इस ऑनलाइन कैलकुलेटर का उपयोग करने के लिए संतुलन स्थिरांक (Eq.) दर्ज करें और गणना बटन दबाएं। यहां दिए गए इनपुट मानों के साथ संतुलन स्थिरांक गणना की व्याख्या कैसे की जा सकती है -> 0.05 = 0.05/0.

रासायनिक संतुलन तब होता है जब एक रासायनिक प्रतिक्रिया और उसकी विपरीत प्रतिक्रिया एक ही दर से आगे बढ़ती है। इस स्थिति में, अभिकारक और उत्पादों की सांद्रता समय के साथ स्थिर रहती है, हालांकि वे जरूरी नहीं कि समान हों। इस स्थिति को संतुलन स्थिरांक द्वारा चिह्नित किया जाता है, जो प्रतिक्रिया की सीमा के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है। इस विस्तृत मार्गदर्शिका में, हम संतुलन स्थिरांक से संबंधित अवधारणाओं और गणनाओं को सरल और समझने योग्य तरीके से समझेंगे।

संतुलन स्थिरांक को समझना

संतुलन स्थिरांक, जिसे K के रूप में निरूपित किया जाता है, उत्पादों की सांद्रता का अभिकारकों की सांद्रता के लिए अनुपात दिखाता है। प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया का सामान्य रूप है:

    AA + BB ⇌ CC + DD
    

जहां A और B अभिकारक हैं, C और D उत्पाद हैं, और a, b, c, d उनके क्रमशः स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं। इस प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक अभिव्यक्ति दी गई है:

    k c = ([c] c [d] d )/([a] a [b] b )
    

यहां, [A], [B], [C], [D] क्रमशः संतुलन पर प्रजातियों की मोलर सांद्रता को निरूपित करते हैं। K c में उपसक्रिप्ट c इंगित करता है कि संतुलन स्थिरांक सांद्रता के दृष्टिकोण से व्यक्त किया गया है।

संतुलन स्थिरांक अभिव्यक्ति का दृश्य उदाहरण

प्रतिक्रिया पर विचार करें:

    N 2 + 3H 2 ⇌ 2NH 3
    

इस प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक अभिव्यक्ति होगी:

    K c = ([NH 3 ] 2 )/([N 2 ][H 2 ] 3 )
    

यह अभिव्यक्ति दिखाती है कि अमोनिया, NH 3, की सांद्रता वर्गाकार है, जबकि हाइड्रोजन, H 2, की सांद्रता घनाकृति है, जो कि संतुलित समीकरण में उनके स्टोइकीयोमेट्रिक गुणांक को दर्शाता है।

संतुलन स्थिरांक के विभिन्न प्रकार

संतुलन स्थिरांक को विभिन्न रूपों में व्यक्त किया जा सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि किन सांद्रताओं या गतिविधियों को व्यावहारिक रूप से मापा जा सकता है। यहां कुछ सामान्य प्रकार हैं:

_KC - सांद्रता आधारित

यह सबसे सामान्य प्रकार का संतुलन स्थिरांक है। यह गैसीय या जलीय अभिकारकों और उत्पादों के बीच संतुलन को व्यक्त करने के लिए मोलर सांद्रताओं (mol/L) का उपयोग करता है।

_KP - दबाव आधारित

गैसीय प्रतिक्रियाओं के लिए, संतुलन स्थिरांक को आंशिक दबावों के संदर्भ में भी निरूपित किया जा सकता है। यह अभिव्यक्ति सांद्रता-आधारित अभिव्यक्ति के समान है, लेकिन आंशिक दबावों (atm, bar) का उपयोग करती है:

    K P = ( P C C P D D ) / ( P A A P B B )
    

जहां P X प्रजाति X के आंशिक दबाव का प्रतिनिधित्व करता है

K _p का दृश्य उदाहरण

यदि हम प्रतिक्रिया पर विचार करें:

    2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇌ 2SO 3 (g)
    

आंशिक दबाव के संदर्भ में संतुलन स्थिरांक होगा:

    K p = (P s O 3 2 ) / (P s O 2 2 P O 2 )
    

K p का उपयोग विशेष रूप से तब उपयोगी होता है जब विभिन्न दबाव स्थितियों पर गैसों की प्रतिक्रियाओं के साथ काम करना होता है।

K _c और K _p के बीच संबंध

नियत तापमान पर गैसीय प्रतिक्रिया के लिए K c और K p के बीच संबंध समीकरण द्वारा दिया गया है:

    K p = K c (RT) Δn
    

जहां:

• R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है (0.0821 L atm/mol K)।
• T केल्विन में तापमान है।
• Δn गैस के मोलों में परिवर्तन है (गैसीय उत्पादों के मोल - गैसीय अभिकारकों के मोल)।

दृश्य उदाहरण:

प्रतिक्रिया पर विचार करें:

    2NO 2 (g) ⇌ N 2 O 4 (g)
    

यहां, Δn = 1 - 2 = -1। K c और K p के बीच संबंध है:

    K p = K c (rt) -1
    

संतुलन स्थिरांक की गणना

संतुलन स्थिरांक की गणना करने के लिए, आपको संतुलन पर अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता की जानकारी होनी चाहिए। यहां K c की गणना के लिए चरण-दर-चरण विधि दी गई है:

1. संतुलित रासायनिक समीकरण के साथ शुरू करें

यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि संतुलित समीकरण के गुणांक संतुलन स्थिरांक अभिव्यक्ति के रूप को निर्धारित करते हैं।

2. प्रारंभिक सांद्रता निर्धारित करें

अभिकारकों और उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता पहचानों। कई मामलों में गैसों को शामिल करने वाले मामलों में, इन्हें आंशिक दबावों के रूप में प्रदान किया जा सकता है।

