chemistry

‫‪∆∆∆GGG̊̊̊fff )))CHCO62HO2)6)g)l((l((((===--123739374kkkJ/JJ//mmmoool ll‬‬ ‫الحـــل‪:‬‬ ‫(‪∆G̊r = ∑ n ∆G̊f )Products( - ∑ n ∆G̊f )Reactants‬‬ ‫تمرين ‪12-1‬‬ ‫](‪∆G̊r = [12 ∆G̊f )C-O[22(∆+G6̊f∆)GC̊f6H)H6(2+O1(5]∆G̊f )O2‬‬‫جد قيمة ‪ ∆G̊r‬للتفاعل التالي‬‫عند الظروف القياسية ‪ 25̊C‬وضغط‬‫‪ .1 atm‬وبين هل التفاعل يحدث‬ ‫](‪∆G̊r = [12 × )- 394 kJ/mol(+ 6 × )- 237 kJ/mol‬‬ ‫]‪- [2 × 173 kJ/mol+15 × 0‬‬ ‫تلقائي ًا ام لا يحدث؟‬ ‫‪∆G̊r = -6496 kJ/mol‬‬‫(‪2NO)g( + O2)g‬‬ ‫(‪2NO2)g‬‬ ‫اذا علمت ان‬‫‪∆∆GG̊̊ff ))NNOO2((==8572kkJJ//mmooll‬‬ ‫وبما ان القيمة سالبة فالتفاعل يجري بشكل تلقائي‪.‬‬‫‪2-16-1‬تطبيقاتمعادلةكبسواﲡاﻩسﲑالتفاعﻼتالكﳰيائية ج‪ ، -70 kJ/mol :‬يحدث تلقائي ًا‪.‬‬ ‫ُت َع ُّد معادلة كبس معادلة مهمة جدا عند تطبيقها على التفاعلات‬ ‫الكيميائية‪ ،‬وذات علاقة وثيقة بالتغيرات التي تحدث في خواص النظام ‪:‬‬ ‫‪∆G = ∆H - T ∆S‬‬ ‫وذلك لان استخدام قيم ‪ ∆G‬تغنينا عن اخذ التغيرات التي تحدث في الانثالبي‬ ‫والانتروبي‪ .‬يتضمن التغير في الطاقة الحرة ‪ ∆G‬حسب معادلة كبس عاملين‬ ‫مهمين يؤثران على تلقائية التفاعل الكيميائي‪.‬‬ ‫العامل الاول‪:‬‬ ‫يتجه التفاعل على الاغلب الى الحالة التي تكون فيها الطاقة (الانثالبي)‬ ‫اقل مايمكن وتكون التلقائية اكثر احتمالا اذا كانت قيمة ‪ ∆H‬سالبة اي ان‬ ‫التفاعل باعث للحرارة‬ ‫العامل الثاني‪:‬‬ ‫يتجه التفاعل على الاغلب الى الحالة التي تكون فيها الانتروبي اعلى‬ ‫مايمكن‪ .‬وتكون التلقائية اكثر احتمالا اذا كانت قيمة ‪ ∆S‬موجبة (اي‬ ‫تزداد خاصية عدم الانتظام)‪ .‬وسبب ذلك يعود الى وجود ‪ ∆S‬ضمن الحد‬ ‫(‪ )-T ∆S‬لذا فالقيمة الموجبة للانتروبي ‪ ∆S‬تساعد على جعل قيمة ‪∆G‬‬‫سالبة‪51 .‬‬

‫وملخص العاملين اعلاه الواجب توفرها حتى تكون العملية تلقائية بغض النظر‬ ‫عن تأثير درجة الحرارة هما ان تكون (‪ ∆S > 0‬و ‪.)∆H < 0‬‬‫وبشكلعامتؤثرإشارةكلمن‪∆H‬و‪∆S‬علىقيم‪∆G‬بالمعطياتالاربعةالاتية‪:‬‬‫‪-1‬اذاكانكلمن‪∆H‬و‪∆S‬قيم ًاموجبة‪،‬فستكون‪∆G‬سالبةفقطعندمايكون‬‫الحد‪T ∆S‬اكبربالمقدارمن‪.∆H‬ويتحققهذاالشرطعندماتكون‪T‬كبيرة‪.‬‬‫‪ -2‬اذا كانت ‪ ∆H‬قيمة موجبة و ‪ ∆S‬قيمة سالبة‪ ،‬فستكون قيمة ‪ ∆G‬دائما‬ ‫موجبة بغض النظر عن تأثير درجة الحرارة ‪.T‬‬‫‪ -3‬اذا كانت ‪ ∆H‬قيمة سالبة و ‪ ∆S‬قيمة موجبة فستكون ‪ ∆G‬دائما سالبة‬ ‫بغض النظر عن تأثير درجة الحرارة ‪.T‬‬‫‪ -4‬اذا كان كل من ‪ ∆H‬و ‪ ∆S‬قيم سالبة فستكون ‪ ∆G‬سالبة فقط عندما يكون الحد‬‫‪ T ∆S‬اصغر بالمقدار من ‪ .∆H‬ويتحقق هذا الشرط عندما تكون ‪ T‬صغيرة‪.‬‬‫وتعتمد درجة الحرارة التي ستجعل ‪ ∆G‬سالبة للحالتين ‪ 1‬و ‪ 4‬على القيم الحقيقية‬‫لكل من ‪ ∆H‬و ‪ ∆S‬للنظام‪ .‬ويلخص الجدول (‪ )6-1‬التأثيرات الممكنة التي‬ ‫تم وصفها تو ًا‪.‬‬ ‫الجدول ‪ 6-1‬العوامل المؤثرة على اشارة ‪ ∆G‬في العلاقة ‪∆G = ∆H - T ∆S‬‬ ‫‪ ∆G ∆S ∆H‬مثال‬ ‫يجري التفاعل تلقائيا عند درجات الحرارة‬ ‫‪++‬‬‫)‪2HgO(s‬‬ ‫)‪2Hg(l)+O2(g‬‬ ‫العالية‪ .‬وعند درجات الحرارة المنخفضة يكون‬‫)‪3O2(g‬‬ ‫)‪2O3(g‬‬ ‫التفاعل تلقائيا في الاتجاه الخلفي‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬‫)‪2H2O2(l‬‬ ‫)‪2H2O(l)+O2 (g‬‬ ‫‪ ∆G‬دائما موجبة‪ ،‬يكون التفاعل غير‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫تلقائي (يجري التفاعل تلقائيا بالاتجاه الخلفي)‬ ‫عند درجات الحرارة جميعها‪.‬‬ ‫‪ ∆G‬دائما سالبة يجري التفاعل تلقائيا‬ ‫عند درجات الحرارة جميعها‪.‬‬ ‫يجري التفاعل تلقائيا عند درجات الحرارة‬‫)‪NH3(g)+HCl(g‬‬ ‫)‪NH4Cl(s‬‬ ‫المنخفضة‪ .‬وعند درجات الحرارة العالية يصبح‬ ‫التفاعل تلقائيا بالاتجاه الخلفي‪.‬‬‫يمكن استخدام علاقة كبس اذا تم قياس ‪ ∆H̊r‬و ‪ ∆S̊r‬للتفاعل عند الظروف‬ ‫القياسية ‪ 25̊C‬وضغط ‪ 1 atm‬على الصورة الاتية‪:‬‬ ‫‪∆G̊r = ∆H̊r - T ∆S̊r‬‬ ‫‪52‬‬

‫مثال ‪12-1‬‬ ‫للتفاعل الاتي‪:‬‬ ‫تمرين ‪13-1‬‬ ‫(‪C2H5OH)l( +3O2)g‬‬ ‫(‪2CO2)g( + 3H2O)l‬‬ ‫بالاستعانة بالمعلومات الاتية‪:‬‬‫احسب ‪ ∆G̊r‬للتفاعل التالي‬‫عند الظروف القياسية ‪ 25̊C‬وضغط‬ ‫‪ ∆H̊f /kJ/mol S̊/J/K.mol‬المادة‬ ‫‪.1 atm‬‬ ‫(‪C2H5OH)l‬‬ ‫‪-278‬‬ ‫‪161‬‬‫(‪C5H12)l( +8O2)g‬‬ ‫(‪O2)g‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪205‬‬‫(‪5CO2)g( + 6H2O)l‬‬ ‫(‪CO2)g‬‬ ‫‪-394‬‬ ‫‪214‬‬‫حيث تم حساب ‪ ∆H̊r‬للتفاعل من قيم‬ ‫(‪H2O)l‬‬ ‫‪-286‬‬ ‫‪70‬‬‫انثالبي التكوين القياسية وكانت تساوي‬ ‫احسب‪:‬‬ ‫‪.∆H̊r = - 3536 kJ/mol‬‬ ‫أج)ـبال))ح‪r‬ــ̊ـ‪rr‬ـ̊̊‪SH‬ل‪ ∆∆∆:G‬عند الظروف القياسية للتفاعل‪.‬‬‫وكذلك تم حساب ‪ ∆S̊r‬وكانت تساوي‬ ‫أ) حسا(‪s‬ب‪∆H̊r = ∑ n ∆H̊f )Products( - ∑ n ∆H̊f )Re∆acHt̊arnt‬‬ ‫‪. ∆S̊r = 374 J/K.mol‬‬ ‫ج‪-3647.5 kJ/mol :‬‬ ‫](‪ ∆H̊r = [2∆H̊f )CO2( + 3 ∆H̊f )H2O‬تمرين ‪14-1‬‬ ‫](‪- [ ∆H̊f )C2H5OH(+ 3∆H̊f )O2‬‬‫اذا كان لدينا التفاعل الاتي‪:‬‬‫](‪HCOOH)l( CO)g(+H2O)l( ∆H̊r = [ 2 )- 394( + 3 )-286(] - [ )- 278( + 3 )0‬‬‫فاذا كانـــــــــت قيمة ‪ ∆H̊r‬للتفاعل‬ ‫‪= - 1368 kJ/mol‬‬‫تساوي ‪ 16 kJ/mol‬والتغير في‬ ‫ب) حساب ‪∆S̊r = ∑ n S̊)Products( - ∑ n S̊)Reactant∆s(S̊r‬‬‫الانتروبي ‪ ∆S̊r‬يســـــــــــــــــــــــــاوي‬‫‪ .234 J/K.mol‬احسب قيمة التغير‬‫الحرة القياسية للتفاعل عند‬ ‫في الطاقة‬ ‫‪∆S̊r = [2 S̊)CO2( + 3‬‬ ‫](‪S̊)H2O‬‬ ‫](‪S̊)O2‬‬ ‫الظروف‬ ‫‪- [S̊)C2H5OH(+ 3‬‬‫القياسية ‪ 25̊C‬وضغط‬ ‫‪.1 atm‬‬ ‫‪∆S̊r = [ 2 )214( + 3 )70(] J/K.mol‬‬ ‫وهل التفاعل تلقائي ام لا؟‬ ‫‪- [ )161( + 3 )205(] J/K.mol‬‬‫‪-53.7 kJ/mol‬‬ ‫ج‪:‬‬ ‫‪∆S̊r = - 138 J/K.mol‬‬ ‫تلقائي‬‫ــ(ــ‪(J‬ــ‪J‬ـ)ـــ‪k‬ـ‪0‬ـ)ــ‪0‬ــ‪1‬ـ‪0‬ـــ‪53 ∆S̊r )kJ/K.mol( = ∆S̊r )J/K.mol( × 1‬‬

‫ــ(ــ‪J‬ـ(ــ)‪J‬ـــ‪k‬ـ‪0‬ــ)ـ‪0‬ـــ‪10‬ـــ‪∆S̊r )kJ/K.mol( = -138 )J/K.mol( × 1‬‬ ‫انتبه !‬‫‪∆S̊r )kJ/K.mol( = - 0.138 kJ/K.mol‬‬ ‫لابد ان نهتم هنا في هذا النوع من‬ ‫جـ) حساب ‪∆G̊r‬‬ ‫نحول درجة الحرارة من وحدة ‪̊C‬الى وحدة الكلفن ‪.K‬‬ ‫الاسئلة بوحدات ‪ ∆H̊r‬و ‪∆S̊r‬‬‫‪T )K( = t )̊C(+ 273 = 25 + 273 = 298 K‬‬ ‫التي يجب ان تكون هي نفسها‪.‬لذا‬‫‪∆G̊r = ∆H̊r - T ∆S̊r‬‬ ‫لابد ان نحول وحدة ‪J/K.mol‬‬‫(‪∆G̊r = - 1368 kJ/mol - 298 K × )- 0.138 kJ/K.mol‬‬ ‫للانتروبي الى وحدة ‪. kJ/K.mol‬‬‫‪∆G̊r = - 1327 kJ/mol‬‬‫بما ان قيمة ‪ ∆G̊r‬للتفاعل سالبة فالتفاعل يحدث بشكل تلقائي عند درجة‬ ‫حرارة ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬‫‪ 17-1‬حساﺏ انتروبي التغيرات الفيزيائية‬‫عرفنا في الفقرات السابقة الانثالبي القياسية للتغيرات الفيزيائية مثل‬‫انثالبي التبخر ‪∆Hvap‬والانصهار ‪ ،∆Hfus‬ونعلم جيد ًا ان المادة تتحول من‬‫حالتها الصلبة الى الحالة السائلة بدرجة حرارة تسمى درجة حرارة الانصهار‬‫‪ m( Tm‬من ‪ melting‬وتعني انصهار)‪ ،‬وتتحول المادة من حالتها السائلة‬‫الى حالتها الغازية (البخار) عند درجة حرارة تسمى بدرجة الغليان ‪b( Tb‬‬‫من ‪ boiling‬وتعني غليان)‪ .‬ان درجة حرارة الانصهار ودرجة حرارة الغليان‬‫هما درجتان حراريتان يحدث عندهما اتزان بين ضغط بخار الماء الصلب‬‫اوالسائل مع الضغط الجوي‪ ،‬هذا يعني ان قيمة ‪ ∆G‬عند هذه الدرجات‬ ‫بالتحديد تساوي صفر ًا‪ .‬لذا تصبح علاقة كبس‪:‬‬‫‪∆G = ∆H - T ∆S‬‬‫‪0 = ∆Htr - Ttr ∆Str‬‬ ‫ومنها نحصل على ان‪:‬‬‫= ‪∆Str‬‬ ‫ـ‪r‬ـ‪t‬ـــــ‪H‬ــــ∆ـ‬ ‫‪Ttr‬‬‫حيث (‪ tr‬من ‪ transition‬وتعني انتقال)‪ .‬فمثل ًا تحول المادة من الحالة الصلبة‬‫الى السائلة (عملية الانصهار) تجري عند درجة حرارة الانصهار‪ .‬لذا تكون المعادلة‬ ‫للانصهار على الصورة الاتية‪:‬‬ ‫‪54‬‬

‫= ‪∆Sfus‬‬ ‫ــ‪s‬ــ‪u‬ـ‪f‬ـــــ‪H‬ــــ∆ــ‬ ‫‪Tm‬‬ ‫حيث (‪ fus‬من ‪ fusion‬وتعني انصهار)‪ .‬اما عند تحول المادة من الحالة السائلة‬ ‫الى الغازية (عملية التبخر) فتحدث عند درجة حرارة الغليان وتكتب المعادلة‬ ‫اعلاه للتبخر على الشكل الاتي‪:‬‬ ‫انتبه !‬ ‫= ‪∆Svap‬‬ ‫ــ‪p‬ــ‪a‬ــ‪v‬ــــ‪H‬ـــــ∆ـ‬ ‫‪Tb‬‬‫هناك تغير فيزيائي اخر لم يتم‬‫التطرق اليه وهو تحول المادة من حالتها‬ ‫حيث (‪ vap‬من ‪ vaporization‬وتعني تبخر)‪ .‬يجب التأكيد هنا على ان‬‫الصلبة الى الحالة الغازية مباشـــــرة‬ ‫هذه المعادلات تكون سارية المفعول فقط عندما يكون النظام في حالة الاتزان (مثل‬‫دون المــــرور بالحــــــالة الســـــائلة‬‫ويدعـــــى هذا التغير بالتســـــامي‬ ‫الانصهار والتبخر والتسامي)‪.‬‬‫(‪ .)Sublimation‬وتســـــــاوي‬‫انثالبي التسامي مجموع انثالبيات‬ ‫‪Trouten Rule‬‬ ‫عﻼقة تروتن‬‫الانصهار والتبخر لكونها دالة حالة‪.‬‬ ‫لاحظالعالمتروتن(‪)Trouten‬انقيمة‪∆Svap‬لاغلبالسوائلعنددرجةغليانها‬ ‫تساوي قيمة ثابتة هي (‪ )85 J/K.mol‬لذا تصبح المعادلة الاخيرة بالشكل الاتي‪:‬‬ ‫= ‪∆Svap = 85 J/K.mol‬‬ ‫ــ‪p‬ــ‪a‬ــ‪v‬ــــ‪H‬ـــــ∆ـ‬ ‫‪Tb‬‬ ‫وهذه العلاقة تسمى معادلة تروتن التي تستخدم لحساب انثالبي التبخر للسوائل‬ ‫من معرفة درجة حرارة غليانها‪.‬‬ ‫مثال ‪13-1‬‬ ‫احسب انثالبي التبخر ‪ ∆Hvap‬للهكسان عند الاتزان بوحدة ‪ kJ/mol‬اذا‬ ‫علمت ان درجة غليانه تســـــاوي ‪.69̊C‬‬ ‫الحــــل‪:‬‬ ‫تمرين ‪15-1‬‬‫احسب التغيير في الانتروبي‬ ‫نحول درجة الحرارة من وحدة ‪̊C‬الى وحدة الكلفن ‪.K‬‬ ‫‪T )K( = t )̊C(+ 273 = 69 + 273 = 342 K‬‬ ‫ومن علاقة تروتن‬ ‫للتحول الاتي ‪:‬‬ ‫ــ‪p‬ــ‪a‬ــ‪v‬ــــ‪H‬ـــــ∆ـ‬ ‫= ‪∆Svap‬‬ ‫‪Tb‬‬ ‫‪= 85 J/K.mol‬‬ ‫(‪H2O)l( ⇌ H2O)g‬‬ ‫‪∆Hvap = 44 kJ/mol‬‬ ‫‪∆Hvap‬‬ ‫(‪= 85 )J/K.mol‬‬ ‫(‪× Tb )K‬‬ ‫=‬ ‫‪85 J/K.mol‬‬ ‫×‬ ‫‪342‬‬ ‫‪K‬‬ ‫‪= 29070 J/mol‬‬‫عند درجة غليان الماء ‪.100̊C‬‬‫ج‪118 J/K.mol :‬‬ ‫ونحول وحدة ‪ J/mol‬الى وحدة ‪ kJ/mol‬كالاتي‪:‬‬ ‫ــ(ــ‪J‬ـ(ــ)‪J‬ـــ‪k‬ـ‪0‬ــ)ـ‪0‬ـــ‪10‬ـــ‪∆Hvap )kJ/mol( = ∆Hvap )J/mol( × 1‬‬ ‫ــ(ــ‪J‬ـ(ــ)‪J‬ـــ‪k‬ـ‪0‬ــ)ـ‪0‬ـــ‪10‬ـــ‪1‬‬‫‪55 ∆Hvap‬‬ ‫(‪)kJ/mol‬‬ ‫=‬ ‫(‪29070 )J/mol‬‬ ‫×‬ ‫‪∆Hvap‬‬ ‫(‪)kJ/mol‬‬ ‫=‬ ‫‪29 kJ/mol‬‬

‫المعادلات الرئيسة‬ ‫العلاقة بين درجات الحرارة بوحدة الكلفن ‪ K‬والوحدة السيليزية̊‪ C‬رقم الصفحة ‪21‬‬‫‪T (K) = t (̊C)+ 273‬‬ ‫رقم الصفحة ‪23‬‬ ‫العلاقة بين كمية الحرارة والحرارة النوعية‬‫)‪q (J) = ς (J/g .̊C) × m(g) × ∆T(̊C‬‬ ‫العلاقة بين كمية الحرارة والسعة الحرارية‬ ‫رقم الصفحة ‪23‬‬‫‪q = C. ∆T‬‬ ‫رقم الصفحة ‪40‬‬ ‫التغير في الانثالبي القياسية للتفاعل‬‫)‪∆H̊r = ∑ n ∆H̊f (Products) - ∑ n ∆H̊f (Reactants‬‬ ‫رقم الصفحة ‪47‬‬ ‫التغير في الانتروبي القياسية للتفاعل‬‫)‪∆S̊r = ∑ n S̊(Products) - ∑ n S̊(Reactants‬‬ ‫رقم الصفحة ‪49‬‬ ‫التغير في الطاقة الحرة عند ثبوت درجة الحرارة‬‫‪∆G = ∆H - T ∆S‬‬ ‫رقم الصفحة ‪50‬‬ ‫التغير في الطاقة الحرة القياسية للتفاعل‬‫)‪∆G̊r = ∑ n ∆G̊f (Products) - ∑ n ∆G̊f (Reactants‬‬ ‫علاقة تروتن‬ ‫رقم الصفحة ‪55‬‬‫= ‪∆Svap = 85 J/K.mol‬‬ ‫ــ‪p‬ــ‪a‬ــ‪v‬ــــ‪H‬ـــــ∆ـ‬ ‫‪Tb‬‬ ‫المفاهيم الاساسية‬ ‫وحدة الجول ‪Joule Unit‬‬ ‫هي وحدة الطاقة حسب النظام الدولي للوحدات ويرمز له بالرمز (‪.)J‬‬ ‫درجة حرارة كلفن‬‫هي درجة الحرارة بوحدات الكلفن (‪ )Kelvin‬ويرمز بالرمز (‪ )T‬ووحداتها حسب النظام الدولي للوحدات هي‬ ‫الكلفن (‪.)K‬‬ ‫‪56‬‬

‫النظام ‪System‬‬‫النظام الثرموداينمكي هو ذلك الجزء من الكون الذي نهتم بدراسته يتكون من المادة او المواد المشتركة في حدوث‬ ‫تفاعل كيميائي او تغير فيزيائي‬ ‫المحيط ‪Surrounding‬‬ ‫كل مايحيط بالنظام ويؤثر عليه من التغيرات فيزيائية او كيميائية‪.‬‬ ‫المجموعة‬ ‫يطلق على النظام والمحيط بالمجموعة‬ ‫المجموعة = النظام ‪ +‬المحيط‬ ‫النظام المفتوح ‪Open System‬‬‫يسمى النظام مفتوح ًا اذا كانت الحدود بين النظام والمحيط تسمح بتبادل مادة النظام وطاقته‪ ،‬مثال ذلك اناء معدني‬ ‫مفتوح يحتوي على ماء مغلي‪.‬‬ ‫النظام المغلق ‪Closed System‬‬‫يكون النظام مغلق ًا اذا كانت حدود النظام تسمح بتبادل الطاقة فقط ولاتسمح بتغيير مادة النظام‪ ،‬مثل اناء معدني‬ ‫مغلق محتوى على ماء مغلي‪.‬‬ ‫النظام المعزول ‪Isolated System‬‬ ‫يعرف النظام المعزول بان حدوده لاتسمح بتبادل لا الطاقة ولا المادة‪ ،‬مثال ذلك الثرموس‪.‬‬ ‫السعة الحرارية ‪Heat Capacity‬‬‫ويرمز لها بالرمز (‪ )C‬كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كتلة مقدارها (‪ )m‬غرام من اي مادة درجة سليزية‬ ‫واحدة ووحدتها هي (‪. )J/̊C‬‬ ‫الحرارة النوعية ‪specific Heat‬‬‫يرمز لها بالرمز ‪ ς‬وتعرف بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كتلة غرام واحد من المادة درجة سيليزية واحدة‬ ‫ووحدتها (‪.)J/g .̊C‬‬ ‫دالة الحالة ‪State function‬‬‫هي تلك الخاصية او الكمية التي تعتمد على الحالة الابتدائية للنظام قبل التغير‪ ،‬والحالة النهائية للنظام بعد التغير بغض‬ ‫النظر عن الطريق او المسار الذي تم من خلاله التغير‪.‬‬ ‫الخواص الشاملة ‪Extensive Properties‬‬ ‫وهي الخواص التي تعتمد على كمية المادة الموجودة في النظام مثل الكتلة والحجم‬ ‫الخواص المركزة ‪Intensive Properties‬‬ ‫وهي الخواص التي لا تعتمد على كمية المادة الموجودة في النظام مثل الضغط والكثافة ودرجة الحرارة‪.‬‬ ‫‪57‬‬

‫الانثالبي ‪Enthalpy‬‬‫دالة حالة ثرموداينمكية وخاصية شاملة تمثل كمية الحرارة الممتصة او المتحررة المقاسة بثبوت الضغط ويرمز لها بالرمز‬ ‫‪ H‬ولايمكن قياس القيم المطلقة لها لأنها دالة حالة ويقاس لها التغير الحاصل فيها ‪.∆H‬‬ ‫تفاعل باعث للحرارة ‪Exothermic Reaction‬‬ ‫التفاعل الكيميائي الذي يصاحبه تحرر حرارة وقيمة التغير في الانثالبي له سالبة‪.‬‬ ‫تفاعل ماص للحرارة ‪Endothermic Reaction‬‬ ‫التفاعل الكيميائي الذي يصاحبه امتصاص حرارة وقيمة التغيير في الانثالبي له موجبة‪.‬‬ ‫انثالبي التفاعل القياسية ‪Standard Enthalpy of Reaction‬‬‫يرمز بها بالرمز ‪ ∆H̊r‬وتعرف بأنها الحرارة المصاحبة لحدوث التفاعل عند الظروف القياسية من درجة حرارة وضغط‪.‬‬ ‫انثالبي التكوين القياسية ‪Standard Enthalpy of Formation‬‬‫ويرمز لها بالرمز ‪ ∆H̊f‬وتعرف بأنها الحرارة اللازمة لتكوين مول واحد من اي مركب من عناصره الاساسية المتواجدة‬ ‫بأثبت صورها في حالتها القياسية‪.‬‬ ‫انثالبي الاحتراق القياسية ‪Standard Enthalpy of Combustion‬‬‫ويرمز لها بالرمز ‪ ∆H̊c‬وتعرف بأنها الحرارة المتحررة من حرق مول واحد من اي مادة حرق ًا تام ًا مع وفرة من الاوكسجين‬ ‫عند الظروف القياسية من درجة حرارة وضغط ‪.‬‬ ‫قانون هيس ‪Hess law‬‬‫التغيرفيالانثالبيالمصاحبلتحولالموادالمتفاعلةالىنواتجهونفسهسواءتمالتفاعلفيخطوةواحدةاوسلسلةمنالخطوات‪.‬‬ ‫العمليات التلقائية وغير التلقائية ‪Spontaneous and Nonspontaneous‬‬‫اي عملية فيزيائية او كيميائية تحدث من تلقاء نفسها عند ظروف معينة دون تأثير من اي عامل خارجي تسمى عملية‬ ‫تلقائية‪ .‬اما العملية التي لايمكن ان تجري بشكل تلقائي في ظل الظروف نفسها تسمى غير تلقائية‪.‬‬ ‫الانتروبي ‪Entropy‬‬ ‫يرمز لها بالرمز ‪ S‬وهي دالة حالة ثرموداينميكية تعتبر مقياس درجة اللا أنتظام للنظام الثرموداينمكي‪.‬‬ ‫طاقة كبس الحرة ‪Gibbs Free Energy‬‬‫يرمز لها بالرمز ‪ G‬وهي دالة حالة ثرموداينمكية تتيح لنا التنبؤ بتلقائية العمليات الفيزيائية او الكيميائية وتمثل‬ ‫الطاقة العظمى التي يمكن الحصول عليها من قياس التغير في الانثالبي والانتروبي‪.‬‬ ‫طاقة كبس الحرة للتكوين القياسية ‪Standard Gibbs free energy of Formation‬‬‫يرمز لها بالرمز ‪ ∆G̊f‬وتعرف بأنها مقدار التغير في الطاقة الحرة عند تكوين مول واحد من اي مركب من عناصره‬ ‫الاساسية بأثبت صورها عند الظروف القياسية عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬ ‫‪58‬‬

‫اسﺌلة الفصل الاول‬‫‪ 1-1‬عرف المصطلحات الاتية ‪ :‬النظام‪ ،‬المحيط‪ ،‬المجموعة‪ ،‬النظام المفتوح‪ ،‬دالة الحالة‪ ،‬النظام المعزول‪ ،‬الجول‪ ،‬النظام‬ ‫المغلق‪ ،‬القانون الاول الثرموداينمكي‪.‬‬ ‫‪ 2-1‬ما هي وحدات الانثالبي والانتروبي وطاقة كبس الحرة بالوحدات الدولية (‪.)SI‬‬ ‫‪ 3-1‬ما المقصود بالتعابير الاتية‪ :‬الكيمياء الحرارية‪ ،‬عملية باعثة للحرارة‪ ،‬عملية ماصة للحرارة‪.‬‬‫‪ 4-1‬ماذا نعني بدالة الحالة‪ ،‬واعط مثال ًا على كميتين تعدان دالة حالة ومثال على دالة مسار (دالة غير حالة)‪.‬‬ ‫‪ 5-1‬لماذا من الضروري بيان الحالة الفيزيائية عند كتابة التفاعلات الحرارية‪.‬‬ ‫‪ 6-1‬ما الفرق بين الحرارة النوعية والسعة الحرارية ؟ ما هي وحدات هاتين الكميتين‪.‬‬ ‫‪ 7-1‬ما الفرق بين الخواص المركزة والخواص الشاملة مع اعطاء امثلة لكل منها‪.‬‬‫‪ 8-1‬صفالمسعرالحراريالذيتتمبوساطتهقياسالحرارةالممتصةاوالمنبعثةعندثبوتالضغط(‪)qp‬ايالانثالبي(‪.)∆H‬‬ ‫‪ 9-1‬قطعة من الفضة كتلتها ‪ 360 g‬وسعتها الحرارية (‪ )86 J/̊C‬احسب حرارتها النوعية‪.‬‬‫ج ‪0.24 J/g .̊C :‬‬‫‪ 10-1‬قطعة من النحاس كتلتها ‪ ،6 g‬سخنت من ‪ 21̊C‬الى ‪ .124̊C‬احسب كمية الحرارة بوحدات الكيلوجول‬ ‫(‪ .)kJ‬اذا علمت ان الحرارة النوعية للنحاس ( ‪)0.39 J/g.̊C‬‬‫ج ‪0.241 kJ :‬‬‫‪ 11-1‬احسب كميـــة الحرارة المنبعثة بوحــدات (‪ )kJ‬من ‪ 350 g‬زئبق عنــد تبريدها من ‪ 77̊C‬الى ‪.12̊C‬‬ ‫اذا علمت ان الحرارة النوعية للزئبق (‪.)0.14 J/g.̊C‬‬‫ج ‪-3.2 kJ :‬‬‫‪ 12-1‬اذا تم رفع درجة حرارة ‪ 34 g‬من الايثانول من ‪ 25̊C‬الى ‪ .79̊C‬احسب كمية الحرارة الممتصة بوساطة‬ ‫الايثانول اذا علمت ان الحرارة النوعية للايثانول ( ‪.)2.44 J/g.̊C‬‬‫ج ‪4479.8 J :‬‬‫‪ 13-1‬سخنت عينة من مادة مجهولة كتلتها ‪ 155 g‬من درجة حرارة ‪ 25̊C‬الى ‪ ،40̊C‬ما ادى الى امتصاص‬‫ج ‪2.45 J/g .̊C :‬‬ ‫حرارة مقدارها ‪ .5700 J‬احسب الحرارة النوعية لهذه المادة‪.‬‬‫‪59‬‬

‫‪ 4.5 g 14-1‬من حبيبات ذهب امتصت ‪ 276 J‬من الحرارة عند تسخينها‪ ،‬فإذا علمت ان الحرارة الابتدائية كانت‬‫‪ .25̊C‬احسب درجة الحرارة النهائية التي ُسخنت اليها‪ ،‬اذا علمت ان الحرارة النوعية للذهب ‪.0.13 J/g.̊C‬‬‫ج ‪496.8̊C :‬‬‫(‪ 2CO)g( + O2)g‬الذي يجري بالظروف القياسية‬ ‫‪ 15-1‬جد قيمة ‪ ∆G̊r‬للتفاعل (‪2CO2)g‬‬ ‫اذا اعطيت المعلومات الاتية ‪:‬‬ ‫‪S∆̊H)̊Of )2(C=O2(0=5-J1/1K0..m5 koJl/, mS̊o)lC, ∆OH(̊=f )1C98OJ2/(K=.-m39o3l.,5Sk̊J)/CmOo2l( = 214 J/K.mol‬‬‫ج ‪-514.4 kJ :‬‬‫‪ 16-1‬عند حدوث تفاعل كيميائي في مسعر سعته الحرارية الكلية تساوي‪ 2.4 kJ/̊C‬فإن درجة حرارة المسعر‬‫ج ‪-288 J :‬‬ ‫ترتفع بمقدار ‪ ،0.12̊C‬احسب التغير في الانثالبي لهذا التفاعل بوحدات الجول‪.‬‬‫‪ 17-1‬اذا تم حرق عينة كتلتها ‪ 1.5 g‬من حامض الخليك ‪( CH3COOH‬الكتلة الموليــة للحامض = ‪)60 g/mol‬‬‫بوجودكميةوافيةمنالاوكسجين‪،‬وكانالمسعريحتويعلى‪ 750 g‬من الماء (الحرارة النوعية للماء ‪.)4.2 J/g.̊C‬‬‫فإذا ارتفعــت درجة حرارة المسعـــــر ومحتوياته مـــن ‪ 24̊C‬الى ‪ ،28̊C‬احسب كمية الحرارة التي يمكن ان تنبعث‬ ‫نتيجة احتراق مول واحد من الحامض‪ ،‬على فرض ان السعة الحرارية للمسعر مهملة‪.‬‬‫ج ‪-504000 J/mole :‬‬‫‪ 18-1‬ماذا تعني ظروف التفاعل القياسية في الكيمياء الحرارية وما هي اوجه الاختلاف عن الظروف القياسية (‪)STP‬‬ ‫التي تستخدم في الغازات ‪.‬‬‫‪ 19-1‬في مسعر حراري وضع ‪ 2.6 g‬من الاستيلين ‪ )M= 26 g/mol(C2H2‬فوجد ان كمية الحرارة المنبعثة من‬ ‫الاحتراق تساوي ‪ . 130 kJ‬آحسب انثالبية التكوين القياسية للاستيلين اذا علمت ان‪:‬‬ ‫‪∆H̊f )CO2( = -393.5 kJ/mol , ∆H̊f )H2O( = -286 kJ/mol‬‬ ‫ج ‪227 kJ/mol :‬‬‫‪ 20-1‬احسب التغير في انثالي التكوين القياسية (‪ ∆H̊f )Al2O3‬والتغير في انـثالبــــي الاحتــــراق القياســــية‬ ‫(‪ ∆H̊c )Al‬في التفاعل الآتي ‪∆H̊r = - 3340 kJ :‬‬‫(‪4Al)s( + 3O2)g‬‬ ‫(‪2Al2O3)s‬‬‫ج ‪-835 kJ/mole ; -1670 kJ/mole :‬‬ ‫‪60‬‬

‫‪ 21-1‬اكتب نص قانون هيس وفسر فائدته في الكيمياء الحرارية‪ .‬من المعادلات الحرارية التالية عند درجة حرارة‬‫(‪)1( H2)g( + Cl2)g‬‬ ‫== ‪∆∆HH̊̊rr‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬‫(‪)2( 2H2)g( + O2)g‬‬ ‫= ‪∆H̊r‬‬ ‫‪-‬‬ ‫(‪2HCl)g‬‬ ‫‪185‬‬ ‫‪kJ‬‬ ‫(‪2H2O)g‬‬ ‫?‬ ‫‪484‬‬ ‫‪kJ‬‬ ‫‪kJ‬‬ ‫‪:‬‬ ‫الاتي‬ ‫للتفاعل‬ ‫‪∆H̊r‬‬ ‫احسب‬‫(‪4HCl)g( +O2)g‬‬ ‫(‪2Cl2)g( +2H2O)g‬‬‫ج ‪-114 kJ :‬‬ ‫ـــ‪1‬ـ‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪atm‬‬ ‫‪ 25̊C‬وضغط‬ ‫الحرارية التالية عند درجة حرارة‬ ‫المعادلات‬ ‫اعطيت‬ ‫اذا‬ ‫‪22-1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫(‪NO2)g‬‬ ‫‪∆H̊r = 33 kJ‬‬‫(‪)1‬‬ ‫(‪N2)g‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪O‬‬ ‫(‪2)g‬‬‫(‪)2( N2)g( + 2O 2)g‬‬ ‫(‪N2O4)g‬‬ ‫‪∆H̊r = 11 kJ‬‬‫(‪2NO2)g‬‬ ‫(‪N2O4)g‬‬ ‫‪∆H̊r = ? kJ‬‬ ‫احسب ‪ ∆H̊r‬للتفاعل الاتي‪:‬‬ ‫ج ‪-55 kJ :‬‬ ‫‪ 23-1‬اذا كان لديك المعادلات الحرارية التالية عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬‫(‪)1( FeO)s( +H2)g‬‬ ‫(‪Fe)s( +H2O)g‬‬ ‫‪∆H̊r = 25 kJ‬‬‫(‪)2‬‬ ‫(‪3FeO)s‬‬ ‫‪+‬‬ ‫ـــ‪1‬ـ‬ ‫(‪O2)g‬‬ ‫‪Fe3O4)s( ∆H̊r = - 318 kJ‬‬ ‫‪2‬‬‫(‪)3‬‬ ‫(‪H2)g‬‬ ‫‪+‬‬ ‫ــــ‪1‬‬ ‫(‪O2)g‬‬ ‫(‪H2O)g‬‬ ‫‪∆H̊r = - 242 kJ‬‬ ‫‪2‬‬‫(‪3Fe)s( + 4H2O)g‬‬ ‫‪Fe3O4)s( + 4H2)g( ∆H̊r = ? kJ‬‬ ‫احسب ‪ ∆H̊r‬للتفاعل الاتي ‪:‬‬ ‫ج ‪-151 kJ :‬‬‫(‪ CaCO3)s‬قيمة‬ ‫‪ 24-1‬تتفكك كاربونات الكالسيوم حسب المعادلة الاتية‪CaO)s( + CO2)g( :‬‬‫التوالي‬ ‫على‬ ‫هي‬ ‫‪CaCO3 ,‬‬ ‫‪CaO , CO2‬‬ ‫لكل من‬ ‫ا‪,‬ن‪∆-1H2̊f07‬‬ ‫علمت‬ ‫‪ 160‬فإذا‬ ‫‪̊r‬ب‪S‬و∆حدا للتتفاع‪l‬ل‪(J/Kk.mJ/oml o‬‬ ‫) جد ‪:‬‬ ‫‪-635‬‬ ‫‪,-393.5‬‬ ‫‪r )))321‬د‪r‬ر̊̊ج‪HG‬ة∆ا∆للحلللرتتافرفاةاعاعللتلثيم اسريسصمب محخعنطدطهاللالطتافقاةعل تلقائي‬‫ج ‪ )3 130.8 )2 178.5 )1 :‬اكبر من ‪1115.6 K‬‬‫‪61‬‬

‫‪.1 atm‬‬ ‫عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط‬ ‫التالي‬ ‫للتفاعل‬ ‫احسب ‪∆H̊r‬‬ ‫‪25-1‬‬ ‫(‪2CH4)g‬‬ ‫(‪2HCN)g( + 6H2O)g‬‬‫(‪2NH3)g‬‬ ‫‪+‬‬ ‫(‪3O2)g‬‬ ‫‪+‬‬ ‫اذا اعطيت المعلومات الاتية‪:‬‬‫‪ ∆H̊f∆)HC̊fH)4H( 2=O-(7=5-k2J/4m2 koJl/mol‬و و‪∆∆HH̊̊ff ))HNHCN3((==-14365kkJJ//mmooll‬‬‫ج ‪-940 kJ :‬‬ ‫الاتية‪:‬‬ ‫المعلومات‬ ‫اذا اعطيت‬ ‫للمركب(‪HPO3)s‬‬ ‫انثالي التكوين القياسية‬ ‫احسب‬ ‫‪26-1‬‬ ‫(‪4HNO3)l‬‬ ‫‪4‬‬ ‫(‪HPO3)s‬‬ ‫(‪+ 2N2O5)g‬‬ ‫‪∆H̊r = - 180 kJ‬‬‫(‪P4O10)s‬‬ ‫‪+‬‬‫‪∆H̊f )P4O10( = -2984 kJ/mol‬‬ ‫(‪∆H̊f )HNO3‬‬ ‫للمركبات الاتية‪:‬‬ ‫‪∆H̊f‬‬ ‫‪kJ/mol‬‬ ‫و‬ ‫=‬ ‫‪-174‬‬‫‪∆H̊f )N2O5( = - 43 kJ/mol‬‬‫ج ‪-943.5 kJ/mole :‬‬‫(‪N2)g( + 3H2)g‬‬ ‫‪ 27-1‬احسب ‪ ∆S̊r‬للتفاعل الاتي عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬ ‫(‪2NH3)g‬‬‫‪ S̊)H2( = 131 J/K.mol‬و ‪S̊)N2( = 192 J/K.mol‬‬ ‫اذا علمت ان‪:‬‬‫‪S̊)NH3( = 193 J/K.mol‬‬‫ج‪-199 J/K.mol :‬‬‫‪ 28-1‬ماذا نعني بالعملية التلقائية‪ .‬وضح ذلك ثم اعط مثالين لكل من العمليات التلقائية وغير التلقائية‪.‬‬ ‫‪ 29-1‬اي من العمليات التالية تلقائية وايها غير تلقائية ‪:‬‬ ‫أ) ذوبان ملح الطعام في الماء‪.‬‬ ‫ب) تسلق قمة إيفرست‪.‬‬ ‫جـ) انتشار رائحة العطر في الغرفة بعد رفع غطاء قنينة العطر‪.‬‬ ‫د) فصل الهيليوم والنيون من مزيج من الغازات‪.‬‬ ‫‪62‬‬

‫‪ 30-1‬عرف الانتروبي‪ .‬ماهي وحدات الانتروبي حسب النظام الدولي للوحدات (‪.)SI‬‬‫(‪ 2H2)g( + O2)g‬احسب قيمة ‪ ∆S̊r‬للتفاعل بوحدات ‪ J/K.mol‬علم ًا‬ ‫‪ 31-1‬للتفاعل (‪2H2O)g‬‬ ‫بإن‪:‬‬‫‪∆H̊f )H2O( = -242 kJ/mol , ∆G̊f )H2O( = -228 kJ/mol‬‬‫ج ‪-94 J/K.mol :‬‬ ‫‪ 32-1‬احسب ‪ ∆S̊r‬للتفاعل التالي عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط ‪.1 atm‬‬ ‫(‪SiH4)g( + 2O2)g‬‬ ‫(‪SiO2)s( + 2H2O)l‬‬ ‫اذا اعطيت المعلومات الاتية‪:‬‬‫‪ S̊)O2( = 205 J/K.mol‬و ‪S̊)SiH4( = 206 J/K.mol‬‬‫‪S̊)SiO2( = 42 J/K.mol‬‬ ‫‪ S̊)H2O( = 70 J/K.mol‬و‬‫ج‪-434 J/K.mol :‬‬‫‪ 33-1‬اذا علمت ان قيمة ‪ ∆S̊r‬للتفاعل التالي تساوي ‪ 137 J/K.mol‬عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط‬ ‫‪ ،1 atm‬وان قيم ‪ ،S̊)O2( = 205 J/K.mol‬فما قيمة̊‪ S‬للاوزون ‪3O2)g( .O3‬‬‫(‪2O3)g‬‬‫ج‪239 J/K.mol :‬‬ ‫‪ 34-1‬عرف طاقة كبس الحرة للتكوين القياسية وما هي وحداتها‪.‬‬‫‪ 35-1‬اذا علمت ان انثالبي احتراق كل من غاز ‪ CH3OH , H2 , CO‬بوحـــــــــــــــــــــــــــــــــــــدات‬ ‫‪kJ/mol‬هي على التوالي (‪ )-727 , -286 , -284‬احسب ‪ ∆H̊r‬باستخدام قانون هيس للتفاعل الاتي‪:‬‬‫‪CO + 2H2‬‬ ‫‪CH3OH‬‬‫ج ‪-129 kJ :‬‬ ‫‪ 36-1‬جد درجة الحرارة التي ستصبح عندها التفاعلات التالية تلقائية اذا علمت أن قيم ‪ ∆H‬و ‪ ∆S‬لها‪.‬‬ ‫التفاعل ‪ ∆H = +126 kJ/mol A :‬و ‪∆S = + 48 J/K.mol‬‬ ‫‪ ∆H = -12 kJ/mol‬و ‪∆S = -105 J/K.mol‬‬ ‫التفاعل ‪B :‬‬‫ج ‪ A :‬اكبر من ‪ B ; 2625 K‬اقل من ‪114.3 K‬‬‫‪63‬‬

