EXEXENE
مقدمة الفصل الرابع // الاتزان الكيميائي
الفكرة العامة :
يصل الكثير من التفاعلات إلى حالة من الاتزان الكيميائي ، حيث تتكون كل من
المواد المتفاعلة والناتجة بسر
عات متساوية
الأفكار الرئيسية :
١/ يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان الذي يعتمد على تراكيز
المواد المتفاعلة والناتجة
٢/ عندما تطرأ تغيرات في نظام متزن يزاح إلى موضع اتزان جديد
3/ يمكن استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب تراكيز المواد في
التفاعل وذوبـانـيـتـهـا
و تجربة استهلالية
ما التساوي في الاتزان
؟
موضوع الدرس : حالة الاتزان الديناميكي ( 1 )
أقسام التفاعلات من حيث مدى تحول المواد المتفاعلة إلى نواتج :
١/ التفاعلات التامة ( التفاعلات غير العكسية ) :
التفاعلات التي تحدث في اتجاه واحد ( الاتجاه الأمامي فقط )
ملاحظة / التفاعلات التامة يحدث فيها استهلاك تام للمواد المتفاعلة
مثل : تفاعل حرق الميثان (9)CO2(g) + 2H2O
٢/ التفاعلات غير التامة ( التفاعلات العكسية ) :
التفاعلات التي تحدث في الاتجاهين الأمامي والخلفي
ملاحظة / التفاعلات غير التامة يحدث فيها استهلاك جزئي للمواد المتفاعلة
مثل : تفاعل تحضير الأمونيا
الاتزان الكيميائي :
حالة التفاعل التي تكون عندها سرعة التفاعل الأمامي والخلفي متساويتان .
هي
مثل :
۱- تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين لإنتاج الأمونيا يسمى تفاعل أمامي
۲۰- تفاعل تحلل الأمونيا إلى هيدروجين ونيتروجين يسمى تفاعل خلفي
ظة هامة //
23(9)
N2(g) + H2(g) - 2 NH3(9)
3 H2(g)
CH4(g) + 2 O2(g)
N2(g) +
في حالة الاتزان الكيميائي تكون سرعة التفاعل الأمامي = سرعة التفاعل الخلفي
وتكون تراكيز المواد المتفاعلة و الناتجة ثابتة
أمثلة على الاتزان من الحياة اليومية :
لعبة شد الحبل – الوقوف على اليدين – ركوب الدراجة
الطبيعة الديناميكية للاتزان :
موضوع الدرس : حالة الاتزان الديناميكي ( ٢
قانون الاتزان الكيميائي :
ينص على أنه عند درجة حرارة معينة يمكن للتفاعل الكيميائي أن يصل إلى حالة
تصبح فيها نسب تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة .
معادلة التفاعل العامة لتفاعل في حالة اتزان :
d D
9
+
d D
CC
+
ثابت الاتزان ( Keq ) :
هو القيمة العددية لنسبة تراكيز المواد الناتجة إلى تراكيز المواد المتفاعلة ,
( تركيز إلى أس مساويا للمعامل الخاص به في المعادلة الكيميائية الموزونة .
مثال : اكتب تـعـبـيـر ثابت الاتزان للتفاعل التالي :
b B
CC
b B
[D]d
[B]b
+
+
X
aA
X
aA
[C]°
[A]a
تعبير ثابت الاتزان (Keq ) -
[D] و [C] - تمثل تراكيز المواد الناتجة بالمولارية M1 أو mol / L ]
[B] و [A] - تمثل تراكيز المواد المتفاعلة بالمولارية [ M أو mol/L ]
cd و b و a = تمثل معاملات المعادلة الكيميائية الموزونة
أنواع الاتزان الكيميائي :
١/ الاتزان المتجانس ۲/ الاتزان غير المتجانس
ويرفع كل
ملاحظة هامة // تراكيز المواد السائلة و تراكيز المواد الصلبة لا تدخل في
تعبیر ثابت الاتزان لأنها مواد نقية ولها تركيز ثابت
Keq
موضوع الدرس : حالة الاتزان الديناميكي ( 3 )
ل أولا : الاتزان المتجانس :
حالة اتزان تكون فيها المواد المتفاعلة والناتجة في الحالة الفيزيائية نفسها .
مثل : ( جميع المواد في الحالة الغازية ) (9) H2 (9) + l2 (9) = 2 HI
تـعـبـيـر ثابت الاتزان (Keq ) -

• CO2 (g) + H2O (9)
  ثانيا : الاتزان غير المتجانس :
  حالة اتزان تكون فيها المواد المتفاعلة والناتجة في حالات فيزيائية مختلفة
  هي
  مثل : ( المواد في حالات فيزيائية مختلفة )
  0.399
  [ HI ]2
  [H2] * [ 2 ]
  Na2CO3 (s)
  =
  تـعـبـيـر ثابت الاتزان (Keq ) -
  خواص الاتزان ( شروط حالة الاتزان ) :
  1/ أن يتم التفاعل في نظام مغلق ن
  ٢٠/ أن تبقى درجة الحرارة ثابتة
  3/ أن تـتـواجد جميع المواد المتفاعلة والناتجة في نفس الوعاء
  4/ الاتزان ديناميكي وليس ساكنـا(أي تستمر المتفاعلات في إنتاج النواتج والعكس)
  مثال': حسب التفاعل التالي :
  احسب قيمة ثابت الاتزان ( Keq ) إذا علمت أن تراكيز المواد عند أحد مواضع الاتزان هي:
  [ H2O ]
  2 NH3 (9)

2 NaHCO3 (5)
[ CO2 ]
Keq
Ke
3 H2 (9)
+
[NH3] = 0.933 mol / L ، [N] = 0.533 mol / L ، [H] = 1.6 mol / L<
(0.933)²
[ NH3 ]2
(0.533) x (1.6)³
[ N2] * [ H2 ]3
N2 (9)

Keq
موضوع الدرس : العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي ( 1 )
مبدأ لوتـشـاتـلـيـيـه :
إذا بذل جهد على نظام في حالة اتزان فإن ذلك يؤدي إلى إزاحة النظام في اتجاه
يـخـفـف أثر هذا الجهد
الجهد : هو أي تـغـيـيـر يؤثر في اتزان نظام معين
ملاحظة هامة //
المواد الناتجة
جهة اليمين
عند وجود مؤثر فإن حالة الاتزان إما أن
تنزاح إلى [
المواد المتفاعلة
جهة اليسار
العوامل المؤثرة في حالة الاتزان الكيميائي :
1/ التركيز
أولا : أثر التغير في التركيز على حالة الاتزان :
العامل المؤثر
حالة الاتزان
© زيادة تركيز المواد المتفاعلة يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين
ه زيادة تركيز المواد الناتجة يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار
نقص تركيز المواد المتفاعلة يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار
نقص تركيز المواد الناتجة يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين
مثال' : حسب التفاعل التالي : (و) H2O +
أبين أثر التغيرات التالية على حالة الاتزان :
١/ زيادة كمية ( تركيز ) H2 ۲/ نقص كمية ( تركيز ) CH4
العامل المؤثر
حالة الاتزان
1/ زيادة كمية ( تركيز ) H2 يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين
( يزيد تركيز المواد الناتجة )
٢/ الضغط ٣/ الحجم 4/ درجة الحرارة 5/ المواد الحافزة
(9)

• 3 H2 (9) = CH4
  (9)
  ؟
  ۲/ نقص كمية ( تركيز ) CH4 يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين
  ( يزيد تركيز المواد الناتجة )
  CO
  موضوع الدرس : العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي ( ٢ )
  ثانيا : أثر التغير في الضغط على حالة الاتزان : تنقسم إلى :
  1/ أثر الضغط على التفاعل الذي يكون فيه
  عدد مولات المواد الناتجة
  عدد مولات المواد المتفاعلة
  مثال' : حسب التفاعل التالي : (و) NO + (و) NO2(g) = CO2 +
  أثر زيادة أو نقص الضغط على حالة الاتزان ؟
  نحسب An -
  زيادة أو نقص الضغط لا تؤثر على حالة الاتزان
  ٢/ أثر الضغط على التفاعل الذي يكون فيه
  عدد مولات المواد الناتجة
  أكبر من >


• H2(g) :

• 1
  مثال : حسب التفاعل التالي
  ما أثر زيادة أو نقص الضغط على حالة الاتزان ؟
  نحسب An -
  زيادة الضغط يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار ( زيادة المواد المتفاعلة )
  نقص الضغط يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين ( زيادة المواد الناتجة )
  3/ أثر الضغط على التفاعل الذي يكون فيه
  عدد مولات المواد الناتجة
  أصغر من
  :
  2 SO3 (9)
  An = 2 - 3
  An = 2 - 2 = 0
  عدد مولات المواد المتفاعلة
  N2 (9)
  مثال" : حسب التفاعل التالي
  ما أثر زيادة أو نقص الضغط على حالة الاتزان ؟
  نحسب An -
  زيادة الضغط يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين والعكس صحيح
  CO (g)
  =
  2 NH3 (9)
  An = 4 - 2 = 2
  عدد مولات المواد المتفاعلة
  O2 (g) =
  2 SO2 (9) +
  موضوع الدرس : العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي ( 3 )
  ثالثـــا : أثر التغير في الحجم على حالة الاتزان :
  العامل المؤثر
  حالة الاتزان
  زيادة الحجم ( نقص الضغط يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو عدد المولات الأكثر
  نقص الحجم ( زيادة الضغط ) يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو عدد المولات الأقل
  ملاحظة هامة // توجد علاقة عكسية بين الحجم والضغط
  رابعا : أثر التغير في درجة الحرارة على حالة الاتزان :
  نوع التفاعل
  العامل المؤثر
  حالة الاتزان
  ١/ طارد للحرارة | الازيادة درجة الحرارة | يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار
  ( - = AH ) | 1 نقص درجة الحرارة | يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين
  ٢/ ماص للحرارة | 11زيادة درجة الحرارة | يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين
  f1 |
  (
  AHنقص درجة الحرارة | يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار
  مثال' : حسب التـفـاعل التالي :
  ==
  +)
  AH = -206.5 KJ
  CH4(g) + H2O(9)

• 206.5 KJ
  =
  (9)


• H2O
  ما أثر زيادة أو نقص درجة الحرارة على حالة الاتزان ؟
  التفاعل طارد للحرارة لأن ( = = AH ) لذلك تكتب الحرارة كمادة ناتجة


• 3 H2(g)
  زيادة درجة الحرارة يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار
  نقص درجة الحرارة يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليمين
  CO(g)
  CO (9) + 3 H2 (9) = CH4 (9)
  خامسا : أثر المواد الحافزة على حالة الاتزان :
  المواد الحافزة تزيد من سرعة التفاعل الأمامي وسرعة التفاعل الخلفي
  نفس الوقت لذلك لا تؤثر على حالة الاتزان
  CO (9)
  Keq
  ؟
  (9) H2O + (و) CH4 مثال' : حسب التفاعل التالي :
  أوجد تركيز [CH4] عند الاتزان ، إذا كان قيمة ثابت الاتزان تساوي 3.933 = |
  وتراكيز المواد المتبقية في التفاعل بوحدة ( mol / L ) كالتالي :
  Keq
  CO + 3 H2(g)
  (9)
  0.85
  =
  موضوع الدرس : استعمال ثوابت الاتزان ( 1 )
  [CO] = 0.85


• 3 H2 (9)
  Keq =
  [ H2 ]2 :
  =
  [ H2 ] =
  1.333
  2 H2S (9)
  0.184
  |[ CH4 ] =
  [ CH4 ] = 27.7
  2 H2S (9)
  =
  6
  [ CH4 ] * [ H2O ]
  [CO] * [ H2 ]3
  mol / L
  [H2] = 1.333
  ؟
  3.933 = Keg (و) H2O + (و) CH4
  ؟
  0.286
  2 H2(g) + S2 (9)
  حساب التراكيز عند الاتزان :
  Keq x [CO ] * [ H2 ]3_3.933 × ( 0.85 )x( 1.333
  (0.286)
  [ H2O ]
  2 H2(g) + S2 (9) Keg
  0.0540
  مثال : حسب التفاعل التالي :
  أوجد تركيز [H2] عند الاتزان ، إذا كان قيمة ثابت الاتزان تساوي 3-10×2.27 = Keq
  وتراكيز المواد المتبقية في التفاعل بوحدة(mol / L ) كالتالي : 0.0540 = [H2S] = 0.184 ، [S]؟
  المعطيات -
  [ Ha ]2 * [ S2 ]
  [ H2S ]2
  6
  [H2O] = 0.286
  تعبیر ثابت الاتزانKeq -
  نحسب تركيز [CH4] ۷
  Keq x [ H2S ]2
  [ S2 ]
  1.423 X10-3 = 0.0377 mol / L
  المعطيات -
  = 2.27x10-3
  تـعـبـيـر ثابت الاتزانKeq -
  نحسب تركيز [H2] >
  2.27×10-3x (0.184)²
  (0.0540)
  1.423 x10-3
  MWWWWW.COMWWCOW.CODWODY-CODW.CODWEDWWW
  ثابت حاصل الذائـبـيـة ( Ksp ) :
  هو ناتج ضرب تراكيز الأيونات الذائبة كل منها مرفوع لأس يساوي معاملها في
  المعادلة الكيميائية الموزونة
  طريقة كتابة تـعـبـير ثابت حاصل الذائـبـيـة (Ksp ) وعلاقتها مع الذائـبـيـة ( 5 )
  لمركب كبريتات الباريوم الذائبة في الماء :
  معادلة التفكك -
  ]
  موضوع الدرس : استعمال ثوابت الاتزان ( ۲ )
  ملاحظة -
  ]


• SO2(aq)
  تعبیر ثابت حاصل الذائـبـيـة (Ba2* ] * [ SO2 ] - ( Ksp ]
  2+
  (aq)
  Ba2+


• CO2 (aq)
  Ba ] تعني ذائبية أيونات الباريوم في الماء ويرمز لها بـ S ووحدتها mol / L
  So ] تعني ذائبية أيونات الكبريتات في الماء ويرمز لها بـ 5 ووحدتها mol / L
  العلاقة بين (Ksp ) و ( s ) -
  ملاحظة / ماذا تعني العبارة التالية : 10-10 × 1.1 = ( Ksp( BaSO4
  أي أن كل mol 10-10 × 1.1 من BaSO4 تذوب في L 1 من الماء النقي
  مثال : احسب ذائـبـيـة كربونات النحاس الثنائي CuCO3 بوحدة ( mol / L )
  علما بأن ثابت حاصل الذائـبـيـة يساوي 10-10 × 2.5 = (Ksp(CuCO3
  ؟
  معادلة التفكك -
  = 2
  cutaa)
  2+
  2.5 × 10-10 = 1.6 × 10-5 mol / L]
  BaSO4 (S)
  S
  = 52
  X
  S
  = 2 + 5 =
  Ksp
  =
  تعبیر ثابت حاصل الذائـبـيـة (Ksp = [ Cu2+] * [ CO2 ] - ( Ksp
  العلاقة بين (Ksp ) و ( s ) -
  نحسب الذائـبـيـة (5) -
  S
  Xx
  S
  =
  Ksp
  CuCO3 (5)
  Ksp
  2.5 × 10-10
  2 OH (aq)
  o=
  موضوع الدرس : استعمال ثوابت الاتزان ( 3 )
  مثال:احسب تركيز أيون الهيدروكسيد [ OH ] في محلول هيدروكسيد الماغنسيوم
  المشبع 2(Mg(OH عند 298kإذا علمت أن 12-10 × 5.6 = (2(Ksp( Mg(OH
  معادلة التفكك
  = 1.4 x 10-12
  نحسب تركيز [ OH ] ۷
  o
  o=

Ba2+
تعبیر ثابت حاصل الذائـبـيـة (Ksp = [ Mg2* ] * [ OH P = ( Ksp
العلاقة بين (Ks ) و ( 5 ) -
نحسب الذائـبـيـة ( s ) -
2+
Mg (aq)
× (2s)2 = 4 3
5.6 × 10-12
4
= 1.1 × 10-4 mol / L
= 2 × 1.1 × 10-4 = 2.2 ×10-4 mol / L
Mg(OH)2 (s)

• SO² (aq)
  S
  5.6 × 10-12 = 453 + 3 = .
  1.4 x 10-12
  3/1.4
  2 [ OH ]
  2+
  Ba (aq)
  =
  Ksp
  الأيون المشترك : هو أيون مشترك بين اثنين أو أكثر من المركبات الأيونية
  تأثير الأيون المشترك : هو انخفاض الذوبانية بسبب وجود أيون مشترك
  مثال : حسب التفاعل التالي :
  ما أثر إضافة محلول كبريتات الصوديوم Na2SO4 على حالة الاتزان ؟
  يوجد أيون مشترك وهو ( SO2 ) وذلك يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار
  ( تقل أيونات الباريوم "Ba )
  (S)
  S =
  [ OH ]
  BaSO4