வேதிச்சமநிலை – II (Chemical Equilibrium – II) மூன்று மதிப்பெண்

1. சமநிலை மாறிலி – வரையறு. அல்லது சமநிலை மாறிலி என்றால் என்ன?

மாறாத வெப்பநிலையில் முன்னோக்கு வினையின் வேகத்திற்கும், பின்னோக்கு வினையின் வேகத்திற்கும் உள்ள விகிதம் ஒரு மாறிலி.

அல்லது

எந்தவொரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையிலும் kf / kr ஒரு மாறிலியாகும்.

அல்லது

சமநிலை மாறிலி, Kc = kf / kr

இதில்,

kf = முன்னோக்கு வினையின் வினைவேக மாறிலி

kr = பின்னோக்கு வினையின் வினைவேக மாறிலி

அல்லது

மாறாத வெப்பநிலையில், சமநிலை வினையின் வினைவிளை பொருள்களின் செறிவுகளின் பெருக்குத்தொகைக்கும், வினைபடு பொருள்களின் செறிவுகளின் பெருக்குத்தொகைக்கும் இடையே உள்ள விகிதம் ஒரு மாறிலி.

அல்லது

சமநிலை மாறிலி, Kc = வினைவிளை பொருள்களின் செறிவு / வினைபடு பொருள்களின் செறிவு

அல்லது

பொதுவான சமநிலை வினை aA + bB ⇌ cC + dD, க்கு சமநிலை மாறிலிச் சமன்பாடு Keq = [C]c [D]d / [A]a [B]b. Keq என்பது சமநிலை மாறிலியாகும்.

அல்லது

சமன் செய்யப்பட்ட சமன்பாட்டிலுள்ள குணகங்கள் அடுக்குகளாக கொண்ட வினைவிளை பொருள்களின் செறிவுகளின் பெருக்கத்தை வினைபடு பொருள்களின் செறிவுகளின் பெருக்கத்தால் வகுத்தால் கிடைப்பது சமநிலை மாறிலியாகும்.

2. வினைக் குணகம் - வரையறு. அது சமநிலை மாறிலியுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொண்டுள்ளது?

சமநிலையற்ற நிலையில் வினைபடு பொருள்களின் செறிவிற்கும், வினைவிளை பொருள்களின் செறிவிற்கும் இடையேயான விகிதம்.

வினைக் குணகம் (Q) சமநிலை மாறிலி (K) உடன் பின்வருமாறு தொடர்பு கொண்டுள்ளது.

1. Q < K ஆக இருக்கும் போது, அதிக வினைவிளை பொருள்கள் உருவாகும். அதாவது, முன்னோக்குவினை நிகழ்வது சாத்தியமாகிறது.

2. Q > K ஆக இருக்கும் போது, வினைவிளை பொருள்களிலிருந்து அதிக அளவு வினைபடு பொருள்கள் உருவாகின்றன. அதாவது, பின்னோக்குவினை நிகழ்வது சாத்தியமாகிறது.

3. Q = K ஆக இருக்கும் போது, சமநிலை அடையும்.

Q மற்றும் K ஆகியவை ஒரே வெப்பம் மற்றும் அழுத்தம் உள்ள நிலையில் மேற்சொன்ன கூற்று சாத்தியமாகிறது.

3. HI சிதைவடைதலின் சமநிலை மாறிலி 458°C வெப்பநிலையில் 2.06 x 10–2 ஆகும். சமநிலையில் HI மற்றும் I2 -ன் செறிவுகள் முறையே 0.36 M மற்றும் 0.15 M ஆகும். H2 -ன் சமநிலைச் செறிவைக் கணக்கிடு.

HI சிதைவடைதலின் சமநிலை மாறிலி, Kc = 2.06 x 10–2

சமநிலையில் HI -ன் செறிவு, [HI] = 0.36 M

சமநிலையில் I2 -ன் செறிவு, [I2] = 0.15 M

சமநிலையில் H2 -ன் செறிவு, [H2] = ?

2HI ⇌ H2 + I2

       Kc = [H2] [I2] / [HI]2

2.06 x 10–2 = [H2] [0.15] / [0.36]2

     [H2] = 2.06 x 10–2 x (0.36)2 / 0.15

சமநிலையில் H2 -ன் செறிவு [H2] = 1.78 x 10–2

4. Cl2-ன் முன்னிலையில் PCl5 சிதைவடைதல் குறைவது ஏன்?

PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g)

Kc = [PCl3] [Cl2] / [PCl5]

மேற்கண்ட சமன்பாட்டின்படி, Cl2 ன் செறிவை அதிகரிக்கும் போது Kc ன் மதிப்பு உயரும். ஆனால், Kc யானது ஒரு மாறிலியாகும். Kc ன் மதிப்பு மாறாமலிருக்க PCl5 மதிப்பு உயருகிறது. அல்லது PCl5 சிதைவடைதல் குறைகிறது. எனவே, Cl2 ன் செறிவை அதிகரிக்கும் போது பின்னோக்கு வினை நிகழ்வதற்கான சாத்தியம் அதிகரிக்கிறது.

5. A + B ⇌ 3C என்ற வினையில் 25°C -ல் 3 லிட்டர் கலனில் 1, 2 மற்றும் 4 மோல்கள் முறையே A, B மற்றும் C ஆகியவை சமநிலையில் உள்ளன. 25°C -யில் Kc -யை கணக்கிடு.

Kc = [C]3 / [A] [B]

      = [4 / 3]3 / [1 / 3] [2 / 3]

      = 32 / 3

Kc = 10.67 mol.dm–3

6. H2 + I2 ⇌ 2HI வினையில் H2, I2 மற்றும் HI & -ன் மோல்களின் எண்ணிக்கை முறையே  1, 2 மற்றும்3  மோல்கள் ஆகும். வினைக்கலவையின் மொத்த அழுத்தம் 60 atm எனில் H2 மற்றும் HI -ன் பகுதி அழுத்தங்களைக் கணக்கிடு.

H2 -ன் பகுதி அழுத்தம் = (n_H2 / n_H2 + n_I2 + n_HI) x மொத்த அழுத்தம்

                                      = (1 / 1 + 2 + 3) x 60

                                      = (1 / 6) x 60

H2 - ன் பகுதி அழுத்தம் = 10 atm

HI - ன் பகுதி அழுத்தம் = (n_HI / n_H2 + n_I2 + n_HI) x மொத்த அழுத்தம்

                                           = (3 / 1 + 2 + 3) x 60

                                           = (3 / 6) x 60

HI - ன் பகுதி அழுத்தம் = 30 atm

7. லீ சாட்லியர் கொள்கையைக் கூறுக.

சமநிலையில் உள்ள ஓர் அமைப்பின் மீது பாதிப்பை ஏற்படுத்தினால் சமநிலையானது அந்த பாதிப்பினால் ஏற்படும் விளைவை சமன் செய்யும் திசையை நோக்கி நகரும்.

8. A(g) ⇌ B(g) என்ற வினையின் சமநிலை மாறிலி Kc =2.5 x 10–2. முன்னோக்கு வினையின் வினைவேக மாறிலி 0.05 sec–1 எனில், பின்னோக்கு வினையின் வினைவேக மாறிலியை கணக்கிடு.

சமநிலை மாறிலி, Kc = 2.5 x 10–2

முன்னோக்கு வினையின் வினைவேக மாறிலி, kf = 0.05 sec–1

பின்னோக்கு வினையின் வினைவேக மாறிலி, kr = ?

Kc = kf / kr

kr = kf / Kc

kr = kf / Kc

     = 0.05 sec–1 / 2.5 x 10–2

     = 5 x 10–2 sec–1 / 2.5 x 10–2

kr  = 2 sec–1

9. Δng = 0, Δng = – ve மற்றும் Δng = +ve ஆக இருக்கும் போது ஒரு வாயு வினையில் என்ன நிகழும்?

