العلومالكيمياءالكيمياء التحليلية

العوامل المؤثرة في موضع الإتزان

يُعرف موضع الاتزان بأنه هو ميل الاتزان باتجاه النواتج، أو المواد المتفاعلة، بينما يُعرف النظام هو مجموعة من الأشياء أو الأحداث التي تبدو في سلوكها أشبه بالوحدة الواحدة.

 

مبدأ لوتشاتلييه

 

درس العالم لوتشاتلييه التغيرات التي يمكن أن تؤثر في موضع الاتزان، وتوصل إلى المبدأ الذي سمي باسمه “مبدأ لوتشاتلييه”، حيث ينص مبدأ لوتشاتلييه (Le Chatelier’s principle) على أنه إذا حدث تغير في أحد العوامل المؤثرة في النظام كيميائي في حالة اتزان، فإن النظام الكيميائي سيعدل من موضعه بحيث يقلل من تأثير التغير إلى أقصى درجة ممكنة.

 

العوامل المؤثرة في موضع الاتزان

التركيز

 

في التفاعل التالي: [Cu(H_{2}O)_{4}]^{+2} +4NH_{3} \rightleftharpoons [Cu(NH_{3})_{4}]^{+2} +4H_{2}O، حيث إن هذا التفاعل يبين أثر زيادة تركيز الأمونيا، بحيث يكون لون المحلول في بداية التفاعل أزرق فاتح، وعند إضافة كمية من الأمونيا يتغير لون المحلول إلى اللون الأزرق الغامق، ويسبب ظهور اللون الأزرق الغامق عند إضافة الأمونيا، لأنهُ عند إضافة الأمونيا يزداد تركيزها في المحلول، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل الأمامي، فيزداد تركيز النواتج، ويظهر اللون الغامق في الكأس.

 

حيث يمثل ثبات اللون الأزرق الفاتح في بداية التفاعل حالة اتزان معينة، وعند إضافة الأمونيا يزداد تركيزها في المحلول، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل الأمامي، فيزداد تركيز النواتج، ويظهر اللون الغامق في الكأس، والذي يدل على حالة اتزان جدية في التفاعل، إذ تبقى قيمة ثابت الاتزان ثابتة لا تتغير في درجة حرارة معينة.

 

الضغط

 

يؤثر عامل الضغط فقط في التفاعلات المتزنة التي تحتوي على غازات، إذ يتأثر الضغط بكمية الغاز المحصور في الوعاء، ويزداد بزيادتها (يتناسب معها طردياً)، كما يمثل التفاعل التالي حالة الاتزان لمواد في الحالة الغازية: N_{2} +3H_{2} \rightleftharpoons 2NH_{3}، ولو سألنا ماذا سيحدث للنظام المتزن في المعادلة التالية إذا تعرض لضغط خارجي، حيث إن النظام الموصوف في المعادلة هو في حالة اتزان، نلاحظ أن النظام يحوي أكبر نسبة من غاز النتروجين وغاز الهيدروجين.

 

وعند زيادة الضغط على النظام نتيجة تحريك المكبس إلى الأسفل، فإن الحيز الذي يشغله الخليط يقل، بعد ذلك تبدأ نسبة الأمونيا بالزيادة، وتقل نسبة غازي النيتروجين والهيدروجين، ومع مرور الوقت تثبت نسب المواد المتفاعلة والناتجة، وهذا يدل على وصول التفاعل إلى حالة الاتزان من جديد.

 

لتفسير ما حدث وفق مبدأ لوتشاتلييه، فإن الضغط الكلي على التفاعل تسبب في اندفاع التفاعل في الاتجاه الذي يقلل من أثر الزيادة في الضغط الواقع عليه، وهو في الاتجاه الذي يقلل من عدد جزئيات الغاز. وفي هذه الحالة فإن سرعة التفاعل الأمامي تزداد، لأن عدد جزئيات المواد الناتجة أقل من عدد جزئيات المواد المتفاعلة، ويحدث ذلك عن طريق اتحاد جزئيات N_{2} و H_{2}.

 

درجة الحرارة

 

يرتبط تأثير درجة الحرارة بطبيعة التفاعل إذا كان التفاعل ماصاً للحرارة أو طارداً لها، في التفاعل الماص للحرارة تزداد قيمة ثابت الاتزان بزيادة درجة الحرارة، بينما في التفاعل الطارد للحرارة تتناقص قيمة ثابت الاتزان بزيادة درجة الحرارة، وفي التفاعل التالي الماص للحرارة: N_{2} +O_{2} +heat \rightleftharpoons 2NO.

الحرارة (heat) في هذا التفاعل تكون على طرف المواد المتفاعلة، بحيث التفاعل ماص للحرارة.

 

عند تطبيق مبدأ لوتشاتلييه على التفاعل الماص للحرارة، عند رفع درجة حرارة التفاعل المتزن، فإن النظام يحاول التخلص من الحرارة الزائدة عن طريق استهلاكها، وتكوين المواد الناتجة، وذلك بامتصاص جزء من الطاقة الحرارية واستخدامها لتفكيك جزئيات N_{2} و O_{2}، وتكوين NO، وهذا يؤدي إلى تقليل تراكيز المواد المتفاعلة، وزيادة تركيز المواد الناتجة في حالة الاتزان الجديدة مقارنةً بتراكيز المواد ما قبل زيادة درجة الحرارة، فيزداد بذلك ثابت الاتزان.

 

بينما في التفاعل التالي الطارد للحرارة: H_{2} +I_{2} \rightleftharpoons 2HI +heat، فإن الحرارة (heat) في هذا التفاعل تكون على طرف المواد الناتجة وليست على طرف المواد المتفاعلة، هذا يدل أن التفاعل يعطي حرارة، هنا التفاعل يعتبر طارد للحرارة.

 

عند تطبيق مبدأ لوتشاتلييه على التفاعل الطارد للحرارة، عند رفع درجة الحرارة التفاعل المتزن، فإن النظام يحاول الحفاظ على الحرارة المستهلكة وعدم استهلاكها، وتكوين المواد المتفاعلة، وذلك بطرد جزء من الطاقة الحرارية واستخدامها لتفكيك جزئياتHI، وتكوين H_{2} و I_{2}، وهذا يؤدي إلى تقليل تراكيز المواد الناتجة، وزيادة تركيز المواد المتفاعلة في حالة الاتزان الجديدة مقارنةً بتراكيز المواد ما قبل زيادة درجة الحرارة، فيتناقص بذلك ثابت الاتزان.

 

المصدر
كتاب المختصر في حل مسائل الكيمياء التحليلية أ. د منذر سليم عبد اللطيف، 2019م الكيمياء التحليلي، التحليل الطيفي، الجزء الأول ، أ-كريش كوفكتاب أسس الكيمياء التحليلية، دوغلاس أ.سكوج، 1986م كتاب الكيمياء التحليلية العملي، جون إج كندي، 2019م

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى