کیمیائی توازن متعدد حیاتیاتی اور ماحولیاتی عمل میں اہم ہیں۔ مثال کے طور پر، $\mathrm{O_2}$ مالیکیولز اور پروٹین ہیموگلوبن سے متعلق توازن ہمارے پھیپھڑوں سے پٹھوں تک $\mathrm{O_2}$ کی نقل و حمل اور فراہمی میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ اسی طرح کے توازن جو $\mathrm{CO}$ مالیکیولز اور ہیموگلوبن سے متعلق ہیں، $\mathrm{CO}$ کی زہریلت کی وجہ ہیں۔

جب ایک بند برتن میں کوئی مائع بخارات بن کر اڑتا ہے، تو نسبتاً زیادہ حرکی توانائی والے مالیکیول مائع کی سطح سے بخارات کی حالت میں نکل جاتے ہیں اور بخارات کی حالت سے مائع کے مالیکیول مائع کی سطح سے ٹکراتے ہیں اور مائع حالت میں برقرار رہتے ہیں۔ اس سے ایک مستقل بخارات کا دباؤ پیدا ہوتا ہے کیونکہ ایک ایسے توازن کی وجہ سے جس میں مائع چھوڑنے والے مالیکیولز کی تعداد بخارات سے مائع میں واپس آنے والے مالیکیولز کے برابر ہوتی ہے۔ ہم کہتے ہیں کہ نظام اس مرحلے پر توازن کی حالت تک پہنچ گیا ہے۔ تاہم، یہ جامد توازن نہیں ہے اور مائع اور بخارات کے درمیان سرحد پر بہت زیادہ سرگرمی ہوتی ہے۔ اس طرح، توازن پر، بخارات بننے کی شرح انجماد کی شرح کے برابر ہوتی ہے۔ اسے اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

$$ \mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \rightleftharpoons \mathrm{H_2} \mathrm{O}\text { (vap) } $$

دوہرے نصف تیر اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ دونوں سمتوں میں عمل بیک وقت جاری ہیں۔ توازن کی حالت میں تعاملات اور مصنوعات کے مرکب کو توازنی مرکب کہا جاتا ہے۔

توازن جسمانی عمل اور کیمیائی رد عمل دونوں کے لیے قائم کیا جا سکتا ہے۔ رد عمل تیز یا سست ہو سکتا ہے جو تجرباتی حالات اور تعاملات کی نوعیت پر منحصر ہے۔ جب ایک خاص درجہ حرارت پر بند برتن میں تعاملات مصنوعات دینے کے لیے رد عمل کرتے ہیں، تو تعاملات کی ارتکاز کم ہوتی رہتی ہے، جبکہ مصنوعات کی ارتکاز کچھ وقت کے لیے بڑھتی رہتی ہے جس کے بعد نہ تو تعاملات کی اور نہ ہی مصنوعات کی ارتکاز میں کوئی تبدیلی ہوتی ہے۔ نظام کا یہ مرحلہ متحرک توازن ہے اور اگلے اور الٹے رد عمل کی شرحیں برابر ہو جاتی ہیں۔ یہ اسی متحرک توازن کے مرحلے کی وجہ سے ہے کہ رد عمل کے مرکب میں مختلف انواع کی ارتکاز میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔ اس بنیاد پر کہ رد عمل کیمیائی توازن کی حالت تک پہنچنے کے لیے کس حد تک آگے بڑھتے ہیں، انہیں تین گروہوں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔

(i) وہ رد عمل جو تقریباً تکمیل تک پہنچتے ہیں اور صرف تعاملات کی نہ ہونے کے برابر ارتکاز باقی رہتی ہے۔ بعض صورتوں میں، ان کا تجرباتی طور پر پتہ لگانا بھی ممکن نہیں ہو سکتا۔

(ii) وہ رد عمل جن میں صرف کم مقدار میں مصنوعات بنتی ہیں اور زیادہ تر تعاملات توازن کے مرحلے پر غیر تبدیل شدہ رہتی ہیں۔

(iii) وہ رد عمل جن میں تعاملات اور مصنوعات کی ارتکاز قابل موازنہ ہوتی ہیں، جب نظام توازن میں ہوتا ہے۔

