******* 1

Report
‫االتزان‬
‫الكيميائي‬
‫يوصف التفاعل الكيميائي بتعبير ثابت االتزان‬
‫ثابت االتزان يعتمد على تراكيز املتفاعالت و النواتج و درجة الحرارة‬
‫األمونيا ( النشادر ) ‪NH3‬‬
‫تستخدم كسماد و في تغذية الحيوانات و تتفاعل مع ثنائي‬
‫أمينوهكسان إلنتاج مبلمر النايلون‬
‫ٌ‬
‫تحضر بتفاعل ‪ N2‬مع ‪H2‬‬
‫في بداية التفاعل ]‪ [NH3‬يساوي صفر و يزداد بمرور الوقت بينما‬
‫) ‪N2( g )  3H2( g )  2NH3( g‬‬
‫]‪ [N2] , [H2‬يقل بمرور الوقت و لكنه ال يساوي صفر و بعد فترة‬
‫تثبت جميع التراكيز‬
‫أي ال يتم تحويل كامل املتفاعالت إلى نواتج‬
‫التفاعالت الكيميائية تنقسم إلى ‪:‬‬
‫‪‬تفاعالت مكتملة‬
‫هي تفاعالت تتحول فيها جميع املتفاعالت إلى نواتج‬
‫‪‬تفاعالت عكسية‬
‫هي تفاعالت تحدث في كال االتجاهين األمامي و العكس ي‬
‫ال تتحول فيها جميع املتفاعالت إلى نواتج‬
‫مثال ) ‪ N2( g )  3H2( g )  2NH3( g‬و ) ‪N2( g )  3H2( g )  2NH3( g‬‬
‫يمكن دمج التفاعلين في معادلة واحدة كما يلي‬
‫)‪N2(g) +3H2(g‬‬
‫)‪2NH3(g‬‬
‫االتجاه من اليسار لليمين يسمى تفاعل أمامي‬
‫االتجاه من اليمين لليسار يسمى تفاعل عكس ي‬
‫في التفاعل السابق‬
‫‪‬في البداية يحدث التفاعل األمامي فقط لوجود ‪N2 , H2‬‬
‫‪‬تقل سرعة التفاعل األمامي بمرور الوقت بسبب نقص تراكيز‬
‫املتفاعالت‬
‫‪‬يبدأ التفاعل العكس ي عند تكوين النشادر ‪NH3‬‬
‫‪‬تزداد سرعة التفاعل العكس ي بزيادة تركيز النشادر‬
‫عندما تصبح‬
‫سرعة التفاعل األمامي = سرعة التفاعل العكس ي‬
‫يكون النظام في حالة اتزان‬
‫االتزان الكيميائي‬
‫هو الحالة التي يوازن فيها التفاعل األمامي و العكس ي أحدهما اآلخر‬
‫‪‬أو هو الحالة التي تتساوى فيها سرعتا التفاعلين األمامي و العكس ي‬
‫عند االتزان تثبت تراكيز المتفاعالت والنواتج و ال‬
‫يشترط تساويها‬
‫‪‬يتحول اليود بين الحالتين الصلبة و الغازية في إناء مغلق كما في‬
‫)‪I2(s‬‬
‫)‪I2(g‬‬
‫املعادلة‬
‫تعابير االتزان‬
‫في التفاعالت العكسية تكون كمية النواتج أقل من املتوقع‬
‫حسب املعادلة املوزونة بسبب عدم استهالك املتفاعالت كليا‬
‫مثال عند تفاعل ‪1mol N2‬مع ‪ 3mol H2‬حسب املعادلة‬
‫)‪2NH3(g‬‬
‫)‪N2(g) +3H2(g‬‬
‫الناتج يكون أقل من ‪2mol NH3‬‬
‫قانون االتزان الكيميائي ( جولد بيرج و ويج )‬
‫عند درجة حرارة معينة يمكن للتفاعل الكيميائي أن يصل لحالة‬
‫تصبح فيها نسب تراكيز املتفاعالت و النواتج ثابتة‬
‫‪aA + bB‬‬
‫في التفاعل العام ‪cC + dD‬‬
‫‪[C ]c [ D]d‬‬
‫‪‬‬
‫‪[ A]a [ B]b‬‬
‫‪K eq‬‬
‫ثابت االتزان ‪Keq‬‬
‫هو النسبة بين تراكيز النواتج إلى تراكيز املتفاعالت كل مادة مرفوعة‬
‫ألس يساوي معاملها في املعادلة املوزونة‬
‫قيمته ثابتة إذا لم تتغير درجة الحرارة‬
‫‪‬إذا كانت ‪ Keq>1‬فإن تراكيز النواتج أكبر من تراكيز‬
‫املتفاعالت‬
‫‪‬إذا كانت ‪ Keq<1‬فإن تراكيز النواتج أقل من تراكيز‬
‫املتفاعالت‬
‫تعابير االتزان املتجانس‬
‫االتزان املتجانس هو الذي توجد فيه املتفاعالت و النواتج في نفس‬
‫الحالة الفيزيائية‬
‫مثال‪1‬‬
‫)‪H2(g)+I2(g‬‬
‫اكتب تعبير ثابت االتزان للتفاعل)‪2HI(g‬‬
‫‪2‬‬
‫الحل‬
‫] ‪[ HI‬‬
‫] ‪[ H 2 ][I 2‬‬
‫‪K eq ‬‬
‫مثال ‪2‬‬
‫اكتب تعبير ثابت االتزان للتفاعل التالي‬
‫)‪N2(g)+3H2(g‬‬
‫)‪2NH3(g‬‬
‫الحل‬
‫‪2‬‬
‫] ‪[ NH 3‬‬
‫‪K eq ‬‬
‫‪3‬‬
‫] ‪[ N 2 ][H 2‬‬
‫االتزان غير املتجانس‬
‫هو الذي توجد فيه املتفاعالت و النواتج في أكثر من حالة فيزيائية‬
‫واحدة‬
‫تراكيز املواد السائلة و املواد الصلبة ثابتة مهما اختلفت كمياتها‬
‫ُ‬
‫لذلك ال تكتب في تعابير االتزان‬
‫أمثلة‬
‫اكتب تعبير ثابت االتزان لكل من التفاعالت التالية‬
‫)‪a . C2H5OH(l‬‬
‫)‪C2H5OH(g‬‬
‫الحل‬
‫])‪ Keq = [C2H5OH(g‬لم نكتب ])‪ [C2H5OH(l‬ألنه سائل‬
‫)‪I2(g‬‬
‫الحل ])‪Keq = [I2(g‬‬
‫لم نكتب ])‪ [I2(s‬ألنه صلب‬
‫)‪b . I2(s‬‬
‫)‪Na2CO3(s) +CO2(g)+H2O(g‬‬
‫)‪c.2NaHCO3(s‬‬
‫الحل‬
‫]‪Keq =[CO2] [H2O‬‬
‫لم نكتب ]‪ [Na2CO3‬و ‪ [NaHCO3]2‬ألنها مواد صلبة‬
‫قيمة ثابت االتزان لتفاعل ما تبقى ثابتة مهما تغيرت الظروف‬
‫بشرط ثبوت درجة الحرارة‬
‫حساب قيمة ثابت االتزان‬
‫مثال‬
‫احسب قيمة ‪ Keq‬للتفاعل )‪2NH3(g‬‬
‫)‪N2(g)+3H2(g‬‬
‫إذا علمت أن تراكيز املواد في أحد مواضع االتزان هي‬
‫‪[NH3]=0.933 , [N2]=0.533 , [H2]=1.6‬‬
‫الحل‬
‫‪2‬‬
‫‪=0.399‬‬
‫‪2‬‬
‫] ‪[ NH 3‬‬
‫]‪[0.933‬‬
‫‪Keq ‬‬
‫‪‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫] ‪[ N 2 ][H 2‬‬
‫]‪[0.533]  [1.6‬‬
‫العوامل املؤثرة‬
‫في االتزان الكيميائي‬
‫مبدأ لوشاتلييه‬
‫إذا ُب ِذل جهد على نظام في حالة اتزان فإن ذلك يؤدي إلى إزاحة‬
‫النظام في اتجاه يخفف أثر هذا الجهد‬
‫الجهد هو أي تغير يؤثر في اتزان نظام معين‬
‫تطبيق مبدأ لوشاتلييه‬
‫‪‬التغير في التركيز‬
‫‪‬إضافة مادة متفاعلة‬
‫تزداد كميات ( تراكيز ) جميع النواتج و تقل باقي املتفاعالت‬
‫‪‬إزالة مادة ناتجة‬
‫تزداد باقي النواتج و تقل جميع املتفاعالت‬
‫‪‬إضافة مادة ناتجة‬
‫تقل باقي النواتج و تزداد جميع املتفاعالت‬
‫‪‬إزالة مادة متفاعلة‬
‫تقل جميع النواتج و تزداد باقي املتفاعالت‬
‫في جميع الحاالت السابقة ال تتأثر قيمة ‪Keq‬بتغير تركيز املواد‬
‫‪‬التغير في الحجم و الضغط‬
‫يعتمد ضغط الغاز على عدد موالته و ليس على نوعه‬
‫موالت املتفاعالت‬
‫موالت النواتج‬
‫زيادة الضغط ( نقص الحجم ) تزيح التفاعل نحو املوالت األقل‬
‫نقص الضغط ( زيادة الحجم ) تزيح التفاعل نحو املوالت األكثر‬
‫عند تساوي عدد موالت املتفاعالت و النواتج فإن تغير الضغط أو‬
‫الحجم ال يؤثر على موضع االتزان‬
‫ال تتأثر قيمة ‪ Keq‬بتغير الضغط أو الحجم‬
‫‪‬تغير درجة الحرارة‬
‫تغير درجة الحرارة يؤثر على موضع االتزان و قيمة ‪Keq‬‬
‫‪‬في التفاعل الطارد للحرارة‬
‫سالبة ( الحرارة ناتجة )‬
‫‪H‬‬
‫زيادة درجة الحرارة تقلل قيمة ‪ Keq‬و تقل النواتج و تزداد املتفاعالت‬
‫‪‬في التفاعل املاص للحرارة‬
‫موجبة (الحرارة كأنها متفاعل )‬
‫‪ Keq‬و تزداد النواتج و تقل املتفاعالت‬
‫زيادة درجة الحرارة تزيد قيمة ‪H‬‬
‫‪‬العوامل الحافزة‬
‫ال تؤثر على موضع االتزان و ال قيمة ‪ (Keq‬علل )‬
‫ألنها تزيد سرعة التفاعل في االتجاهين األمامي و العكس ي بالتساوي‬
‫و لكن التفاعل يصل أسرع إلى حالة االتزان في وجود مادة حافزة‬
‫مثال‬
‫في التفاعل‬
‫‪H  206 .5KJ‬‬
‫)‪CH4(g)+H2O(g‬‬
‫كيف يمكن زيادة امليثان الناتج ؟‬
‫الحل‬
‫يمكن ذلك عن طريق ‪:‬‬
‫‪‬إضافة مادة متفاعلة‬
‫‪‬سحب ( إزالة ) مادة ناتجة‬
‫‪‬زيادة الضغط‬
‫‪‬خفض درجة الحرارة‬
‫)‪CO(g)+3H2(g‬‬
‫حساب التراكيز عند االتزان‬
‫مثال‬
‫)‪2H2S(g‬‬
‫في التفاعل )‪2H2(g) + S2(g‬‬
‫ما تركيز غاز الهيدروجين عند االتزان علما بأن‬
‫‪Keq = 2.27×10-3 , [H2S]=0.184 mol/l‬‬
‫‪, [S2]=0.054 mol/l‬‬
‫الحل‬
‫] ‪[2 ]2 [2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ = [ ]2‬‬
‫‬
‫×‬
‫[‬
‫]‬
‫=‬
‫[‬
‫]‬
‫[‬
‫]‬
‫‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪= 0.0377 /‬‬
‫‪2.27×10−3 ×0.184 2‬‬
‫‪0.054‬‬
‫=‬
‫‪ ×[2 ]2‬‬
‫] ‪[2‬‬
‫= ‪2‬‬
‫ثابت حاصل الذائبية ‪Ksp‬‬
‫هو تعبير ثابت االتزان للمركبات قليلة الذوبان‬
‫‪ =Ksp‬حاصل ضرب تراكيز األيونات الذائبة كل منها مرفوع ألس‬
‫يساوي معامله‬
‫أمثلة‬
‫كبريتات الباريوم ‪BaSO4‬يشربها املرض ى لعمل أشعة على الجهاز‬
‫الهضمي رغم أن أيونات الباريوم سامة ( كيف ذلك ؟)‬
‫)‪BaSO4(s‬‬
‫)‪Ba2+(aq)+SO42-(aq‬‬
‫عند االتزان يكون املحلول مشبعا‬
‫‪Ksp= [Ba2+][SO42-]=1.1×10-10‬‬
‫أي أن تركيز أيونات الباريوم حوالي‪ 1×10-5 M‬و بالتالي يتناول‬
‫املريض محلول كبريتات الباريوم بأمان‬
‫مثال‬
‫)‪Mg(OH)2(S‬‬
‫)‪Mg2+(aq)+2OH-(aq‬‬
‫‪Ksp=[Mg2+] [OH-]2‬‬
‫‪‬تعتمد قيمة ‪ Ksp‬على تراكيز األيونات في املحلول املشبع‬
‫‪‬البد أن يحتوي خليط االتزان على بعض املادة الصلبة‬
‫‪‬تقاس ثوابت حاصل الذائبية للمركبات قليلة الذوبان فقط‬
‫استعمال ثابت حاصل الذائبية‬
‫‪‬تحديد ذائبية مركب قليل الذوبان في املاء عند درجة حرارة‬
‫معينة‬
‫مثال‬
‫احسب ذائبية يوديد الفضة بوحدة ‪mol/l‬عند ‪298K‬علما بأن‬
‫)‪AgI(s‬‬
‫معادلة االتزان هي )‪Ag+(aq)+I-(aq‬‬
‫‪Ksp=[Ag+][I-]=8.5×10-17‬‬
‫و ثابت الذائبية هو‬
‫الحل‬
‫الذائبية )‪ = (s‬عدد موالت ‪AgI‬الذائبة في لتر من املحلول‬
‫]‪s= [Ag+]=[I-‬‬
‫‪ =  = 8.5×10−17 = 9.2 × 10−9‬‬
‫‪Ksp = s2‬‬
‫مثال‬
‫احسب ذائبية كربونات النحاس ‪CuCO3 II‬بوحدة ‪mol/l‬‬
‫علما بأن ‪Ksp=2.5×10-10‬عند ‪298K‬‬
‫الحل‬
‫البد أوال من كتابة معادلة االتزان‬
‫)‪CuCO3(S‬‬
‫)‪Cu++(aq) + CO3--(aq‬‬
‫‪Ksp=[Cu++][CO3--]=2.5×10-10‬‬
‫‪s2= 2.5×10-10‬‬
‫‪−5‬‬
‫‪= 1.58 × 10 mol/l‬‬
‫‪2.5×10−10‬‬
‫=‬
‫مثال‬
‫احسب ذائبية ‪ Mg(OH)2‬و]‪ [Mg++‬و ]‪ [OH-‬في املحلول‬
‫املشبع علما بأن ‪ Ksp=5.6×10-12‬عند ‪298K‬‬
‫الحل‬
‫نكتب املعادلة املوزونة لالتزان‬
‫)‪Mg(OH)2(s‬‬
‫)‪Mg++(aq) + 2OH-(aq‬‬
‫‪Ksp=[Mg++][OH-]2=5.6×10-12‬‬
‫‪[Mg++]=s , [OH-]=2s‬‬
‫‪Ksp= s×(2s)2= 5.6×10-12‬‬
‫‪4s3=5.6×10-12‬‬
‫‪=1.12×10-4 mol/l‬‬
‫‪12‬‬
‫‪5‬‬
‫‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪‬‬
‫‪10‬‬
‫‪s3‬‬
‫‪4‬‬
‫تركيز أيونات املاغنيسيوم‬
‫تركيز أيونات الهيدروكسيد‬
‫‪[Mg++]=s= 1.12×10-4 mol/l‬‬
‫‪[OH-] =2s‬‬
‫‪= 2×1.12×10-4‬‬
‫‪=2.24×10-4 mol/l‬‬
‫‪‬توقع الراسب‬
‫عند خلط محاليل إذا كان تركيز األيونات الناتجة أكبر من تركيزها‬
‫في محاليلها املشبعة يتكون راسب‬
‫للتأكد نحسب ‪ Qsp‬و هي قيمة تجريبية لـ ‪ Ksp‬كما يلي‬
‫‪‬إذا كان ‪ Qsp> Ksp‬فإن املحلول غير مشبع و ال يتكون راسب‬
‫‪‬إذا كان ‪ Qsp= Ksp‬فإن املحلول مشبع و ال يتكون راسب‬
‫‪‬إذا كان ‪ Qsp< Ksp‬فإن املحلول مشبع و يتكون راسب و يقل‬
‫تركيز األيونات حتى يصبح حاصل ضربها = ‪Ksp‬‬
‫مثال‬
‫توقع ما إذا كان سيتكون راسب من ‪ PbCl2‬عند إضافة‬
‫‪ 100ml‬من ‪ NaCl‬تركيزه ‪ 0.01M‬إلى ‪ 100ml‬من‬
‫‪ Pb(NO3)2‬تركيزه ‪ 0.02M‬علما بأن ‪Ksp=1.7×10-5‬‬
‫الحل‬
‫معادلة ذوبان ‪ PbCl2‬هي‬
‫‪PbCl2‬‬
‫)‪Pb++(aq)+2Cl-(aq‬‬
‫‪Qsp =[Pb++][Cl-]2‬‬
‫تركيز كل أيون يقل للنصف بسبب مضاعفة الحجم‬
‫‪0.01‬‬
‫‪[Cl ] ‬‬
‫‪ 0.005 M‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪0.02‬‬
‫‪[ Pb ] ‬‬
‫‪ 0.01M‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Qsp= (0.01)×(0.005)2 = 2.5×10-7‬‬
‫‪ Qsp> Ksp‬إذا ال يتكون راسب‬
‫تأثير األيون املشترك‬
‫األيون املشترك هو أيون يوجد في اثنين أو أكثر من املركبات األيونية‬
‫عند إضافة أيون مشترك إلى محلول مشبع يحتوي على نفس األيون‬
‫تقل الذائبية ويتكون راسب ألن التفاعل ينزاح في االتجاه العكس ي‬
‫مثال يضاف كبريتات صوديوم إلى محلول كبريتات الباريوم ليقل تركيز‬
‫أيونات الباريوم السامة عند إجراء األشعة على الجهاز الهضمي (‬
‫األيون املشترك هو الكبريتات )‬
‫الكيمياء و الصحة‬
‫يتم التفاعل بين الهيموجلوبين و األكسجين في الرئتين إلنتاج‬
‫هيموجلوبين مؤكسد كما يلي‬
‫)‪Hgb(aq)+4O2(g‬‬
‫)‪Hgb(O2)4(aq‬‬
‫في املرتفعات يقل األكسجين و يتكيف الجسم على ذلك بإنتاج مزيد‬
‫من الهيموجلوبين‬
‫في األنسجة يتم التفاعل العكس ي إلنتاج األكسجين و حدوث عملية‬
‫األيض إلنتاج الطاقة‬

similar documents