Kimyasal denge simülatörü (Le Chatelier)
Bu benzetimdeki denklemler
| ΔH° | tepkime entalpisi | negatif: amonyak oluşumu ısı verir, bu yüzden sıcaklığı artırmak dengeyi N₂ ve H₂’ye doğru geri iter | |
|---|---|---|---|
| n | her gazın mol sayısı | çizilen moleküller mol başına yirmi tanedir |
| p | her gazın kısmi basıncı, bar | p = n R T ÷ V | |
|---|---|---|---|
| Q | tepkime oranı: karışımın şu anki hali için aynı oran | K’nin altında tepkime ileri, üstünde geri yürür, ta ki Q = K olana dek | |
| K_p | denge sabiti | yalnızca sıcaklıkla belirlenir, miktarlarla ya da hacimle değil |
Mevcut değerlerle:
| ΔS° | tepkime entropisi | −198 J/(mol·K): dört gaz molekülü ikiye iner | |
|---|---|---|---|
| ΔG° | standart Gibbs tepkime enerjisi | yaklaşık 465 K’nin altında negatif; orada amonyak yeğlenir |
Mevcut değerlerle:
| p_total | toplam basınç | kabı sıkıştırmak onu artırır, tepkime de daha az molekül üreterek karşılık verir: 4 molekül 2 olur |
|---|
Mevcut değerlerle:
Kimyasal denge simülatörü nasıl kullanılır
- Kap bir mol azot (mavi çiftler) ve üç mol hidrojenle (beyaz çiftler) başlar. Karışım, amonyağın parçalandığı hızla oluştuğu ve Q’nun K’ye eşit olduğu dengeye ulaşana kadar amonyağa (bir mavi ve üç beyaz) dönüşürler.
- Dengeyi boz ve Le Chatelier ilkesinin söylediği gibi geri kaydığını izle. Kabı sıkıştır, basınç yükselir; tepkime dört molekülü ikiye çevirerek daha çok amonyak yapar. Isıt; amonyak yapmak ısı verdiği için azot ve hidrojene doğru geri kayar. Bir gaz ekle ya da amonyağı çıkar; karışım onu tüketmek ya da yerine koymak için kayar.
- Hikâyenin öbür yarısını görmek için katalizörü kapat ve kabı soğut: düşük sıcaklıkta denge amonyaktan yanadır, ama tepkime o kadar yavaştır ki neredeyse kıpırdamaz. Grafik, seçtiğin hacim için denge amonyak payını sıcaklığa karşı gösterir.
Sık sorulan sorular
Kimyasal denge nedir?
Tersinir bir tepkimenin oturduğu, ileri ve geri tepkimelerin aynı hızla yürüdüğü durum; moleküller iki yönde de tepkimeye girmeye devam etse de miktarlar değişmeyi bırakır. N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ için tepkime oranı Q = p(NH₃)² ÷ (p(N₂) p(H₂)³) denge sabiti K’ye eşit olunca ulaşılır.
Le Chatelier ilkesi nedir?
Bir denge bozulursa, bozulmayı kısmen geri alan yöne kayar. Bir tepken eklemek bir kısmını tüketmek için ileri, bir ürünü çıkarmak bir kısmını yerine koymak için ileri kaydırır; basıncı artırmak daha az gaz molekülü olan tarafı, sıcaklığı artırmak ısı soğuran yönü kayırır.
Isı verimi düşürüyorsa Haber süreci neden sıcakta çalışıyor?
Çünkü verimin yüksek olduğu bir sıcaklıkta tepkime, katalizörle bile çok yavaştır. Sanayi uzlaşır: yaklaşık 450 °C, bir demir katalizör ve verimi geri kazanmak için 150–300 bar basınç; amonyak yoğuşturularak ayrılır ve tepkimeye girmemiş gaz geri döndürülür. Bu son adım «NH₃’ü çıkar» düğmesidir.
Katalizör dengeyi değiştirir mi?
Hayır. İleri ve geri tepkimeleri aynı çarpanla hızlandırır; bu yüzden karışım dengeye daha çabuk ama tam olarak aynı bileşimle ulaşır. K’yi yalnızca sıcaklık değiştirir; basınç ve miktarlar Q’yu değiştirir ve karışım Q yeniden K’ye eşit olana kadar kayar.
WebGL’nin kapalı olduğunu söylüyor.
3B görünüm, güncel her tarayıcıda bulunan WebGL’ye ihtiyaç duyar. Tarayıcı ayarlarında donanım hızlandırma kapatılmışsa ya da grafik sürücüsü çok eskiyse kapalı olabilir. Donanım hızlandırmayı aç ya da başka bir tarayıcı dene.
Bir şey yükleniyor mu?
Hayır. Simülasyonu WebGL ile kendi tarayıcın çizer; hiçbir yere hiçbir şey gönderilmez ve sayfa yüklendikten sonra çevrimdışı da çalışmaya devam eder.