توازن میں کسی رد عمل کی حد تجرباتی حالات جیسے تعاملات کی ارتکاز، درجہ حرارت وغیرہ کے ساتھ بدلتی ہے۔ آپریشنل حالات کی اصلاح صنعت اور لیبارٹری میں بہت اہم ہے تاکہ توازن مطلوبہ مصنوعات کی سمت میں سازگار ہو۔ اس یونٹ میں توازن کے کچھ اہم پہلوؤں پر بات کی گئی ہے جو جسمانی اور کیمیائی عمل سے متعلق ہیں، ساتھ ہی آبی محلول میں آئنوں سے متعلق توازن پر بھی، جسے آئنی توازن کہا جاتا ہے۔

7.1 جسمانی عمل میں توازن

اگر ہم کچھ جسمانی عمل کا جائزہ لیں تو توازن پر نظام کی خصوصیات بہتر طور پر سمجھ میں آتی ہیں۔ سب سے واقف مثالیں حالت کی تبدیلی کے عمل ہیں، مثلاً،

$$ \begin{aligned} \text { solid } & \rightleftharpoons \text { liquid } \\ \text { liquid } & \rightleftharpoons \text { gas } \\ \text { solid } & \rightleftharpoons \text { gas } \end{aligned} $$

7.1.1 ٹھوس-مائع توازن

برف اور پانی جو ایک بالکل موصل تھرموس فلاسک میں (اس کے مواد اور ماحول کے درمیان حرارت کا تبادلہ نہیں) $273 \mathrm{~K}$ اور فضائی دباؤ پر رکھے گئے ہیں، توازن کی حالت میں ہیں اور نظام دلچسپ خصوصیات ظاہر کرتا ہے۔ ہم مشاہدہ کرتے ہیں کہ برف اور پانی کی کمیت وقت کے ساتھ نہیں بدلتی اور درجہ حرارت مستقل رہتا ہے۔ تاہم، توازن جامد نہیں ہے۔ برف اور پانی کے درمیان سرحد پر شدید سرگرمی دیکھی جا سکتی ہے۔ مائع پانی کے مالیکیول برف سے ٹکراتے ہیں اور اس سے چپک جاتے ہیں اور برف کے کچھ مالیکیول مائع حالت میں نکل جاتے ہیں۔ برف اور پانی کی کمیت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی، کیونکہ فضائی دباؤ اور $273 \mathrm{~K}$ پر برف سے پانی میں مالیکیولز کی منتقلی کی شرح اور پانی سے برف میں الٹی منتقلی کی شرح برابر ہوتی ہے۔

یہ واضح ہے کہ برف اور پانی صرف ایک خاص درجہ حرارت اور دباؤ پر ہی توازن میں ہیں۔ فضائی دباؤ پر کسی بھی خالص مادے کے لیے، وہ درجہ حرارت جس پر ٹھوس اور مائع حالتیں توازن میں ہوتی ہیں، اس مادے کا عام پگھلنے کا نقطہ یا عام انجماد کا نقطہ کہلاتا ہے۔ یہاں نظام متحرک توازن میں ہے اور ہم مندرجہ ذیل نتائج اخذ کر سکتے ہیں:

(i) دونوں مخالف عمل بیک وقت وقوع پذیر ہوتے ہیں۔

(ii) دونوں عمل ایک ہی شرح پر وقوع پذیر ہوتے ہیں تاکہ برف اور پانی کی مقدار مستقل رہے۔

7.1.2 مائع-بخارات توازن

اگر ہم پارے کے ساتھ ایک U-ٹیوب (مینومیٹر) لے جانے والے ایک شفاف ڈبے کا مثال کے طور پر غور کریں تو یہ توازن بہتر طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ خشک کرنے والا ایجنٹ جیسے بے آب کیلشیم کلورائیڈ (یا فاسفورس پینٹا آکسائیڈ) کو ڈبے میں چند گھنٹوں کے لیے رکھا جاتا ہے۔ خشک کرنے والے ایجنٹ کو ڈبے کو ایک طرف جھکا کر ہٹانے کے بعد، پانی پر مشتمل ایک واچ گلاس (یا پیٹری ڈش) تیزی سے ڈبے کے اندر رکھی جاتی ہے۔ یہ دیکھا جائے گا کہ مینومیٹر کے دائیں بازو میں پارے کی سطح آہستہ آہستہ بڑھتی ہے اور آخر کار ایک مستقل قدر تک پہنچ جاتی ہے، یعنی ڈبے کے اندر دباؤ بڑھتا ہے اور ایک مستقل قدر تک پہنچ جاتا ہے۔ نیز واچ گلاس میں پانی کا حجم کم ہو جاتا ہے (شکل 7.1)۔ ابتدائی طور پر ڈبے کے اندر پانی کا بخارات نہیں تھا (یا بہت کم تھا)۔ جیسے جیسے پانی بخارات بنتا گیا، ڈبے کے اندر گیسی حالت میں پانی کے مالیکیولز کے اضافے کی وجہ سے ڈبے میں دباؤ بڑھ گیا۔ بخارات بننے کی شرح مستقل ہے۔

شکل 7.1 ایک مستقل درجہ حرارت پر پانی کے توازنی بخارات کے دباؤ کی پیمائش

تاہم، بخارات کے پانی میں انجماد کی وجہ سے دباؤ میں اضافے کی شرح وقت کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ آخر کار یہ ایک توازنی حالت کی طرف لے جاتا ہے جب کوئی خالص بخارات بننے کا عمل نہیں ہوتا۔ اس کا مطلب ہے کہ گیسی حالت سے مائع حالت میں پانی کے مالیکیولز کی تعداد بھی اس وقت تک بڑھتی ہے جب تک کہ توازن حاصل نہ ہو جائے، یعنی،

بخارات بننے کی شرح = انجماد کی شرح

$$ \mathrm{H_2} \mathrm{O}(1) \rightleftharpoons \mathrm{H_2} \mathrm{O}(\text { vap) } $$

توازن پر، ایک دیے گئے درجہ حرارت پر پانی کے مالیکیولز کے ذریعے ڈالا گیا دباؤ مستقل رہتا ہے اور اسے پانی کا توازنی بخارات کا دباؤ کہا جاتا ہے (یا صرف پانی کا بخارات کا دباؤ)؛ پانی کا بخارات کا دباؤ درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے۔ اگر مذکورہ تجربہ میتھائل الکحل، ایسیٹون اور ایتھر کے ساتھ دہرایا جائے، تو یہ دیکھا جاتا ہے کہ مختلف مائعات کا ایک ہی درجہ حرارت پر مختلف توازنی بخارات کا دباؤ ہوتا ہے، اور جس مائع کا بخارات کا دباؤ زیادہ ہوتا ہے وہ زیادہ متطائر ہوتا ہے اور اس کا ابلتا نقطہ کم ہوتا ہے۔

اگر ہم تین واچ گلاس جن میں الگ الگ ایسیٹون، ایتھائل الکحل، اور پانی کے $1 \mathrm{~mL}$ ہیں، کو ماحول کے سامنے کھولتے ہیں اور گرم کمرے میں مائعات کے مختلف حجم کے ساتھ تجربہ دہراتے ہیں، تو یہ دیکھا جاتا ہے کہ ایسی تمام صورتوں میں مائع آخر کار غائب ہو جاتا ہے اور مکمل بخارات بننے میں لگنے والا وقت منحصر ہوتا ہے (i) مائع کی نوعیت پر، (ii) مائع کی مقدار پر اور (iii) درجہ حرارت پر۔ جب واچ گلاس ماحول کے لیے کھلا ہوتا ہے، تو بخارات بننے کی شرح مستقل رہتی ہے لیکن مالیکیول کمرے کے بڑے حجم میں منتشر ہو جاتے ہیں۔ نتیجتاً، بخارات سے مائع حالت میں انجماد کی شرح بخارات بننے کی شرح سے بہت کم ہوتی ہے۔ یہ کھلے نظام ہیں اور کھلے نظام میں توازن تک پہنچنا ممکن نہیں ہے۔

پانی اور پانی کا بخارات بند برتن میں فضائی دباؤ (1.013 بار) پر اور $100^{\circ} \mathrm{C}$ پر توازن کی پوزیشن میں ہیں۔ پانی کا ابلتا نقطہ 1.013 بار دباؤ پر $100^{\circ} \mathrm{C}$ ہے۔ ایک فضائی دباؤ (1.013 بار) پر کسی بھی خالص مائع کے لیے، وہ درجہ حرارت جس پر مائع اور بخارات توازن میں ہوتے ہیں، مائع کا عام ابلتا نقطہ کہلاتا ہے۔ مائع کا ابلتا نقطہ فضائی دباؤ پر منحصر ہوتا ہے۔ یہ جگہ کی بلندی پر منحصر ہوتا ہے؛ زیادہ بلندی پر ابلتا نقطہ کم ہو جاتا ہے۔

7.1.3 ٹھوس - بخارات توازن

آئیے اب ان نظاموں پر غور کریں جہاں ٹھوس مادے بخارات کی حالت میں بدل جاتے ہیں۔ اگر ہم ٹھوس آیوڈین ایک بند برتن میں رکھیں، تو کچھ دیر بعد برتن بنفشی بخارات سے بھر جاتا ہے اور رنگت کی شدت وقت کے ساتھ بڑھتی ہے۔ ایک خاص وقت کے بعد رنگت کی شدت مستقل ہو جاتی ہے اور اس مرحلے پر توازن حاصل ہو جاتا ہے۔ لہٰذا ٹھوس آیوڈین بخارات بن کر آیوڈین کا بخارات دیتا ہے اور آیوڈین کا بخارات انجماد کر کے ٹھوس آیوڈین دیتا ہے۔ توازن کو اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے،

$\mathrm{I_2}$ (ٹھوس) $\rightleftharpoons \mathrm{I_2}$ (بخارات)

اس قسم کا توازن دکھانے والی دیگر مثالیں ہیں،

کافور (ٹھوس) $\rightleftharpoons$ کافور (بخارات)

$\mathrm{NH_4} \mathrm{Cl}$ (ٹھوس) $\rightleftharpoons \mathrm{NH_4} \mathrm{Cl}$ (بخارات)

7.1.4 ٹھوس یا گیسوں کے مائعات میں حل ہونے سے متعلق توازن

مائعات میں ٹھوس

ہم اپنے تجربے سے جانتے ہیں کہ ہم کمرے کے درجہ حرارت پر پانی کی ایک دی گئی مقدار میں نمک یا چینی کی صرف ایک محدود مقدار حل کر سکتے ہیں۔ اگر ہم زیادہ درجہ حرارت پر چینی حل کر کے گاڑھی چینی کی شربت بناتے ہیں، تو اگر ہم شربت کو کمرے کے درجہ حرارت پر ٹھنڈا کرتے ہیں تو چینی کے کرسٹل الگ ہو جاتے ہیں۔ ہم اسے ایک سیر شدہ محلول کہتے ہیں جب ایک دیے گئے درجہ حرارت پر اس میں مزید حل شے نہیں گھل سکتی۔ سیر شدہ محلول میں حل شے کی ارتکاز درجہ حرارت پر منحصر ہوتی ہے۔ ایک سیر شدہ محلول میں، ٹھوس حالت میں اور محلول میں حل شے کے مالیکیولز کے درمیان ایک متحرک توازن موجود ہوتا ہے:

چینی (محلول) $\rightleftharpoons$ چینی (ٹھوس)،

اور

چینی کے حل ہونے کی شرح $=$ چینی کے کرسٹل بننے کی شرح۔

ان دو شرحوں کی مساوات اور توازن کی متحرک نوعیت کو ریڈیو ایکٹو چینی کی مدد سے تصدیق کی گئی ہے۔ اگر ہم غیر ریڈیو ایکٹو چینی کے سیر شدہ محلول میں کچھ ریڈیو ایکٹو چینی ڈالیں، تو کچھ وقت کے بعد محلول اور ٹھوس چینی دونوں میں ریڈیو ایکٹویٹی دیکھی جاتی ہے۔ ابتدائی طور پر محلول میں ریڈیو ایکٹو چینی کے مالیکیول نہیں تھے لیکن توازن کی متحرک نوعیت کی وجہ سے، دونوں حالتوں کے درمیان ریڈیو ایکٹو اور غیر ریڈیو ایکٹو چینی کے مالیکیولز کا تبادلہ ہوتا ہے۔ محلول میں ریڈیو ایکٹو سے غیر ریڈیو ایکٹو مالیکیولز کا تناسب اس وقت تک بڑھتا ہے جب تک کہ یہ ایک مستقل قدر حاصل نہ کر لے۔

مائعات میں گیسوں

جب سوڈا واٹر کی بوتل کھولی جاتی ہے، تو اس میں حل ہونے والی کاربن ڈائی آکسائیڈ گیس میں سے کچھ تیزی سے نکلتی ہے۔ یہ رجحان مختلف دباؤ پر کاربن ڈائی آکسائیڈ کی حل پذیری میں فرق کی وجہ سے پیدا ہوتا ہے۔ گیسی حالت میں مالیکیولز اور دباؤ کے تحت مائع میں حل ہونے والے مالیکیولز کے درمیان توازن ہوتا ہے، یعنی،

$$ \mathrm{CO_2} \text { (gas) } \rightleftharpoons \mathrm{CO_2} \text { (in solution) } $$

یہ توازن ہینری کے قانون کے تابع ہے، جو کہتا ہے کہ کسی بھی درجہ حرارت پر ایک حل شے میں حل ہونے والی گیس کی کمیت، حل شے کے اوپر گیس کے دباؤ کے متناسب ہوتی ہے۔ یہ مقدار درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ سوڈا واٹر کی بوتل گیس کے دباؤ پر بند کی جاتی ہے جب پانی میں اس کی حل پذیری زیادہ ہوتی ہے۔ جیسے ہی بوتل کھولی جاتی ہے، حل شدہ کاربن ڈائی آکسائیڈ گیس میں سے کچھ نکل جاتی ہے تاکہ کم دباؤ کے لیے درکار ایک نئی توازنی حالت حاصل کی جا سکے، یعنی ماحول میں اس کا جزوی دباؤ۔ اس طرح سوڈا واٹر کی بوتل جب کچھ وقت کے لیے ہوا میں کھلی چھوڑ دی جاتی ہے، تو ‘فلیٹ’ ہو جاتی ہے۔ اسے عام طور پر یوں کہا جا سکتا ہے:

(i) ٹھوس $\rightleftharpoons$ مائع توازن کے لیے، 1 atm (1.013 بار) پر صرف ایک درجہ حرارت (پگھلنے کا نقطہ) ہوتا ہے جس پر دونوں حالتیں ایک ساتھ موجود رہ سکتی ہیں۔ اگر ماحول کے ساتھ حرارت کا تبادلہ نہ ہو، تو دونوں حالتوں کی کمیت مستقل رہتی ہے۔

(ii) مائع $\rightleftharpoons$ بخارات توازن کے لیے، بخارات کا دباؤ ایک دیے گئے درجہ حرارت پر مستقل ہوتا ہے۔

(iii) مائعات میں ٹھوس مادوں کے حل ہونے کے لیے، حل پذیری ایک دیے گئے درجہ حرارت پر مستقل ہوتی ہے۔

(iv) مائعات میں گیسوں کے حل ہونے کے لیے، مائع میں گیس کی ارتکاز مائع کے اوپر گیس کے دباؤ (ارتکاز) کے متناسب ہوتی ہے۔ یہ مشاہدات جدول 6.1 میں خلاصہ کے طور پر پیش کیے گئے ہیں۔

جدول 6.1 جسمانی توازن کی کچھ خصوصیات

7.1.5 جسمانی عمل سے متعلق توازن کی عمومی خصوصیات

مندرجہ بالا جسمانی عمل کے لیے، توازن پر نظام میں مندرجہ ذیل خصوصیات مشترک ہیں:

(i) توازن صرف ایک بند نظام میں ایک دیے گئے درجہ حرارت پر ممکن ہے۔

(ii) دونوں مخالف عمل ایک ہی شرح پر وقوع پذیر ہوتے ہیں اور ایک متحرک لیکن مستحکم حالت ہوتی ہے۔

(iii) نظام کی تمام قابل پیمائش خصوصیات مستقل رہتی ہیں۔

(iv) جب کسی جسمانی عمل کے لیے توازن حاصل ہو جاتا ہے، تو اس کی ایک دیے گئے درجہ حرارت پر اس کے پیرامیٹرز میں سے ایک کی مستقل قدر سے اس کی شناخت ہوتی ہے۔ جدول 6.1 ایسی مقداریں فہرست وار دکھاتا ہے۔

(v) کسی بھی مرحلے پر ایسی مقداریں اس بات کی نشاندہی کرتی ہیں کہ توازن تک پہنچنے سے پہلے جسمانی عمل کس حد تک آگے بڑھ چکا ہے۔

7.2 کیمیائی عمل میں توازن - متحرک توازن

جسمانی نظاموں کے مشابہ، کیمیائی رد عمل بھی توازن کی حالت حاصل کرتے ہیں۔ یہ رد عمل آگے اور پیچھے دونوں سمتوں میں ہو سکتے ہیں۔ جب آگے اور الٹے رد عمل کی شرحیں برابر ہو جاتی ہیں، تو تعاملات اور مصنوعات کی ارتکاز مستقل رہتی ہے۔ یہ کیمیائی توازن کا مرحلہ ہے۔ یہ توازن فطرت میں متحرک ہے کیونکہ اس میں ایک آگے کا رد عمل ہوتا ہے جس میں تعاملات مصنوعات دیتے ہیں اور الٹا رد عمل ہوتا ہے جس میں مصنوعات اصل تعاملات دیتی ہیں۔

بہتر فہم کے لیے، آئیے ایک عام صورت پر غور کریں، ایک الٹ جانے والے رد عمل کی،

$$ \mathrm{A}+\mathrm{B} \rightleftharpoons \mathrm{C}+\mathrm{D} $$

وقت گزرنے کے ساتھ، مصنوعات $\mathrm{C}$ اور $\mathrm{D}$ کا جمع ہونا اور تعاملات A اور B کی کمی ہوتی ہے (شکل 7.2)۔ اس سے آگے کے رد عمل کی شرح میں کمی اور الٹے رد عمل کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے۔ آخر کار، دونوں رد عمل ایک ہی شرح پر وقوع پذیر ہوتے ہیں اور نظام توازن کی حالت تک پہنچ جاتا ہے۔ اسی طرح، رد عمل توازن کی حالت تک پہنچ سکتا ہے چاہے ہم صرف $\mathrm{C}$ اور $\mathrm{D}$ سے شروع کریں؛ یعنی، ابتدائی طور پر A اور B موجود نہ ہوں، کیونکہ توازن کسی بھی سمت سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔

شکل 7.2 کیمیائی توازن کا حصول۔

کیمیائی توازن کی متحرک نوعیت کو ہیبر کے عمل کے ذریعے امونیا کی ترکیب میں مظاہرہ کیا جا سکتا ہے۔ تجربات کی ایک سیریز میں، ہیبر نے ڈائی نائٹروجن اور ڈائی ہائیڈروجن کی معلوم مقداروں سے شروع کیا جنہیں زیادہ درجہ حرارت اور دباؤ پر رکھا گیا تھا اور باقاعدہ وقفوں پر موجود امونیا کی مقدار کا تعین کیا۔ وہ غیر تعامل شدہ ڈائی ہائیڈروجن اور ڈائی نائٹروجن کی ارتکاز کا تعین کرنے میں بھی کامیاب رہے۔ شکل 7.4 (صفحہ 174) دکھاتی ہے کہ ایک خاص وقت کے بعد مرکب کی ترکیب ایک جیسی رہتی ہے حالانکہ کچھ تعاملات اب بھی موجود ہیں۔ ترکیب میں یہ استحکام ظاہر کرتا ہے کہ رد عمل توازن تک پہنچ گیا ہے۔ رد عمل کی متحرک نوعیت کو سمجھنے کے لیے، امونیا کی ترکیب بالکل ایک جیسی شروع کرنے والی شرائط (جزوی دباؤ اور درجہ حرارت) کے ساتھ کی جاتی ہے لیکن $\mathrm{H_2}$ کی جگہ $\mathrm{D_2}$ (ڈیوٹیریم) استعمال کرتے ہوئے۔ $\mathrm{H_2}$ یا $\mathrm{D_2}$ سے شروع ہونے والے رد عمل کے مرکب ایک جیسی ترکیب کے ساتھ توازن تک پہنچتے ہیں، سوائے اس کے کہ $\mathrm{H_2}$ اور $\mathrm{NH_3}$ کی بجائے $\mathrm{D_2}$ اور $\mathrm{ND_3}$ موجود ہوں۔ توازن حاصل ہونے کے بعد، ان دو مرکبوں $\left(\mathrm{H_2}, \mathrm{~N_2}, \mathrm{NH_3}\right.$ اور $\left.\mathrm{D_2}, \mathrm{~N_2}, \mathrm{ND_3}\right)$ کو ایک ساتھ ملا دیا جاتا ہے اور کچھ دیر کے لیے چھوڑ دیا جاتا ہے۔ بعد میں، جب اس مرکب کا تجزیہ کیا جاتا ہے، تو یہ پایا جاتا ہے کہ امونیا کی ارتکاز پہلے کی طرح ہی ہے۔

شکل 7.4 رد عمل $\mathrm{N_2}(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{NH_3}(\mathrm{~g})$ کے لیے توازن کی تصویر کشی

تاہم، جب اس مرکب کا تجزیہ ماس اسپیکٹرومیٹر سے کیا جاتا ہے، تو یہ پایا جاتا ہے کہ امونیا اور ڈیوٹیریم پر مشتمل امونیا کی تمام شکلیں ($\left(\mathrm{NH_3}, \mathrm{NH_2} \mathrm{D}, \mathrm{NHD_2}\right.$ اور $\mathrm{ND_3}$) اور ڈائی ہائیڈروجن اور اس کی ڈیوٹریٹڈ شکلیں ($\left(\mathrm{H_2}, \mathrm{HD}\right.$ اور $\left.\mathrm{D_2}\right)$) موجود ہیں۔ اس طرح یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ مالیکیولز میں $\mathrm{H}$ اور $\mathrm{D}$ ایٹموں کی گڈمڈ ضرور مرکب میں آگے اور الٹے رد عمل کے جاری رہنے کا نتیجہ ہوگی۔ اگر رد عمل صرف توازن تک پہنچنے پر رک جاتا، تو اس طرح آئسوٹوپس کی ملاوٹ نہیں ہوتی۔

امونیا کی تشکیل میں آئسوٹوپ (ڈیوٹیریم) کا استعمال واضح طور پر ظاہر کرتا ہے کہ کیمیائی رد عمل متحرک توازن کی حالت تک پہنچتے ہیں جس میں آگے اور الٹے رد عمل کی شرحیں برابر ہوتی ہیں اور ترکیب میں کوئی خالص تبدیلی نہیں ہوتی۔

توازن دونوں اطراف سے حاصل کیا جا سکتا ہے، چاہے ہم رد عمل $\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})$ اور $\mathrm{N_2}(\mathrm{~g})$ لے کر شروع کریں اور $\mathrm{NH_3}(\mathrm{~g})$ حاصل کریں یا $\mathrm{NH_3}(\mathrm{~g})$ لے کر اور اسے $\mathrm{N_2}(\mathrm{~g})$ اور $\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})$ میں تحلیل کریں۔

$$ \mathrm{N_2}(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{NH_3}(\mathrm{~g}) $$

$$ 2 \mathrm{NH_3}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons \mathrm{N_2}(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g}) $$

اسی طرح آئیے رد عمل پر غور کریں، $\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{I_2}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{HI}(\mathrm{g})$۔ اگر ہم $\mathrm{H_2}$ اور $\mathrm{I_2}$ کی برابر ابتدائی ارتکاز سے شروع کریں، تو رد عمل آگے کی سمت میں بڑھتا ہے اور $\mathrm{H_2}$ اور $\mathrm{I_2}$ کی ارتکاز کم ہوتی ہے جبکہ $\mathrm{HI}$ کی ارتکاز بڑھتی ہے، یہاں تک کہ ان میں سے تمام توازن پر مستقل ہو جاتی ہیں (شکل 7.5)۔ ہم صرف $\mathrm{HI}$ سے بھی شروع کر سکتے ہیں اور رد عمل کو الٹی سمت میں بڑھنے دیتے ہیں؛ HI کی ارتکاز کم ہوگی اور $\mathrm{H_2}$ اور $\mathrm{I_2}$ کی ارتکاز اس وقت تک بڑھے گی جب تک کہ وہ تمام مستقل نہ ہو جائیں جب توازن حاصل ہو جاتا ہے (شکل 7.5)۔ اگر ایک دیے گئے حجم میں $\mathrm{H}$ اور I ایٹموں کی کل تعداد ایک جیسی ہے، تو ایک جیسا توازنی مرکب حاصل ہوگا چاہے ہم خالص تعاملات سے شروع کریں یا خالص مصنوعات سے۔

شکل 7.5 رد عمل $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$ $+I_2(g) \rightleftharpoons 2 \mathrm{HI}(g)$ میں کیمیائی توازن کسی بھی سمت سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔

متحرک توازن - ایک طالب علم کی سرگرمی

توازن، چاہے جسمانی نظام میں ہو یا کیمیائی نظام میں، ہمیشہ متحرک نوعیت کا ہوتا ہے۔ اسے ریڈیو ایکٹو آئسوٹوپس کے استعمال سے مظاہرہ کیا جا سکتا ہے۔ یہ اسکول کی لیبارٹری میں ممکن نہیں ہے۔ تاہم اس تصور کو مندرجہ ذیل سرگرمی انجام دے کر آسانی سے سمجھا جا سکتا ہے۔ یہ سرگرمی 5 یا 6 طلباء کے گروپ میں انجام دی جا سکتی ہے۔

دو $100 \mathrm{~mL}$ پیمائشی سلنڈر لیں (1 اور 2 کے طور پر نشان زد) اور دو شیشے کی نلکیاں ہر ایک $30 \mathrm{~cm}$ لمبائی کی۔ نلکیوں کا قطر ایک جیسا یا مختلف ہو سکتا ہے $3-5 \mathrm{~mm}$ کی حد میں۔ پیمائشی سلنڈر-1 کو تقریباً آدھا رنگین پانی سے بھریں (اس مقصد کے لیے پانی میں پوٹاشیم پرمنگنیٹ کا ایک کرسٹل شامل کریں) اور دوسرا سلنڈر (نمبر 2) خالی رکھیں۔

ایک نلکی سلنڈر 1 میں رکھیں اور دوسری سلنڈر 2 میں۔ ایک نلکی کو سلنڈر 1 میں ڈبوئیں، اس کے اوپری سرے کو انگلی سے بند کریں اور اس کے نچلے حصے میں موجود رنگین پانی کو سلنڈر 2 میں منتقل کریں۔ دوسری نلکی کا استعمال کرتے ہوئے، جو $2^{\text {nd }}$ سلنڈر میں رکھی ہے، رنگین پانی کو اسی طرح سلنڈر 2 سے سلنڈر 1 میں منتقل کریں۔ اس طرح رنگین پانی کو دو شیشے کی نلکیوں کا استعمال کرتے ہوئے سلنڈر 1 سے 2 اور 2 سے 1 منتقل کرتے رہیں یہاں تک کہ آپ دیکھیں کہ دونوں سلنڈروں میں رنگین پانی کی سطح مستقل ہو جاتی ہے۔

اگر آپ رنگین محلول کو سلنڈروں کے درمیان منتقل کرتے رہیں، تو دونوں سلنڈروں میں رنگین پانی کی سطح میں کوئی مزید تبدیلی نہیں ہوگی۔ اگر ہم رنگین پانی کی ‘سطح’ کو دو سلنڈروں میں تعاملات اور مصنوعات کی ‘ارتکاز’ سے مشابہت دیں، تو ہم کہہ سکتے ہیں کہ منتقلی کا عمل، جو سطح کے مستقل ہونے کے بعد بھی جاری رہتا ہے، عمل کی متحرک نوعیت کی نشاندہی کرتا ہے۔ اگر ہم تجربہ دو مختلف قطر کی نلکیوں کے ساتھ دہرائیں تو ہم دیکھتے ہیں کہ توازن پر دو سلنڈروں میں رنگین پانی کی سطح مختلف ہوتی ہے۔ قطر کس حد تک دو سلنڈروں میں سطحوں کی تبدیلی کے ذمہ دار ہیں؟ خالی سلنڈر (2) شروع میں اس میں کوئی مصنوعات نہ ہونے کی نشاندہی کرتا ہے۔

شکل 7.3 توازن کی متحرک نوعیت کا مظاہرہ۔ (a) ابتدائی مرحلہ (b) توازن حاصل ہونے کے بعد حتمی مرحلہ۔

7.3 کیمیائی توازن کا قانون اور توازن مستقل

توازن کی حالت میں تعاملات اور مصنوعات کے مرکب کو توازنی مرکب کہا جاتا ہے۔ اس حصے میں ہم تو