الاتزان الكيميائي: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

عند الاتزان يسير التفاعلان الأمامي والعكسي بالمعدل نفسه وتتوقف التراكيز عن التغير. تبيّن ثابت الاتزان K مدى تقدم التفاعل، ويتنبأ مبدأ لوشاتلييه بكيفية انزياح الاتزان.

• للتفاعل aA + bB ⇌ cC + dD يكون K_c = [C]ᶜ[D]ᵈ ÷ ([A]ᵃ[B]ᵇ). تُستبعد المواد الصلبة والسوائل النقية.
• قارن حاصل التفاعل Q مع K. إن كان Q <; K تقدّم التفاعل أماماً، وإن كان Q >; K رجع للخلف، وإن كان Q = K فهو في اتزان.
• لوشاتلييه: النظام الواقع تحت إجهاد ينزاح ليخفف منه. إضافة متفاعل تزيح الاتزان للأمام، ورفع الحرارة يفضّل الاتجاه الماص للحرارة.
• للغازات K_p = K_c(RT)^Δn، وللملح قليل الذوبان K_sp هو حاصل ضرب تراكيز الأيونات مرفوعة إلى معاملاتها.

المعادلات الأساسية

• K_c = [C]ᶜ[D]ᵈ ÷ ([A]ᵃ[B]ᵇ)
• Q vs K
• K_p = K_c(RT)^Δn
• K_sp = [M]ᵐ[X]ˣ

مثال محلول

للتفاعل N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ تراكيز الاتزان [N₂] = 0.50 و [H₂] = 0.20 و [NH₃] = 0.10 mol/L. K_c = 0.10² ÷ (0.50 × 0.20³) = 0.010 ÷ 0.0040 = 2.5. ولـ AgCl الذي K_sp له 1.8 × 10⁻¹⁰ تكون الذائبية s = √K_sp = 1.3 × 10⁻⁵ mol/L.

أخطاء شائعة

• وضع تراكيز المتفاعلات في البسط بدل النواتج.
• إدخال المواد الصلبة أو السوائل النقية في تعبير K.
• الظن أن العامل المساعد يغيّر قيمة K. هو يسرّع الاتجاهين بالتساوي ويساعد فقط على بلوغ الاتزان أسرع.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الاتزان الكيميائي