3. सांद्रता में परिवर्तन

जब प्रणाली संतुलन पर पहुँचती है, तो सांद्रता में परिवर्तन को निर्धारित करने के लिए रासायनिक गणना और संतुलित समीकरण का उपयोग करें। इन मानों को व्यवस्थित करने के लिए ICE (प्रारंभिक, परिवर्तन, संतुलन) तालिका का उपयोग करें।

           प्रारंभिक परिवर्तन संतुलन
  A(aq) [A] 0 -x [A] eq = [A] 0 - x
  B(aq) [B] 0 − Bx [B] eq = [B] 0 − Bx
  c(aq) [c] 0 + cx [c] eq = [c] 0 + cx
    

यहां, x प्रतिक्रिया की रासायनिक गणना के आधार पर सांद्रता में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है।

4. अभिव्यक्ति में संतुलन सांद्रता प्रतिस्थापित करें

संतुलन स्थिरांक अभिव्यक्ति में ICE तालिका से प्राप्त संतुलन सांद्रता डालें और K c के लिए हल करें।

गणना का पाठ्य उदाहरण

प्रतिक्रिया पर विचार करें:

  H 2 (g) + I 2 (g) ⇌ 2HI(g)
  प्रारंभिक: [H 2 ] = 1.00 M, [I 2 ] = 1.00 M, [HI] = 0.00 M
  संतुलन पर: [HI] = 1.50 M
    

जब आईसीई तालिका का उपयोग किया जाता है तो परिवर्तन इस प्रकार होगा:

           प्रारंभिक परिवर्तन संतुलन
  h 2 1.00 -x 1.00 - x
  i 2 1.00 -x 1.00 - x
  HI 0.00 +2x 1.50
    

[HI] = 1.50 M से, हमें x = 0.75 मिलता है:

  [h 2 ] = 1.00 - 0.75 = 0.25 m
  [I 2 ] = 1.00 - 0.75 = 0.25 m
  [HI] = 1.50 m
    

इन्हें संतुलन अभिव्यक्ति में प्रतिस्थापित करें:

  K c = ([HI] 2 )/([H 2 ][I 2 ])
        = (1.50 2 )/(0.25*0.25) = 36
    

संतुलन स्थिरांक K c 36 है।

संतुलन स्थिरांक को प्रभावित करने वाले कारक

जबकि संतुलन स्थिरांक एक निश्चित तापमान पर दिए गए प्रतिक्रिया के लिए एक निश्चित मान होता है, वे तापमान परिवर्तनों से प्रभावित हो सकते हैं। यहां बताया गया है कि तापमान कैसे संतुलन स्थिरांक को प्रभावित करता है:

उष्माक्षेपी प्रतिक्रियाएं

उष्माक्षेपी प्रतिक्रियाओं के लिए, तापमान में वृद्धि K के मान को घटाएगी, संतुलन को अभिकारकों की ओर स्थानांतरित करेगी।

उष्माशोषी प्रतिक्रियाएं

उष्माशोषी प्रतिक्रियाओं के लिए, तापमान में वृद्धि K के मान को बढ़ाएगी, संतुलन को उत्पादों की ओर स्थानांतरित करेगी।

ले शातेलियर का सिद्धांत दिशा के स्थानांतरण की भविष्यवाणी करने के लिए उपयोग किया जा सकता है: तापमान में वृद्धि अतिरिक्त ऊष्मा के अवशोषण की दिशा में संतुलन को स्थानांतरित करती है।

ले शातेलियर का सिद्धांत, दृश्य उदाहरण

विचार करें:

  N 2 (g) + 3H 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g) + heat
    

यदि तापमान बढ़ता है, तो संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, जिससे अभिकारकों का संचय होता है, क्योंकि सिस्टम अतिरिक्त ऊष्मा को अवशोषित करने का प्रयास करेगा।

संतुलन स्थिरांक के अनुप्रयोग और महत्व

रासायनिक और औद्योगिक क्षेत्र में संतुलन स्थिरांक का व्यावहारिक महत्व है:

• प्रतिक्रिया की दिशा की भविष्यवाणी: संतुलन स्थिरांक की परिमाण प्रतिक्रिया की दिशा के बारे में जानकारी देता है। K का बड़ा मान दर्शाता है कि संतुलन पर उत्पादों की अधिक सांद्रता है।
• प्रतिक्रिया की सीमा: छोटे K मान सुझाव देते हैं कि संतुलन पर प्रतिक्रिया मिश्रण में अधिक अभिकारक होते हैं बजाय के उत्पादों के।
• औद्योगिक प्रक्रियाएं: अमोनिया (हेबर प्रक्रिया) और सल्फ्यूरिक अम्ल (संपर्क प्रक्रिया) के संश्लेषण जैसी प्रतिक्रियाएं संतुलन स्थिरांक पर निर्भर करती हैं जो बड़े पैमाने पर उत्पादन में कुशल परिचालन स्थितियों को निर्धारित करती हैं।

निष्कर्ष

कैसे गणना की जाती है और संतुलन स्थिरांक की व्याख्या की जाती है, इसे समझना रसायन शास्त्र में महत्वपूर्ण है। ये स्थिरांक संतुलन परिस्थितियों के तहत रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रकृति और सीमा के बारे में महत्वपूर्ण डेटा प्रदान करते हैं, जो कि सैद्धांतिक अध्ययन और व्यावहारिक अनुप्रयोगों दोनों के लिए मौलिक है। संतुलन स्थिरांक से संबंधित गणनाओं और अवधारणाओं में महारत हासिल करके, कोई भी विभिन्न संदर्भों में रासायनिक प्रणालियों के व्यवहार की भविष्यवाणी कर सकता है।

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