If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

જો તમે વેબ ફિલ્ટરની પાછળ હોવ, તો કૃપા કરીને ખાતરી કરો કે ડોમેન્સ *.kastatic.org અને *.kasandbox.org અનબ્લોક થયા છે.

મુખ્ય વિષયવસ્તુ

આંશિક દબાણનો ઉપયોગ કરી સંતુલન અચળાંક Kp ની ગણતરી

વાયુ અવસ્થાની પ્રક્રિયાઓ માટે સંતુલન અચળાંક Kp ની વ્યાખ્યા, અને Kc પરથી Kp ની ગણતરી કઈ રીતે કરવી. 

મુખ્ય બાબતો

  • સંતુલન અચળાંક, Kp, આંશિક દબાણના સંદર્ભમાં સંતુલન આગળ પ્રક્રિયક અને નીપજની સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર બતાવે છે.
  • વાયુ-અવસ્થા પ્રક્રિયા માટે, aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g), Kp માટેની પદાવલિ
Kp=(PC)c(PD)d(PA)a(PB)b
  • Kp નીચેના સમીકરણ વડે, મોલર સાંદ્રતા, Kc, ના સંદર્ભમાં સંતુલન અચળાંક સાથે સંબંધિત છે:
Kp=Kc(RT)Δn
જ્યાં Δn
Δn=નીપજ વાયુના મોલપ્રક્રિયક વાયુના મોલ

પરિચય: સંતુલન અને Kc નો ઝડપી સારાંશ

જ્યારે પ્રક્રિયા સંતુલન આગળ હોય, ત્યારે પુરોગામી પ્રક્રિયા અને પ્રતિગામી પ્રક્રિયા પાસે એકસમાન વેગ હોય છે. સંતુલન આગળ પ્રક્રિયા ઘટકોની સાંદ્રતા અચળ હોય છે, તેમ છતાં પુરોગામી અને પ્રતિગામી પ્રક્રિયાઓ હજુ પણ થાય છે.
શા માટે પેંગ્વિન, તે પૂછ્યું? વાંચવાનું ચાલુ રાખો!! Photo credit: Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.
ચોક્કસ તાપમાન આગળ પ્રક્રિયા માટે સંતુલન આગળ સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર વવ્યાખ્યાયિત કરવા સંતુલન અચળાંક ઉપયોગી છે. વ્યાપક રીતે, આપણે સંતુલન અચળાંકને દર્શાવવા K અથવા Kc નો ઉપયોગ કરીએ છીએ. જ્યારે આપણે Kc નો ઉપયોગ કરીએ, ત્યારે સબસ્ક્રીપટ c નો અર્થ થાય કે બધી સાંદ્રતાઓને મોલર સાંદ્રતા, અથવા મોલ દ્રાવ્યL દ્રાવણ ના સંદર્ભમાં દર્શાવી છે.

Kp vs. Kc: સાંદ્રતાને બદલે આંશિક દબાણનો ઉપયોગ

જ્યારે પ્રક્રિયા ઘટકો વાયુ હોય, ત્યારે આપણે આંશિક દબાણના સંદર્ભમાં પણ સંતુલન આગળ રસાયણના જથ્થાને દર્શાવી શકીએ. જ્યારે આંશિક દબાણના સંદર્ભમાં વાયુ સાથે સંતુલન અચળાંક લખવામાં આવ્યો હોય, ત્યારે સંતુલન અચળાંકને સંજ્ઞા Kp તરીકે લખાય છે. સબસ્ક્રીપટ p પેંગ્વિન માટે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, ધારો કે આપણી પાસે નીચે સંતુલિત વાયુ-અવસ્થાની પ્રક્રિયા છે:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
આ સમીકરણમાં, પ્રક્રિયક A ના a મોલ પ્રક્રિયક B ના b મોલ સાથે પ્રક્રિયા કરીને નીપજ C ના c મોલ અને નીપજ D ના d મોલ બનાવે છે.
જો આપણે સંતુલન આગળ દરેક ઘટકનું આંશિક દબાણ જાણતા હોઈએ, જ્યાં A(g) ના આંશિક દબાણને PA તરીકે બતાવ્યું છે, તો આ પ્રક્રિયા માટે Kp માટેની પદાવલિ
Kp=(PC)c(PD)d(PA)a(PB)b
Kp ની ગણતરી કરતી વખતે નીચેની બાબતોને યાદ રાખો:
  • ખાતરી કરો કે પ્રક્રિયા સંતુલિત છે! અથવા, તત્વયોગમિતિય ગુણકો અને સંતુલન અચળાંકમાં ઘાતાંકો ખોટા થશે.
  • શુદ્ધ પ્રવાહી અથવા ઘન પાસે સંતુલન પદાવલિમાં સાંદ્રતા 1 હોય છે. Kc ની ગણતરી કરતી વખતે આ સમાન જ છે.
  • Kp ને ઘણી વાર એકમ વગર લખવામાં આવે છે. Kpની કિંમત આંશિક દબાણ માટે ઉપયોગી એકમ પર આધાર રાખે છે, તેથી Kp ના પ્રશ્નોને ઉકેલતી વખતે તમારે પુસ્તકમાં વપરાયેલા દબાણના એકમોને ચકાસવાની જરૂર છે.
  • Kp ની ગણતરી માટે ઉપયોગી બધા જ આંશિક દબાણ પાસે એકસમાન એકમ હોવા જોઈએ.
  • ઘન અને શુદ્ધ પ્રવાહીને સમાવતી પ્રક્રિયા માટે આપણે Kp લખી શકીએ કારણકે સંતુલન પદાવલિમાં તેઓ દેખાતા નથી.

વાયુ સાંદ્રતા અને આંશિક દબાણ વચ્ચે ફેરવવું

કેનમાંથી કોઈક કથ્થાઈ સોડાને ગ્લાસમાં રેડે છે તેનું નજીકનું ચિત્ર. સોડામાંથી બહાર આવતા પરપોટા ગ્લાસની ઉપર ફિણનું જાડું સ્તર બનાવે છે.
સોડાને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે દબાણયુક્ત કરવામાં આવે છે, જે સોડા પ્રવાહીમાં થોડું દ્રાવ્ય છે. જયારે કેનને ખોલવામાં આવે, ત્યારે પ્રવાહી સપાટી ઉપરનું વાયુનું આંશિક દબાણ ઘટે છે,જેના કારણે ઓગળેલો કાર્બન ડાયોક્સાઈડ જલીયથી વાયુ અવસ્થામાં જાય છે. તેથી, પરપોટાઓ!! Photo credit: Marnav Sharma, CC BY 2.0
આપણે આદર્શ વાયુ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને વાયુ સાંદ્રતાને—M અથવા molLએકમમાં—આંશિક દબાણમાં ફેરવી શકીએ. મોલર સાંદ્રતા એ વાયુના મોલની સંખ્યા પ્રતિ કદ, અથવા nVછે, તેથી આપણે નીચે મુજબ P અને nV વચ્ચેનો સંબંધ મેળવવા આદર્શ વાયુ સમીકરણને ફરીથી ગોઠવી શકીએ:
PV=nRT         બંને બાજુ V વડે ભાગતા.P=(nV)RT
તાપમાન T આગળ Kc અને Kp ની વચ્ચે સીધું ફેરવવા માટે સમીકરણ તારવવા આપણે આ સંબંધનો ઉપયોગ કરી શકીએ, જ્યાં R વાયુ અચળાંક છે:
Kp=Kc(RT)Δn
સંજ્ઞા Δn સંતુલિત સમીકરણમાં નીપજ બાજુ વાયુના મોલની સંખ્યા ઓછા પ્રક્રિયક બાજુ વાયુના મોલની સંખ્યા છે:
Δn=નીપજ વાયુના મોલપ્રક્રિયક વાયુના મોલ
કેટલાક ઉદાહરણમાં આ સમીકરણનો ઉપયોગ કરવાનો મહાવરો કરીએ!

