रासायनिक प्रतिक्रियाएं अक्सर अंत तक आगे बढ़ती हैं, अर्थात। रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान प्रारंभिक उत्पादों का पूरी तरह से उपभोग किया जाता है और नए पदार्थ बनते हैं - प्रतिक्रिया उत्पाद। ऐसी प्रतिक्रियाएं केवल एक दिशा में जाती हैं - प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दिशा में।

अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएं- वे अभिक्रियाएँ जिनमें प्रारंभिक पदार्थ पूर्ण रूप से अभिक्रिया के अंतिम उत्पाद में परिवर्तित हो जाते हैं।

अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएं तीन मामलों में होती हैं यदि:

1) एक अघुलनशील पदार्थ बनता है, अर्थात। तलछट .

उदाहरण के लिए:

BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + 2HCl - यह आणविक समीकरण है

अब प्रत्येक अणु को आयनों में लिखते हैं, उस पदार्थ को छोड़कर जो अवक्षेपित होता है (आयनों के आरोपों के लिए, पाठ्यपुस्तक के अंतिम फ्लाईलीफ पर तालिका "हाइड्रॉक्साइड और लवण की घुलनशीलता" देखें)।

हम समीकरण के दाएं और बाएं तरफ समान आयनों को रद्द करते हैं और उन आयनों को लिखते हैं जो शेष रहते हैं:

बी ० ए	2+	+	इसलिए	2−	→	बेसो4	लघु आयनिक समीकरण है
	4

इस प्रकार, संक्षिप्त आयनिक समीकरण के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि अवक्षेप बेरियम आयनों (Ba 2+) और सल्फेट आयनों (SO 4 2) से बनता है। –).

2) एक गैसीय पदार्थ बनता है, अर्थात। गैस निकलती है:

उदाहरण के लिए:

Na 2 S + 2HCl → 2NaCl + H 2 S - आणविक समीकरण

2Na + + S 2− + 2H + + 2Cl - → 2 Na + + 2 Cl - + H 2 S - पूर्ण आयनिक समीकरण

एस 2− + 2एच + → एच 2 एस - लघु आयनिक समीकरण

3) बनाया पानी:

उदाहरण के लिए:

कोह + एचएनओ 3 → केएनओ 3 + एच 2 ओ - आणविक समीकरण

K + + OH - + H + + NO 3 - → K + + NO 3 - + H 2 O - पूर्ण आयनिक समीकरण

ओएच - + एच + → एच 2 ओ - लघु आयनिक समीकरण

हालांकि, इतनी सारी अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएं नहीं हैं; अधिकांश प्रतिक्रियाएं दो दिशाओं में आगे बढ़ती हैं (नए पदार्थों के निर्माण की दिशा में, और इसके विपरीत, प्रारंभिक प्रतिक्रिया उत्पादों में नए पदार्थों के अपघटन की दिशा में), अर्थात। प्रतिवर्ती हैं।

प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं- रासायनिक प्रतिक्रियाएं जो दो विपरीत दिशाओं में आगे बढ़ती हैं - आगे और पीछे।

उदाहरण के लिए: हाइड्रोजन से अमोनिया बनने की प्रतिक्रिया(एच 2 ) और नाइट्रोजन(एन 2) प्रतिक्रिया का अनुसरण करता है:

3एच 2 + एन 2 → 2एनएच 3

और परिणामस्वरूप अमोनिया के अणु विघटित हो जाते हैंएच 2 तथाएन 2 (यानी सामग्री शुरू करने के लिए):

2एनएच 3 → 3एच 2 + एन 2, तो इन दो प्रतिक्रियाओं का योग है: 3एच 2 + एन 2 2एनएच 3 (तीर दो दिशाओं में आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया को दर्शाता है)।

उत्क्रमणीय अभिक्रियाओं में एक क्षण ऐसा आता है जब अग्र अभिक्रिया की दर (नए पदार्थों के बनने की दर) विपरीत प्रतिक्रिया की दर (नए पदार्थों से प्रारंभिक प्रतिक्रिया उत्पादों के बनने की दर) के बराबर हो जाती है - संतुलन होता है .