‫‪ 37-1‬من قيم ‪ ∆H‬و ‪ ،∆S‬تنبأ بأي التفاعلين التاليين يكون التفاعل تلقائي ًا عنـــــــــــــد درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط‬ ‫‪.1 atm‬‬ ‫التفاعل ‪ ∆H = 11 kJ/mol A :‬و ‪∆S = 30 J/K.mol‬‬ ‫التفاعل ‪ ∆H = 2 kJ/mol B :‬و ‪∆S = 113 J/K.mol‬‬‫اذا لم يكن كل من التفاعلين تلقائي ًا عند درجة حرارة ‪ 25̊C‬وضغط ‪ ،1 atm‬فبإي درجة حرارة قد يكونا‬ ‫تلقائيين‪.‬‬ ‫ج ‪ ، A :‬غير تلقائي ; ‪366.7 K‬‬ ‫‪ ، B‬تلقائي‬ ‫‪ 38-1‬علل مايأتي على ضوء علاقة كبس ( ‪) ∆G = ∆H - T ∆S‬‬ ‫‪ - 1‬عملية انصهار الجليد تلقائية بالظروف الاعتيادية ‪.‬‬ ‫‪ - 2‬لا يتحلل الماء الى عناصره الاولية بالظروف الاعتيادية ‪.‬‬ ‫‪ - 3‬يذوب غاز ثنائي اوكسيد الكبريت في الماء تلقائي ًا ويبعث حرارة اثناء عملية ذوبانه ‪.‬‬ ‫‪ -4‬لا تتفكك كاربونات الكالسيوم بدرجات الحرارة الاعتيادية‪.‬‬ ‫‪ -5‬تفكك اوكسيد الزئبق ‪ II‬يكون تلقائي دائم ًا عند درجات الحرارة العالية‪.‬‬ ‫‪64‬‬

‫الاتزان الكيميائي‬ ‫الفصل الثاني‬‫‪Chemical Equilibrium‬‬ ‫‪2‬‬ ‫بعد اﻹنتهاء من دراسة هذا الفصل يتوقع من الطالب أن ‪:‬‬ ‫يبين التفاعلات الانعكاسية والغير انعكاسية‪.‬‬ ‫يفهم كيفية وصول التفاعل الى حالة الاتزان‪.‬‬ ‫يجد ثوابت الاتزان ‪ Kc‬و ‪ Kp‬والعلاقة بينهما‪.‬‬ ‫يتعلم أهمية قيمة ثابت الاتزان لتحديد اتجاه التفاعل‪.‬‬ ‫يتبين العلاقة بين ثابت الاتزان وطريقة كتابة المعادلة‪.‬‬ ‫يحدد حاصل التفاعل وأهميته‪.‬‬‫يتعرف على قاعدة لو شاتليه وتأثير العوامل المؤثرة على حالة الاتزان وقيمة‬ ‫ثابت الاتزان‪.‬‬ ‫‪65‬‬

‫‪ 1-2‬التفاعلات غير الانعكاسية والانعكاسية‬‫‪Irreversible and Reversible Reactions‬‬‫التفاعل الكيميائي هو عملية تتحول فيها مادة واحدة أو أكثر الى مواد‬‫جديدة تختلف في صفاتها عن المادة أو المواد التي تفاعلت في البداية‪ .‬وقد‬‫اعتدنا التعبير عن التفاعل الكيميائي بالمعادلة الكيميائية‪ ،‬والتي هي اختصار‬‫علمي يمثل التحول الحاصل في المواد المتفاعلة للحصول على النواتج‪ .‬ويمثل‬ ‫السهم في المعادلة اتجاه التفاعل‪.‬‬‫تقسم التفاعلات الكيميائية حسب اتجاه التفاعل الى تفاعلات تامة والتي‬‫تسمى تفاعلات غير انعكاسية (‪ )Irreversible reactions‬التي يتم‬‫فيها استهلاك احد أو جميع المواد المتفاعلة تمام ًا‪ ،‬ويؤشر ذلك بســــهم واحد‬‫( ) فعلى سبيل المثال عند احتراق وقود السيارات (البانزين) احتراق ًا‬‫تام ًا ينتج عنه تكوين غاز ثنائي اوكسيد الكاربون وبخار الماء‪ ،‬هذه العملية‬‫غير انعكاسية فمن الصعوبة جد ًا‪ ،‬اذا لم نقل مستحيلة‪ ،‬أن نتمكن من اعادة‬‫ثنائي اوكسيد الكاربون وبخار الماء الناتج من هذه العملية الى بانزين مرة‬‫اخرى‪ ،‬مثل هذه التغيرات نقول انها حدثت باتجاه واحد وانها تفاعلات تامة‬ ‫غير انعكاسية‪ ،‬ومن أمثلتها‪:‬‬‫‪ - 1‬إضافة محلول حامض الكبريتيك الى محلول هيدروكسيد الصوديوم‬ ‫وتكون ملح كبريتات الصوديوم وماء‪.‬‬‫)‪H2SO4(aq) + 2NaOH(aq‬‬ ‫)‪Na2SO4(aq) + 2H2O(l‬‬‫‪ - 2‬إضافة حامض الهيدروكلوريك الى كاربونات الصوديوم وتصاعد غاز‬ ‫ثنائي أوكسيد الكاربون ‪:CO2‬‬‫)‪Na2CO3(s) + 2HCl(aq‬‬ ‫)‪2 NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g‬‬‫تعرف التفاعلات غير الانعكاسية بأنها‪ :‬التفاعلات الكيميائية التي‬‫يتم فيها (عند ظروف معينة) استهلاك تام لاحد أو جميع المواد المتفاعلة‪،‬‬‫ولايكون للمواد الناتجة عند ظروف التفاعل نفسها‪ ،‬القدرة على أن تتفاعل‬ ‫لتكوين المواد التي تكونت منها‪.‬‬ ‫‪66‬‬

‫أما النوع الاخر من التفاعلات فهي التفاعلات غير التامة وتسمى‬‫بالتفاعلات الانعكاسية (‪ ،)Reversible reactions‬وهي تفاعلات‬‫لاتستهلك المواد المتفاعلة فيها كلي ًا بسبب أن المواد الناتجة تبدأ بتكوين‬‫المواد المتفاعلة ويستمر هذا الوضع مهما طال وقت التفاعل‪ ،‬أي لايتم‬‫فيها استهلاك المواد المتفاعلة تمام ًا‪ ،‬ويؤشر ذلك في المعادلة بوضع سهمين‬ ‫) للدلالة على ذلك‪.‬‬ ‫متعاكسين (‬‫هنالك الكثير من التغيرات الكيميائية المعروفة تكون انعكاسية‪ ،‬فمثل ًا‬‫تتم عملية التنفس بطريقة التبادل الغازي حيث إن الدم القادم الى الحويصلات‬‫الرئوية يكون محمل ًا ببخار الماء وغاز ‪ ،CO2‬فيطرح الدم هذه المواد ويأخذ‬‫غاز الاوكسجين فيصبح دم ًا مؤكسج ًا ثم يعطي الاوكسجين بعملية التنفس‬‫الداخلي ويأخذ بخار الماء و ‪ CO2‬وهكذا تستمر عملية التنفس‪ .‬وهنالك‬‫الكثير من الامثلة التي تعبر عن التفاعلات الكيميائية والتغيرات الفيزيائية‬ ‫الانعكاسية ومنها‪:‬‬‫‪ - 1‬تفاعل حامض الخليك مع كحول الاثيل وتكوين خلات الاثيل والماء‪:‬‬‫)‪CH3COOH(l) + CH3CH2OH(l‬‬ ‫)‪CH3COOCH2CH3(l) + H2O(l‬‬‫‪ - 2‬تفاعل غاز الهيدروجين مع بخار اليود لتكوين غاز يوديد الهيدروجين(في‬ ‫نظام مغلق)‪:‬‬‫)‪H2(g) + I2(g‬‬ ‫)‪2HI(g‬‬‫‪ - 3‬تحلل كاربونات الكالسيوم الصلبة الى اوكسيد الكالسيوم وغاز ‪CO2‬‬ ‫(في نظام مغلق)‪:‬‬‫)‪CaCO3(s‬‬ ‫)‪CaO(s) + CO2(g‬‬ ‫‪ - 4‬وتغيرات فيزيائية مثل تبخر الماء (في نظام مغلق)‪:‬‬‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(g‬‬‫تعرف التفاعلات الانعكاسية بأنها ( التفاعلات الكيميائية التي يتم فيها‬‫تحول المواد المتفاعلة الى نواتج في بداية التفاعل‪ ،‬ويكون للمواد الناتجة المقدرة‬ ‫على أن تتفاعل مع بعضها لتكوين المواد التي تكونت منها مرة اخرى)‪.‬‬‫‪67‬‬

‫‪ 2 - 2‬التفاعلات الانعكاسية وحالة الاتزان‬‫اغلب التفاعلات الانعكاسية‪ ،‬كما ذكرنا سابق ًا‪ ،‬هي تفاعلات تستمر‬‫باتجاهين متعاكسين بظروف التفاعل نفسها‪ .‬فمثل ًا عند ظروف مناسبة‬‫يتفاعل غاز ‪ H2‬مع غاز ‪ N2‬لتكوين غاز الامونيا ‪ .NH3‬في بداية هذا‬‫التفاعل يكون التفاعل الامامي سريع ًا ‪ Rf( Rf‬سرعة التفاعل الامامي‪،‬‬‫حيث ‪ f‬من ‪ forward‬وتعني امامي) باتجاه تكوين الامونيا‪ ،‬بمرور الوقت‬‫وبزيادة تركيز الامونيا وعند ظروف التفاعل نفسها تتحلل الامونيا الناتجة‬‫لتكوين غازي ‪ H2‬مع ‪ N2‬بسرعة مقدارها ‪ Rb( Rb‬سرعة التفاعل الخلفي‪،‬‬‫حيث ‪ b‬من ‪ backward‬وتعني خلفي)‪ .‬يستمر كلا التفاعلين بالاتجاهين‬‫المتعاكسين (الامامي والخلفي ) حتى يصل التفاعل الى حالة معينة تتساوى‬‫عندها سرعتي التفاعلين الامامي والخلفي (‪ )Rf = Rb‬فيصل التفاعل الى‬ ‫حالة تدعى بحالة الاتزان الكيميائي‪:‬‬‫)‪N2(g) + 3H2(g‬‬ ‫‪kf‬‬ ‫)‪2NH3(g‬‬ ‫‪kb‬‬‫حيث ‪ kf‬يمثل ثابت سرعة التفاعل الامامي و ‪ kb‬يمثل ثابت سرعة التفاعل الخلفي‪.‬‬‫تظهر التفاعلات التي تصل الى حالة الاتزان وكأنها قد توقفت‪ ،‬لكنها في‬ ‫[[‪]]HN22‬‬ ‫منطقة الاتزان‬‫الحقيقة لاتزال مستمرة وتجري في كلا الاتجاهين‪ ،‬لأن حالة الاتزان الكيميائي‬‫هي حالة اتزان ديناميكي (حركي) وليست حالة اتزان استاتيكي(ساكن)‪.‬‬ ‫[‪]NH3‬‬‫أي أن التفاعل مستمر وبكلا الاتجاهين الامامي والخلفي بالمقدرة والسرعة‬‫ذاتها‪ .‬بعبارة اخرى لهذا التفاعل يكون معدل سرعة التكوين تساوي معدل‬ ‫التركيز‬‫سرعة التفكك‪ ،‬وتكون تراكيز المواد الناتجة والمتفاعلة عند حالة الاتزان ثابتة‬‫دون تغير‪ ،‬مالم يحدث أي تغيير على الظروف التي يتم عندها التفاعل وكما‬ ‫الزمن‬ ‫هو موضح في الشكل (‪.)1-2‬‬ ‫الشكل ‪1-2‬‬ ‫وصول التفاعل الى حالة‬ ‫الاتزان بعد مرور فترة زمنية‬‫التفاعلات الانعكاسية المتجانسة وغير المتجانسة‬ ‫‪3-2‬‬‫التفاعلات الانعكاسية المتجانسة (‪Reversible homogenous‬‬‫‪ )reactions‬هي التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة والناتجة‬‫جميعها في طور واحد ومن امثلتها (علم ًا بأن جميع التفاعلات تجري في‬ ‫نظام مغلق)‪:‬‬ ‫‪68‬‬

‫(‪N2O4)g‬‬ ‫(‪2 NO2)g‬‬ ‫‪ - 1‬تفاعل غازي‬‫(‪HCOOH)l( + CH3OH)l‬‬ ‫‪ - 2‬تفاعل في محلول (‪HCOOCH3)l( + H2O)l‬‬‫(‪Zn)s( + S)s‬‬ ‫(‪ZnS)s‬‬ ‫‪ - 3‬تفاعل صلب‬ ‫اما التفاعلات الانعكاسية غير المتجانسة فهي التفاعلات التي توجد فيها‬ ‫المواد المتفاعلة والناتجة في اكثر من طور واحد ومن امثلتها (علم ًا ا َن جميع‬‫(‪H2O)l‬‬ ‫(‪H2O)g‬‬ ‫التفاعلات تجري في نظام مغلق)‪.‬‬ ‫(‪Na2CO3)s( + H2O)g( + CO2)g‬‬‫(‪2 NaHCO3)s‬‬‫(‪2 Hg)l( + O2)g‬‬ ‫(‪2 HgO)s‬‬ ‫‪ 4 - 2‬حالة الاتزان وقانون فعل الكتلة‬ ‫عند خلط مول واحد من غاز الهيدروجين مع مول واحد من غاز اليود‬ ‫في إناء التفاعل لتكوين غاز يوديد الهيدروجين عند ‪ 445°C‬فالمفروض أن‬ ‫يتكون ‪2‬مول من يوديد الهيدروجين حسب المعادلة الاتية‪:‬‬ ‫(‪H2)g( + I2)g‬‬ ‫(‪2HI)g‬‬‫التفاعل الانعكاسي يصل الى حالة‬ ‫لكن وجد عملي ًا بتحليل الخليط عندما يصل هذا التفاعل الى حالة الاتزان‬ ‫الاتزان بعد مرور فترة زمنية عليه‪.‬‬ ‫الكيميائي الديناميكي انه يحتوي ‪ %78‬من غاز ‪ HI‬و ‪ %11‬من كل من‬ ‫غازي اليود والهيدروجين بحالتيهما الجزيﺌية‪ ،‬وبالمثل اذا سخن غاز ‪HI‬‬ ‫النقي عند درجة الحرارة نفسها فانه يتفكك الى غازي الهيدروجين واليود‪،‬‬ ‫ويحتوي الخليط دائم ًا على ‪ %78‬من غاز ‪ HI‬عند الاتزان و ‪ %11‬من كل‬ ‫من غازي اليود والهيدروجين‪.‬‬ ‫يطلق على العلاقة التي تربط بين سرعة التفاعل الكيميائي وتراكيز‬ ‫المواد قانون فعل الكتلة والذي ينص ”عند ثبوت درجة الحرارة فان سرعة‬ ‫التفاعل الكيميائي في اي اتجاه ًا كان تتناسب طردي ًا مع التراكيز المولارية‬ ‫للمواد المتفاعلة كل ًا منها مرفوع الى اس يمثل عدد المولات الموضوع امام كل‬ ‫مادة في المعادلة الكيميائية الموزونة“‪.‬‬ ‫وعند تطبيق قانون فعل الكتلة وللتفاعل المشار اليه اعلاه‬‫(‪69 H2)g( + I2)g‬‬ ‫‪kf‬‬ ‫(‪2HI)g‬‬ ‫‪kb‬‬

‫يمكن التعبير عن سرعة التفاعل الامامي ‪ Rf‬وسرعة التفاعل الخلفي ‪Rb‬‬ ‫رياضي ًا وحسب قانون فعل الكتلة كالاتي‪:‬‬ ‫[‪Rf = kf ]H2[ ]I2‬‬ ‫‪Rb = kb ]HI[2‬‬‫‪ 5 - 2‬ثابت الاتزان ‪Equilibrium Constant‬‬ ‫لنفرض انه لدينا التفاعل الانعكاسي المتزن الاتي‪:‬‬ ‫‪aA + bB‬‬ ‫‪gG + hH‬‬‫حيث ‪ A‬و‪ B‬و ‪ G‬و ‪ H‬تمثل المواد المتفاعلة والناتجة أما ‪ a‬و‪ b‬و‪ g‬و ‪ h‬فتمثل‬ ‫اعداد مولاتها في معادلة التفاعل الموزونة‪.‬‬ ‫عند تطبيق قانون فعل الكتلة بالنسبة الى التفاعل الامامي نجد أن‪:‬‬ ‫‪Rf = kf ]A[a ]B[b‬‬ ‫(‪)1‬‬‫اماعندتطبيققانونفعلالكتلةبالنسبةإلىالتفاعلالخلفينحصلعلىالعلاقة‪:‬‬ ‫‪Rb = kb ]G[g ]H[h‬‬ ‫(‪)2‬‬‫حيث ‪ kf‬و ‪ kb‬تمثل ثابتي تناسب سرعة التفاعل الامامي والخلفي على التوالي‪.‬‬ ‫سرعة التفاعل‬‫وعند حصول الاتزان فإن سرعة التفاعل الامامي تساوي سرعة التفاعل‬ ‫الخلفي ‪( ،Rf = Rb‬الشكل ‪ )2 - 2‬لذا نحصل على الاتي‪:‬‬‫‪kf ]A[a ]B[b = kb ]G[g ]H[h‬‬ ‫(‪)3‬‬ ‫الزمن‬‫ــــــــ‪f‬ـــــــ‪k‬‬ ‫=‬ ‫‪]G[g ]H[h‬‬ ‫وبترتيب المعادلة (‪ )3‬نحصل على العلاقة‪:‬‬ ‫الشكل ‪2-2‬‬‫‪kb‬‬ ‫(‪)4‬‬ ‫حالة الاتزان لتفاعل مزيج غازي‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــ‬ ‫يبين التفكك والتكون وسرعة‬ ‫‪]A[a ]B[b‬‬ ‫الوصول الى حالة الاتزان‪.‬‬ ‫‪70‬‬

‫ان قسمة قيمة ثابتة ‪ kf‬على قيمة ثابتة اخرى ‪ kb‬هو مقدار ثابت اخر يعرف‬ ‫بثابت الاتزان ‪( Keq‬حيث ‪ eq‬من ‪ equilibrium‬وتعني اتزان)‪ ،‬لذا‬ ‫تصبح المعادلة (‪ )4‬على الصورة الاتية‪:‬‬ ‫‪]G[g ]H[h‬‬ ‫(‪)5‬‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ‪K =eq‬‬ ‫‪]A[ ]B[a b‬‬ ‫يعرف ثابت الاتزان ‪ Keq‬بانه النسبة بين ثابت تناسب سرعة التفاعل‬ ‫الامامي (‪ )kf‬وثابت تناسب سرعة التفاعل الخلفي (‪ .)kb‬كما انه يعرف‬ ‫ايض ًا بانه حاصل ضرب التراكيز المولارية للمواد الناتجة عند حالة الاتزان‬ ‫مقسوم ًا على حاصل ضرب التراكيز المولارية للمواد المتفاعلة عند الاتزان ك ٌل‬ ‫منها مرفوع لاس عدد مولاتها في معادلة التفاعل الموزونة‪ ،‬وهي قيمة ثابتة‬ ‫عند ثبوت درجة الحرارة‪.‬‬ ‫وعند قياس تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة عند حصول الاتزان بالمولارية‬ ‫[‪ ]M‬فان ثابت الاتزان ‪ Keq‬يرمز له بالرمز ‪ Kc( Kc‬ثابت الاتزان بدلالة‬ ‫التراكيز المولارية‪ ،‬حيث ‪ c‬من ‪ concentration‬وتعني تركيز) ويصطلح‬ ‫على عدم كتابة وحدات لهذا الثابت‪ .‬وبما إن المعادلة رقم (‪ )5‬عبر عنها‬ ‫بكتابة التراكيز المولارية للمواد المتفاعلة والناتجة فيكون ثابت الاتزان لها‬ ‫‪]G[g ]H[h‬‬ ‫‪ Kc‬وتكتب على الصورة الاتية‪:‬‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ‪K =c‬‬ ‫(‪)6‬‬ ‫‪]A[ ]B[a b‬‬ ‫مثال ‪1 - 2‬‬ ‫للتفاعل المتزن الاتي‪:‬‬‫تمرين ‪1 - 2‬‬‫تفاعل ما متزن ثابت الاتزان له ‪Keq‬‬ ‫(‪N2)g( + 3H2)g‬‬ ‫‪kf‬‬ ‫(‪2NH3)g‬‬‫يساوي ‪ 4.24‬وثابت سرعة التفاعل‬ ‫‪kb‬‬‫الخلفي ‪ kb‬يساوي ‪ .0.02‬احسب ثابت‬ ‫وجد ان ثابت سرعة التفاعل الامامي ‪ kf‬يساوي ‪ 0.11‬وثابت سرعة التفاعل‬ ‫سرعة التفاعل الامامي ‪.kf‬‬ ‫الخلفي ‪ kb‬يساوي ‪ .0.05‬احسب ثابت الاتزان ‪ Keq‬للتفاعل‪.‬‬ ‫ج ‪0.0848 :‬‬ ‫الحـــــل‪:‬‬‫‪71 Keq‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــــ ـــــــ‪f‬ــــــــ= ‪k =0.11‬‬ ‫‪2.2‬‬ ‫‪kb 0.05‬‬

‫وعندما تكون المواد المشتركة في التفاعل والناتجة في حالتها الغازية يكون‬‫من السهولة قياس ضغوطها الجزئية اكثر من قياس تراكيزها المولارية‪ ،‬لذا‬‫من المناسب التعبير عن تركيز الغاز بدلالة ضغطه الجزئي (‪ )P‬لذلك فان‬‫ثابت الاتزان ‪ Keq‬يرمز له بالرمز ‪ KP( KP‬ثابت الاتزان بدلالة الضغوط‬‫الجزئية‪ ،‬حيث ‪ P‬من ‪ Pressure‬وتعني ضغط)‪ .‬وعندما يعبر عن الكميات‬‫الغازية الداخلة في التفاعل بدلالة ضغوطها الجزئية يعبر عن ثابت الاتزان لها‬ ‫حسب المعادلة رقم (‪ )5‬على الصورة الاتية‪:‬‬‫‪KP‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــ‪Hh‬ــــ‪P‬ــــــ×ـــــــ‪Gg‬ــــ‪P‬ـــــــ‬ ‫)‪(7‬‬ ‫‪PAa × PBb‬‬‫يعرف ثابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية ‪ KP‬بانه (حاصل ضرب‬‫الضغوط الجزئية للمواد الناتجة عند الاتزان مقسوم ًا على حاصل ضرب‬‫الضغوط الجزئية للمواد المتفاعلة عند الاتزان ك ٌل منها مرفوع الى اس عدد‬‫مولاتها في معادلة التفاعل الموزونة)‪ ،‬وهي قيمة ثابتة عند ثبوت درجة‬ ‫الحرارة‪.‬‬‫ومن المهم ذكره هنا أن في التفاعلات المتجانسة التي تكون فيها جميع‬‫المواد المتفاعلة والناتجة في الطور الغازي يجب ان يشتمل ثابت الاتزان على‬‫النسبة بين حاصل ضرب الضغوط الجزئية لجميع المواد الناتجة مرفوع لاس عدد‬‫مولاتها في المعادلة الى حاصل ضرب الضغوط الجزئية لجميع المواد المتفاعلة‬ ‫مرفوع لاس عدد مولاتها في المعادلة كما هو موضح في المعادلة رقم (‪.)7‬‬‫اما في التفاعلات غير المتجانسة والتي تحتوي على مواد باكثر من طور‬‫واحد كما هو في تفاعل التفكك الحراري لبيكاربونات الصوديوم (صودا‬‫الخبز) التالي فيحذف عند كتابة ثابت الاتزان له المواد الصلبة والسائلة‬ ‫النقية‪.‬‬‫)‪2NaHCO3(s‬‬ ‫∆‬ ‫)‪Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2 (g‬‬‫تصل التفاعلات غيرالمتجانسة الى حالة الاتزان شأنها شأن التفاعلات‬‫المتجانسة ‪ .‬فاذا تم وضع بيكاربونات الصوديوم في وعاء مغلق وت َم تسخينها‬ ‫فسيصل التفاعل في لحظة معينة الى حالة الاتزان‪.‬‬ ‫‪72‬‬

‫(‪2NaHCO3)s( ∆ Na2CO3)s( + H2O)g( + CO2 )g‬‬ ‫وثابت الاتزان لهذا التفاعل يكتب على الصورة الاتية‪:‬‬ ‫‪] ] [ ] [[] [Kc‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــ‪O‬ــ‪2‬ـــــ‪H‬ــــــــــــ‪2‬ـــــ‪O‬ـــــ‪C‬ـــــــــــ‪3‬ــــــ‪O‬ــــ‪C‬ــ‪2‬ـــ‪a‬ـــــ‪N‬ــــــــ‬ ‫‪NaHCO3 2‬‬ ‫ويمكن حذف تراكيز المواد الصلبة والسائلة من علاقة ثابت الاتزان (لأن‬ ‫المواد الصلبة والسائلة النقية يبقى تركيزها ثابت ًا مهما تغيرت كمياتها‪ ،‬حتى‬ ‫وان تغير الحجم فإن النسبة بين كمية هذه المواد الى الحجم ستبقى ثابتة)‪.‬‬ ‫لذا فعند كتابة علاقة ثابت الاتزان للتفاعلات غير المتجانسة يجب كتابته‬ ‫بدون تراكيز المواد الصلبة والسائلةالنقية‪ .‬فثابت الاتزان للتفكك الحراري‬ ‫لبيكاربونات الصوديوم يكتب على الشكل الاتي‪:‬‬‫[‪ Kc = ]CO2[ ]H2O‬أ‬ ‫‪Kp = P PCO2 H2O‬‬ ‫او بدلالة الضغوط الجزئية يساوي ‪ KP‬الاتي‪:‬‬ ‫وفي مثال اخر فان ثابت الاتزان للتفكك الحراري لكاربونات الكالسيوم عند‬‫وصولها لحالة الاتزان‪ :‬ب‬ ‫(‪CaCO3)s‬‬ ‫(‪CaO)s( + CO2)g‬‬ ‫يكتب على الصورة الاتية بدلالة التراكيز المولارية‪:‬‬ ‫الشكل ‪3-2‬‬ ‫‪] [Kc = CO2‬‬‫الاتزان في أ‬ ‫عند‬ ‫ضغط‬ ‫او بدلالة الضغوط الجزئية‪:‬‬‫درجة الحرارة‬ ‫عند‬ ‫ن‪2‬ف‪O‬سه‪C‬‬ ‫ب هو‬ ‫و‬ ‫‪KP = PCO2‬‬‫نفسها على الرغم من اختلاف كمية‬ ‫فضغط ‪ CO2‬عند الاتزان يبقى ثابت ًا عند درجة الحرارة نفسها ولا يتأثر‬ ‫باختلاف كميات ‪ CaCO3‬و ‪ ، CaO‬كما هو مبين في الشكل (‪.)3 - 2‬‬‫باللون البرتقالي)‬ ‫‪3‬وك‪O‬مي‪C‬ة‪O( Ca‬م‪a‬مث‪C‬ل ًا‬‫(ممثل ًا باللون‬ ‫الاخضر)‪.‬‬‫‪73‬‬

‫مثال ‪2 - 2‬‬ ‫اكتب ثوابت الاتزان للتفاعلات التالية بدلالة التراكيز المولارية‪:‬‬‫(‪2HBr)g‬‬ ‫(‪H2)g( + Br2)g‬‬ ‫(‪)1‬‬ ‫(‪)2‬‬‫(‪NO-2 )aq( + H2O)l‬‬ ‫‪HNO2)aq(+‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫تمرين ‪2 - 2‬‬ ‫(‪)aq‬‬‫(‪CaCO3)s( + 2HCl)aq‬‬ ‫اكتب ثوابت الاتزان بدلالة التراكيز‬ ‫‪CaCl2)aq( +‬‬ ‫(‪CO2)g( + H2O)l( )3‬‬ ‫المولارية ‪ Kc‬وثوابت الاتزان بدلالة‬ ‫الحـــــل‪:‬‬ ‫الضغوط الجزئية ‪ KP‬للتفاعلات التالية‬ ‫إن أمكن‪.‬‬ ‫ـــ[ـــ‪2‬ـــ‪2‬ــ‪r‬ــ[ــــ‪Br‬ـــــ]ــ‪B‬ــــ[ـــ‪2‬ـ‪H‬ــــ]ـــ‪H‬ــ] = ‪Kc‬‬ ‫(‪)1( 2CO2)g‬‬ ‫(‪2CO)g( + O2)g( )1‬‬ ‫ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ‪2‬ـــــــــــــــــــــــــــ = ‪K ]HNO [-]OH-[c‬‬ ‫(‪3O2)g‬‬ ‫(‪2O3)g( )2‬‬ ‫‪]NO [2‬‬ ‫(‪)2‬‬ ‫(‪CO)g( + Cl2)g‬‬ ‫(‪COCl2)g( )3‬‬ ‫‪K ]CO]H[ ]CCla[Cl [c‬‬ ‫(‪)3( H2O)g( + C)s‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــ‪2‬ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ‪2‬ــــــــــــــــــــ‬ ‫(‪)4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫(‪CO)g( + H2)g‬‬ ‫مثال ‪3 - 2‬‬ ‫(‪2ZnS)s( + 3O2)g‬‬ ‫(‪2ZnO)s( + 2SO2)g( )5‬‬ ‫(‪ C6H5COOH)aq‬اكتب ثوابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية للتفاعلات الاتية‪:‬‬ ‫(‪C6H5COO-)aq(+H+)aq( )6‬‬‫(‪3H2)g( + N2)g‬‬ ‫(‪2NH3)g( )1‬‬ ‫(‪2NO2)g( + 7H2)g‬‬ ‫(‪2NH3)g(+ 4H2O)l( )7‬‬‫(‪2Hg)l( + O2)g‬‬ ‫(‪2HgO)s( )2‬‬ ‫‪KP‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــ‪3‬ـــ‪H‬ــ‪N2‬ــــ‪P‬ــــــــ‬ ‫الحـــــل‪:‬‬ ‫‪P P3‬‬ ‫(‪)1‬‬ ‫‪H2 N2‬‬ ‫‪KP‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــ‪1‬ــــ‬ ‫(‪)2‬‬ ‫‪PO2‬‬ ‫‪74‬‬

‫‪ 6 - 2‬حساﺏ ثابت الاتزان ‪Keq‬‬ ‫يمكن إيجاد قيمة ثابت الاتزان بوساطة قياس تراكيز جميع المواد المتفاعلة‬ ‫والناتجة عند وصول التفاعل الى حالة الاتزان‪ ،‬حيث يتم تعويض هذه القيم في‬ ‫علاقة ثابت الاتزان للتفاعل المعين عند درجة حرارة ثابتة‪ .‬إن إي تفاعل في حالة‬ ‫اتزان ويجري عند درجة حرارة ثابتة تكون قيمة ‪ Keq‬هي نفسها مهما كانت‬ ‫الكمية الموجودة من المتفاعلات او النواتج في إناء التفاعل‪ .‬أن قيمة ثابت الاتزان‬ ‫كمية ثابتة مهما تغيرت التراكيز للمواد المتفاعلة أو الناتجة الابتدائية الموضوعة‬ ‫في إناء التفاعل‪.‬‬ ‫مثال ‪4 - 2‬‬ ‫تمرين ‪3 - 2‬‬ ‫(‪2CH4)g‬‬ ‫جد قيمة ‪ Keq‬للتفاعل الاتي‪:‬‬‫جدقيمة‪ Keq‬للتفاعلالاتيعند‪100°C‬‬ ‫(‪C2H2)g( + 3H2)g‬‬‫(‪2NO2)g‬‬ ‫اذا علمت أن التراكيز في درجة حرارة معينة عند حصول الاتزان هي‪N2O4)g( :‬‬‫‪ H2 = 0.143 M‬و ‪ C2H2 = 0.05 M‬و ‪ CH4 = 0.02 M‬اذا علمت إن التراكيز لمواد التفاعل عند[ ] [ ] [ ]‬ ‫الحـــــــل‪:‬‬‫حصول حالة الاتزان هي كالاتي‪:‬‬‫‪]N2O4[ = 0.002 M‬‬ ‫طالما ان التراكيز المولارية للمواد هي عند الاتزان فنكتب علاقة ثابت الاتزان‬‫‪]NO2[ = 0.017 M‬‬ ‫‪ Keq‬بدلالة ‪Kc‬‬ ‫ج ‪6.92 :‬‬ ‫‪Kc‬‬ ‫=‬ ‫‪]C H [ ]H [3‬‬ ‫=‬ ‫‪) 0.05() 0.143(3‬‬ ‫‪=0.37‬‬ ‫ـــــــــــــ‪2‬ـــــــــــــــــــــ‪2‬ــــــــــــ‪2‬ــــــــــــــــــ‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ‬ ‫‪]CH4[2‬‬ ‫‪)0.02(2‬‬ ‫وهناك نوع اخر من المسائل الحسابية تكون قيمة ثابت الاتزان معلومة‬ ‫وتعطى تراكيز أو ضغوط جزئية ابتدائية للمواد المتفاعلة ويكون مطلوب ًا‬ ‫ايجاد تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة عند حصول الاتزان (وهنا يجب‬ ‫على الطالب ان يميز بين التراكيز او الضغوط الجزئية الابتدائية والتراكيز‬ ‫والضغوط الجزئية عند حالة الاتزان)‪ .‬وعند حل هذا النوع من المسائل‪،‬‬ ‫يكون من الافضل ان نعمل مخطط ًا للتفاعل مرور ًا بثلاث مراحل يبين تراكيز‬ ‫المواد المشتركة في التفاعل هي قبل بدء التفاعل والتغير الحاصل على التراكيز‬ ‫أو الضغوط الجزئية عند بدء التفاعل (الحالة الابتدائية) وفي الاخير وصول‬ ‫التفاعل الى حالة الاتزان وكما هو موضح في المثال الاتي‪:‬‬‫‪75‬‬

‫مثال ‪5 - 2‬‬ ‫في التفاعل الاتي‪:‬‬ ‫(‪H2)g( + I2)g‬‬ ‫(‪2HI)g‬‬‫خلط ‪ 0.5 mole‬من ‪ H2‬و ‪ 0.5 mole‬من ‪ I2‬في وعاء حجمه لتر وبدرجة‬‫حرارة ‪ 430°C‬وصل التفاعل الى حالة الاتزان فوجد أن ثابت الاتزان ‪ Kc‬لهذا‬‫التفاعل يساوي ‪ 5.29‬احسب تراكيز المواد التي تمثل مزيج الاتزان‪.‬‬ ‫الحـــــل‪:‬‬‫تحسب التراكيز الابتدائية للمواد المشتركة في التفاعل من معرفة عدد مولات‬ ‫المواد وحجم المزيج من العلاقة الاتية‪:‬‬ ‫(‪n )mol‬‬‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ‪] [ = V)L(M‬‬‫‪ = 0.5 mol/L‬ـــــ(ـ‪l‬ــــ‪o‬ـــ(ــ‪m‬ــ‪)L‬ــ)ـــ‪15‬ـ‪.‬ـــ‪0‬ـــــ = [‪]H2[ = ]I2‬‬ ‫التركيز‪M /‬‬ ‫(‪H2)g( + I2)g‬‬ ‫[‪]I2‬‬ ‫(‪2HI)g‬‬‫التراكيز الابتدائية‬ ‫[‪]H2‬‬ ‫[‪2 ]HI‬‬‫التغير في التراكيز‬ ‫‪0.5‬‬ ‫‪0.5‬‬ ‫‪-x‬‬ ‫‪0.0‬‬ ‫‪-x‬‬ ‫‪+2x‬‬‫التراكيز عند الاتزان‬ ‫‪0.5-x‬‬ ‫‪0.5-x‬‬ ‫‪2x‬‬‫‪Kc‬‬ ‫=‬ ‫‪2‬‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ[‪]HI‬‬ ‫‪]H []I [2 2‬‬‫‪5.29‬‬ ‫=‬ ‫‪]2x[2‬‬ ‫ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ‬ ‫[‪]0.5-x[]0.5-x‬‬‫‪5.29‬‬ ‫=‬ ‫‪]2x[2‬‬ ‫ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ‬ ‫‪]0.5-x[2‬‬ ‫بجذر الطرفين وحل المعادلة نحصل على قيمة ‪x‬‬ ‫‪x = 0.267 mol/L‬‬ ‫لذا فالتراكيز عند الاتزان‬‫‪]H2[ = ]I2[ = 0.5 - 0.267 = 0.233 mol/L‬‬ ‫‪76‬‬‫‪]HI[ = 2 × 0.267 = 0.534 mol/L‬‬

‫اما النوع الثالث من المسائل ففيه تعطى تراكيز أو ضغوط جزئية للمواد‬ ‫المتفاعلة الابتدائية الموضوعة في اناء التفاعل وتركيز أو ضغط جزئي احد‬ ‫المواد المتفاعلة او الناتجة عند حصول الاتزان ويكون المطلوب ايجاد قيمة‬ ‫ثابت الاتزان‪.‬‬ ‫تمرين ‪4 - 2‬‬ ‫مثال ‪6 - 2‬‬ ‫في أحد التجارب العملية ادخل ‪0.625 mole‬من غاز ‪ N2O4‬في للتفاعل الاتي‪:‬‬ ‫وعاء سعته ‪ 5L‬فتفكك الغاز حسب التفاعل التالي وبدرجة حرارة معينة‪.‬‬‫(‪H2)g(+ Br2)g‬‬ ‫وعند وصول التفاعل الى حالة الاتزان وجد إن تركيز ‪ N2O4‬المتبقي يساوي (‪2HBr)g‬‬‫وضعفياناءحجمهلترواحــــــــــــد ‪0.4‬‬ ‫‪ 0.025mole/L‬احسب قيمة ‪ Kc‬لهذا التفاعل ‪.‬‬‫(‪ mole N2O4)g‬من كل من ‪ H2‬و ‪ Br2‬وبدرجة‬ ‫(‪2NO2)g‬‬‫حرارة‪.425°C‬احسبتراكيزالموادالتي‬‫ُت ّكون خليط الاتزان اذا علمت ان ثابت‬ ‫الحـــــــل‪:‬‬‫نحول عدد المولات في ‪ 5 L‬الى عدد المولات في اللتر الواحد اي نحسب الاتزان لهذا التفاعل ‪ Kc‬يساوي ‪.0.25‬‬ ‫التركيز المولاري الابتدائي لغاز ‪. N2O4‬‬ ‫ج‪:‬‬ ‫‪M‬‬ ‫ــ(ــ‪l‬ـــ‪o‬ــــــ‪m‬ــــ)ـــــ‪n‬ـ = (‪)mol/L‬‬ ‫=‬ ‫= ــ(ــ‪l‬ــــ‪o‬ـــــ‪m‬ـــ)ـــــ‪5‬ـــ‪2‬ــــ‪6‬ـ‪.‬ــــ‪0‬ـ‬ ‫‪0.125mol/L‬‬‫‪]H2[ = ]Br2[ = 0.32 mol/L‬‬ ‫(‪V)L‬‬ ‫(‪5)L‬‬‫‪]HBr[ = 0.16 mol/L‬‬ ‫(‪N2O4)g‬‬ ‫(‪2NO2)g‬‬ ‫التركيز‪M /‬‬ ‫[‪]N2O4‬‬ ‫[‪2 ]NO2‬‬ ‫التراكيز الابتدائية‬ ‫‪0.125‬‬ ‫‪0.000‬‬ ‫التغير في التراكيز‬ ‫‪-x‬‬ ‫‪+2x‬‬ ‫التراكيز عند الاتزان‬ ‫‪2x‬‬ ‫‪0.125-x‬‬ ‫تركيز ‪ N2O4‬عند الاتزان يساوي ‪ 0.025 mole/L‬لذا[ ]‬ ‫‪] [ = ×0.125 - x = 0.025 ⇒ x = 0.10 mol/L‬‬ ‫‪NO2 2x = 2 0.10 = 0.20 mol/L‬‬ ‫وعلاقة ثابت الاتزان‬‫‪ = 1.6‬ــــ‪[2‬ــ[ـ‪5‬ــ‪0‬ـ‪2‬ــ‪2‬ـ‪0‬ـ‪.‬ـ‪.‬ــ‪0‬ـ‪0‬ـ]ـ]ـــ = ـــ‪2‬ـــ[[ــ‪24‬ــــ‪OO‬ــ‪2‬ـــ‪N‬ــ‪]N‬ــ]ــــ = ‪77 Kc‬‬

‫(‪2SO3)g‬‬ ‫مثال ‪7 - 2‬‬ ‫للتفاعل الغازي الاتي‪:‬‬ ‫(‪2SO2)g( + O2)g‬‬‫وفي وعاء مغلق حجمه لتر واحد وجد أن ضغط غاز ‪ SO3‬قبل تفككه‬ ‫تمرين ‪5 - 2‬‬‫‪3‬عند درجة حرارة معينة بلﻎ التفاعل حالة الاتزان فوجد إن‬ ‫يساوي‬ ‫للتفاعل‬‫لخليط الغازات يساوي ‪ 4 atm‬احسب ‪ KP‬للتفاعل عند‬ ‫‪atm‬‬ ‫الضغط‬ ‫(‪2CO2)g‬‬ ‫الكلي‬ ‫(‪2CO)g(+O2)g‬‬ ‫وضعفياناءحجمهلتر‪0.8mole‬منغاز الاتزان‪.‬‬ ‫الحـــــــل‪:‬‬ ‫‪ CO2‬وبدرجة حرارة معينة وعند وصول‬ ‫التفاعل الى حالة الاتزان وجد ان نصف‬ ‫(‪2SO3)g‬‬ ‫(‪2SO2)g( + O2)g‬‬ ‫كمية الغاز قد تفككت‪ .‬احسب ‪. Kc‬‬ ‫ج‪0.2 :‬‬‫الضغط ‪atm /‬‬ ‫‪2SO3‬‬ ‫‪2SO2‬‬ ‫‪O2‬‬ ‫تمرين ‪6 - 2‬‬ ‫‪0.0‬‬ ‫‪0.0‬‬ ‫في التفاعل الغازي الاتي‪:‬‬‫الضغوط الابتدائية‬ ‫‪3.0‬‬ ‫‪+2x‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪-2x‬‬ ‫‪2x‬‬ ‫‪x‬‬‫التغير في الضغوط‬ ‫‪3.0-2x‬‬‫الضغوط عند الاتزان‬‫(‪ 3H2)g( +N2)g‬ان الضغط الكلي حسب قانون دالتون يساوي مجموع الضغوط الجزئية‬ ‫(‪2NH3)g‬‬‫للغازات الموجودة في مزيج التفاعل‪ .‬فاذا فرضنا ان الضغط الكلي للمزيج‬ ‫يساوي‪:‬‬ ‫‪ PT‬فانه‬ ‫الاتزان‬ ‫حالة‬ ‫عند‬ ‫(مولات‬ ‫وضعت كميات مختلفة‬ ‫سعته لتر‬ ‫مختلفة) من ‪ H2‬و ‪ N2‬في إناء‬‫‪PT = PSO3 + PSO2+ PO2‬‬ ‫وعند وصول التفاعل لحالة الاتزان وجد‬‫‪4 = )3-2x( + 2x + x‬‬‫‪x = 1 atm‬‬ ‫‪x‬‬ ‫قيمة‬ ‫على‬ ‫نحصل‬ ‫المعادلة‬ ‫وبحل‬ ‫أن ما اســــــتهلك من ‪ H2‬يســـــــــــاوي‬ ‫‪ 0.3 mole‬وما تبقى من ‪N2‬يســـــــاوي‬ ‫‪ .0.2 mole‬ما عدد مولات كل من ‪H2‬‬‫‪PSO3 = 3.0 - 2x = 3.0 - 2 × 1 = 1 atm‬‬ ‫و ‪ N2‬قبل التفاعل علم ًا بأن ثابت الاتزان‬‫‪PSO2 = 2x = 2 × 1 = 2 atm‬‬‫‪PO2 = x = 1 atm‬‬ ‫‪ Kc‬للتفاعل يساوي ‪.200‬‬ ‫ج ‪]N2[ = 0.3 mol/L :‬‬ ‫‪]H2[ = 0.4 mol/L‬‬ ‫= ـــــــــ‪2‬ـــ‪O‬ــــ‪P‬ــــــــ‪2‬ـــ‪O‬ـ‪2‬ـ‪S‬ــــ‪P‬ــــــــ =‬ ‫(‪)2(2 )1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ‬‫‪KP‬‬ ‫‪PSO3‬‬ ‫=‬ ‫‪4‬‬ ‫‪)1(2‬‬ ‫‪78‬‬

‫انتبه !‬ ‫‪ 7 - 2‬العلاقة بيﻦ ثابتي الاتزان ‪ Kc‬و ‪Kp‬‬ ‫هنالك علاقة تربط بين ثابت الاتزان المعبر عنه بدلالة الضغطوط الجزئية ‪KP‬‬ ‫وثابتالاتزانالمعبرعنهبدلالةالتراكيزالمولارية ‪Kc‬وذلكحسبالعلاقتينالاتيتين‪:‬‬‫مولات‬ ‫عدد‬ ‫الموادانالن‪g‬اتج‪n‬ة∆وايلممثوالدالافلمترفقا بعيلنة‬ ‫‪KP = Kc RT∆ng‬‬ ‫او بشكلها الآخر‪:‬‬‫حالتها‬ ‫في‬‫الغازية فقط لذا وضع (‪ )g‬لتبيان ذلك‪.‬‬ ‫‪Kc = Kp RT-∆ng‬‬ ‫انتبه !‬ ‫والرمز ‪ ∆ng‬يعرف حسب العلاقة الاتية‪:‬‬‫في هذا النوع من المسائل نستخدم‬ ‫)‪∑ ∑Δng = ng (Pr oducts) − ng (Re ac tan ts‬‬‫قيمة ‪ R‬التي تســـــــــــــــــــــــاوي‬ ‫وتتوقف العلاقة بين ‪ Kc‬و ‪ KP‬على قيمة ‪ ∆ng‬وكالاتي‪:‬‬ ‫‪0.082 L.atm/K.mol‬‬ ‫‪ ∆ng )1‬تساوي صفر ًا ‪ ،‬فان قيمة ‪.Kc = KP‬‬ ‫تمرين ‪7 - 2‬‬ ‫‪ ∆ng )2‬تساوي قيمة موجبة ‪ ،‬فان قيمة ‪ KP‬اكبر من قيمة ‪.Kc‬‬ ‫‪ ∆ng )3‬تساوي قيمة سالبة ‪ ،‬فان قيمة ‪ KP‬اصغر من قيمة ‪.Kc‬‬‫احسب قيمة ‪ Kc‬للتفاعل المتزن التالي‬‫عند ‪ . 500°C‬اذا علمت ان قيمة ‪KP‬‬ ‫مثال ‪8 - 2‬‬‫للتفاعل تساوي ‪ 1.5× 10-5‬عند درجة‬ ‫في تفاعل ما ‪ ∆ng = -1‬و ‪ KC = 4.1‬بدرجة حرارة ‪ 227°C‬فما قيمة ‪KP‬‬ ‫الحرارة نفسها‪.‬‬ ‫لهذا التفاعل‪.‬‬ ‫الحـــــل‪:‬‬‫(‪3H2)g( + N2)g‬‬ ‫(‪2NH3)g‬‬ ‫ج‪0.06 :‬‬ ‫نحول درجة الحرارة من وحدة ‪ °C‬الى وحدة ‪K‬‬ ‫تمرين ‪8 - 2‬‬ ‫‪T)K( = t)°C( + 273 = 227 + 273 = 500 K‬‬ ‫‪KP = Kc RT∆ng = 4.1 0.082 × 500 -1 = 0.1‬‬‫اذاكانت ‪ Kc‬تساوي ‪ 1.6‬عند ‪1000°C‬‬ ‫بالنسبة للتفاعل الاتي‪:‬‬ ‫مثال ‪9 - 2‬‬‫(‪C)s( + CO2)g‬‬ ‫(‪2CO)g‬‬ ‫افترض حصول الاتزان للتفاعل الاتي عند درجة حرارة ‪. 300K‬‬‫احسب ضغط ‪ CO‬الجزئي في حالة‬ ‫(‪NH4HS)s‬‬ ‫(‪NH3)g( + H2S)g‬‬‫الاتزان عندما يكون الضغط الجزئي في‬ ‫ووجد أن قيم الضغوط الجزئية لكل من غازي النواتج عند حصول الاتزان تساوي‬‫تلك الحالة لغاز ‪ CO2‬يســـــــــــاوي‬ ‫‪ .0.3 atm‬احسب ‪ Kp‬و ‪ Kc‬للتفاعل‪.‬‬ ‫‪.0.6 atm‬‬ ‫الحــــــــل‪:‬‬ ‫ج‪10 atm :‬‬ ‫‪KP = PNH3 PH2S = )0.3( )0.3( = 0.09‬‬‫‪79‬‬ ‫‪∑ ∑Δng = ng (Pr oducts) − ng (Re ac tan ts) = 2 - 0 = 2‬‬ ‫‪Kc = Kp RT-∆ng = 0.09 0.082 × 300 -2 = 1.5 × 10-4‬‬

‫‪ 8 - 2‬اهمية ثابت الاتزان‬‫لمعرفة قيمة ثابت الاتزان اهمية كبيرة حيث يمكن لقيمته العددية‪:‬‬ ‫أ‪ -‬تحديد اتجاه التفاعل‬ ‫ب‪ -‬بيان العلاقة بين ثابت الاتزان وطريقة كتابة المعادلة‪.‬‬‫‪ 1-8-2‬اﲡاﻩ التفاعل ﻣﻦ ﻣعرفة قﳰة ثابت الاتزان‬ ‫اذا اخذنا المثال البسيط الاتي‪:‬‬‫‪AB‬‬ ‫فاذا كانت قيمة ‪ Kc =100‬له فهذا يعني‪:‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــــــــــ[‪]B‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــــــــــ[‪]B‬‬ ‫[‪⇒ ]B[ = 100 ]A‬‬ ‫[‪]A‬‬ ‫[‪]A‬‬‫‪⇒Kc‬‬ ‫‪100‬‬‫من خلال العلاقة الرياضية الاخيرة نكتشف ان تركيز [‪ ]B‬المتكون اكبر بمﺌة مرة‬‫من تركيز [‪ ]A‬المتبقي وعليه فأن موضع الاتزان يكون في اتجاه تكوين المادة ‪B‬‬ ‫الناتجة وهذا الشيء مرغوب فيه وخاصة في الصناعة‪.‬‬ ‫اما اذا كانت قيمة ‪ Kc = 0.01‬للتفاعل نفسه ‪.‬‬‫‪Kc‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــــــــــ[‪]B‬‬ ‫⇒‬ ‫‪0.01‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــــــــــ[‪]B‬‬ ‫⇒‬ ‫[‪]A‬‬ ‫[‪= 100 ]B‬‬ ‫[‪]A‬‬ ‫[‪]A‬‬ ‫الشكل ‪4-2‬‬ ‫اذا كانت قيمة ‪ K‬اكبر بكثير من‬‫ففي هذه الحالة يكون تركيز [‪ ]A‬عند حالة الاتزان أكبر بمﺌة مرة من تركيز المادة‬ ‫الواحد (‪ )K>>1‬ستكون النواتج‬ ‫[‪ ]B‬وعليه فان موضع الاتزان يكون في اتجاه المادة ‪.A‬‬ ‫اكبر بكثير من المواد المتفاعلة عند حالة‬ ‫الاتزان‪ ،‬وعندها يقال ان الاتزان يميل وكقاعدة عامة يمكن القول‪:‬‬ ‫نحو اليمين‪.‬‬‫‪ .1‬اذا كانت قيمة ثابت الاتزان كبيرة جد ًا دل ذلك على إن تركيز المواد الناتجة‬‫يكون كبير ًا جد ًا‪ ،‬ويعني ذلك إن التفاعل يسير في اتجاه واحد تقريب ًا هو‬ ‫الاتجاه الامامي‪ .‬الشكل (‪.)4 - 2‬‬‫‪ .2‬اذا كانت قيمة ثابت الاتزان صغيرة جد ًا دل ذلك على أن تراكيز المواد الناتجة‬‫يكون صغير ًا جد ًا عند حالة الاتزان‪ ،‬ما يعني إن التفاعل يسير في اتجاه واحد‬ ‫تقريب ًا هو الاتجاه الخلفي‪ .‬الشكل (‪.)5 - 2‬‬ ‫الشكل ‪5-2‬‬ ‫اذا كانت قيمة ‪ K‬اصغر بكثير من‬‫‪ .3‬اذا كانت قيمة ثابت الاتزان تساوي الواحد الصحيح أو أي قيمة مقاربة له‬ ‫الواحد (‪ )K<<1‬ستكون المتفاعلات‬‫فان هذا يعني ان تراكيز كل من المواد المتفاعلة والناتجة في التفاعل تكاد تكون‬ ‫اكبر بكثير من المواد الناتجة‪ ،‬وعندها‬ ‫متساوية ‪.‬‬ ‫يقال ان الاتزان يميل نحو اليسار‪.‬‬ ‫‪80‬‬

‫مثال ‪10 - 2‬‬ ‫من قيم ثوابت الاتزان ‪ Kc‬لكل من التفاعلات التالية تنبأ بحالة الاتزان لها‪.‬‬ ‫(‪H2)g( + F2)g‬‬ ‫‪Kc = 1 × 10-95‬‬ ‫(‪2HF)g‬‬ ‫(‪2SO2)g( + O2)g‬‬ ‫‪2SO3)g( Kc = 8 × 1025‬‬ ‫(‪3H2)g( + N2)g‬‬ ‫‪2NH3)g( Kc = 1.1‬‬ ‫الحــــل ‪:‬‬ ‫‪ .1‬التفاعل الاول قيمة ثابت الاتزان صغيرة جد ًا‪ ،‬أي‪ :‬عند حالة الاتزان فان‬ ‫كمية المواد الناتجة ‪ H2‬و ‪ F2‬ضﺌيلة جد ًا لدرجة انه يمكن اعتبار ان مثل هذا‬ ‫التفاعل يكاد لايحدث من الناحية العملية ‪.‬‬ ‫‪ .2‬التفاعل الثاني قيمة ثابت الاتزان كبيرة جد ًا اي عند حالة الاتزان فان كمية تمرين ‪9 - 2‬‬ ‫المادة الناتجة ‪ SO3‬قد وصلت الى درجة قريبة من الاكتمال‪ ،‬وان تراكيز المواد‬‫من قيم ثوابت الاتزان ‪ Kc‬لكل من‬ ‫المتفاعلة كمية ضﺌيلة جد ًا ‪ SO2‬و ‪ O2‬التي بقيت بدون تفاعل‪ .‬لذا فمن‬‫التفاعلات التالية تنبأ بحالة الاتزان‬ ‫الناحية العملية نستطيع القول إن هذا التفاعل يكاد يكون تام ًا ‪.‬‬‫لها‪)1( .‬‬ ‫‪ . 3‬التفاعل الثالث قيمة ثابت الاتزان مقاربة للواحد الصحيح لذا فعند حالة‬‫(‪2H2O)g‬‬ ‫الاتزان تكون كمية المواد المتفاعلة (غازي ‪ N2‬و ‪ )H2‬وكمية المواد الناتجة (‪2H2)g(+ O2)g‬‬ ‫‪Kc = 1.1 × 10-81‬‬ ‫(غاز ‪ )NH3‬متقاربة في تراكيزها ‪.‬‬‫(‪)2‬‬ ‫(‪2COCl2)g‬‬ ‫‪ 2-8-2‬الﻌﻼﻗة ﺑﲔ ثاﺑﺖ الاتزان وﻃرﻳﻘة كتاﺑة المﻌادلة‬‫(‪2CO)g(+Cl2)g‬‬ ‫من الضروري ان نلاحﻆ في الحالات كافة أن علاقة ثابت الاتزان في تفاعل ما‬ ‫تتبع الصيغة التي تكتب بها المعادلة الكيميائية الموزونة وسندرج هنا ثلاث قواعد ‪Kc = 0.99‬‬‫(‪)3‬‬‫(‪H2)g( + Cl2)g‬‬ ‫(‪2HCl)g‬‬ ‫يمكن اتباعها‪.‬‬ ‫القاعدة الاولى‪:‬‬ ‫اذا عكس اتجاه تفاعل ما فإن ثابت الاتزان الجديد يساوي مقلوب ثابت الاتزان ‪Keq = 4.4 × 1032‬‬ ‫املثااولل‪10 - 4.‬‬ ‫فعلى سبيل المثال اذا كان لدينا التفاعل المتزن الاتي ‪:‬‬ ‫فإن ثابت الاتزا (ن‪g‬ل)‪l‬هذا‪ C‬ال‪H‬تف‪2‬اعل يعبر عنه كالات (ي‪H2)g( + Cl2):g‬‬ ‫‪Kc1‬‬ ‫=‬ ‫‪]HCl[2‬‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ[ ‪]H []Cl‬‬ ‫وعند عكس هذا التفاعل‪:‬‬ ‫‪22‬‬ ‫(‪H2)g( + Cl2)g‬‬ ‫(‪2HCl)g‬‬ ‫فإن ثابت الاتزان لهذا التفاعل يعبر عنه كالاتي ‪:‬‬‫ــ[ـــ‪2‬ـــ‪l‬ـ‪2‬ــــ[ــ‪C‬ـ‪l‬ـــ]ــــ‪C‬ــ[ـــ‪2‬ـــ‪H‬ــــ]ــ‪H‬ــــ] = ‪81 Kc2‬‬

‫من خلال التفاعلين سنجد ان العلاقة بين قيمتي ثابت الاتزان ‪ Kc1‬و ‪ Kc2‬تكون‬ ‫كالآتي‪:‬‬‫ــــــــــــــــ‪K = 1‬‬ ‫‪c2‬‬ ‫القاعدة الثانية ‪:‬‬ ‫‪Kc1‬‬‫اذا ضربت معادلة تفاعل ما في معامل معين (رقم مثل ًا) فان ثابت الاتزان‬ ‫تمرين ‪10 - 2‬‬‫‪ 2NO2‬الجديد يساوي قيمة ثابت الاتزان الاول مرفوع الى أس يساوي ذلك المعامل‪،‬‬ ‫للتفاعل ‪N2O4‬‬‫ثابت الاتزان ‪ Kp‬له = ‪ 0.39‬بدرجة وهذه القاعدة يمكن توضيحها بالمثال التالي‪ ،‬لنأخذ التفاعل المتزن السابق‬ ‫فما قيمة ‪ Kc‬للتفاعل‬ ‫حرارة ‪227°C‬‬ ‫)‪H2(g) + Cl2(g‬‬ ‫)‪2HCl(g‬‬ ‫‪ N2O4‬بدرجة الحرارة‬ ‫‪2NO2‬‬ ‫ويكون ثابت اتزانه‪:‬‬ ‫نفسها‪.‬‬‫ــ]ـــ‪2‬ـــ‪2l‬ــــ]ـــ‪lC‬ــــ[ـــ‪C‬ـ]ـــ‪2‬ــــ‪H‬ــــ‪H‬ـ[ـــ[ـ = ‪Kc1‬‬ ‫ج ‪0.0625 :‬‬ ‫فتصبح المعادلة‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫فاذا ضرب هذا التفاعل في العدد‬ ‫تمرين ‪11 - 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪H2(g) +‬‬ ‫‪1‬‬ ‫)‪Cl2(g‬‬ ‫)‪HCl(g‬‬ ‫للتفاعل الغازي ‪:‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)‪3H2(g) + N2(g‬‬ ‫)‪2NH3(g‬‬ ‫بدرجة حرارة معينة وجد ان خليط‬ ‫وثابت اتزان المعادلة الاخيرة يعبر عنه ‪:‬‬ ‫الاتزان يحتوي على ‪ 0.02 M‬مـــــــن‬‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ]‪K = [HCl‬‬ ‫‪ NH3‬و‪ 0.1 M‬من ‪ N2‬وكذلك من‬ ‫‪c2 1/2 1/2‬‬ ‫‪ .H2‬ما ثابت الاتزان ‪ Kc‬للتفاعل ‪.‬‬ ‫‪[H ] [Cl ]2 2‬‬‫وبالتمعن بقيم ‪ Kc1‬و ‪ Kc2‬نجد أن ثابت الاتزان الجديد ‪ Kc2‬يساوي ثابت الاتزان‬ ‫‪NH3(g) 3‬‬ ‫‪H2(g) +‬‬ ‫‪1‬‬ ‫)‪N2(g‬‬ ‫الاول مرفوع ًا للأس ‪ 1‬أي‪:‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪Kc2 = (Kc1)1/2 = Kc1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ج ‪0.5 :‬‬ ‫القاعدة الثالثة‪:‬‬‫اذا كان التفاعل ناتج ًا من مجموع عدد من التفاعلات فان ثابت الاتزان‬‫للتفاعل الكلي يساوي حاصل ضرب ثوابت الاتزان لكل التفاعلات التي ينتج‬ ‫عن مجموعها‪ .‬فمثل ًا لنأخذ التفاعلين المتزنين الاتيين ‪:‬‬‫‪C(s) +‬انتبه ! ]] [[‬ ‫‪1‬‬ ‫)‪O2(g‬‬ ‫)‪CO(g‬‬ ‫‪Kc1‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــ‪O‬ــــ‪C‬ـــــــ‬ ‫الكاربون مادة صلبة لذا لا يتضمنها‬ ‫‪2‬‬ ‫‪O 1/2‬‬ ‫ثابت الاتزان‪.‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪[ [] [ ]]Kc2‬‬‫‪CO(g) +‬‬ ‫‪1‬‬ ‫)‪O2(g‬‬ ‫)‪CO2(g‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــــــــــ‪2‬ــــــ‪O‬ــــ‪C‬ــــــــــــــــــــ‬ ‫‪2‬‬ ‫‪O 1/2‬‬ ‫‪CO‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪82‬‬

‫وبجمع التفاعلين نحصل على التفاعل الاتي‪:‬‬ ‫تمرين ‪] [12 - 2‬‬‫وضع مول واحد من بروميد‬‫الهيدروجين في وعاء مغلق حجمه لتر[ ]‬‫واحد وبدرجة حرارة معينة وصل التفاعل‬‫الغازي إلى حالة الاتزان‪ ،‬فوجد ان المتكون‬ ‫(‪C)s( + O2)g‬‬ ‫حاصل‬ ‫يساوي‬ ‫(‪CO2)g‬‬ ‫ـــــــــ‪2‬ـــــ‪O‬ــــ‪C‬ـــــــــ = ‪Kc3‬‬ ‫ضرب ثابتي الاتزان‬ ‫الثالث ‪Kc3‬‬ ‫لذا يكون‪2‬ثاب‪O‬ت الاتزان للتفاعل‬ ‫‪ Kc2‬و ‪ Kc1‬اي ‪Kc1× Kc2 :‬‬ ‫=‪Kc3‬‬‫من غاز البروم ‪ 0.2 mole‬حسب التفاعل‬ ‫مثال ‪11 - 2‬‬ ‫اذا كان ثابت الاتزان عند ‪ 100°C‬للتفاعل التالي يساوي ‪ 0.36‬الآتي‪:‬‬‫‪2HBr‬‬ ‫(‪H2 + Br2 N2O4)g‬‬ ‫(‪2NO2)g‬‬ ‫فما ثابت الاتزان للتفاعلات التالية عند درجة الحرارة نفسها ‪:‬‬‫فما عدد مولات غاز ‪ HBr‬في خليط‬ ‫(‪221NON2)2gO( 4)g‬‬ ‫(‪N2O4)g‬‬‫الناتج من‬ ‫الاتزان ﻹناء آخر حجمه‪1.0 L‬‬ ‫(‪NO2)g‬‬ ‫الحـــــل‪:‬‬‫بكميات‬ ‫خلط غازي البروم والهيدروجين‬ ‫‪ 2.0 mole‬لكل منها‪.‬‬ ‫ج‪2.4 mole :‬‬ ‫ثابت الاتزان للمعادلة الاولى‬ ‫‪ Kc1‬تمرين ‪13 - 2‬‬ ‫=‬ ‫ــــ‪2‬ـــ[ــ‪2‬ــــ‪O‬ـــــ‪N‬ــ]ـــ‬ ‫=‬ ‫‪0.36‬‬‫وجد ان ثابت الاتزان للضغوط الجزئية‬ ‫[‪]N2O4‬‬‫من‬ ‫لكل‬ ‫بدرجة حرارة ‪2000 K‬‬ ‫فان‬ ‫وبالتالي‬ ‫الاولى‬ ‫المعادلة‬ ‫عكس‬ ‫هي‬ ‫(‪2NO2)g‬‬ ‫المعادلة (‪N2O4)g‬‬ ‫التفاعلات الاتية هي ‪:‬‬ ‫‪ Kc2‬يساوي مقلوب ‪. Kc1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪Br2)g(+‬‬ ‫‪1‬‬ ‫(‪F2)g‬‬ ‫=‬ ‫= ـــ[ــ‪4‬ـــــ‪O‬ــ‪2‬ــــ‪N‬ـــ]ــ‬ ‫ــــــــ‪1‬ــــ‬ ‫‪= 2.8‬‬ ‫‪2‬‬ ‫(‪BrF)g‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪KP = 150 Kc2‬‬ ‫‪]NO[2‬‬ ‫‪0.36‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪Br2)g(+‬‬ ‫‪3‬‬ ‫(‪F2)g‬‬ ‫=‬ ‫‪2.5‬‬ ‫انها‬ ‫الا‬ ‫الاولى‬ ‫المعادلة‬ ‫نفس‬ ‫هي‬ ‫‪1‬‬ ‫(‪N2O4)g‬‬ ‫المعادلة (‪NO2)g‬‬ ‫‪2‬‬ ‫(‪BrF3)g‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪KP‬‬ ‫‪2‬‬ ‫مضروبة بالعدد ‪1‬‬ ‫لذلك فثابت الاتزان لها هو نفسه ثابت الاتزان للمعادلة‬ ‫‪2‬‬‫احسب ثابت الاتزان ‪ Kc‬للتفاعل ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫(‪BrF)g( + F2)g‬‬ ‫‪2‬‬‫(‪BrF3)g‬‬ ‫حسب القاعدة الثالثة‬ ‫الاولى مرفوع الى اس‬ ‫ج‪0.366 :‬‬ ‫=‬ ‫ـــــــــ[ـ‪2‬ـــــ‪O‬ـــــ‪N‬ــ]ـــــ‬ ‫=‬ ‫‪0.36 = 0.6‬‬ ‫‪Kc3‬‬ ‫‪]N2O4[1/2‬‬‫‪83‬‬

