3-3 استعمال ثوابت الاتزان (٣)

يقوم درس استعمال ثوابت الاتزان على حساب وتفسير قيم ثابت الاتزان لمعرفة ما إذا كان التفاعل صالحاً لإنتاج كميات كبيرة من النواتج أو لا. إذا كانت قيمة ثابتي الاتزان $K_{eq}$ كبيرة جداً، فهذا يعني أن النواتج هي الغالبة عند الاتزان، بينما القيم الصغيرة جداً تعني أن المتفاعلات هي الغالبة. انظر إلى تعبير ثابت الاتزان للتفاعل: تراكيز النواتج مرفوعة لأسس تساوي معاملاتها تكون في البسط، وتراكيز المتفاعلات في المقام. على سبيل المثال، لتفاعل ما إذا كانت قيمة $K_{eq} = 3.63$ مع تراكيز معلومة للمتفاعلات والنواتج، يمكنك تطبيق الأرقام مباشرة في قانون الاتزان للحصول على القيمة العددية، مما يمنحك مؤشراً واضحاً على موضع الاتزان واتجاه التفاعل وسلوك النظام الكيميائي بدقة عند ثبات درجة الحرارة.

الفكرة الأساسية

تعتمد فكرة الدرس على استخدام قيمة ثابت الاتزان $K_{eq}$ لتقدير كمية النواتج أو المتفاعلات عند وصول التفاعل الكيميائي إلى حالة الاتزان. تدل القيمة الكبيرة لـ $K_{eq}$ على أن النواتج هي السائدة عند الاتزان، بينما تدل القيمة الصغير على بقاء المتفاعلات بكميات كبيرة.

الشرح

لكتابة تعبير ثابت الاتزان لأي تفاعل كيميائي متجانس، نضع تراكيز النواتج في البسط وتراكيز المتفاعلات في المقام، وكل تركيز مرفوع إلى أُس يساوي المعامل الخاص بالمادة في المعادلة الموزونة. المواد الصلبة والسائلة الخالصة لا تكتب في تعبير ثابت الاتزان لأن تركيزها يبقى ثابتاً. إذا قمت بحساب أو تطبيق القيم المعطاة في المسألة، فإن ناتج القسمة يعطيك رقماً ثابتاً عند درجة حرارة معينة.

مثال محلول خطوة بخطوة

خذ التفاعل الآتي: $A + 2B ightleftharpoons C$. إذا كانت تراكيز المواد عند الاتزان هي: $[A] = 0.500 ext{ mol/L}$ و $[B] = 0.621 ext{ mol/L}$ و $[C] = 0.700 ext{ mol/L}$. احسب قيمة $K_{eq}$. الخطوة الأولى: اكتب تعبير ثابت الاتزان: K_{eq} = rac{[C]}{[A][B]^2} الخطوة الثانية: عوض بالتراكيز المعطاة في القانون: K_{eq} = rac{0.700}{(0.500)(0.621)^2} الخطوة الثالثة: احسب الناتج النهائي: K_{eq} = rac{0.700}{(0.500)(0.385641)} = rac{0.700}{0.19282} = 3.63

أخطاء شائعة

نسيان كتابة المعامل العددي كأُس لتركيز المادة في البسط أو المقام. كتابة المواد الصلبة أو السائلة ضمن تعبير ثابت الاتزان رغم أن حالتها الفيزيائية صلبة أو سائلة. الخلط بين بسط النواتج ومقام المتفاعلات.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: اكتب تعبير ثابت الاتزان للتفاعل الآتي: $2N_2H_{4(g)} + 2NO_{2(g)} ightleftharpoons 3N_{2(g)} + 4H_2O_{(g)}$. الإجابة: K_{eq} = rac{[N_2]^3[H_2O]^4}{[N_2H_4]^2[NO_2]^2}. السؤال الثاني: ماذا تعني قيمة $K_{eq}$ الكبيرة جداً لنظام متزن بالنسبة للنواتج؟ الإجابة: تعني أن النواتج هي المفضلة عدديّاً عند الاتزان وأن تراكيزها تكون أكبر بكثير من تراكيز المتفاعلات.