حالة الاتزان الديناميكي - الكيمياء2-2 - ثاني ثانوي

Chemical Equilibrium الاتزان الكيميائي 4 الفصل ) الفكرة العامة يصل الكثير من التفاعلات إلى حالة من الاتزان الكيميائي؛ حيث تتكون كل من المواد المتفاعلة والناتجة بسرعات متساوية. 4-1 حالة الاتزان الديناميكي الفكرة الرئيسة يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان، الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة. 4-2 العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي الفكرة الرئيسة عندما تطرأ تغيرات في نظام متزن يزاح إلى موضع اتزان جديد. 4-3 استعمال ثوابت الاتزان الفكرة الرئيسة يمكن استعمال تعبیر ثابت الاتزان في حساب تراكيز المواد في التفاعل وذوبانيتها. حقائق كيميائية . من مكونات الضباب الدخاني: 2 NO يتسبب استعمال السيارات في تلويث الهواء من الغازات التي تخرج من عادم المحرك: NO أكثر من أي نشاط إنساني آخر. . لقد أسهمت المحولات المحفزة والتغيرات الناجمة عن إضافة بعض المواد إلى الجازولين في جعل السيارات أنظف 40 مما كانت عليه قبل عقد من الزمن. N2 + 02 = 2NO 2NO+ O22NO₂ 0000 0900 362

تجربة استهلالية نشاطات تمهيدية ما التساوي في الاتزان؟ الاتزان هو نقطة توازن تلغي عندها التغييرات المتعارضة بعضها بعضًا. خطوات العمل BC 1 املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية. 2. قس 20mL من الماء في مخبار مدرج وأفرغها في كأس زجاجية مدرجة سعتها 100mL، ثم املأ المخبار المدرج بالماء إلى 20mL، وأضف ثلاث نقاط من ملون الطعام إلى الماء في كل من الكأس والمخبار المدرج. المطويات التغيرات المؤثرة في منظمات الأفكار الاتزان قم بعمل المطوية الآتية لمساعدتك على تنظيم المعلومات عن العوامل المؤثرة في الاتزان الخطوة 1 اطو ورقة إلى ثلاثة أقسام أفقيًا. الخطوة 2 افتح الورقة ثم اطو الجزء العلوي إلى أسفل cm 2. الخطوة 3 افتح الورقة، ثم ارسم خطوطا على حدود الطيات، وعنون التغير في التقوية التغيري | الأعمدة التغير في الرقم المي والصيد صحة المراة التركيز، التغير في الحجم والضغط، التغير في درجة الحرارة. المطويات استعمل هذه المطوية في القسم 2-4 3. أحضر ماصتين مفتوحتي الطرفين لهما القطر نفسه. 4. بمساعدة زميلك، اغمر أحد الماصتين في الماء الملون في الكأس، والأخرى في الماء الملون في المخبار المدرج، وعند ارتفاع الماء الملون في الماصتين يغلق كل منكما الطرف مستعملا المعادلات العلوي للماصة بسبابته، وينقل محتوياته إلى الوعاء الآخر. 5 كرر عملية النقل 25 مرة، وسجل ملاحظاتك. التحليل 1. صف ملاحظاتك خلال عملية النقل. 2 فسر هل تختلف النتيجة النهائية إذا تابعت عملية النقل فترة أطول ؟ استقصاء هل يمكن توضيح الاتزان إذا استعملت ماصات أو أنابيب زجاجية لها أقطار مختلفة؟ فسر ذلك. ولخص ما تعلمته عن تأثير التغيرات في اتزان النظام، وزارة التعليم Mini Education 2073-1445

4-1 الأهداف حالة الاتزان الديناميكي ) تعدد خواص الاتزان الكيميائي A State of Dynamic Balance تكتب تعابير الاتزان للأنظمة المتزنة. تحسب ثوابت الاتزان من بيانات التركيز. مراجعة المفردات www.icn.edu.sa الفكرة الرئيسة يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة الربط مع الحياة لعلك شاهدت شد الحبل بين فريقين. قد يبدو في بعض الأحيان وكأن الفريقين لا يسحب كلا منهما الآخر؛ لأن الحبل بينهما لا يتحرك. وفي الحقيقة أن كلا الفريقين يسحب الآخر، ولكن القوة المبذولة من كلا الفريقين متساوية ومتعاكسة، التفاعل الكيميائي : العملية التي لذلك يكونان في حالة اتزان. يُعاد فيها ترتيب ذرات مادة أو أكثر ما الاتزان ؟ ?What is Equilibrium لإنتاج مواد جديدة مختلفة. المفردات الجديدة التفاعل العكسي الاتزان الكيميائي قانون الاتزان الكيميائي ثابت الاتزان الاتزان المتجانس الاتزان غير المتجانس 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 غاز النيتروجين وغاز الهيدروجين 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 خاما في صناعة الكثير من المنتجات، ومنها النايلون، كما يظهر في الشكل 1-4 يحدث تفاعل تحضير الأمونيا تلقائيا في الظروف القياسية ( درجة حرارة 298K، وضغط جوي latm)، ولكن التفاعلات التلقائية ليست دائما .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 1-4 تتفاعل الأمونيا مع نهايتي جزيء مكون من 6 ذرات كربون، لتكون 1 ، 6 - ثنائي أمينوهكسان. تمثل هذه إحدى خطوات تكون بوليمر النايلون وتظهر الصورة لف ألياف النايلون على ملفات حيث تستعمل في صناعة الإطارات. ظلام العليم Ministry of Education 2023-1445 364

الشكل 2-4 يتناقص تركيز المواد المتفاعلة N، H في البداية، في حين يزداد تركيز الناتج وNH، بحيث لا تستهلك المتفاعلات تماماً وتصبح تراكيز جميع المواد ثابتة اختبار الرسم البياني H₂ NH تراكيز المتفاعلات والنواتج مقابل الزمن وضح كيف يبين الرسم البياني أن تراكيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة تصبح ثابتة. N₂ الزمن (min) ماذا يحدث عندما يوضع 1mol من النيتروجين مع mol 3 من الهيدروجين في وعاء مغلق للتفاعل عند درجة حرارة 723K؟ سوف يتفاعل النيتروجين والهيدروجين تلقائيا. يوضح الشكل 2-4 سير التفاعل. لاحظ أن تركيز الأمونيا NH الناتجة يساوي صفرا في البداية، ويزداد مع الوقت وأن المتفاعلات N وH2 تستهلك في المفردات الأكاديمية أثناء التفاعل، لذلك يقل تركيزها تدريجيًا. وبعد مرور فترة من الزمن لا تتغير المفردات. تحویل Convert أخرى. تراكيز NH و H N أي تصبح جميع التراكيز ثابتة) كما هو موضح في الخطوط الأفقية في الجانب الأيمن من الرسم البياني لاحظ أن تراكيز H2 و N2 هو التغير من شكل أو وظيفة إلى لا تساوي صفرًا، وهذا يعني أنه لم يتم تحويل كامل المتفاعلات إلى نواتج. اختبار الرسم البياني صف ميل منحنى كل من الهيدروجين والنيتروجين والأمونيا في الطرف الأيسر من الرسم البياني، كيف يختلف ميل كل منحنى في الطرف الأيسر عن ميله في الطرف الأيمن من الرسم؟ التفاعلات العكسية والاتزان الكيميائي عندما تتحول المتفاعلات كاملة إلى نواتج يصف العلماء التفاعل بأنه مكتمل. إلا أنّ معظم التفاعلات لا تكتمل بل تظهر وكأنها توقفت التفاعل العكسي هو التفاعل الكيميائي الذي يحدث في الاتجاهين الأمامي والعكسي. الأمامي: (N2(g) + 3H2(g) + 2H(g العكسي: ()N28) + 3H2(g) + 2Hs يدمج الكيميائيون المعادلتين في معادلة واحدة يستعمل فيها السهم الثنائي ليشير إلى اتجاهي التفاعلين الحادثين. (N28) + 3H2(g) = 2NH تكون المتفاعلات للتفاعل الأمامي في الجهة اليسرى من الأسهم، في حين تكون المتفاعلات للتفاعل العكسي في الجهة اليمنى من الأسهم. في التفاعل الأمامي يتحد النيتروجين والهيدروجين لتكوين الأمونيا. أما في التفاعل العكسي فتتحلل الأمونيا لتكون كلا من غاز الهيدروجين وغاز النيتروجين . حولت الغرفة الزائدة في منزلنا إلى وزارة التعليم Mining Education 2073-1445

كيف يؤثر التفاعل العكسي في إنتاج الأمونيا ؟ يوضح الشكل 32-4 بدء تفاعل مزيج من الهيدروجين والنيتروجين بسرعة أولية محددة. ولا توجد أي كمية ناتجة من الأمونيا، وهذا يعني أ أن ما يحدث هو التفاعل الأمامي فقط. N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) يقل تركيز كل من الهيدروجين والنيتروجين في أثناء اتحادهما لتكوين الأمونيا، كما هو موضح في الشكل 36-4. وتذكر مما درست سابقاً أن سرعة التفاعل الكيميائي تعتمد على تراكيز المتفاعلات؛ إذ يسبب نقص تراكيز المتفاعلات إبطاء سرعة التفاعل الأمامي. وفي هذا التفاعل، بمجرد أن تنتج الأمونيا يحدث التفاعل العكسي ببطء، ثم تزداد سرعته مع زيادة تركيزها. N2(g) + 3H2(g) +2NH3(g) وفي أثناء سير التفاعل تستمر سرعة التفاعل الأمامي في النقصان، وتستمر سرعة التفاعل العكسي في الزيادة حتى تتساوى السرعتان عند هذه النقطة تتكون الأمونيا بالسرعة نفسها التي تتحلل بها، لذلك تبقى تراكيز 2 N و H2 و NH3 ثابتة كما هو موضح في الشكلين 3-4 و 3-4 ، ويكون النظام عندها قد وصل إلى حالة الاتزان. ولذا يعرف الاتزان الكيميائي بأنه حالة النظام عندما تتساوى سرعتا التفاعل الأمامي والعكسي، وعندها تثبت تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة. سرعة التفاعل الأمامي = سرعة التفاعل العكسي - NH N2(g) + 3H2(g)2NH N2(g) + 3H2(g) وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) N الشكل 3-4 توضح الرسوم من a إلى d سير التفاعل لتكوين الأمونيا من الهيدروجين والنيتروجين. استنتج ادرس الأشكال وأجب عن الأسئلة الآتية : a كيف تعلم أن التفاعل لم يبدأ بعد؟ b ما الدليل الذي يشير إلى بداية التفاعل العكسى؟ قارن الشكلين C و d كيف تعلم أن النظام وصل إلى حالة الاتزان؟ 366

يمكنك معرفة أن تفاعل تكوّن الأمونيا وصل إلى حالة الاتزان الكيميائي؛ لأن معادلته كتبت بسهم مزدوج كما يأتي: N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) عند الاتزان تكون تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة ثابتة، كما يظهر في الشكلين 3-4 و 4-3d لكن هذا لا يعني أن كميات أو تراكيز المتفاعلات والنواتج متساوية؛ فهذه الحالة نادرة الحدوث، بل تكون سرعة تكون النواتج مساوية لسرعة تكون المتفاعلات. ماذا قرأت فسر معنى السهم المزدوج في المعادلات الكيميائية. الطبيعة الديناميكية للاتزان يمثل كل من الدفع أو السحب المؤثر في جسم ما قوةً؛ فأنت تبذل قوة عندما تدفع الباب أو تسحب مقعدك من مكانه. إذا أثرت قوتان أو أكثر في جسم وفي الاتجاه نفسه فإن محصلة هذه القوى تساوي مجموعها. أما إذا كانت القوى المؤثرة في الجسم متعاكسة في الاتجاه فإن القوة المحصلة تساوي الفرق بينها، ويكون اتجاه القوة المحصلة في اتجاه القوة الكبرى. لهذا في لعبة شد الحبل عندما يسحب الفريقان الحبل بقوى متساوية تكون محصلة القوى صفرًا، فلا يتحرك الحبل، ويُوصف النظام بأنه في حالة اتزان. وبالمثل، في الشكل 4-4a فالأشخاص الذين يلعبون لعبة التوازن (السيسو) يمثلون نظاما متزنا؛ إذ تسمى القوى المتماثلة والمتعاكسة على لعبة التوازن (السيسو) القوى المتوازنة، أما إذا كانت واحدة من هذه القوى أكبر من الأخرى فإن القوة المحصلة تكون أكبر من صفر وتسمى القوى غير المتوازنة. وتسبب القوى غير المتوازنة تسارع الجسم، كما يحدث في الشكل 45-4 الشكل 4-4 a تكون جميع القوى في توازن لذلك لا يتحرك موقع لعبة التوازن (السيسو). b تتسبب القوى غير المتوازنة في الجهة اليسرى في تغير موقع لعبة التوازن (السيسو) وضح كيف تشبه لعبة التوازن (السيسو) الاتزان الكيميائي؟ وزارة التعليم Mini367 Education 2073-1445

368 الشكل 5-4 افترض أن عددًا معينا من الأشخاص محصورون في مبنيين متصلين بممر يسمح للناس بالعبور ذهابًا وإيابًا بينهما. إن عدد الأشخاص في كل مبنى يبقى ثابتًا إذا كان عدد الأشخاص الذين يعبرون الممر في أحد الاتجاهين مساويا لعدد الأشخاص الذين يعبرون في الاتجاه المعاكس حدد هل يكون الأشخاص أنفسهم موجودين دائما في المبنى نفسه ؟ كيف تطبق إجابتك على الاتزان الكيميائي؟ يمكن تشبيه ما ورد في الشكل 5-4 بالطبيعة الديناميكية للاتزان الكيميائي عند وضع كميات متساوية من بلورات اليود في دورتين متصلين، كما هو موضح في الشكل 6 - 4. يحتوي الدورق في الجهة اليسرى على جزيئات يود من النظير غير المشع 127-1، ويحتوي الدورق في الجهة اليمنى على جزيئات يود من النظير المشع -131-1. تبين عدادات الإشعاع الفرق في مستويات الإشعاع في كل دورق. إذ يمثل كل دورق نظاما مغلقا، لذا لا يمكن لأي من المتفاعلات أو النواتج أن تدخل أو تخرج من الدورق. فعند درجة حرارة K 298 وضغط atm 1 يحدث الاتزان في كلا الدورقين. I2(s) = I2(g) في التفاعل الأمامي الذي يسمى التسامي ، تتغير جزيئات اليود من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة. وفي التفاعل العكسي تعود جزيئات اليود الغازية إلى الحالة الصلبة. أي يتكون اتزان صلب-غاز في كل دورق. عندما يتم فتح المحبس في الأنبوب الذي يصل الدورقين، كما هو موضح في الشكل 4-6b، ينتقل بخار اليود بين الدورقين. وبعد فترة من الزمن تشير قراءات عدادات الإشعاع إلى وجود عدد من جزيئات اليود المشع 131- في الدورق في الجهة اليسرى، كما في الدورق في الجهة اليمنى في الحالتين الصلبة والغازية. توحي الأدلة بأن جزيئات اليود تتغير بشكل مستمر من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية بحسب التفاعل الأمامي. وأن جزيئات اليود الغازية تتغير إلى الحالة الصلبة وفقًا للتفاعل العكسي. وتشير قراءات عدادات الإشعاع إلى أن الاتزان قد تحقق في الحجم الكلي في الدورقين. في الشكل 6-4 تفصل جزيئات اليود المشع في الدورق الأيمن عن جزيئات اليود غير المشع في الدورق الأيسر. لاحظ قراءات عدادات الإشعاع. b. بعد فتح المحبس فترة من الزمن توضح قراءات عدادات الإشعاع وجود جزيئات مشعة في كلا الدورقين. لقد تحركت الجسيمات ذهاباً وإيابا بين الدورقين وبين الحالتين الصلبة والغازية. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

تعابير الاتزان Equilibrium Expressions لبعض الأنظمة الكيميائية ميل قليل للتفاعل، في حين تستمر أنظمة أخرى في التفاعل حتى تكتمل. وتصل معظم التفاعلات إلى حالة الاتزان مع وجود بعض المتفاعلات غير مستهلكة. عندما لا تستهلك المتفاعلات تماما تكون كمية النواتج أقل من المتوقع بحسب المعادلة الكيميائية الموزونة. وبالنظر إلى معادلة تحضير الأمونيا نجد أنه يتكون 2mol من الأمونيا عند تفاعل 1mol من النيتروجين مع mol 3 من الهيدروجين. ولأن هذا التفاعل يصل إلى حالة اتزان فإننا نحصل على أقل من 2mol من الأمونيا. قانون الاتزان الكيميائي قدم وطور الكيميائيان النرويجيان كاتو ماكسمليان جولد برج Guldberg وبيتر ويج Waage في عام 1864م قانون الاتزان الكيميائي الذي ينص على أنه عند درجة حرارة معينة يمكن للتفاعل الكيميائي أن يصل إلى حالة تصبح فيها نسب تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة وتكون معادلة التفاعل العامة للتفاعل الذي في حالة اتزان كما يأتي: aA + bB = CC + dp إذا تم تطبيق قانون الاتزان الكيميائي على المعادلة نحصل على النسبة الآتية: تعبير ثابت الاتزان تمثل [A] و[B] التراكيز المولارية للمتفاعلات [C] و[D] التراكيز المولارية للنواتج تمثل الأسس a و b و c ول معاملات المعادلة الموزونة Keq= [C][D]a [A][B]b يمثل ثابت الاتزان نسبة التراكيز المولارية للنواتج إلى التراكيز المولارية للمتفاعلات. ويُرفع كل تركيز إلى أس يساوي المعامل الخاص به في المعادلة الموزونة. ثابت الاتزان Ken هو القيمة العددية لنسبة حاصل ضرب تراكيز النواتج على حاصل ضرب تراكيز المتفاعلات، ويُرفع كل تركيز إلى أس مساو للمعامل الخاص به في المعادلة الموزونة. وتكون قيمة Kea ثابتة عند درجة حرارة معينة فقط. كيف يمكن تفسير قيمة ثابت الاتزان؟ تعلم أن قيمة الكسر الذي بسطه أكبر من مقامه تكون أكبر من .1. وتكون قيمة الكسر الذي بسطه أقل من مقامه أقل من 1. على سبيل 1 5 المثال ، قارن بين الكسرين - و فالخمسة أكبر من الخمس. ولأن تراكيز النواتج توجد في بسط معادلة ثابت الاتزان فإن التفاعل يكون محتويا على نواتج أكثر من المتفاعلات إذا كانت القيمة العددية للثابت Ken كبيرة ، وبالمثل تكون المواد المتفاعلة أكثر من النواتج عندما تكون القيمة العددية للثابت Key صغيرة . 1 Ken ، تراكيز المواد الناتجة أكبر من تراكيز المواد المتفاعلة عند الاتزان. 1 Ken ، تراكيز المواد المتفاعلة أكبر من تراكيز المواد الناتجة عند الاتزان. وزارة التعليم Mini Education 2073-1445

تعابير الاتزان المتجانس ينتج غاز يوديد الهيدروجين عن تفاعل الاتزان الغاز الهيدروجين مع اليود. لليود ومركباته استعمالات مهمة في الطب، كما هو موضح في الشكل 7-4. كيف يمكنك كتابة تعبير ثابت الاتزان لهذا التفاعل؟ H2(g) + I2(g) 2HI(g) هذا تفاعل اتزان متجانس، وهذا يعني أن المتفاعلات والنواتج موجودة في الحالة الفيزيائية نفسها؛ فكل المواد المشاركة في هذا التفاعل في الحالة الغازية. أولاً ضع تراكيز النواتج في البسط وتراكيز المتفاعلات في المقام. [IH] [H2] [12] يصبح هذا التعبير مساويًا لثابت الاتزان Ken، عندما نضيف المعاملات بوصفها أستا من المعادلة الكيميائية الموزونة Keq = [1] 2 [H2][12] ثابت الاتزان لهذا التفاعل يساوي 49.7 عند درجة حرارة 731K. لاحظ أن 49.7 ليست لها وحدة. من المعتاد حذف الوحدات عند كتابة تعابير ثابت الاتزان. الشكل 7-4 بسبب خواص اليود المضادة للجراثيم، يستعمل محلول اليود ومركباته مطهرات خارجية، كما تدخل بعض مركبات يوديد البوتاسيوم KI في الأدوية التي تعالج تضخم الغدة وزارة التعليم Ministry of Education 7073-1445 الدرقية 370

مثال 1-4 تعبير ثابت الاتزان للتفاعلات المتجانسة تنتج ملايين الأطنان من الأمونيا NH لاستعمالها في صناعة الأسمدة والألياف الصناعية. ويمكن أن تستعمل الأمونيا منظفا منزليا؛ فهي مفيدة جدا في تنظيف الزجاج، وتصنع الأمونيا من عناصرها الهيدروجين والنيتروجين باستعمال طريقة هابر. اكتب تعبير ثابت الاتزان للتفاعل الآتي: N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) تحليل المسألة توفر معادلة التفاعل المعلومات المطلوبة لكتابة تعبير ثابت الاتزان. وهذا الاتزان متجانس؛ لأن المتفاعلات والنواتج في الحالة الفيزيائية نفسها. الكيمياء في واقع الحياة صحة الغدة الدرقية المعطيات [A] = [N2]، معامل N = 1 [B] = [H2]، معامل H = 3 [C] = [NH]، معامل NH = 2 حساب المطلوب عوض A = N. B = H, C = NH3 عوض 2 = a = 1. b = 3. C تقويم الإجابة المطلوب ? - Keq Keq = [NH3]c [N2][H2]b Keq= [NH] 2 [N2][2] 3 الطب النووي تمتص الغدة الدرقية نظير اليود المشع 131-1، الذي يستعمل في الطب التشخيص وعلاج أمراض الغدة الدرقية. فعندما يتناوله المريض تعمل إشعاعات اليود على إعطاء صورة للغدة تكشف عن أي قصور تظهر الصورة أعلاه الغدة الدرقية تراكيز النواتج في البسط وتراكيز المتفاعلات في المقام ترفع التراكيز إلى أسس مساوية المريض يعاني من مرض تضخم المعاملاتها. الغدة، وهو مرض يمكن علاجه وسببه فرط نشاط الغدة الدرقية. مسائل تدريبية 1 اكتب تعابير ثابت الاتزان للمعادلات الآتية: N2O4(g)=2NO2(g) .a 2H2S (g)=2H2(g) + S2(g) .b CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) .c 4NH3(g) +502 (g) = 4NO(g) + 6H2O(g) .d CH4(g) +2H2S (g) = CS2(g) + 4H2(g).e 2. تحفيز اكتب المعادلة الكيميائية التي تمثل تعبير ثابت الاتزان الآتي: Keq = [CO] [0] [CO2]2 وزارة التعليم Mini Education 2073-1445

C₂H₂OH C₂H₂OH) CH, OH الشكل 8-4 عند الاتزان تكون سرعة تبخر الإيثانول CHOH مساوية لسرعة التكلف. يسمى هذا الاتزان المكون بين حالتين فيزيائيتين للمادة الاتزان غير المتجانس. تعتمد قيمة Key على [(CHOH(g] فقط. مهن في الكيمياء تعابير الاتزان غير المتجانس لقد تعلمت كتابة تعابير ثابت الاتزان Key للاتزان المتجانس؛ إذ تكون المتفاعلات والنواتج في الحالة الفيزيائية نفسها. كاتب علمي لنقل المعلومات العلمية أما عندما توجد المتفاعلات والنواتج في أكثر من حالة فيزيائية واحدة فيســــمـى للقارئ غير العلمي، يجب أن يكون لدى الكاتب خلفية علمية واسعة وقدرة على الكتابة بشكل مفهوم وواضح ودقيق يجعل الكاتب العلمي المواضيع المعقدة - الاتزان غير المتجانس. فمثلاً إذا وضعت كمية من الإيثانول في دورق مغلق فإنه بعد فترة من الزمن يحدث اتزان غاز - سائل، كما هو موضح في الشكل 8-4 C2H5OH (1) C2H5OH (g) مثل الاتزان الكيميائي - في متناول قراء لكتابة تعبير ثابت الاتزان لهذه العملية، يجب أن تكتب نسبة تركيز المادة الناتجة ليس لديهم أي معلومات عن الموضوع إلى تركيز المادة المتفاعلة. وفي درجة حرارة معينة تكون قيمة النسبة ثابتة K. K= [C2H5OH (10] [CHOH] لاحظ أن المقام في القانون يمثل الإيثانول السائل؛ وهو مادة نقية، لذلك فإن تركيزه هو كثافته معبر عنها بوحدة mol/L. تذكر أن الكثافة ثابتة عند درجة حرارة ثابتة، لذلك مهما كانت كمية الإيثانول السائل CHOH صغيرة أو كبيرة فإن تركيزه يبقى ثابتًا. لذلك فإن القيمة الموجودة في المقام ثابتة، ويمكن دمجها مع K لتعطي Kon. K[C2H5OH)] = [C2H5OH (8)] = Keq ويمكن كتابة تعبير ثابت الاتزان لهذا التغيير في الحالة الفيزيائية للإيثانول على النحو الآتي: [(Keq = [C2H5OH(g المواد الصلبة مواد نقية بتراكيز ،ثابتة، لذلك يمكن تبسيط الاتزان الذي يحتوي مواد صلبة بالطريقة نفسها. تذكر تجربة تسامي جزيئات اليود في الشكل 6-4 12(s) =I2(g) Keq = [12(g)] يعتمد ثابت الاتزان Ken على تركيز غاز اليود في النظام فقط. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 372

