Equilibrium state and Characteristics of K Questions in Hindi

(D) उत्प्रेरक सक्रियण ऊर्जा को कम करके अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं की दर को बढ़ाता है।
यह प्रणाली को तेजी से साम्यावस्था तक पहुँचने में मदद करता है।
हालाँकि,यह साम्य स्थिरांक या अभिक्रिया की साम्यावस्था को परिवर्तित नहीं करता है।

(D) साम्य स्थिरांक $K$ एक निश्चित तापमान पर अभिक्रिया का एक लाक्षणिक गुण है।
यह केवल तापमान पर निर्भर करता है और अभिकारकों या उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होता है।
इसलिए,अभिकारकों की सांद्रता बदलने से $K$ के मान में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

(A) अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक का मान $K = 1.6 \times 10^{12}$ है।
चूंकि $K$ का मान बहुत अधिक है,इसलिए साम्यावस्था पर निकाय में मुख्य रूप से उत्पाद होंगे।

(D) किसी निकाय के साम्यावस्था में होने के लिए,उसे तीन शर्तों को पूरा करना आवश्यक है:
$(1)$ यांत्रिक साम्यावस्था: पूरे निकाय में दाब स्थिर रहता है।
$(2)$ तापीय साम्यावस्था: पूरे निकाय में तापमान स्थिर रहता है।
$(3)$ रासायनिक साम्यावस्था: रासायनिक विभव,जिसे ${\left( \frac{\partial G}{\partial n} \right)_{P,T}}$ के रूप में परिभाषित किया गया है,प्रत्येक घटक के लिए सभी अवस्थाओं में स्थिर रहता है।
अतः,यह कथन कि साम्यावस्था पर दाब और तापमान परिवर्तनशील होते हैं,गलत है।

(A) साम्यावस्था पर,अग्र अभिक्रिया की दर पश्च अभिक्रिया की दर के बराबर होती है।
$k_1[A] = k_2[B]$
दी गई साम्य सांद्रताएँ $[A] = (a - x)$ और $[B] = (b + x)$ हैं।
इन मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$k_1(a - x) = k_2(b + x)$
$k_1 a - k_1 x = k_2 b + k_2 x$
$k_1 a - k_2 b = k_1 x + k_2 x$
$k_1 a - k_2 b = x(k_1 + k_2)$
$x = \frac{k_1 a - k_2 b}{k_1 + k_2}$

(B) किसी दी गई अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक $(K_c)$ केवल तापमान पर निर्भर करता है।
उत्प्रेरक सक्रियण ऊर्जा को कम करके अभिक्रिया की दर को बढ़ाता है,लेकिन यह अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं की दर को समान सीमा तक बढ़ाता है।
उत्प्रेरक साम्य स्थिरांक के मान को प्रभावित नहीं करता है।
इसलिए,$2000 \ K$ पर साम्य स्थिरांक $4 \times 10^{-4}$ ही रहेगा।

(A) अभिक्रिया की शुरुआत में,अभिकारकों की सांद्रता अधिक होती है और उत्पादों की सांद्रता शून्य होती है,इसलिए अग्र अभिक्रिया की दर अधिक होती है और पश्च अभिक्रिया की दर शून्य होती है।
जैसे-जैसे अभिक्रिया आगे बढ़ती है,अग्र दर घटती है और पश्च दर बढ़ती है जब तक कि वे साम्यावस्था पर समान न हो जाएं।
$1$. $Q < K_{eq}$: अभिक्रिया अग्र दिशा में आगे बढ़ती है। यह उस क्षेत्र के अनुरूप है जहां अग्र दर पश्च दर से अधिक है (ग्राफ में $1$ के रूप में चिह्नित)।
$2$. $Q = K_{eq}$: निकाय साम्यावस्था में है। अग्र और पश्च अभिक्रियाओं की दरें समान हैं (ग्राफ में $2$ के रूप में चिह्नित)।
$3$. $Q > K_{eq}$: अभिक्रिया पश्च दिशा में आगे बढ़ती है। यह उस क्षेत्र के अनुरूप है जहां पश्च दर अग्र दर से अधिक है (ग्राफ में $3$ के रूप में चिह्नित)।
अतः,सही मिलान $Q > K_{eq} \to 3, Q = K_{eq} \to 2, Q < K_{eq} \to 1$ है।

(C) साम्य स्थिरांक $K_c$ एक निश्चित तापमान पर अभिक्रिया का एक लाक्षणिक गुण है।
यह अभिकारकों या उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होता है।
यह उत्प्रेरक की उपस्थिति से भी स्वतंत्र होता है,क्योंकि उत्प्रेरक अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं की दर को समान रूप से बढ़ाता है।
हालाँकि,साम्य स्थिरांक का मान तापमान पर अत्यधिक निर्भर करता है।

(B) साम्य स्थिरांक $K$ को साम्यावस्था पर उत्पादों की सांद्रता और अभिकारकों की सांद्रता के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है,अर्थात $K = \frac{[Products]}{[Reactants]}$।
किसी दी गई अभिक्रिया के लिए,$K$ का छोटा मान यह दर्शाता है कि साम्यावस्था पर अभिकारकों की सांद्रता उत्पादों की सांद्रता से काफी अधिक है।
इसलिए,अभिकारक की स्थिरता तब अधिकतम होती है जब $K$ का मान सबसे कम होता है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर: $3 \times 10^{-3}$,$2 \times 10^{-8}$,$4 \times 10^{-5}$,और $4 \times 10^{-6}$,सबसे छोटा मान $2 \times 10^{-8}$ है।