‫‪ 9 - 2‬حاصل التفاعل ‪Reaction Quotient‬‬ ‫‪Q Kc‬‬‫يمكن لنا في أي لحظة من التفاعل معرفة اتجاه التفاعل أو حالة الاتزان إذا أمكن‬ ‫حالة الاتزان‪ :‬لا تغير في تراكيز‬ ‫المواد المتفاعلة والناتجة‬‫لنا معرفة تراكيز المواد الناتجة والمتفاعلة في تلك اللحظة والتي من خلالها يمكن‬ ‫‪Q‬‬‫ان نجد قيمة تسمى بحاصل التفاعل يرمز له بالرمز (‪ Q( )Q‬من ‪Quotient‬‬‫وتعني حاصل القسمة) وهي قيمة افتراضية لثابت الاتزان تحسب في لحظة ما خلال‬ ‫‪Kc‬‬‫التفاعل للتنبؤ بوصوله الى حالة الاتزان‪ .‬يعبر عن ‪ Q‬بنفس العلاقة المستعملة‬ ‫المتفاعلات‬ ‫النواتج‬‫للتعبير عن ‪ Kc‬والفرق الرئيسي بينهما هو ان التراكيز المستخدمة في علاقة ‪Q‬‬‫هي ليست بالضرورة القيم عند وصول التفاعل الى حالة الاتزان‪.‬والعلاقة بين ‪Kc‬‬ ‫‪Kc‬‬ ‫و ‪ Q‬يمكن بوساطتها التنبؤ بحالة الاتزان أو اتجاه سير التفاعل وحسب الاتي‪:‬‬ ‫‪Q‬‬‫‪ .1‬اذا كانت ‪ Kc = Q‬فان النظام في هذه الحالة في حالة اتزان‪ ،‬وتراكيز النواتج‬ ‫والمتفاعلات تراكيز اتزان أي ستبقى ثابتة‪.‬‬‫‪ .2‬عندما تكون ‪ Q‬أكبر من ‪ )Q > Kc( Kc‬فان التفاعل ليس في حالة اتزان‪،‬‬‫وتكون تراكيز النواتج اعلى من تراكيزها عند الاتزان‪ ،‬لذا فانها تتناقص‬‫للوصول الى حالة الاتزان‪ ،‬وليحدث ذلك يتجه التفاعل من اليمين (النواتج)‬ ‫الى اليسار (المتفاعلات)‪.‬‬‫‪ .3‬عندما تكون ‪ Q‬اصغر من ‪ )Q < Kc( Kc‬فان التفاعل ليس في حالة اتزان‬‫ايض ًا‪ ،‬حيث تكون تراكيز النواتج اقل من تراكيزها عند حالة الاتزان‪ ،‬لذا‬‫تتزايد قيمتها للوصول الى حالة الاتزان‪ ،‬وليتم ذلك يتجه التفاعل من اليسار‬ ‫(المتفاعلات) الى اليمين (النواتج)‪.‬‬ ‫مثال ‪12 - 2‬‬ ‫المتفاعلات‬ ‫النواتج‬‫‪3H2 + N2‬‬ ‫‪2NH3‬‬ ‫ثابت ا لاتزان للتفاعل‬ ‫تمرين ‪14 - 2‬‬ ‫للتفاعل الغازي‪:‬‬‫عند ‪ 500°C‬هو ‪ 0.06‬ادرس الحالات التالية وقرر اتجاه سير التفاعل (علم ًا بأن‬ ‫(‪ 3H2)g( + N2)g‬جميع التراكيز معبر ًا عنها بوحدة ‪.)mole/L‬‬ ‫(‪2NH3)g‬‬‫[‪]H2‬‬ ‫[‪]N2‬‬ ‫[‪]NH3‬‬ ‫(‪)1‬‬ ‫(‪)2‬‬‫‪0.002‬‬ ‫‪0.00001 0.001‬‬ ‫ثابت الاتزان ‪ Kc‬له يساوي ‪. 9.0‬‬‫‪0.354‬‬ ‫‪0.000015 0.0002‬‬ ‫‪ )1‬هل ان مزيج مكون من‪2.0 mole‬‬‫‪0.01‬‬ ‫‪5.00 0.0001‬‬ ‫(‪)3‬‬ ‫من كل من الغازات ‪NH3, H2, N2‬‬ ‫في وعاء مغلق حجمه ‪ 1.0 L‬يمثل‬ ‫الحــــــل‪:‬‬ ‫حالة اتزان ولماذا?‬ ‫نجد قيمة ‪Q‬لكل حالة ونقارنها مع قيمة ‪ Kc‬للتنبؤ باتجاه سير التفاعل‬‫‪ = 12.5×105‬ــــ(ـــ‪1‬ـــ‪0‬ـــ‪0‬ــ‪2‬ـ‪0‬ــ(ـ‪0‬ــ‪1.‬ـــ‪00‬ــ)ـ‪0‬ـ‪.‬ــ‪3‬ـ‪0‬ــ(ـ)ــ‪2‬ـــ‪0‬ـــ‪0‬ــ‪.‬ـــ‪ =)0‬ــــــ[ــ‪2‬ـ‪2‬ــ[ــ‪3N‬ــ]ــ‪3‬ـ‪H‬ـ[ــ‪2‬ـ‪N‬ـــ]ـ‪H‬ــ]ـ = ‪Q‬‬ ‫‪ )2‬لو افترضنا ان المزيج غير متزن‪)1( ،‬‬ ‫ماحجم اﻹناء اللازم لجعله متزن ًا?‬‫وحيث ان قيمة ‪ Q‬أكبر من قيمة ‪ Kc‬فإن التفاعل يسير بالاتجاه الخلفي‪ ،‬أي‪ :‬إن النظام‬ ‫ج‪6 L :‬‬‫ينزاح نحو اليسار [باتجاه المتفاعلات] الى ان يصل التفاعل الى حالة اتزان جديدة‪.‬‬ ‫‪84‬‬

‫تمرين ‪15 - 2‬‬ ‫‪ = 0.06‬ـــ(ـــ‪5‬ـــ‪1‬ـــ‪0‬ـــ‪0‬ــ‪2‬ـ‪0‬ـ(ــ‪0‬ـ‪2‬ـ‪.‬ــ‪0‬ـ‪0‬ــ‪0‬ـ)ـ‪3‬ــ‪0‬ـ‪(.‬ـــ‪40‬ـــ)‪5‬ـــ‪3‬ــ‪.‬ـــ‪ =)0‬ــــــ[ــ‪2‬ـ‪2‬ــ[ــ‪3N‬ــ]ــ‪3‬ـ‪H‬ـ[ــ‪2‬ـ‪N‬ـــ]ـ‪H‬ــ]ـ = ‪Q‬‬ ‫(‪)2‬‬‫في اناء حجمه ‪ 2 L‬ســـــــــــــخن‬‫‪ 1.4 mole‬من مزيج من الغازات‬ ‫قيمة ‪ Q‬تساوي قيمة ‪ Kc‬إذن التفاعل في حالة اتزان والتراكيز هي تراكيز اتزان‬ ‫ثابتة‪.‬‬‫‪ HBr‬و ‪ H2‬و ‪ Br2‬الى درجة حرارة‬ ‫معينة حتى وصل التفاعل حالة الاتزان‪.‬‬‫(‪H2)g(+ Br2 )g‬‬ ‫(‪2HBr )g‬‬ ‫‪ = 0.002‬ـــــــ(ـــ‪0‬ــ‪2‬ـ‪0‬ــ‪(.‬ـــ‪15‬ــ)ـ‪0‬ـ‪3‬ــ‪0‬ـ(ــ‪0‬ـ‪1‬ـ‪.‬ــ‪0‬ـ‪0‬ـ‪.‬ـ)ــ‪0‬ــ)ـــ = ــــــــ[ــ‪2‬ـ‪2‬ــ[ـ‪N‬ـ‪3‬ــ]ــ‪H3‬ــ[ــ‪2‬ـ‪N‬ــ]ـ‪H‬ــ] = ‪Q‬‬ ‫(‪)3‬‬‫فاذا علمت ان ثابت الاتزان لتكوين‬ ‫قيمة ‪ Q‬أصغر من قيمة ‪ Kc‬إذن التفاعل غير متزن ويسير بالاتجاه الامامي‪ .‬أي‪:‬‬ ‫ان النظام ينزاح نحو اليمين (باتجاه النواتج) الى ان يصل التفاعل الى حالة اتزان‬‫مول واحد من ‪ HBr‬من غازي ‪ H2‬و‬‫‪ Br2‬بدلالة الضغوط الجزئية ‪ KP‬يساوي‬ ‫جديدة‪.‬‬‫‪ 0.25‬فما عدد مولات المواد الناتجة‬ ‫والمتبقية في الاناء عند الاتزان‪.‬‬ ‫ج‪:‬‬ ‫‪ 10 - 2‬العلاقةبيﻦالﻄاقةالﺤرة ‪∆G‬وقيمةحاصلالتفاعل‪Q‬‬‫‪]H2[ = ]Br2[ = 1.866 mole‬‬ ‫للتفاعل الاتي‪:‬‬‫‪]HBr[ = 0.468 mole‬‬ ‫‪aA + bB‬‬ ‫‪gG + hH‬‬ ‫ترتبط الطاقة الحرة غير القياسية ‪ ∆G‬مع الطاقة الحرة القياسية ∘‪∆G‬‬ ‫لهذا التفاعل العام بالعلاقة الآتية‪:‬‬ ‫‪∆G = ∆G∘+ RT ln‬‬ ‫ـــــ‪h‬ـــ[ــــ‪H‬ـــ]ـــ‪g‬ــ[ــــ‪G‬ـــ]ــــ‬ ‫(‪)1‬‬ ‫‪]A[a ]B[b‬‬ ‫حيث ‪ R‬ثابت الغازات ويســــــــــــــــــــــــــــاوي بوحدات الطاقة‬ ‫(‪ )R = 8.314 J/K.mol‬و ‪ T‬درجة الحرارة بوحدة الكلفن ‪ .K‬ومن‬ ‫تعريف حاصل القسمة يمكن كتابة المعادلة (‪ )1‬على الصورة الاتية‪:‬‬ ‫‪∆G = ∆G∘+ RT ln Q‬‬ ‫(‪)2‬‬ ‫عند وصول التفاعل الى حالة الاتزان تكون قيمة الطاقة الحرة ‪ ∆G‬مساوية‬ ‫صفر ًا‪ ،‬أي‪:‬‬ ‫‪∆G = 0‬‬ ‫وحاصل القســـــــــــــــــــــمة ‪ Q‬يســــــــــــــــــــــــــــــــــــــــاوي ثابت الاتزان‬ ‫‪ eq( Keq‬من ‪ equilibrium‬وتعني الاتزان)‪ .‬لذا تصبح المعادلة (‪)2‬‬ ‫على الصورة الاتية‪:‬‬ ‫‪∆G∘= - RT ln Keq‬‬ ‫بدلالة‬ ‫كمياتها‬ ‫اااللمملعجوالزدائلرييةةةي‪.‬وست‪c‬خ‪K‬دلملت‪P‬فا‪K‬عللتافاتعلفايتاالﶈاغلايزالتعنعندمداما ُي ُيعبعبررععنن‬ ‫وفي هذه‬ ‫بدلالة‬ ‫كمياتها‬ ‫ضغوطها‬ ‫تراكيزها‬‫‪85‬‬

‫ُت َع ﱡد هذه المعادلة من اهم المعادلات في الثرموداينمك لانها تمكننا من معرفة التغير‬‫في الطاقة الحرة القياسية ∘‪ ∆G‬من معرفة قيمة ثابت الاتزان ‪ Keq‬والعكس‬ ‫صحيح‪ .‬ويمكن توضيح هذه العلاقة في الجدول (‪. )2 - 2‬‬‫الجدول ‪ 2-2‬العلاقة بين ∘‪ ∆G‬و ‪ Keq‬حسب المعادلة‪∆G∘= - RT ln Keq :‬‬ ‫الملاحظات‬ ‫‪∆G∘ In Keq‬‬ ‫‪Keq‬‬‫موجبة سالبة يجري التفاعل تلقائي ًا من التفاعلات الى النواتج‬ ‫‪>1‬‬ ‫‪=1‬‬‫‪ 0‬التفاعل في حالة اتزان (النسبة ثابتة بين النواتج والمتفاعلات)‬ ‫‪0‬‬ ‫‪<1‬‬‫سالبة موجبة لا يجري التفاعل تلقائي ًا واﳕا يحدث التفاعل العكسي‬‫اي تتحول النواتج الى المتفاعلات تلقائي ًا‬‫يلاحﻆ من الجدول (‪ )2 - 2‬انه زادت قيمة ‪ Keq‬ايجابي ًا (عددي ًا بالاتجاه الموجب)‬ ‫تمرين ‪16 - 2‬‬‫كلما كانت قيمة ∘‪ ∆G‬ذات قيمة سالبة اعلى ممايعني زيادة تلقائية التفاعل‪.‬‬ ‫احسب ثابت الاتزان ‪ KP‬للتفاعل‬ ‫مثال ‪13 - 2‬‬‫اذا علمت ان ∘‪ ∆G‬للتفاعل التالي تساوي ‪∆G∘= - 104 kJ/mol‬‬ ‫التالي عند درجة حرارة ‪ 25˚C‬وضغط‬ ‫عند درجة حرارة ‪ 25˚C‬وضغط ‪. 1 atm‬‬ ‫‪.1 atm‬‬‫(‪CCl4 )l( + H2 )g‬‬ ‫(‪HCl )g( + CHCl3 )l‬‬ ‫(‪2H2O)l‬‬ ‫(‪2H2 )g(+O2 )g‬‬ ‫احسب ثابت الاتزان ‪ Keq‬عند الظروف نفسها ‪.‬‬ ‫اذا علمت ان الطاقة الحرة القياسية لتكوين الحـــل ‪:‬‬ ‫نحول درجة الحرارة من وحدة ‪ ˚C‬الى ‪. K‬‬ ‫الماء هي‪:‬‬‫‪T)K( = t ) ˚C( + 273 = 25 + 278 = 298 K‬‬ ‫‪∆G‬‬ ‫∘‬ ‫)‬ ‫‪H2O‬‬ ‫(‬ ‫=‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪7k‬‬ ‫‪J‬‬ ‫‪/‬‬ ‫‪mo‬‬ ‫‪l‬‬‫‪R = 8.314 J/K.mol‬‬ ‫‪f‬‬ ‫وبين هل يحدث هذا التفاعل تلقائي ًا في‬‫يجب ملاحظة توحيد وحدات ‪ R‬مع ∘‪ ∆G‬بحيث إن كليهما يجب ان يعبر‬ ‫درجة حرارة ‪. 25˚C‬‬‫ج‪ ، 8 × 10-84:‬لا يحدث تلقائي ًا‪ .‬عنها بالجول (‪ . )J‬وبما أن وحدة ∘‪ ∆G‬بوحدة ‪ kJ‬فيجب تحويلها الى وحدة ‪J‬‬‫= (‪∆G∘)J/mol‬‬ ‫(‪∆G∘)kJ/mol‬‬ ‫×‬ ‫ــ(ــ‪J‬ـــ)ــــ‪0‬ـــ‪0‬ـــ‪0‬ـــ‪1‬‬ ‫انتبه !‬ ‫(‪1 )kJ‬‬ ‫ملاحظة‪ :‬ان الرمز (‪ )ln‬يعني‬‫‪ = - 104000 J/mol‬ــ(ــ‪J‬ـــ)ــــ‪0‬ـــ‪0‬ـــ‪0‬ـــ‪= -104 )kJ/mol(× 1‬‬ ‫اللوغارتم الطبيعي للاساس (‪.)e‬‬ ‫(‪1 )kJ‬‬ ‫ويمكن ايجاد قيمة ‪ Keq‬بأخذ عكس‬ ‫وباستخدام العلاقة ‪:‬‬ ‫قيمة (‪ )ln‬باستخدام الحاسبة اليدوية‬‫‪∆G∘= - RT ln Keq‬‬ ‫وكما م َر في الفصل التمهيدي‪.‬‬‫‪-104000 )J/mol( = -8.314 )J/K.mol ( 298 )K( ln Keq‬‬‫وبحل المعادلة نجد ان قيمة ‪ Keq‬تساوي ‪ Keq = 1.7 × 1018 :‬وهذه القيمة‬ ‫‪86‬‬ ‫كبيرة جد ًا ما يعني ان قيمة تراكيز المتفاعلات قليلة جد ًا والتفاعل شبه تام‪.‬‬

‫‪ 11 - 2‬قاعدة لو شاتليه ‪Le Chatelier’s Principle‬‬‫يعبر عن تغير موضع الاتزان (‪ )Equilibrium Postion‬بأنه مدى‬‫انحراف أو انزياح الاتزان الكيميائي ناحية تكوين المواد الناتجة أو المتفاعلة لتفاعل‬‫كيميائي متزن‪ .‬ولدراسة تأثير العوامل الخارجية على موضع الاتزان وجد العالم‬‫الفرنسي لو شاتليه قاعدة تنص على أنه ( اذا اثر مؤثر خارجي‪ ،‬مثل تغير التركيز‬‫او الحجم او الضغط او درجة الحرارة على تفاعل ما في حالة اتزان‪ ،‬فان هذا التفاعل‬‫يتجه بالاتجاه الذي يقلل من تأثير ذلك المؤثر ليصل التفاعل الى حالة اتزان جديدة)‬‫ويشبه هذا المبدأ قانون نيوتن في الانظمة الميكانيكية والذي ينص على أن (لكل‬‫فعل رد فعل مساو له بالقيمة ومعاكس له في الاتجاه) وتنحصر المؤثرات الخارجية‬ ‫التي تؤدي الى الاخلال بحالة الاتزان فيما ياتي‪:‬‬‫‪ 1 - 11 - 2‬تأثير التغير في تراكيز المواد المتفاعلة أو الناتجة على موضع الاتزان‬‫في تفاعل هابر لانتاج الامونيا المتزن الآتي‪:‬‬‫)‪3H2(g) + N2(g‬‬ ‫)‪2NH3(g‬‬ ‫يمكن الاستناد إلى قاعدة لو شاتليه للتنبؤ بالتغير الذي يحدث في حالة الاتزان‪ ،‬إذا‬ ‫أضيف مزيد من مادة متفاعلة أو مادة ناتجة او سحب من أي منهما سوف يضطرب‬ ‫الاتزان ما يؤدي الى انزياح موضعه‪ .‬فعند إضافة مزيد من الهيدروجين الى خليط‬ ‫الاتزان فإن موضع الاتزان سينزاح باتجاه التقليل من الكمية الزائدة من الهيدروجين‬ ‫المضاف وذلك باتجاه تكوين الأمونيا‪ ،‬أي ان سرعة التفاعل الامامي سوف تزداد مما‬ ‫يؤدي الى تكوين مزيد ًا من الامونيا‪ ،‬ويستمر ذلك لحين الوصول الى حالة اتزان‬ ‫جديدة‪.‬و تؤدي إضافة مزيد من النتروجين لتأثير متشابه‪ .‬ولكن عند إضافة مزيد‬ ‫من الأمونيا الى خليط الاتزان سوف ينزاح التفاعل باتجاه التقليل من تأثير الكمية‬ ‫المضافة وذلك بتفككها الى ‪ H2‬و ‪ N2‬أي ان الاتزان ينزاح من اليمين إلى اليسار‬ ‫لتصل المواد مرة أخرى إلى حالة اتزان جديدة في موضع جديد‪ .‬أما نقص أحد‬ ‫المواد وذلك بسحبها أو امتصاصها بإضافة أحد العوامل الممتصة فإن الاتزان ينزاح‬ ‫بالاتجاه الذي يعوض عن نقصها (اي ينزاح الى الجانب الذي تنقص فيه المادة) فعند‬ ‫سحب كمية من الأمونيا من المزيج المتزن ينزاح التفاعل من اليسار إلى اليمين أما‬ ‫عند سحب ‪ H2‬أو ‪ N2‬أو كليهما مع ًا فإن التفاعل سينزاح من اليمين إلى اليسار‪.‬‬ ‫وتعتبر عملية نقص أو زيادة أحد التراكيز في التفاعلات المتزنة أحد الطرائق‬ ‫الصناعية أو المختبرية لزيادة المنتوج وذلك بإزاحة ذلك الناتج أو زيادة تراكيز المواد‬ ‫المتفاعلة بوسيلة ما‪ .‬ففي طريقة هابر المذكورة اعلاه يتم سحب الامونيا المتكونة‬ ‫باستمرار لزيادة انتاج هذه المادة بشكل مستمر‪ ،‬بالاعتماد على قاعدة لوشاتليه‪.‬‬ ‫ويمكن اختصار ما نوقش اعلاه لتفاعل متزن بالقول‪:‬‬‫‪87‬‬

‫‪ )1‬عند اﻹضافة للنواتج ينزاح التفاعل نحو المتفاعلات أي نحو اليسار‪.‬‬ ‫‪ )2‬عند اﻹضافة للمتفاعلات ينزاح التفاعل نحو النواتج أي نحو اليمين‪.‬‬ ‫‪ )3‬عند السحب من النواتج ينزاح التفاعل نحو النواتج أي نحو اليمين‪.‬‬‫‪ )4‬عند السحب من المتفاعلات ينزاح التفاعل نحو المتفاعلات أي نحو اليسار‪.‬‬‫ويوضح الشكل (‪ )6 - 2‬تأثير اضافة احد المتفاعلات او النواتج على موضع‬ ‫الشكل ‪6-2‬‬ ‫تأثير اضافة احد المتفاعلات او النواتج الاتزان بالنسبة الى التفاعل ‪:‬‬ ‫على موضع الاتزان للتفاعل‪:‬‬‫(‪N2O4)g‬‬ ‫(‪2NO2)g‬‬ ‫‪N2O4‬‬ ‫‪2NO2‬‬‫‪ 2 - 11 - 2‬تأثير الﻀغﻂ أو ﲩﻢ ﺇﻧاﺀ التفاعﻞ على موضع الاتزان‬‫عندما يحدث التفاعل الكيميائي في نظام مغلق وعند درجة حرارة ثابتة مع‬‫عدم حدوث تغير في تراكيز المواد المتفاعلة أو الناتجة‪ ،‬فإن التغير بالضغط المسلط‬‫عليه أو التغير في حجم إناء التفاعل يؤدي بالتفاعل المتزن الى ان ينحرف باتجاه‬ ‫التقليل من تأثير هذا التغير وكما يأتي‪:‬‬ ‫‪ )1‬إذا كان النظام المتزن مصحوب ًا بنقص في الحجم‪.‬‬ ‫للتفاعل الغازي الآتي‪:‬‬‫(‪2SO2)g( + O2)g‬‬ ‫(‪2SO3)g‬‬‫نلاحﻆ في التفاعل ان قيمة ‪ ∆ng‬تساوي (‪ ،)-1‬أي صاحب التفاعل نقص في‬‫الحجم الكلي (وهذا يحدث عندما حجم النواتج اقل من حجم المتفاعلات) فإن‬‫زيادة الضغط المؤثر (أو تقليل حجم إناء التفاعل) على مثل هذا النظام المتزن‬‫(‪ 2SO2)g( + O2)g‬سيجعل النظام ينزاح في الاتجاه الذي ينتج فيه المزيد من المواد التي تشغل حجم ًا‬ ‫(‪2SO3)g‬‬‫قليل ًا‪ ،‬أي ان موضع الاتزان سوف ينزاح في اتجاه تكوين ‪ ،SO3‬كما ان نقصان‬ ‫‪2 mol‬‬ ‫‪1 mol‬‬ ‫‪2 mol‬‬ ‫‪3 mol‬‬ ‫‪2mol‬‬‫الضغط (أو زيادة حجم إناء التفاعل) سيجعل النظام ينزاح في الاتجاه الذي ينتج‬ ‫الشكل ‪7-2‬‬ ‫ينحرف التفاعل‬‫فيه المزيد من المواد التي تشغل حجم ًا أكبر أي‪ :‬ان ‪ SO3‬سوف يتحلل لينتج ‪O2‬‬ ‫بزيادة‬ ‫اليسار‬ ‫نحو‬ ‫حجم إناء التفاعل ونقصان الضغط و ‪ SO2‬أي ‪ :‬النظام ينزاح باتجاه عدد المولات الأكبر‪.‬‬ ‫‪ )2‬إذا كان النظام المتزن مصحوب ًا بزيادة في الحجم‪.‬‬ ‫المسلط عليه‪.‬‬ ‫للتفاعل الآتي‪:‬‬‫(‪2NO2)g‬‬ ‫(‪2NO)g( + O2)g‬‬ ‫‪88‬‬

