العلومالكيمياءالكيمياء التحليلية

ثابت الاتزان

التوازن الديناميكي هو حالة استقرار في التفاعلات الكيميائية في نظام ما، حيثما يتوقف التفاعل العكسي الذي يتم في التفاعل الكيميائي بعد حدوث التفاعل الأمامي، ولا تتغير معدل التركيز بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة.

 

الصيغة الرياضية لثابت الاتزان

 

يمكن التعبير عن التفاعل المتزن بالمعادلة التالية: aA +bB \rightleftharpoons cC +dDK ويمكن التعبير عن ثابت الاتزان بالقانون التالي: ثابت الاتزان =المنتجات /المتفاعلات. حيث ثابت الاتزان K_{eq}=([C]^{c}*[D]^{d})/([A]^{a}*[B]^{b}).

 

أساسيات لثابت الاتزان

 

  • عند كتابة تعبير الاتزان لا تدخل تراكيز المواد الصلبة في تعبير ثابت الاتزان لأنها نقية، ولأن تركيزها ثابت مهما اختلفت كتلتها، ونظراً إلى ثبات تراكيزها، فإنها تدخل ضمن قيمة ثابت الاتزان.

 

  • ينطبق الشيء نفسه على الماء، فتركيزه ثابت لا يتغير أثناء التفاعل، لذا يدخل ضمن قيمة ثابت الاتزان.

 

مسائل حسابية على ثابت الاتزان

مثال (1): اكتب قانون ثابت الاتزان للتفاعل التالي: Cu +2Ag^{+} \rightleftharpoons Cu^{+2} +2Ag، الحل: يدخل في قانون ثابت الاتزان فقط تراكيز الأيونات: K=[Cu^{+2}] / [Ag^{+}]^{2}، حيث نلاحظ أن تركيز كل من النحاس الصلب Cu، والفضة  الصلب Ag لم يظهر في قانون ثابت الاتزان، لأنهما مادتان صلبتان.

 

مثال (2): اكتب قانون ثابت الاتزان للتفاعلات التالية: التفاعل الأول: COCL_{2} \rightleftharpoons CO +CL_{2}، ثابت الاتزان للتفاعل الأول: K=[CL_{2}] [CO]/[COCL_{2}]، التفاعل الثاني: CaF_{2} \rightleftharpoons Ca^{+2} +2F^{-}، ثابت الاتزان للتفاعل الثاني: K=[Ca^{+2}] ، التفاعل الثالث: CaCO_{3} \rightleftharpoons CaO +CO_{2}، ثابت الاتزان للتفاعل الثالث: K=[CO_{2}].

 

مثال (3): في التفاعل المتزن التالي: 2NO_{2} \rightleftharpoons N_{2}O_{4}، تبين عند الاتزان أن تركيز ثاني أكسيد النتروجين NO_{2} يساوي 0.1 مول/لتر، وأن تركيز N_{2}O_{4} يساوي 0.75 مول/لتر، أحسب قيمة ثابت الاتزان لهذا التفاعل؟ الحل:

K=[N_{2}O_{4}] / [NO_{2}]^{2}.

=0.75 مول/لتر / (0.1)^{2} مول/لتر =75 لتراً/مول.

 

مثال (4): يتفاعل غاز الأكسجين مع غاز النتروجين لإنتاج أول أكسيد النتروجين، حسب المعادلة التالية: O_{2} +N_{2} \rightleftharpoons 2NO، فإذا أدخل 5 مول من غاز النتروجين و5 مول من غاز الأكسجين في وعاء مغلق حجمه 10لترات عند درجة حرارة معينة، احسب تراكيز كل من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة عند الاتزان؟ الحل: في البداية نحدد التراكيز في بداية التفاعل وعند الاتزان، بحيث يجب أن نكتب المعادلة للمرة الثانية كالتالي: N_{2} +O_{2} \rightarrow 2NO.

 

في بداية التفاعل يكون تركيز غاز النتروجين 0.5 ويكون تركيز غاز الأوكسجين أيضاً 0.5، بينما يكون تركيز أول أكسيد النتروجين صفراً، بينما تركيز غاز النتروجين عند الاتزان يكون (0.5-س) وأيضاً تركيز غاز الأوكسجين عند الاتزان يكون نفس الشيء (0.5-س)، أما تركيز المادة الناتجة 2س، نحسب ثابت الاتزان فنحصل على النتيجة التالية: K=[NO]^{2} /[N_{2}] [O_{2}]، بعدها نعوض القيم في قانون ثابت الاتزان كالتالي:

 

16*10^{-2}=(2X)^{2}/(0.5-X)، بأخذ الجذر التربيعي للطرفين نحصل على القيم التالية:

0.4=2X/0.5-X.

X=(0.083).

[N_{2}]=[O_{2}]=(0.5)-(0.083)=(0.417) مول/لتر.

[NO] =2*(0.083)=(0.166)مول/لتر.

 

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

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى