حالة الاتزان الديناميكي

3-1

حالة الاتزان الديناميكي

A State of Dynamic Balance

الأهداف

• تعدد خواص الاتزان الكيميائي.
• تكتب تعابير الاتزان للأنظمة المتزنة.
• تحسب ثوابت الاتزان من بيانات التركيز.

مراجعة المفردات

التفاعل الكيميائي: العملية التي يعاد فيها ترتيب ذرات مادة أو أكثر لإنتاج مواد جديدة مختلفة.

المفردات الجديدة

• التفاعل العكسي
• الاتزان الكيميائي
• قانون الاتزان الكيميائي
• ثابت الاتزان
• الاتزان المتجانس
• الاتزان غير المتجانس

الفكرة الرئيسية

يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان، الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة.

الربط مع الحياة

شاهدت شد الحبل بين فريقين. قد يبدو في بعض الأحيان وكأن الفريقين لا يسحبان، ولكن القوة المبذولة من كلا الفريقين متساوية ومتعاكسة، لذلك يكونان في حالة اتزان.

ما الاتزان؟

What is Equilibrium?

في كثير من الأحيان تصل التفاعلات الكيميائية إلى نقطة اتزان. إذا كنت قد أجريت التجربة الاستهلالية فستجد أنك وصلت إلى نقطة الاتزان من خلال نقل الماء من المخبار المدرج إلى الكأس، ومن الكأس إلى المخبار المدرج.

تأمل تفاعل تحضير غاز الأمونيا من غازي النيتروجين والهيدروجين باستعمال طريقة هابر:

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

للأمونيا أهمية كبيرة في الزراعة؛ حيث تستعمل سمادًا ومادة إضافية في أطعمة الحيوانات. وفي الصناعة تمثل الأمونيا مادة خامًا في صناعة الكثير من المنتجات، ومنها النايلون، كما يظهر في الشكل 3-1.

يحدث تفاعل تحضير الأمونيا تلقائيًا في الظروف القياسية؛ درجة حرارة 298 K، وضغط جوي 1 atm، ولكن التفاعلات التلقائية ليست دائمًا سريعة. فعند إجراء هذا التفاعل في الظروف القياسية تتكون الأمونيا ببطء شديد. ولإنتاج الأمونيا بسرعة عملية يجب إجراء التفاعل في درجات حرارة أعلى وضغط أكبر.

الشكل 3-1

تتفاعل الأمونيا مع نهايتي جزيء مكون من 6 ذرات كربون، لتكون 6،6 - ثنائي أمينوهكسان. تمثل هذه إحدى خطوات تكوين بوليمر النايلون. وتظهر الصورة لف ألياف النايلون على ملفات حيث تستعمل في صناعة الإطارات.

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-2_تغير_تراكيز_N2_H2_NH3_مع_الزمن.png
• مربع_المفردات_التفاعل_العكسي.png

الشكل 3-2

يتناقص تركيز المواد المتفاعلة N2 و H2 مع مرور الزمن بسبب تفاعلها لتكوين NH3، حتى تستقر تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة وتظهر جميع المواد ثابتة.

اختبار الرسم البياني

فسر كيف يمكنك أن تستنتج أن تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة تصبح ثابتة؟

ماذا يحدث عندما يوضع 1 mol من N2 مع 3 mol من الهيدروجين في وعاء مغلق عند درجة حرارة 723 K؟ سوف يبدأ التفاعل لتكوين الأمونيا. يوضح الشكل 3-2 هذا التفاعل. لاحظ أن تركيز الأمونيا NH3 يزداد باستمرار في بداية التفاعل، وأن تراكيز N2 و H2 تتناقص باستمرار أثناء التفاعل. وبعد فترة من الزمن تثبت تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة.

ما الاتزان الكيميائي؟ عندما تصبح تراكيز المواد المتفاعلة والنواتج ثابتة يكون التفاعل قد وصل إلى حالة الاتزان الكيميائي. لا يعني ذلك أن التفاعل توقف، بل إن التفاعل يستمر في الاتجاهين الأمامي والعكسي بسرعتين متساويتين.

المفردات الأكاديمية

Convert يحول

في الاستعمال العلمي: يحول شيء إلى آخر.
مثال: الطاقة الكامنة تتحول إلى طاقة حركية.

الاستعمال الشائع: تغير الانتباه عن موقف أو موضوع إلى آخر.
مثال: تحول تركيز الجمهور على الأداء فقط.

التفاعلات العكسية والاتزان الكيميائي

تحدث بعض التفاعلات كاملة تقريبًا في الاتجاه الأمامي، إلا أن معظم التفاعلات لا تكتمل بانتقال جميع المواد المتفاعلة إلى نواتج. فالتفاعل الكيميائي الذي يحدث في الاتجاهين الأمامي والعكسي يسمى التفاعل العكسي.

يمكن تمثيل التفاعل الأمامي والتفاعل العكسي لتحضير الأمونيا كما يأتي:

الأمامي:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

العكسي:
2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g)

وعند جمع التفاعلين في معادلة واحدة نستخدم سهمين متعاكسين للدلالة على أن التفاعل يحدث في الاتجاهين:

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

في بداية التفاعل يوجد النيتروجين والهيدروجين فقط، لذلك يكون التفاعل الأمامي هو السائد، وتبدأ الأمونيا في التكون. وبعد تكون كمية من الأمونيا يبدأ التفاعل العكسي، فتتحلل بعض جزيئات الأمونيا إلى نيتروجين وهيدروجين.

--

صور الصفحة:

• الشكل_3-3_الاتزان_الديناميكي_لتفاعل_تكوين_الأمونيا.png

كيف يبدو التفاعل العكسي في إنتاج الأمونيا؟ يوضح الشكل 3-3a أن خليط التفاعل في البداية يحتوي على النيتروجين والهيدروجين، لذلك يحدث التفاعل الأمامي فقط. ومع تقدم التفاعل تتكون جزيئات الأمونيا، كما في الشكل 3-3b، ويقل تركيز كل من النيتروجين والهيدروجين.

يعتمد حدوث التفاعل على توافر الجسيمات لتتصادم بعضها مع بعض. ومع تناقص تراكيز المواد المتفاعلة تقل سرعة التفاعل الأمامي، وفي الوقت نفسه يزداد عدد جزيئات الأمونيا؛ فتزداد احتمالات تصادمها وتحللها إلى النيتروجين والهيدروجين، وبذلك تزداد سرعة التفاعل العكسي.

وفي أثناء سير التفاعل تستمر المواد الناتجة في التفاعل وتكوين المواد المتفاعلة مرة أخرى. تكون سرعة التفاعل العكسي في البداية صفرًا، ثم تزداد تدريجيًا مع زيادة تركيز الأمونيا. وعندما تتساوى سرعة التفاعل الأمامي مع سرعة التفاعل العكسي يصل النظام إلى الاتزان الكيميائي.

الاتزان الكيميائي

في حالة الاتزان الكيميائي تكون سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة التفاعل العكسي:

سرعة التفاعل الأمامي = سرعة التفاعل العكسي

الشكل 3-3

توضح الرسوم البيانية في أسفل الشكل مراحل تفاعل تكوين الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين.

استنتج

فسر العلاقة بين التوضيحات الظاهرة في الشكل وتغيرات تركيز المواد المتفاعلة والناتجة مع الزمن. عند أي مرحلة يصل التفاعل الكيميائي الظاهر في الشكل إلى حالة الاتزان؟

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-4_أمثلة_توضيحية_للاتزان_الجسمي_على_الأرجوحة.png

يمكنك معرفة أن تفاعل تكوين الأمونيا وصل إلى حالة الاتزان الكيميائي إذا أمكن التعبير عنه بسهمين متعاكسين كما يأتي:

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

عند الاتزان تكون تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة ثابتة، كما ظهر في الشكل 3-3. لكن ذلك لا يعني أن كميات أو تراكيز المتفاعلات والنواتج متساوية، بل يعني أن سرعة تكوين النواتج تساوي سرعة تكوين المتفاعلات.

ماذا قرأت؟

فسر معنى السهم المزدوج في المعادلات الكيميائية.

