العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

الإتزان الكيميائي

هو حالة تكون القوى والعوامل المؤثرة على شيء ما معادله للقوى والعوامل المضادة التي تؤثر على نفس الشيء 

تعريفة

طبيعة حالة الاتزان

حالة اتزان المواد الصلبة مع محلولها المائي

سرعة الذوبان = سرعة الترسيب. 

اتزان سائل مع بخاره

سرعة التبخر = سرعة التكثف

تقسيم التفاعلات الكيميائية من حيث الاتزان

تفاعلات غير انعكاسيه(تامة)

هي تفاعلات تسير في اتجاه واحد.

Mg(s) + 2HCl(aq) 

MgCl2(aq) + H2(g)

تفاعلات الانعكاسية(غير تامة)

هي تفاعلات غير مكتملة تحدث في الاتجاهين(طردي و عكسي)                  لا يوجد تصاعد غاز أو تكون راسب.

CH3COOH(aq)+C2H5OH(aq)

CH2COOC2H5(aq)+H2O(L)

الاتزان

الكيميائي

الزمن

A+B       C+D

طردي

حالة الاتزان

C+D      A+B

العكسي

خواصه

دو طبيعة دينامكية(نشط).

تتجه تلقائيا نحو تحقيق الاتزان.

هوحالة تكون عندها خواص المجموعة المتزنة المنظورة ثابتة مع الزمن .

ثابت

الاتزان

تعريفها:هو الحالة التى تتساوى عندها سرعتا التفاعلين .

K=

  [C] [D]

[B] [A]

Kp=

  [C] [D]

[B] [A]            للمواد الغازية

Kc=

  [C] [D]

[B] [A]         المحاليل السائله

Kp=Kc

قيمةK>1 يدل على ان معظم المواد المتفاعلة تحولت إلى نواتج عند الاتزان

K<1يدل على ان  معظم المواد المتفاعلة لم تتحول إلى نواتج عند الاتزان

العوامل المؤثرة

التركيز

يزيد التركيز زاد سرعة التفاعل الطردي لا يغير التركيز من قيمة الثابت والعكس صحيح     

الضغط

لا يؤثر على الاتزان   ولا قيمة ثابت الاتزان

درجة الحرارة

رفع الحرارة يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو تفكك جزيئات المواد ويقلل من ثابته

يزيد من سرعة الوصول إلى الاتزان ولا يؤثر على ثابته

المادة الحافزه

التوازن الكيميائي  

•       التفاعلات الغير عكسية والتفاعلات العكسية:

تركيز المواد المتفاعلة

تركيز المواد الناتجة

الزمن

الزمن

شكل (1): تناقص تراكيز المواد المتفاعلة ثم ثباتها وتزايد تراكيز المواد الناتجة ثم ثباتها بعد مرور فترة معينة من الزمن.

•       قانون فعل الكتلة والتوازن الكيميائي:

سرعة التفاعل الكيميائي تتناسب طرديا مع الكتل الفعالة من المواد المتفاعلة .

•       طرق التعبير عن ثابت التوازن الكيميائي :

للتفاعل العام التالي                                                فإنه يعبر عن ثايت التوازن

كالتالي:

 

(1) ثابت التوازن الكيميائي بدلالة التراكيز المولارية:

(2) ثابت التوازن الكيميائي بدلالة الضغوط الجزيئية:

وتكون العلاقة بين (1)و(2) هي                               وفي حالة         

                               فإن

•       رائـــز التفـــاعـــــل :

وهو يستخدم لمعرفة ما إذا كان النظام في حالة توازن أو لا وله عدة

حالات :

(1) ” Kc=Q ”   فإن النظام في حالة توازن ، وتراكيز النواتج وكذلك

       المتفاعلات ستظل ثابتة.

(2)  ”Kc <Q “  فإن النظام ليس بحالة توازن ، وتراكيز النواتج أعلى

       من تراكيزها عند التوازن لذا تتناقص للوصول إلى التوازن ويتجه

       التفاعل من اليمين إلى اليسار.

(3)  ”Kc > Q“  فإن النظام ليبس بحالة توازن وتراكيز النواتج أقل

        من تراكيزها عن التوازن لذا تتزايد من للوصول إلى التوازن

        ويتجه التفاعل من اليسار على اليمين.

•       حل مسائل التوازن الكيميائي :

(أ) الخطوات :

أولا – المثال :

وجود كل من المواد (A) و (B) ... الخ

في حالة توازن كيميائي مع (E) و (D) ... الخ

ثانيا – المطلوب:

يمكن أن يكون المطلوب واحدا مما يلي :

•       التركيز الأصلي (الابتدائي) لأحد أو بعض هذه المواد.

•       التركيز المستهلك لأحد أو لبعض هذه المواد .

•       التركيز عند التوازن لأحد أو بعض هذه المواد .

•       ثابت التوازن الكيميائي .

ثالثا – الطريقة :

يقصد بالتركيز فيما يلي بالتركيز المولاري (C).

•       نكتب المعادلة الكيميائية للتوازن الكيميائي بدلالة التراكيز بشكل صحيح وذلك كما يلي :

•       نكتب معادلة ثابت التوازن الكيميائي بدلالة  التراكيز كما يلي : 

•       يوضع جدول تحت المعادلة الكيميائية يوضح أولا: التراكيز للمواد الابتدائية للمواد المتوازنة ، وثانيا: مقدار التغير في التراكيز بناء على المعادلة الكيميائية ، وثالثا: مقدار التراكيز عند التوازن كما يلي 

•       يعوض  عن التراكيز في معادلة ثابت التوازن باستخدام التراكيز عند التوازن لكل مادة وذلك كما يلي :

التركيز الابتدائي

التغير في التركيز

التركيز عند التوازن

(ب) تطبيق :

أولا – المثال :

يتفكك يوديد الهيدروجين عند (458°C) طبقا للمعادلة التالية:

فاذا وضع (4 mol) من (HI) في اناء حجمه (5 L) عند (458°C) ووجد أن

الاناء يحتوي على (0.442 mol) من (I2) فما قيمة ثابت التوازن ؟

ثانيا – المطلوب:

من السؤال، المطلوب هو حساب قيمة (KC).

ثالثا – الطريقة :

(1)

(2)

(3) يعمل جدول التراكيز المولارية ،ويتطلب ذلك أولا أخذ معطيات المسألة بعين الاعتبار حيث نجد أن تركيز (HI) الأصلي هو (4 mol / 5 L ) ومنه :

اضافة إلى ذلك وجد أن تركيز (I2) عند التوازن هو (0.442 mol / 5 L) ومنه :

ثم يعمل بعد ذلك الجدول المطلوب :

التركيز الابتدائي

التغير في التركيز

التركيز عند التوازن

رابعا – التعويض :

خامسا – النتيجة : يدل الجدول على أن : X= 0.0884 M

 

(ج) ملاحظات :

•       تعتبرخطوة حساب التغير في التراكيز وذلك عند عمل الجدول أهم الخطوات مما يوجب دائما بناء على معاملات المواد كما هي موجودة بالمعادلة الكيميائية .

•       جرت العادة على أن تكتب قيمة ثابت التوازن الكيميائي بدون الوحدات مما يوجب التأكيد أيضا على أن ذلك لا يعني بالضرورة أن هذه القيمة ليست بذات وحده.

العوامل المؤثرة على التوازن الكيميائي: 

مبدأ لي شاتلييه :

ينص مبدأ لي شاتلييه على ما يلي :

”حينما يختل توازن نظام كيميائي معين بفعل مؤثر خارجي فان هذا

النظام سيحرف موضع التوازن نحو الاتجاه المعاكس لفعل المؤثر

الخارجي“

وبالنسبة للتوازن الكيميائي فان المؤثرات الخارجية التي قد تؤثر عليه

تنحصر فيما يلي :

•       اضافة حافز.

•       تغيير درجة الحرارة.

•       تغيير التركييز.

•       تغيير الضغط.

1 - اضافة حافز :

مخطط الطاقة لتفاعل كيميائي عكسي في حالة وجود حافز وغب حالة غيابه حيث يختلفان في طاقة التنشيط فقط

طاقة المواد الناتجة

في حالة غياب الحافز

في حالة وجود الحافز

2 – تغير درجة الحرارة :

3 – تغير التراكيز : 

4 – تغير الضغط :

ينزاح موضع التوازن إلى اليسار فتقل

تراكيز المواد الناتجة وتقل قيمة ثابت التوازن .

ينزاح موضع التوازن إلى اليمين فتزداد تراكيز المواد الناتجة وتزداد قيمة ثابت التوازن .

تفاعلات طاردة للحرارة

تفاعلات ماصة للحرارة

ينزاح موضع التوازن إلى اليمين، ولاتتغير قيمة الثابت . 

ينزاح موضع التوازن إلى اليسار، ولاتتغير قيمة الثابت .

المواد المتفاعلة

المواد الناتجة

لايتغير موضع التوازن لا إلى اليمين ولا إلى اليسار،ولاتتغير قيمة الثابت . 

ينزاح موضع التوازن ناحية الجهة ذات عدد المولات الأقل ولا تتغير قيمة الثابت.

عدد المولات متساوي

عدد المولات مختلف

•       اضافة حافز

•       زيادة تركيز المتفاعلات

•       زيادة تركيز النواتج

•       نقصان تركيز المتفاعلات

•       نقصان تركيز المتفاعلات

•       زيادة الضغط

•       انخفاض الضغط

•       زيادة درجة الحرارة للتفاعل

(أ) الطارد للحرارة

(ب) الماص للحرارة

•       انخفاض درجة الحرارة للتفاعل

(أ) الطارد للحرارة

(ب) الماص للحرارة

لا يتأثر

ينزاح نحو اليمين

ينزاح نحو اليسار

ينزاح نحو اليسار

ينزاح نحو اليمين

ينزاح نحو الاتجاه ذو عدد المولات الغازية الأقل وفي حالة التساوي لا يتأثر .

ينزاح نحو الاتجاه ذو عدد المولات الغازية الأعلى وفي حالة التساوي لا يتأثر .

ينزاح نحو اليسار

ينزاح نحو اليمين 

ينزاح نحو اليمين

ينزاح نحو اليسار 

لا تتغير قيمته

لا تتغير قيمته

لا تتغير قيمته

لا تتغير قيمته

لا تتغير قيمته

لا تتغير قيمته

لا تتغير قيمته

تقل قيمته

تزداد قيمته

تزداد قيمته

تقل قيمته

العوامل المؤثرة

موضع التوازن

ثابت التوازن

ملخص العوامل المؤثرة على التوازن الكيميائي

ثالثاً : اثر الحرارة على حالة الاتزان الكيميائي 

المؤثر 

ماص للحرارة

  ΔH = + 

طارد  للحرارة

ΔH = - 

زيادة درجة الحرارة 

نقص درجة الحرارة 

تنقسم التفاعلات من حيث التأثير الحراري إلى:

أ) تفاعلات طاردة      ب) تفاعلات ماصة

ج) تفاعلات لا طاردة  ولا ماصة

يتجه التفاعل نحو اليمين فيزيد من تراكيز النواتج وتزيد قيمة ثابت الاتزان 

قومي بتصميم خريطة مفاهيم مع مجموعتك  لملخص أثر درجة الحرارة   على حالة الاتزان