سوال‌های تعادل در امتحان نهایی معمولاً سه شکل دارند: نوشتن عبارت ثابت تعادل، پیش‌بینی جهت جابه‌جایی تعادل و محاسبه‌ی K از روی غلظت‌ها. همه را با یک مثال آشنا مرور می‌کنیم:
N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH < 0
عبارت ثابت تعادل
K = [NH3]2 / ([N2][H2]3)
یادتان باشد جامدها و مایع‌های خالص در عبارت K نوشته نمی‌شوند و ضریب‌های واکنش به توان غلظت‌ها می‌روند.
اصل لوشاتلیه
اگر تعادلی را به هم بزنیم، سامانه در جهتی جابهجا میشود که اثر آن تغییر را کاهش دهد.
| تغییر | جهت جابه‌جایی | اثر بر K |
|---|---|---|
| افزودن N2 یا H2 | رفت (تولید آمونیاک بیشتر) | بدون تغییر |
| خارج کردن NH3 | رفت | بدون تغییر |
| افزایش فشار (کاهش حجم) | سمت مول گازی کمتر ← رفت | بدون تغییر |
| افزایش دما | برگشت (واکنش گرماده است) | K کاهش می‌یابد |
| افزودن کاتالیزگر | جابهجا نمی‌شود | بدون تغییر |
چرا هابر در دمای نسبتاً بالا کار میکند؟
از نظر تعادل، دمای پایین آمونیاک بیشتری می‌دهد؛ اما سرعت واکنش در دمای پایین بسیار کم است. به همین دلیل صنعت یک دمای میانه (حدود ۴۵۰ درجه‌ی سلسیوس)، فشار بالا (حدود ۲۰۰ اتمسفر) و کاتالیزگر آهن را انتخاب میکند و آمونیاک تولیدشده را با سرد کردن و مایع کردن پیوسته از مخلوط خارج میکند.
نکته‌ی امتحانی
فقط دما مقدار K را تغییر می‌دهد. اگر سوال پرسید «با افزایش فشار K چه میشود؟» جواب «تغییر نمیکند» است، حتی اگر تعادل جابهجا شود.
دیدگاه‌ها