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ले शाटेलियर का कक्ष

इस सिमुलेशन के बारे में

ले शाटेलियर का कक्ष रसायन विज्ञान कक्षाओं के लिए डिज़ाइन किया गया एक इंटरैक्टिव 3D गैस-चरण संतुलन सिमुलेशन है। एक खींचने योग्य शीर्ष पिस्टन और एक गर्म आधार जैकेट वाले एक सीलबंद कांच के सिलेंडर के अंदर, 36 टकराने वाले गैस अणु लगातार अभिकारकों और उत्पादों के बीच अंतःरूपांतरित होते हैं। छात्र ऊष्माशोषी डाइनाइट्रोजन टेट्राऑक्साइड विघटन (N2O4 ⇌ 2 NO2, जहां रंगहीन सियान डिमर लाल-भूरे रंग के मोनोमर्स में विभाजित होते हैं) या ऊष्माक्षेपी हेबर अमोनिया संश्लेषण (N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3) का परीक्षण कर सकते हैं। पिस्टन को खींचने से आयतन और दबाव तुरंत बदल जाता है, जबकि तापमान समायोजित करने से संतुलन स्थिरांक Kc बदल जाता है, जिससे छात्रों को आगे और पीछे की दरों को तब तक पुनर्संतुलित होते देखने की अनुमति मिलती है जब तक कि Q, Kc के बराबर न हो जाए।

विद्यार्थी क्या खोज सकते हैं

  • N2O4 ⇌ 2 NO2 प्रणाली में, तापमान स्लाइडर को 450 K की ओर बढ़ाएं और गैस मिश्रण को भूरे रंग के NO2 की ओर ऊष्माशोषी विघटन के रूप में गहरा होते हुए देखें।
  • कक्ष के आयतन को 5.0 L से 1.8 L तक संपीड़ित करने के लिए शीर्ष पिस्टन को नीचे की ओर खींचें और N2O4 डिमर को फिर से बनते हुए देखें क्योंकि संतुलन गैस के कम मोल्स की ओर स्थानांतरित होता है।
  • सिस्टम को N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3 (ऊष्माक्षेपी) पर स्विच करें और यह देखने के लिए पिस्टन को संपीड़ित करें कि उच्च दबाव हेबर प्रक्रिया में अमोनिया उत्पादन का पक्ष क्यों लेता है।
  • हेबर प्रणाली में तापमान कम करें और देखें कि कैसे ठंडा होने पर एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया उत्पादों (उच्च Kc) की ओर स्थानांतरित होती है।
  • Q को Kc से नीचे गिराने के लिए 'अभिकारक इंजेक्ट करें' बटन पर क्लिक करें या सिलेंडर के अंदर के अणुओं पर क्लिक करें और संतुलन बहाल होने तक आगे की प्रतिक्रिया को बढ़ते हुए देखें।

अधिगम उद्देश्य

  1. 1सांद्रता, दबाव/आयतन और तापमान में परिवर्तन के प्रति प्रतिवर्ती गैस प्रतिक्रिया कैसे प्रतिक्रिया करती है, यह अनुमान लगाने के लिए ले शाटेलियर के सिद्धांत का उपयोग करें।
  2. 2बताएं कि गैस मिश्रण को संपीड़ित करने से गैस के अणुओं के कम मोल वाले पक्ष की ओर संतुलन क्यों स्थानांतरित होता है।
  3. 3प्रतिक्रिया भागफल Q (आयतन या सांद्रता) को बदलने वाले व्यवधानों और तापमान परिवर्तनों के बीच अंतर करें जो खुद Kc को बदलते हैं।
  4. 4N2O4 / NO2 गैस मिश्रण के स्थूल रंग परिवर्तन को डिमर के सूक्ष्म अनुपात से मोनोमर्स तक संबंधित करें।

शिक्षकों के आम सवाल

ले शाटेलियर का सिद्धांत क्या कहता है?

ले शाटेलियर का सिद्धांत बताता है कि जब गतिक संतुलन पर कोई रासायनिक प्रणाली तापमान, दबाव, आयतन या सांद्रता में परिवर्तन का अनुभव करती है, तो प्रणाली आरोपित परिवर्तन का आंशिक रूप से मुकाबला करने की दिशा में अपनी संतुलन स्थिति को स्थानांतरित करती है।

पिस्टन को संपीड़ित करने से N2O4 / NO2 गैस का रंग हल्का क्यों हो जाता है?

प्रतिक्रिया N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g) में, हल्के N2O4 गैस का एक मोल लाल-भूरे रंग की NO2 गैस के दो मोल उत्पन्न करता है। पिस्टन को संपीड़ित करने से कुल दबाव बढ़ता है, इसलिए सिस्टम कम गैस मोल (N2O4) वाले पक्ष की ओर बाएं स्थानांतरित होता है, जिससे भूरे रंग के NO2 की सांद्रता कम हो जाती है।

क्या आयतन या दबाव बदलने से संतुलन स्थिरांक Kc बदल जाता है?

नहीं। आयतन बदलने या अभिकारक जोड़ने से तात्कालिक प्रतिक्रिया भागफल Q बदल जाता है, जिससे Q के समान Kc मान पर लौटने तक शुद्ध विस्थापन होता है। केवल तापमान में परिवर्तन से संतुलन स्थिरांक Kc का मान बदलता है।

तापमान गर्म करने से ऊष्माशोषी और ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाओं को अलग-अलग क्यों प्रभावित करता है?

एक ऊष्माशोषी प्रतिक्रिया (सकारात्मक ΔH) में, थर्मल ऊर्जा एक अभिकारक की तरह कार्य करती है, इसलिए तापमान बढ़ाने से Kc बढ़ता है और उत्पादों की ओर संतुलन स्थानांतरित होता है। एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया (नकारात्मक ΔH) में, गर्मी एक उत्पाद के रूप में निकलती है, इसलिए तापमान बढ़ाने से Kc घटता है और अभिकारकों की ओर संतुलन वापस स्थानांतरित होता है।

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