الاتزان الكيميائي: تساوي السرعات ومقارنة Q مع K

الخلاصة السريعة

عند الاتزان الكيميائي تتساوى سرعتا المسارين الأمامي والعكسي وتثبت التراكيز، مع استمرار التحولات الجزيئية. ^[1]

• قد يستقر التركيزان عند قيمتين مختلفتين؛ فالاتزان ليس مساواة بين كميتي المتفاعل والناتج. ^[1]
• في تقريب المحلول المثالي المخفف، نحسب Qc من التركيب الحالي، وعند الاتزان يساوي Kc للمعادلة ودرجة الحرارة المحددتين. ^[2]
• إذا كان Q أقل من K يتجه التغير الصافي نحو النواتج، وإذا كان أكبر يتجه نحو المتفاعلات. ^[2]
• في النموذج الافتراضي A ⇌ B و Kc = 4: النسبة 0.2/0.8 تعطي 0.25، والنسبة 0.8/0.2 تعطي 4، والنسبة 0.9/0.1 تعطي 9.
• كبر K لا يخبرنا بسرعة بلوغ الاتزان؛ إنه يتعلق بالتركيب عند الاتزان. ^[2]

لماذا يوصف الاتزان بأنه ديناميكي؟

عند الاتزان يستمر الاتجاهان بمعدل متساوٍ، ويصبح التغير الصافي في التركيب صفرًا. ^[1]

تصور عدادين افتراضيين خلال فترة: سجل كل منهما 12 حدثًا في اتجاهه. الفرق 12 − 12 = 0، رغم أن عدد الأحداث لم يكن صفرًا. نستخدم العدد لشرح فكرة صافي التغير، لا لقياس تفاعل معين.

ثبات التركيب ليس توقفًا؛ اذكر استمرار المسارين عند تعريف الاتزان. ^[1]

هل يجب أن تتساوى التراكيز؟

لا؛ يمكن أن يكون معظم الخليط نواتج أو متفاعلات، أو أن يحتوي كميات مهمة من كليهما. الذي يتساوى هو المعدلان في حالة الاتزان. ^[1]

في مثالنا اللاحق يبقى تركيز A عند 0.2 وتركيز B عند 0.8 مول/لتر. ما زلنا نسمي الحالة متزنة حين توافق نسبة التركيزين ثابتها المختار؛ اختلاف العددين ليس سببًا لرفضها.

قارن المعدلين في الرسم، ولا تشترط تساوي عمودي التركيز. ^[1]

ما الفرق بين حاصل التفاعل وثابت الاتزان؟

للتفاعل البسيط A ⇌ B نستعمل في نموذج المحلول المثالي المخفف Qc = [B]/[A]. الصياغة الدقيقة تعتمد الأنشطة النسبية؛ واستعمال التراكيز هنا تقريب محدد. ^[2]

نحسب النسبة من الحالة الحالية؛ وعندما تكون الحالة متزنة تصبح النسبة Kc. عند درجة حرارة واحدة، يعطي النظام المتزن القيمة نفسها لهذا التعبير. ^[2]

اكتب المعادلة والبسط والمقام أولًا؛ ليست كل نسبة محسوبة قيمةً لثابت الاتزان. ^[2]

ثلاث حالات محلولة لتفاعل واحد

نفترض تفاعلًا تعليميًا A ⇌ B وقيمة مختارة Kc = 4 عند حرارة واحدة. هذه بيانات مسألة، وليست ثابتًا تجريبيًا لمادتين مسمّاتين.

في الحالة الأولى [A] = 0.8 و [B] = 0.2 mol/L، لذلك Qc = 0.2 / 0.8 = 0.25. في الثانية Qc = 0.8 / 0.2 = 4. وفي الثالثة Qc = 0.9 / 0.1 = 9.

عندما Q<K يغلب الاتجاه الأمامي، وعندما Q>K يغلب العكسي؛ وQ=K يوافق الاتزان. ^[2]

كيف تراجع الجواب دون الخلط بسرعة التفاعل؟

تصف قيمة K التركيب المتزن، ولا تحدد زمن بلوغه. ^[2]

راجع المثال بعملية عكسية: في الحالة ب، 4 × 0.2 = 0.8؛ وفي الحالة أ، 0.25 × 0.8 = 0.2. هاتان العمليتان تختبران القسمة، ولا تتنبآن بالزمن.

ثبت الحرارة والمعادلة عند استعمال K؛ فلا تنقل القيمة 4 إلى مسألة بشروط مختلفة. ^[2]