ઉદાહરણ 1: આંશિક દબાણ પરથી Kp શોધવું

નીચેની વાયુ-અવસ્થા પ્રક્રિયા માટે Kp શોધવાનો પ્રયત્ન કરીએ:
2N2O5(g)O2(g)+4NO2(g)
કોઈક તાપમાન T માટે સંતુલન આગળ દરેક ઘટક માટે આંશિક દબાણ આપણે જાણીએ છીએ:
PN2O5=2.00atmPO2=0.296atmPNO2=1.70atm
તાપમાન T આગળ, આ પ્રક્રિયા માટે Kp શું છે?
સૌપ્રથમ આપણે આપણા સંતુલિત સમીકરણ માટે Kp પદાવલિ લખી શકીએ:
Kp=(PO2)(PNO2)4(PN2O5)2
હવે આપણે સંતુલન પદાવલિમાં સંતુલિત આંશિક દબાણમાં કિંમત મૂકીને Kp માટે ઉકેલી શકીએ:
Kp=(0.296)(1.70)4(2.00)2=0.618

ઉદાહરણ 2: Kc પરથી Kp શોધવું

હવે જુદી પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાને જોઈએ:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
જો આ પ્રક્રિયા માટે 400K આગળ Kc 4.5×104 હોય, તો તે જ સમાન તાપમાન આગળ, સંતુલન અચળાંક, Kp, શું છે?
વાયુ અચળાંકનો ઉપયોગ કરો જે આંશિક દબાણના એકમ બાર માટે Kp આપશે.
આ પ્રશ્નને ઉકેલવા માટે, આપણે બે સંતુલન અચળાંક વચ્ચેના સંબંધનો ઉપયોગ કરી શકીએ:
Kp=Kc(RT)Δn
Δn શોધવા માટે, આપણે પ્રક્રિયાની નીપજ બાજુ પરથી વાયુના મોલની સરખામણી પ્રક્રિયક બાજુ પરના વાયુના મોલ સાથે કરી શકીએ:
Δn=નીપજ વાયુના મોલપ્રક્રિયક વાયુના મોલ=2mol NH3(1mol N2+3mol H2)=2mol વાયુ
આપણે Kp શોધવા માટે Kc, T, અને Δn માટેની જ્ઞાત કિંમતોને હવે મૂકી શકીએ. આપણે આપણા સમીકરણમાં વાયુ અચળાંક R ના એકમની નોંધ રાખવા માંગીશું તેથી તે નક્કી કરશે કે આપણે બાર અથવા atm ના આંશિક દબાણ માટે Kp ની ગણતરી કરવા માંગીએ છીએ કે નહિ. જ્યારે આંશિક દબાણનો એકમ બાર હોય,ત્યારે આપણે Kp ની ગણતરી કરવા માંગીએ છીએ, આપણે R=0.08314LbarKmol નો ઉપયોગ કરીશું.
Kp=Kc(RT)Δn=(4.5×104)(R400)2=(4.5×104)(0.08314400)2=41
નોંધો કે જો આપણે atm ના સંદર્ભમાં વ્યાખ્યાયિત વાયુ અચળાંકનો ઉપયોગ કરીએ, તો આપણને Kp ની જુદી કિંમત મળે.

ઉદાહરણ 3: કુલ દબાણ પરથી Kp શોધવું

અંતે, પાણીના વિઘટન માટે સંતુલન અચળાંકને ધ્યાનમાં લઈએ:
2H2O(l)2H2(g)+O2(g)
ધારો કે પ્રારંભમાં ત્યાં કોઈ હાઇડ્રોજન કે ઓક્સિજન વાયુ હાજર નથી. પ્રક્રિયા જેમ સાન્તુએલન તરફ આગળ વધે, તેમ કુલ દબાણ વધીને 2.10atm થાય છે.
આ માહિતીના આધારે, પ્રક્રિયા માટે Kp શું છે?
આ પ્રશ્ન કરવા માટે, ICE ટેબલનો ઉપયોગ કરીને આંશિક દબાણની કલ્પના કરવી મદદરૂપ થશે.
નોંધો કે આપણે Kp માટેની ગણતરીમાં શુદ્ધ પ્રવાહીનો સમાવેશ કરતા નથી; આ ટેબલ ફક્ત બે વાયુમય નીપજ માટે આંશિક દબાણની માહિતીનો સમાવેશ કરે છે. પ્રારંભમાં પ્રણાલીમાં ત્યાં કોઈ નીપજ નથી, તેથી આપણે ટેબલની પ્રથમ હરોળને શૂન્ય સાથે ભરી શકીએ.
સમીકરણ2H2O(l)2H2(g)O2(g)
પ્રારંભિકN/A0atm0atm
ફેરફારN/A+2x+x
સંતુલનN/A2xx
હવે, જ્યારે પ્રક્રિયા સંતુલન આગળ પહોંચે ત્યારે આંશિક દબાણ કઈ રીતે બદલાય છે તે દર્શાવવા સંતુલિત સમીકરણને જોઈએ તત્વયોગમિતિય સહગુણકોને આધારે, આપણે જાણીએ છીએ કે PO2 માટેની કિંમત x વડે વધે, PH2 માટે ફેરફાર બમણો, 2x થશે. ટેબલમાં ત્રીજી હરોળ સંતુલન આગળનું આંશિક દબાણ દર્શાવવા પ્રથમ બે હરોળની પદાવલિઓનો સરવાળો છે.
આ બિંદુ આગળ, x માટે ઉકેલવા આપણને ડાલ્ટનનો નિયમ મદદ કરી શકે. ડાલ્ટનના નિયમ પરથી આપણે જાણીએ છીએ કે પ્રણાલીનું કુલ દબાણ, Ptotal, બરાબર પ્રણાલીમાંના દરેક ઘટક માટે આંશિક દબાણનો સરવાળો થાય.
Ptotal=PA+PB+PC+
સંતુલન કિંમતોનો ઉપયોગ કરીને, આપણે નીચે મુજબ આપણી પ્રક્રિયા માટે કુલ દબાણ દર્શાવી શકીએ:
Ptotal=PH2+PO2=2x+x=3x
અવલોકન કરેલા કુલ દબાણ 2.10atm નો ઉપયોગ કરીને, આપણે x માટે ઉકેલી શકીએ:
Ptotal=2.10atm=3xx=0.70atm
ICE ટેબલની અંતિમ હરોળમાં x માટે 0.70atm ની કિંમત મૂકીને, આપણે હવે બે વાયુઓ માટે સંતુલન આંશિક દબાણ શોધી શકીએ:
PH2=2x=1.40atm
PO2=x=0.70atm
પ્રક્રિયા માટે સંતુલન પદાવલીને હવે આપણે સેટ કરી શકીએ અને Kp માટે ઉકેલીએ:
Kp=(PH2)2PO2=(1.40)2(0.70)=1.37

સારાંશ

  • સંતુલન અચળાંક, Kp, આંશિક દબાણના સંદર્ભમાં સંતુલન આગળ પ્રક્રિયક અને નીપજની સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર બતાવે છે.
  • વાયુ-અવસ્થા પ્રક્રિયા માટે, aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g), Kp માટેની પદાવલિ
Kp=(PC)c(PD)d(PA)a(PB)b
  • Kp નીચેના સમીકરણ વડે, મોલર સાંદ્રતા, Kc, ના સંદર્ભમાં સંતુલન અચળાંક સાથે સંબંધિત છે
Kp=Kc(RT)Δn
જ્યાં Δn
Δn=નીપજ વાયુના મોલપ્રક્રિયક વાયુના મોલ