‫نلاحﻆ في التفاعل ان قيمة ‪ ∆ng‬تساوي (‪)1‬‬ ‫أي‪ :‬التفاعل يصاحبه زيادة في الحجم الكلي (وهذا يحدث عندما يكون حجم‬ ‫النواتج اكبر من حجم المتفاعلات)‪ ،‬فعند زيادة الضغط المؤثر على مثل هذا النظام‬ ‫المتزن سيجعل النظام ينزاح باتجاه تكوين المواد التي تشغل حجم ًا أقل من غيره‪،‬‬ ‫وبالتالي ينزاح باتجاه تكوين ‪ NO2‬أي نحوعدد المولات الاقل‪ .‬كذلك فإن نقصان‬ ‫الضغط المؤثر على مثل هذا النظام سيجعل التفاعل ينزاح باتجاه تكوين المواد التي‬ ‫تشغل حجم ًا أكبر من غيرها‪ ،‬وبالتالي ينزاح في اتجاه تكوين النواتج (‪ O2‬و‪)NO‬‬ ‫أي‪ :‬نحوعدد المولات الاكبر‪.‬‬ ‫‪ )3‬إذا كان النظام المتزن غير مصحوب بتغير في الحجم‪.‬‬ ‫للتفاعل الآتي ‪:‬‬‫(‪2NO)g( + O2)g‬‬ ‫(‪2NO2)g‬‬ ‫(‪C)s( + O2)g‬‬ ‫(‪CO2)g‬‬ ‫‪2 mol 1 mol‬‬ ‫‪2 mol‬‬ ‫‪3 mol‬‬ ‫‪2mol‬‬ ‫الشكل ‪8-2‬‬ ‫نلاحﻆ في التفاعل ان قيمة ‪ ∆ng‬تساوي (‪ ،)0‬ففي مثل هذه الحالة يكون‬‫ينحرف التفاعل نحو اليمين بنقصان‬ ‫التفاعل غير مصحوب بتغير في الحجم‪ .‬لايؤثر تغير الضغط او حجم الاناء على‬‫حجم إناء التفاعل وزيادة الضغط‬ ‫كميات المواد المختلفة الموجودة في خليط الاتزان وبالتالي يبقى موضع الاتزان‬ ‫المسلط عليه‪.‬‬ ‫ثابت ًا دون تغير‪.‬‬ ‫ويمكن اختصار ما أشير اليه في اعلاه بالقول الآتي‪:‬‬ ‫انحراف الاتزان‬ ‫التغير‬ ‫باتجاه الطرف ذي عدد المولات الغازية الاقل من غيرها‪.‬‬ ‫زيادة الضغط‬ ‫باتجاه الطرف ذي عدد المولات الغازية الاكثر من غيرها‪.‬‬ ‫نقصان الضغط‬ ‫باتجاه الطرف ذي عدد المولات الغازية الاكثر من غيرها‪.‬‬ ‫زيادة الحجم‬ ‫باتجاه الطرف ذي عدد المولات الغازية الاقل من غيرها‪.‬‬ ‫نقصان الحجم‬ ‫‪ 3 - 11 - 2‬تﺄثﲑ دﺭﺟة اﳊراﺭة‬ ‫كما تمت الاشارة في فصل الثرموداينمك يمكن تقسيم التفاعلات الكيميائية‬ ‫من حيث انبعاث أو امتصاص الحرارة إلى قسمين هما‪:‬‬ ‫‪ )1‬تفاعلات طاقة النواتج فيها أكبر من طاقة المتفاعلات‪ ،‬وهي تفاعلات ما ّصة‬ ‫للحرارة (‪ )Endothermic reaction‬وقيمة التغير في الانثالبي‬ ‫تساوي قيمة موجبة (‪.) ΔH =+‬‬ ‫‪ )2‬تفاعلات طاقة المتفاعلات فيها أكبر من طاقة النواتج‪ ،‬وهي تفاعلات باعثة‬ ‫للحرارة (‪ )Exothermic reaction‬وقيمة التغير في الانثالبي تساوي‬ ‫قيمة سالبة (‪.)ΔH =-‬‬ ‫ويمكن التنبؤ بتأثير التغير في درجة الحرارة على تفاعل في حالة الاتزان كما يأتي‪:‬‬‫‪89‬‬

‫طاقة ‪CaCO3)s( +‬‬ ‫أ) التفاعلات الماصة للحرارة‬ ‫للتفاعل الآتي‪:‬‬ ‫(‪CaO)s( + CO2)g‬‬‫فعند كتابة الطاقة في طرف المتفاعلات فهذا يعني ان التفاعل ماص للحرارة‬ ‫(أ)‬‫(‪ ΔH‬قيمة موجبة)‪ .‬عند زيادة درجة الحرارة لهذا النوع من التفاعلات فإن‬‫الاتزانسوفينزاحباتجاهاليمينحيثتمتصكاربوناتالكالسيومجزء ًامنهذه‬ ‫(ب)‬‫الحرارة لتكوين النواتج‪ ،‬اما عند تبريده فإن التفاعل سوف ينزاح باتجاه اليسار‬‫لتكوين‪CaCO3‬وانبعاثكميةحرارةتكافﺊالحرارةالتيخفضإليهاالتفاعل‪.‬‬ ‫الشكل ‪9-2‬‬ ‫(أ) تســـــــــــــخين يتكون ‪NO2‬‬ ‫وفي التفاعل التالي الماص للحرارة‬ ‫(ب) تبريد يتكون ‪N2O4‬‬‫(ع‪)g‬د‪4‬ﱘ ا‪O‬ل‪2‬لو‪N‬ن‬ ‫(‪ 2)g‬ب‪O‬ني‪2N‬‬‫ان زيادة درجة حرارة هذا التفاعل تؤدي الى انحراف التفاعل باتجاه تكوين‬‫غاز ‪ NO2‬البني اللون (الشكل ‪ 7-2‬أ)‪ .‬بينما تبريد التفاعل يؤدي الى‬‫انحراف التفاعل باتجاه تكوين غاز ‪ N2O4‬عدﱘ اللون (الشكل‪ 7-2‬ب)‪.‬‬‫(‪2CO)g( +O2)g‬‬ ‫ب) التفاعلات الباعثة للحرارة‬ ‫للتفاعل الآتي‪:‬‬ ‫طاقة ‪2CO2)g( +‬‬‫فعند كتابة الطاقة في طرف النواتج فهذا يعني ان التفاعل باعث للحرارة (‪ΔH‬‬‫قيمةسالبة)‪.‬عندزيادةدرجةالحرارةلهذاالنوعمنالتفاعلاتفإنالاتزانسوف‬‫ينزاح باتجاه اليسار ليتفكك جزء من غاز ‪ CO2‬بامتصاصه جزء ًا من الزيادة‬‫في الحرارة‪ ،‬اما عند تبريد التفاعل فإن الاتزان ينزاح باتجاه اليمين لتكوين غاز‬‫‪CO2‬لبعثكميةمنالحرارةتكافﺊجزء ًامنالحرارةالتيخفضإليهاالتفاعل‪.‬‬‫ويمكن تلخيص تأثير درجة الحرارة على حالة الاتزان الكيميائي وثابت‬ ‫الاتزان ‪ Keq‬على النحو الآتي‪:‬‬‫تفاعل ماص للحرارة‬ ‫تفاعل باعث للحرارة‬ ‫التغيير‬ ‫زيادة درجة الحرارة‬‫ينزاح نحو المتفاعلات (تقل قيمة ‪ ) Keq‬ينزاح نحو النواتج (تزداد قيمة ‪) Keq‬‬ ‫نقصان درجة الحرارة‬‫ينزاح نحو النواتج (تزداد قيمة ‪ ) Keq‬ينزاح نحو المتفاعلات (تقل قيمة ‪) Keq‬‬ ‫‪90‬‬

‫هل تعلم‬ ‫‪ 4 - 11 - 2‬تﺄثﲑ ﺇﺿافة العاﻣل اﳌساعد‬‫ان العامل المساعد هي‬ ‫عند إضافة العامل المساعد إلى تفاعل انعكاسي بكميات قليلة نسبي ًا‪،‬‬‫مادة لا تشترك في التفاعل‬ ‫فإن ذلك يؤدي إلى تغير في السرعة التي يصل بها التفاعل إلى حالة الاتزان‪.‬‬‫الكيميائي بل تساعد فقط على‬ ‫فعند إضافة العامل المساعد إلى تفاعل متزن‪ ،‬فإن ذلك لايؤثر على تراكيز‬ ‫المواد في نظام التفاعل‪ ،‬لأن العامل المساعد يؤثر فقط على طاقة التنشيط‪ ،‬ما‬ ‫زيادة سرعته‪.‬‬ ‫يؤثر فقط على السرعة التي يصل بها التفاعل إلى حالة الاتزان‪ ،‬حيث يزيد‬ ‫معدل سرعتي التفاعل الامامي ‪ Rf‬والخلفي ‪ Rb‬بالدرجة نفسها فيتم الوصول‬ ‫الى حالة الاتزان بسرعة عالية في وجود العامل المساعد منها في عدم وجوده‪.‬‬ ‫لذا لا تؤثر اضافة العامل المساعد على موضع الاتزان واﳕا يسارع للوصول‬ ‫الى هذه الحالة‪.‬‬ ‫‪ 12 - 2‬العواﻣل المﺆثرة علﻰ قيمة ثابت الاتزان‬ ‫عند ثبوت درجة الحرارة فان التغير في تراكيز المواد المتفاعلة او الناتجة‬ ‫او عند التغير في الضغط او الحجم على التفاعلات المتزنة يغير في موضع‬ ‫الاتزان ولكن قيمة النسبة بين تراكيز النواتج والمتفاعلات عند الاتزان تبقى‬ ‫ثابتة‪ ،‬اي‪ :‬ان هذه العوامل لا تغير من قيمة ثابت الاتزان‪ .‬وعليه لا تتغير‬ ‫قيمة ثابت الاتزان الكيميائي ‪ Keq‬الا بتغير درجة الحرارة فقط‪.‬‬ ‫تمرين ‪17 - 2‬‬ ‫(‪2Hg)l( + O2)g‬‬ ‫مثال ‪14 - 2‬‬ ‫للتفاعل المتزن الاتي‪:‬‬ ‫للتفاعل المتزن الاتي‪:‬‬ ‫(‪2HgO)s‬‬‫(‪2BrF5)g‬‬ ‫(‪Br2)g( + 5F2)g‬‬ ‫للتفاعل‬ ‫‪KP‬‬ ‫و‬ ‫‪298K‬‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬ ‫‪ -181‬عند‬ ‫‪ ΔH‬للتفاعل تساوي ‪kJ‬‬‫‪ 858 kJ‬عند‬ ‫‪ ΔH‬للتفاعل تساوي‬‫اكبر ام اقل من درجة حرارة ‪ 1000K‬و ‪ KP‬للتفاعل‬ ‫تساوي ‪ . 3.2 × 1020‬بين هل قيمة ‪ KP‬عند ‪500K‬‬ ‫قيمتها عند ‪ 298K‬للتفاعل نفسه‪.‬‬‫تساوي ‪ . 7.4 × 10-16‬بين هل قيمة‬‫‪ KP‬عند ‪ 1500K‬للتفاعل اكبر ام اقل‬ ‫الحــــل‪:‬‬‫من قيمتها عند ‪ 1000K‬للتفاعل نفسه‪.‬‬ ‫ان التفاعل باعث للحرارة فعند زيادة درجة الحرارة المؤثرة على التفاعل يتجه‬ ‫نحو اليسار وذلك للتخلص من الفائض في درجة الحرارة وبالتالي تقل تراكيز‬ ‫النواتج عند الاتزان وتزداد تراكيز المتفاعلات وبالتالي تقل قيمة ‪ KP‬لهذا‬ ‫التفاعل بدرجة حرارة ‪. 500K‬‬‫‪91‬‬

‫مثال ‪15 - 2‬‬‫ما تأثير كل من العوامل التالية على حالة الاتزان وثابت الاتزان للتفاعل‬ ‫المتزن الآتي‪:‬‬‫(‪N2F4)g‬‬ ‫‪2NF2)g( ΔH = 38.5 kJ/mol‬‬ ‫‪ )1‬تسخين خليط الاتزان في إناء مغلق‪.‬‬‫‪ )2‬سحب ‪ N2F4‬من خليط الاتزان عند ثبوت درجة الحرارة والحجم‪.‬‬ ‫تمرين ‪18 - 2‬‬ ‫‪ )3‬خفض الضغط على خليط متزن بدرجة حرارة ثابتة‪.‬‬ ‫للتفاعل المتزن الاتي‪:‬‬ ‫‪ )4‬إضافة العامل المساعد إلى خليط الاتزان‪.‬‬ ‫الحـــــل‪:‬‬ ‫(‪3O2)g‬‬ ‫(‪2O3)g‬‬‫‪ )1‬تشير قيمة ‪ ΔH‬الى ان التفاعل ماص للحرارة; لذلك عند تسخين‬ ‫‪ΔH = 428 kJ/mol‬‬‫ماتأثير كل من العوامل الآتية على حالة التفاعل سيحاول التخلص من الحرارة الفائضة بالانزياح نحو اليمين أي‬ ‫باتجاه امتصاص الحرارة‪.‬‬ ‫الاتزان وثابت الاتزان?‬‫السبب ان تركيز ‪NF2‬‬ ‫سوف يزداد‪،‬‬ ‫قيمة ثابت الاتزان‬ ‫اما ما يخص‬‫طردي ًا مع تراكيز النواتج‬ ‫‪ Keq‬يتناسب‬ ‫تركيز ‪ ،N2F4‬لأن‬ ‫يزداد بينما يقل‬ ‫وذلك‬ ‫التفاعل‬ ‫زيادة الضغط على‬ ‫‪)1‬‬ ‫بإنقاص حجم اﻹناء‪.‬‬‫وعكسي ًا مع تراكيز المتفاعلات وعندما يصبح التفاعل باتجاه النواتج فإن قسم ًا‬‫من المتفاعلات سوف تتحول إلى نواتج‪ ،‬أي ان تركيز المتفاعلات سوف يقل‬ ‫‪O2‬‬ ‫من‬ ‫مزيد‬ ‫بإضافة‬ ‫زيادة الضغط‬ ‫‪)2‬‬ ‫إلى النظام‪.‬‬‫ويزداد تركيز النواتج لذلك يزداد ثابت الاتزان‪ .‬بصورة عامة يتبين ان ثابت‬‫الاتزان هو كمية ثابتة عند ثبوت درجة الحرارة للتفاعل ولكن عند تغيرها‬ ‫‪ )3‬خفض درجة الحرارة‪.‬‬‫تتغير قيمته; إذ يزداد إذا انزاح التفاعل باتجاه اليمين ويقل إذا انزاح التفاعل‬ ‫‪ )4‬إضافة عامل مساعد‪.‬‬ ‫باتجاه اليسار‪.‬‬ ‫تمرين ‪19 - 2‬‬‫‪ )2‬عند سحب ‪ N2F4‬سوف يقل تركيزه في خليط التوازن لذلك سوف‬ ‫يصل مزيج الغازات ‪ C2H4‬و ‪ H2‬و‬‫يحاول النظام التعويض عن جزء من النقص الذي حصل في تركيز ‪N2F4‬‬ ‫‪ C2H6‬الموضوعة في وعاء مغلق عند‬‫وذلك بانزياح التفاعل نحو اليسار إي‪ :‬قسم من ‪ NF2‬سوف يتحول إلى‬ ‫‪ 25°C‬الى حالة الاتزان كما في التفاعل‬ ‫‪ .N2F4‬هنا ثابت الاتزان لايتأثر بهذا السحب‪.‬‬‫‪ )3‬عند خفض الضغط على الخليط المتزن فإن النظام سوف ينزاح باتجاه عدد‬ ‫الاتي‪:‬‬‫المولات الأكبر ومن معادله التفاعل نلاحﻆ ان قيمة ‪ ∆ng‬تساوي (‪،)1‬‬‫لذلك ينزاح التفاعل نحو اليمين‪ ،‬ثابت الاتزان في هذه الحالة لايتأثر‬ ‫(‪C2H4)g( + H2)g‬‬ ‫‪kJ/mol‬‬ ‫‪C2H6)g( + 137‬‬ ‫صف عدد من الاجراءات التي تؤدي الى بالضغط المسلط أو بحجم إناء التفاعل‪.‬‬‫‪ )4‬العامل المساعد يخفض طاقة التنشيط‪ ،‬أي إنه يزيد من السرعة التي‬‫يصل بها التفاعل إلى حالة الاتزان‪ ،‬لذا لايؤثر العامل المساعد على حالة‬ ‫رفع كمية ‪ C2H6‬الناتجة من هذا التفاعل‪.‬‬ ‫الاتزان (موضع الاتزان) ولا على قيمة ثابت الاتزان‪.‬‬ ‫‪92‬‬

‫المعادلات الرئيسة‬ ‫رقم الصفحة ‪71‬‬ ‫قانون فعل الكتلة‬‫ـــ‪bh‬ــــ]]ـــــــ‪B‬ـ‪H‬ـــ[ـ[ــــ‪a‬ـ‪g‬ـــ]ـ]ــــــ‪A‬ــ‪G‬ـــ[ـ[ـ = ‪Kc‬‬ ‫العلاقة بين ‪ Kp‬و ‪Kc‬‬ ‫التغير في عدد مولات المواد الغازية في التفاعل‬ ‫رقم الصفحة ‪79‬‬‫‪KP = Kc RT∆ng‬‬ ‫رقم الصفحة ‪79‬‬‫)‪∑ ∑Δng = ng (Pr oducts) − ng (Re ac tan ts‬‬ ‫العلاقة بين التغير في الطاقة الحرة والطاقة الحرة القياسية وحاصل قسمة التفاعل رقم الصفحة ‪85‬‬‫‪∆G = ∆G∘+ RT ln Q‬‬ ‫رقم الصفحة ‪85‬‬ ‫العلاقة بين التغير في الطاقة الحرة القياسية وثابت الاتزان‬‫‪∆G∘= - RT ln Keq‬‬ ‫المفاهيم الاساسية‬ ‫الاتزان الكيميائي ‪Chemical Equilibrium‬‬‫حالة اتزان ديناميكي (حركي) وليست حالة اتزان استاتيكي (ساكن) تصل اليها اغلب التفاعلات الانعكاسية‬‫عندما تصبح معدل سرعة التفاعل بكلا الاتجاهين متساوية‪ ،‬فتكون تراكيز المواد الناتجة والمتفاعلة عندها ثابتة دون‬ ‫تغير‪ ،‬مالم يحدث أي تغيير على الظروف التي يتم عندها التفاعل‪ ،‬لذا يبدو التفاعل في تلك الحالة قد توقف‪.‬‬ ‫التفاعلات غير الانعكاسية ‪Irreversible Reactions‬‬‫التفاعلات الكيميائية التي يتم فيها عند ظروف معينة من استهلاك تام لأحد او جميع المواد المتفاعلة‪ ،‬ولايكون‬ ‫للمواد الناتجة عند ظروف التفاعل نفسها القدرة على أن تتفاعل لتكوين المواد التي تكونت منها‪.‬‬ ‫التفاعلات الانعكاسية ‪Reversible Reactions‬‬‫التفاعلات الكيميائية التي يتم فيها تحول المواد المتفاعلة الى نواتج في بداية التفاعل‪ ،‬ويكون للمواد الناتجة‬ ‫المقدرة على ان تتفاعل مع بعضها لتكوين المواد التي تكونت منها مرة اخرى‪.‬‬ ‫التفاعلات الانعكاسية المتجانسة ‪Reversible homogenous reactions‬‬ ‫التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة والناتجة جميعها في طور واحد‪.‬‬‫‪93‬‬

‫التفاعلات الانعكاسية غير المتجانسة ‪Reversible Heterogenous reactions‬‬ ‫التفاعلات التي تكون فيها المواد المتفاعلة والناتجة في اكثر من طور واحد‪.‬‬ ‫قانون فعل الكتلة ‪Law of Mass Action‬‬‫عند ثبوت درجة الحرارة فأن سرعة التفاعل الكيميائي تتناسب طردي ًا مع التراكيز المولارية للمواد المتفاعلة كل ًا‬ ‫منها مرفوع الى اس يمثل عدد المولات الموضوع امام كل مادة في المعادلة الكيميائية الموزونة‪.‬‬ ‫ثابت الاتزان ‪Equilibrium Constant Kc‬‬‫حاصل ضرب التراكيز المولارية للمواد الناتجة عند حالة الاتزان مقسوم ًا على حاصل ضرب التراكيز المولارية‬ ‫للمواد المتفاعلة عند الاتزان كل ًا منها مرفوع ل ُأس عدد مولاتها في معادلة التفاعل الموزونة‪.‬‬ ‫ثابت الاتزان ‪Equilibrium Constant Kp‬‬‫حاصل ضرب الضغوط الجزئية للمواد الناتجة عند الاتزان مقسوم ًا على حاصل ضرب الضغوط الجزئية للمواد‬ ‫المتفاعلة عند الاتزان كل ًا منها مرفوع الى ُأس عدد مولاتها في معادلة التفاعل الموزونة‪.‬‬ ‫حاصل التفاعل ‪Reaction Quetient‬‬‫قيمة افتراضية لثابت الاتزان تحسب في لحظة ما خلال التفاعل للتنبؤ بوصوله الى حالة الاتزان ويعبر عن‬‫حاصل التفاعل بنفس العلاقة المستعملة للتعبير عن ثابت الاتزان ولكن لحاصل التفاعل لاتكون التراكيز المستخدمة‬ ‫بالضرورة هي قيم التراكيز عند حالة الاتزان‪.‬‬ ‫قاعدة لوشاتلية ‪Le Chatelier’s Principle‬‬‫اذا أثر مؤثر خارجي مثل تغير التركيز أو الحجم أو الضغط أو درجة الحرارة على تفاعل ما في حالة اتزان فإن هذا‬ ‫التفاعل يتجه بأتجاه الذي يقلل من تأثير ذلك المؤثر ليصل التفاعل الى حالة اتزان جديدة‪.‬‬ ‫‪94‬‬