(D) रासायनिक साम्य को गतिशील माना जाता है क्योंकि साम्य पर,अग्र अभिक्रिया की दर और पश्च अभिक्रिया की दर समान होती है $(r_f = r_b)$.
इसका अर्थ है कि अभिकारक अभी भी उत्पादों में परिवर्तित हो रहे हैं और उत्पाद भी समान गति से अभिकारकों में परिवर्तित हो रहे हैं,भले ही समय के साथ प्रजातियों की शुद्ध सांद्रता स्थिर रहती है।

(D) एक रासायनिक अभिक्रिया को साम्यावस्था में तब कहा जाता है जब अग्र अभिक्रिया की दर पश्च अभिक्रिया की दर के बराबर हो जाती है।
अभिक्रिया $A \rightleftharpoons B$ के लिए,साम्यावस्था तब प्राप्त होती है जब:
अग्र अभिक्रिया की दर $(A \rightarrow B)$ = पश्च अभिक्रिया की दर $(B \rightarrow A)$.

(D) साम्यावस्था पर,अग्र अभिक्रिया की दर पश्च अभिक्रिया की दर के बराबर हो जाती है।
दी गई अभिक्रिया ${N_2} + 3{H_2} \rightleftharpoons 2N{H_3}$ में,इसका अर्थ है कि ${NH_3}$ के बनने की दर उसके ${N_2}$ और ${H_2}$ में वियोजित होने की दर के बराबर होती है।

(B) रासायनिक साम्यावस्था एक गतिक प्रक्रिया है। साम्यावस्था पर,अग्र अभिक्रिया की दर और पश्च अभिक्रिया की दर समान होती है। इसलिए,अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता समय के साथ स्थिर रहती है,लेकिन अभिक्रिया रुकती नहीं है। इसीलिए इसे $Dynamic \ state$ (गतिक अवस्था) कहा जाता है।

(C) साम्य स्थिरांक $K_c$ को $K_c = \frac{[H_2][I_2]}{[HI]^2}$ के रूप में परिभाषित किया गया है।
कमरे के तापमान पर,$K_c = 2.85$ है,जो $1$ से अधिक है।
यह दर्शाता है कि साम्यावस्था पर उत्पादों ($H_2$ और $I_2$) की सांद्रता अभिकारक $(HI)$ की सांद्रता से अधिक है।
इसलिए,कमरे के तापमान पर $HI$,$H_2$ और $I_2$ की तुलना में कम स्थिर है।

(D) एक उत्क्रमणीय अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक $(K_c)$ केवल तापमान का फलन होता है।
यह अभिकारकों या उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है।
इसलिए,यदि स्थिर तापमान पर अभिकारकों की सांद्रता दोगुनी कर दी जाती है,तो साम्य स्थिरांक $(K_c)$ स्थिर रहता है।

(C) दी गई अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक $(K_c)$ केवल तापमान पर निर्भर करता है।
चूंकि तापमान $721 \ K$ पर स्थिर रहता है,इसलिए अभिकारकों या उत्पादों को जोड़ने से साम्य स्थिरांक के मान में कोई परिवर्तन नहीं होगा।
अतः,साम्य स्थिरांक $50$ ही रहेगा।

(D) साम्य स्थिरांक $K$ एक निश्चित तापमान पर अभिक्रिया का एक लाक्षणिक गुण है और यह अभिकारकों या उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है।

(B) उत्प्रेरक अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं की दर को समान सीमा तक बढ़ाता है।
यह साम्य अवस्था को तेजी से प्राप्त करने में मदद करता है लेकिन साम्य की स्थिति को परिवर्तित नहीं करता है।
चूंकि साम्य स्थिरांक $(K_c)$ केवल तापमान पर निर्भर करता है,इसलिए उत्प्रेरक की उपस्थिति में यह अपरिवर्तित रहता है।
अतः,साम्य स्थिरांक $4 \times 10^{-4}$ ही रहेगा।

(D) किसी भी अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक $K_p$ (या $K_c$) केवल तापमान का फलन होता है।
यह अभिकारकों की प्रारंभिक सांद्रता,उत्प्रेरक की उपस्थिति,या निकाय के कुल दाब से स्वतंत्र होता है।
वान्ट हॉफ समीकरण के अनुसार,साम्य स्थिरांक तापमान के साथ $\ln K = -\frac{\Delta H^\circ}{RT} + \frac{\Delta S^\circ}{R}$ के अनुसार बदलता है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(C) साम्य स्थिरांक ($K_c$ या $K_p$) का मान एक निश्चित तापमान पर दी गई रासायनिक अभिक्रिया के लिए स्थिर होता है।
हालाँकि,किसी विशेष तापमान पर अंतिम साम्य मिश्रण का संघटन (अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता) अभिकारकों की प्रारंभिक मात्रा पर निर्भर नहीं करता है।
अतः,अभिकथन सही है,लेकिन तर्क गलत है।

(C) यदि साम्य स्थिरांक $K_{c}$ का मान $10^{-3}$ और $10^{3}$ के बीच होता है,तो अभिक्रिया में अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता पर्याप्त (appreciable) होती है।
अभिक्रिया $(a)$ में,$K_{c} = 5 \times 10^{-39}$ है,जो $10^{-3}$ से बहुत कम है।
अभिक्रिया $(b)$ में,$K_{c} = 3.7 \times 10^{8}$ है,जो $10^{3}$ से बहुत अधिक है।
अभिक्रिया $(c)$ में,$K_{c} = 1.8$ है,जो $10^{-3}$ और $10^{3}$ के बीच स्थित है।
अतः,$(c)$ में दी गई अभिक्रिया में अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता पर्याप्त होगी।

(N/A) अभिकारक और उत्पाद के अनुपात के आधार पर साम्यावस्था के $3$ प्रकार होते हैं:
$(i)$ अभिकारक नगण्य और उत्पाद अधिकतम: ऐसी अभिक्रियाएं पूर्णता की ओर बढ़ती हैं। साम्यावस्था पर,अभिकारक की सांद्रता नगण्य होती है। साम्यावस्था पर लगभग $100 \%$ उत्पाद मौजूद होता है,जहाँ $K > 10^{3}$ होता है।
उदाहरण: $H_{2(g)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \xrightarrow{500 \ K} H_{2}O_{(g)}$; $K_{c} = 2.4 \times 10^{47}$.
$(ii)$ अभिकारक अधिक और उत्पाद कम: ऐसी अभिक्रियाओं में,साम्यावस्था पर अधिकांश अभिकारक अप्रयुक्त रहता है। उत्पाद की सांद्रता बहुत कम होती है। इसका साम्य स्थिरांक बहुत छोटा होता है,अर्थात $K < 10^{-3}$। ऐसी अभिक्रियाएं शायद ही अग्र दिशा में आगे बढ़ती हैं।
उदाहरण: $H_{2}O_{(g)} \xrightarrow{500 \ K} H_{2(g)} + \frac{1}{2} O_{2(g)}$; $K_{c} = 4.1 \times 10^{-48}$.
$(iii)$ अभिकारक और उत्पाद तुलनीय: ऐसी अभिक्रियाओं में,साम्यावस्था पर अभिकारक और उत्पाद दोनों महत्वपूर्ण मात्रा में मौजूद होते हैं। ऐसी अभिक्रियाओं में $K_{c}$ का मान $10^{-3}$ से $10^{3}$ के बीच होता है।
उदाहरण: $H_{2(g)} + I_{2(g)} \xrightarrow{700 \ K} 2 HI_{(g)}$; $K_{c} = 57$.

$273 \ K$ और $1 \ atm$ वायुमंडलीय दबाव पर एक पूर्णतः इंसुलेटेड थर्मस फ्लास्क में रखे बर्फ और पानी साम्यावस्था में होते हैं,और तंत्र निम्नलिखित को दर्शाता है:
$H_2O_{(s)} \overset{1 \ atm, 273 \ K}{\rightleftharpoons} H_2O_{(l)}$ (Eq.-$i$)
समय के साथ बर्फ और पानी का द्रव्यमान नहीं बदलता है और तापमान स्थिर रहता है। हालाँकि,साम्यावस्था स्थिर नहीं है। बर्फ और पानी के बीच की सीमा पर तीव्र गतिविधि देखी जा सकती है। तरल पानी के अणु बर्फ से टकराते हैं और उससे चिपक जाते हैं,और बर्फ के कुछ अणु तरल अवस्था में निकल जाते हैं। बर्फ और पानी के द्रव्यमान में कोई परिवर्तन नहीं होता है,क्योंकि वायुमंडलीय दबाव और $273 \ K$ पर बर्फ से पानी में और पानी से बर्फ में अणुओं के स्थानांतरण की दर समान होती है।
$(i)$ दोनों विपरीत प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं: $(H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)}$ और $H_2O_{(l)} \rightarrow H_2O_{(s)})$.
$(ii)$ दोनों प्रक्रियाएं समान दर पर होती हैं ताकि बर्फ और पानी की मात्रा स्थिर रहे। यदि $H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)}$ की दर $r_1$ है और $H_2O_{(l)} \rightarrow H_2O_{(s)}$ की दर $r_2$ है,तो $H_2O_{(s)} \rightleftharpoons H_2O_{(l)}$ के लिए $r_1 = r_2$ होता है।

(N/A) प्रक्रिया: एक पारदर्शी बॉक्स पर विचार करें जिसमें पारे (mercury) के साथ एक $U$-ट्यूब (मैनोमीटर) लगा हो। बॉक्स में कुछ घंटों के लिए निर्जल कैल्शियम क्लोराइड $(CaCl_2)$ या फास्फोरस पेंटोक्साइड $(P_4O_{10})$ जैसे सुखाने वाले एजेंट को रखा जाता है। इससे बॉक्स के अंदर की हवा नमी (वाष्प) से मुक्त हो जाती है।
सुखाने वाले एजेंट को हटाने के बाद,पानी से भरा एक वॉच ग्लास (या पेट्री डिश) जल्दी से बॉक्स के अंदर रखा जाता है।
अवलोकन: मैनोमीटर की दाईं भुजा में पारे का स्तर धीरे-धीरे बढ़ता हुआ देखा जाएगा और अंततः एक स्थिर मान प्राप्त कर लेगा।
निष्कर्ष: यह अवलोकन दर्शाता है कि:
$(i)$ शुरुआत में,पानी के वाष्पीकरण के कारण बॉक्स के अंदर का दबाव बढ़ता है।
$(ii)$ कुछ समय बाद,बॉक्स के अंदर का दबाव स्थिर हो जाता है,जो दर्शाता है कि वाष्पीकरण की दर और संघनन की दर समान हो गई है (संतुलन अवस्था)।
$(iii)$ संतुलन प्राप्त होने तक वॉच ग्लास में पानी की मात्रा थोड़ी कम हो जाती है।

