بحث عن الاتزان الكيميائي
ﻤﻌﻅﻡ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋﻼﺕ ﺍﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺌﻴﺔ ﺍﻟﺘﻲ ﺘﺼﺎﺩﻓﻨﺎ ﻓﻲ ﺍﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺀ
ﺍﻟﺘﺤﻠﻴﻠﻴﺔ ﻟﻴﺴﺕ ﺘﺎﻤﺔ
ﻭﻟﻜﻨﻬـﺎ ﺘﻨﺘﻬـﻲ ﺒﺤﺎﻟﺔ ﻴﻜﻭﻥ ﻓﻴﻬﺎ ﺘﻔﺎﻋﻼﻥ ﻤﺘﻌﺎﻜﺴﺎﻥ ﻭﻤﺘﺴﺎﻭﻴﺎ ﺍﻟﺴﺭﻋﺔ ﺘﺴﻤﻰ
ﺒﺤﺎﻟﺔ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
اﻟﻌﻭﺍﻤل ﺍﻟﻤﺅﺜﺭﺓ ﻋﻠﻰ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
ﺘﻨﺹ ﻗﺎﻋﺩﺓ ﻟﻭﺸﺎﺘﻭﻟﻴﺔ ﻋﻠﻰ ﺃﻨﻪ ﻋﻨﺩ ﺘﻌﺭﻴﺽ ﺃﻱ ﻨﻅﺎﻡ
ﻓﻲ ﺤﺎﻟﺔ ﺇﺘﺯﺍﻥ ﺇﻟﻰ ﺠﻬﺩ ﺤﺭﺍﺭﺓ ﺃﻭ ﻀـﻐﻁ ﺃﻭ ﺘﺭﻜﻴﺯ
ﻓﺈﻥ ﻫﺫﺍ ﺍﻟﻨﻅﺎﻡ ﺴﻭﻑ ﻴﺘﺠﻪ ﺇﻟﻰ ﺍﻹﺘﺠﺎﻩ ﺍﻟﺫﻱ ﻴﺘﻡ ﻓﻴﻪ
ﺘﺨﻔﻴﻑ ﻫﺫﺍ ﺍﻟﺠﻬﺩ
ﻭﻓﻴﻤﺎ ﻴﻠﻲ ﺃﻫﻡ
ﺍﻟﻌﻭﺍﻤل ﺍﻟﻤﺅﺜﺭﺓ ﻋﻠﻰ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
ﺍﻟﺘﺭﻜﻴﺯ
: ﺇﻥ ﺯﻴﺎﺩﺓ ﺘﺭﻜﻴﺯ
ﺇﺤﺩﻯ ﺍﻟﻤﻭﺍﺩ ﺍﻟﻤﺘﻔﺎﻋﻠﺔ ﺃﻭ ﺍﻟﻨﺎﺘﺠﺔ ﺃﻭ ﻨﻘﺼﺎﻨﻪ ﻟﻥ ﻴﺅﺜﺭ ﻋﻠﻰ ﻗﻴﻤـﺔ ﺜﺎﺒـﺕ ﺍﻹﺘـﺯﺍﻥ
ﻨﻅﺭﺍﹶ ﻷﻥ ﺘﺭﺍﻜﻴﺯ ﺍﻟﻤﻭﺍﺩ ﺍﻷﺨﺭﻯ ﺴﻭﻑ ﺘﺘﻐﻴﺭ ﺒﻁﺭﻴﻘﺔ
ﺘﺠﻌل ﻗﻴﻤﺔ
Keq
ﺜﺎﺒﺘﺔ ﻭﻟﻜﻥ ﻭﻀﻊ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ (ﻨﻘﻁـﺔ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
)
ﺴﻭﻑ ﻴﺘﻐﻴﺭ ﺒﺘﻐﻴﺭ ﺍﻟﺘﺭﻜﻴﺯ
ﻓﻤﺜﻼﹶ ﻓﻲ ﺍﻟﻤﺜﺎل
R1
aA + bB
cC + dD
R2
ﻨﺠﺩ ﺃﻥ ﺯﻴﺎﺩﺓ ﺘﺭﻜﻴﺯ ﺍﻟﻤﺎﺩﺓ
A
ﺴﻭﻑ ﻴﺅﺩﻱ ﺇﻟﻰ ﻨﻘﺹ ﻓﻲ ﺘﺭﻜﻴﺯ ﺍﻟﻤﺎﺩﺓ
B
ﻭﺯﻴﺎﺩﺓ ﻓﻲ ﺘﺭﻜﻴﺯ
ﺍﻟﻤﺎﺩﺘﻴﻥ
C
ﻭ
D
ﺒﺤﻴﺙ ﺘﻅل ﻗﻴﻤﺔ ﺜﺎﺒﺕ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ ﺜﺎﺒﺘﺔ ﻭﻟﻜﻥ ﻭﻀﻊ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
ﻗﺩ ﺘﻐﻴﺭ
.
ﺃﻱ ﺃﻨﻪ ﺤﺴﺏ ﻗﺎﻋﺩﺓ ﻟﻭﺸـﺎﺘﻭ ﻟﻴﺔ
ﻓﺈﻥ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل ﺴﻭﻑ ﻴﺘﺠﻪ
ﺇﻟﻰ ﺍﻟﻴﻤﻴﻥ ﺒﺯﻴﺎﺩﺓ ﺘﺭﻜﻴﺯ
A
ﻭﺫﻟﻙ ﻟﻜﻲ ﻴﺨﻔﻑ ﻤﻥ ﺍﻟﺠﻬﺩ ﻭﻫﺫﺍ ﻤﺎ ﻴﻌﺭﻑ ﺒﺘـﺄﺜﻴﺭ ﺍﻷﻴﻭﻥ ﺍﻟﻤﺸﺘﺭﻙ
Common Ion Effect
ﺩﺭﺠﺔ ﺍﻟﺤﺭﺍﺭﺓ
ﺘﺅﺜﺭ ﺍﻟﺤﺭﺍﺭﺓ ﻋﻠﻰ ﻜل ﻤﻥ
K1
ﻭ
K2
ﻭﺒﺎﻟﺘﺎﻟﻲ ﻋﻠﻰ ﻗﻴﻤﺔ
Keq
ﺃﻴﻀﺎﹶ
ﻭﺭﻓﻊ ﺩﺭﺠﺔ ﺍﻟﺤـﺭﺍﺭﺓ ﺴـﻭﻑ
ﻴﺠﺒﺭ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل ﻋﻠﻰ ﺍﻹﺘﺠ
ﺎﻩ ﺇﻟﻰ ﺍﻟﺠﻬﺔ ﺍﻟﺘﻲ ﻴﻤﺘﺹ ﻓﻴﻬﺎ ﺍﻟﺤﺭﺍﺭﺓ، ﻭﺒﻨﺎﺀ ﻋﻠﻰ
ﺫﻟﻙ ﻓﺈﻥ ﺍﻟﺘﻔـﺎﻋﻼﺕ ﺍﻟﺘـﻲ
ﻴﻜﻭﻥ ﻓﻴﻬﺎ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل ﺍﻷﻤﺎﻤﻲ ﻤﺎﺹ ﻟﻠﺤﺭﺍﺭﺓ
Endothermic Forward Reaction
ﻓـﺈﻥ ﻗﻴﻤـﺔ
Keq
ﺴـﻭﻑ
ﺘﺯﺩﺍﺩ ﺒﺭﻓﻊ ﺩﺭﺠﺔ ﺍﻟﺤﺭﺍﺭﺓ ﻭﺍﻟﻌﻜﺱ ﺼﺤﻴﺢ ﺒﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻼﺕ
ﺍﻟﺘﻲ ﻴﻜﻭﻥ ﻓﻴﻬﺎ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل ﺍﻷﻤـﺎﻤﻲ ﻁـﺎﺭﺩ
ﻭﺘﺅﺜﺭ ﺍﻟﺤﺭﺍﺭﺓ ﺃﻴﻀﺎﹶ ﻋﻠﻰ ﺍﻟﺴﺭﻋﺔ ﺍﻟﺘﻲ ﻴﺼل ﻓﻴﻬﺎ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل ﺇﻟﻰ ﺤﺎﻟﺔ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ ﻭﺫﻟﻙ ﻷﻥ ﺭﻓﻊ
ﺩﺭﺠﺔ ﺍﻟﺤﺭﺍﺭﺓ ﻴﺅﺩﻱ ﺇﻟﻰ ﺯﻴﺎﺩﺓ ﻋﺩﺩ ﺍﻟﺘﺼﺎﺩﻤﺎﺕ ﻭﺇﻟﻰ
ﺯﻴﺎﺩﺓ ﻁﺎﻗﺔ ﺍﻟﺘﺼﺎﺩﻡ ﻟﻠﻤﻭﺍﺩ ﺍﻟﻤﺘﻔﺎﻋﻠﺔ ﻭﺒﺎﻟ
ﺘﺎﻟﻲ ﺇﻟﻰ ﺯﻴﺎﺩﺓ ﺴﺭﻋﺔ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل
ﺍﻟﻀﻐﻁ
:
ﻴﺅﺜﺭ ﺍﻟﻀﻐﻁ ﻋﻠﻰ ﻜل ﻤﻥ ﻭﻀﻊ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ ﻭﻗﻴﻤﺔ ﺜﺎﺒﺕ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
ﻭﺨﺎﺼﺔ ﻓﻲ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋﻼﺕ ﺍﻟﺘﻲ ﻴﺸـﺘﺭﻙ
ﻓﻴﻬﺎ ﺃﻭ ﻴﻨﺘﺞ ﻋﻨﻬﺎ ﻏﺎﺯ ﺤﻴﺙ ﻴﺘﺠﻪ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل ﻤﻊ ﺯﻴﺎﺩﺓ
ﺍﻟﻀﻐﻁ ﺇﻟﻰ ﺍﻹﺘﺠﺎﻩ ﺍﻟﺫﻱ ﻴﻘل ﻓﻴـﻪ ﺤﺠـﻡ ﺍﻟﻨﻅـﺎﻡ
.
ﻭﻟﻜﻥ ﺘﺄﺜﻴﺭ ﺍﻟﻀﻐﻁ ﻋﻠﻰ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋﻼﺕ ﺍﻟﺘﻲ ﺘﺤﺩﺙ ﻓﻲ ﺍﻟﻤﺤﻠﻭل ﺩﻭﻥ ﺃﻥ ﻴﺸﺘﺭﻙ
ﻓﻴﻬﺎ ﺃﻭ ﻴﻨﺘﺞ ﻋﻨﻬـﺎ ﻏـﺎﺯ
ﻀﺌﻴل ﺠﺩﺍﹶ ﻭﺫﻟﻙ ﻷﻥ ﺤﺠﻡ ﺍﻟﻤﺤﻠﻭل ﻻ ﻴﺘﺄﺜﺭ ﻜﺜﻴﺭﺍﹶ ﺒﺎﻟﻀﻐﻁ
ﻋﻭﺍﻤل ﺍﻟﺤﻔﺯ
:
ﻭﻫﺫﻩ ﻟﻬﺎ ﺘﺄﺜﻴﺭ ﻋﻠﻰ ﺴﺭﻋﺔ ﻭﺼﻭل ﺍﻟﺘﻔﺎﻋل ﺇﻟﻰ ﺤﺎﻟﺔ
ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ ﻭﺫﻟﻙ ﻷﻨﻬﺎ ﺘﺅﺜﺭ ﻋﻠﻰ ﻜـل ﻤـﻥ
R1
ﻭ
R2
ﻭﻟﻜﻥ ﻷﻥ ﺘﺄﺜﻴﺭﻫﺎ ﻋﻠﻰ ﻫﺫﻴﻥ ﺍﻟﻤﻌﺩﻟﻴﻥ ﻋﻨﺩ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
ﻤﺘﺴﺎﻭﻱ ﻓﺈﻨﻬﺎ ﺃﻱ ﻋﻭﺍﻤل ﺍﻟﺤﻔﺯ ﻟﻥ ﺘﺅﺜﺭ ﻋﻠﻰ ﻗﻴﻤـﺔ
ﺜﺎﺒﺕ ﺍﻹﺘﺯﺍﻥ
.
التفاعلات
العكسية وغير العكسية
التفاعلات غيرالعكسية:
استهلاك تام
لتركيز المواد المتفاعلة وتحويلها إلى نواتج .
التفاعلات
العكسية :
استهلاك جزء من المواد الناتجة وتحويلها في الاتجاه
المعاكس إلى مواد متفاعلة .
للتفاعل الافتراضي التالي :
A2
+ B2 2AB
عند الاتزان
الكيميائيchemical equilibrium ، معدل سرعة التفاعل العكسي = سرعة التفاعل الأمامي , وتبقى
تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة ثابتة مع مرور الزمن،
 |
A2 , B2 التركيز
و AB  |
الزمن
te ( زمن الاتزان)
ثابت الاتزان
للتفاعل الافتراضي السابق:
A2
+ B2 2AB
[B2] [A2] Ratef = kf
Rate r = kr [AB]2
وعند الاتزان:
Rate r
= Rate
f
قانون فعل الكتلة قانون
الاتزان
Ke ثابت الاتزان
للتفاعل
، تعتمد قيمته على درجة الحرارة .
ولأي تفاعل بسيط أو معقد مثل التفاعل الافتراضي
التالي :
aA
+ bB cC + dD
· ثابت
الاتزان الكلي يساوي حاصل ضرب ثوابت الاتزان للخطوات الأولية للتفاعل ،
· ثابت
الاتزان لأي تفاعل عكسي يساوي مقلوب ثابت الاتزان للتفاعل الأصلي وذلك من ناحية
القيمة العددية والصيغة التركيبية . 
طرق التعبير عن ثابت الاتزان
1- باستخدام التراكيز المولارية [ ] للمواد عند الاتزان وذلك
للتفاعلات التي تحدث في
المحاليل،
ويعبر عنه بالرمز Kc .
2-باستخدام الضغوط
الجزئية(P)عندالاتزان في حالة الغازات ويعبرعنه بالرمز Kp.
والعلاقة بين Kc وKp هي:
R الثابت
العام للغازات وقيمته T درجة الحرارة المطلقة (K) و Δngتساوي مجموع عدد مولات الغازات فقط في النواتج
مطروحاً منه مجموع عدد مولات الغازات فقط في المتفاعلاتز
·
الاتزان غير المتجانس
تبقى تراكيز
المواد الصلبة والسائلة النقية ثابتة وذلك عند ثبوت الضغط ودرجة الحرارة .
CaCO3
(s) CaO(s) + CO2 (g) Kc
= [CO2] و 
KP =
استخدام ثابت الاتزان
أولا: تحديد
اتجاه التفاعل
|
العلاقة
|
وضع
التفاعل
|
اتجاه
التفاعل
|
|
Q=Kc
|
النظام في حالة أتزان
|
لا تغير
|
|
Kc<Q
|
يتجه التفاعل ناحية زيادة تركيز المتفاعلات وخفض تركيز
النواتج حتى تصبح Q=Kc
|
ناحية اليسار
|
|
Kc>Q
|
يتجه التفاعل ناحية زيادة تركيز النواتج وخفض تركيز المتفاعلات حتى تصبح Q=Kc
|
ناحية اليمين
|
Post a Comment