‫اسﺌلة الفﺼل الﺜاني‬ ‫‪ 1-2‬املأ الفراغات في الجمل التالية بما يناسبها‪:‬‬‫(‪N2)g( + 3H2)g‬‬ ‫‪2NH3)g( + 92 kJ‬‬ ‫‪ - 1‬في التفاعل المتزن الاتي‪:‬‬ ‫فأن خفض درجة الحرارة يؤدي الى زيادة تراكيز المواد ـــــــــــــــــــــــ ‪.‬‬‫‪ - 2‬اذا كانت قيمة ثابت الاتزان ‪ Kc‬لنظام متزن عند ‪ 500°C‬تساوي ‪ 2 × 10-15‬وقيمته عند ‪ 200°C‬تساوي‬ ‫‪ 4 × 10-12‬فإن ذلك يدل على ان التفاعل ـــــــــــــــــــــــ للحرارة‪.‬‬‫(‪CO)g( + 2H2)g‬‬ ‫‪CH3OH)g( + 127 kJ‬‬ ‫‪ - 3‬في التفاعل المتزن الاتي‪:‬‬ ‫عندما يضاف الهيدروجين الى هذا النظام المتزن فإن حرارة التفاعل ـــــــــــــــــــــــ ‪.‬‬‫‪ - 4‬في التفاعلات الانعكاسية الباعثة للحرارة يزاح موضع الاتزان نحو تكوين المواد المتفاعلة في التفاعل عند ــــــــــــــــــ‬ ‫درجة الحرارة‪.‬‬ ‫(‪CO2)g( + C)s‬‬ ‫(‪2CO)g‬‬ ‫‪ - 5‬في التفاعل المتزن ‪:‬‬‫‪N2)g( + O2)g( + 180 kJ‬‬ ‫فإن ــــــــــــــــــ الضغط يزيد من استهلاك غاز ‪.CO2‬‬‫‪N2)g( + O2)g( + 180 kJ‬‬ ‫(‪2NO)g‬‬ ‫‪ - 6‬في التفاعل المتزن ‪:‬‬‫(‪Cl2)g( + H2)g‬‬ ‫فإن رفع درجة الحرارة ﻹناء التفاعل يعمل على ــــــــــــــــــــ قيمة ‪ Kc‬للتفاعل‪.‬‬ ‫‪ -7‬التغير بـ ــــــــــــــــــــ لايؤثر على حالة الاتزان للتفاعل المتزن الأتي‪:‬‬ ‫(‪2NO)g‬‬ ‫طاقة ‪2HCl)g( +‬‬ ‫‪ - 8‬للتفاعل المتزن‪:‬‬ ‫يمكن زيادة تركيز ‪ HCl‬الناتج عند ــــــــــــــــــــ الحرارة للتفاعل‪.‬‬‫(‪ N2O4)g‬وبدرجة حرارة معينة اذا كانت قيمـــــــــة ‪KP‬‬ ‫‪ - 9‬في التفاعل المتزن‪2NO2)g( :‬‬‫للتفاعل = ‪ 3‬والضغط الجزئي لغاز ‪ NO2‬يساوي ‪ 3 atm‬فإن الضغط الجزئي لغاز ‪ N2O4‬يساوي ـــــــــــــــــــ‬‫(‪4NH3)g( + 3O2)g‬‬ ‫(‪2N2)g( + 6H2O)l‬‬ ‫‪ - 10‬في التفاعل المتزن الاتي‪:‬‬‫بدرجة حرارة معينة وجد ‪ Kc‬للتفاعل = ‪ 1 × 1028‬فهذا يدل على أن موضع الاتزان يقع في اتجاه تكوين ـــــــــــــــــــــــ ‪.‬‬‫‪ - 11‬عندما تكون ‪ KP‬أصغر من ‪ Kc‬فإن مجموع عدد مولات المواد المتفاعلة ــــــــــــــــــ من مجموع عدد مولات‬ ‫المواد الناتجة‪.‬‬ ‫‪95‬‬

‫للتفاعل فأن التفاعل يتجه نحو‬ ‫ثابت الاتزان ‪Kc‬‬ ‫من‬ ‫أصغر‬ ‫معينة من التفاعل‬ ‫‪ - 12‬اذا كان حاصل التفاعل عند نقطة‬ ‫المواد ـــــــــــــــــــ ‪.‬‬‫‪ - 13‬عند زيادة الضغط الكلي على حالة اتزان لتفاعل فيه عدد المولات للغازات المتفاعلة اصغر من عدد مولات الغازات‬ ‫الناتجة فإن موضع الاتزان ينحرف باتجاه ــــــــــــــــــــــ ‪.‬‬ ‫‪ - 14‬العلاقة بين ثابت الاتزان ‪ Kc‬وتراكيز النواتج علاقة ـــــــــــــــــــــــ ‪.‬‬‫‪ - 15‬عند تقليل الضغط في خليط متزن (‪ )∆ng = -1‬فالتفاعل ينزاح نحو ــــــــــــ وثابت الاتزان ‪ Kc‬ـــــــــــــ ‪.‬‬ ‫‪ - 16‬تفاعل متزن ثابت اتزانه ‪ Kc = 4‬فعند سحب النواتج من خليط الاتزان فأن ثابت الاتزان ــــــــــــــــــ‪.‬‬ ‫‪ - 17‬عندما ‪ = ∆ng‬ـــــــــــــــــــ لايكون للضغط المسلط على التفاعل الغازي تأثير في حالة الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 18‬يترجح التفاعل ــــــــــــــــــ لتفاعل متزن ماص للحرارة عند تبريد اناء التفاعل‪.‬‬‫‪ - 19‬في التفاعلات الماصة للحرارة والتي هي في حالة اتزان ديناميكي تزداد تراكيز المواد الناتجة عند ـــــــــــ درجة الحرارة‪.‬‬‫‪ 20‬م‪-‬نفميجتفماوععلمموتلازنت اولمجوادداالنغـاــزـي‪TP‬ــةــا‪RK‬ـلمــتفاع=ل‪c‬ة‪ K.‬ما يدل على ان مجموع مولات المواد الغازية الناتجة في هذا التفاعل ـــــــــــــ‬ ‫‪ 2-2‬اختر الجواب الصحيح‪:‬‬‫(‪ 2SO2)g( + O2)g‬عند درجة حرارة ‪727°C‬‬ ‫‪ - 1‬ثابت الاتزان ‪ Kc‬للتفاعل المتزن‪2SO3)g( :‬‬‫تبلﻎ ‪ . 4.17 × 10-2‬فإن اتجاه التفاعل عند خلط ‪ 0.4 M‬من ‪ SO3‬و ‪ 0.1 M‬مــــــــن ‪ O2‬و ‪ 0.02 M‬من‬ ‫‪ SO2‬تكون‪:‬‬ ‫أ‪ -‬بأتجاه المواد المتفاعلة‪.‬‬ ‫ب‪ -‬بأتجاه المواد الناتجة‪.‬‬ ‫جـ‪ -‬التفاعل في حالة اتزان ديناميكي‪.‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬‫(‪ CaCO3)s‬يتم في وعاء مغلق فأن كمية ‪CaCO3‬‬ ‫‪ - 2‬التفاعل المتزن‪CO2)g( + CaO)s( :‬‬ ‫تزداد عندما‪:‬‬ ‫أ‪ -‬تزال كمية من غاز ‪ CO2‬من التفاعل عند الاتزان‪.‬‬ ‫ب‪ -‬يزداد الضغط الكلي‪.‬‬ ‫جـ‪ -‬تضاف كمية من ‪ CaO‬الى خليط الاتزان‪.‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬‫(‪ l2)g( + F2)g‬ثابت الاتزان ‪ Kc‬يساوي ‪ 1 × 106‬بدرجة حرارة‬ ‫‪ - 3‬التفاعل المتزن‪2IF)g( :‬‬‫‪ 200K‬فاذا كان الضغط الجزئي عند الاتزان ‪ 0.2 atm‬لغاز ‪ IF‬و‪ 4 × 10-3 atm‬لغاز ‪ F2‬فأن الضغط الجزئي‬ ‫لغاز ‪ I2‬يساوي‪:‬‬ ‫أ‪5 × 104 atm -‬‬ ‫ب‪1 × 10-5 atm -‬‬ ‫جـ‪1 × 105 atm -‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬ ‫‪96‬‬

‫قيمة‬ ‫فإن‬ ‫‪640.3‬‬ ‫عند ‪ 300K‬تساوي‬ ‫(‪Li)g‬‬ ‫(‪)g(2LiI)g‬ع‪2‬ن‪I‬د د‪21‬رجة‪+‬‬ ‫‪ - 4‬اذا كانت قيمة ‪ Kc‬للتفاعل‪LiI)g( :‬‬ ‫نفسها تساوي‪.‬‬ ‫الحرارة‬ ‫‪ Kc‬للتفاعل‪2Li)g( + I2)g( :‬‬ ‫أ‪25.3 -‬‬ ‫ب‪41 × 104 -‬‬ ‫جـ‪15.6 × 105 -‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬ ‫‪ - 5‬عند مزج محلول ‪ K2CrO4‬مع محلول ‪ HCl‬فإنه يصل الى حالة الاتزان حسب المعادلة الايونية الاتية‪:‬‬‫(‪O42-)aq( + 2H+)aq‬ا‪r‬ص‪C‬ف‪2‬ر‬ ‫(‪ 72-)aq( + H2O)l‬بر‪O‬ت‪2‬ق‪r‬ال‪C‬ي‬ ‫فإذا اردنا ان نجعل اللون البرتقالي هو السائد في الاناء فأننا نقوم بالآتي‪:‬‬ ‫أ‪ -‬نضيف مزيد من الماء‬ ‫ب‪ -‬نضيف مزيد من ‪HCl‬‬ ‫جـ‪ -‬نضيف مزيد من ‪K2Cr2O7‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬ ‫‪ - 6‬عند اضافة محلول ‪ NaOH‬الى المزيج في السؤال السابق فأننا نتوقع أن يحدث‪.‬‬ ‫أ‪ -‬زيادة بتركيز ‪. Cr2O72-‬‬ ‫ب‪ -‬زيادة بتركيز ‪. H2O‬‬ ‫جـ‪ -‬نقص بتركيز ‪. Cr2O72-‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬‫(‪ N2)g( + 3H2)g‬قيمة ‪ KP‬للتفاعل عند ‪25°C‬‬ ‫‪ - 7‬للتفاعل المتزن‪2NH3)g( + 92kJ :‬‬ ‫تساوي ‪ 5.5 × 10-5‬لذا فإن قيمة ‪ Kc‬للتفاعل تساوي‬ ‫أ‪22513.3 -‬‬ ‫ب‪9 × 104 -‬‬ ‫جـ‪0.03 -‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬‫‪4000K‬‬ ‫(‪ Br2)g‬قيمة ‪ KP‬عند الاتزان ‪ 2558.4‬بدرجة حرارة‬ ‫‪ - 8‬للتفاعل المتزن‪2Br)g( :‬‬ ‫وقيمة ‪ Kf‬للتفاعل بدلالة التراكيز المولارية تساوي ‪ 1.56‬فإن قيمة ‪ Kb‬تساوي‪:‬‬ ‫أ‪0.2 -‬‬ ‫ب‪20 -‬‬ ‫جـ‪7.8 -‬‬ ‫د‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬‫(‪ H2)g( + I2)g‬ثابت الاتزان ‪ KP = 2‬فإن التفاعل يتجه نحو النواتج‬ ‫‪ - 9‬للتفاعل المتزن‪2HI)g( :‬‬ ‫عندما تكون التراكيز للمواد الناتجة والمتفاعلة (بوحدات ‪ ) mole/L‬هي الآتي‪:‬‬‫‪97‬‬

‫أ ‪ -‬تركيز ‪ HI‬يساوي ‪ 0.1‬و تركيز ‪ I2‬يساوي ‪ 0.05‬و تركيز ‪ H2‬يساوي ‪0.05‬‬ ‫ب ‪ -‬تركيز ‪ HI‬يساوي ‪ 0.4‬و تركيز ‪ I2‬يساوي ‪ 0.1‬و تركيز ‪ H2‬يساوي ‪0.2‬‬‫ج ‪ -‬تركيز ‪ HI‬يساوي ‪ 0.001‬و تركيز ‪ I2‬يساوي ‪ 0.0002‬و تركيز ‪ H2‬يساوي ‪0.0025‬‬ ‫د ‪ -‬كل الاجابات السابقة خاطﺌة‪.‬‬ ‫‪ 3-2‬علل مايأتي‪:‬‬‫‪-1‬زيادةحج)م‪s‬ا‪t‬ناء‪n‬ال‪a‬ت‪t‬فا‪c‬ع‪a‬لل‪e‬تف‪R‬ا(ع‪g‬ل‪n‬غازي(‪ ng (P)rPordoudcuΔtcsnt)sg−(=< ngn(gR()PeRraeocadtcautncattnss)t)s−‬يؤ=د ‪g‬يا‪n‬لى‪Δ‬خفضالمنتوج‪∑ ∑∑ ∑.‬‬‫(‪ A)g‬لاتتغير حرارة اناء التفاعل عند زيادة الضغط الكلي‪.‬‬ ‫‪ - 2‬في التفاعل الافتراضي المتزن‪ :‬طاقة ‪B)g( +‬‬ ‫‪ - 3‬قيمة ثابت الاتزان للتفاعلات غير الانعكاسية تكون كبيرة جد ًا‪.‬‬ ‫‪ - 4‬ترتفع درجة حرارة تفاعل ماص للحرارة عندما ‪ Kc= 0.3‬و ‪. Q = 1‬‬‫‪ُ - 5‬ي َع ﱡد التفاعل باعث ًا للحرارة اذا أنخفضت قيمة ‪ Kc‬للتفاعل عند زيادة درجة حرارة التفاعل‪.‬‬ ‫‪ - 6‬قيمة ‪ Kc‬تزداد عند رفع درجة حرارة التفاعل في حالة التفاعلات الماصة للحرارة‪.‬‬ ‫‪ - 7‬زيادة الضغط على خليط متوازن (‪ )∆ng = +1‬فإن الاتزان ينزاح بأتجاه المتفاعلات‪.‬‬ ‫‪ - 8‬تتوقف بعض التفاعلات تمام ًا بينما تظهر تفاعلات اخرى وكأنها متوقفة‪.‬‬‫طاقة ‪SO2Cl2)g( +‬‬ ‫‪ - 9‬في التفاعل المتزن الاتي‪SO2)g( + Cl2)g( :‬‬ ‫ترتفع حرارة التفاعل عند اضافة ‪ SO2‬الى خليط الاتزان‪.‬‬‫‪ 4-2‬عرف مايأتي‪ - 1 :‬قانون فعل الكتلة ‪ - 2‬حالة الاتزان الكيميائي ‪ - 3‬قاعدة لو شاتليه‬‫‪ 2NO2‬كيف تتغير حالة الاتزان ولماذا?‬ ‫‪ 5-2‬للتفاعل المتزن الغازي الباعث للحرارة ‪N2O4‬‬ ‫‪ )1‬عند زيادة الضغط المسلط على التفاعل المتزن‪.‬‬ ‫‪ )2‬رفع درجة حرارة اناء التفاعل‪.‬‬ ‫‪ )3‬سحب غاز ‪ N2O4‬المتكون عند الاتزان‪.‬‬‫(‪ PCl5 )g‬انثالبي التفاعل تساوي‬ ‫‪ 6-2‬التفاعل الغازي المتزن الاتي‪PCl3)g( + Cl2)g( :‬‬‫‪ 92.5 kJ/mole‬ماتأثير كل من العوامل التالية على حالة الاتزان وثابت الاتزان‪:‬‬ ‫‪ - 1‬خفض درجة الحرارة‪.‬‬ ‫‪ - 2‬اضافة زيادة من ‪ Cl2‬الى خليط الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 3‬سحب ‪ PCl3‬من خليط الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 4‬زيادة الضغط على خليط الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 5‬اضافة عامل مساعد‪.‬‬ ‫‪98‬‬

‫(‪ 2SO2)g( + O2)g‬انثالبي التفاعل تساوي‬ ‫‪ 7-2‬التفاعل المتزن الاتي‪2SO3)g( :‬‬ ‫‪ .-198.2 kJ‬ماذا يحدث لتراكيز ‪ SO2‬و ‪ O2‬و ‪ SO3‬عند الاتزان بعد‪.‬‬ ‫‪ - 1‬زيادة درجة حرارة التفاعل‪.‬‬ ‫‪ - 2‬تقليل الضغط المسلط على التفاعل‪.‬‬ ‫‪ - 3‬زيادة تركيز ‪ SO2‬في خليط الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 4‬اضافة عامل مساعد‪.‬‬‫‪ 8-2‬هل يؤدي دائم ًا رفع درجة حرارة اي تفاعل في حالة اتزان الى زيادة في تراكيز النواتج? اذا كانت اجابتك بالنفي‬ ‫فما التفاعلات التي تؤدي او لاتؤدي الى زيادة النواتج? ب ّين ذلك مع ذكر أمثلة‪.‬‬‫(‪ 2PbS)s( + 3O2 )g‬وضح‬ ‫‪ 9-2‬للتفاعل المتزن الغازي الباعث للحرارة (‪2PbO)s( + 2SO2)g‬‬ ‫تأثير كل من العوامل الاتية على حالة الاتزان وقيمة ثابت الاتزان‪.‬‬ ‫‪ )1‬خفض الضغط المسلط على التفاعل‪.‬‬ ‫‪ )2‬تبريد اناء التفاعل‪.‬‬ ‫‪ 10-2‬التفاعل الاتي الماص للحرارة يجري في اناء مغلق‬‫(‪ CaCO3)s‬ماذا يحدث للتفاعل المتزن عند الآتي‪:‬‬ ‫(‪CO2)g( + CaO)s‬‬ ‫‪ - 1‬تقليل حجم الاناء‬ ‫‪ - 2‬اضافة مزيد من ‪ CaO‬لخليط الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 3‬سحب جزء من ‪ CaCO3‬من خليط الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 4‬اضافة مزيد من ‪ CO2‬الى خليط الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 5‬زيادة درجة الحرارة‪.‬‬‫‪ 11-2‬عند تسخين غاز ‪ NOCl‬النقي الى درجة ‪ 240°C‬في اناء مغلق حجمه لتر يتحلل حسب المعادلة‪:‬‬‫(‪ 2NOCl)g‬وعند وصول التفاعل الى حالة الاتزان وجد ان الضغط الكلي‬ ‫(‪2NO)g( + Cl2)g‬‬‫لمزيج الاتزان يساوي ‪ 1atm‬والضغط الجزئي لغاز ‪ NOCl‬يساوي ‪ 0.64 atm‬أحسب‪:‬‬ ‫‪ - 1‬الضغوط الجزئية لكل من غازي ‪ Cl2‬و ‪ NO‬عند الاتزان‪.‬‬ ‫‪ - 2‬ثابت الاتزان ‪ Kc‬للتفاعل عند نفس درجة الحرارة‪.‬‬‫ج‪4 × 10-4 -2 0.24 atm ; 0.12 atm -1 :‬‬‫(‪ N2O4)g‬وعند وصول التفاعل الى حالة‬ ‫‪ 12-2‬التفاعل التالي يجري بدون عامل مساعد‪2NO2)g( :‬‬‫عند درجة حرارة ‪ 100°C‬أحسب ‪:‬‬ ‫ف=ي‪O4‬خ‪2‬لي‪PN‬ط‬ ‫ل=ل ‪2‬ض‪O‬غ‪N‬و‪P‬طوالج‪m‬زئ‪t‬ي‪a‬ة‬ ‫الجزئية‬ ‫الضغوط‬ ‫وجد ان‬ ‫الاتزان‬ ‫الاتزان بعد اضافة العامل المساعد‪.‬‬ ‫‪0.377‬‬ ‫‪1.56‬‬ ‫‪atm‬‬ ‫‪2‬‬ ‫للتفاعل‬ ‫و ‪Kc‬‬ ‫‪KP -‬‬ ‫‪1‬‬ ‫للغازات‬ ‫يحدث‬ ‫‪ -‬ماذا‬ ‫ج‪0.21 ; 6.46 -1 :‬‬‫‪99‬‬

‫(‪A)g‬‬ ‫‪ 13-2‬للتفاعل المتزن‪2B)g( :‬‬‫للتفاعل بدرجات الحرارة المختلفة ثم بين هل التفاعل ماص ام باعث‬ ‫من خلال الجدول التالي‪ .‬احسب ‪ KP‬و ‪Kc‬‬ ‫للحرارة‬ ‫درجة الحرارة‪°C /‬‬ ‫(‪B/)mole/L‬‬ ‫(‪A/)mole/L‬‬ ‫‪200‬‬ ‫‪0.843‬‬ ‫‪0.0125‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪300‬‬ ‫‪0.764‬‬ ‫‪0.171‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪400‬‬ ‫‪0.724‬‬ ‫‪0.250‬‬ ‫‪3‬‬‫(‪ N2)g( + 3H2)g‬عند درجة ‪ 377°C‬وقيمة ثابت‬ ‫‪ 14-2‬يتزن التفاعل الاتي (‪2NH3)g‬‬ ‫الاتزان ‪ Kc‬تساوي ‪ . 1.96‬أحسب قيم ثوابت الاتزان للتفاعلات التالية وبنفس درجة الحرارة‪.‬‬ ‫(‪2NH3 )g‬‬ ‫(‪N2)g( + 3H2)g‬‬ ‫أ‪-‬‬ ‫‪1‬‬ ‫(‪N2)g‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪3‬‬ ‫(‪H2)g‬‬ ‫ب ‪NH3)g( -‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬‫ج‪ :‬أ‪ ، 0.51 -‬ب‪ ، 1.4 -‬جـ ‪0.7 -‬‬ ‫(‪NH3 )g‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪N2)g( +‬‬ ‫‪3‬‬ ‫(‪H2)g‬‬ ‫جـ‪-‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ 15-2‬ثابت الاتزان ‪ Kc‬يساوي ‪ 4.2 × 10-7‬للتفاعل المتزن‪:‬‬ ‫‪CO2 + H2O‬‬ ‫‪H+ + HCO3-‬‬ ‫و ‪ Kc‬يساوي ‪ 4.7 × 10-9‬للتفاعل ‪CO32- + Ca2+‬‬ ‫(‪CaCO3)s‬‬ ‫و ‪ Kc‬يساوي ‪ 4.8 × 10-11‬للتفاعل ‪H+ + CO32-‬‬ ‫‪HCO3-‬‬ ‫فما ثابت الاتزان ‪ Kc‬للتفاعل المتزن‪:‬‬‫ج‪4.1 × 10-5:‬‬ ‫‪CO2 + CaCO3)s( + H2O‬‬ ‫‪Ca2+ + 2HCO3-‬‬‫‪ 2A + B‬وفي اناء حجمه لتر واحد وضع ‪3mole‬‬ ‫‪ 16-2‬في التفاعل الافتراضي الغازي ‪3C‬‬‫من ‪ B‬مع مولات مختلفة من ‪ C , A‬وعند وصول التفاعل حالة الاتزان وجد ان اناء التفاعل يحتوي على ‪ 6mole‬من ‪C‬‬‫وكذلك ‪ 6mole‬من ‪ .A‬ما عدد مولات كل من ‪ A , C‬قبل بدء التفاعل علم ًا بإن ‪ Kc‬للتفاعل = ‪1.5‬‬‫ج‪9mole = C , 4mole = A :‬‬‫(‪Cl2)g( + F2)g‬‬ ‫‪ 17-2‬ثابت الاتزان ‪ Kc‬يساوي ‪19.9‬بدرجة حرارة ‪ 2500K‬للتفاعل المتزن‪:‬‬ ‫(‪2ClF)g‬‬‫ماذا يحدث لحالة الاتزان اذا كانت تراكيز الخليط ‪ ]Cl2[ = 0.2 M‬و ‪ ]F2[ = 1 M‬و ‪. ]ClF[ = 1.2 M‬‬ ‫‪100‬‬