1. Δng = 0 ஆக இருக்கும் போது, வாயுநிலைமையிலுள்ள மொத்த வினைவிளை பொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையானது வாயுநிலைமையிலுள்ள மொத்த வினைபடு பொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கைக்குச் சமம்.

Kp = Kc

2. Δng = – ve ஆக இருக்கும் போது, வாயுநிலைமையிலுள்ள மொத்த வினைவிளை பொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையானது வாயுநிலைமையிலுள்ள மொத்த வினைபடு பொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையைவிட குறைவாக இருக்கும்.

Kp <  Kc

3. Δng = + ve ஆக இருக்கும் போது, வாயுநிலைமையிலுள்ள மொத்த வினைவிளை பொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையானது வாயுநிலைமையிலுள்ள மொத்த வினைபடு பொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையைவிட அதிகமாக இருக்கும்.

Kp > Kc

10. பிரிகை மாறிலியானது உருவாதல் சமநிலை மாறிலியுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொண்டுள்ளது? சான்று தருக.

பிரிகை சமநிலையின் சமநிலை மாறிலியானது உருவாதல் சமநிலை வினையின் சமநிலை மாறிலியின் தலைகீழ் மதிப்பாகும்.

சான்று

2SO2(g) + O2(g)  ⇌ 2SO3(g)

உருவாதல் சமநிலை மாறிலி, Kc = [SO3]2 / [SO2]2[O2]

2SO3(g)  ⇌ 2SO2(g) + O2(g)

பிரிகை மாறிலி, Kc’ = [SO2]2[O2] / [SO3]2 = 1 / Kc

11. சமநிலை வினைகள் இயங்குச் சமநிலைகள் என்று அழைக்கப்படுவது ஏன்?

முன்னோக்கு மற்றும் பின்னோக்கு வினைகள் தொடர்ந்து சமவேகத்தில் நடந்து கொண்டே இருக்கிறது. எனவே, வேதிச் சமநிலையானது இயங்குச் சமநிலை என அழைக்கப்படுகிறது.

12. பின்வரும் சமநிலை வினைகளுக்கு சமநிலை மாறிலிகளுக்கான Kc சமன்பாடுகளை எழுது.

i) H2O2(g) ⇌ H2O(g) + 1/2O2 ii) CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g) iii) N2O4(g) ⇌2NO2(g)

i) Kc = [H2O] [O2]1/2 / [H2O2]

ii) Kc = [CO2] [H2] / [CO] [H2O]

iii) Kc = [NO2]2 / [N2O4]

13. பின்வரும் ஒவ்வொன்றிற்கும் ஒரு சமநிலை வாயு வினையை எடுத்துக்காட்டுத் தருக i) ∆ng = 0             ii) ∆ng = + ve          iii) Δng = – ve

14. பின்வரும் சமநிலை வினையின் மீது வெப்பத்தின் விளைவினை லீ சாட்லியர் கொள்கையின் அடிப்படையில் விளக்குக N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)     ΔH = + 59.0 kJ / mole

15. பின்வரும் வினைகளுக்கு Δng மதிப்பைக் கணக்கிடுக

      a) N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)      b) N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)     c) PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g)

16. பின்வரும் வினைகளுக்கு Δng மதிப்பைக் கணக்கிடுக

      i) N2(g) + 3O2(g) ⇌ 2NO(g)         ii) N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)       iii) PCl3(g) + Cl2(g) ⇌ PCl5(g)

17. பின்வரும் வினைகளுக்கு Δng மதிப்பைக் கணக்கிடுக

      a) 2H2O(g) + 2Cl2(g) ⇌ 4HCl(g) + O2(g)           b) 3Fe(s) + 4H2O(g) ⇌ Fe3O4(s) + 4H2(g)
18. பின்வரும் சமநிலை வினைகளுக்கு சமநிலை மாறிலிகளுக்கான Kp சமன்பாடுகளை எழுது.
ஒரு மதிப்பெண் ஐந்து மதிப்பெண்