प्रतिक्रिया दर और रासायनिक संतुलन की परिभाषा

सभी रासायनिक प्रतिक्रिया उसके प्रति एक निश्चित सहजता है संतुलन, और इसकी जाँच करने के लिए हम इसे G के चिन्ह से करते हैं, ऊर्जा गिब्स मुक्त, जिसका अर्थ है कि, इस परिमाण के मूल्य के माध्यम से, हम भविष्यवाणी कर सकते हैं कि प्रतिक्रिया एक निश्चित अर्थ में होगी या नहीं।

गिब्स फ्री एनर्जी की भिन्नता सामान्य रूप से, मानक स्थितियों के तहत, उत्पादों और अभिकारकों की ऊर्जा के बीच अंतर के रूप में भी मानक अवस्था में व्यक्त की जाती है:

जबकि, यदि प्रतिक्रिया गैर-मानक परिस्थितियों में होती है, तो ∆Gº और ∆G के बीच संबंध निम्नलिखित द्वारा निर्धारित किया जाता है अभिव्यक्ति:

जहाँ Q अभिक्रिया भागफल है।

के निहितार्थ को समझने के लिए प्रतिक्रिया गति और रासायनिक संतुलन हमें ∆G के चिन्ह का अध्ययन करना चाहिए:

यदि ∆G ऋणात्मक है, तो इसका तात्पर्य है कि प्रतिक्रिया प्रत्यक्ष अर्थ में स्वतःस्फूर्त (होती है) है।

यदि ∆G धनात्मक है, तो इसका अर्थ है कि प्रतिक्रिया प्रत्यक्ष अर्थों में स्वतःस्फूर्त (होती नहीं) नहीं है।

जबकि, यदि ∆G = 0, कोई परिवर्तन नहीं होगा, क्योंकि प्रणाली संतुलन में है, और जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, स्पीड प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया दर अप्रत्यक्ष प्रतिक्रिया दर के बराबर है। इसका तात्पर्य यह है कि प्रतिक्रिया भागफल Q संतुलन स्थिरांक K के बराबर है, इसलिए प्रतिक्रिया की एक विशिष्ट दिशा के पक्ष में कोई प्रवृत्ति नहीं है।

क्यू के रूप में परिभाषित किया गया है:

एक सामान्य प्रतिक्रिया के लिए:

जबकि K एक ही रूप लेता है, लेकिन साम्यावस्था में सांद्रता के साथ।

यदि हम उस स्थिति पर लौटते हैं जहां G ऋणात्मक है, तो इसका तात्पर्य है कि प्रतिक्रिया भागफल Q, K से कम है (स्थिरांक संतुलन), का तात्पर्य है कि उत्पाद की सांद्रता उससे कम है, जो प्रतिक्रिया में होने पर होनी चाहिए संतुलन। अतः सहजता की दृष्टि से यह प्रत्यक्ष अर्थों में स्वतःस्फूर्त हो जाता है।

जबकि, यदि ∆G धनात्मक है, तो उन उत्पादों से ऊपर उत्पादों की प्रधानता होगी जो मौजूद होने चाहिए यदि प्रणाली संतुलन में होती, जिसमें Q K से अधिक होता। इसलिए, प्रतिक्रिया विपरीत दिशा में स्वतःस्फूर्त होती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्यू और के की सख्त परिभाषा उत्पादों और अभिकारकों की गतिविधियों के संदर्भ में दी गई है, गतिविधि को एकाग्रता या दबाव के रूप में परिभाषित करते हुए:

ओ अच्छा:

वहां से यह इस प्रकार है कि क्यू और के दोनों आयामहीन हैं और सांद्रता और आंशिक दबाव दोनों में उठाए जा सकते हैं।

जब उत्पादों और अभिकारकों की सांद्रता या आंशिक दबाव समय के साथ स्थिर रखा जाता है, तो स्थिति होती है रासायनिक संतुलन, जहाँ तक गतिशील संतुलन की स्थिति है, क्योंकि प्रत्यक्ष और व्युत्क्रम प्रतिक्रिया की दर समान। संतुलन की गतिशीलता को उजागर करना महत्वपूर्ण है, जिस गति से वे बनते हैं और उत्पादों और अभिकर्मकों का उपभोग समान है, इसलिए सांद्रता या आंशिक दबाव नहीं है ये बदलता रहता है।

यदि स्थिति संतुलन की स्थिति से दूर हो जाती है, तो कुछ प्रजातियां दूसरे पर हावी हो जाएंगी और वहां से प्रत्यक्ष और उलटा प्रतिक्रिया गति से संबंधित अभिव्यक्ति उत्पन्न होती है, केसी:

मान लीजिए कि ऊपर देखी गई प्रतिक्रिया:

जहाँ Kd और Ki क्रमशः आगे या विपरीत दिशा में प्रतिक्रिया दर स्थिरांक हैं।

फिर से, यदि Kc> 1 है, तो इसका अर्थ है कि Ki, Kd से कम है, इसलिए, उत्पादों के अभिकारकों में रूपांतरण की एक उच्च डिग्री है। इस मामले में, संतुलन को उत्पादों की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है।

विपरीत होता है यदि Kc <1, जिसका अर्थ है कि प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया दर अप्रत्यक्ष प्रतिक्रिया दर से कम है और बहुत कम है उपभोग अभिकारकों के संतुलन को अभिकारकों की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है। जबकि, यदि Kc = 1, गति समान है और निकाय संतुलन में है। दो मुद्दों को परिभाषित करना महत्वपूर्ण है: पहला, इस स्थिरांक का मान विशेष रूप से पर निर्भर करता है तापमान और, बदले में, उत्पादों और अभिकारकों की सांद्रता या दबाव को व्यक्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले परिमाण के अनुसार बदलता रहता है। अंततः कानून रासायनिक संतुलन कम दबाव में समाधान या गैसों को पतला करने के लिए समायोजित करता है।

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