(N/A) प्रक्रिया: हम एक पारदर्शी बॉक्स का उदाहरण लेते हैं जिसमें पारे (मैनोमीटर) के साथ एक $U$-ट्यूब लगी होती है। बॉक्स में कुछ घंटों के लिए निर्जल कैल्शियम क्लोराइड $(CaCl_2)$ या फास्फोरस पेंटोक्साइड $(P_4O_{10})$ जैसे सुखाने वाले एजेंट को रखा जाता है। ऐसा करने से बॉक्स के अंदर की हवा वाष्प (नमी) से मुक्त हो जाती है।
अब,बॉक्स को एक तरफ झुकाकर सुखाने वाले एजेंट को हटाने के बाद,पानी से भरा एक वॉच ग्लास (या पेट्री डिश) जल्दी से बॉक्स के अंदर रखा जाता है।
अवलोकन: यह देखा जाएगा कि मैनोमीटर की दाईं भुजा में पारे का स्तर धीरे-धीरे बढ़ता है और अंततः एक स्थिर मान प्राप्त कर लेता है।
निष्कर्ष: अवलोकन से पता चलता है कि:
$(i)$ शुरुआत में,पानी के वाष्पीकरण के कारण बॉक्स के अंदर का दबाव बढ़ता है।
$(ii)$ कुछ समय बाद,बॉक्स के अंदर का दबाव स्थिर हो जाता है,जो दर्शाता है कि वाष्पीकरण की दर संघनन की दर के बराबर हो गई है।
$(iii)$ वॉच ग्लास में पानी की मात्रा शुरू में कम हो जाती है और फिर स्थिर हो जाती है,जो द्रव-वाष्प साम्यावस्था की स्थिति को दर्शाती है: $H_2O(l) \rightleftharpoons H_2O(vap)$.

(N/A) वाष्प दाब वह दाब है जो एक बंद पात्र में दिए गए तापमान पर द्रव और उसकी वाष्प के बीच साम्यावस्था में होने पर वाष्प द्वारा लगाया जाता है।
साम्यावस्था केवल एक बंद पात्र में ही संभव है जहाँ वाष्पीकरण की दर संघनन की दर के बराबर होती है।
एक खुले पात्र में,वाष्प के अणु आसपास के वातावरण में विसरित हो जाते हैं। परिणामस्वरूप,वाष्पीकरण की दर $(Liquid \rightarrow Gas)$ संघनन की दर $(Gas \rightarrow Liquid)$ से अधिक होती है।
चूंकि वाष्प लगातार वातावरण में खो जाती है,इसलिए विपरीत प्रक्रिया समान दर पर नहीं हो सकती है,और इस प्रकार,साम्यावस्था कभी स्थापित नहीं होती है।
भले ही एक निश्चित तापमान पर वाष्पीकरण की दर स्थिर रहती है,लेकिन निकाय साम्यावस्था तक नहीं पहुँच सकता क्योंकि संघनन की दर वाष्पीकरण की दर से कम होती है।

(N/A) बंद पात्र में स्थिर तापमान पर,जहाँ ठोस पदार्थ का वाष्प अवस्था में ऊर्ध्वपातन होता है,उस स्थिति को ठोस-वाष्प साम्यावस्था कहा जाता है।
$Ex.-1$: यदि हम एक बंद पात्र में ठोस आयोडीन $(I_2)$ रखें,तो कुछ समय बाद पात्र बैंगनी वाष्प से भर जाता है और समय के साथ रंग की तीव्रता बढ़ती है। एक निश्चित समय के बाद रंग की तीव्रता स्थिर हो जाती है और इस चरण पर साम्यावस्था प्राप्त हो जाती है। अतः,ठोस आयोडीन ऊर्ध्वपातित होकर आयोडीन वाष्प देता है और आयोडीन वाष्प संघनित होकर ठोस आयोडीन देती है। गुण,रंग आदि स्थिर हो जाते हैं। इस साम्यावस्था को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:
$I_{2(s)} \rightleftharpoons I_{2(g)}$ (स्थिर $T$ पर)
(बैंगनी ठोस) $\rightleftharpoons$ (बैंगनी वाष्प)
इस प्रकार की साम्यावस्था दर्शाने वाले अन्य उदाहरण हैं:
$(i)$ $\text{कपूर}_{(s)} \rightleftharpoons \text{कपूर}_{(g)}$ (स्थिर $T$ पर)
$(ii)$ $NH_4Cl_{(s)} \rightleftharpoons NH_4Cl_{(g)}$ (स्थिर $T$ पर)

(N/A) एक बंद पात्र में स्थिर तापमान पर,वह प्रणाली जहाँ ठोस पदार्थ वाष्प अवस्था में ऊर्ध्वपातित होते हैं,ठोस-वाष्प साम्यावस्था कहलाती है।
$Ex.-1$: यदि हम एक बंद पात्र में ठोस आयोडीन $(I_2)$ रखते हैं,तो कुछ समय बाद पात्र बैंगनी वाष्प से भर जाता है और समय के साथ रंग की तीव्रता बढ़ती है।
एक निश्चित समय के बाद,रंग की तीव्रता स्थिर हो जाती है और इस चरण पर साम्यावस्था प्राप्त हो जाती है।
अतः,ठोस आयोडीन ऊर्ध्वपातित होकर आयोडीन वाष्प देता है और आयोडीन वाष्प संघनित होकर ठोस आयोडीन देती है।
गुण,रंग आदि स्थिर हो जाते हैं।
साम्यावस्था को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है: $I_{2(s)} \rightleftharpoons I_{2(g)}$ (स्थिर $T$)।
इस प्रकार की साम्यावस्था दिखाने वाले अन्य उदाहरण हैं:
$(i)$ $Camphor_{(s)} \rightleftharpoons Camphor_{(g)}$ (स्थिर $T$)
$(ii)$ $NH_4Cl_{(s)} \rightleftharpoons NH_4Cl_{(g)}$ (स्थिर $T$)

(N/A) कमरे के तापमान पर पानी की एक निश्चित मात्रा में सीमित मात्रा में नमक या चीनी घुलती है। यदि उच्च तापमान पर चीनी का गाढ़ा घोल तैयार किया जाए और फिर उसे कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाए,तो चीनी के क्रिस्टल अलग हो जाते हैं। वह विलयन जिसमें चीनी के क्रिस्टल घुली हुई चीनी के साथ साम्यावस्था में होते हैं,उसे संतृप्त विलयन कहा जाता है। संतृप्त विलयन वह है जिसमें दिए गए तापमान पर और अधिक विलेय नहीं घोला जा सकता है।
एक संतृप्त विलयन में,ठोस अवस्था में विलेय के अणुओं और विलयन में विलेय के अणुओं के बीच एक गतिक साम्यावस्था (dynamic equilibrium) मौजूद होती है।
उदाहरण: $Sugar_{(solid)} \rightleftharpoons Sugar_{(solution)}$
साम्यावस्था पर: $\text{Rate of dissolution of sugar} = \text{Rate of crystallisation of sugar}$.
अग्र अभिक्रिया में ठोस का विलयन में घुलना होता है और विपरीत अभिक्रिया में विलेय का क्रिस्टलीकरण होता है।
गतिक प्रकृति: इस साम्यावस्था की गतिक प्रकृति की पुष्टि रेडियोधर्मी चीनी का उपयोग करके की जा सकती है। यदि गैर-रेडियोधर्मी चीनी के संतृप्त विलयन में रेडियोधर्मी चीनी मिलाई जाती है,तो कुछ समय बाद विलयन और ठोस चीनी दोनों में रेडियोधर्मिता देखी जाती है। यह दर्शाता है कि दोनों चरणों के बीच अणुओं का निरंतर आदान-प्रदान होता रहता है,भले ही शुद्ध सांद्रता स्थिर रहती है।

(N/A) $(i)$ ठोस-द्रव संतुलन: $1 \ atm$ $(1.013 \ bar)$ पर केवल एक ही तापमान (गलनांक) होता है जिस पर दोनों अवस्थाएं सह-अस्तित्व में रह सकती हैं। यदि परिवेश के साथ ऊष्मा का आदान-प्रदान न हो,तो दोनों अवस्थाओं का द्रव्यमान स्थिर रहता है।
$H_{2}O_{(s)} \rightleftharpoons H_{2}O_{(l)}$
निष्कर्ष: स्थिर दाब पर गलनांक निश्चित होता है।
$(ii)$ द्रव-वाष्प संतुलन: एक निश्चित तापमान पर,बंद पात्र में द्रव और उसकी वाष्प के बीच वाष्प दाब स्थिर रहता है।
$H_{2}O_{(l)} \rightleftharpoons H_{2}O_{(g)}$
निष्कर्ष: स्थिर तापमान पर,बंद पात्र में $p_{H_{2}O}$ स्थिर रहता है।
$(iii)$ ठोस-गैस संतुलन: बंद पात्र में,स्थिर तापमान पर ठोस और वाष्प के बीच संतुलन होता है। इस प्रक्रिया को ऊर्ध्वपातन कहा जाता है।
$NH_{4}Cl_{(s)} \rightleftharpoons NH_{4}Cl_{(g)}$
निष्कर्ष: स्थिर तापमान पर बंद पात्र में ठोस और वाष्प का द्रव्यमान स्थिर रहता है।
$(iv)$ ठोस का द्रव में घुलना: स्थिर तापमान पर,ठोस का संतृप्त विलयन ठोस-द्रव संतुलन को दर्शाता है जहाँ विलेयता स्थिर रहती है।
$\text{Solute}_{(s)} \rightleftharpoons \text{Solute}_{(aq)}$ ; $\text{Sugar}_{(s)} \rightleftharpoons \text{Sugar}_{(aq)}$
निष्कर्ष: दिए गए तापमान पर विलयन में विलेय की सांद्रता स्थिर रहती है।
$(v)$ गैस का द्रव में घुलना: स्थिर तापमान पर बंद पात्र में,गैस के संतृप्त विलयन में घुली हुई गैस और मुक्त गैस के बीच संतुलन स्थापित होता है। द्रव में गैस की सांद्रता गैस के दाब के सीधे आनुपातिक होती है।
$\text{Gas}_{(g)} \rightleftharpoons \text{Gas}_{(aq)}$ ; $CO_{2(g)} \rightleftharpoons CO_{2(aq)}$
निष्कर्ष: दिए गए तापमान पर $\frac{[\text{Gas}_{(aq)}]}{[\text{Gas}_{(g)}]}$ का अनुपात स्थिर रहता है।

(N/A) भौतिक प्रक्रियाओं के लिए,साम्यावस्था पर तंत्र में निम्नलिखित विशेषताएं सामान्य होती हैं:
$(i)$ साम्यावस्था केवल एक निश्चित तापमान पर बंद तंत्र में ही संभव है।
$(ii)$ दोनों विपरीत प्रक्रियाएं समान दर पर होती हैं,जिसके परिणामस्वरूप एक गतिशील लेकिन स्थिर स्थिति बनी रहती है।
$(iii)$ तंत्र के सभी मापने योग्य गुण समय के साथ स्थिर रहते हैं।
$(iv)$ जब किसी भौतिक प्रक्रिया के लिए साम्यावस्था प्राप्त हो जाती है,तो यह एक निश्चित तापमान पर इसके किसी एक पैरामीटर (जैसे,दबाव,सांद्रता) के स्थिर मान द्वारा पहचानी जाती है।
$(v)$ किसी भी चरण में ऐसी मात्राओं का परिमाण यह दर्शाता है कि साम्यावस्था तक पहुँचने से पहले भौतिक प्रक्रिया किस हद तक आगे बढ़ चुकी है।

(N/A) भौतिक प्रणालियों के अनुरूप,रासायनिक अभिक्रियाएँ भी साम्य की अवस्था प्राप्त करती हैं। ये अभिक्रियाएँ अग्र और पश्च दोनों दिशाओं में हो सकती हैं। जब अग्र और पश्च अभिक्रियाओं की दर समान हो जाती है,तो अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता स्थिर रहती है। यह रासायनिक साम्य की अवस्था है।
रासायनिक साम्य प्रकृति में 'गतिशील' होता है; इसमें एक अग्र अभिक्रिया होती है जिसमें अभिकारक उत्पाद बनाते हैं और एक पश्च अभिक्रिया होती है जिसमें उत्पाद मूल अभिकारक बनाते हैं।
आइए एक सामान्य उत्क्रमणीय अभिक्रिया पर विचार करें:
$A + B \rightleftharpoons C + D$ $(i)$
शुरुआत में,$A$ और $B$ की सांद्रता अधिक होती है। समय बीतने के साथ,उत्पादों $C$ और $D$ का संचय होता है और अभिकारकों $A$ और $B$ की कमी होती है। (चित्र देखें)
इससे अग्र अभिक्रिया की दर में कमी आती है और पश्च अभिक्रिया की दर में वृद्धि होती है। कुछ समय बाद,दोनों अभिक्रियाएँ समान दर पर होती हैं और प्रणाली साम्य की अवस्था में पहुँच जाती है।
हम किसी भी दिशा से अभिक्रिया शुरू करके साम्य प्राप्त कर सकते हैं। हम $C$ और $D$ से शुरू करके भी साम्य प्राप्त कर सकते हैं।

(N/A) अमोनिया के संश्लेषण का उदाहरण: हैबर प्रक्रम द्वारा अमोनिया के संश्लेषण में रासायनिक साम्य को प्रदर्शित किया जा सकता है। प्रयोगों की एक श्रृंखला में,हैबर ने उच्च तापमान और दबाव पर रखे गए डाइनाइट्रोजन और डाइहाइड्रोजन की ज्ञात मात्रा के साथ शुरुआत की और नियमित अंतराल पर उपस्थित अमोनिया की मात्रा निर्धारित की। वह अनभिकृत डाइहाइड्रोजन और डाइनाइट्रोजन की सांद्रता निर्धारित करने में भी सफल रहे। इसे निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है।
कुछ समय बाद मिश्रण में अभिकारकों और उत्पादों की संरचना स्थिर रहती है। उत्पाद और अभिकारक की मात्रा नहीं बदलती है और यह साम्य अवस्था है। साम्य दोनों तरफ से प्राप्त किया जा सकता है,चाहे हम $H_{2(g)}$ और $N_{2(g)}$ लेकर अभिक्रिया शुरू करें और $NH_{3(g)}$ प्राप्त करें या $NH_{3(g)}$ लेकर उसका $N_{2(g)}$ और $H_{2(g)}$ में अपघटन करें। अग्र अभिक्रिया से शुरू करके साम्य तक पहुँचने के लिए:
$N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons 2NH_{3(g)} \dots (I)$
और पश्च अभिक्रिया से शुरू करके साम्य तक पहुँचने के लिए:
$2NH_{3(g)} \rightleftharpoons N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \dots (II)$
$(B)$ हाइड्रोजन आयोडाइड $(HI)$ के अपघटन का उदाहरण: यदि हम $H_{2}$ और $I_{2}$ की समान प्रारंभिक सांद्रता के साथ शुरुआत करते हैं,तो अभिक्रिया अग्र दिशा में आगे बढ़ती है और $H_{2}$ और $I_{2}$ की सांद्रता कम हो जाती है जबकि $HI$ की सांद्रता बढ़ जाती है। कुछ समय बाद सभी $(H_{2}, I_{2}, HI)$ की सांद्रता स्थिर हो जाती है और यह साम्य तक पहुँच जाता है।

(N/A) रासायनिक साम्यावस्था प्रकृति में गतिक (dynamic) होती है। यह तथ्य $H_{2}$ और $D_{2}$ का उपयोग करके अमोनिया के संश्लेषण द्वारा सिद्ध होता है।
साम्यावस्था प्राप्त होने के बाद,दो मिश्रणों: $(i)$ $H_{2}, N_{2}, NH_{3}$ और $(ii)$ $D_{2}, N_{2}, ND_{3}$ को एक साथ मिलाया जाता है और कुछ समय के लिए छोड़ दिया जाता है।
जब इस मिश्रण का विश्लेषण किया जाता है,तो पाया जाता है कि अमोनिया की कुल सांद्रता पहले जैसी ही रहती है।
हालाँकि,जब मास स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा विश्लेषण किया जाता है,तो पाया जाता है कि अमोनिया और अमोनिया के सभी ड्यूटेरियम युक्त रूप $(NH_{3}, NH_{2}D, NHD_{2}, ND_{3})$ के साथ-साथ डाइहाइड्रोजन और इसके ड्यूटेरेटेड रूप $(H_{2}, HD, D_{2})$ भी उपस्थित हैं।
यह इंगित करता है कि अणुओं में $H$ और $D$ परमाणुओं का मिश्रण अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं के जारी रहने के परिणामस्वरूप होता है।
इस प्रकार,अमोनिया के निर्माण में समस्थानिक (ड्यूटेरियम) का उपयोग स्पष्ट रूप से इंगित करता है कि रासायनिक अभिक्रियाएं गतिक साम्यावस्था की स्थिति तक पहुँचती हैं जहाँ अग्र और पश्च अभिक्रियाओं की दरें समान होती हैं और संरचना में कोई शुद्ध परिवर्तन नहीं होता है।

(N/A) गतिविधि: दो $100 \ mL$ के मापक सिलेंडर (जिन्हें $1$ और $2$ के रूप में चिह्नित करें) और $30 \ cm$ लंबाई और समान व्यास वाली दो कांच की नलियां लें,जिन्हें भी $1$ और $2$ के रूप में चिह्नित करें। सिलेंडर-$1$ को रंगीन पानी,जैसे $KMnO_4$ (पोटेशियम परमैंगनेट) के घोल से भरें और दूसरे सिलेंडर (नंबर-$2$) को खाली रखें।
एक नली को सिलेंडर-$1$ में और दूसरी को सिलेंडर-$2$ में रखें। प्रारंभिक अवस्था चित्र में दर्शाई गई है।
खोखली नली-$1$ को सिलेंडर-$1$ में डालने पर,वह रंगीन पानी से भर जाएगी। ऊपरी सिरे को बंद करके इसे सिलेंडर से बाहर निकालें और इसमें मौजूद रंगीन पानी को सिलेंडर-$2$ में स्थानांतरित करें। इसी तरह,खोखली नली को सिलेंडर-$2$ में रखकर उससे रंगीन पानी को सिलेंडर-$1$ में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया को दोहराएं। सिलेंडर-$1$ से सिलेंडर-$2$ में रंगीन पानी का स्थानांतरण तब तक करते रहें जब तक कि दोनों सिलेंडरों में रंगीन पानी का स्तर स्थिर न हो जाए। यह दर्शाता है कि जब स्तर स्थिर दिखाई देता है (साम्यावस्था),तब भी स्थानांतरण की प्रक्रिया जारी रहती है,जो साम्यावस्था की गतिशील प्रकृति को दर्शाती है।

(A) साम्यावस्था स्थिरांक $K_c$ अभिक्रिया की सीमा के बारे में जानकारी प्रदान करता है।
अभिक्रिया $(i)$ के लिए,$K_c = 2.4 \times 10^{47}$ है।
$K_c$ का बहुत बड़ा मान $(K_c > 10^3)$ यह दर्शाता है कि अभिक्रिया लगभग पूर्णता की ओर बढ़ती है।
इसका अर्थ है कि साम्यावस्था पर,उत्पाद $(H_2O)$ की सांद्रता अभिकारकों ($H_2$ और $O_2$) की सांद्रता से बहुत अधिक होती है।
अतः,उत्पाद अत्यधिक स्थिर है और बड़ी मात्रा में बनता है।

(N/A) परिभाषा: एक समांग प्रणाली में,सभी अभिकारक और उत्पाद एक ही अवस्था में होते हैं।
उदाहरण $1$: एक अभिक्रिया जहाँ सभी घटक गैसीय अवस्था में हैं:
$N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons 2NH_{3(g)}$
उदाहरण $2$: एक अभिक्रिया जहाँ सभी अभिकारक और उत्पाद जलीय विलयन अवस्था में हैं:
$Fe^{3+}_{(aq)} + SCN^{-}_{(aq)} \rightleftharpoons [Fe(SCN)]^{2+}_{(aq)}$

(N/A) समांगी साम्यावस्था वह है जिसमें सभी अभिकारक और उत्पाद एक ही अवस्था में होते हैं।
$(a)$ सभी गैसीय अवस्था में हैं (समांगी)।
$(e)$ अभिकारक गैस और द्रव हैं,उत्पाद जलीय हैं (विषमांगी)।
$(f)$ सभी द्रव अवस्था में हैं (समांगी)।
विषमांगी साम्यावस्था वह है जिसमें अभिकारक और उत्पाद अलग-अलग अवस्थाओं में होते हैं।
$(b)$ ठोस अभिकारक और जलीय उत्पाद (विषमांगी)।
$(c)$ ठोस अभिकारक और उत्पाद के साथ गैसीय उत्पाद (विषमांगी)।
$(d)$ ठोस अभिकारक और जलीय/द्रव उत्पाद (विषमांगी)।
सारांश:
समांगी: $(a), (f)$
विषमांगी: $(b), (c), (d), (e)$

(N/A) प्रारंभ में,वाष्प दाब कम हो जाएगा क्योंकि आयतन बढ़ता है,जिससे वाष्प की सांद्रता कम हो जाती है।
$(b)$ स्थिर तापमान पर वाष्पन की दर स्थिर रहती है। हालाँकि,संघनन की दर शुरू में कम हो जाती है क्योंकि वाष्प प्रावस्था में प्रति इकाई आयतन में अणुओं की संख्या कम हो जाती है जो द्रव की सतह से टकराते हैं।
$(c)$ जब साम्यावस्था बहाल हो जाती है,तो वाष्पन की दर संघनन की दर के बराबर हो जाती है। अंतिम वाष्प दाब वही होगा जो उस तापमान पर मूल रूप से था।