مثال 2-4 تعابير ثابت الاتزان غير المتجانس تستعمل صودا الخبز (كربونات الصوديوم الهيدروجينية) في الخبز، ومضادا للحموضة، وفي التنظيف، كما أنها توضع في أوعية مفتوحة في الثلاجات لإبقاء الجو منعشًا، كما هو موضح في الشكل 9-4. اكتب تعبير ثابت الاتزان لتحلل صودا الخبز. ہے 2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) تحليل المسألة هذا الاتزان غير المتجانس يحتوي على غازات ومواد صلبة، يتم إزالة المواد الصلبة من تعبير ثابت الاتزان. المعطيات المطلوب [NazCO ] = [C] ، معاملها = 1 تعبير ثابت الاتزان = ؟ [CO] = [D] ، معاملها = 1 [H20] = [E] ، معاملها = 1 [NaHCO ] = [A] ، معاملها = 2 B حساب المطلوب كون نسبة تراكيز النواتج إلى تراكيز المتفاعلات. ضع التعبير العام لثابت الاتزان D=CO, A-NaHCO3 của gần C-Na,CO, E= HO عوض 1 = 1 = a=2، C = 1 d قم بإزالة المواد الصلبة تقويم الإجابة Keq = [C] [D][E] [A][B] Keq = [Na2CO3][CO2][H2O]e [NaHCO3] Keq= = [NazCO3][CO2]'[H2O]} [NaHCO3] Keq = [CO2][H2O] يطبق تعبير ثابت الاتزان قوانين الاتزان الكيميائي بصورة صحيحة على المعادلة. مسائل تدريبية 3 اكتب تعبير ثابت الاتزان غير المتجانس لكل مما يلي: C10H8(s) C10H8(g) .a H2O(1) H2O(g) .b CaCO3(s) CaO (s) + CO2(g) .C C(s) + H2O(g) FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g) CO(g) + H2(g) .d .e BAKING SODA الشكل 9-4 تمتص كربونات الصوديوم الهيدروجينية (صودا الخبز الروائح وتنعش الهواء داخل الثلاجة، وهي أيضًا من المكونات الرئيسة في بعض معاجين الأسنان. 4. تحفيز يتفاعل الحديد الصلب مع غاز الكلور لتكوين كلوريد الحديد FeCls III. اكتب معادلة كيميائية موزونة وتعبير ثابت الاتزان للتفاعل. وزارة التعليم Mini Education 7073-1445

ثوابت الاتزان Equilibrium Constants تبقى قيمة Key ثابتة لتفاعل معين عند درجة حرارة معينة، بغض النظر عن التراكيز الابتدائية للنواتج والمتفاعلات. لفحص هذه النظرية تم تنفيذ ثلاث تجارب للتفاعل 2HI(g) H2(g) + I2(g) ويلخص الجدول 1-4 نتائج تلك التجارب في المحاولة الأولى وضع mol 1.0000 من H2 و mol 2.0000 من 12 في وعاء حجمه 1.0000L وليس هناك أي كمية من HI في بداية المحاولة 1. في بداية المحاولة 2 فقط كان HI موجودًا. أما في المحاولة 3 فكان لكل مادة من المواد الثلاث التركيز الابتدائي نفسه. وقد أجريت التفاعلات جميعها في درجة حرارة 731K. تراكيز الاتزان تم تحديد تركيز كل مادة تجريبيا عند الاتزان. لاحظ أن تراكيز الاتزان في التجارب الثلاث ليست متساوية. لكن عند التعويض بتراكيز المواد عند الاتزان في تعبير ثابت الاتزان تم الحصول على قيمة Key نفسها في المحاولات الثلاث قيمة Keq رغم أن نظام الاتزان له قيمة Key ثابتة عند درجة حرارة معينة، إلا أن له عددًا غير محدود من مواضع الاتزان والتي تعتمد على التراكيز الابتدائية للمتفاعلات والنواتج. تعني قيمة Ken العالية في التفاعل ) + أن النواتج موجودة بكميات أكبر من المتفاعلات عند الاتزان. لاحظ أن قيمة ثابت الاتزان ثابتة في التجارب الثلاث، بحيث تعطي كل تجربة موضع اتزان مختلف. لكن في كثير من التفاعلات تكون قيمة Kon صغيرة. فعلى سبيل المثال ثابت الاتزان Ken للتفاعل (N2(g) + (02(g) + 20 (g يساوي 10 × 4.6 عند درجة حرارة K 298 . وتعني القيمة الصغيرة لـ Key أن كمية أكسيد النيتروجين NO الناتجة عمليا تكون شبه معدومة عند الاتزان. خواص الاتزان لعلك لاحظت خواص معينة للتفاعلات الكيميائية التي تصل إلى حالة الاتزان . أولاً: يجب أن يتم التفاعل في نظام مغلق، أي لا يخرج من النظام أو يدخله أي من النواتج أو المتفاعلات. ثانيا: يجب أن تبقى درجة الحرارة ثابتة. الجدول 1-4 بيانات تجريبية لتفاعل يوديد الهيدروجين عند الاتزان Keq تراكيز الاتزان التراكيز الابتدائية [HI]² Keq= [HI] [12] [H2] [IH] [12] [H2] تجربة [2] [1] 49.70 = [1.8682]2 [0.06587][1.0659] 1.8682 0.06587 1.0659 0 1.0000 2.0000 1 49.70 = [3.8950]2 [0.5525][0.5525] 3.8950 0.5525 0.5525 5.0000 0 0 له 2 ... 49.70 7515) [0.2485][0.2485] 1.7515 1.0000 0.2485 0.2485 1.0000 1.0000 3 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 374

ثالثًا: توجد النواتج والمتفاعلات معا، وهي في حركة ديناميكية ثابتة، وهذا يعني أن الاتزان ديناميكي، وليس ساكنا. ماذا قرأت؟ فسر لماذا يعد من المهم وجود المتفاعلات والنواتج معا في الاتزان؟ مثال 3-4 قيمة ثابت الاتزان احسب قيمة Ken لتعبير ثابت الاتزان 3 = Keg إذا علمت أن تراكيز المواد في أحد مواضع الاتزان 1/NH] = 0.933 mol/L, [Nz] = 0.533 mol/L, [H] = 1.600 mol] تحليل المسألة [NH3]² [N] [H] لقد أعطيت تعبير ثابت الاتزان وتراكيز المتفاعلات والنواتج ، يجب حساب ثابت الاتزان. المعطيات المطلوب Keq = ? [Nz] = 0.533 mol/L Keq [NH₁]² [N2] [H2]³ [H] = 1.600 mol/L [NH3] = 0.933 mol/L حساب المطلوب [0.93312 Keq = [0.533][1.600 = 0.399 عوض NH] = 0.933mol/L] [N] = 0.533mol/L, [H] = 1.6mol/L تقويم الإجابة توجد القيمة الكبرى للتركيز في مقام المعادلة، وهي مرفوعة للأس (3) ، لذا قيمة Ken الناتجة أقل من 1 معقولة. مسائل تدريبية NO2 إذا علمت أن: 5. احسب قيمة Ke للاتزان (8)N2O (8) [N20] = 0.0185 mol/L, [NO2] = 0.0627 mol/L 6. احسب قيمة Keg للاتزان (CO + 3H2(g) + CH2 + H2O. إذا علمت أن: [CO]=0.0613 mol/L, [H]=0.1839 mol/L, [CH]=0.0387 mol/L, [H20] = 0.0387 mol/L 7. تحفيز يصل التفاعل ) + (COC2(g) + CO (g إلى حالة الاتزان عند درجة حرارة 900K ، فإذا كان تركيز كل من CO و Cl هو 0.150 عند الاتزان، فما تركيز COC؟ علما أن ثابت الاتزان Key عند درجة الحرارة نفسها يساوي 102 × 8.2. وزارة التعليم Mini fucation 2073-1445

التقويم 1-4 الخلاصة 8. الفكرة الرئيسة فسر كيف ترتبط قيمة ثابت الاتزان مع كمية يكون التفاعل في حالة اتزان إذا كانت النواتج Ken ؟ سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة 9. قارن بين الاتزان المتجانس والاتزان غير المتجانس. التفاعل العكسي. 10. عدد ثلاث خواص يجب أن توجد في خليط تفاعل ليصل إلى حالة اتزان. يعبر عن حالة الاتزان بثابت الاتزان وهو نسبة حاصل ضرب التراكيز المولارية 11. احسب قيمة Ken عند درجة حرارة 400K للتفاعل الآتي: للمواد الناتجة إلى حاصل ضرب التراكيز المولارية للمواد المتفاعلة؛ حيث ترفع هذه التراكيز إلى أسس مساوية لمعاملاتها في المعادلة الكيميائية الموزونة. تكون قيمة تعبير ثابت الاتزان Key ثابتة عند درجة حرارة معينة . إذا علمت أن: PCl5(g) PC13(g) + Cl2(g) [PCls] = 0.135 mol/L [PCls] = 0.550 mol/L [Cla] = 0.550 mol/L 12. فسر البيانات يوضح الجدول الآتي قيم ثابت الاتزان عند ثلاث درجات حرارة مختلفة. في أي منها يكون تركيز النواتج أكبر؟ فسر إجابتك. ثابت الاتزان ودرجات الحرارة وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 373 K 4.500 273 K 0.500 263 K 0.0250 376