संतृप्त), आसुत जल, सिलेंडर
कार्यप्रणाली:

FeCl 3 + 3 KCNS ⇄ Fe(CNS) 3 + 3 KCl।

लाल

एक मापने वाले कप या सिलेंडर में 20 मिलीलीटर आसुत जल डालें और संतृप्त फेरिक क्लोराइड घोल की एक बूंद डालें (तृतीय ) और पोटेशियम थायोसाइनेट के संतृप्त घोल की एक बूंद. परिणामी रंगीन घोल को चार परखनलियों में समान रूप से डालें। टेस्ट ट्यूबों को क्रमांकित करें।

पहली परखनली में संतृप्त फेरिक क्लोराइड घोल की एक बूंद डालें (तृतीय ) दूसरे टेस्ट ट्यूब में पोटेशियम थायोसाइनेट के संतृप्त घोल की एक बूंद डालें और तीसरे टेस्ट ट्यूब में क्रिस्टलीय पोटेशियम क्लोराइड डालेंऔर जोर से हिलाओ. चौथी टेस्ट ट्यूब- तुलना के लिए।

ले चेटेलियर के सिद्धांत के आधार पर बताएं कि प्रत्येक व्यक्ति में रंग परिवर्तन का क्या कारण हैमामला।

प्रयोग के परिणामों को एक तालिका के रूप में लिखें

परीक्षण नलियाँ

क्या

जोड़ा

परिवर्तन

तीव्रता

रंग

संतुलन परिवर्तन की दिशा

(दाएं से बाएं)

पहले और दूसरे मामले में, हमने शुरुआती पदार्थों की सांद्रता बढ़ा दी, इसलिए अधिक गहरा रंग प्राप्त हुआ। इसके अलावा, दूसरे मामले में रंग गहरा है, क्योंकि एकाग्रताकेएससीएन घन दर से परिवर्तन। तीसरे प्रयोग में, हमने अंतिम पदार्थ की सांद्रता बढ़ा दी, जिससे घोल का रंग हल्का हो गया।

सामान्य निष्कर्ष: प्रयोगों के दौरान, हमने प्रयोगात्मक रूप से प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता स्थापित की (सांद्रता जितनी अधिक होगी, तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता उतनी ही अधिक होगी (तापमान जितना अधिक होगा); प्रतिक्रिया दर जितनी अधिक होगी); प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता रासायनिक संतुलन को कैसे प्रभावित करती है (प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, रासायनिक संतुलन उत्पादों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है; उत्पादों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, रासायनिक संतुलन प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है) )

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