تعلّم

الاتزان الكيميائي

الجواب الأساسي. هذا مفهوم أساسي يربط ما نرصده ونقيسه بالآلية التي تفسره. ابدأ بالتعريف، ثم حدّد الكمية التي تتغير والظروف التي تتحكم في النتيجة.

كيف تعمل الفكرة؟

هذا مفهوم أساسي يربط ما نرصده ونقيسه بالآلية التي تفسره. ابدأ بالتعريف، ثم حدّد الكمية التي تتغير والظروف التي تتحكم في النتيجة.

الاتزان الكيميائيaA + bB ⇌ cC + dD

العلاقة الأساسية

تلخص العلاقة أعلاه الفكرة الأساسية. حدّد معنى كل رمز ووحدته قبل التعويض بالأعداد حتى لا تكون العملية الحسابية صحيحة بينما التفسير الفيزيائي خاطئ.

مثال تطبيقي

في مسألة عملية، افصل المعطيات عن المطلوب والوحدات. بعد الحساب، افحص الإشارة ورتبة المقدار وما إذا كانت النتيجة منطقية علمياً.

aA + bB ⇌ cC + dD

في مسألة عملية، افصل المعطيات عن المطلوب والوحدات. بعد الحساب، افحص الإشارة ورتبة المقدار وما إذا كانت النتيجة منطقية علمياً.

الحدود والتنبيهات

النماذج والمعادلات تبسّط الواقع. تحقّق دائماً من شروط التطبيق ومن الافتراضات التي قد تتغير عندما تتغير الظروف.

تحقق سريع

① تلخص العلاقة أعلاه الفكرة الأساسية. حدّد معنى كل رمز ووحدته قبل التعويض بالأعداد حتى لا تكون العملية الحسابية صحيحة بينما التفسير الفيزيائي خاطئ.

② النماذج والمعادلات تبسّط الواقع. تحقّق دائماً من شروط التطبيق ومن الافتراضات التي قد تتغير عندما تتغير الظروف.

الاتزان ديناميكي: السرعتان تتساويان لا التفاعلات تتوقف

عند الاتزان الكيميائي يستمر التفاعل الأمامي والعكسي على المستوى الجزيئي، لكن سرعتيهما تتساويان فتثبت التراكيز العيانية مع الزمن. هذه الفكرة أهم من تصور الاتزان كحالة سكون. للمسألة aA+bB⇌cC+dD يكتب ثابت الاتزان من الأنشطة، ويستعمل في المحاليل المخففة تقريب التراكيز عند الحاجة.

حاصل التفاعل Q له الشكل الجبري نفسه مثل K لكنه يحسب من الحالة الحالية. إذا كان Q<K يميل النظام في الاتجاه الأمامي لزيادة النواتج، وإذا كان Q>K يميل في الاتجاه العكسي. عندما Q=K يكون النظام عند الاتزان. هذه المقارنة أكثر دقة من حفظ عبارات عامة عن «الإزاحة».

تغيير درجة الحرارة يمكن أن يغير K لأن التوازن الحراري نفسه تغير. أما المحفز فيسرّع الوصول إلى الاتزان بخفض حاجز التنشيط للمسارين ولا يغير قيمة K ولا تركيب الاتزان النهائي. تغيير الضغط مهم خصوصاً للتفاعلات الغازية عندما يختلف مجموع معاملات الغازات بين الطرفين.

مبدأ لو شاتلييه أداة نوعية مفيدة، لكن الحساب بـ Q وK هو الاختبار الكمي. كما يجب عدم إدخال المواد الصلبة النقية والسوائل النقية في تعبير K التقليدي لأن نشاطها يؤخذ ثابتاً تقريباً في شروط محددة.

Q < K : → Q = K Q > K : ←aA + bB ⇌ cC + dD
مقارنة Q مع K تحدد اتجاه التطور قبل الوصول إلى الاتزان.

تمارين محلولة

إذا كان Q أصغر من K، ما الاتجاه المتوقع؟

الحل: يتقدم التفاعل في الاتجاه الأمامي، فتزداد النواتج وتنخفض المتفاعلات إلى أن يصل Q إلى K.

هل إضافة محفز تغير قيمة K؟

الحل: لا. المحفز يسرع المسارين الأمامي والعكسي ولا يغير فرق الطاقة الحرة بين حالتي الاتزان.

لماذا قد يؤثر ضغط الغاز في موضع الاتزان؟

الحل: لأن تغير الحجم يغيّر الضغوط الجزئية. إذا كان عدد مولات الغاز مختلفاً بين الطرفين فقد يتغير Q فيتحرك النظام نحو اتزان جديد.