بحث عن الإتزان الكيميائي

بحث عن الإتزان الكيميائي ، يطلق Chemical equilibrium على الإتزان الكيميائي في حالات الاستقرار التي تطرأ على العمليات الكميائية ، خاصة على نسبة التفاعلات الكيميائية ،  أو يطلق كذلك على نسبة التركيز بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة ، ويمكن أن تحدث هذه الحالة عند عدم ملاحظة أي تغير قد يطرأ على النظام وخاصة بعد مضي فترة زمنية قصيرة من بدء التفاعلات الكيميائية ، وتؤكد الأبحاث أن التوازن الكيميائي يحدث في حال تساوي سرعة التفاعل  في الاتجاه المباشر والمعاكس لها؛ لكن لا يقصد بذلك أن القيمة لسرعة التفاعل تساوي صفراً على الإطلاق، ومن الجدير بالذكرِ أن التوازن الكيميائي شرطاً رئيسياً لتحقيق التوازن الترموديناميكي، كما أنه عنصراً رئيسياً في تحقيق شروط قانون حفظ الطاقة والكتلة.

بحث عن الإتزان الكيميائي

بحث عن الإتزان الكيميائي

التوازن الكيميائي هو حالة يكون فيها معدل التفاعل الأمامي مساوياً لمعدل التفاعل العكسي. وبعبارة أخرى ، لا يوجد تغيير صاف في تركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات. يسمى هذا النوع من التوازن أيضًا التوازن الديناميكي.

مقدمة بحث عن الإتزان الكيميائي

بالنظر إلى رد الفعل الأولي التالي:

aA + bB⇌k − 1k1cC + dD

يمكن تمثيل معدل التفاعل الأمامي بالمعادلة التالية:

المعدل = k1 [A] a [B] b = k − 1 [C] c [D] d 

حيث k1 و k-1 هما ثوابت التفاعل للتفاعلات الأمامية والعكسية ، على التوالي. ملاحظة: يمكن أن يختلف ثابت k بين التفاعلات المختلفة عند درجات حرارة مختلفة.

عندما يكون المعدل صفرًا ، يكون صافي تركيزات A و B و C و D في حالة توازن مع بعضها البعض. وبالتالي ، إذا كان هناك تغيير في النظام بسبب التغيرات في التركيز أو درجة الحرارة أو الضغط ، فإن التوازن سيتحول لتعويض التغيير وإعادة التوازن وفقًا لمبدأ Le Chatelier. يشير مبدأ Le Chatelier إلى ما إذا كان سيتم تصنيع المزيد من المواد المتفاعلة أو المزيد من المنتجات. لاحظ أن وجود المحفز لا يغير التوازن ؛ إنه يتسبب فقط في وصول التفاعل إلى التوازن بشكل أسرع. هذا يرجع إلى حقيقة أن المحفزات تقلل فقط من طاقات التنشيط.

بحث عن الإتزان الكيميائي

التوازن الديناميكي مفيد في توقع ما إذا كان التفاعل الأمامي أو العكسي عفويًا أم غير تلقائي. لشرح كيفية عمل ذلك ، يجب إدخال ثلاث كميات: ثابت التوازن ، K ؛ حاصل التفاعل ، Q ؛ و Gibbs Free Energy لتفاعل معين ، dGr. فيما يلي معادلات K و Q:

K = acCadDaaAabB عند التوازن

س = acCadDaaAabB في أي نقطة في التفاعل

حيث يتوافق aC مع نشاط C ، يتوافق aD مع نشاط D ، إلخ.

تتعلق طاقة Gibbs الحرة للتفاعل ، dGr ، بـ Q و T (درجة الحرارة) في المعادلة التالية:

dGr = dG∘r + RTlnQ 

حيث dGro هي طاقة جيبس ​​الحرة للتفاعل في الظروف القياسية.

