الوسم: الاتزان

تحليل باستخدام القيمة العظمى للانتوبيا لنظام الأتال mx/g/1 عند الاتزان

كاتب المقالة بواسطة الأستاذ رشيد
تاريخ المقالة 4 فبراير، 2022
لا توجد تعليقات على تحليل باستخدام القيمة العظمى للانتوبيا لنظام الأتال mx/g/1 عند الاتزان

– .

ماتيو جين ، قسم الرياضيات , المعهد التقني الهندي نيو دلهي – الهند .
المستخلص . يمكن تطبيق مبدأ الانتوبيا العظمى المستخدم كثيرًا في نظرية المعلومات لإنشاء أكثر التوزيعات الاحتمالية ريبة , شريطة الالتزام بقيود تحددها القيم المتوسطة . قمنا في هذا البحث باقتراح توزيع احتمالي للحالات الممكنة في نظام الأتال (الطوابير) MX/G/1 المشروط بقيمة عظمى للانتروبيا , والمقيد بعدد متوقع للعملاء . ويتضمن التعبير الناتج للتوزيع الاحتمالي متوسط معدل الوصول والعزمين الأولين لتوزيعي حجم الزمرة وزمن الخدمة . وقد قمنا بربط دراستنا هذه بكل من نظرية الأرتال التقليدية والتحليل التشغيلي .

6 – تصميم وتطوير مولد برامج بواجهة تستعمل أحد اللغات الحية

محمد مصطفى حامد و منظور علي عاجز ، قسم علوم الحاسب الآلي , كلية العلوم , جامعة البحرين ، مدينة عيسى – البحرين
المستخلص . تعتبر مولدات البرامج أحد الأدوات الأساسية للاستعمال ذي الكفاءة العالية للحاسبات . يقدم هذا البحث تصميمًا لمولد برامج ذي واجهة تستعمل أحد اللغات الحية . وتعتبر المساهمة الرئيسة للبحث هي إمداد مستعمل الحاسب بواجهة تمكنه من إمداد الحاسب بمواصفات البرامج بلغة حية . كما يقدم البحث تصميم لغة عليا يتم ترجمة مواصفات البرامج إليها . هذا بالإضافة إلى توضيح إمكانية الترجمة من اللغة السابق ذكرها إلى إحدى لغات البرمجة المتداولة .

7 – طريقة عامرة لتمثيل ديناميكا النظم متعددة الأجسام الصلبة مع التطبيق على ذراع آلي ثلاثي المحاور وذي نظام قيادة مثبت على القاعدة .

محمد ح. ف. دادود ، قسم الهندسة الميكانيكية , كلية الهندسة والتكنولوجيا , جامعة الأردن ، عمان – الأردن
المستخلص. تقدم هذه الورقة طريقة عامة لتمثيل السلوك الديناميكي لأنظمة متعددة الأجسام الصلبة , وتحتوي على مقيدات حركية بين عناصرها المختلفة . ترتكز هذه الطريقة على مبدأ الشغل الافتراضي . تستعمل مجموعتان من المتغيرات لوصف حركة الأجسام ضمن النظام , هاتان المجموعتان هما الإحداثيات المستقلة والإحداثيات غير المستقلة . وهناك مجموعة من معادلات التقييد تربط بين هاتين المجموعتين من الإحداثيات . يتم اشتقاق مبدأ الشغل الافتراضي للنظام بشكل كامل باستخدام الإحداثيات غير المستقلة . ويتم الربط بين التغيرات التفاضلية لمجموعتي الإحداثيات باستخدام معادلات التقييد للوصول إلى عدد منخفض من المعادلات التي تصف النظام , وذلك باستخدام الإحداثيات المستقلة فقط . وتسهل هذه الطريقة عملية تمثيل أنظمة الأجسام المتعددة الكبيرة , والتي تحتوي على مقيدات للحركة . وهذا التسهيل في الطريقة لا يؤدي إلى زيادة في عدد المعادلات التي تصف النظام الديناميكي . هناك مثال رقمي مفصل مقدم في هذه الورقة , حيث تم التأكيد على ميزات هذه الطريقة . ويعرض هذا المثال ذراعًا آليًّا فراغيًّا يحتوي على مجموعة من الأجسام التي تشكل أنشوطة , وهو يتميز بأن مولدات الحركة جميعها مثبتة على قاعدة .

8 – أثار المعالجة والدمك بطرق غي قياسية على مقاومة العوارض الخرسانية المسلحة

محمد شاذلي الحداد , وعبد الرحيم محمد عرفه , وأحمد محمد الهندي ، قسم الهندسة المدنية , كلية الهندسة , جامعة الملك سعود ، الرياض – المملكة العربية السعودية
المستخلص . تم في هذه الدراسة تقدير النقص في قوة ضغط الخرسانة ومقاومة العوارض الخرسانية المسلحة لعزم الانحناء الناتج من استخدام طرق غير قياسية في عملية معالجة ودمك الخرسانة . ولقد تم صب الخرسانة ودمكها ومعالجتها في ظروف الجو الحار والجاف لمدينة الرياض أثناء فصل الصيف , حيث شمل البحث ثلاث مجموعات من عينات الاختبار , تتكون كل مجموعة من عشر عوارض خرسانية مسلحة , وخمس عوارض خرسانية غير مسلحة لاختبارات القوالب , وثلاثين عينة أسطوانية قياسية . وتم إجراء الاختبار على العينات بعد 28 يومًا من صب الخرسانة , حيث تم اختبار العوارض المسلحة تحت تأثير حمل مركز في نقطتين . أما القوالب والعينات الأسطوانية فقد اختبرت تحت تأثير الضغط المباشر . وأظهرت النتائج أنه بالرغم من حصول نقص لا يقل عن 20% في مقاومة الخرسانة للضغط , بسبب استخدام طرق غير قياسية في دمكها ومعالجتها , فإن جميع العوارض المسلحة المختبرة أظهرت مقاومة لعزم الانحناء تزيد بما لا يقل عن 20% عن المقاومة المحددة في التصميم .

9 – سلوك ضغط الماء بالتربة نتيجة التغير المفاجئ للأحمال (حالة أفقية)

صلاح الدين عوض اللّه ، قسم علوم وإدارة موارد المياه , كلية الأرصاد والبيئة وزراعة المناطق الجافة ، جامعة الملك عبد العزيز , جدة – المملكة العربية السعودية
المستحلصأجريت دراسة على سلوك عمود ضغط المراء بالتربة لقطاع مشبع بالماء , وعلاقته بالتغير المفاجئ لوضع الماء الأرضي . تشاهد هذه الظاهرة في الآبار غير المحددة , وذلك للهبوط المفاجئ للماء الأرضي , لعمليات الضخ التي تشابه ظاهرة التصلد . نتيجة
لقد تم إجراء تجارب مكثفة لدراسة هذه الظاهرة وإيجاد التفسير العلمي لها . أوضحت الدراسة أن ظاهرة انتشارية الضغط في القطاع المشبع تتلاءم مع معادلة الانتشار لكلا الحالتين , الضغط الموحد والضغط الهيدروستاتي الموزع مع العمق .

الوسوم mx/g/1, الأتال, الاتزان, العظمى, القيمة

العلوم الكيميائية

ثابت الاتزان

كاتب المقالة بواسطة aksachli
تاريخ المقالة 4 فبراير، 2022
لا توجد تعليقات على ثابت الاتزان

ثابت الاتزان

بما أن تراكيز مكونات تفاعل ما تبقى ثابتة عند الاتزان، فهل توجد علاقة رياضية بين تراكيز تلك المكونات عند الاتزان؟
ادرس حالة الاتزان عند تحلل غاز كلوريد الفسفور PCl 5(V)i :

لقد قيست تراكيز المواد عند الاتزان في تجارب متعددة عند درجة حرارة ثابتة (‏°760س) وضغط ثابت وكانت النتائج، كما في الجدول (5-1)

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.

سؤال

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).

سؤال

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

[IMG]http://www.*************/up/uploads/18bdb16a31.gif[/IMG]

الوسوم الاتزان

العلوم الكيميائية

بعض الحسابات المبنيّة على ثابت الاتزان

كاتب المقالة بواسطة الأستاذ رشيد
تاريخ المقالة 4 فبراير، 2022
لا توجد تعليقات على بعض الحسابات المبنيّة على ثابت الاتزان

بعض الحسابات المبنيّة على ثابت الاتزان

1- حساب ثابت الاتزان
يمكن حساب ثابت الاتزان لتفاعل ما إذا عرفت تراكيز مكونات التفاعل عند الاتزان، كما يتضح في المثالين الآتيين:

مثال (1):
أدخلت كمية من غاز النتروجين وغاز الهيدروجين في وعاء سعته (10) لترات، وسمح لهما بالتفاعل – عند 350‏ْس– حتى وصل التفاعل إلى حالة الاتزان:
وجد عند الاتزان أن عدد مولات النتروجين والهيدروجين والأمونيا هي ( 4.25) ، (5.75) ، (1.5) مول معلى الترتيب. احسب ثابت الاتزان للتفاعل المتزن عند 350‏ْس.

الحل: اكتب اولا تعبير ثابت الاتزان:

وقبل التعويض في العلاقة السابقة عليك حساب تراكيز المواد عند الاتزان (بالمول/لتر).

بالتعويض في تعبير ثابت الاتزان :

مثال (2):
أدخل 0.625 مول من N 2O 4 في إناء سعته 0.5 لتر، وترك ليتفكك – عند درجة حرارة معينة – إلى غاز NO 2، وعند الاتزان وجد أن الإناء يحتوي 0.5 مول من No 2 احسب ثابت الاتزان للتفاعل:

الحل : احسب أولاً تراكيز الغازات قبل التفاعل

يتضح من معادلة التفاعل الموزونة أن الزيادة في [NO 2] بمقدار 2 مول/ لتر يقابلها نقص في [N 2O 4] بمقدار (0.5× 2 مول/ لتر)، وبما أن الزيادة في [NO 2] = ا1 مول/ لتر، فإن[N 2O 4] ينقص بمقدار 0.5 مول/ لتر.
إذاً [N 2O 4] المتبقي = 1.25 – 0.5 = 0.75 مول/ لتر.
ولتسهيل الأمر تنظم التغيرات في تراكيز المواد في جدول كالآتي:
معادلة الاتزان

التراكيز قبل التفاعل (مول/لتر)
التغير في التركيز (مول/لتر)
التراكيز عند الاتزان (مول/لتر)
صفر
1
(صفر 1) = 1
1.25
-0.5
1.25 – 0.5 = 0.75

وبالتعويض في تعبير ثابت الاتزان :

سؤال

في تجربة لتحلل غاز الفوسجين COCl 2 لتكوين CO ، Cl 2 ، أدخل (1) مول من COCl 2 – عند درجة حرارة معينة – في وعاء سعته (10) لترات، ووجد عند الاتزان أن الوعاء يحتوي على 0.2 مول من غاز Cl 2. احسب ثابت الاتزان (K C) للتفاعل الآتي:

2-حساب التراكيز عند الاتزان
يمكن حساب تراكيز مكونات التفاعل عند الاتزان بناء على معرفة ثابت الاتزان ومكوناته قبل التفاعل، وبالرجوع لمعادلته الموزونة كما يتضح في الأمثلة الآتية:
مثال (3):
عند ‏°425س كان ثابت الاتزان للتفاعل الآتي يساوي 46:

فإذ أدخل (1) مول من كل من H 2، I 2 في وعاء سعته 0.5 لتر عند 425‏ْس. احسب تركيز كل مادة مشتركة في التفاعل عند الاتزان.

الحل:
افترض أنه قد تقاعل س مول/ لتر من كل من H 2، I 2 فإنه ينتج 2س مول/ لتر من HI وفقاً لمعادلة التفاعل الموزونة. وهكذا، فإن (النقص) في تركيز كل من H 2، I 2 بمقدار س، تقابله زيادة في تركيز HI بمقدار 2س. وباستخدام الجدول:

معادلة الاتزان

التراكيز قبل التفاعل (مول/لتر)
التغير في التركيز (مول/لتر)
التراكيز عند الاتزان (مول/لتر)

صفر
2س
2س

– س
2-س

– س
2-س

وبالتعويض في تعبير ثابت الاتزان:

وبحساب الجذر التربيعي لكل من الطرفين تحصل على :
إذا س = 1.54 مول / لتر.
إذاً التراكيز عند الاتزان هي :
[H 2] =ا [I 2] =ا 2 – س = 2 – 1.54 = 0.46 مول / لتر
HI =ا 2س = 2 × 1.54 = 3.08 مول / لتر
مثال (4):
وضع 1.5 مول من غاز PCI 5 في دورق سعته 0.5 لتر، وعند تسخين الدورق عند 250‏ْس تحلل PCI 5وحدث الاتزان الممثل بالمعادلة الآتية :
فإذا علمت أن K C للتفاعل عند 250‏ْس =ا 1.8 فاحسب:
أ- تراكيز مكونات التفاعل (مول/ لتر) عند الاتزان ب-ت النسبة المئوية لتفكك PCl 5

الحل:
أ) تبين معادلة التفاعل المتزن أنه إذا تحلل PCl 5 بمقدار (س) مول/ لتر فإنه ينتج (س) مول/ لتر من Cl 2، (س) مول / لتر من PCl 3، وباستخدام الجدول:

معادلة الاتزان

التراكيز قبل التفاعل (مول/لتر)
التغير في التركيز (مول/لتر)
التراكيز عند الاتزان (مول/لتر)

صفر
س
س
صفر
س
س

-س
3-س

وبتعويض التراكيز عند الاتزان في تعبير ثابت الاتزان:

س2 1.8 س – 5.4 = صفر
وبحل المعادلة التربيعية تجد أن س=1.59 مول/ لتر
التراكيز عند الاتزان كما يأتي:
[Cl 2]ا= [PCl 3] = خ1.59 مول/ لتر
[PCl 5] = ا3- 1.59 = ج1.41 مول/ لتر
ب- احسب عدد مولات PCl 5 التي تفككت عند الاتزان كالآتي:

الوسوم الاتزان, الحسابات, المبنيّة

العلوم الكيميائية

العوامل المؤثرة في وضع الاتزان

كاتب المقالة بواسطة aksachli
تاريخ المقالة 4 فبراير، 2022
لا توجد تعليقات على العوامل المؤثرة في وضع الاتزان

العوامل المؤثرة في وضع الاتزان

عرفت أن تفاعلاً ما يصل إلى حالة الاتزان عندما تصبح سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة التفاعل العكسي. وفي هذا البند ستناقش العوامل المختلفة التي تتأثر بها حالة الاتزان.
إن معرفة تأثير العوامل المختلفة في حالة الاتزان له أهمية بالغة في العمليات الصناعية؛ إذ يساعد على اختيار الظروف المناسبة لتوجيه التفاعل نحو زيادة إنتاج مادة ما. فمثلاً؛ عند إنتاج الأمونيا حسب المعادلة:

يجري الاهتمام بزيادة تركيز NH 3 عند الاتزان؛ فهل يتم ذلك برفع درجة الحرارة أم خفضها؟ وبزيادة الضغط أم خفضه؟ لقد درس العالم الفرنسي لوتشاتلييه عدة أوضاع اتزان لتفاعلات كيميائية وتغيرات طبيعية، وتصول إلى مبدأ يعرف باسمه، يمكن بوساطته التنبؤ وصفياً بأثر العوامل المختلفة في موضع الاتزان. وينص مبدأ لوتشاتلييه على أنه إذ حدث تغير في أحد العوامل المؤثرة في الاتزان – كدرجة الحرارة أو التركيز أو الضغط – فإن الاتزان سيعدل موضعه بحيث يقلل تأثر التغير إلى أقصى درجة ممكنة.
وستناقش فيما يأتي تأثير العوامل المختلفة في وضع الاتزان بناءً على مبدأ لوتشاتلييه:
1- التركيز
عند إضافة محلول ثيوسيانات البوتاسيوم إلى محلول كلوريد الحديد (III) يتلون المزيج باللون الأحمر، وبمرور بعض الوقت تثبت شدة لون المحلول نظراً لوصول التفاعل إلى وضع الاتزان:

ولدراسة تأثير تغير التراكيز في وضع الاتزان نفذ النشاط الآتي:

النشاط (5-3): اتزان ذوبان اليود في مذيبين
تحتاج لإجراء هذا النشاط المحاليل الآتية : K 2CrO 4ا (1 غ/ 50مل) ، K 2Cr 2O 7ا (1 غ/ 50 مل) محلول HCl حجمه 50 مل وتركيزه (1 مول/ لتر). محلول NaOH حجمه 50 مل وتركيزه (1 مول/ لتر)، قطارتين، أنابيب اختبار.
– ضع 5 مل من محلول SK 2CrO 4 في أنبوب اختبار. أضف بضع قطرات من محلول HCl. لاحظ تغير اللون.
سجل ملاحظاتك، ثم أضف بضع قطرات من محلول NaOH ولاحظ تغير اللون وسجل ملاحظاتك.
حاول أن تفسر النتائج اعتماداً على المعادلة الآتية:

والآن ادرس الاتزان الآتي الذي تمثله المعادلة:

فإذا أضفت كتلة من غاز CO 2 إلى التفاعل المتزن، فما تأثير ذلك في تراكيز النواتج (H 2O , CO) وهل يتغير ثابت الاتزان بسبب ذلك؟
للإجابة عن السؤالين، ادرس التجربة الآتية ونتائجها:
في إحدى التجارب على التفاعل السابق تم قياس تراكيز مكونات التفاعل (H 2 , CO 2) عند الاتزان. وبعد إضافة كتلة من غاز CO 2 إلى وعاء التفاعل قيست التراكيز بعد فترة مناسبة فوجد بأن التفاعل قد وصل إلى وضع اتزان جديد، وكانت النتائج، كما في الجدول الآتي:

معادلة التفاعل المتزن

التراكيز (مول/لتر) عند الاتزان قبل إضافة Co2

0.025
0.100
0.061
0.075

التراكيز (مول/ لتر) بعد إضافة Co2 والوصول إلى اتزان جديد

0.032
0.107
0.053
0.118

احسب ثابت الاتزان في الحالتين، ماذا تلاحظ؟

ما أثر إضافة CO 2 في كل من : تراكيز النواتج، تركيز H2؟

في أي الاتجاهين مال موضع الاتزان؟

سؤال

في التفاعل المتزن الآتي :
ما أثر كل من المتغيرات الآتية في تركيز SO 3 عند الاتزان؟
1- زيادة تركيز SO 2 ا 2-نقص تركيز O 2.

الترسبات في الكهوف الجيرية

تتكونُ الكهوف الجيرية في المناطق الغنية بالصخور الجيرية (كربونات الكالسيوم) انظر الشكل. وكربونات الكالسيوم قليلة الذوبان في الماء كما يتبين من قيمة KC للاتزان الآتي:

وتـزداد ذائبية CaCO 3 إذا أزيح موضـع الاتزان السابق إلى جهة اليمين، ويتم ذلك بتفاعل الأيونات مع أيونات +H 3O التي تمّيز المحاليل الحمضية:

وتنتج أيونات +H 3O من ذوبان غاز Co 2 في الماء حسب المعادلة الآتية:

وبدمج المعادلات السابقة تحصل على معادلة الاتزان الكلي التي تمثل ذوبان الصخور الجيرية بفعل مياه الأمطار المشبعة بغاز CO 2 ثم ترسبها ثانية كما في المعادلة الآتية:

وعندما تسرب قطرات الماء التي تحتوي على الأيونات () من سقف الكهف تفقد غاز CO 2 مما يسبب إزاحة موضع الاتزان إلى جهة اليسار فتترسب تبعاً لذلك CaCO 3، وبمرور الزمن تتراكم هذه الترسبات على السقف مكونة ما يشبه الأعمدة التي يزداد طولها تدريجياً وتتخذ أشكالاً جميلة تتدلى من سقف الكهف وتسمى الأعمدة الهابطة (ستالاكتايت).
وفي حال سقوط قطرات الماء التي تحتوي على أيونات () على أرضية الكهف فإن البروزات تتكون على أرضية الكهف وتسمى الأعمدة الصاعدة (ستالاغمايت). وتبلغ سرعة تكوّن البروزات قرابة 2 مم في السنة. وقد تلتقي الأعمدة الصاعدة- أحياناً- مع تلك الهابطة من السقف مكونة أشكالاً جميلة.

2- درجة الحرارة
تعلم أن التفاعلات الكيميائية قد تكون ماصة للحرارة أو طاردة لها. وعند تمثيل التفاعل الماص للحرارة تظهر الحرارة الممتصة إلى جانب المواد المتفاعلة:

وفي التفاعل الطارد للحرارة تظهر إلى جانب المواد الناتجة:

والسؤال الذي يطرح نفسه: ما أثر تغيير درجة الحرارة في حالة الاتزان لتفاعل ما؟
يبين الجدول (5-4) : قيم ثابت الاتزان لتفاعلين أحدهما ماص للحرارة (أ) والآخر طارد لها (ب) عند درجات حرارة مختلفة:

( أ ) تفاعل ماص للحرارة

درجة الحرارة (س‏ْ)
ثابت الاتزان
1600
1800
2000
2200
2.5 × 10 -4
7.3 × 10 -4
19 × 10 -4
41 × 10 -4
( ب ) تفاعل طارد للحرارة

درجة الحرارة (س‏ْ)
ثابت الاتزان
340
380
420
460
70.8
61.9
53.7
46.8

أنظر في بيانات الجدول (5-4) كيف تتغير قيم ثابت الاتزان بارتفاع درجة الحرارة في كل من الحالتين؟
و كيف تفسر هذه النتائج وفقاً لمبدأ لوتشاتلييه؟
بدراسة المعادلة من الجدول (5 –4/أ)

تلاحظ أن التفاعل في الاتجاه الأمامي () يمتص الحرارة حتى يتحد النتروجين والأكسجين لتكوين أكسيد النتروجين (II)، وفي التفاعل العكسي () تنطلق الحرارة عند تفكك NO وعند رفع درجة الحرارة فإن موضع الاتزان يميل نحو الجهة التي تمتص الحرارة المعطاة، أي جهة اتحاد بعض جزيئات O 2 ، N 2 وتكوين المزيد من جزيئات NO.
وتؤدي إزاحة الاتزان في التفاعل السابق إلى اليمين – بارتفاع درجة الحرارة – إلى تناقص تركيز o 2 ، N 2 وتزايد تركيز NO؛ مقارنة بتراكيزها عند درجة الحرارة المنخفضة، فتزداد تبعاً لذلك – قيمة ثابتة الاتزان، وهذا يتفق مع النتائج التجريبية المبينة في الجدول (5 –4).
وبدراسة المعادلة الآتية من الجدول (5-4/ب).

تلاحظ أن رفع درجة الحرارة سيؤدي إلى ميل الاتزان إلى الجهة التي تمتص فيها الحرارة المعطاة ()؛ أي جهة تفكك بعض جزيئات HI ليصل إلى اتزان جديد تقل فيه قيمة (K C)؛ مقارنة بقيمته عند درجة الحرارة المنخفضة.

سؤال

انقل الجدول الآتي إلى دفترك واملأ الفراغات فيه:

نوع التفاعل
التغير في درجة الحرارة
اتجاه الاتزان
قيمة K C
ماص للحرارة
زيادة
نقصان

……….
تزداد
……….
طارد للحرارة
زيادة
نقصان
……….
……….
……….
……….

3- الضغط
يتناسب ضغط الغاز (عند درجة حرارة معينة) طردياً مع تركيز جزيئاته، ويعتمد ضغط الغاز على عدد الجزيئات وليس على نوع الغاز؛- فالضغط الناتج من (1) مول من غاز H 2 يساوي الضغط الناتج من (1) مول من غاز CO 2 أو من (1) مول من أي غاز آخر عند درجة الحرارة نفسها.
يعد الضغط من العوامل المؤثرة في حالة الاتزان، وبخاصة في التفاعلات الغازية.
ادرس معادلة الاتزان الآتي:

دقق في معادلة التفاعل، كيف يتغير عدد الجزيئات بسبب التفاعل؟ وما أثر ذلك في الضغط الناتج؟

الشكل (5-14): أثر زيادة الضغط في وضع
الاتزان الكيميائي.

