← سرعة التفاعل والإتزان الكيميائي: نظرية التصادم والعوامل المؤثرة وقانون السرعة والاتزان ولو شاتلييه
٥
القسم ٥ · سرعة التفاعل والإتزان الكيميائي: نظرية التصادم والعوامل المؤثرة وقانون السرعة والاتزان ولو شاتلييه — الموضوع ٥ من ٦
الاتزان الكيميائي
عند تساوي سرعة التفاعل الأمامي مع العكسي يصل النظام إلى الاتزان الكيميائي؛ وعنده تبقى تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة (لا متساوية) والتفاعل مستمرٌّ في الاتجاهين.
- التفاعل المكتمل تتحوّل فيه كلُّ المتفاعلات إلى نواتج (A + B → C)، والتفاعل العكسي يحدث في الاتجاهين (A + B ⇌ C)؛ والسهم المزدوج ⇌ يدلّ على بلوغ الاتزان.
- خواص الاتزان: ديناميكيٌّ (لا ساكن)، في نظامٍ مغلق، عند درجة حرارةٍ ثابتة، وتراكيزُ المواد فيه ثابتةٌ لا متساوية.
تنبيه
🔑 ثابت الاتزان: للمعادلة aA + bB ⇌ cC + dD يكون Keq = ([C]ᶜ[D]ᵈ) ÷ ([A]ᵃ[B]ᵇ)؛ وتُحذف المواد الصلبة والسائلة النقية من التعبير. فإذا Keq > 1 فالنواتج أعلى تركيزًا، وإذا Keq < 1 فالمتفاعلات أعلى.
مثالما قيمة ثابت الاتزان لـ I₂(g) + H₂(g) ⇌ 2HI(g) إذا كان [I₂] = 4 M، [H₂] = 5 M، [HI] = 10 M؟
الحل: Keq = [HI]² ÷ ([I₂][H₂]).
(10)²4 × 5 = 10020 = 5
- الاتزان المتجانس: جميع المواد المتفاعلة والناتجة في الحالة نفسها (كلّها غازات أو كلّها محاليل، مثل N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)). والاتزان غير المتجانس: المواد في حالاتٍ مختلفة (مثل CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g))، وفيه تُحذف الصلبة والسائلة النقية من Keq فلا يعتمد إلا على الغاز.
- حاصل الإذابة Ksp لمركّبٍ شحيح الذوبان (مثل Mg(OH)₂ ⇌ Mg²⁺ + 2OH⁻): Ksp = [Mg²⁺][OH⁻]².
- مقارنة حاصل التفاعل Qsp بـ Ksp: إذا Qsp > Ksp يتكوّن راسب، وإذا Qsp = Ksp فالمحلول مشبعٌ دون تغيّر، وإذا Qsp < Ksp فالمحلول غير مشبعٍ ولا راسب. ومن أمثلة المركّبات شحيحة الذوبان BaCO₃ وَ Mg(OH)₂ وَ BaSO₄، وعالية الذوبان NaCl.
- أثر الأيون المشترك: وجودُ أيونٍ مشتركٍ (يدخل في تركيب مركّبين أيونيّين) يُقلّل ذوبانية الملح شحيح الذوبان؛ ومنه إعطاء المريض كبريتات الباريوم BaSO₄ قبل تصوير الجهاز الهضمي بالأشعة السينية (أيون الباريوم Ba²⁺ السامّ منخفضُ الذائبية فلا يؤذي).
أمثلة على «الاتزان الكيميائي»
مثال ١
ما رتبة التفاعل R = k[A]²[B]² ؟
◎ توقّع الإجابة أولًا: