इस लेख में, हमें किसी भी प्रतिक्रिया के रासायनिक संतुलन के बारे में सीखना चाहिए और ले चेटेलियर का सिद्धांत रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
कभी-कभी सभी प्रतिक्रियाएं पूरी नहीं होती हैं यदि उन पर उपयुक्त शर्तें लागू की जाती हैं। कुछ समय बाद अभिकारक की कुछ मात्रा छोड़ कर अभिक्रिया को रोक दिया जाएगा। दरअसल, वे कुछ हद तक चले जाते हैं और फिर रुक जाते हैं, क्योंकि उस स्तर पर वे रुक जाते हैं, वे पहले से ही संतुलन की स्थिति प्राप्त कर चुके होते हैं। इसलिए, शर्तों को लागू करने पर प्रतिक्रिया नहीं बदलती है और वे आगे या पीछे की दिशा में नहीं जाते हैं, तो हमें विभिन्न प्रयोगात्मक शर्तों को लागू करना होगा।
संतुलन की स्थिति में आगे और पीछे दोनों के लिए प्रतिक्रिया की दर समान होती है रासायनिक संतुलन के लिए संतुलन की प्रकृति गतिशील होती है, निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
- संतुलन गतिशील है
- संतुलन दोनों दिशाओं से पहुँचा जा सकता है।
1. क्या है रासायनिक संतुलन?
आइए हम एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया पर विचार करें जो एक बंद बर्तन में एक स्थिर तापमान की स्थिति में होती है;
स्थिर तापमान पर इस रासायनिक प्रतिक्रिया की दर केवल अभिकारकों की सापेक्ष मात्रा या सांद्रता पर निर्भर करती है। सान्द्रता में वृद्धि से अभिक्रिया की दर बढ़ जाती है जबकि सान्द्रता में कमी से अभिक्रिया की दर घट जाती है।
शुरुआत में, प्रतिक्रिया प्रणाली में न तो सी होता है और न ही डी लेकिन ए और बी होता है। इसलिए, प्रतिक्रिया केवल आगे की दिशा में आगे बढ़ती है। इस स्थिति में, अभिकारकों की सांद्रता अधिक होती है, इसलिए, प्रतिक्रिया की दर अधिकतम हो जाती है रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
जैसे ही सी और डी आगे की प्रतिक्रिया में बनना शुरू करते हैं, वे ए और बी को फिर से बनाने के लिए एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। प्रतिक्रिया की शुरुआत में, सी और डी की एकाग्रता बहुत कम होती है, इसलिए पिछली प्रतिक्रिया की दर भी नगण्य होती है, उस समय रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
लेकिन जैसे-जैसे C और D की सांद्रता समय के साथ बढ़ती जाती है, पश्च अभिक्रिया की दर भी बढ़ती जाती है। दूसरी ओर, सी और डी की सांद्रता में वृद्धि के साथ, ए और बी की एकाग्रता धीरे-धीरे कम हो जाती है। नतीजतन, आगे की प्रतिक्रिया दर उत्तरोत्तर कम हो जाती है। इस प्रक्रिया से गुजरने के बाद जब एक क्षण आता है जब आगे की प्रतिक्रिया और पश्च प्रतिक्रिया की दर संतुलन अवस्था में समान हो जाती है, रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
साम्यावस्था किसी भी अभिक्रिया में तभी होती है जब अग्र अभिक्रिया की दर और पश्च अभिक्रिया की दर समान हो जाती है। इस स्थिति में, प्रतिक्रिया पूर्ण ठहराव की स्थिति तक नहीं पहुँचती है। किसी विशेष प्रतिक्रिया के लिए आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाएँ प्रतिक्रिया की समान दर पर एक साथ आगे बढ़ती हैं।
संतुलन पर, प्रतिक्रिया प्रणाली में मौजूद विभिन्न घटकों की एकाग्रता को कहा जाता है संतुलन एकाग्रता और पूरे मिश्रण को के रूप में जाना जाता है संतुलन मिश्रण. यदि प्रतिक्रिया की स्थितियों (अर्थात तापमान, दबाव, आदि) को स्थिर रखा जाता है, तो प्रतिक्रिया प्रणाली में मौजूद विभिन्न घटकों की सापेक्ष मात्रा समय के साथ नहीं बदलती है, रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
रासायनिक संतुलन की परिभाषा
किसी दिए गए तापमान और दबाव पर, जब किसी भी प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया में, आगे की प्रतिक्रिया की गति और पीछे की प्रतिक्रिया की गति रिवर्स प्रतिक्रिया के बराबर हो जाती है और प्रतिक्रिया प्रणाली में मौजूद विभिन्न घटकों की सापेक्ष मात्रा समय के साथ नहीं बदलती है। , तो उस विशेष अवस्था को रासायनिक संतुलन की स्थिति कहा जाता है उस विशेष प्रतिक्रिया की रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
किसी भी उत्क्रमणीय रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन की स्थापना के बाद, यदि प्रतिक्रिया प्रणाली को स्थिर तापमान और दबाव पर अनिश्चित काल तक खड़े रहने के लिए छोड़ दिया जाता है, तो अभिकारकों और उत्पादों की सापेक्ष मात्रा अपरिवर्तित रहेगी रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
यह अवलोकन इस धारणा की ओर ले जाता है कि प्रतिक्रिया पूरी तरह से संतुलन पर रुक जाती है रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
लेकिन प्रायोगिक तौर पर यह साबित हो गया है कि प्रतिक्रिया बंद नहीं हुई है, बल्कि आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाएं एक ही दर पर एक साथ आगे बढ़ती हैं।
इसीलिए रासायनिक संतुलन के रूप में नामित किया गया है गतिशील संतुलन।
2. रासायनिक संतुलन एक प्रणाली क्यों है?
शुरू करने से पहले रासायनिक संतुलन एक प्रणाली क्यों मौजूद है, हमें रासायनिक संतुलन को प्रभावित करने वाले कारक पर चर्चा करनी चाहिए।
रासायनिक संतुलन की स्थायीता
यदि उस प्रतिक्रिया की भौतिक और रासायनिक स्थिति अपरिवर्तित रहती है, तो इसके संतुलन में कोई बदलाव नहीं होता है, संतुलन की विशेषता अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता में स्थिरता से होती है। लेकिन प्रतिक्रिया की स्थिति में परिवर्तन से संतुलन की स्थिति बदल सकती है रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
संतुलन की गतिशील प्रकृति
संतुलन की प्राप्ति के बाद भी, रासायनिक प्रतिक्रियाएं समाप्त नहीं होती हैं। समान या समान गति से आगे और पीछे की प्रतिक्रियाएं एक साथ आगे बढ़ती हैं।
जब किसी उत्क्रमणीय रासायनिक अभिक्रिया में अग्र अभिक्रिया की दर तथा पश्च अभिक्रिया की दर समान हो जाती है, तभी अभिक्रिया साम्यावस्था को प्राप्त होती है या उस क्षण हम कह सकते हैं कि अभिक्रिया अपनी साम्यावस्था में होती है। इसलिए, संतुलन पर, यदि आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं में से कोई भी 100% पूर्ण हो जाता है, तो संतुलन स्वयं अपना अस्तित्व खो देता है। इसलिए संतुलन के अस्तित्व के लिए, दोनों दिशाओं की प्रतिक्रियाओं को अपूर्ण होना होगा रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
किसी भी दिशा से संतुलन की स्वीकार्यता
जब एक निश्चित शर्तों के तहत एक प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू की जाती है, या तो उस प्रतिक्रिया के अभिकारकों या उत्पादों के साथ, समान संतुलन प्राप्त किया जाएगा, अर्थात, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रारंभिक सामग्री अभिकारक या उत्पाद हैं, बशर्ते कि प्रायोगिक स्थितियाँ समान हैं दोनों ही मामलों में रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
एक उत्प्रेरक संतुलन की स्थिति को नहीं बदल सकता
उत्प्रेरक की उपस्थिति या अनुपस्थिति में किसी भी उत्क्रमणीय रासायनिक प्रतिक्रिया के मामले में प्राप्त संतुलन स्थिति हमेशा समान पाई जाती है, बशर्ते प्रतिक्रियाओं के दौरान स्थितियां समान हों। दूसरे शब्दों में, अभिकारक और उत्पाद की सापेक्ष मात्रा समान रहती है चाहे उत्प्रेरक का उपयोग किया जाए या नहीं, रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
उत्प्रेरक केवल प्रतिक्रिया दर को तेज कर सकते हैं लेकिन संतुलन बनाए रख सकते हैं।
3. जब एक प्रणाली रासायनिक संतुलन में होती है?
जब किसी प्रतिक्रिया में तापमान या दबाव या यहां तक कि एकाग्रता के आवेदन से अभिकारकों की एकाग्रता और उत्पादों की एकाग्रता बराबर होती है तो सिस्टम संतुलन में होता है।
दो प्रणालियाँ मौजूद हैं जहाँ एक रासायनिक संतुलन होता है एक प्रणाली होती है
सजातीय संतुलन
किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन जिसमें सभी पदार्थ, अभिकारक और उत्पाद एक ही चरण या एक ही भौतिक अवस्था में होते हैं, के रूप में जाना जाता है सजातीय संतुलन।
N2(जी) + 3H2(जी) = 2एनएच3(छ)
विषमयुग्मजी संतुलन
किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन जिसमें अभिकारक और उत्पाद अलग-अलग चरणों या अलग-अलग भौतिक अवस्था में होते हैं, के रूप में जाना जाता है विषम संतुलन।
CaCO3(एस) = सीएओ (एस) + सीओ2(छ)
4. क्या रासायनिक संतुलन एक बंद प्रणाली है?
में बंद प्रणाली, कोई भी प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया संतुलन की स्थिति तक पहुंच जाएगी। दरअसल, एक बंद बर्तन में रासायनिक संतुलन की व्यवस्था होती है।
एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है जहां उत्पाद अभिकारकों के बीच बातचीत से प्राप्त होते हैं, अभिकारक बनाने के लिए एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, और प्रतिक्रिया की शर्तों के तहत अभिकारकों और उत्पादों के बीच एक संतुलन स्थापित किया जाता है।
एक बंद बर्तन में NH . का ऊष्मीय अपघटन4सीएल एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
जब NH4Cl को एक बंद बर्तन में 350 . पर गर्म किया जाता है0सी, यह एनएच 3 और एचसीएल गैसों का उत्पादन करने के लिए थर्मल अपघटन से गुजरता है। लेकिन, एक लंबी अवधि के बाद भी, यह देखा गया है कि NH3 और HCl गैसों के अलावा अविघटित NH4Cl वाष्प कंटेनर में रहता है। यह साबित करता है कि का अपघटन गर्मी के प्रयोग से NH4Cl वाष्प कभी पूरा नहीं होता है रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
एक अन्य बंद बर्तन में, NH3 और HCl गैसों के एक विषुवतीय मिश्रण को 350 . पर गर्म किया जाता है0एक लंबी अवधि के लिए सी, और पोत में NH4 और HCl गैसों के साथ NH3Cl वाष्प शामिल पाया गया है। यह NH3 और के बीच की प्रतिक्रिया है बंद बर्तन में HCl गैसें कभी भी पूर्ण नहीं होती हैं रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
इस प्रकार, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि NH4Cl वाष्प गैसीय NH3 और HCl का उत्पादन करने के लिए गर्म होने पर विघटित होता है जो प्रतिक्रिया की दी गई शर्तों के तहत NH4Cl गैस को सुधारने के लिए फिर से एक दूसरे के साथ आंशिक रूप से प्रतिक्रिया करता है। दूसरे शब्दों में, NH4Cl वाष्प का ऊष्मीय अपघटन एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है।
प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लक्षण
प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया की मुख्य और एकमात्र विशेषता यह है कि आगे और पीछे की प्रतिक्रियाएं एक साथ होती हैं। फॉरवर्ड रिएक्शन में, रिएक्टेंट्स उत्पादों को प्राप्त करने के लिए एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जबकि उत्पाद एक दूसरे के साथ रिएक्टेंट्स का उत्पादन करने के लिए बैकवर्ड रिएक्शन में रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
उत्क्रमणीय अभिक्रिया के अपूर्ण होने के कारण अभिकारक ऐसी अभिक्रियाओं में कभी समाप्त नहीं होते हैं।
ऐसी प्रतिक्रियाओं में, साम्यावस्था तभी होती है जब उस विशेष अभिक्रिया में अग्र अभिक्रिया की दर और पश्च अभिक्रिया की दर समान हो जाती है और कोई परिवर्तन नहीं होता है।
प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लिए, संतुलन अवस्था में गिब्स की मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन शून्य होता है।
5. क्या एक खुली प्रणाली में रासायनिक संतुलन हो सकता है?
