جدول (ICE)

واکنش تعادلی حالت خاصی از واکنش های برگشت پذیر است که در آن سرعت واکنش  رفت و برگشت یکسان شده و در سامانه ای بسته انجام می شود.

بعد از بررسی ثابت تعادل و تعادل، حال برای حل کردن مسائل مربوط به تعادل روش هایی را ذکر می کنیم.
بهترین راه برای حل کردن مسائل مربوط به تعادل شیمیایی این است که صورت کلی مسئله را به خوبی درک کنید و با استفاده از استدلال های شیمیایی مسئله را مرحله به مرحله حل کرده و به جواب برسید.
گاهی اوقات استدلال های شیمیایی پیچیده هستند و برای حل آنها به مراحل زیادی نیاز می باشد، پس باید با روش هایی این مراحل را به طور مرتب طی کرده و به جواب برسیم.
یکی از روش های متداول برای حل مسائل مربوط به تعادل شیمیایی استفاده از روش و جدول (ICE) می باشد.

ICE واژه اختصاری معرف (Initial, Change, Equilibrium) می باشد که در آن هر ستون در جدول غلظت را برحسب mol/L یا در مورد گازها، فشار را برحسب atm نشان می دهد. هر یک از عبارت ها یا یک عدد واقعی یا یک عبارت جبری مجهول می باشند.

الف) اولین ردیف جدول، معادله شیمیایی مربوط را نشان می دهد. هر ماده در این معادله، عنوان ستون را نشان می دهد.

ب) دومین ردیف جدول شامل اطلاعاتی درباره شرایط اولیه می باشد که معمولا به صورت واضح در مسئله بیان می شود. (شرایط اولیه معمولا شرایط متعارفی نمی باشد.)

ج) سومین ردیف شامل اطلاعاتی درباره تغییراتی می باشد که در سیستم صورت می گیرد، وقتی سیستم از حالت اولیه به حالت تعادل می رسد. (این تغییرات معمولا با در نظر گرفتن استوکیومتری واکنش شیمیایی مطرح می شود.
می دانید که استوکیومتری واکنش، ارتباط کمی بین مواد واکنش دهنده و فراورده را در یک واکنش تعیین می کند که به سه دسته استوکیومتری مولی – مولی، استوکیومتری جرمی – مولی و استوکیومتری جرمی – جرمی طبقه بندی می شود.
 
د) چهارمین ردیف جدول شامل اطلاعاتی درباره حالت تعادلی (تمام فرآیندهای برگشت پذیر، تمایل رسیدن به یک حالت تعادلی را دارند. برای یک واکنش برگشت پذیر ، حالت تعادل وقتی برقرار می‌شود که سرعت واکنش رفت برابر با سرعت برگشت باشد. ) می باشد.  

برای حل کردن مسائل تعادل شیمیایی با استفاده از جدول ICE ابتدا باید اطلاعات داده شده در مسئله را در آن وارد نماییم تا بر اساس اطلاعات داده شده و خواسته شده بتوانیم یک یا چند مجهول را بدست آورده و تعیین کنیم. برای پیدا کردن مجهولات باید حداقل یک اطلاعات اضافی داشته باشیم که برای هر مجهول در آن مسئله داده شده باشد.

 مثال: 
مقدار Kp برای واکنشی که 2 مول No_2، یک مول N₂O₄ تشکیل می دهد در 451 k  برابر  ^3-10 × 5.33  می باشد. نمونه 0/460 گرمی از NO₂ را در ظرف واکنشی که حجم آن  0/500 L  است تا 451 K  حرارت داده ایم. فشار N₂O₄ را که در تعادل تشکیل می شود را حساب می کنید.

چون K_p را داریم ابتدا باید مقدار اولیه NO₂ را با استفاده از PV=nRT به فشار تبدیل  می کنیم. در دمای P_NO2=0/741 atm , 451K می باشد. حال می توانیم با استفاده از معادله شیمیایی مربوط، جدول ICE را درست کنیم.

واکنش	N2O4 (g)	2NO2 (g)⇌
حالت اولیه	0	0/741 atm
تغییر	+x	02x
تعادل	X	0/741 atm-2x

می بینید که در قسمت دوم جدول فشار اجزا را قبل از این که واکنش صورت بگیرد، نشان می دهد. فشار اولیه NO₂ به طور مستقیم در مسئله داده نشده است و با استفاده از فرمول PV=nRT، می توانیم فشار NO₂ را به دست بیاوریم. قبل از انجام هر واکنش هیچ N₂O₄ وجود ندارد. فرض کنید x=P_N2O4 باشد که تعادل را تشکیل می دهد. بنابراین تغییر در فشار x+N₂O₄ و تغییر در P_NO2 بر اساس ضرایب معادله برابر -2x  می باشد. بنابر این ردیف I و C را جمع می کنیم تا ردیف E به دست آید. برای اینکه بخواهیم x را به دست آوریم به اطلاعات دیگری نیز نیاز داریم. در این مورد مقدار K_p را باید بدانیم. 
حالا فشار تعادلی را در عبارت K_p جایگزین می کنیم تا x را بدست بیاوریم.

با استفاده از معادله درجه 2 مقدار  x را پیدا می کنیم، x = 2.89 × 10^-3 atm می باشد که این عدد فشار N₂O₄ را نشان می دهد.
 مثال: 
وقتی فسژن، کربنیل کلرید، COCL₂ را در دمای 600K  گرم کنیم به مقدار جزئی تفکیک می شود و CO و Cl₂ را تشکیل می دهد. در این جا مقدار Kp فرایند ^3-10 ×4/10 می باشد. فشار در حالت تعدل اجزای سیستم حاصل از فشار اولیه کربنیل کلرید 0/124 atm  را محاسبه می کنیم:
ابتدا جدول ICE را رسم کرده و داده های مسئله را در آن قرار می دهیم.

	Cl2 (g)	CO (g)+	COCl2 (g) ⇌
حالت اولیه	0	0	0/124 atm
تغییر	+x	+x	-x
تعادل	X	X	0/124 atm - x

در اینجا K_P= 4/10 × 10^-3 می باشد برای پیدا کردن x از این مقدار و معادله درجه دوم استفاده می کنیم.
مقدار  x = 2/06 × 10-2 atm  به دست می آید و سپس از این مقدار x و عبارت فشار برای هر جزء در ردیف E استفاده می کنیم تا فشار لازم به دست آید.
منبع:
http://chem.libretexts.org

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان