ثابت الاتزان

الجدول (5-1): تراكيز المكونات عند الاتزان في تجارب عدة (عند ‏°760س) وضغط ثابت للتفاعل:

رقم التجربة
[PCI 5]
[PCI 3]
[CI 2]

1
2
3
4
0.0023
0.01
0.085
1.00
0.23
0.15
0.99
3.66
0.055
0.37
0.47
1.50
………
………
………
………

احسب قيمة الكسر في العمود الأخير، ماذا تلاحظ ؟
تلاحظ أن القيمة تبقى ثابتة تقريباً عند درجة حرارة معينة (5.5) مهما تغيرّت التراكيز عند الاتزان. وبالنظر إلى معادلة التفاعل تجد أن هذه العلاقة هي النسبة بين حاصل ضرب تراكيز المواد الناتجة وتركيز المادة المتفاعلة في وضع الاتزان؛ أي أن:

= قيمة ثابتة = 5.5

وعند تفاعل غاز النتروجين مع غاز الهيدروجين لإنتاج الأمونيا يحصل الاتزان الآتي:

ويبين الجدول (5-2): تراكيز المواد في تجارب متعددة، وقد تم قياسها بعد حصول الاتزان في كل حالة.

الجدول (5-2): تراكيز المكونات عند الاتزان في عدة تجارب على درجة حرارة (500س) للتفاعل:

تلاحظ من الجدول أن حاصل قسمة تركيز المادة الناتجة على حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة يكون ثابتاً إذا كان تركيز كل مادة مرفوعاً إلى أس يساوي معامل تلك المادة في المعادلة الموزونة؛ فتركيز NH 3 مرفوع للأس (2)، وتركيز H 2مرفوع للأس (3) وتركيز N 2 مرفوع للأس (1) . ويعرف هذا الثابت بثابت الاتزان، ويرمز له Kc(*). وبشكل عام إذا كان:

فإن تعبير ثابت الاتزان :

تعد قيمة ثابت الاتزان خاصية مميزة للتفاعل (عند درجة حرارة معينة وضغط معين). ويتضمن الجدول (5-3) عدداً من التفاعلات وتعبير ثابت الاتزان وقيمته لكل منها.

الجدول (5-3): تعبير ثابت الاتزان وقيمته لعدد من التفاعلات.

تفحص طريقة كتابة تعبير ثابت الاتزان للتفاعلات الثلاث الأولى، لماذا لا تظهر تراكيز المواد الصلبة أو الماء فيه؟
عند كتابة تعبير ثابت الاتزان لا تكتب تراكيز المواد الصلبة؛ إذ إن المواد الصلبة النقية ذات تراكيز ثابتة مهما اختلفت كتلها، وبالتالي فإن تراكيزها داخل في ثابت الاتزان وكذلك يعد تركيز الماء أو المذيب – بوجه عام – ثابتاً، إذ إن قيمته لا تتغير كثيراً بسبب التفاعل.

اكتب تعبير ثابت الاتزان (Kc) لكل من التفاعلات الآتية:


دقق ثانية في بيانات الجدول (5- 3)، وعين التفاعل الذي له أكبر قيمة ثابت إتزان والتفاعل الذي له أقل قيمة؛ ما دلالة القيمة العددية لثابت الاتزان؟
لكي تدرك دلالة قيمة ثابت الاتزان، خذ المثال البسيط الآتي :
فإذا كانت قيمة Kc لهذا التفاعل تساوي 10 فإن 10 =
وهذا يعني أن تركيز B أكبر من تركيز A بعشر مرات عند الاتزان:
أما إذا كانت Kc =ا 0.1 فإن: 0.1 =

الشكل (5-13): تدل قيمة Kc على الجهة التي يرجحها الاتزان.
وفي هذه الحالة يكون تركيز A أكبر من تركيز B بعشر مرات عند الاتزان.
وهكذا فإن قيمة ثابت الاتزان تشير إلى المدى الذي تتحول فيه المواد المتفاعلة إلى نواتج؛ فإذا كانت قيمة Kc عالية (K< 1) فإن موضع الاتزان يكون إلى جهة المواد الناتجة، الشكل (5 –13/أ).
أما إذا كانت قيمة K c قليلة (K< 1) فإن موضع الاتزان يكون إلى جهة المواد المتفاعلة، الشكل ( 5-13/ب).

فيما يلي مقدار ثابت الاتزان (KC) لثلاثة تفاعلات مختلفة:
1- (4.5×10-23) 2-(0.2) 3-(5×410)
في أي تفاعل تكون كتل النواتج 1- كبيرة جداً 2- قليلة جداً 3- قليلة نوعاً ما.

وفي التفاعلات الغازية يمكن التعبير عن تراكيز المواد بدلالة الضغوط الجزئية، ويرمز لثابت الاتزان في هذه الحالة بالرمز Kp. فمثلاً في التفاعل المتزن:

حيث P NH3 = الضغط الجزئي لغاز NH 3