यह दिखाने के लिए कि खुली प्रणाली में कोई प्रतिक्रिया रासायनिक संतुलन में रहती है या नहीं, हम प्रतिक्रिया पर विचार करते हैं। खुले कंटेनरों में किए जाने पर अधिकांश प्रतिक्रियाएं अपरिवर्तनीय होती हैं, लेकिन यदि समान प्रतिक्रियाएं बंद कंटेनरों में की जाती हैं, तो प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं प्रतीत होती हैं।
जब ठोस CaCO3 एक खुले कंटेनर में गरम किया जाता है
यदि हीटिंग एक उजागर स्थिति में किया जाता है, तो CO2 कंटेनर से गैस हवा में निकल जाती है और केवल ठोस CaO अवशेष के रूप में रहता है। इस मामले में, अभिकारक पूरी तरह से समाप्त हो गया है। तो, प्रतिक्रिया को एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया माना जाता है, और कोई रासायनिक संतुलन नहीं देखा जाता है रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
इसलिए, उत्पादों की सांद्रता में कोई संतुलन मौजूद नहीं है, इसलिए एक खुली प्रणाली में, रासायनिक संतुलन मौजूद नहीं है। दरअसल, यहां द्रव्यमान और गर्मी दोनों ही पलायन कर जाते हैं।
6. किसी सिस्टम का रासायनिक संतुलन कैसे ज्ञात करें
द्रव्यमान क्रिया के नियम के आधार पर, हम एक रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन की भविष्यवाणी कर सकते हैं जो स्टोइकोमेट्रिक गणना का अनुसरण करती है। विस्तार से, हम प्रतिक्रियाओं के रासायनिक संतुलन के बजाय संतुलन स्थिरांक की गणना कर सकते हैं। द्रव्यमान क्रिया के नियमों को एक स्टोइकोमेट्रिक प्रतिक्रिया के अभिकारक की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर के आधार पर परिभाषित किया जा सकता है।
आइए हम निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रिया पर विचार करें, A का एक ग्राम-मोल, b के एक ग्राम-तिल के साथ अभिक्रिया करके, C का एक ग्राम-मोल उत्पन्न करता है: A+B = C
तो, द्रव्यमान क्रिया के नियम के अनुसार, एक निश्चित समय पर एक निश्चित तापमान पर, प्रतिक्रिया की दर, रासायनिक संतुलन एक प्रणाली है।
आर α [ए] [बी], या आर = के [ए] [बी]
जहां k आनुपातिकता स्थिरांक है, जिसे दर स्थिरांक के रूप में जाना जाता है। [ए] और [बी] उस समय क्रमशः ए और बी के सक्रिय द्रव्यमान या दाढ़ सांद्रता हैं।
अब अलग-अलग दर में आता है संतुलन स्थिरांक एकाग्रता, दबाव और दाढ़ की एकाग्रता पर निर्भर करता है।
Kc - यदि संतुलन पर किसी भी प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले घटकों के सक्रिय द्रव्यमान को दाढ़ की एकाग्रता के रूप में व्यक्त किया जाता है, तो प्राप्त संतुलन स्थिरांक को k कहा जाता हैc.
एए+बीबी = डीडी+ईई
kc = [डी]d*[इ]e/[ए]a*[बी]b जहां [ए], [बी], [डी], [ई] दाढ़ हैं संतुलन पर विभिन्न घटकों की एकाग्रता.
Kp - यदि संतुलन पर किसी भी प्रतिवर्ती गैसीय प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले घटकों के सक्रिय द्रव्यमान को आंशिक दबाव के रूप में व्यक्त किया जाता है, तो इस प्रकार प्राप्त संतुलन स्थिरांक को k के रूप में जाना जाता हैp.
एए (जी) + बीबी (जी) = डीडी (जी) + ईई (जी)
Kp = पीdD*peE/paA*pbB जहां पीA, पीB, pD, पीE संतुलन पर विभिन्न घटक गैसों के आंशिक दबाव क्रमशः हैं।
Kx - किसी भी उत्क्रमणीय रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक, जो अभिकारकों और उत्पादों की दाढ़ सांद्रता को उनके मोल अंश के रूप में व्यक्त करके प्राप्त किया जाता है, k के रूप में नामित किया जाता हैx.
एए+बीबी = डीडी+ईई
kx= एक्सdडी * एक्सeE/xaA*xbB जहां xA, एक्सB,xd,xE संतुलन पर क्रमशः ए, बी, डी और ई के तिल अंश हैं।
7. ले चेटेलियर का सिद्धांत
यदि संतुलन के तहत एक प्रणाली दबाव, तापमान या एकाग्रता, या अन्य भौतिक मापदंडों में परिवर्तन के अधीन है, तो संतुलन खुद को इस तरह से स्थानांतरित कर देगा जैसे कि उस परिवर्तन के प्रभाव को बेअसर कर देता है।
ले चेटेलियर के सिद्धांत को प्रभावित करने वाले कारक,
- बढ़ते और घटते दबाव का प्रभाव
- तापमान में वृद्धि और कमी का प्रभाव
- संतुलन पर उत्प्रेरक का प्रभाव
- संतुलन पर अक्रिय गैस के योग का प्रभाव
निष्कर्ष
प्रत्येक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया एक संतुलन अवस्था प्राप्त करने का प्रयास करती है। यह संतुलन अवस्था तापमान, दबाव, अभिकारकों की सांद्रता और यहाँ तक कि उत्प्रेरकों की उपस्थिति के कारण भी उत्पन्न होती है।
नमस्ते......मैं बिस्वरूप चंद्र डे हूं, मैंने पंजाब केंद्रीय विश्वविद्यालय से रसायन विज्ञान में स्नातकोत्तर की पढ़ाई पूरी की है। मेरी विशेषज्ञता का क्षेत्र अकार्बनिक रसायन विज्ञान है। रसायन विज्ञान केवल पंक्ति दर पंक्ति पढ़ने और याद रखने के बारे में नहीं है, यह आसान तरीके से समझने की एक अवधारणा है और यहां मैं आपके साथ रसायन विज्ञान के बारे में अवधारणा साझा कर रहा हूं जो मैं सीखता हूं क्योंकि ज्ञान इसे साझा करने के लायक है।