جدول المحتويات
فسر كيف يستجيب النظام في حالة الاتزان للجهد ؟، واحد من الأسئلة التي يبحث عنها طلاب مادة الكيمياء في درس الاتزان الكيميائي، وفي هذا المقال سنجيب على السؤال بعدما نوضح مفهوم الاتزان الكيميائي، ونعرف ما هي المؤثرات الخارجية التي تؤثر على عملية الاتزان.
ما هو الاتزان الكيميائي
الاتزان الكيميائي هو الحالة التي لا يحدث فيها تغيرات بالنسبة للتفاعلات الكيميائية أو لتراكيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة، مما يعني عدم وجود تغير ملحوظ في النظام الكيميائي بعد فترة زمنية، ويمكن تعريفه ايضاً بأنه حالة يصل لها التفاعل الكيميائي عندها تكون سرعة التفاعل الكيميائي الأمامي تساوي سرعة التفاعل العكسي، وهذا لا يعني أن سرعة التفاعل أصبحت تساوي صفرا وإنما فقط تكون سرعة التفاعل في الاتجاه المباشر مساوية لسرعة التفاعل العكسي، حيث تتفاعل المنتجات بمجرد تكوينها لإنتاج المواد المتفاعلة الأصلية، وفي حالة التوازن، يستمر التفاعلان المتعارضان بمعدلات أو سرعات متساوية، وبالتالي لا يوجد تغييرات في كميات المواد المعنية. [1]
فسر كيف يستجيب النظام في حالة الاتزان للجهد
يمكن استخدام مبدأ لوتشاتليه للتنبؤ بسلوك النظام بسبب التغيرات في الضغط أو درجة الحرارة أو التركيز، و يشير مبدأ لوتشاتليه إلى أن إضافة الحرارة إلى تفاعل ما سوف يفضل الاتجاه الماص للحرارة عن التفاعل لأن هذا يقلل من كمية الحرارة المنتجة في النظام، وستؤدي زيادة تركيز المواد المتفاعلة إلى دفع التفاعل إلى اليمين جانب المنتجات.
بينما تؤدي زيادة تركيز المنتجات إلى دفع التفاعل إلى اليسار وهو جانب المتفاعلات، و يستجيب النظام في حالة الاتزان للجهد عندما يتم تغيير أي عامل من العوامل الموجودة في هذا النظام، وتختلف نقطة الإتزان حيث يزاح النظام في الإتجاه الذي يخفف من أثر هذا التغير في العوامل المؤثرة في النظام وهي الحجم والضغط والحرارة والتركيز، وهذا المبدأ هو مبدأ لوتشاتلييه والذي ينص على أنه إذا ما بذل جهد على النظام المتزن فذلك يؤدي حتماً لإزاحة النظام في إتجاه تغيير أثر الجهد المبذول.[2]
العوامل التي تؤثر في الاتزان الكيميائي
مبدأ لوتشاتليه هو ملاحظات حول التوازن الكيميائي للتفاعلات، وتنص على أن التغيرات في العوامل للنظام ستؤدي إلى تغييرات متوقعة ومتعارضة في النظام من أجل تحقيق حالة توازن جديدة، وهذه التغيرات هي:[3]
- التغييرات في التركيز
وفقاً لمبدأ لوتشاتليه فإن إضافة مادة متفاعلة إضافية إلى النظام ستؤدي إلى تحويل التوازن إلى اليمين جانب المنتجات، وبنفس المنطق فإن تقليل تركيز أي منتج سيؤدي أيضاً إلى تحويل التوازن إلى اليمين، والعكس صحيح أيضا فإذا أضفنا منتجاً إضافياً إلى نظام ما، فسيتحول التوازن إلى اليسار جانب المتفاعلات، من أجل إنتاج المزيد من المواد المتفاعلة، أو إذا أزلنا المواد المتفاعلة من النظام، فسينتقل التوازن أيضاً إلى اليسار. - التغييرات في الضغط
سيؤدي التغيير في الضغط أو الحجم إلى محاولة استعادة التوازن عن طريق إنشاء عدد أكبر أو أقل من مولات الغاز، وعلى سبيل المثال إذا زاد الضغط في نظام ما، أو انخفض الحجم، فسوف يتحول التوازن لصالح جانب التفاعل الذي يتضمن عدداً أقل من مولات الغاز، وبالمثل ايضاً إذا زاد حجم النظام، أو انخفض الضغط، فسيتم تفضيل إنتاج مولات إضافية من الغاز، وايضاً إذا أردنا زيادة الضغط عن طريق تقليل الحجم، فسيتحول التوازن إلى اليمين جانب المنتجات، معاكسة لزيادة الضغط عن طريق التحول إلى الجانب مع عدد أقل من مولات الغاز التي تمارس ضغطاً أقل. - التغييرات في درجة الحرارة
تأثير درجة الحرارة على التوازن له علاقة بحرارة التفاعل، حيث أنه بالنسبة للتفاعل الماص للحرارة، يتم امتصاص الحرارة في التفاعل، ويمكننا تصور الحرارة على أنها مادة متفاعلة، و بالنسبة لرد فعل طارد للحرارة، فإن الوضع هو عكس ذلك تماماً، حيث يتم إطلاق الحرارة في التفاعل، لذا فإن الحرارة هي منتج.
وختاماً في هذا المقال، نكون قد فسرنا كيف يستجيب النظام في حالة الاتزان للجهد، وشرحنا معنى الاتزان الكيميائي ومبدأ لوتشاتليه، كما وذكرنا أهم العوامل التي تؤثر في الاتزان الكيميائي.