الاتزان الكيميائي

يعتبر الاتزان الكيميائى من اهم ظواهر علم الكيمياء فاغلب التفاعلات الكيميائية تكون عكسية اى ان نواتج التفاعل لها القدرة للتفاعل مع بعضها لتكوين المواد الاولية الداخلة فى التفاعل وتوجد فى هذه الحالة المواد المتفاعلة والمواد الناتجة من التفاعل بكميات محسوسة ويسير التفاعلان جنبا الى جنب حتى نصل الى حالة من الاتزان الديناميكي وفيها تتساوى سرعة التفاعل الطردى والعكس ويعرف معدل او سرعه التفاعل الكيميائي بكمية المواد المتفاعلة التى تتحول الى نواتج التفاعل الكيميائي فى الثانية الواحدة .

ويتحقق الاتزان الكيميائي حينما تكون سرعة تكون النواتج ( التفاعل الطردى ) تساوى سرعهة تكون المتفاعلات ( التفاعل العكسي ) بحيث يظل تركيب مخلوط التفاعل ثلبتا ولا يتيغير مع الزمن ويجب ان ندرك ان هذه حالة اتزان ديناميكي اى ان التفاعل يسير فى الاتجاهين بنفس المقدار وذلك عكس الاتزان الاستاتيكي للبكرات او الروافع او الزنبرك .

وهناك بعض القوانين التى تفسر كيفية حدوث الاتزان والعوامل المؤثرة فيه مثل :-

(1) قانون فعل الكتلة .

نص القانون : " عند الوصول لحالة الاتزان الكيميائي فى التفاعل العكسي وعند ثبوت درجة الحرارة فان حاصل ضرب التركيزات الجزيئية للنواتج مقسومة على حاصل ضرب التركيزات الجزيئية للمتفاعلات - ويرفع تركيز كل مادة الى اس يساوى عدد الجزيئات حسب معادلة الاتزان -  يساوى مقدار ثابت يسمى ثابت الاتزان . "

ملحوظة : عند التعبير عن ثابت الاتزان للتفاعلات اذا كان هناك بعض المواد الصلبة(S) او المااء فى الصورة السائلة (L) فانها لا تكتب .

لاى تفاعل فى حالة اتزان يوجد ثابتى اتزان هما ثابت الاتزان للتركيز Kc وثابت اتزان للضغط Kp  ويمكن استنتاج العلاقة التى تربط بينهما كالاتى :-

(2) مبدأ لوشاتليه .

كما ذكرنا من قبل فان فانون فعل الكتلة يطبق كميا على الاتزان الكيميائي لتعيين نسب النواتج الى المتفاعلات و لكن لمعرفة تاثير التفير فى كل من التركيز والضغط ودرجة الحرارة على هذه النسبة يمكن التنبأ به من خلال نظرية أو مبدأ عام يسمى مبدأ لوشاتليه.

وينص على الاتى : " اذا تعرض نظام فى حالة اتزان الى تغير احد العوامل التى تؤثر فى الاتزان (الضغط ، درجة الحرارة ، التركيز) فان الاتزان يعدل نفسه فى الاتجاه الذى يقلل من تاثير هذا التغير ."

فمثلا :-

أ- عند زيادة درجة الحرارة مع ثبوت باقى العوامل لاى نظام فى حالة اتزان فان الاتزان يعدل نفسه بحيث يسير فى الاتجاه المصحوب بامتصاص حرارة اى ان رفع درجة الحرارة يكون مناسبا للتفاعلات الماصة للحرارة .

ب- عند زيادةعند زيادة الضغط لاى نظام فى حالة اتزان مع ثبوت درجة الحرارة فان الاتزان يسير فى الاتجاه المصحوب بتقليل الضغط وهو الاتجاه المصحوب بانخفاض عدد جزيئات النظام فى حالة الاتزان اى ان زيادة الضغط يكون مناسبا للاتجاه ذات عدد الجزيئات الاقل .

ج- عند زيادة التركيز مع ثبوت باقى العوامل فان التفاعل يسير فى الاتجاه المصحوب بزيادة تركيز المواد الناتجة من التفاعل فمثلا فى حالة  A+B = C+D فان النقص فى تركيز احد النواتج وليكن D يؤدى الى تحريك الاتزان الى اليمين لتعويض النقص فى تركيز D على ذلك فان زيادة تركيز D يؤدى لتحريك الاتزان ناحية اليسار .

اقرء المزيد

طرق التعبير عن الذوبانية

فى التدوينة السابقة كنا قد تكلمنا عن المحاليل ومن الاسس التى تقوم عليها المحاليل كمية المواد المكونة للمخلوط لتحديد المذيب والمذاب لذلك وجدت طرق للتعبير عن الذوبانية وهى :-

1-النسبة المئوية بالوزن.
وهى عبارة عن عدد جرامات المذاب فى 100 جرام من المذيب ويمكن فى حالة الغازات استخدام النسبة المئوية بالحجم وهى عبارة عن حجم الغاز عند معدل الضغط ودرجة الحرارة الذى يذوب فى 100 جرام من المذيب عند درجة حرارة وضغط معين .
ويمكن التعبير عنها رياضيا  كالاتى :- 
المحلول = وزن المذاب + وزن المذيب 
النسبة المئوية بالوزن للمذاب = (وزن المذاب/ وزن المذاب + وزن المذيب ) * 100
النسبة المئوية بالوزن  للمديب = ( وزن المذيب /  وزن المذاب + وزن المذيب ) * 100

2-المولارية (M)
وهى عبارة عن وزن المادة منسوبا الى وزنها الجزيئي فى اللتر الواحد من المحلول 
M = عدد مولات المادة المذابة / حجم المحلول باللتر
M = وزن المذاب / ( الوزن الجزيئي للمذاب * الحجم باللتر )

3-المولالية (m)
وهى عبارة عن وزن المادة منسوبا الى وزنها الجزيئي فى 100 جرام مذاب .
m = عدد مولات المذاب / وزنن المذيب بالكيلو جرام

4- الكسر الجزيئي " Mole Fraction "
وهو عبارة عن عدد الجرامات الجزيئية للمذاب N1 مقسومة على العدد الكلى للجرامات الجزيئية لكل من المذيب N2 والمذاب N1
الكسر الجزيئي = (N1 / ( N1 + N2

5- النسبة المئوية للكسر الجزيئي .
هى عبارة عن الكسر الجزيئي مضروبا فى 100

اقرء المزيد

المحاليل "Solutions"

يمكن تعريف المحلول على انه خليط متجانس من مادتين او اكثر ويطلق ادة على المادة الموجودة بنسبة اقل فى هذا الخليط وهى المادة الذائبة اسم المذاب " Solute "  فى حين يطلق على المادة الاخرى الموجودة بنسبة اكبر اسم المذيب  " Solvent ".

وتوجد تسعة انواع من المحاليل:-

 فعندما يكون الغاز هو المذاب توجد منه ثلاثة انواع من المحاليل هى :-

1- محلول غاز فى غاز مثل الهواء الجوى 

2- محلول غاز قى سائل مثل المياه الغازية

3- محلول غاز فى مادة جامدة مثل الهيروجين فى البلاديوم 

وعندما يكون المذاب سائلا يوجد ثلاثة انواع اخرى من المحاليل هى :-

1-محلول سائل فى غاز مثل بخار الماء فى الهواء الجوى

2-محلول سائل فى سائل مثل الكحول فى الماء 

3- محلول سائل فى مادة صلبة مثل الزئبق فى الفضة

وعندما يكون المذاب مادة جامدة فتوجد منه ايضا ثلاثة انواع اخرى من المحاليل هى :-

1- محلول مادة جامدة فى غاز مثل الغبار فى الهواء 

2- محلول مادة جامدة فى سائل مثل ملح الطعام فى الماء 

3- محلول مادة جامدة فى مادة اخرى جامدة مثل السبائك

ويوجد عدة طرق يمكننا من خلالها التعبير عن الذوبانية " Solubility " يمكنك معرفتها فى التدوينة التالية 

اقرء المزيد

التوتر السطحى Surface Tension

هل لاحظت فى يوم من الايام حشرة تسير فوق سطح الماء ؟؟! هل لاحظت انه يمكن وضع ابرة برفق على سطح الماء ؟؟!
ان الظاهرة المسببة لهاتين المشاهدتين هى خاصية التوتر السطحى وهى خاصية خاصة بالسوائل .

فما المقصود بظـــــاهــرة التــوتر الســــــطحي لســــــائل ؟ 
هي خاصية تميـز السائل تعـمـل عـلى تقـليل مساحة سطحه الخارجي فتجعـل سطح السائل يعمـل كـغـشـاء رقيق مشـدود مـرن ،عن طريق قوى التوترالسطحي التي توجد على السطح السائل الخالص فقـط 

ببساطة فانه اذا كان لدينا كاس به ماء كما الشكل التالى واخذنا نقطتين (ا) و (ب)

فاذا نظرنا الى القوة المؤثرة على النقطة (ا) التى تقع فى باطن السائل نجد انها متساوية فى جميع الاتجاهات فمثلا فقوى جذب هذه النقطة الى اسفل تساوى قوى جذبها الى اعلى اما اذا نظرنا الى النقطة (ب) والتى تقع على سطح السائل فاننا نجد ان القوى المؤثرة عليها غير متساوية فنجد ان قوى الجذب على الجانبين متساوية اما قوى الجذب لاسفل فهى اعلى من اعلى لذا يتخذ السطح شكل مقعر .

ومما سبق يتضح لنا ان القوى الاساسية المؤثرة على هذه الظاهرة هى قوى الترابط والتلاصق لجزيئات السائل .

وهذا لا يمنع وجود بعض العوامل الاخرى المؤثرة فى التوتر السطحى ومن هذه العوامل :-

1- نوع السائل .

فالتوتر السحى للزئبق اكبر من التوتر السطحى للماء مثلا لذا تبدو قطرات الزئبق اكثر تكورا من الماء وقطرات الكحول اقل تكورا ويمكن القول ان زيادة الكثافة تزيد من التوتر السطحى .

2-درجة الحرارة.

زيادة درجة الحرارة تقلل من التوتر السطحى للسائل .

اقرء المزيد