تبين معادلة التفاعل أن جزيئاً واحداً من CH 3OH ينتج كلماً اختف جزيء CO، وجزيئان من H 2؛ أي أن التفاعل في الاتجاه الأمامي يؤدي إلى نقص في عدد الجزيئات مما يؤدي إلى نقص في الضغط. وعلى عكس ذلك يؤدي الاتجاه الآخر إلى زيادة الضغط بسبب زيادة عدد الجزيئات.
تأمل الشكل ( 5-14) ولاحظ ماذا يحدث للاتزان لو زاد الضغط الخارجي (مع بقاء درجة الحرارة ثابتة)؟
إن زيادة الضغط الخارجي ستؤدي إلى تنقص في الحجم مما يؤدي إلى زيادة تراكيز مكونات التفاعل.
وفقاً لمبدأ لو تشاتلييه سيتجه التفاعل إلى الجهة التي تقلل من الضغط، أي الجهة التي سيقل فيها العدد الكلي للجزيئات، وذلك بأن تتفاعل بعض جزيئات CO مع بعض جزيئات H 2 لتكوين CH 3OH ا(3 جزيئات تعطي جزيئاً واحداً). وبالمثل، يؤدي تقليل الضغط الواقع على التفاعل المتزن إلى إزاحته نحو الجهة التي يزداد فيها عدد الجزيئات، أي الجهة التي تتفكك فيها بعض جزيئات CH 3OH لتعطي H 2، CO (جزيء واحد يعطي 3 جزيئات). ولكن، هل يتأثر موضع الاتزان بتغير الضغط في التفاعلات الغازية جميعها؟
ادرس معادلة الاتزان الآتي:

هل يصاحب هذا التفاعل تغير في عدد الجزيئات؟ وهل تتأثر حالة الاتزان بتغيير الضغط الواقع عليه؟
بما أن هذا التفاعل غير مصحوب بتغير في عدد الجزيئات؛ فإن تغير الضغط لن يؤثر في حالة الاتزان؛ إذ إن انزياح لااتزان إلى أي من الاتجاهين لا يساعد على مقاومة أثر تغيير الضغط. وتنطبق هذه النتيجة على أي تفاعل غازي لا يصاحبه تغير في عدد الجزيئات.

سؤال

انظر إلى معادلة الاتزان الآتية :

ما أثر كل مما يلي على شدة اللون البني:
1- زيادة الضغط الكلي 2- زيادة حجم الوعاء 3- زيادة درجة الحرارة

4- العوامل المساعدة:

الشكل (5-15): طاقة التنشيط بوجود العامل المساعد وغيابه لكل من التفاعل الأمامي والعكسي.
درست سابقاً أن العامل المساعد يعمل على زيادة سرعة التفاعل الكيميائي، إذ إنه يقلل طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل، ففي معادلة الاتزان العامة الآتية:

هل تتوقع أن تتأثر حالة الاتزان إذا أضفت عاملاً مساعداً على وعاء التفاعل؟ للإجابة عن السؤال ادرس الشكل (5-15) وأملأ الجدول الذي يليه:

التفاعل
رمز طاقة التنشيط
الأمامي دون العامل المساعد
الأمامي بوجود العامل المساعد
العكسي دون العامل المساعد
العكسي بوجود العامل المساعد
أ
–
–
–

كيف تتغير طاقة لتنشيط لكل من التفاعل الأمامي والعكسي بوجود العامل المساعد؟
يتبين لكل أن هناك نقصاً متساوياً في طاقة التنشيط لكل من التفاعل الأمامي والعكسي، وبناء على ذلك ستزداد سرعة التفاعل في الاتجاهين بالمقدار نفسه، لذا لا تتأثر حالة الاتزان بوجود العامل المساعد، وإنما تزداد سرعة وصول التفاعل إلى حالة الاتزان.

الوسوم الاتزان, العوامل, المؤثرة

العلوم الكيميائية

تطبيقات عملية على الاتزان

كاتب المقالة بواسطة aksachli
تاريخ المقالة 4 فبراير، 2022
لا توجد تعليقات على تطبيقات عملية على الاتزان

تطبيقات عملية على الاتزان

تمت الاستفادة من العوالم المؤثرة في حالة الاتزان في توجيه كثير من التفاعلات ذات الآثار المهمة في حياة الإنسان، وفي تطبيقات صناعية متعددة منها:
1- معالجة التلوث في الهواء الجوي
يعد تلوث الهواء الجوي من المشكلات المعاصرة، وتأتي ملوثات الهواء بشكل رئيس من عوادم السيارات ودخان المصانع في شكل غازات منها: Co ، CO 2 ، SO 2، No وهي غازات ضارة؛ فغاز CO سام، وغاز SO 2 – كما تعلم – يسبب المطر الحمضي.
ينتج غاز NO في محرك السيارة – عند درجات حرارة عالية وتحت تأثير الضغط – من تفاعل النتروجين الجوي مع الأكسيجن كما في المعادلة الآتية :
الشكل (5-16): تلوث هواء المدن الصناعية.

ثم يتحد NO مع أكسجين الهواء ليعطي غاز NO 2 الذي يظهر في شكل سحابة بنية اللون عند تعرضه لضوء الشمس؛ انظر الشكل (5-16). ولغاز NO 2 آثار بيئية ضارة؛ فهو يؤثر في طبقة الأوزون، ويفكك بعض المنتجات المطاطية، ويضر بالعينين والأغشية المخاطية والأنف والرئتين.
أنظر إلى معادلة تكون NO ، كيف يمكن دفع الاتزان نحو اليسار لتقليل كمية NO الناتجة؟
لا يؤثر تغيير الضغط في حالة الاتزان (لماذا؟ )، ولكن خفض درجة الحرارة سيدفع الاتزان نحو الجهة التي تقلل إنتاج NO. ولذلك لابد من خفض درجة الحرارة في محركات السيارات، وهذا يتطلب تصميماً خاصاً للمحرك؛ وهو موضوع قيد البحث والدراسة.
2-2- صناعة الأمونيا (NH 3) – طريقة هابر
تستخدم الأمونيا سماداً، وتدخل في صناعة الأسمدة النتروجينية الأخرى. وتحضر صناعياً باتحاد غازي الهيدروجين والنتروجين وفق المعادلة الآتية :

والمهم في الصناعة البحث عن الظـروف المناسبة لإنتاج الأمونيا تجارياً، ويتـم ذلك بإزاحة الاتزان السابق إلى جهة اليمين () فما تلك الظروف؟
إن أول ما تفكر به هو تغيير درجة الحرارة، وبالرجوع إلى المعادلة تلاحظ أن التفاعل طارد للحرارة وأن خفض درجة الحرارة سيؤدي إلى تكوين المزيد من الأمونيا. وهذا يتضح لدى مقارنة قيم (KC) الآتية:
K C= عند ‏°25س = 7.6 × 10 -3 لتر2 / مول2
K C = عند ‏°45س = 6.5 × 10 -3 لتر2/ مول2
ولكن التفاعل عند درجات الحرارة المنخفضة يكون بطيئاً جداً ويحتاج إلى زمن طويل للوصول إلى حالة اتزان ولكي يتغلب العالم هابر على هذه المشكلة فقد استخدم عاملاً مساعداً، ومع ذلك بقيت المشكلة قائمة فعلى الرغم من أن العامل المساعد يزيد من سرعة الوصول إلى الاتزان إلا أنه سيزيد من سرعة التفاعل بالاتجاهين، فتبقى كتلة NH 3 الناتجة قليلة! فما الحل إذن؟
أنظر إلى معادلة التفاعل تجد أن توفير ضغط مرتفع سيعلم على إزاحة موضع الاتزان نحو تكوين الأمونيا، كما أن سحب الأمونيا الناتجة من التفاعل يعمل هو الآخر في الاتجاه نفسه.
وقد تم اختيار درجة الحرارة (450‏ْس) للتوفيق بين السرعة المقبولة للتفاعل والقيمة المقبولة لثابت الاتزان بوجود عام مساعد مناسب واستخدام ضغوط مرتفعة للغازات. انظر الشكل (5-17).
الشكل (5-17): مخطط طريقة هابر لصناعة الأمونيا.
وفي المصانع يتم إدخال غازي h 2، N 2 إلى الجهاز وتعريضها إلى ضغط يتراوح بين 200- 300 ضغط جوي ودرجة حرارة مقدارها 450‏ْس، وبعد وصول التفاعل إلى حالة الاتزان تنقل المواد إلى وحدة تبريد لتحويل الأمونيا من الحالة الغازية إلى أمونيا سائلة يتم سحبها من وسط التفاعل، ثم يعاد H 2 ، N 2 إلى وسط التفاعل ثانية. ويوجد في الجهاز عامل مساعد هو Fe 3O 4 لزيادة سرعة الإنتاج.

الوسوم الاتزان

العلوم الكيميائية

معنى الاتزان الدينامي

كاتب المقالة بواسطة الأستاذ رشيد
تاريخ المقالة 4 فبراير، 2022
لا توجد تعليقات على معنى الاتزان الدينامي

معنى الاتزان الدينامي

الشكل (5-10): سرعة التبخر تساوي سرعة التكاثف عند الاتزان.

إذا أخذت كأساً من الماء ووضعتها تحت ناقوس زجاجي كما في الشكل (5-10)، وراقبت ما يحدث للماء خلال عدة أيام، فإنك ستلاحظ أن سطح الماء ينخفض قليلاً ثم يتوقف هذا الانخفاض بمرور الوقت؛ إذ تبقى كتلة الماء في الكأس وكتلة البخار في الهواء المحيط بها ثابتتين مهما طال الوقت.
يمثل الوضع السابق وضع اتزان بني الماء وبخاره. ولكن هل يتوقف تبخر الماء عند الاتزان؟ وهل تبقى جزيئات بخار الماء سابحة في الهواء تحت الناقوس دون تغيير؟
يتواصل تبخر الماء في الناقوس، وفي الوقت نفسه، يستمر تكاثف جزيئات بخار الماء المنتشرة في هواء الناقوس وتحولها إلى سائل. وتكون سرعة التبخر مساوية لسرعة التكاثف أي حالة الأتزان. ويمكن التعبير عن وضع الاتزان بين الماء وبخاره كالآتي:

ومن أمثلة الاتزان ما يحصل عند ذوبان المواد الصلبة البلورية في السوائل. فمثلاً: يذوب اليود (I2) في محلول يوديد البوتاسيوم، كما أنه يذوب في المذيبات العضوية مثل (1 ، 1، 1- ثلاثي كلور و إيثان).
ولتعرف الاتزان الذي يحدث لذوبان اليود في كلا المذيبين نفذ النشاط الآتي:

النشاط (5-2): اتزان ذوبان اليود في مذيبين
تحتاج لإجراء النشاط إلى يود، ومحلول يوديد بوتاسيوم، 1 ، 1، 1- ثلاثي كلور وإيثان، وأنبوب اختبار.
1- أذب 0.1 غ من I 2 في 5 مل من محلول يوديد البوتايوم في أنبوب اختبار. ما لون محلول اليود؟
2- أضف 5 مل من مادة 1 ، 1، 1- ثلاثي كلور وإيثان إلى الأنبوب. هل تذوب هذه المادة في الماء؟
3- رج الأنبوب جيداً ولاحظ ما يحدث.
ماذا يحدث لتركيز I 2 في كل من المحلول المائي والمذيب العضوي عند رج الأنبوب؟
4- اترك الأنبوب بعض الوقت ليستقر. هل يتغير تركيز اليود في كل من الطبقتين بمرور الوقت؟

الشكل (5-11): تغيّر تركيز اليود في مذيبين مع الزمن، وثبوته عند الاتزان. يبين الشكل (5 –11) تغير تركيز اليود في كل من المذيبين، بمرور الوقت، عند الاتزان، ولعلك قد لاحظت تناقص تركيز اليود في المحلول المائي في الوقت الذي يتزايد تركيزه في 1، 1، 1- ثلاثي كلوروإيثان.
وعند الاتزان يثبت تركيز اليود؛ إذ تصبح سرعة ذوبانه في المحلول المائي مساوية لسرعة ذوبانه في 1، 1، 1- ثلاثي كلوروإيثان ويمكن تمثيل وضع الاتزان كما يأتي:

تعد الحالات السابقة أمثلة على الاتزان الذي يشمل تغيرات طبيعة منعكسة، وبالمثل؛ فإن التفاعلات الكيميائية تحدث في اتجاهين وتصل إلى وضع الاتزان فمثلاً: عند تسخين كلوريد الأمونيوم NH 4Cl في أنبوب اختبار، فإنه يتحلل بالحرارة إلى غازي الأمونيا وكلوريد الهيدروجين وفق المعادلة الآتية:

ومن المعلوم أن غاز كلوريد الهيدروجين يتفاعل مع غاز الأمونيا لينتج كلوريد الأمونيوم وفق المعادلة الآتية:

ماذا تتوقع أن يحدث عند تسخين كتلة من كلوريد الأمونيوم في وعاء مغلق؟
إن ما يحدث أولاً هو تحلل كلوريد الأمونيوم إلى غازي NH 3 ، HCl ، وعندما تتكون كتل مناسبة من NH 3 ، HCl فإنهما يتفاعلان ليعطيا NH 4Cl. ويستمر التفاعلان، إلى أن تتساوى سرعتهما، وعندها لا يطرأ أي تغيير على كتل المواد المتفاعلة أو الناتجة من التفاعل؛ فيقال بأن التفاعل قد وصل إلى وضع اتزان، كالآتي:

لاحظ أن السهمين المتعاكسين يدلان على أن التفاعل منعكس.

الشكل (5-12): التغير في سرعة التفاعل الأمامي والعكسي مع الزمن
ولفهم كيفية وصول التفاعل إلى حالة الاتزان، دقق في الشكل ( 5-12) الذي يبين التغيرات التي تطرأ على سرعة التفاعل الأمامي () والتفاعل العكسي (). ما العلاقة بين سرعتيهما عند الاتزان؟
في البداية تكون سرعة التفاعل الأمامي كبيرة وسرعة التفاعل العكسي صفر، ومع مرور الوقت تتناقص سرعة التفاعل الأمامي بسبب النقص التدريجي في تركيز المواد المتفاعلة. وعندما يصل التفاعل إلى وضع الاتزان فإن سرعة التفاعل الأمامي تكون مساوية لسرعة التفاعل العكسي.
وبناء على ذلك، إذا كان التفاعل العام الآتي في حالة اتزان:
فعند بدء التفاعل تكون تراكيز (B, A) كبيرة، ولذلك تكون سرعة التفاعل الأمامي كبيرة وسرعة التفاعل العكسي صفراً. ومع مرور الوقت، تقل سرعة التفاعل الأمامي تدريجياً – بسبب التناقص التدريجي في تراكيز المواد المتفاعلة (B, A) – وتتزايد سرعة التفاعل العكسي – بسبب التزايد المستمر في تركيز المواد الناتجة من التفاعل (D,C) ويستمر التغيّر حتى تصل إلى حالة الاتزان التي تتساوى عندها سرعة التفاعل الأمامي مع سرعة التفاعل العكسي. ويمكن التعبير عن التغير في سرعة التفاعل بالاتجاهين، وتراكيز مكونات التفاعل حتى الوصول إلى الاتزان بالتمثيل الآتي:

تلاحظ أن طول السهم يتناسب طردياً مع سرعة التفاعل في الاتجاه الذي يشير إليه السهم. ولربما تسأل، هل يتوقف التفاعل عند الاتزان؟
تؤكد التجارب أن التفاعل بين المواد مستمر، وما يحدث هو تساوي سرعة التفاعل الأمامي مع سرعة التفاعل العكسي.
فمثلاً : عند تحلل كربونات الكالسيوم بالحرارة في وعاء مغلق تصل إلى حالة إتزان يعبّر عنها بالمعادلة الآتية:

وقد وجد بالتجربة أنه إذا أضفت كتلة من كربونات الكالسيوم التي تحتوي على ذرات كربون مشع لوجدت بعد مرور فترة من الزمن أن ذرات الكربون المشع لا توجد فقط في CaCO 3 بل في بعض جزيئات CO 2 أيضاً، وهذا يدل على أن كربونات الكالسيوم تتحلل باستمرار.
ويحصل المثل عند إضافة غاز الذي يحتوي على ذرات كربون مشع إلى التفاعل المتزن دون تغيير الضغط، فبعد فترة تجد أن كربونات الكالسيوم تحتوي هي الأخرى على كربون مشع، مما يدل على استمرار التفاعل في الاتجاه العكسي أيضاً.
بناء على ما تقدم يمكن وصف الإتزان في التفاعلات الكيميائية المنعكسة بأنه دينامي؛ إذ أن التفاعل لا يتوقف عند الاتزان بل يستمر في الاتجاهين المتعاكسين. وتبقى تراكيز مكونات التفاعل ثابتة لا تتغير مع الزمن، لأن سرعة التفاعل الأمامي تساوي سرعة التفاعل العكسي.

الوسوم الاتزان, الدينامي

العلوم الكيميائية

الاتزان الكيميائي

كاتب المقالة بواسطة aksachli
تاريخ المقالة 4 فبراير، 2022
لا توجد تعليقات على الاتزان الكيميائي

