یک نمونه تعادل فیزیکی که روزانه با آن بسیار سر و کار داریم

یکی از مباحث زیبای شیمی مبحث تعادل است. تعادل یکی از مباحثی است که به شدت در صنعت و حتی زندگی روزانه کاربرد دارد. مفهوم تعادل یعنی ثابت ماندن وضعیت یک سامانه در طول زمان. تعادل را هم می‌توان در واکنش‌های شیمیایی هم در واکنش‌های فیزیکی بررسی کرد و به این دلیل یک مطلب کاملا شیمی فیزیکی است.
در این قسمت از مسابقه میخواهیم تعادل در واکنش شیمیایی را بررسی کنیم. در واکنش‌های تعادلی یکی از شاخص‌ترین مفاهیم، مفهوم ثابت تعادل است. ثابت تعادل به ما جهت حرکت واکنش تعادلی را نشان می‌دهد و همچنین بر اساس ثابت تعادل می‌توان در صنعت تولید محصول را کنترل کرد.
ثابت تعادل را با K نشان می‌دهند. مفهوم کلی K در یک واکنش به صورت زیر است:

در این رابطه k همان ثابت تعادل است که واحد ندارد. x کمیتی است که ثابت تعادل را بر حسب آن بیان می‌کنیم که معمولا بر حسب فشار (P) یا غلظت (C) یا کسر مولی (X) است. اما علامت پی در اینجا به معنای عدد 3.14 نمی‌باشد. علامت پی یا پای به معنای عملگر ضرب می‌باشد. همانطور که Σ را عملگر ضرب معرفی می‌کنیم، П نیز عملگر ضرب است. П، x هر ماده در واکنش به توان ضریب استوکیومتری آن ماده (vi) را در هم ضرب می‌کند. در شیمی پیش‌دانشگاهی نیز از این فرمول استفاده می‌کنیم اما بصورت غیر مستقیم. از نکات مهم در تعادل که در این رابطه نیز بسیار مهم است این است که ضریب استوکیومتری مواد واکنش دهنده همواره منفی در نظر گرفته می‌شوند.
اگر K بصورت بدون زیروند در جایی دیده شود آنگاه x برابر است با اکتیویته ماده مورد نظر که با a نمایش می‌دهند و تعریف آن در این مطلب نمی‌گنجد. جالب است بدانید که اکثر K مورد استفاده در تعادل با یک سری روابط ترمودینامیکی به هم تبدیل می‌شوند و در حل مسایل این مورد بسیار کاربرد دارد.
اما سوال امروز که با توجه به مطالبی که گفته شد و مطالبی که شما در کتب دبیرستان خوانده‌اید باید برایتان بسیار راحت باشد یکی دیگر از سوالات المپیاد شیمی کشوری 2011 آمریکا می‌باشد که امیدواریم همه شما دوستان عزیز آن را حل کرده و جواب را برای ما بصورت نظر در همین مطلب قرار دهید.
واکنش زیر را در نظر بگیرید:

برای غلظت‌های اولیه‌ی SO₂ و O₂ با مقادیر به ترتیب 2.0M و 1.5M، و غلظت تعادلی O₂¬ با مقدار 0.8M، مقدار Kc برای این واکنش کدام یک از مقادیر زیر است؟
1)    6.8
2)    2.9
3)    0.34
4)    0.15

یک نمونه تعادل فیزیکی که روزانه با آن بسیار سر و کار داریم

یکی از مباحث زیبای شیمی مبحث تعادل است. تعادل یکی از مباحثی است که به شدت در صنعت و حتی زندگی روزانه کاربرد دارد. مفهوم تعادل یعنی ثابت ماندن وضعیت یک سامانه در طول زمان. تعادل را هم می‌توان در واکنش‌های شیمیایی هم در واکنش‌های فیزیکی بررسی کرد و به این دلیل یک مطلب کاملا شیمی فیزیکی است.
در این قسمت از مسابقه میخواهیم تعادل در واکنش شیمیایی را بررسی کنیم. در واکنش‌های تعادلی یکی از شاخص‌ترین مفاهیم، مفهوم ثابت تعادل است. ثابت تعادل به ما جهت حرکت واکنش تعادلی را نشان می‌دهد و همچنین بر اساس ثابت تعادل می‌توان در صنعت تولید محصول را کنترل کرد.
ثابت تعادل را با K نشان می‌دهند. مفهوم کلی K در یک واکنش به صورت زیر است:

در این رابطه k همان ثابت تعادل است که واحد ندارد. x کمیتی است که ثابت تعادل را بر حسب آن بیان می‌کنیم که معمولا بر حسب فشار (P) یا غلظت (C) یا کسر مولی (X) است. اما علامت پی در اینجا به معنای عدد 3.14 نمی‌باشد. علامت پی یا پای به معنای عملگر ضرب می‌باشد. همانطور که Σ را عملگر ضرب معرفی می‌کنیم، П نیز عملگر ضرب است. П، x هر ماده در واکنش به توان ضریب استوکیومتری آن ماده (vi) را در هم ضرب می‌کند. در شیمی پیش‌دانشگاهی نیز از این فرمول استفاده می‌کنیم اما بصورت غیر مستقیم. از نکات مهم در تعادل که در این رابطه نیز بسیار مهم است این است که ضریب استوکیومتری مواد واکنش دهنده همواره منفی در نظر گرفته می‌شوند.
اگر K بصورت بدون زیروند در جایی دیده شود آنگاه x برابر است با اکتیویته ماده مورد نظر که با a نمایش می‌دهند و تعریف آن در این مطلب نمی‌گنجد. جالب است بدانید که اکثر K مورد استفاده در تعادل با یک سری روابط ترمودینامیکی به هم تبدیل می‌شوند و در حل مسایل این مورد بسیار کاربرد دارد.
اما سوال امروز که با توجه به مطالبی که گفته شد و مطالبی که شما در کتب دبیرستان خوانده‌اید باید برایتان بسیار راحت باشد یکی دیگر از سوالات المپیاد شیمی کشوری 2011 آمریکا می‌باشد که امیدواریم همه شما دوستان عزیز آن را حل کرده و جواب را برای ما بصورت نظر در همین مطلب قرار دهید.
واکنش زیر را در نظر بگیرید:

برای غلظت‌های اولیه‌ی SO₂ و O₂ با مقادیر به ترتیب 2.0M و 1.5M، و غلظت تعادلی O₂¬ با مقدار 0.8M، مقدار Kc برای این واکنش کدام یک از مقادیر زیر است؟
1)    6.8
2)    2.9
3)    0.34
4)    0.15