في النهاية ستتمكن من
- كتابة خارج التفاعل وفق نموذج مثالي.
- مقارنة Q وK عند حرارة ثابتة.
- حساب تركيب توازن بسيط.
قبل أن تبدأ
المعادلة الموزونة والتركيز المولي وجدول التقدم.
افهم
التوازن ديناميكي
في مجموعة مغلقة عند حرارة ثابتة، يتحقق التوازن الكيميائي عند تساوي سرعتي التفاعلين المباشر والعكسي. تبقى الكميات العيانية ثابتة بينما تستمر التحولات المجهرية. لا يلزم أن تتساوى تراكيز المتفاعلات والنواتج.
كتابة Q
للتفاعل aA+bB⇌cC+dD، نكتب Q=(aCᶜ aDᵈ)/(aAᵃ aBᵇ)، حيث ترمز a إلى الأنشطة والأسس إلى المعاملات. في محلول مثالي مخفف، يقرب نشاط مذاب بالقيمة [X]/c° حيث c°=1 mol/L. يؤخذ نشاط الأجسام الصلبة النقية والمذيب النقي مساوياً 1. عند التوازن يكون Q=K في الحرارة المدروسة.
توقع المنحى دون استنتاج السرعة
إذا كان Q<K يكون التطور التلقائي مباشراً؛ وإذا كان Q>K يكون عكسياً؛ وإذا كان Q=K تكون المجموعة في توازن. قيمة K الكبيرة ترجح النواتج عند التوازن لكنها لا تحدد السرعة. يسرع الحفاز بلوغ التوازن دون تغيير K عند حرارة ثابتة.
مثال محلول خطوة بخطوة
للتفاعل A⇌B في محلول مثالي وحجم ثابت، لدينا K=4. بدئياً [A]=0,100 mol/L و[B]=0. احسب تركيبي التوازن.
- هنا Q=[B]/[A]. بدئياً Q=0<K، فيرجح المنحى المباشر.
- نرمز بx إلى ازدياد [B] بوحدة mol/L. عندئذ [A]=0,100−x و[B]=x.
- عند التوازن x/(0,100−x)=4، ومنه 5x=0,400 وx=0,0800 mol/L.
- [A]eq=0,0200 mol/L و[B]eq=0,0800 mol/L. النسبة تساوي 4 ومجموع التركيزين يبقى 0,100 mol/L.
حان دورك
تمرين 1
للتفاعل A⇌B، لدينا K=3 والتراكيز البدئية [A]=0,20 و[B]=0,10 mol/L. توقع المنحى.
تلميح
احسب Q قبل التطور.
عرض التصحيح
Q=0,10/0,20=0,5<3. يحدث التطور في المنحى المباشر.
تمرين 2
للتفاعل A⇌B، لدينا K=2 و[A]=0,10 و[B]=0,40 mol/L. توقع المنحى.
تلميح
قارن Q وK.
عرض التصحيح
Q=4>2. يرجح المنحى العكسي، فيستهلك B ويتكون A.
تمرين 3
في النموذج المثالي A⇌B مع K=1 و[A]+[B]=0,060 mol/L، حدد التوازن.
تلميح
يفرض K=1 أن تكون [B]/[A]=1.
عرض التصحيح
كل تركيز يساوي 0,030 mol/L. ينتج التساوي هنا عن K=1 وهذه المعاملات، وليس عن تعريف التوازن عموماً.
أخطاء ينبغي تجنبها
- لا تخلط بين التوازن وتوقف التفاعلات.
- لا تعوض أسس Q بالكميات البدئية.
- لا تستنتج سرعة التفاعل من K.
اختبر فهمك
مرجع علمي
بطاقة أصلية من دراسة. المراجع للتحقق من المفاهيم دون إعادة نشر دروس أو تمارين الغير. تغطي هذه المجموعة مفاهيم مختارة ولا تمثل مقرراً رسمياً شاملاً. تأكد مع أستاذك من ملاءمتها لمقرر قسمك.
OpenStax — الكيمياء ↗المرجع بالإنجليزية. الشروح والتمارين الأصلية بالعربية والفرنسية.