بحث عن الاتزان الكيميائي

الاتزان الكيميائي :- هو شكل من اشكال الاتزان الديناميكي، يحدث في التفاعلات الكيميائية المنعكسة التي

يتساوى فيها سرعة التفاعل الامامي مع سرعة التفاعل العكسي, ويستمر التفاعل في الاتجاهين وتبقى فيه تراكيز مواد التفاعل ثابتة

انواع التفاعلات الكيميائية:

1-      تفاعلات غير منعكسة:- وهي التفاعلات التي تسير في اتجاه واحد وهو انتاج المواد الناتجة ولا تتوقف الا عند استهلاك المواد المتفاعلة . 

مثال: تفاعلات الاحتراق، وتفاعلات التعادل (حمض قوي + قاعدة قوية)

تفاعل احتراق CH4 +  2O2               CO2  + 2H2O (g)                                تفاعلات غير منعكسة

تفاعل تعادل   HCl + NaOH                    Na Cl   +  H2O           

" السهم باتجاه واحد مواد متفاعلة ← مواد ناتجة "

* تفكك الاحماض والقواعد القوية ( غير منعكسة ) HCL + H2O   →   H3O+ + CL-

2- التفاعلات المنعكسة:-  وهي التفاعلات التي تسير باتجاهين امامي وعكسي ولا تستهلك فيها جميع المواد المتفاعلة ويرمز لها بسهمين متعاكسين 

مثال: تفكك الاحماض والقواعد الضعيفة مثل حمض الايثانويك والامونيا NH3

CH3 COOH  +  H2O        CH3 COO - + H3O+

٭ ملاحظة: لا يتوقف التفاعل الكيميائي عند الاتزان ولكنه يستمر في الاتجاهين وتثبت تراكيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة.

   سير التفاعل للوصول الى حالة الاتزان

٭في البداية تكون سرعة التفاعل الامامي كبيرة نسبياً وسرعة التفاعل العكسي تساوي صفر، ومع مرور الزمن تتناقص سرعة التفاعل الامامي وتزداد سرعة التفاعل العكسي حتى تتساوى السرعتان دون ان يتوقف سير التفاعل

*  عند الاتزان      سرعة التفاعل الامامي =  سرعة التفاعل العكسي.

خصائص الاتزان الكيميائي:- 

1-      لا يقتصر الوصول الى الاتزان الكيميائي على جهه واحدة لمسار التفاعل بل يمكن الوصول اليه بدءاً من اي طرفي معادلة التفاعل.مثال 

2-      في حالة الاتزان الكيميائي يستمر التفاعل في الاتجاهين المتعاكسين بحيث تبقى تراكيز مكونات التفاعل ثابتة لا تتغير مع مرور الزمن ما لم تتغير احد العوامل الخارجية الاتية.

أ- زيادة او نقص التركيز     ب- تغير الضغط الجزئي            ج- درجة حرارة النظام

3- التفاعل الكيميائي يتجه نحو حالة الاتزان تلقائيا تحت ظروف معينة.

3-      لا يعني وصول التفاعل الى حالة الاتزان ان تتساوى تراكيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة.

 " ثابت الاتزان الكيميائي "

من التفاعل المتزن الاتي A  +  B       C  + D   اشتق العلاقة بين ثابت الاتزان وتراكيز المواد المتفاعلة والناتجة

       نجزئ التفاعل المتزن الى تفاعلين أوليين هما:

  تفاعل امامي A  +  B                     C +D     ....... (1)

  تفاعل عكسي  C  +  D                       A + B  .......(2)

       نحسب سرعة التفاعل للتفاعل الامامي والتفاعل العكسي

س1  =  [B][A]K1                س2    =   [D] [C] K2

بما ان التفاعل في حالة اتزان  سرعة التفاعل الامامي(س1) = سرعة التفاعل العكسي (س2)

                  س1   =   س2

            [B][A]K1  =  [D][C] K2 

                         1 K    = [D][C] 

               K2               [B][A]

    ثابت الاتزان K   =  [D][C]

 [B][A]                                                         

اذا كانت معاملات المواد المتفاعلة والناتجة ≠ 1 كما في التفاعل العام الاتي:

aA  + b B     c C  +d D    فان         Kc  =  d[D]c[C]

                                   b[B]a[A]                                                                             

*ثابت الاتزان:- هو حاصل ضرب تراكيز المواد الناتجة من تفاعل ما مقسوماً على حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة على ان يكون تركيز كل مادة مرفوع لاس يساوي معامل تلك المادة في المعادلة الموزونة

*( او هو النسبة بين ثابت سرعة التفاعل الامامي الى ثابت سرعة التفاعل العكسي ) Kc=1 K   

                                                                                                          K2

   قيمة ثابت الاتزان لتفاعل ما تتغير فقط بتغيردرجةالحرارة.

قواعد كتابة صيغة ثابت الاتزان :- 

1-      يجب كتابة معادلة التفاعل بصورة موزونة تظهر فيها الحالة الفيزيائية لكل من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة.

2-      المواد الصلبة (S) او السائلة النقية (L) متفاعلة او ناتجة لا يظهر تركيزها في صيغة  ثابت الاتزان لان تراكيزها تبقى ثابتة.

3-      تركيز المذيب لا يظهر في تعبير ثابت الاتزان لانه يبقى ثابتا.

4-      تؤخذ تراكيز المواد في التفاعل عند حالة الاتزان فقط لحساب قيمة ثابت الاتزان .

5-      ملاحظات :

         * محلول مائي = aq     //   غاز = g    //  سائل = L    //    صلب = s

         * المواد الغازية (g ) والمحاليل المائية aq) ) فقط تظهر في صيغة ثابت الاتزان

مثال: اكتب صيغة او تعبير ثابت الاتزان لكل من التفاعلات المتزنة الاتية:

             أ- N2(g) + 3H2(g)      2NH3(g                          2[NH3]   =     Kc

                [N2]3[H2 ]

                 ب -   (g)   CaCo3(s)       Cao(s) + CO2            [CO2]  = Kc

      ج-   2 (   N2(g) + ½O2(g)            N2O(g)                           2[N2o]     =  Kc         

                                                                          2[N2][O2]                               قيمة ثابت الاتزان تدل على مدى انحياز الاتزان:-

فاذا كانت قيمة Kc  > 1 فان التفاعل منحاز جهة المواد الناتجة (نحو اليمين)

اما اذا كانت قيمة Kc < 1    فان الاتزان ينحاز جهة المواد المتفاعلة (نحو اليسار)

6-      تتغير قيمة ثابت الاتزان من تفاعل لاخر ولكن لكل تفاعل ثابت اتزان يتغير فقط  بتغير درجة الحرارة . " لا تعتمد قيمة ثابت الاتزان على الحالة الفيزيائية لمواد التفاعل"

مثال(1) يبين الجدول الاتي تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة عند الاتزان لتحلل غاز كلوريد الفسفور(v )    PCl5   عند درجة حرارة ثابتة 760 سْ .

PCl5 (g)         PCl3(g) + Cl2(g)             

رقم التجربة     [PCl3]        [Cl2]  [PCl5]

1       0.23  0.055         0.0023

2       0.15  0.37  0.01

3       0.99  0.47  0.085

  1-اكتب صيغة ثابت الاتزان Kc للتفاعل ؟

2 -احسب قيمة Kc لكل تجربة ؟

3-هل قيم Kc ثابتة ام متغيرة ؟

4-- ما هو اتجاه انحياز الاتزان؟

1)   Kc    =  [PCl3][Cl2]

                          [Pcl5]                     

KC1        (2      =    (0.55)(0.23)    =   5.5                      

                              0.0023                             

Kc2               =    (0.37)(0.15 )    = 5.55

                                0.01

Kc3                =    (0.47)(0.99)     =  5.47

                             0.085

3) قيم Kc (ثابت الاتزان) ثابتة لا تتغير بتغير تراكيز المواد المتفاعلة او الناتجة عند نفس درجة الحرارة.

4) بما ان قيمة Kc > 1     ← اتجاه انحياز الاتزان جهة المواد الناتجة

PCl5          PCl3 + Cl2

سؤال : في التفاعل العام الاتي A  +  B         2C          

اذا كان تركيز المواد (مول/لتر) عند الاتزان هي:

A  =  0.25           B  =  0.13      C   =  0.5

احسب قيمة ثابت الاتزان KC  للتفاعل عند درجة حرارة ثابتة؟

الحل :

صيغ ثابت الاتزان :-

يتم التعبير عن ثابت الاتزان بطريقتان هما:-

1-      ثابت الاتزان بدلالة تركيز مواد التفاعل (Kc ) :- تستخدم هذه الصيغة عند التعامل مع المحاليل والغازات ويعبر عنها بتركيز مواد التفاعل بوحدة مول/لتر (  المولارية )

                aA + bB           cC + dD

                Kc = c[C]d[D] 

             b[B] a[A]                                                                                        

2-      ثابت الاتزان بدلالة الضغط الجزئي (Kp ) :- حيث يتم التعبير عن تركيز مواد التفاعل باستخدام قيمة الضغط الجزئي لكل غاز عند الاتزان بوحدة (جوى) بدلاً من وحدات المولارية.

aA(g)  +  bB(g)      cC(g)  +  dD(g)              

Kp    =  (ضC)c (ض D )d               ض : الضغط الجزئي

              (ضA )a (ضB )b

***ملاحظة: قيمة Kp كما هو الحال بالنسبة Kc ثابتة للتفاعل الواحد ولا تتأثر او تتغير الا بتغير درجة الحرارة .

•        Kp  = Kc ( رد ) ∆ن                حيث ر= 0.0821   د=درجة الحراره بالكلفن                        ∆ن= عددمولات الغازات في المواد الناتجة –  عدد المولات الغازات في المتفاعلة 

•        ( قيمة Kp  = Kc اذا كان عدد مولات المواد الناتجه = عددمولات المواد المتفاعله  للمواد الغازية فقط

(يمكن استخدام القانون السابق لحساب قيمة Kp بمعرفة قيمة Kc)

س1: اكتب صيغة ثابت الاتزان Kp للتفاعلات الاتية :

N2 (g)   + 3H2(g)         2NH3(g)

Kp  =   (ض NH3 ) 2

         (ضH2)3(ض N2)

H2(g) +I2(g)      2HI(g) 

Kp  =   (ض HI) 2

         (ضH2) (ض I2)

مثال 2 : احسب قيمة Kp  للتفاعل الاتي :

N2(g) +2O2(g)    2NO2 (g)

اذا كان الضغط الجزيئ لمكونات التفاعل NO2, O2 ,  N2 عند الاتزان على النحو التالي بالترتيب ( 2, 1 , 0.2 ) جوي .

Kp  =   (ض NO2 ) 2

          (ضO2)2 (ض N2)

     = (2 )2     =   4    =  20

     (1 )2X 0.2    0.2    

1  -  التركيز                      2- الضغط                                3- درجة الحرارة

* مبدأ لوتشاتيليه : (  اذا تعرض نظام متزن الى مؤثر خارجي واحدث فيه اضطرابأ ,فان النظام يعدل من نفسه الى ان يصل الى حالة اتزان جديدة للتخفيف من اثر ذللك المؤثر )

1-اثر التغير في التركيز على حالة الاتزان :

   أ- اذا حدث زياده في تركيز احد المواد المتفاعله فان التفاعل ينحاز نحو اليمين (جهةالمواد الناتجه).

    ب- اذا حدث نقص في تركيز احد المواد المتفاعله فان التفاعل ينحاز نحو اليسار(جهةالموادالمتفاعله).

   ج-  اذا حدث زياده في تركيز احد المواد الناتجه فان التفاعل ينحاز نحو اليسار(جهةالمواد المتفاعله).

     د- اذا حدث نقص في تركيز احد المواد الناتجه فان التفاعل ينحاز نحو اليمين (جهةالموادالناتجه).

ملاحظة : في جميع الحالات السابقه تبقى قيمة ثابت الاتزان Kc ثابته لا تتغير لان تغيرالتركيز لا يؤثر على قيمة ثابت الاتزان .

4-      اثر الضغط على الاتزان :

( يعتمد اثر الضغط على عدد مولات المواد في طرفي المعادلة لان الضغط الجزئىء للغازات يعتمد على عدد الجزيئات وليس نوعها )

   أ –زيادة الضغط ( تقليل حجم النظام ) : في التفاعلات التي تختلف فيها عدد المولات للمواد المتفاعلة والناتجة فان التفاعل ينحاز نحو الطرف الذي يحتوي العدد الاقل لمجموع مولات الغاز .

 ب- انخفاض الضغط ( زيادة حجم الوعاء) : ينحاز التفاعل نحو الطرف الذي يحتوي العدد الاكبر لمجموع مولات الغاز .

ج- اذا كان عدد مولات المواد المتفاعلة مساوي لعدد مولات المواد الناتحة لا تؤثر الزياده او النقص في الضغط على حالة الاتزان او قيمة ثابت الاتزان.

 ملاحظة : في جميع الحالات السابقه تبقى قيمة ثابت الاتزان ثابته لا تتغير لان تغيرالضغط لا يؤثر على قيمة ثابت الاتزان .

5-      اثر درجة الحرارة على حالة الاتزان :

أ‌-       اذا كان التفاعل ماص للحرارة ( +    ( الحراره جهة المواد المتفاعله )

(   +     A+B                      حرارة AB     + 

1-      زيادة درجة حرارة التفاعل المتزن يؤدي الى انحياز التفاعل نحو الطرف الايمن للتخلص من الحراره الزائده والوصول الى حالة اتزان جديدة , فتزداد تراكيز المود الناتجة وتزداد قيمة ثابت الاتزان

2-      خفض درجة حرارة التفاعل المتزن يؤدي الى انحياز اتجاه التفاعل نحو اليسار فيزداد تركيز المواد المتفاعله وتقل قيمة ثابت الاتزان .

ب‌-     اذا كان التفاعل طارد للحراره ( -  (الحراره جهة المواد الناتجه) :         

 حراره +        A + B  AB

1- زيادة درجة حرارة التفاعل المتزن يؤدي الى انحياز التفاعل نحو الطرف الايسر للتخلص من الحراره الزائده والوصول الى حالة اتزان جديدة , فتزداد تراكيز المود االمتفاعلة  وتقل قيمة ثابت الاتزان

2-خفض درجة حرارة التفاعل المتزن يؤدي الى انحياز اتجاه التفاعل نحواليمين فتقل تراكيز المواد المتفاعله وتزداد  قيمة ثابت الاتزان .

   اذا وجد ان ثابت الاتزان للتفاعل الاتي :

عند 600 س0 يساوي 3.5  , وعند 1000 س0 يساوي 0.6 . ؟

أ – هل هذا التفاعل طارد ام ماص للحرارة ؟ وضح اجابتك ؟

ب- كيف يتم الحصول على كتلة اكبر من H2 برفع درجة الحرارة ام خفضها ؟

جواب :

أ- التفاعل طارد للطاقة ، لان فيمة  ثابت الاتزان قلت عند زيادة درجة الحرارة مما يشير الى زيادة سرعة التفاعل العكسي عند زيادة درجة الحرارة وبذلك قل تركيز المواد الناتجة وزاد تركيز المواد المتفاعلة ومن ثم قل ثابت الاتزان .

ب-  عن طريق خفض درجة الحرارة  حتى ينحاز الاتزان نحو اليمين  وزيادة كتلة H2 .

                           ملخص تاثير درجة الحرارة على الاتزان

نوع التفاعل     التغيرفي درجة الحراره    اتجاه الاتزان        قيمة kc

ماص للحراره

( +     زيادة

نقص   نحو اليمين

نحو اليسار      تزداد

تقل

طارد للحرارة

( -      زيادة

نقص   نحو اليسار

نحو اليمين      تقل

تزداد

ملاحظات هامة  :

1- اضافة غاز خامل مثل ( He - Ne –Ar) الى وعاء التفاعل لا يؤثر على حالة الاتزان للتفاعل  علل ؟       لانه فقط يعمل على زيادة الضغط الكلي للنظام ولا يؤثر على الضغوط الجزئية لاي من مكونات التفاعل .

2- لا يؤثر الحفاز عل قيمة ثابت الاتزان ولكنه يقلل من الزمن اللازم للوصول الى حالة الاتزان .علل

3- التفاعلات التي لا يصاحبها انبعاث او امتصاص حرارة (  = صفرتبقى فيها قيمة ثابت الاتزان ثابته ولا تتغير

تأثير العوامل المساعدة في حالة الاتزان

العوامل المساعدة تزيد من سرعة وصول التفاعلات ( الأمامي والعكسي ) إلى حالة الاتزان في زمن أقصر وذلك وذلك من خلال تقليل  طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل في كلا الاتجاهين وتسريع الوصول حالة الاتزان.ويمكن توضيح ذلك بيانياً كما في معادلة الاتزان العام :

A + B C + D

- كيف يمكن أن يتأثر وضع الاتزان عند إضافة عامل مساعد إلى وعاء التفاعل

سرعة التفاعل الأمامي بدون وجود العامل المساعد -1.

  سرعة التفاعل الأمامي بوجود العامل المساعد -2.

 -  سرعة التفاعل العكسي بدون وجود العامل المساعد-3 

-  سرعة التفاعل العكسي بوجود العامل المساعد-4

نلاحظ أن العامل المساعد سيقلل من طاقة التشيط للتفاعل الامامي والعكسي وبالتالي سيزيد من سرعة تفاعلهما مما سيسرّع وصول التفاعل إلى حالة الاتزان .

  ** فكر واجب - في التفاعل المتزن الاتي :   

C(g) + حراره      + 2B(g)    (g) A

ما اثر كل من الاتية :

1-      رفع درجة الحراره على قيمة ثابت الاتزان ؟  -----------------------------------

2-      سحب كميه من C  على اتجاه انحياز الاتزان مع ثبوت الحراره؟ ---------------

3-      تقليل حجم الوعاء على عدد مولات A ؟ ---------------------------

4-      اضافة حفاز :---------------------

 سؤال - في معادلة التفاعل المتزن الاتية :   حرارة +g)  )2SO3       O2(g)  +2SO2(g) 

وجد ان جميع الغازات في حالة اتزان عند 727 س ه بين اثر كل من التغيرات في العمود الاول من الجدول التالي على الاتزان :

التغير  اتجاه انحياز الاتزان     تركيز SO3   تركيز O2     تركيز SO2   قيمة Kc

سحب SO2     نحو اليسار    يقل     يزداد   يقل     لاتتغير

اضافة O2     نحو اليمين      يزداد   يزداد   يقل     لا تتغير

خفض الضغط  نحو اليسار      يقل     يزداد   يزداد   لاتتغير

نقص حجم الوعاء       نحو اليمين      يزداد   يقل     يقل     لا تتغير

خفض الحراره  نحو اليمين      يزداد   يقل     يقل     تزداد

زيادة الحراره  نحو اليسار      يقل     يزداد   يزداد   تقل

2-      في معادلة الاتزان الاتية :

CaO(S) +CO2( g)          حرارة CaCO3(S) +

ما اثر كل من الاتية على اتجاه انحياز الاتزان وكتلة  CaCO3   :

أ-اضافة CaO .   لا يؤثر

ب- سحب CO2 .  نحو اليمين   وتقل كتلة CaCO3 .

