التوازن الكيميائي في التفاعلات الكيميائية

التوازن الكيميائي هي الحالة التي تحدث عندما تركيز المواد المتفاعلة والمنتجات المشاركة في تفاعل كيميائي لا تظهر أي تغير صافٍ بمرور الوقت. يمكن أيضًا أن يسمى التوازن الكيميائي "تفاعل الحالة المستقرة". هذا لا يعني التفاعل الكيميائي توقف بالضرورة عن الحدوث ، لكن استهلاك وتكوين المواد وصل إلى حالة متوازنة. حققت كميات المواد المتفاعلة والمنتجات نسبة ثابتة ، لكنها لم تكن متساوية تقريبًا. قد يكون هناك الكثير من المنتجات أو المتفاعلات.

توازن ديناميكي يحدث عندما يستمر التفاعل الكيميائي في التقدم ، ولكن يبقى عدد من المنتجات والمواد المتفاعلة ثابتة. هذا هو نوع واحد من التوازن الكيميائي.

ال تعبير التوازن للتفاعل الكيميائي يمكن التعبير عنه من حيث تركيز المنتجات والمواد المتفاعلة. فقط الأنواع الكيميائية في المراحل المائية والغازية مدرجة في تعبير التوازن لأن تركيزات السوائل والمواد الصلبة لا تتغير. للتفاعل الكيميائي:

jA + kB → lC + mD

تعبير التوازن هو

K = ([C])^ل[د]^م) / ([أ]^ي[ب]^ك)

K هو ثابت التوازن
[A] و [B] و [C] و [D] إلخ. هي التركيزات المولية من A ، B ، C ، D إلخ.
ي ، ك ، ل ، م ، إلخ. هم المعاملات في معادلة كيميائية متوازنة

أولاً ، ضع في اعتبارك عاملًا لا يؤثر على التوازن: المواد النقية. إذا كان هناك سائل أو مادة صافية نقية متورطة في التوازن ، فإنه يعتبر ثابت التوازن 1 ويتم استبعاده من ثابت التوازن. على سبيل المثال ، باستثناء المحاليل عالية التركيز ، يعتبر الماء النقي له نشاط 1. مثال آخر هو الكربون الصلب ، والذي يمكن أن يتشكل من خلال تفاعل جزيئين من أول أكسيد الكربوم لتكوين ثاني أكسيد الكربون والكربون.

تتضمن العوامل التي تؤثر على التوازن ما يلي:

• تؤثر إضافة مادة متفاعلة أو تغيير في التركيز على التوازن. يمكن أن تؤدي إضافة مادة متفاعلة إلى دفع التوازن إلى اليمين في معادلة كيميائية ، حيث يتكون المزيد من المنتجات. يمكن أن تؤدي إضافة المنتج إلى دفع التوازن إلى اليسار ، كأشكال أكثر تفاعلاً.
• تغيير درجة الحرارة يغير التوازن. تؤدي زيادة درجة الحرارة دائمًا إلى تغيير التوازن الكيميائي في اتجاه التفاعل الماص للحرارة. يؤدي انخفاض درجة الحرارة دائمًا إلى تغيير التوازن في اتجاه التفاعل الطارد للحرارة.
• يؤثر تغيير الضغط على التوازن. على سبيل المثال ، يؤدي تقليل حجم نظام الغاز إلى زيادة ضغطه ، مما يزيد من تركيز كل من المواد المتفاعلة والمنتجات. سيعمل التفاعل الصافي على تقليل تركيز جزيئات الغاز.

مبدأ Le Chatelier يمكن استخدامها للتنبؤ بالتغير في التوازن الناتج عن تطبيق الضغط على النظام. ينص مبدأ Le Chatelier على أن التغيير في نظام التوازن سيؤدي إلى تحول متوقع في التوازن لمواجهة التغيير. على سبيل المثال ، إضافة الحرارة إلى نظام يفضل اتجاه التفاعل الماص للحرارة لأن هذا سيعمل على تقليل كمية الحرارة.