रासायनिक संतुलन- रासायनिक रूप से उत्क्रमणीय प्रक्रिया की वह अवस्था जिसमें अग्र अभिक्रिया की दर प्रतिवर्ती अभिक्रिया की दर के बराबर होती है।

रासायनिक संतुलन गतिशील है (अर्थात गतिशील), क्योंकि जब ऐसा होता है, तो प्रतिक्रिया रुकती नहीं है, लेकिन केवल पदार्थों की सांद्रता नहीं बदलती है। इसका अर्थ है कि जितने नए पदार्थ बनते हैं, उतने ही मूल पदार्थ बनते हैं। स्थिर तापमान और दबाव पर, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में संतुलन अनिश्चित काल तक बनाए रखा जा सकता है।

व्यवहार में (प्रयोगशाला में, उत्पादन में) अक्सर प्रत्यक्ष प्रतिक्रियाओं के प्रवाह में रुचि रखते हैं।

संतुलन की स्थिति (एकाग्रता, तापमान या दबाव) में से एक को बदलकर एक प्रतिवर्ती प्रणाली के संतुलन को बदलना संभव है।

रासायनिक संतुलन शिफ्ट कानून (ले चेटेलियर सिद्धांत):यदि संतुलन में एक प्रणाली को संतुलन की स्थिति में से एक को बदलकर कार्य किया जाता है, तो रासायनिक संतुलन की स्थिति इस प्रभाव को कम करने की दिशा में स्थानांतरित हो जाएगी।

1) कब अभिकारकों की सांद्रता में वृद्धि, संतुलन हमेशा दाईं ओर शिफ्ट होता है - एक सीधी प्रतिक्रिया की दिशा में (यानी, नए पदार्थों के निर्माण की दिशा में)।

2) कब दबाव में वृद्धिसिस्टम को संपीड़ित करके, और इसलिए प्रतिक्रियाशील पदार्थों की एकाग्रता में वृद्धि (केवल गैसीय अवस्था में पदार्थों के लिए), सिस्टम के संतुलन को कम संख्या में गैस अणुओं की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है।

3) कब तापमान में वृद्धिबैलेंस शिफ्ट:

ए) एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया के साथ (एक प्रतिक्रिया जो गर्मी के अवशोषण के साथ आगे बढ़ती है) - दाईं ओर (प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दिशा में);

बी) एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के दौरान (गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया) - बाईं ओर (रिवर्स प्रतिक्रिया की दिशा में)।

4) कब तापमान कम करनाबैलेंस शिफ्ट:

ए) एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया (गर्मी के अवशोषण के साथ आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया) के साथ - बाईं ओर (रिवर्स प्रतिक्रिया की दिशा में);

बी) एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया में (एक प्रतिक्रिया जो गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है) - दाईं ओर (प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दिशा में)।

लिखित रूप में एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं को "+ क्यू" या . प्रतिक्रिया के अंत में संकेत द्वारा इंगित किया जाता है

"∆H> 0", एक्ज़ोथिर्मिक - प्रतिक्रिया के अंत में "- Q" या "∆H ." चिह्न< 0».

उदाहरण के लिए: आइए विश्लेषण करें कि सिस्टम में संतुलन कहां बदलता है:

2NO 2 (g) 2NO (g) + O 2 (g) + Q

क) अभिकारकों की सांद्रता में वृद्धि

बी) तापमान में कमी

ग) तापमान में वृद्धि

डी) दबाव में वृद्धि

समाधान:

क) प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता में वृद्धि - संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है (चूंकि, सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार, पदार्थों की सांद्रता जितनी अधिक होगी, प्रतिक्रिया दर उतनी ही अधिक होगी);

बी) तापमान में कमी (क्योंकि प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है) - बाईं ओर शिफ्ट;

ग) तापमान में वृद्धि - दाईं ओर शिफ्ट;

प्रतिक्रियाओं के प्रकारों के कई वर्गीकरणों में से, उदाहरण के लिए, जो थर्मल प्रभाव (एक्सोथर्मिक और एंडोथर्मिक) द्वारा निर्धारित होते हैं, पदार्थों के ऑक्सीकरण राज्यों (रेडॉक्स) में परिवर्तन से, उनमें शामिल घटकों की संख्या (अपघटन, यौगिक) द्वारा निर्धारित किया जाता है। ), और इसी तरह, दो परस्पर दिशाओं में होने वाली प्रतिक्रियाएं, अन्यथा कहा जाता है प्रतिवर्ती . प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं का एक विकल्प प्रतिक्रियाएं हैं अपरिवर्तनीय, जिसके दौरान अंतिम उत्पाद (अवक्षेप, गैसीय पदार्थ, पानी) बनता है। इन प्रतिक्रियाओं में निम्नलिखित शामिल हैं:

नमक के घोल के बीच विनिमय प्रतिक्रियाएं, जिसके दौरान या तो एक अघुलनशील अवक्षेप बनता है - CaCO 3:

सीए (ओएच) 2 + के 2 सीओ 3 → काको 3↓ + 2KOH (1)

या एक गैसीय पदार्थ - CO2 :

3 के 2 सीओ 3 + 2 एच 3 आरओ 4 → 2 के 3 आरओ 4 + 3 सीओ 2+ 3एच 2 ओ (2)

या एक खराब रूप से विघटित पदार्थ प्राप्त होता है - एच 2 ओ:

2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 एच 2हे(3)

यदि हम एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया पर विचार करते हैं, तो यह न केवल आगे की दिशा में आगे बढ़ती है (प्रतिक्रियाओं में 1,2,3 बाएं से दाएं), बल्कि विपरीत दिशा में भी। ऐसी प्रतिक्रिया का एक उदाहरण गैसीय पदार्थों से अमोनिया का संश्लेषण है - हाइड्रोजन और नाइट्रोजन:

3एच 2 + एन 2 ↔ 2एनएच 3 (4)

इस तरह, एक रासायनिक प्रतिक्रिया को उत्क्रमणीय कहा जाता है यदि यह न केवल आगे (→) में बल्कि विपरीत दिशा (←) में भी आगे बढ़ती है और प्रतीक (↔) द्वारा दर्शाया गया है।

इस प्रकार की प्रतिक्रिया की मुख्य विशेषता यह है कि प्रतिक्रिया उत्पाद प्रारंभिक सामग्रियों से बनते हैं, लेकिन साथ ही, एक ही उत्पाद से प्रारंभिक अभिकर्मक बनते हैं। यदि हम प्रतिक्रिया (4) पर विचार करते हैं, तो समय की एक सापेक्ष इकाई में, अमोनिया के दो मोल बनने के साथ, वे हाइड्रोजन के तीन मोल और नाइट्रोजन के एक मोल के बनने पर विघटित हो जाएंगे। आइए हम प्रतीक V 1 द्वारा प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया (4) की दर को निरूपित करें, फिर इस दर के लिए व्यंजक रूप लेगा:

वी 1 = केˑ [Н 2 ] 3 , (5)

जहां "k" के मान को किसी दी गई प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक के रूप में परिभाषित किया गया है, [H 2] 3 के मान और प्रतिक्रिया समीकरण में गुणांक के अनुरूप शक्तियों के लिए उठाए गए प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता के अनुरूप हैं। उत्क्रमण के सिद्धांत के अनुसार, विपरीत प्रतिक्रिया की दर अभिव्यक्ति लेगी:

वी 2 = केˑ 2 (6)

समय के प्रारंभिक क्षण में, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर अधिकतम मान लेती है। लेकिन धीरे-धीरे प्रारंभिक अभिकर्मकों की सांद्रता कम हो जाती है और प्रतिक्रिया दर धीमी हो जाती है। उसी समय, रिवर्स रिएक्शन की दर बढ़ने लगती है। जब आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर समान हो जाती है (V 1 \u003d V 2), यह आता है संतुलन की स्थिति , जिस पर प्रारंभिक और गठित दोनों अभिकर्मकों की सांद्रता में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाओं को शाब्दिक रूप से नहीं लिया जाना चाहिए। आइए हम एक एसिड के साथ धातु की बातचीत की सबसे अक्सर उद्धृत प्रतिक्रिया का उदाहरण दें, विशेष रूप से, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जस्ता:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (7)

वास्तव में, जस्ता, एसिड में घुलने पर, एक नमक बनाता है: जिंक क्लोराइड और हाइड्रोजन गैस, लेकिन कुछ समय बाद सीधी प्रतिक्रिया की दर धीमी हो जाती है, क्योंकि घोल में नमक की सांद्रता बढ़ जाती है। जब प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से बंद हो जाती है, तो जिंक क्लोराइड के साथ एक निश्चित मात्रा में हाइड्रोक्लोरिक एसिड घोल में मौजूद होगा, इसलिए प्रतिक्रिया (7) निम्नलिखित रूप में दी जानी चाहिए:

2Zn + 2HCl = 2ZnНCl + H 2 (8)

या Na 2 SO 4 और BaCl 2 के घोल डालने से प्राप्त अघुलनशील अवक्षेप बनने की स्थिति में:

ना 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2NaCl (9)

अवक्षेपित BaSO 4 नमक, कुछ हद तक, आयनों में अलग हो जाएगा:

बेसो 4 बा 2+ + एसओ 4 2- (10)

इसलिए, अपरिवर्तनीय और अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाओं की अवधारणाएं सापेक्ष हैं। फिर भी, प्रकृति और लोगों की व्यावहारिक गतिविधियों दोनों में, इन प्रतिक्रियाओं का बहुत महत्व है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन या अधिक जटिल कार्बनिक पदार्थों की दहन प्रक्रिया, जैसे शराब:

सीएच 4 + ओ 2 \u003d सीओ 2 + एच 2 ओ (11)

2सी 2 एच 5 ओएच + 5ओ 2 \u003d 4सीओ 2 + 6एच 2 ओ (12)

पूरी तरह से अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं हैं। यह मानव जाति का एक सुखद सपना माना जाएगा यदि प्रतिक्रियाएं (11) और (12) प्रतिवर्ती होतीं! तब सीओ 2 और एच 2 ओ से फिर से गैस और गैसोलीन और अल्कोहल को संश्लेषित करना संभव होगा! दूसरी ओर, प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं जैसे (4) या सल्फर डाइऑक्साइड का ऑक्सीकरण:

एसओ 2 + ओ 2 ↔ एसओ 3 (13)

अमोनियम लवण, नाइट्रिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड, आदि, दोनों अकार्बनिक और कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन में मुख्य हैं। लेकिन ये प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं! और अंतिम उत्पाद प्राप्त करने के लिए: NH 3 या SO 3, इस तरह के तकनीकी तरीकों का उपयोग करना आवश्यक है: अभिकर्मकों की सांद्रता को बदलना, दबाव बदलना, तापमान बढ़ाना या घटाना। लेकिन यह पहले से ही अगले विषय का विषय होगा: "रासायनिक संतुलन का विस्थापन।"

blog.site, सामग्री की पूर्ण या आंशिक प्रतिलिपि के साथ, स्रोत के लिए एक लिंक की आवश्यकता है।

परिभाषा

रासायनिक प्रतिक्रियापदार्थों का परिवर्तन कहा जाता है जिसमें उनकी संरचना और (या) संरचना में परिवर्तन होता है।

ऊर्जा और एन्ट्रापी कारकों के अनुकूल अनुपात के साथ प्रतिक्रिया संभव है। यदि ये कारक एक दूसरे को संतुलित करते हैं, तो व्यवस्था की स्थिति नहीं बदलती है। ऐसे मामलों में, सिस्टम को संतुलन में कहा जाता है।
एक दिशा में आगे बढ़ने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अपरिवर्तनीय कहा जाता है। अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं। इसका मतलब यह है कि समान परिस्थितियों में, आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाएं होती हैं (विशेषकर जब बंद सिस्टम की बात आती है)।

एक प्रणाली की स्थिति जिसमें आगे की प्रतिक्रिया की दर विपरीत प्रतिक्रिया की दर के बराबर होती है, रासायनिक संतुलन कहलाती है। . इस मामले में, अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है (संतुलन सांद्रता)।

निरंतर संतुलन

अमोनिया प्राप्त करने की प्रतिक्रिया पर विचार करें:

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

आइए हम प्रत्यक्ष (1) और रिवर्स (2) प्रतिक्रियाओं की दरों की गणना के लिए व्यंजक लिखें:

1 = कश्मीर 1 [एच 2] 3

2 = कश्मीर 2 2

आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें समान हैं, इसलिए हम लिख सकते हैं:

के 1 3 = के 2 2

के 1 / के 2 = 2 / 3

दो स्थिरांक का अनुपात एक स्थिरांक है। संतुलन स्थिरांक आगे और विपरीत प्रतिक्रियाओं की दर स्थिरांक का अनुपात है।

के = 2 / 3

सामान्य शब्दों में, संतुलन स्थिरांक है:

एमए + एनबी ↔ पीसी + क्यूडी

के = [सी] पी [डी] क्यू / [ए] एम [बी] एन

संतुलन स्थिरांक उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर शक्तियों के लिए उठाए गए प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता के उत्पादों का अनुपात है, जो उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर शक्तियों के लिए उठाए गए प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता के उत्पाद के लिए है।

यदि K को संतुलन सांद्रता के रूप में व्यक्त किया जाता है, तो K s को अक्सर निरूपित किया जाता है। गैसों के लिए उनके आंशिक दबावों के संदर्भ में K की गणना करना भी संभव है। इस मामले में, K को K p के रूप में निरूपित किया जाता है। K s और K p के बीच एक संबंध है:

के पी \u003d के सी × (आरटी) n,

जहां n अभिकारकों से उत्पादों में संक्रमण के दौरान सभी मोल गैसों की संख्या में परिवर्तन है, R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है।

K एकाग्रता, दबाव, आयतन और उत्प्रेरक की उपस्थिति से स्वतंत्र है, और तापमान और अभिकारकों की प्रकृति पर निर्भर करता है। यदि K 1 से बहुत कम है, तो मिश्रण में अधिक प्रारंभिक पदार्थ होते हैं, और 1 से अधिक होने की स्थिति में मिश्रण में अधिक उत्पाद होते हैं।

विषम संतुलन

प्रतिक्रिया पर विचार करें

सीएसीओ 3 (टीवी) सीएओ (टीवी) + सीओ 2 (जी)

संतुलन स्थिरांक के व्यंजक में ठोस प्रावस्था के घटकों की सांद्रता शामिल नहीं होती है, इसलिए

रासायनिक संतुलन प्रणाली के सभी घटकों की उपस्थिति में होता है, लेकिन संतुलन स्थिरांक ठोस चरण में पदार्थों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। रासायनिक संतुलन एक गतिशील प्रक्रिया है। K प्रतिक्रिया की प्रक्रिया के बारे में जानकारी देता है, और ΔG - इसकी दिशा के बारे में। वे एक दूसरे से संबंधित हैं:

Δजी 0 = -आर × टी × एलएनके

जी 0 = -2.303 × आर × टी × एलजीके

रासायनिक संतुलन में बदलाव। ले चेटेलियर का सिद्धांत

तकनीकी प्रक्रियाओं के दृष्टिकोण से, प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाएं फायदेमंद नहीं होती हैं, क्योंकि प्रतिक्रिया उत्पाद की उपज को कैसे बढ़ाया जाए, इसका ज्ञान होना आवश्यक है, अर्थात। यह सीखना आवश्यक है कि रासायनिक संतुलन को प्रतिक्रिया के उत्पादों की ओर कैसे स्थानांतरित किया जाए।

एक प्रतिक्रिया पर विचार करें जिसमें अमोनिया की उपज बढ़ाना आवश्यक है:

एन 2 (जी) + 3 एच 2 (जी) 2एनएच 3 (जी),< 0

संतुलन को प्रत्यक्ष या विपरीत प्रतिक्रिया की दिशा में स्थानांतरित करने के लिए, इसका उपयोग करना आवश्यक है ले चेटेलियर का सिद्धांत: यदि संतुलन में एक प्रणाली बाहर से किसी कारक (तापमान, दबाव, मात्रा, पदार्थों की एकाग्रता में वृद्धि या कमी) से प्रभावित होती है, तो सिस्टम इस प्रभाव का प्रतिकार करता है।

उदाहरण के लिए, यदि एक संतुलन प्रणाली में तापमान बढ़ा दिया जाता है, तो 2 संभावित प्रतिक्रियाओं में से एक, एंडोथर्मिक होगी; यदि आप दबाव बढ़ाते हैं, तो संतुलन बड़ी संख्या में पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा; यदि सिस्टम में आयतन कम हो जाता है, तो संतुलन में बदलाव दबाव में वृद्धि के लिए निर्देशित किया जाएगा; यदि प्रारंभिक पदार्थों में से किसी एक की सांद्रता बढ़ जाती है, तो 2 संभावित प्रतिक्रियाओं में से, एक जाएगी जिससे उत्पाद की संतुलन एकाग्रता में कमी आएगी।

