نقدم لكم ملخص وشرح درس التوازن الكيميائي لمادة الكيمياء للصف الحادي عشر الفصل الدراسي الاول
تتناول هذه الوحدة مفهوم الاتزان الكيميائي الذي يفسّر سلوك التفاعلات المنعكسة في الأنظمة المغلقة، وكيف تصل إلى حالة من الثبات الديناميكي.
يتعرّف الطالب فيها على معنى الاتزان، والعوامل التي تؤثر في موضعه، وكيفية التعبير عنه باستخدام ثابت الاتزان، إضافة إلى تطبيقات الاتزان في المجالات الصناعية مثل إنتاج الأمونيا وحمض الكبريتيك.
رابط تنزيل ملخص وشرح درس التوازن الكيميائي لمادة الكيمياء للصف الحادي عشر الفصل الدراسي الاول
الدرس الأول: التفاعلات المنعكسة والاتزان
التفاعلات المنعكسة:
هي تفاعلات يمكن أن تسير في الاتجاهين، الأمامي والعكسي، بحيث تتحول النواتج إلى متفاعلات عند تغيير الظروف.
مثال على ذلك: تفاعل كبريتات النحاس المائية واللامائية.
الاتزان الديناميكي:
هو الحالة التي يصبح فيها معدل التفاعل الأمامي مساويًا لمعدل التفاعل العكسي، وتبقى تراكيز المواد ثابتة رغم استمرار التفاعل في الاتجاهين.
شروط الاتزان:
يجب أن يتم التفاعل في نظام مغلق حتى لا تفقد المواد المتفاعلة أو الناتجة.
الدرس الثاني: حالة الاتزان ومبدأ لوشاتيليه
ينص مبدأ لوشاتيليه على ما يلي:
إذا حدث تغيير في أحد العوامل التي تؤثر على نظام في حالة اتزان، فإن النظام يستجيب بانزياح الاتزان في الاتجاه الذي يقلل من تأثير هذا التغيير.
تأثير التركيز:
- زيادة تركيز المواد المتفاعلة أو تقليل تركيز المواد الناتجة يؤدي إلى انزياح الاتزان نحو اليمين (تكوين نواتج أكثر).
- زيادة تركيز المواد الناتجة أو تقليل المتفاعلة يؤدي إلى انزياح الاتزان نحو اليسار (تكوين متفاعلات أكثر).
تطبيق:
تفسير تكون الهوابط والصواعد في الكهوف نتيجة تفاعل كربونات الكالسيوم مع الماء وثاني أكسيد الكربون.
تأثير الضغط (في التفاعلات الغازية):
- زيادة الضغط تؤدي إلى انزياح الاتزان نحو الجهة التي تحتوي على عدد أقل من المولات الغازية.
- نقصان الضغط يؤدي إلى انزياح الاتزان نحو الجهة التي تحتوي على عدد أكبر من المولات الغازية.
- إذا كان عدد المولات الغازية متساويًا في الطرفين فلا يتأثر الاتزان بالضغط.
تأثير درجة الحرارة:
- في التفاعلات الطاردة للحرارة:
زيادة درجة الحرارة تُزحزح الاتزان نحو اليسار، بينما خفضها يُزحزحه نحو اليمين. - في التفاعلات الماصة للحرارة:
زيادة درجة الحرارة تُزحزح الاتزان نحو اليمين، بينما خفضها يُزحزحه نحو اليسار.
تأثير العامل الحفاز:
العوامل الحفازة لا تؤثر على موضع الاتزان أو قيمته، لكنها تُسرّع من الوصول إليه عن طريق زيادة سرعة التفاعلين الأمامي والعكسي بالتساوي.
الدرس الثالث: ثابت الاتزان (كاف سي)
ثابت الاتزان:
هو قيمة عددية تُعبّر عن نسبة تركيز المواد الناتجة إلى تركيز المواد المتفاعلة عند الوصول إلى حالة الاتزان.
ملاحظات مهمة:
- يُستخدم هذا الثابت فقط في التفاعلات المتجانسة التي تكون فيها جميع المواد في حالة واحدة (غازية أو محلولية).
- لا تُؤخذ تراكيز المواد الصلبة أو السوائل النقية في الحساب لأنها تبقى ثابتة.
- العامل الوحيد الذي يُغيّر قيمة ثابت الاتزان هو درجة الحرارة.
الدرس الرابع: الاتزان في تفاعلات الغازات وثابت الاتزان (كاف بي)
الضغط الجزيئي:
هو الضغط الذي يُحدثه كل غاز في خليط من الغازات.
الضغط الكلي:
هو مجموع الضغوط الجزئية لجميع الغازات في الخليط.
ثابت الاتزان للغازات:
يشبه ثابت الاتزان العادي، لكنه يُعبّر عنه باستخدام الضغوط الجزئية بدلًا من التراكيز.
الكسر المولي:
هو نسبة عدد مولات غاز معين إلى مجموع المولات الكلية لجميع الغازات في الخليط، ويُستخدم لحساب الضغط الجزئي لكل غاز.
الدرس الخامس: الاتزان والتطبيقات الصناعية
إنتاج الأمونيا (عملية هابر):
- التفاعل المستخدم طارد للحرارة.
- حسب مبدأ لوشاتيليه، لزيادة إنتاج الأمونيا يُفضّل:
- زيادة الضغط.
- تقليل درجة الحرارة.
- إزالة الأمونيا من المزيج فور تكوّنها.
- في الصناعة تُستخدم ظروف وسطية لتحقيق توازن بين سرعة التفاعل والمردود، وتشمل:
- ضغط مرتفع يقارب مئتي ضغط جوي.
- درجة حرارة متوسطة بين أربعمئة وأربعمئة وخمسين درجة مئوية.
- عامل حفاز من الحديد مع شوائب مناسبة لزيادة الكفاءة.
إنتاج حمض الكبريتيك (عملية التماس):
- التفاعل المستخدم طارد للحرارة أيضًا.
- لتحقيق أفضل مردود يُفضل:
- زيادة الضغط.
- خفض درجة الحرارة.
- إزالة الغاز الناتج باستمرار عن طريق إذابته في الحمض المركز لتكوين الأوليوم.
- في التطبيق الصناعي:
- يُستخدم ضغط منخفض لأن ثابت الاتزان كبير جدًا حتى عند ضغط منخفض.
- درجة حرارة معتدلة (حوالي أربعمئة إلى أربعمئة وخمسين درجة مئوية).
- عامل حفاز من خامس أكسيد الفاناديوم.
الرابط المختصر للمقال: https://oman22.com/?p=20715