                             ج- زيادة حجم وعاء التفاعل .   نحو اليمين  وتقل كتلة CaCO3

                            د- خفض درجة الحرارة .   نحو اليسار  وتزداد كتلة CaCO3

                             ه –زيادة درجة الحرارة .   نحو اليمين   وتقل كتلة CaCO3 .

                             و- اضافة حفاز للتفاعل .  لا يؤثر

                               ز- اضافة غاز خامل :  لا يؤثر

س1 /ص 139 :

 

1-      نحو اليمين .         4-  لا يؤثر ( لان عدد المولات على طرفي المعادلة متساوي ) .

2-      نحو اليسار .        5- لا يؤثر .

3-      نحو اليمين .        6-  لا يؤثر .

س2 /ص 139 :

 بما ان قيمة   سالبة فان التفاعل طارد للحرارة :

1-      زيادة درجه الحرارة يؤدي الى انحياز اتجاه  التفاعل نحو اليسار فتقل تراكيز المواد الناتجة وتقل قيمة ثابت الاتزان

2-      خفض درجة الحرارة يؤدي الى انحياز الاتزان نحو اليمين فتزداد تراكيز المواد الناتجة وتزداد قيمة ثابت الاتزان

3-      **سؤال مهم؟؟

في تفاعل الاتزان الاتي : 

                                         احمر قاني                  عديم اللون    برتقالي اللون 

ما هو اتجاة انحياز الاتزان ولون المحلول عند :

1-  اضافة كمية  من محلول KSCN  او محلول Fe(NO3)3 الية ؟ ينحاز نحو اليمين ويصبح لون المحلول احمر قاني

2- اضافة محلول NaCl  الية ؟ يتفاعل Cl- مع ايون Fe+3 ويتكون راسب FeCl3  فيقل تركيز Fe+3  فينحاز الاتزان نحو اليسار ويصبح لون المحلول اصفر فاتح

--------------------------------------------------------------------------

**سؤال اضافي:   في تفاعل الاتزان الاتي          2NO2(g)          طاقة     + N2O4(g)  )

                                                          بني اللون                                  عديم اللون

اجب عما يلي :

1-      ما هو تاثير مضاعفة حجم وعاء التفاعل ( انخفاض الضغط ) على  :

2-تركيز المواد المتفاعلة والناتجه  ؟   يزداد تركيز المواد الناتجه NO2 ويقل تركيز المتفاعلة N2O4

3- اللون ؟                       تزاد شدة اللون البني  بسبب انحياز الاتزان نحو المواد الناتجه

4 -  قيمة ثابت الاتزان عند ثبوت درجة الحرارة   ؟     لا تتا ثر      

5- ماذا يحدث اذا وضع دورق من المزيج في ماء بارد ( جليد مجروش ) ومرة اخرى في ماء ساخن ؟ كيف تتاثر شدة اللون البني

  الجواب :عند وضع الدورق فى الماء البارد فإن اللون البنى يزول ويتحول ثانى أكسيد النيتروجين (NO2) إلى (N2O4) عديم اللون.

• إذا اخرج الدورق من الماء البارد فإن اللون البنى يبدأ فى الظهور.

• إذا وضع الدورق فى الماء الساخن فإن اللون البنى يزداد ويتحول (N2O4) إلى (NO2)

                                  حسابات الاتزان الكيميائي

تشمل : 1-حساب تراكيز مواد التفاعل عند الاتزان .

   2-  حساب ثابت الاتزان .

   3- حساب نسبة التفكك لمادة ما .

ملاحظات :

1-      يجب ان نحسب تراكيز مواد التفاعل عند الاتزان اولا لايجاد قيمة ثابت الاتزان .

2-      اذا كانت قيمة ثابت الاتزان صغيرة جدا نهمل النقص في تركيز المواد المتفككة .

3-      يمكن حساب الضغط الجزئي لكل غاز في التفاعل بمعرفة تراكيزها عند الاتزان من العلاقة الاتية

   الضغط الجزئي = تx    ر د       ض = ت ر د              الضغط الجزئي = الكسر المولي x  الضغط الكلي

   ض ( كلي) = ض أ + ض ب + ض ج

4-      النسبة المئوية لتفكك المادة =    عدد المولات المتفككة  x   100%

                                       عدد المولات الاصلية

امثلة :

مثال (1) :ادخل 0.625 مول من N2O4 في اناء سعته 0.5 لتر وترك ليتفكك عند درجة حرارة معينة الى غاز NO2 , وعند الاتزان وجد ان الاناء يحتوي 0.5 مول من NO2  احسب ثابت الاتزان للتفاعل :

N2O4(g)             2NO2(g)

 وما هي نسبة تفكك N2O4 ؟

          الحل :نحسب تركيز الغازات قبل التفاعل :

N2O4] ] = عدد المولات  =  0.625 مول  = 1.25 مول/لتر

                   الحجم              0.5 لتر             

NO2]           ] = صفر

*التركيز عند الاتزان 

NO2] ] = 0.5 مول  = 1 مول/لتر

           0.5 لتر

2س = 1    س = 0.5 مول /لتر

N2O4] ] = 1.25 – 0.5 = 0.75 مول/لتر

N2O4(g)             2NO2(g)

                               0                                    1.25           التركيز في بداية التفاعل

                            + 2س                                  - س           التغير في التركيز

                          ( 0 + 2 x0.5)             1.25   – 0.5 = 0.75      التركيز عند الاتزان

1       0.75

Kc  = NO2]  ]2   = (  1 )2  =  1.33

        N2O4] ]       0.75

عدد المولات المتفككة = س = ت x  ح = 0.5 x  0.5 = 0.25 مول

النسبة المئوية لتفكك N2O4 = عدد المولات المتفككة  x 100%

                                   عدد المولات الاصلية

                             = 0.25   x 100%   = 40 %

                               5 0.62

مثال 2 : تم ادخال 1مول من غاز PCl5 في وعاء سعته 2لتر عند درجة حرارة 760 س0 , فوجد انه يتفكك حسب المعادلة الاتية :    (g)           PCl5 (g)          PCl3(g) +   Cl2

فاذا علمت ان ثابت الاتزان للتفاعل تساوى 5.5 عند نفس درجة الحرارة احسب تراكيز المواد الناتجة والمتفاعلة عند الاتزان

 الحل :

•        نحسب تركيز PCl5 قبل التفكك ( في بداية التفاعل) :

PCl5] ] = عدد المولات  =   1 مول  = 0.5 مول/لتر

                الحجم        2  

                                           

                التركيز في بداية التفاعل        صفر        صفر                  0.5 مول/لتر

                 التغير في التركيز             + س        + س                     - س

                التركيز عند الاتزان              س            س                   0.5  - س

Kc    =    [PCl3][Cl2]    =                   س x س   

                 [PCl5]                                 0.5  - س

5.5 =      س2       س2 + 5.5 س – 2.75  = صفر

0.5  - س

وبحل المعادلة التربيعية نجد ان قيمة س = 0.47 مول /لتر

•        التراكيز عند الاتزان :

PCl5] ]  = 0.5  - س = 0.5  - 0.47 = 0.03 مول/لتر

PCl3] ] = Cl2] ] = س = 0.47 مول /لتر .

مثال3  :

                                                      الضغط قبل الاتزان        صفر                      0.46         0.45

                                             الضغط عند الاتزان        س                 0.46 – س      0.45- س

ض (الكلي ) = ض COCl2 + ض CO  + ض Cl2

   0.58    = س +  0.45- س + 0.46 – س     

         س = 0.33 جوي

ض COCl2 = س = 0.33 جوي

ض CO  = 0.45- س = 0.45 – 0.33 = 0.12 جوي

ض Cl2 = 0.46 – س  = 0.46 – 0.33  = 0.13 جوي

Kp = (ض COCl2 )                   Kp       = 0.33    = 21.15

     (ض CO)( ض Cl2  )                         (0.13 ) (0.12)

سؤال 1  : مزيج من O2 ، SO2 ، SO3 ، في وعاء حجمه 10 لتر، وعند درجة حرارة حيث  Kc للتفاعل =100

إذا كان عدد مولات  SO3  في الوعاء عند الاتزان مثلي عدد مولات SO2  ، فما عددمولات  O2   الموجودة في المزيج عند الاتزان ؟

الحل :  نفرض أن عدد مولات  SO2  في الوعاء = س مول  فيكون عدد مولات  SO3  في الوعاء = 2س مول

نفرض أن عدد مولات2 O   في الوعاء =  ص مول

                                      Kc

    ص × 100 = 40      ص = 0.4     مول عدد مولات الاوكسجين 



سؤال

سؤال

يوجد في وعاء  سعتة 10 لتر خليط من 0.1 مول من H2   و 0.1 مول من I2 و 0.74مول من HI في حالة اتزان عند درجة حرارة 450 س0 حسب المعادلة الاتية

فاذا اضيف للتفاعل المتزن 0.5 مول من HI عند نفس درجة الحرارة احسب تراكيز مكونات التفاعل عند حالة الاتزان الجديدة يعد الاضافة .

الحل :1- نحسب تركيز كل غاز في الوعاء الذي سعتة 10 لتر :

        [H2 ]   =  [I2 ]   =   عدد المولات   =  0.1   =  0.01 مول/ لتر

                                     الحجم           10

     [HI]   = 0.74  = 0.074 مول/لتر

                  10

1-      نحسب ثابت الاتزان Kc للتفاعل قبل الاضافة :

KC    =    [H2][ l2]    =    0.01  X  0.01     =     1.821X 10-2

               [HI] 2     )                 0.074)2 

2-      نحسب تركيز HI الجديد بعد اضافة 0.5 مول الى التفاعل المتزن :

ن HI الجديد = 0.74 + 0.5 =  1.24 مول

[HI]   = 1.24  = 0.124 مول/لتر

            10

*عند اضافة HI  يحدث خلل في الاتزان وينحاز التفاعل نحو اليمين حسب قاعدة لوتشاتيلية ويقل [HI] 2س                           وتزداد تراكيز [H2 ]   =  [I2 ]  بمقدار (س ) وتبقى قيمة KC  ثابتة لا تتغير بتغير تركيز المواد

                                                            0.01           0.01                0.124   التركيز بعد الاضافة

                                                        + س              + س                - 2س      التغير في التركيز

                                   ( 0.01+ س)           (0.01+س)             0.124-2س  التركيز عند الاتزان الجديد

KC    =    [H2][ l2]    = (0.01+س) X(0.01+س) =     1.821X 10-2

                 [HI] 2     )            0.124-2س )2 

         بتربيع الطرفين نحسب قيمة س = 0.0053 

تراكيز الاتزان الجديد تكون كالاتي :

تراكيز  [H2 ]   =  [I2 ]  =  ( 0.01+ س ) = 0.01+ 0.0053= 0.0153 مول/ لتر

        [HI]   =  0.124-2س       =  0124 - 2X 0.0053=  0.1134 مول /لتر

حل اسئلة الفصل ص 144    (الاتزان الكيميائي)

س1 :

1-  مبدأ لوتشاتيليه :  اذا تعرض نظام متزن الى مؤثر خارجي واحدث فيه اضطرابأ ,فان النظام يعدل من نفسه الى ان يصل الى حالة اتزان جديدة للتخفيف من اثر ذللك المؤثر .

2- ثابت الاتزان : هو النسبة بين ثابت سرعة التفاعل الامامي وثابت سرعة التفاعل العكسي

3- الاتزان الديناميكي : هو الحالة  التي يتساوى فيها سرعة التفاعل الامامي مع سرعة التفاعل العكسي, ويستمر التفاعل في الاتجاهين وتبقى فيه تراكيز مواد التفاعل ثابتة.

س2 :

أ-      ب-          ج-   .

س3 أ- ( 2  )    ب-( 3 )       ج-  ( 2 )     د- ( 2 )      ه- ( 1)      و- ( 3)

س4 :

 ( تفاعل ماص للحرارة)

أ‌-       اضافة O2  : ينحاز التفاعل نحو اليسار وتزداد عدد مولات SO3 .

ب‌-     انقاص الحجم ( زيادة الضغط ):ينحاز الاتزان نحو اليسار الى جهة عدد المولات الاقل   وتزداد عدد مولات SO3 .

ج- رفع درجة الحرارة : ينحاز التفاعل نحو اليمين وتقل عدد مولات SO3 .

د- ازاحة SO2 : ينحاز التفاعل نحو اليمين وتقل عدد مولات SO3 .

ه- اضافة غاز خامل : يؤدي الى زيادة الضغط الكلي ولا يؤثر على الضغوط الجزئية وتبقى عدد مولات SO3 ثابتة لاتتغير.

س5 :         1-  

     ينحاز الاتزان نحو اليسار جهة عدد المولات الاقل فيقل تركيزCO2

2- 

     ينحاز الاتزان نحواليمين  جهة عدد المولات الاقل .

3- 

  زيادة الضغط لا يؤثر على الاتزان لان عدد المولات على طرفي المعادلة متساوي .

4- H2(g)      +2NO (g)               N2O(g)       + H2O(g)    

       ينحاز الاتزان نحواليمين  جهة عدد المولات الاقل .

5- 

  زيادة الضغط لا يؤثر علىحالة الاتزان لان عدد  مولات الغازات على طرفي المعادلة متساوي .

س6-

1-   Kc               = HCN]] 2

                                                                                              C2N2]] H2]]

2           Kc = H2O]] 6 NO]]4

                                                                                       NH3 ]] 4O2]]5

3-      Kc           =        1

                                                                                            CO2]]

4-      Kc            = CO2]]

                                                                                            CO]]

5-      Kc              = CO2]]5I2]]

                                                                                            CO]]5

س7  :نفرض ان عدد مولات NOBr قبل التفاعل = 100 مول

عدد مولات NOBr المتفككة = 34  x 100 = 34 مول

                                 100

عدد مولات NOBr المتفككة = 2س = 34 مول    س = 34  = 17 مول

                                                                      2

عدد مولات NOBr المتبقية = 100 – 34 = 66 مول .

عدد مولات NO    = 2س = 2 X 17 = 34 مول .

عدد مولات Br   = س = 17 مول .

  

     صفر            صفر                         100       عدد المولات قبل التفاعل

  + س            +2 س                         - 2س     التغير في عدد المولات

  17                34                            66       عدد المولات عند الاتزان

عدد المولات الكلي = 66 + 34 + 17 = 117 مول .

الضغط الكلي = 0.25 جوي

الضغط الجزئي = الكسر المولي x  الضغط الكلي

ض NOBr =     66 x  0.25 = 0.141   جوي                Kp  = ( ض NO )2 (ض Br2 )  

                  117                                                            ( ض NOBr )2                 

ض NO =     34   x  0.25 = 0.072 جوي                   Kp    =   ( 0.072 )2x  0.036 =  9.4x 10-3

                117                                                                 (  0.141  )2

ض Br2 =    17   x  0.25 = 0.036 جوي

117

س8 :

SO3]] في بداية التفاعل = ن /ح

                         = 2/10 = 0.2مول/لتر

SO2]] عند الاتزان = 0.02 مول/لتر

2SO3(g)               2SO2 (g) + O2(g)

                               صفر       صفر                                   0.2      التركيز في بداية التفاعل

                            +س          +2س                                0.2-2س      التركيز عند الاتزان

 SO2]] عند الاتزان= 2س   = 0.02      س= 0.01   مول/لتر            

 O2]]  عند الاتزان = س = 0.01    مول/لتر                

SO3]] عند الاتزان =0.2-2س      =0.2 X 0.02  = 0.18 مول/لتر

1- Kc = [SO2][O 2]2   =  0.01X (0.02  )2      = 123.5x10-6

)                2  [SO3]                    0.18)2

2-  KP= ض O2X( ض SO2)2                             ض = ت ر د

              (  ض SO3)2                                   ض O2 = 0.01X 0.0821X 400=0.3284جوي

KP =  0.3284   X (0.657 )2                             ض SO2 = 0.02 X 0.0821X 400=0.657جوي                                                                     (               (5.91) 2                                       ض SO3 = 0.18 X 0.0821X 400=5.91جوي

KP  =   4 × 10 -3

3= النسبة المئوية لتفكك SO3  = التركيزالمتفكك  x 100%       SO3]] التفكك = 2س = 0.02 مول/لتر

                                  التركيز الاصلي

                             =0.02 x 100%   = 10 %

                                    0.2

السؤال التاسع :

أ- لان تغير درجة حرارة التفاعل المتزن يؤدي الى انحيازه نحو احد الاتجاهين حسب نوع التفاعل اذا كان ماص ام طارد للحرارة مما يؤدي الى تغير تراكيز المواد الناتجة او المتفاعلة وبالتالي تغير قيمة ثابت الاتزان .

ب- لان الغاز الخامل يؤدي الى زيادة الضغط الكلي ولا يؤثر على الضغوط الجزئية للمواد الغازية في التفاعل وبالتالي لا تتغير قيمة ثابت الاتزان .

ج- لان تغير حجم الاناء يؤدي الى تغير الضغط الكلي للنظام وبالتالي تغير الضغوط الجزئية للمواد الغازية وانحياز التفاعل الى احد الاتجاهين وتغير حالة الاتزان .

س1 أ-     ب-     ج-      د-     ه-     و- 

س2 :

ا         ب       ج       د        ﻫ        و

1       2       1       2       4       3

توضيح حل فرع ب :

س3:  

التفاعل قانون السرعة   الرتبة الكلية

         س = K  SO2Cl2]]          1

         س = K  O2]] N2]]2        3

         س = K  HI]] 2       2

س4 :

1-      س = [ A]  K2B]]1                   3-     س = [ A]  K3 B]]0

2-      س = [ A]  K1B] ]2                   4-     س = [B]  K3[ A] 0

س5 :

1-      قانون سرعة التفاعل :

س = k  NO]]سBr2]]ص

* لحساب الرتبة بالنسبة ل    Br2ناخذ التجارب التي يثبت فيها تركيز    NOوهي التجربة 1, 2 ونقسم نتائج التجربة 2/1 :

25.8  =  k  ]0.1]س ]0.25]ص        2.43 =(2.5)ص      ص= 1

10.6  k  ]0.1]س ]0.1]ص

* من التجربتين 2,3 نحسب الرتبة س وذلك بقسمة 3/2  وتعويض قيمة ص

125  =  k  ]0.2] س ]0.3]1        4.85 =(2)س x 1.2 = 4.85  =(2)س

25.8     k  ]0.1] س ]0.25]1

                                   

4.85  =(2)س        4 =  (2)س              س = 2

1.2

* س = k  NO]] 2 Br2]]1

2-      من التجربة رقم ("1) نجد قيمة ثابت السرعة k

 * س = k  NO]] 2 Br2]]1      من التجربة رقم 1

K   = س 1       K    =           10.6      = 10600 لتر2/مول2 .ث

      NO]] 2 Br2]]1                         (0.1)2 (0.1)

ج- سرعة استهلاك Br2 = 1  سرعة انتاج NOBr                

                             2

سرعة استهلاك Br2 = 1  x  380 = 190 مول /لتر .ث

                         2

س6:                                                 

1-      موضح على الشكل ( A مادة متفاعلة يقل تركيزها  مع مرور الزمن اما B  ، C مواد ناتجة يزداد تركيزها بمرور الزمن

2-      بعد مرور 4 ثواني لان تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة اصبحت ثابتة

3-      نحو المواد الناتجة   (اليمين)  

4-      Kc  =    [  A ]        =     0.1           =   0.935  

0.6 ) X  0.3         2  [B]   [C]                       )2