الطبيعة الديناميكية للاتزان

يمثل كل من الشاب والطفل الصغير المدلول على مفهوم الاتزان. فإذا جلس شخصان على طرفي أرجوحة الميزان، وكان تأثيرهما متزنًا، فإن الأرجوحة لا تتحرك إلى أعلى أو أسفل، على الرغم من وجود قوتين تؤثران فيها. وعندما يكون الجسم في وضع الاتزان قد لا يظهر تغير في موضعه.

إلا أن الاتزان الكيميائي يختلف عن الاتزان الساكن؛ لأنه اتزان ديناميكي. ففي النظام الكيميائي المتزن تستمر الجسيمات في التفاعل في الاتجاهين الأمامي والعكسي، لكن لا يحدث تغير ملحوظ في تراكيز المواد مع الزمن لأن سرعتي التفاعلين متساويتان.

الشكل 3-4

أ. عندما يكون الراكبان في اتزان فإن الأرجوحة لا تتحرك، ويبقى موضعها ثابتًا.
ب. لتغيير الوضع عند الاتزان يلزم أن تؤثر قوة أكبر في أحد الطرفين، فيختل الاتزان.

وضح

كيف يظهر مفهوم الاتزان في الشكل؟ وكيف يشبه ذلك الاتزان الكيميائي؟

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-5_الممر_بين_مبنيين_مثال_للاتزان_الديناميكي.png
• الشكل_3-6_الاتزان_الديناميكي_لبخار_اليود.png

الشكل 3-5

افترض أن شبكة معينة من الأشخاص محصورون في ممر مغلق يصل بين مبنيين، فإذا بدأ الناس بالانتقال بين المبنيين في كلا الاتجاهين وبمعدل متساوٍ، فإن عدد الأشخاص في كل مبنى يبقى ثابتًا على الرغم من استمرار انتقال الأشخاص في الاتجاهين.

حدد

هل يكون الأشخاص مجتمعين موجودين دائمًا في المبنى نفسه؟ وكيف تطبق إجابتك على الاتزان الكيميائي؟

يمكن تفسير المثال الوارد في الشكل 3-5 بالطبيعة الديناميكية للاتزان الكيميائي. فعندما يتحرك عدد من الأشخاص في الاتجاهين بمعدلات متساوية يبقى عدد الأشخاص في كل جهة ثابتًا، مع أن الحركة مستمرة. وكذلك في التفاعل الكيميائي المتزن تبقى تراكيز المواد ثابتة، مع أن التفاعل مستمر في الاتجاهين.

ومن الأمثلة على الاتزان الديناميكي اتزان اليود. يتكون اليود الصلب من جزيئات I2، وتظهر بلوراته بلون داكن. وعند تسخين اليود في وعاء مغلق يتسامى جزء منه، أي يتحول من الحالة الصلبة مباشرة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة، فيتكون بخار اليود البنفسجي.

في التفاعل الأمامي يتسامى اليود الصلب إلى بخار اليود:

I2(s) → I2(g)

أما في التفاعل العكسي فيترسب بخار اليود ليعود إلى الحالة الصلبة:

I2(g) → I2(s)

وعندما يكون اليود في وعاء مغلق يستمر التسامي والترسب في الوقت نفسه. وبعد فترة تتساوى سرعة التسامي مع سرعة الترسب، فيصل النظام إلى حالة الاتزان الديناميكي.

الشكل 3-6

أ. يفسر نموذج بخار اليود المتجمع عند الاتزان بين جزأي الوعاء المغلق.
ب. عند الاتزان يستمر انتقال جزيئات اليود بين الحالتين الغازية والصلبة في الاتجاهين، لكن التركيز الظاهر يبقى ثابتًا.

---

الصفحة 83

صور الصفحة:

• صندوق_تعبير_ثابت_الاتزان.png

خواص الاتزان

هناك خاصيتان أساسيتان للتفاعلات الكيميائية التي تصل إلى حالة الاتزان:

أولًا: يجب أن يتم التفاعل في نظام مغلق؛ أي لا يخرج من النظام أو يدخل إليه أي من المواد المتفاعلة أو الناتجة.

ثانيًا: عند الاتزان لا يتوقف التفاعل، ولكنه يستمر في الاتجاهين الأمامي والعكسي؛ لذلك يكون الاتزان ديناميكيًا وليس ساكنًا.

تعابير الاتزان

Equilibrium Expressions

تصف تعابير الاتزان الكيميائي العلاقة بين تراكيز المواد الناتجة وتراكيز المواد المتفاعلة في نظام عند الاتزان. فعندما يصل التفاعل إلى الاتزان تبقى تراكيز جميع المواد ثابتة، ولهذا يمكن كتابة علاقة رياضية تسمى تعبير ثابت الاتزان.

قانون الاتزان الكيميائي

يعبر عن التفاعل العام الآتي:

aA + bB ⇌ cC + dD

بتعبير ثابت الاتزان الآتي:

Keq = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)

تعبير ثابت الاتزان

حيث تمثل [A] و [B] تراكيز المواد المتفاعلة، وتمثل [C] و [D] تراكيز المواد الناتجة عند الاتزان، أما a و b و c و d فتمثل معاملات المواد في المعادلة الكيميائية الموزونة.

يعبر ثابت الاتزان Keq عن نسبة حاصل ضرب تراكيز النواتج، مرفوعًا كل تركيز إلى قوة معامله، إلى حاصل ضرب تراكيز المتفاعلات، مرفوعًا كل تركيز إلى قوة معامله. ولا تكتب عادة وحدات لثابت الاتزان.

ثابت الاتزان Keq

يمكن استعمال القيمة العددية لثابت الاتزان لتحديد ما إذا كان الاتزان يميل إلى تكوين النواتج أم إلى بقاء المتفاعلات. فإذا كانت قيمة Keq كبيرة فإن تراكيز النواتج تكون أكبر من تراكيز المتفاعلات عند الاتزان، أما إذا كانت قيمة Keq صغيرة فإن تراكيز المتفاعلات تكون أكبر.

-

صور الصفحة:

• الشكل_3-7_ثابت_الاتزان_لليود_في_محلول_الكحول.png

توجد في بسط معادلة ثابت الاتزان تراكيز المواد الناتجة، وفي المقام تراكيز المواد المتفاعلة، وكل تركيز يرفع إلى أس يساوي معامله في المعادلة الموزونة. إذا كانت قيمة Keq أكبر من 1 فإن الاتزان يكون في اتجاه النواتج، وإذا كانت أقل من 1 فإن الاتزان يكون في اتجاه المتفاعلات.

تعبير الاتزان الكيميائي المتجانس

عند اتحاد الهيدروجين واليود لتكوين يوديد الهيدروجين، تكون جميع المواد في الحالة الغازية، ولذلك يسمى التفاعل اتزانًا متجانسًا:

H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)

ويكتب تعبير ثابت الاتزان كما يأتي:

Keq = [HI]^2 / ([H2][I2])

يسمى هذا التعبير الرياضي ثابت الاتزان Keq. وعندما تكون المواد جميعها في الحالة الفيزيائية نفسها يكون الاتزان متجانسًا.

الشكل 3-7

يستخدم محلول اليود في كحول الإيثانول كمطهر للجروح. وتوضح الصورة استعمال اليود موضعيًا، ويعد وجود اليود في المحلول مثالًا على اتزان بين صور مختلفة للمادة.

---

صور الصفحة:

• الكيمياء_في_واقع_الحياة_مسحة_الغدة_الدرقية.png
• مثال_3-1_كتابة_تعبير_الاتزان_للتفاعلات_المتجانسة.png
• مسائل_تدريبية_تعبيرات_الاتزان_المتجانس.png

الكيمياء في واقع الحياة

مسحة الغدة الدرقية

الطب النووي يدرس التفاعلات النووية داخل الجسم لتشخيص الأمراض أو علاجها. وتستعمل النظائر المشعة في الكشف عن نشاط بعض الأعضاء؛ ومن ذلك فحص الغدة الدرقية، حيث يستعمل اليود المشع لتتبع امتصاص الغدة لليود ورسم صورة توضح نشاطها.