الاتزان الكيميائي

الاتزان الكيميائي
يمكن التعرف على ظاهرة الاتزان من الظواهر الطبيعية الآتية
-دورة الأكسجين:تظل نسبة الأكسجين ثابتة في الهواء رغم استهلاكه في عمليات التنفس و الاحتراق لأن النباتات تنتجه في عملية البناء الضوئي
-دورة ثاني أكسيد الكربون : ينتج من عمليات التنفس ثم تستهلكه النباتات في عملية البناء الضوئي
-دورة النيتروجين:تستهلكه الكائنات في صورة نشادر أو نترات أو بروتينات و عند موت هذه الكائنات تتحلل فيعود النيتروجين إلى التربة أو الهواء
-دورة الماء : الماء المتصاعد إلى طبقات الجو العليا في صورة بخار يعود ثانية على هيئة مطر كما تستهلكه الكائنات في عمليات التغذية و يعود ثانية في عمليات الإخراج
الاتزان في جسم الإنسان
1-ثبات نسبة السكر في الدم : حيث تبلغ هذه النسبة في دم الإنسان من 80 : 120 مليجرام /100سم3
علل ثبات نسبة السكر في دم الإنسان ؟ لأنه إذا زادت نسبة سكر الجلوكوز في الدم عن المعدل الطبيعي يتم تخزين الزائد على هيئة نشا حيواني
( جليكوجين ) في الكبد و العضلات و إذا قلت نسبته يتحول النشا الحيواني إلى سكر جلوكوز مرة أخرى [جلوكوز======= نشا حيواني ]
2-ثبات نسبة بعض العناصر مثل الكالسيوم و الفوسفور:تبلغ نسبة وجودهما في البلازما و السائل بين الخلوي من36 :40مليجرام /100سم3
علل ثبات نسبة بعض العناصر في الدم مثل الكالسيوم و الفوسفور ؟ لأنه إذا زادت نسبة الكالسيوم أو الفوسفور في الدم تنشط عملية تكوين العظام و إذا قلت النسبة تتحلل العظام لتعويض النقص في نسبة الكالسيوم أو الفوسفور
علل يصاب الانسان أحيانا بلين العظام و هشاشتها و أمراض الأسنان ؟ بسبب نقص نسبة الكالسيوم في الجسم فتتحلل العظام لتعويض النقص في نسبة الكالسيوم
علل ينصح الأم المرضعة ( أو الأطفال ) بتناول البيض و اللبن ؟ لأنها مواد غنية بالكالسيوم فعند تناولها تزداد نسبة الكالسيوم في الدم فتنشط عملية تكوين العظام
الاتزان في المحلول المشبع
عند إضافة قليل من برمنجنات البوتاسيوم KmnO4 الصلبة إلى قليل من الماء في زجاجة ساعة و التحريك تذوب البرمنجنات و يصبح لون المحلول أرجواني و باستمرار إضافة ملح البرمنجنات يزداد اللون الارجواني إلى أن يصل المحلول إلى حد لا يستطيع بعده أن يذيب المزيد من البرمنجنات الصلبة فتترسب في القاع و بذلك يكون المحلول قد وصل إلى حالة التشبع .و هنا يبدو لنا أن النظام قد وصل إلى حالة السكون و أن قيم تركيز المواد أصبحت ثابتة على المستوى المرئي و لكن المستوى غير المرئي فإن عدد من جزيئات برمنجنات البوتاسيوم الصلبة تذوب في الماء و في الوقت نفسه تترسب جزيئات أخرى من المحلول بنفس السرعة .
أي أنه عند تشبع المحلول نحصل على حالة من الاتزان بين عملية الذوبان و عملية الترسيب
الاتزان في الماء عند تسخينه في إناء مغلق
عند وضع كمية من الماء في إناء مغلق على موقد تحدث عمليتين متعاكستين هما التبخير و التكثيف ففي بداية التسخين يكون معدل التبخير هو السائد و يصحبه زيادة في الضغط البخاري و يستمر التبخير حتى يتساوى الضغط البخاري مع ضغط بخار الماء المشبع و عندئذ تحدث حالة اتزان بين سرعة التبخير و سرعة التكثيف و يتساوى عدد جزيئات الماء التي تتبخر مع عدد الجزيئات التي تتكثف .
-الضغط البخاري: هو ضغط بخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة
-ضغط بخار الماء المشبع :هو أقصى ضغط لبخار الماء يمكن أن يتواجد في الهواء عند درجة حرارة معينة
عندما يكون الضغط البخاري مساويا لضغط بخار الماء المشبع نحصل على حالة من الاتزان بين عمليتي التكثيف و التبخير

النظام المتزن : هو نظام ساكن على المستوى المرئي و نظام ديناميكي على المستوى غير المرئي

حالة الاتزان : هي الحالة التي تكون فيها الخواص المنظورة و الملموسة للنظام ثابتة لا تتغير

ملاحظة : الوصول إلى حالة الاتزان لا تعني توقف التغير في الاتجاهين الطردي و العكسي .. و لكن حدوثهما مستمر في كلا الاتجاهين بنفس المعدل

الاتزان في التفاعلات الكيميائية
التفاعلات التامة ( غير الانعكاسية )
* هي التفاعلات التي تسير في اتجاه واحد فقط و هو اتجاه تكوين النواتج ( الاتجاه الطردي )
حيث لا تتفاعل النواتج مع بعضها مرة أخرى لتكوين المواد المتفاعلة تحت نفس الظروف
لخروج أحد النواتج من حيز التفاعل على هيئة غاز أو راسب
أمثلة
NaCl+AgNO3 ———-> NaNO3 + AgCl

Mg+2HCl ———-> MgCl2 + H2

CuCO3 ———–> CuO + CO2

Cu(NO3)2————> CuO + NO2+ O2
*علل الانحلال الحراري لكربونات النحاس تفاعل تام ؟
ملاحظة : التفاعلات التامة لا يحدث فيه حالة اتزان
التفاعلات الانعكاسية ( غير التامة )
*هي تفاعلات تسير في الاتجاهين الطردي و العكسي حيث توجد النواتج و المتفاعلات في حيز التفاعل
مثال
تفاعل الكحول الإيثيلي C2H5OH مع حمض الأسيتيك CH3COOH لتكوين استر أسيتات الإيثيل CH3COOC2H5

C2H5OH ========= CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH +

* يلاحظ أن صبغة عباد الشمس تتلون باللون الأحمر عند وضعها في الإناء الذي يتم فيه التفاعل رغم أن المواد الناتجة ( استر أسينات الاثيل و الماء ) متعادلة التأثير على عباد الشمس ( علل )
لأن التفاعل انعكاسي و هذا يعني وجود النواتج و المتفاعلات في حيز التفاعل فتتلون صبغة عباد الشمس باللون الأحمر لوجود حمض الأسيتيك في حيز التفاعل

ملاحظة : هذا النوع من التفاعلات يحدث في اتزان بين المتفاعلات و النواتج لوجود كل منهما في حيز التفاعل

الاتزان الكيميائي
هو نظام ديناميكي يحدث عندما يتساوى معدل التفاعل الطردي ع معدل التفاعل العكسي عند ثبات تركيز المتفاعلات و النواتج و تحت ظروف واحدة من الضغط و درجة الحرارة ( و يحدث في التفاعلات الانعكاسية )
بين نوع التفاعلات الآتية
1- NaOH(L) +HCl(L) = NaCl(L) + H2O(L)
2- AgNO3(aq)+BaCl2(aq) = Ba(NO3)2(aq) +AgCl(s)
3- CO(g) + H2O(g) = CO2(g)+ H2(g) في إناء مغلق
4- CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) في إناء مغلق

تقبلوا تحياتي : عصام

الوسوم الاتزان, الكيميائي