الاتزان الكيميائي يحدث عندما يتساوى معدل التفاعل الأمامي مع معدل التفاعل العكسي، فتبقى تراكيز المواد ثابتة.
للتفاعل: aA + bB ⇌ cC + dD
Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
Kc كبير → التفاعل يميل للنواتج
Kc صغير → التفاعل يميل للمتفاعلات
مثال:
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
Kc = [NH₃]² / ([N₂][H₂]³)
إذا تغير شرط من شروط الاتزان، يتحول النظام لمقاومة التغيير:
• زيادة التركيز: التفاعل يتجه بعيداً عن المادة المضافة
• زيادة الضغط: يتجه نحو عدد مولات غازية أقل
• زيادة الحرارة: يتجه نحو الاتجاه الماص للحرارة
Kp = Kc × (RT)^Δn
Δn = مولات النواتج الغازية - مولات المتفاعلات الغازية
Q يُحسب بنفس صيغة Kc لكن بتراكيز لحظية (ليست عند الاتزان)
إذا Q < Kc → التفاعل يتجه نحو النواتج
إذا Q > Kc → التفاعل يتجه نحو المتفاعلات
إذا Q = Kc → النظام في حالة اتزان
مثال شامل:
H₂ + I₂ ⇌ 2HI عند 445°C حيث Kc = 50
إذا [H₂]=0.1, [I₂]=0.1, [HI]=0.5:
Q = (0.5)²/(0.1×0.1) = 25 < 50 = Kc → يتجه نحو النواتج
نصيحة للاختبار:
احفظ: المحفز يسرع الوصول للاتزان لكن لا يغير Kc ولا موضع الاتزان
⚠ أخطاء شائعة:
التفاعل الكيميائي هو تحوّل مادة أو أكثر (المتفاعلات) إلى مواد جديدة (النواتج) مع تغيّر في الروابط.
أنواع التفاعلات الكيميائية:
• تفاعل الاتحاد (التكوين): A + B → AB
• تفاعل التحلل (التفكك): AB → A + B
• تفاعل الإحلال الأحادي: A + BC → AC + B
• تفاعل الإحلال المزدوج: AB + CD → AD + CB
• تفاعل الاحتراق: مادة + O₂ → CO₂ + H₂O
سرعة التفاعل الكيميائي:
• السرعة = التغير في التركيز / التغير في الزمن
• العوامل المؤثرة: التركيز، درجة الحرارة، مساحة السطح، العامل المساعد
• زيادة درجة الحرارة بمقدار 10°C تُضاعف السرعة تقريباً
• العامل المساعد يُسرّع التفاعل بتقليل طاقة التنشيط دون أن يُستهلك
• قانون سرعة التفاعل: Rate = k[A]^m[B]^n
مثال:
وازن المعادلة: Fe + O₂ → Fe₂O₃
الحل: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
| التفاعل | تعبير Kc | ملاحظات |
|---|---|---|
| N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ | Kc = [NH₃]² / ([N₂][H₂]³) | صناعة الأمونيا (هابر) |
| 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ | Kc = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) | صناعة حمض الكبريتيك |
| H₂ + I₂ ⇌ 2HI | Kc = [HI]² / ([H₂][I₂]) | Δn = 0 → Kp = Kc |
| CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) | Kc = [CO₂] | المواد الصلبة لا تدخل في Kc |
| CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺ | Ka = [CH₃COO⁻][H⁺] / [CH₃COOH] | ثابت تأين الحمض الضعيف |
| AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻ | Ksp = [Ag⁺][Cl⁻] | حاصل الإذابة |
| التغيير | اتجاه الاتزان | تأثير على Kc |
|---|---|---|
| زيادة تركيز المتفاعلات | نحو النواتج (يمين) | لا يتغير |
| زيادة تركيز النواتج | نحو المتفاعلات (يسار) | لا يتغير |
| زيادة الضغط | نحو عدد مولات أقل | لا يتغير |
| زيادة الحرارة (تفاعل طارد) | نحو المتفاعلات (يسار) | يقل |
| زيادة الحرارة (تفاعل ماص) | نحو النواتج (يمين) | يزداد |
| إضافة محفز | لا يتغير الاتجاه | لا يتغير (يسرع فقط) |