عندما تكون dGr سالبة ، يكون التفاعل الأمامي عفويًا ويكون التفاعل العكسي غير تلقائي. عندما يكون dGr موجبًا ، تكون التفاعلات الأمامية غير تلقائية ويكون التفاعل العكسي عفويًا. ويرجع ذلك إلى انحراف Q عن مبدأ K و Le Chatelier في درجة الحرارة القياسية. عندما تكون Q أكبر من K ، فإن المزيد من المنتجات موجودة في البداية أكثر من التوازن ، وفقًا لمبدأ Le Chatelier ، يتحول التوازن نحو المتفاعلات. وبعبارة أخرى ، يكون التفاعل العكسي عفويًا ، والذي يتوافق مع قيمة dGr موجبة. عندما تكون Q أصغر من K ، فإن المزيد من المتفاعلات موجودة في البداية من التوازن ، يتحول التفاعل نحو المنتجات ، وبالتالي يكون التفاعل الأمامي عفويًا.

بحث عن الإتزان الكيميائي ملاحظات سريعة

_ يشتمل تعبير التوازن الكيميائي على مصطلحات فقط للمواد المتفاعلة والمنتجات التي تتغير تركيزاتها أو ضغوطها الجزئية أثناء التفاعل الكيميائي.

_إذا تعرض نظام التوازن إلى تغير في درجة الحرارة أو الضغط أو تركيز الأنواع المتفاعلة ، فسوف يستجيب النظام بحالة توازن جديدة.

_عندما يتم تقليل حجم مزيج توازن الغازات ، سيحدث تغير صافي في الاتجاه الذي ينتج أقل من الغازات.

_عندما يزداد حجم مزيج توازن الغازات ، سيحدث تغير صافي في الاتجاه الذي ينتج المزيد من الغازات.

الأثار المترتبة على تغير الحجم والضغط

_إضافة غاز خامل إلى خليط الحجم الثابت: هذا له تأثير الضغط الكلي ، لكن الضغوط الجزئية ستبقى كما هي ، لذلك لا تتأثر شروط التوازن.

تأثيرات درجة الحرارة

_تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى تغيير التوازن في اتجاه التفاعل الداخلي.

_سيؤدي تناقص درجة الحرارة إلى حدوث تحول في اتجاه التفاعل الطارد للحرارة

_التأثير الرئيسي لدرجة الحرارة على التوازن هو في تغيير ثابت التوازن.

المحفزات

_المحفز سوف يغير آليات التفاعل لخفض طاقة التنشيط

_يخفض طاقة التنشيط بمقدار متساوٍ لكل من التفاعل الأمامي والعكسي.

العوامل المؤثرة على الإتزان الكيميائي

مما سبق يمكننا تلخيص خلال بحث عن الإتزان الكيميائي العوامل المؤثرة على الإتزان الكيميائي فيما يلي :

_نسبة التركيز بالمواد المتفاعلة: بمعنى أن طغيان مادة متفاعلة أو ناتجة على الأخرى في العملية التفاعلية لن يترك أي أثر على القيمة الثابتة، ولكن قد يترك تغييراً في أن زيادة أحد العناصر يتبعه نقصان تركيز العنصر الآخر لا محالة، وتبعاً لنص قاعدة لوشاتلييه أنه في حال حدوث زيادة في أي من العناصر سيتجه التفاعل يميناً.

درجة الحرارة: في حال طرأ ارتفاع على درجة الحرارة المؤثرة على التفاعلات الكيميائية فسيسهم ذلك إلى تغيير اتجاه التفاعل الكيميائي نحو الاتجاه الآخر الذي يمتلك القدرة على امتصاص التفاعل الحراري، ولا بد من التنويه إلى أن العامل الأمامي للتفاعل يكون ماصاً للحرارة؛ وينتج عن ذلك ازدياد قيمة ثابت الاتزان الكيميائي للمواد المتفاعلة في النظام.

عنصر الضغط: من أكثر العوامل المؤثرة في التوازن الكيميائي على الإطلاق، إذ يظهر أثره على الاتزان والقيمة الثابتة له، والتفاعلات الكيميائية، وبالطبع سينجم عن هذا غازاً يؤثر على توجه التفاعل الخاص به نحو الاتجاه الذي ينخفض به الحجم الخاص بالنظام الكيميائي.

إضافة غاز خامل: يعجز الغاز الخامل عن إضافة أي تغيير على التفاعلات الكيميائية، إذ لا يظهر أي أثر على الاتزان الكيميائي؛ وإنما يترتب التأثير على ازدياد معدلات الضغط الكلي فيها.

المواد المحفزة: لا يتأثر الاتزان في التفاعلات الكيميائية في حال دخول مواد محفزة إليها.