तो, माना प्रतिक्रिया के संबंध में, अमोनिया की उपज बढ़ाने के लिए, प्रारंभिक पदार्थों की एकाग्रता में वृद्धि करना आवश्यक है; तापमान कम करें, क्योंकि सीधी प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है, दबाव बढ़ाएँ या आयतन घटाएँ।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: अपरिवर्तनीय और प्रतिवर्तीई प्रतिक्रियाएं। अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाएंअंत तक प्रवाह (अभिकर्मकों में से एक की पूर्ण खपत तक), और में प्रतिवर्तीकिसी भी अभिकारक का पूर्ण रूप से उपभोग नहीं होता है, क्योंकि प्रतिवर्ती अभिक्रिया आगे और पीछे दोनों दिशाओं में आगे बढ़ सकती है।

अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया का एक उदाहरण:

Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया का एक उदाहरण:

प्रारंभ में, आगे की प्रतिक्रिया की दर वीपीआर बड़ा है, और रिवर्स रिएक्शन की दर वीवॉल्यूम शून्य के बराबर है

समय पर आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरों की निर्भरता । जब ये वेग समान होते हैं, तो रासायनिक संतुलन होता है।

जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, प्रारंभिक सामग्री का उपभोग किया जाता है और उनकी सांद्रता गिरती है। उसी समय, प्रतिक्रिया उत्पाद दिखाई देते हैं, उनकी सांद्रता बढ़ जाती है। नतीजतन, एक रिवर्स प्रतिक्रिया होने लगती है, और इसकी दर धीरे-धीरे बढ़ जाती है। जब आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर समान हो जाती है, तो रासायनिक संतुलन होता है। यह गतिशील है, क्योंकि, यद्यपि तंत्र में पदार्थों की सांद्रता स्थिर रहती है, प्रतिक्रिया आगे और पीछे दोनों दिशाओं में आगे बढ़ती रहती है।

अगर बराबर वीपर वीइसके बारे में जनता की कार्रवाई के कानून के अनुसार उनके भावों की बराबरी करना संभव है *। उदाहरण के लिए, आयोडीन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिवर्ती बातचीत के लिए:

कजनसंपर्क ··= कखंड 2 या

रवैया आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर स्थिरांक (क) संतुलन स्थिरांक कहलाता है। एक स्थिर तापमान पर, संतुलन स्थिरांक एक स्थिर मूल्य है जो उत्पादों की सांद्रता और शुरुआती पदार्थों के बीच के अनुपात को दर्शाता है, जो संतुलन पर स्थापित होता है। मूल्य कअभिकारकों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है।

जब तक बाहरी स्थितियां स्थिर रहती हैं, तब तक प्रणाली संतुलन की स्थिति में है। प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले किसी भी पदार्थ की सांद्रता में वृद्धि के साथ, संतुलन इस पदार्थ की खपत की ओर बदल जाता है; जब किसी पदार्थ की सांद्रता कम हो जाती है, तो संतुलन इस पदार्थ के बनने की ओर खिसक जाता है।

एक ही दिशा में आगे बढ़ने वाली रासायनिक अभिक्रिया कहलाती है अचल.

अधिकांश रासायनिक प्रक्रियाएं हैं प्रतिवर्ती. इसका मतलब यह है कि समान परिस्थितियों में, आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाएं होती हैं (विशेषकर जब बंद सिस्टम की बात आती है)।

उदाहरण के लिए:

एक प्रतिक्रिया

एक खुली प्रणाली में अचल;

बी) एक ही प्रतिक्रिया

एक बंद प्रणाली 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 कार्रवाई के कानून के आधार पर आगे की प्रतिक्रिया दर:

चूँकि पदार्थ A और B की सान्द्रता समय के साथ घटती जाती है, अग्र अभिक्रिया की दर भी कम हो जाती है।

प्रतिक्रिया उत्पादों की उपस्थिति का अर्थ है एक रिवर्स प्रतिक्रिया की संभावना, और समय के साथ, पदार्थ सी और डी की सांद्रता बढ़ जाती है, जिसका अर्थ है कि वापस प्रतिक्रिया दर.

जल्दी या बाद में, एक ऐसी स्थिति में पहुँच जाएगा जिसमें आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर बराबर हो जाएगी = .

एक प्रणाली की स्थिति जिसमें आगे की 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। उन्हें संतुलन सांद्रता कहा जाता है। मैक्रो स्तर पर, ऐसा लगता है कि सामान्य तौर पर कुछ भी नहीं बदलता है। लेकिन वास्तव में, प्रत्यक्ष और विपरीत दोनों प्रक्रियाएं चलती रहती हैं, लेकिन एक ही गति से। इसलिए, सिस्टम में इस तरह के संतुलन को मोबाइल और गतिशील कहा जाता है।

आइए हम पदार्थों की संतुलन सांद्रता को [ए], [बी], [सी], [डी] के रूप में निरूपित करें। तब से = , k 1 [A] α [बी] β = कश्मीर 2 [सी] γ [डी] δ , कहाँ पे

जहाँ α, β, , घातांक हैं, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में गुणांक के बराबर; कश्मीर 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।

एक स्थिर तापमान पर, संतुलन स्थिरांक है दी गई प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लिए मान स्थिर है. यह प्रतिक्रिया उत्पादों (अंश) और प्रारंभिक सामग्री (हर) की सांद्रता के बीच के अनुपात को दर्शाता है, जो संतुलन पर स्थापित होता है।

एक निश्चित तापमान पर प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों के संतुलन सांद्रता का निर्धारण करके प्रायोगिक डेटा से संतुलन स्थिरांक की गणना की जाती है।

संतुलन स्थिरांक का मान प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज, इसके पाठ्यक्रम की पूर्णता को दर्शाता है। यदि आप K »1 प्राप्त करते हैं, तो इसका अर्थ है कि संतुलन पर [C] γ [डी] δ " [ए] α [बी] β , यानी, प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता पर प्रबल होती है, और प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज बड़ी होती है।

जब K, 1 के बराबर होता है, तो प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज संगत रूप से छोटी होती है। उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड के एथिल एस्टर की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के लिए

निरंतर संतुलन:

20 डिग्री सेल्सियस पर इसका मान 0.28 (अर्थात 1 से कम) होता है।

इसका मतलब 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 निम्नानुसार व्यक्त किए जाते हैं:

संतुलन स्थिरांक का मान अभिकारकों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है।

नियतांक उत्प्रेरक की उपस्थिति पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि यह अग्र और विपरीत दोनों अभिक्रियाओं की सक्रियण ऊर्जा को समान मात्रा में परिवर्तित करता है। उत्प्रेरक केवल संतुलन स्थिरांक के मूल्य को प्रभावित किए बिना संतुलन की शुरुआत को तेज कर सकता है।

निरंतर बाहरी परिस्थितियों में मनमाने ढंग से लंबे समय तक संतुलन बनाए रखा जाता है: तापमान, प्रारंभिक पदार्थों की एकाग्रता, दबाव (यदि गैसें शामिल हैं या प्रतिक्रिया में बनती हैं)।

इन स्थितियों को बदलकर, नई स्थितियों के अनुरूप सिस्टम को एक संतुलन स्थिति से दूसरे में स्थानांतरित करना संभव है। इस तरह के एक संक्रमण कहा जाता है विस्थापनया बैलेंस शिफ्ट.

अमोनिया के निर्माण के साथ नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया की प्रतिक्रिया के उदाहरण का उपयोग करके संतुलन को स्थानांतरित करने के विभिन्न तरीकों पर विचार करें:

पदार्थों की सांद्रता बदलने का प्रभाव

जब प्रतिक्रिया मिश्रण में नाइट्रोजन N2 और हाइड्रोजन H2 मिलाया जाता है, तो इन गैसों की सांद्रता बढ़ जाती है, जिसका अर्थ है कि अग्र अभिक्रिया की दर बढ़ जाती है. संतुलन दाईं ओर, प्रतिक्रिया उत्पाद की ओर, यानी अमोनिया NH 3 की ओर शिफ्ट हो जाता है।

एन 2 + 3एच 2 → 2एनएच 3

संतुलन स्थिरांक के लिए व्यंजक का विश्लेषण करके भी यही निष्कर्ष निकाला जा सकता है। नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की सांद्रता में वृद्धि के साथ, हर बढ़ता है, और चूंकि K बराबर है। - मान स्थिर है, अंश में वृद्धि होनी चाहिए। इस प्रकार, प्रतिक्रिया मिश्रण में प्रतिक्रिया उत्पाद NH3 की मात्रा बढ़ जाएगी।

अमोनिया प्रतिक्रिया उत्पाद NH 3 की सांद्रता में वृद्धि, संतुलन को बाईं ओर स्थानांतरित कर देगी, प्रारंभिक सामग्री के निर्माण की ओर। इसी 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 का आयतन कम होता जाता 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, के बराबर के लिए अभिव्यक्ति में अंश 4 गुना बढ़ जाएगा, और हर - 16 गुना, यानी, संतुलन गड़बड़ा जाएगा। इसे बहाल करने के लिए, अमोनिया की एकाग्रता में वृद्धि होनी चाहिए और नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की सांद्रता कम होनी चाहिए। संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाएगा। दबाव में परिवर्तन का तरल और ठोस निकायों के आयतन पर व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, अर्थात यह उनकी एकाग्रता को नहीं बदलता है। फलस्वरूप, प्रतिक्रियाओं के रासायनिक संतुलन की स्थिति जिसमें गैसें भाग नहीं लेती हैं, दबाव पर निर्भर नहीं करती हैं.

तापमान परिवर्तन का प्रभाव

तापमान में वृद्धि के साथ, सभी प्रतिक्रियाओं (एक्सो- और एंडोथर्मिक) की दरों में वृद्धि होती है। इसके अलावा, तापमान में वृद्धि का उन प्रतिक्रियाओं की दर पर अधिक प्रभाव पड़ता है जिनमें उच्च सक्रियण ऊर्जा होती है, जिसका अर्थ है कि एन्दोठेर्मिक.

इस प्रकार, विपरीत प्रतिक्रिया (एंडोथर्मिक) की दर आगे की दर से अधिक बढ़ जाती है। ऊर्जा के अवशोषण के साथ संतुलन प्रक्रिया की ओर शिफ्ट हो जाएगा।

संतुलन बदलाव की दिशा का अनुमान लगाया जा सकता है ले चेटेलियर का सिद्धांत:

यदि संतुलन (एकाग्रता, दबाव, तापमान परिवर्तन) में एक प्रणाली पर एक बाहरी प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन उस दिशा में बदल जाता है जो इस प्रभाव को कमजोर करता है।

इस तरह:

अभिकारकों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, सिस्टम का रासायनिक संतुलन प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ओर बढ़ जाता है;

प्रतिक्रिया उत्पादों की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, सिस्टम का रासायनिक संतुलन प्रारंभिक पदार्थों के गठन की ओर बढ़ जाता है;

दबाव में वृद्धि के साथ, सिस्टम का रासायनिक संतुलन उस प्रतिक्रिया की ओर बढ़ जाता है जिसमें बनने वाले गैसीय पदार्थों की मात्रा कम होती है;

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सिस्टम का रासायनिक संतुलन एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर बढ़ जाता है;

तापमान में कमी के साथ - एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया की दिशा में।

ले चेटेलियर सिद्धांत न केवल रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर लागू होता है, बल्कि कई अन्य प्रक्रियाओं पर भी लागू होता है: वाष्पीकरण, संघनन, पिघलने, क्रिस्टलीकरण, आदि। सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक उत्पादों के उत्पादन में, ले चेटेलियर सिद्धांत और कानून से उत्पन्न होने वाली गणना। बड़े पैमाने पर कार्रवाई से रासायनिक प्रक्रियाओं को अंजाम देने के लिए ऐसी स्थितियों का पता लगाना संभव हो जाता है जो वांछित पदार्थ की अधिकतम उपज प्रदान करती हैं।

परीक्षा उत्तीर्ण करने के लिए संदर्भ सामग्री:

आवर्त सारणी

घुलनशीलता तालिका