مثال 3-1

كتابة تعبير ثابت الاتزان

يستعمل غاز الأمونيا NH3 في صناعة الأسمدة والألياف الصناعية. ويتكون غاز الأمونيا من تفاعل غازي النيتروجين والهيدروجين كما في المعادلة:

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

اكتب تعبير ثابت الاتزان للتفاعل السابق.

1. تحليل المسألة

توضح المعادلة أن النظام في حالة اتزان. اكتب تراكيز النواتج في البسط وتراكيز المتفاعلات في المقام، وارفع كل تركيز إلى أس يساوي معامل المادة في المعادلة الموزونة.

المعطيات:
N2 معاملها = 1
H2 معاملها = 3
NH3 معاملها = 2

المطلوب:
Keq = ؟

2. حساب المطلوب

Keq = [NH3]^2 / ([N2][H2]^3)

3. تقويم الإجابة

تراكيز النواتج في البسط وتراكيز المتفاعلات في المقام، وتكون الأسس مساوية لمعاملات المعادلة الكيميائية الموزونة.

مسائل تدريبية

• اكتب تعابير ثابت الاتزان للمعادلات الآتية:

أ. N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)
ب. 2H2S(g) ⇌ 2H2(g) + S2(g)
ج. CO(g) + 3H2(g) ⇌ CH4(g) + H2O(g)
د. 4NH3(g) + 5O2(g) ⇌ 4NO(g) + 6H2O(g)
هـ. CH4(g) + 2H2S(g) ⇌ CS2(g) + 4H2(g)

• تعطى العلاقة الآتية لتعبير ثابت الاتزان:

Keq = [CO2][O2] / [CO]^2

اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة التي يمثلها هذا التعبير.

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-8_اتزان_الإيثانول_السائل_والبخار_في_وعاء_مغلق.png
• مهنة_في_الكيمياء_كيميائي_تعليمي.png

الشكل 3-8

عند اتزان خليط من بخار الإيثانول C2H5OH بسائل الإيثانول، يصبح عدد الجزيئات التي تنتقل من الحالة السائلة إلى البخار مساويًا لعدد الجزيئات التي تنتقل من البخار إلى السائل.

تعبير الاتزان غير المتجانس

في بعض الأحيان لا تكتب جميع المواد الموجودة في المعادلة في تعبير ثابت الاتزان. فإذا احتوى التفاعل على مواد صلبة نقية أو سوائل نقية فإن تراكيزها لا تدخل في تعبير ثابت الاتزان؛ لأن تراكيز المواد الصلبة والسائلة النقية ثابتة لا تتغير.

في اتزان تبخر الإيثانول:

C2H5OH(l) ⇌ C2H5OH(g)

يمكن في البداية كتابة التعبير كما يأتي:

K = [C2H5OH(g)] / [C2H5OH(l)]

إلا أن تركيز الإيثانول السائل ثابت، لذلك يدمج مع قيمة ثابت الاتزان، ويصبح:

Keq = [C2H5OH(g)]

وهكذا يعتمد ثابت الاتزان لهذا النظام على تركيز بخار الإيثانول فقط. أما المادة السائلة النقية فلا تكتب في تعبير ثابت الاتزان.

ومثال آخر على الاتزان غير المتجانس:

I2(s) ⇌ I2(g)

ويكتب تعبير ثابت الاتزان:

Keq = [I2(g)]

يعتمد ثابت الاتزان هنا على تركيز بخار اليود فقط.

مهنة في الكيمياء

كيميائي تعليمي

يقوم الكيميائي التعليمي بتقديم المفاهيم الكيميائية للطلاب أو الجمهور، ويجمع بين المعرفة العلمية ومهارات الشرح والتواصل، ويعمل على إعداد أنشطة وتجارب تساعد المتعلمين على فهم الكيمياء وتطبيقاتها.

