রাসায়নিক ভারসাম্য কি একটি সিস্টেম: 7টি তথ্য আপনার জানা উচিত

এই নিবন্ধে, আমাদের যেকোনো বিক্রিয়ার রাসায়নিক ভারসাম্য সম্পর্কে শিখতে হবে এবং লে চ্যাটেলিয়ারের নীতি হল রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

কখনও কখনও সমস্ত প্রতিক্রিয়া সম্পূর্ণ হয় না যদি উপযুক্ত শর্তগুলি তাদের উপর প্রয়োগ করা হয়। কিছুক্ষণ পর কিছু পরিমাণ বিক্রিয়ক রেখে বিক্রিয়া বন্ধ হয়ে যাবে। প্রকৃতপক্ষে, তারা কিছু পরিমাণে যায় এবং তারপর থেমে যায়, কারণ সেই পর্যায়ে তারা থামে তারা ইতিমধ্যে ভারসাম্যের অবস্থা অর্জন করেছে। সুতরাং, শর্ত প্রয়োগে প্রতিক্রিয়া পরিবর্তন হয় না এবং তারা সামনে বা পিছনের দিকে যায় না, তাহলে আমাদের বিভিন্ন পরীক্ষামূলক শর্ত প্রয়োগ করতে হবে।

ভারসাম্য অবস্থায় এগিয়ে এবং পশ্চাৎগামী উভয়ের প্রতিক্রিয়ার হার সমান। রাসায়নিক ভারসাম্যের জন্য ভারসাম্যের প্রকৃতি গতিশীল হয় নিম্নলিখিত পয়েন্টগুলি লক্ষ করা উচিত রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

  1. ভারসাম্য গতিশীল
  2. ভারসাম্য উভয় দিক থেকে পৌঁছানো যেতে পারে.

1. কি রাসায়নিক সাম্যাবস্থা?

আসুন আমরা একটি বিপরীত প্রতিক্রিয়া বিবেচনা করি যা একটি স্থির তাপমাত্রার অবস্থায় একটি বন্ধ পাত্রে ঘটে;

রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম
একটি ভারসাম্য প্রতিক্রিয়া

একটি ধ্রুবক তাপমাত্রায় এই রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার শুধুমাত্র বিক্রিয়কগুলির আপেক্ষিক পরিমাণ বা ঘনত্বের উপর নির্ভর করে। ঘনত্ব বৃদ্ধি প্রতিক্রিয়ার হার বাড়ায় যখন ঘনত্ব হ্রাস প্রতিক্রিয়ার হার হ্রাস করে।

শুরুতে, প্রতিক্রিয়া সিস্টেমে C বা D থাকে না কিন্তু A এবং B থাকে। তাই, প্রতিক্রিয়া শুধুমাত্র সামনের দিকে এগিয়ে যায়। এই পরিস্থিতিতে, বিক্রিয়কগুলির ঘনত্ব বেশি, তাই, প্রতিক্রিয়ার হার সর্বাধিক হয় রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

যত তাড়াতাড়ি C এবং D ফরোয়ার্ড বিক্রিয়ায় গঠন শুরু করে, তারা আবার A এবং B তৈরি করতে একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। বিক্রিয়ার শুরুতে C এবং D-এর ঘনত্ব খুবই কম, তাই পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার হারও সেই মুহূর্তে নগণ্য হয় রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

কিন্তু সময়ের সাথে সাথে C এবং D-এর ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে পশ্চাৎমুখী প্রতিক্রিয়ার হারও বৃদ্ধি পায়। অন্যদিকে, C এবং D এর ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে A এবং B এর ঘনত্ব ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। ফলস্বরূপ, ফরোয়ার্ড প্রতিক্রিয়া হার ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। এই প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যাওয়ার পরে যখন একটি মুহূর্ত আসে যখন ভারসাম্য অবস্থায় এগিয়ে প্রতিক্রিয়া এবং পশ্চাদমুখী বিক্রিয়ার হার সমান হয়ে যায় তখন রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

48 চিত্র
ঘনত্বের গ্রাফ বনাম একটি বিপরীত প্রতিক্রিয়ায় সময়

ভারসাম্য অবস্থা শুধুমাত্র যে কোনো বিক্রিয়ায় বিদ্যমান থাকে যখন সামনের বিক্রিয়ার হার এবং পশ্চাদমুখী বিক্রিয়ার হার সমান হয়। এই অবস্থায়, প্রতিক্রিয়া সম্পূর্ণ স্থবির অবস্থায় পৌঁছায় না। একটি নির্দিষ্ট বিক্রিয়ার জন্য প্রতিক্রিয়ার একই হারে সামনের এবং পিছনের উভয় প্রতিক্রিয়া একই সাথে এগিয়ে যায়।

ভারসাম্যের সময়ে, বিক্রিয়া পদ্ধতিতে উপস্থিত বিভিন্ন উপাদানের ঘনত্বকে বলা হয় ভারসাম্য ঘনত্ব এবং সমগ্র মিশ্রণ হিসাবে পরিচিত হয় ভারসাম্য মিশ্রণ. যদি বিক্রিয়ার অবস্থা (অর্থাৎ তাপমাত্রা, চাপ ইত্যাদি) স্থির রাখা হয়, বিক্রিয়া পদ্ধতিতে উপস্থিত বিভিন্ন উপাদানের আপেক্ষিক পরিমাণ সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না তা হল রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

রাসায়নিক ভারসাম্যের সংজ্ঞা

একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপে, যখন কোনও বিপরীতমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়ায়, সামনের বিক্রিয়ার গতি এবং পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার গতি বিপরীত প্রতিক্রিয়ার সমান হয়ে যায় এবং প্রতিক্রিয়া পদ্ধতিতে উপস্থিত বিভিন্ন উপাদানগুলির আপেক্ষিক পরিমাণ সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না। , তাহলে সেই নির্দিষ্ট অবস্থাকে সেই বিশেষ বিক্রিয়ার রাসায়নিক ভারসাম্যের অবস্থা বলা হয় রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

যে কোনো বিপরীতমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়ার ভারসাম্য প্রতিষ্ঠার পর, যদি বিক্রিয়া ব্যবস্থাকে স্থির তাপমাত্রা ও চাপে অনির্দিষ্টকালের জন্য দাঁড় করানো হয়, তাহলে বিক্রিয়ক ও দ্রব্যের আপেক্ষিক পরিমাণ অপরিবর্তিত থাকবে তা হল রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

এই পর্যবেক্ষণটি এই ধারণার দিকে পরিচালিত করে যে প্রতিক্রিয়াটি ভারসাম্যের সাথে সম্পূর্ণরূপে বন্ধ হয়ে যায় রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

কিন্তু এটা পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণিত হয়েছে যে বিক্রিয়া বন্ধ হয়নি, বরং সামনের দিকে এবং পিছনের দিকের প্রতিক্রিয়া একই হারে একই সাথে চলতে থাকে।  

এই কারণে রাসায়নিক ভারসাম্য হিসাবে মনোনীত করা হয় প্রগতিশীল ভারসাম্য

2.    কেন রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম?

রাসায়নিক ভারসাম্য কেন একটি সিস্টেম বিদ্যমান তা শুরু করার আগে আমাদের রাসায়নিক ভারসাম্যকে প্রভাবিত করে এমন ফ্যাক্টর নিয়ে আলোচনা করা উচিত।

রাসায়নিক ভারসাম্যের স্থায়ীত্ব

বিক্রিয়ার ভৌত ও রাসায়নিক অবস্থা অপরিবর্তিত থাকলে এর ভারসাম্যের কোনো পরিবর্তন হয় না, অর্থাৎ, বিক্রিয়ক ও পণ্যের ঘনত্বে স্থিতিশীলতার দ্বারা ভারসাম্য চিহ্নিত করা হয়। কিন্তু বিক্রিয়ার অবস্থার পরিবর্তন ভারসাম্যের অবস্থার পরিবর্তন করতে পারে রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

ভারসাম্যের গতিশীল প্রকৃতি

ভারসাম্য অর্জনের পরেও, রাসায়নিক বিক্রিয়া বন্ধ হয় না। সমান বা একই গতিতে এগিয়ে এবং বিপরীত প্রতিক্রিয়া একই সাথে এগিয়ে যায়।

যে কোনো বিপরীতমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়ায় যখন অগ্রবর্তী বিক্রিয়ার হার এবং পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার হার সমান হয়ে যায়, তখনই বিক্রিয়াটি ভারসাম্য অর্জন করে বা সেই মুহূর্তে আমরা বলতে পারি যে বিক্রিয়াটি তার সাম্যাবস্থায় বিদ্যমান। সুতরাং, ভারসাম্যের সময়ে, যদি সামনের এবং বিপরীত প্রতিক্রিয়াগুলির যেকোনো একটি 100% সম্পূর্ণ হয়ে যায়, তাহলে ভারসাম্য নিজেই তার অস্তিত্ব হারিয়ে ফেলে। তাই ভারসাম্য বিদ্যমান থাকার জন্য, উভয় দিকের প্রতিক্রিয়া অসম্পূর্ণ হতে হবে রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

উভয় দিক থেকে ভারসাম্যের প্রাপ্যতা

যখন একটি বিপরীতমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়া একটি নির্দিষ্ট সেটের অধীনে শুরু হয়, হয় বিক্রিয়াকারক বা পণ্যগুলির সাথে, একই ভারসাম্য অর্জিত হবে, অর্থাৎ, শুরুর উপাদানগুলি বিক্রিয়ক বা পণ্য কিনা তা বিবেচ্য নয় পরীক্ষামূলক অবস্থা উভয় ক্ষেত্রে অভিন্ন রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম.

একটি অনুঘটক ভারসাম্যের অবস্থা পরিবর্তন করতে পারে না

অনুঘটকের উপস্থিতি বা অনুপস্থিতিতে কোনো বিপরীতমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে অর্জিত ভারসাম্য সর্বদা একই বলে পাওয়া যায়, যদি বিক্রিয়ার সময় শর্তগুলি অভিন্ন হয়। অন্য কথায়, একটি অনুঘটক ব্যবহার করা হোক বা না হোক বিক্রিয়ক এবং পণ্যের আপেক্ষিক পরিমাণ একই থাকে রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

অনুঘটক শুধুমাত্র প্রতিক্রিয়া হার দ্রুত করতে পারে কিন্তু ভারসাম্য বজায় রাখতে পারে।

3.    যখন একটি সিস্টেম রাসায়নিক ভারসাম্য থাকে?

যখন কোনো বিক্রিয়ায় বিক্রিয়কের ঘনত্ব এবং পণ্যের ঘনত্ব তাপমাত্রা বা চাপ প্রয়োগ বা এমনকি ঘনত্বের দ্বারা সমান হয় তখন সিস্টেমটি ভারসাম্য বজায় রাখে।

দুটি সিস্টেম বিদ্যমান যেখানে একটি রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম ঘটে

সমজাতীয় ভারসাম্য

যে কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ার ভারসাম্য যেখানে সমস্ত পদার্থ, বিক্রিয়ক এবং পণ্য একই পর্যায়ে বা একই শারীরিক অবস্থায় থাকে তাকে বলা হয় সমজাতীয় ভারসাম্য।

N2(ছ) + 3 এইচ2(g) = 2NH3(ছ)

বিষম ভারসাম্য

যে কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ার ভারসাম্য যেখানে বিক্রিয়ক এবং পণ্যগুলি বিভিন্ন পর্যায়ে বা বিভিন্ন শারীরিক অবস্থায় থাকে তাকে বলা হয় ভিন্নধর্মী ভারসাম্য।

CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(ছ)

4.    রাসায়নিক ভারসাম্য একটি বন্ধ সিস্টেম?

একটি ইন বন্ধ সিস্টেম, কোনো বিপরীত প্রতিক্রিয়া ভারসাম্যের অবস্থায় পৌঁছাবে। আসলে, একটি বদ্ধ পাত্রে এটি রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম ঘটে।

একটি বিপরীতমুখী বিক্রিয়া বলা হয় যেখানে বিক্রিয়কগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া দ্বারা পণ্যগুলি প্রাপ্ত হয়, একে অপরের সাথে বিক্রিয়া করে বিক্রিয়কগুলি গঠন করে এবং বিক্রিয়ার অবস্থার অধীনে বিক্রিয়ক এবং পণ্যগুলির মধ্যে একটি ভারসাম্য স্থাপন করা হয়।

NH এর একটি বদ্ধ পাত্রে তাপ পচন4Cl একটি বিপরীতমুখী বিক্রিয়া হল রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

যখন NH4Cl 350 এ একটি বন্ধ পাত্রে উত্তপ্ত হয়0C, এটি NH3 এবং HCl গ্যাস তৈরি করতে তাপীয় পচনের মধ্য দিয়ে যায়। কিন্তু, দীর্ঘ সময়ের পরেও, এটি পরিলক্ষিত হয় যে NH3 এবং HCl গ্যাসগুলি ছাড়াও অপরিচিত NH4Cl বাষ্প পাত্রে রয়ে গেছে। এটি প্রমাণ করে যে এর পচন তাপ প্রয়োগের দ্বারা NH4Cl বাষ্প কখনই সম্পূর্ণ হয় না রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম.

আরেকটি বন্ধ পাত্রে, NH3 এবং HCl গ্যাসের সমতুল্য মিশ্রণ 350 এ উত্তপ্ত হয়0দীর্ঘ সময়ের জন্য সি, এবং পাত্রটিতে NH4 এবং HCl গ্যাসের সাথে NH3Cl বাষ্প রয়েছে। এটি NH3 এবং এর মধ্যে প্রতিক্রিয়া একটি বন্ধ পাত্রে HCl গ্যাসগুলি কখনই সম্পূর্ণ হয় না রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম.

এইভাবে, এটি উপসংহারে পৌঁছানো যেতে পারে যে NH4Cl বাষ্প উত্তাপে পচে গ্যাসীয় NH3 এবং HCl তৈরি করে যা আবার পরস্পরের সাথে আংশিকভাবে বিক্রিয়া করে প্রতিক্রিয়ার প্রদত্ত অবস্থার অধীনে NH4Cl গ্যাসকে সংস্কার করে। অন্য কথায়, NH4Cl বাষ্পের তাপ পচন একটি বিপরীত প্রতিক্রিয়া।

একটি বিপরীত প্রতিক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য

একটি বিপরীতমুখী প্রতিক্রিয়ার প্রধান এবং একমাত্র বৈশিষ্ট্য হল সামনে এবং পিছনের প্রতিক্রিয়া একই সাথে ঘটে। অগ্রগামী বিক্রিয়ায় বিক্রিয়কগুলো একে অপরের সাথে বিক্রিয়া করে পণ্য উৎপন্ন করে, যখন পণ্যগুলো একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক উৎপন্ন করার জন্য রাসায়নিক ভারসাম্য ব্যবস্থা।

একটি বিপরীতমুখী বিক্রিয়ার অসম্পূর্ণতার কারণে, বিক্রিয়াকারীরা কখনই এই ধরনের বিক্রিয়ায় ক্লান্ত হয় না।

এই ধরনের প্রতিক্রিয়ায়, একটি ভারসাম্য অবস্থা তখনই বিদ্যমান থাকে যখন সেই নির্দিষ্ট বিক্রিয়ায় সামনের বিক্রিয়ার হার এবং পশ্চাদগামী বিক্রিয়ার হার সমান হয়ে যায় এবং কোনো পরিবর্তন ঘটে না।

বিপরীত প্রতিক্রিয়ার জন্য, ভারসাম্য অবস্থায়, গিবসের মুক্ত শক্তির পরিবর্তন শূন্য।

5.    রাসায়নিক ভারসাম্য একটি উন্মুক্ত সিস্টেমে ঘটতে পারে?

উন্মুক্ত পদ্ধতিতে কোনো বিক্রিয়া রাসায়নিক ভারসাম্যে থাকে কিনা তা দেখানোর জন্য আমরা প্রতিক্রিয়া বিবেচনা করি। খোলা পাত্রে সঞ্চালিত হলে বেশিরভাগ প্রতিক্রিয়া অপরিবর্তনীয় বলে মনে হয় কিন্তু একই প্রতিক্রিয়া যদি বন্ধ পাত্রে সঞ্চালিত হয়, তবে বিপরীত প্রতিক্রিয়া বলে মনে হয়।

যখন কঠিন CaCO3 একটি খোলা পাত্রে উত্তপ্ত করা হয়

উন্মুক্ত অবস্থায় গরম করা হলে, CO2 গ্যাস পাত্র থেকে বাতাসে চলে যায় এবং অবশিষ্টাংশ হিসাবে শুধুমাত্র কঠিন CaO অবশিষ্ট থাকে। এই ক্ষেত্রে, বিক্রিয়ক সম্পূর্ণরূপে নিঃশেষ হয়। সুতরাং, প্রতিক্রিয়াটিকে একটি অপরিবর্তনীয় প্রতিক্রিয়া হিসাবে বিবেচনা করা হয়, এবং কোনও রাসায়নিক ভারসাম্য পরিলক্ষিত হয় না রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

সুতরাং, পণ্যের ঘনত্বে বিদ্যমান কোন ভারসাম্য নেই, তাই একটি উন্মুক্ত ব্যবস্থায়, রাসায়নিক ভারসাম্য বিদ্যমান নেই। প্রকৃতপক্ষে, ভর এবং তাপ উভয়ই এখানে পালাচ্ছে।

6.    কিভাবে একটি সিস্টেমের রাসায়নিক ভারসাম্য খুঁজে বের করতে হয়

ভর ক্রিয়া আইনের ভিত্তিতে, আমরা একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার ভারসাম্য ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারি যা স্টোইচিওমেট্রিক গণনা অনুসরণ করে। বিস্তারিতভাবে, আমরা বিক্রিয়ার রাসায়নিক ভারসাম্যের পরিবর্তে ভারসাম্য ধ্রুবক গণনা করতে পারি। স্টোইচিওমেট্রিক বিক্রিয়ার বিক্রিয়াকের ঘনত্বের উপর প্রতিক্রিয়া হারের উপর নির্ভর করে ভর কর্মের আইন সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে।

আসুন আমরা নিম্নলিখিত রাসায়নিক বিক্রিয়াটি বিবেচনা করি A-এর এক গ্রাম-মোল b-এর এক গ্রাম-মোলের সাথে বিক্রিয়া করে C-এর এক গ্রাম-মোল উৎপন্ন করে: A+B = C

সুতরাং, ভর কর্মের নিয়ম অনুসারে, একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় একটি নির্দিষ্ট মুহূর্তে, প্রতিক্রিয়ার হার, হল রাসায়নিক ভারসাম্য একটি সিস্টেম।

  r α [A][B], বা r =k[A][B]

যেখানে k সমানুপাতিক ধ্রুবক, হার ধ্রুবক হিসাবে পরিচিত। [A] এবং [B] হল সেই মুহূর্তে A এবং B এর সক্রিয় ভর বা মোলার ঘনত্ব।

এখন বিভিন্ন হারে আসে ভারসাম্য ধ্রুবক ঘনত্ব, চাপ এবং মোলার ঘনত্বের উপর নির্ভর করে।

Kc – যদি ভারসাম্যে কোনো বিপরীতমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণকারী উপাদানগুলির সক্রিয় ভরকে মোলার ঘনত্বের পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করা হয়, তাহলে প্রাপ্ত ভারসাম্য ধ্রুবককে k বলা হয়c.

aA+bB = dD+eE

kc = [D]d**[ই]e/[ক]a**[খ]b যেখানে [A], [B], [D], [E] হল মোলার ভারসাম্য এ বিভিন্ন উপাদানের ঘনত্ব.

Kp – যদি ভারসাম্যে কোনো বিপরীত বায়বীয় বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণকারী উপাদানগুলির সক্রিয় ভরগুলিকে আংশিক চাপের পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করা হয়, তাহলে প্রাপ্ত ভারসাম্যের ধ্রুবকটি k নামে পরিচিত।p.

aA(g)+bB(g) = dD(g)+eE(g)

Kp = পিdD*peE/paA*pbB যেখানে পিA, পিB, pD, পিE  যথাক্রমে ভারসাম্যের বিভিন্ন উপাদান গ্যাসের আংশিক চাপ।

Kx - বিক্রিয়ক এবং পণ্যগুলির মোলার ঘনত্বকে তাদের মোল ভগ্নাংশের পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করে প্রাপ্ত যে কোনও বিপরীতমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়ার ভারসাম্য ধ্রুবককে k হিসাবে মনোনীত করা হয়x.

aA+bB = dD+eE

kx= এক্সdD*xeE/xaA*xbB যেখানে xA, এক্সB,xd,xE ভারসাম্যে যথাক্রমে A, B, D এবং E এর মোল ভগ্নাংশ।

7.    লে চ্যাটেলিয়ারের নীতি

যদি ভারসাম্যের অধীনে একটি সিস্টেম চাপ, তাপমাত্রা বা ঘনত্ব, বা অন্যান্য শারীরিক পরামিতিগুলির পরিবর্তনের সাপেক্ষে থাকে তবে ভারসাম্য নিজেকে এমনভাবে পরিবর্তন করবে যে পরিবর্তনের প্রভাবকে নিরপেক্ষ করে।

লে চ্যাটেলিয়ারের নীতিকে প্রভাবিত করার কারণগুলি,

  • চাপ বৃদ্ধি এবং হ্রাসের প্রভাব
  • তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং হ্রাসের প্রভাব
  • ভারসাম্যের উপর অনুঘটকের প্রভাব
  • ভারসাম্যের উপর নিষ্ক্রিয় গ্যাস যোগ করার প্রভাব

উপসংহার

প্রতিটি বিপরীত প্রতিক্রিয়া একটি ভারসাম্য অবস্থা অর্জন করার চেষ্টা করে। তাপমাত্রা, চাপ, বিক্রিয়কগুলির ঘনত্ব এবং এমনকি অনুঘটকের উপস্থিতির কারণেও এই ভারসাম্যের অবস্থা ঘটে।