علم وعلماء

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي هي أهم الشروط التي يجب مراعاتها أثناء التفاعل الكيميائي ، كما أنها تؤثر على صياغة وشكل المعادلة الكيميائية ، من المواد المتفاعلة والوسط إلى المنتجات ، وبالتالي فإن هذه العوامل تجمع بين العديد من العناصر الأساسية و المفاهيم الأساسية في عالم الكيمياء والفيزياء وحتى الرياضيات. .

تفاعل كيميائي

قبل تحديد العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي ، من الضروري تحديد التفاعل الكيميائي ، وهو عملية بين التفاعلات التي تشمل انهيار الروابط الكيميائية وتكوين روابط جديدة ، مما يؤدي إلى ظهور مواد جديدة مختلفة تسمى المنتجات ، التي تتميز بخصائص كيميائية وفيزيائية معينة ، وتحدد الكائنات الحية التفاعلات الكيميائية. أساسي ، على سبيل المثال ، التنفس ، والتخمير ، والتمثيل الغذائي ، والتمثيل الضوئي ، وعمليات الأكسدة ، والاحتراق.[1]

تعريف التوازن الكيميائي

يشمل البحث عن العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي تعريف هذا التوازن ، والذي يسمى في اللغة الإنجليزية “التوازن الكيميائي” ، وهو حالة ديناميكية يصبح فيها التفاعل مستقرًا ، حيث يتم تثبيت تركيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة بعد ذلك. فترة زمنية معينة ، ويتم تمثيل التوازن الكيميائي بمعدل متساوٍ من التفاعل بين الاتجاهين الأمامي والخلفي.[2]

أنواع التوازن الكيميائي

يتطلب فهم وتفسير العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي تحديد أنواع هذا التوازن ، والتي تنقسم من وجهة نظر كيميائية إلى ما يلي:[3]

  • التوازن الثابت: حالة تكون فيها المواد المتفاعلة والمنتجات مستقرة ولا تتغير.

  • التوازن الديناميكي: هو تفاعل عيني مستقر ، بتركيزات ثابتة ، لكن التفاعلات والمنتجات في تبادل مستمر.

العوامل المؤثرة على التوازن الكيميائي

يصل التفاعل الكيميائي إلى حالة من التوازن الكيميائي بعد فترة زمنية معينة ، وهي حالة معقدة تتأثر بعدة عوامل مختلفة ، وهي كالتالي:

نسبة الضغط

يؤثر الضغط على حالة التوازن الذاتي ، إذا كان التفاعل يشمل حالة الغاز ، وفقًا لقانون الغاز المثالي: (PV = n × R × T) حيث P هو الضغط ، في الضغط الجوي ، و V هو حجم الغاز ، بوحدات اللتر ، بينما N يمثل عدد المولات في الغاز ، R هو ثابت الغاز العام ، وهو: 0.0821 لتر × الضغط الجوي / مول × كلفن ، وأخيرًا T درجة حرارة الغاز بالكلفن[4]

التركيز الكيميائي

من العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي تركيز المواد المتفاعلة وحتى المنتجات ، مما يؤدي إلى اختلال التوازن الكيميائي ، وفقًا لمبدأ العالم الفرنسي هنري لو شاتيلير Henri Le Chatelier ، والذي ينص على أن أي تغيير في أحد العوامل التي تؤثر على التوازن يتحول إلى أن إجراء هذا التغيير باطل.[4]

إضافة غاز خامل

تؤدي إضافة غاز خامل في تفاعل كيميائي إلى زيادة الضغط الكلي ، والذي يشمل المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل ، وبالتالي لا تؤثر الغازات الخاملة على التوازن الكيميائي ، بشرط ألا تؤثر على تركيز أو ضغط واحد من المتفاعلات أو المنتجات بشكل فردي.[6]

درجة الحرارة

تعد درجة الحرارة من أهم الشروط التي تتحكم في حالة التوازن الكيميائي ، حيث تؤثر على حالة المواد ، وسرعة حركة الجزيئات ، وتقسيم التفاعلات بين ماصة وطاردة للحرارة ، وبالتالي تغير درجة الحرارة اتجاه التفاعل الكيميائي.[4]

المواد التحفيزية

لا تؤثر المحفزات على التوازن الكيميائي. من خلال تعريفها في الكيمياء ، فإنها تزيد من سرعة التفاعل ، وبالتالي لا يمكن تطبيق مبدأ Le Chateaux في هذه الحالة.[5]

تتطلب العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي المعرفة والإلمام بالمفاهيم الكيميائية الأساسية والمصطلحات والقوانين ، وفي العالم التطبيقي فهي ضرورية لتفسير العديد من الظواهر الطبيعية والعديد من العمليات الأساسية للكائنات الحية ، وحتى في الصناعات المختلفة ، مثل صناعة الأدوية ، و الطعام.

السابق
عند تصميم التجربة يجب أن يبقى كل شي كما هو باستثاء ماذا
التالي
سناب اسرار الحجي