صور الصفحة:

• الشكل_3-9_استعمال_كربونات_الصوديوم_الهيدروجينية_في_إزالة_الروائح.png
• مثال_3-2_تعبير_ثابت_الاتزان_غير_المتجانس.png
• مسائل_تدريبية_تعبيرات_الاتزان_غير_المتجانس.png

مثال 3-2

تعبير ثابت الاتزان غير المتجانس

تتحلل كربونات الصوديوم الهيدروجينية الصلبة، المعروفة باسم صودا الخبز، عند التسخين كما في المعادلة:

2NaHCO3(s) ⇌ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

اكتب تعبير ثابت الاتزان لهذا التفاعل.

1. تحليل المسألة

هذا الاتزان غير متجانس؛ لأنه يحتوي على مواد صلبة ومواد غازية. في تعبير ثابت الاتزان لا تكتب المواد الصلبة النقية، وتكتب فقط المواد الغازية.

المعطيات:
NaHCO3(s) مادة صلبة
Na2CO3(s) مادة صلبة
CO2(g) مادة غازية
H2O(g) مادة غازية

المطلوب:
تعبير ثابت الاتزان = ؟

2. حساب المطلوب

Keq = [CO2][H2O]

3. تقويم الإجابة

يعطي التعبير ثابت الاتزان بصورة صحيحة؛ لأن المواد الصلبة لا تدخل في التعبير.

الشكل 3-9

تستعمل كربونات الصوديوم الهيدروجينية، المعروفة باسم صودا الخبز، مادة ماصة للرائحة داخل الثلاجة، فهي تساعد على التخلص من رائحة بعض مكونات الأطعمة.

مسائل تدريبية

• اكتب تعبير ثابت الاتزان في المعادلات لكل مما يلي:

أ. C10H8(s) ⇌ C10H8(g)
ب. H2O(l) ⇌ H2O(g)
ج. CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g)
د. C(s) + H2O(g) ⇌ CO(g) + H2(g)
هـ. FeO(s) + CO(g) ⇌ Fe(s) + CO2(g)

• ارجع إلى تعبير ثابت الاتزان لتفاعل كلوريد الحديد III مع الكلور، ثم اكتب معادلة كيميائية موزونة وتعبير ثابت الاتزان للتفاعل.

---

صور الصفحة:

• الجدول_3-1_بيانات_تجريبية_لتفاعل_يوديد_الهيدروجين_عند_الاتزان.png

ثوابت الاتزان

Equilibrium Constants

يمكن لبعض الأنظمة أن تصل إلى حالة اتزان بغض النظر عن التراكيز الابتدائية للنواتج والمتفاعلات. افحص هذه الظاهرة في ثلاث تجارب للتفاعل الآتي:

H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)

يلخص الجدول 3-1 نتائج ثلاث تجارب أجريت في أوعية حجمها 1.00 L عند درجة حرارة 731 K. في كل تجربة اختلفت التراكيز الابتدائية، ولكن عند الاتزان أعطت جميع التجارب قيمة ثابت الاتزان نفسها تقريبًا.

قيمة Keq

لا تتغير قيمة ثابت الاتزان للتفاعل عند درجة حرارة ثابتة مهما اختلفت التراكيز الابتدائية. أما إذا تغيرت درجة الحرارة فإن قيمة Keq تتغير. ويستفاد من قيمة Keq في معرفة اتجاه الاتزان: فإذا كانت قيمة Keq كبيرة كان الاتزان في اتجاه النواتج، وإذا كانت صغيرة كان الاتزان في اتجاه المتفاعلات.

الجدول 3-1

بيانات تجريبية لتفاعل يوديد الهيدروجين عند الاتزان

التفاعل:
H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)

| التجربة | التراكيز الابتدائية [H2] | التراكيز الابتدائية [I2] | التراكيز الابتدائية [HI] | تراكيز الاتزان [H2] | تراكيز الاتزان [I2] | تراكيز الاتزان [HI] | Keq |
| ------- | -----------------------: | -----------------------: | -----------------------: | ------------------: | ------------------: | ------------------: | ----: |
| 1 | 1.0000 | 2.0000 | 0 | 0.06587 | 1.0659 | 1.8682 | 49.70 |
| 2 | 0 | 0 | 5.0000 | 0.5525 | 0.5525 | 3.8950 | 49.70 |
| 3 | 1.0000 | 1.0000 | 1.0000 | 0.2485 | 0.2485 | 1.7515 | 49.70 |

---

صور الصفحة:

• مثال_3-3_حساب_قيمة_ثابت_الاتزان.png
• مسائل_تدريبية_حساب_ثابت_الاتزان_5_7.png

ماذا قرأت؟

فسر لماذا يجب أن تعبر قيم المواد في تعبير ثابت الاتزان عن تراكيز المواد عند الاتزان؟

مثال 3-3

قيمة ثابت الاتزان

اكتب تعبير ثابت الاتزان ثم احسب قيمة Keq للتفاعل:

H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)

إذا علمت أن تراكيز المواد عند الاتزان هي:

[H2] = 1.600 mol/L
[I2] = 0.533 mol/L
[HI] = 0.933 mol/L

1. تحليل المسألة

لديك تعبير ثابت الاتزان وتراكيز المواد عند الاتزان. عوض القيم في التعبير واحسب قيمة ثابت الاتزان.

المطلوب:
Keq = ؟

2. حساب المطلوب

Keq = [HI]^2 / ([H2][I2])

Keq = (0.933)^2 / ((1.600)(0.533))

Keq = 0.399

3. تقويم الإجابة

تكون القيمة العددية لـ Keq معقولة؛ لأنها ناتجة عن تعويض تراكيز الاتزان في التعبير الصحيح.

مسائل تدريبية

• احسب قيمة ثابت الاتزان للتفاعل:

N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)

إذا علمت أن:

[N2O4] = 0.0185 mol/L
[NO2] = 0.0627 mol/L

• احسب قيمة ثابت الاتزان للتفاعل:

CO(g) + 3H2(g) ⇌ CH4(g) + H2O(g)

إذا علمت أن:

[CO] = 0.0613 mol/L
[H2] = 0.1839 mol/L
[CH4] = 0.0387 mol/L
[H2O] = 0.0387 mol/L

• تحفيز: حسب التفاعل:

CO(g) + Cl2(g) ⇌ COCl2(g)

إلى الاتزان ثلاث مرات عند درجة الحرارة نفسها. إذا كان تركيز كل من CO و Cl2 عند الاتزان 0.150 M، فاحسب قيمة ثابت الاتزان Keq عندما يكون تركيز COCl2 عند الاتزان 8.2 × 10^-2 M.

---

صور الصفحة:

• تقويم_3-1_حالة_الاتزان_الديناميكي.png

التقويم 3-1

الخلاصة

• يمكن للتفاعل أن يصل إلى حالة الاتزان إذا كانت سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة التفاعل العكسي.
• يعبر عن حالة الاتزان بثابت الاتزان، وهو نسبة تراكيز المواد الناتجة إلى تراكيز المواد المتفاعلة، وترفع تراكيز المواد إلى أسس تساوي معاملات المواد في المعادلة الكيميائية الموزونة.
• تعتمد قيمة ثابت الاتزان Keq على درجة الحرارة، وتكون ثابتة عند درجة حرارة معينة.

• الفكرة الرئيسية: فسر كيف ترتبط قيمة ثابت الاتزان مع كمية النواتج.

• قارن بين الاتزان المتجانس والاتزان غير المتجانس.

• حدد: حدث تفاعل حمض البيوتانويك في محلول فيصل إلى حالة الاتزان:

C3H7COOH(aq) ⇌ C3H7COO^-(aq) + H^+(aq)

اكتب تعبير ثابت الاتزان لهذا التفاعل.

• احسب قيمة Keq للتفاعل عند درجة حرارة 400 K للتفاعل الآتي:

PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g)

إذا علمت أن:

[PCl5] = 0.135 mol/L
[PCl3] = 0.550 mol/L
[Cl2] = 0.550 mol/L

• تفسير البيانات: في الجدول الآتي قيم ثوابت الاتزان عند درجات حرارة مختلفة. في أي اتجاه تدفع زيادة درجة الحرارة الاتزان؟ هل تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة تكوين النواتج أم المتفاعلات؟

ثوابت الاتزان ودرجات الحرارة

| 263 K | 273 K | 373 K |
| -----: | ----: | ----: |
| 0.0250 | 0.500 | 4.500 |