(B) साम्य स्थिरांक $K_c$ साम्यावस्था पर उत्पादों की सांद्रता और अभिकारकों की सांद्रता का अनुपात है।
यदि $K_c > 10^3$ है,तो अभिक्रिया लगभग पूर्णता की ओर बढ़ती है,जिसका अर्थ है कि साम्यावस्था पर निकाय में मुख्यतः उत्पाद होते हैं।
चूंकि $1.6 \times 10^{12} > 10^3$ है,इसलिए निकाय में मुख्यतः उत्पाद होंगे।

(C) साम्यावस्था पर,अग्र अभिक्रिया की दर $(r_f)$ पश्च अभिक्रिया की दर $(r_b)$ के बराबर हो जाती है।
प्रारंभ में,अग्र अभिक्रिया की दर अधिकतम होती है और जैसे-जैसे अभिकारक $A$ की सांद्रता घटती है,यह समय के साथ कम होती जाती है।
इसके विपरीत,पश्च अभिक्रिया की दर प्रारंभ में शून्य होती है और जैसे-जैसे उत्पाद $B$ की सांद्रता बढ़ती है,यह समय के साथ बढ़ती जाती है।
साम्यावस्था पर,दोनों दरें स्थिर हो जाती हैं और एक-दूसरे के बराबर हो जाती हैं।
इसे आलेख $C$ द्वारा सही ढंग से दर्शाया गया है।

(D) सही कथन है।
अन्य कथनों के गलत होने का कारण:
$(a)$ साम्य स्थिरांक तापमान पर निर्भर करता है और एक दी गई अभिक्रिया के लिए तापमान के साथ बदलता है।
$(b)$ साम्य स्थिरांक अभिक्रिया की सीमा के बारे में जानकारी देता है,न कि उस दर के बारे में जिस पर साम्यावस्था पहुँचती है।
$(c)$ साम्यावस्था पर,अग्र और पश्च अभिक्रियाएँ रुकती नहीं हैं; वे समान दर पर जारी रहती हैं,जिससे प्रक्रिया गतिशील बनी रहती है,स्थिर नहीं।

(A) किसी रासायनिक अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक $(K_c)$ का मान केवल निकाय के तापमान पर निर्भर करता है। यदि तापमान $300 \ K$ पर स्थिर रहता है,तो अभिकारकों या उत्पादों को मिलाने या हटाने से इसमें कोई परिवर्तन नहीं होता है। अतः,साम्य स्थिरांक का मान $6.4$ ही रहेगा।

(A) दी गई अभिक्रिया $2 \ HI_{(g)} \rightleftharpoons H_{2(g)} + I_{2(g)} - Q \ kJ$ है।
इस अभिक्रिया के लिए,गैसीय प्रजातियों के मोलों की संख्या में परिवर्तन $\Delta n_g = n_p - n_R = 2 - 2 = 0$ है।
चूंकि $\Delta n_g = 0$ है,इसलिए साम्य स्थिरांक दाब या आयतन में परिवर्तन से प्रभावित नहीं होता है।
उत्प्रेरक केवल साम्य प्राप्त करने की गति को बढ़ाता है और साम्य स्थिरांक के मान को नहीं बदलता है।
साम्य स्थिरांक ($K_c$ या $K_p$) केवल तापमान का फलन है,जैसा कि वैन हॉफ समीकरण द्वारा वर्णित है। इसलिए,इस अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक केवल तापमान पर निर्भर करता है।

(D) साम्य स्थिरांक $(K_c)$ केवल तापमान पर निर्भर करता है और उत्प्रेरक की उपस्थिति से स्वतंत्र होता है। उत्प्रेरक केवल अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं की दर को समान रूप से बढ़ाता है,जिससे साम्य तेजी से प्राप्त होता है लेकिन साम्य की स्थिति या साम्य स्थिरांक का मान नहीं बदलता है। अतः,साम्य स्थिरांक $4 \times 10^{-4}$ ही रहेगा।

(D) साम्य स्थिरांक $K_{eq}$ का मान केवल अभिक्रिया के तापमान पर निर्भर करता है।
यह अभिकारकों और उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होता है।
इसलिए,यदि अभिकारकों की सांद्रता आधी कर दी जाए,तो साम्य स्थिरांक समान रहेगा।

(B) साम्य स्थिरांक ($K_c$ या $K_p$) एक निश्चित तापमान पर दी गई अभिक्रिया के लिए एक विशिष्ट मान होता है।
यह अभिकारकों या उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होता है।
यह केवल तभी बदलता है जब निकाय का तापमान बदला जाता है।
अतः,यदि अभिकारकों की सांद्रता बढ़ाई जाती है,तो साम्य स्थिरांक स्थिर रहता है।
इसलिए,सही विकल्प $(B)$ है।

(B) सही विकल्प $B$ है।
$(A)$ $K_c$ तापमान पर निर्भर करता है।
$(B)$ $K_c$ का मान एक निश्चित तापमान पर स्थिर रहता है और अभिकारकों तथा उत्पादों की प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होता है।
$(C)$ साम्यावस्था पर,दोनों अभिक्रियाओं की दर समान होती है।
$(D)$ $Ni_{(s)} + 4CO_{(g)} \rightleftharpoons Ni(CO)_{4(g)}$ अभिक्रिया के लिए,साम्य स्थिरांक का व्यंजक $K_c = \frac{[Ni(CO)_4]}{[CO]^4}$ होता है।