$\Delta G$ અને $Q$ વચ્ચેનો સંબંધ લખો અને દરેક પદનો અર્થ સમજાવો તથા નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો:
$(a)$ જ્યારે $Q < K$ હોય ત્યારે પ્રક્રિયા આગળની દિશામાં કેમ વધે છે અને જ્યારે $Q = K$ હોય ત્યારે કોઈ ચોખ્ખી પ્રક્રિયા કેમ થતી નથી?
$(b)$ પ્રક્રિયા ભાગફળ $Q$ ના સંદર્ભમાં દબાણ વધારવાની અસર સમજાવો.
પ્રક્રિયા માટે: $CO_{(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons CH_{4(g)} + H_{2}O_{(g)}$

(A) $\Delta G$ અને $Q$ વચ્ચેનો સંબંધ: $\Delta G = \Delta G^{\ominus} + RT \ln Q$
જ્યાં:
$\Delta G = \text{પ્રક્રિયામાં મુક્ત ઊર્જાનો ફેરફાર}$
$\Delta G^{\ominus} = \text{પ્રમાણિત મુક્ત ઊર્જા}$
$R = \text{વાયુ અચળાંક}$
$T = \text{કેલ્વિન (} K \text{) માં નિરપેક્ષ તાપમાન}$
$Q = \text{પ્રક્રિયા ભાગફળ}$
$(a)$ કારણ કે $\Delta G^{\ominus} = -RT \ln K$,તેથી $\Delta G = RT \ln(Q/K)$.
જો $Q < K$ હોય,તો $\ln(Q/K) < 0$,તેથી $\Delta G < 0$,જે દર્શાવે છે કે પ્રક્રિયા પુરોગામી દિશામાં આગળ વધે છે.
જો $Q = K$ હોય,તો $\ln(Q/K) = 0$,તેથી $\Delta G = 0$,જે દર્શાવે છે કે પ્રણાલી સંતુલનમાં છે અને કોઈ ચોખ્ખી પ્રક્રિયા થતી નથી.
$(b)$ પ્રક્રિયા $CO_{(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons CH_{4(g)} + H_{2}O_{(g)}$ માટે,$Q_c = \frac{[CH_4][H_2O]}{[CO][H_2]^3}$.
દબાણ વધારવાથી કદ ઘટે છે,જેનાથી સાંદ્રતા વધે છે. પ્રક્રિયકોમાં $4$ મોલ વાયુ અને નીપજોમાં $2$ મોલ વાયુ હોવાથી,છેદ અંશ કરતા વધુ વધે છે. પરિણામે,$Q_c$ ઘટે છે જેથી $Q_c < K_c$ થાય છે. સંતુલન પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે,પ્રક્રિયા પુરોગામી દિશામાં આગળ વધે છે.