سـرعـة التفاعـلات والاتـزان الكيميائــي
مفهوم التفاعل الكيميائي
تــعــريــفـــه :
" هو عملية كيميائية يتم فيها تحول المواد المتفاعلة إلى مواد جديدة مختلفة في خواصها وصفاتها عن المواد المتفاعلة ".
تعريف آخر :
هو عبارة عن كسر الروابط بين جزيئات المواد المتفاعلة وتكوين روابط جديدة بين جزيئات المواد الناتجة من التفاعل.
ملحوظة هامة :
تستخدم المعادلة الكيميائية الموزونة للتعبير عن هذه التحولات حيث يظهر فيها عدد الجزيئات الداخلة في التفاعل والجزيئات الناتجة عنه.
أنواع التفاعلات الكيميائية :
تنقسم التفاعلات الكيميائية إلى نوعين :
[1] تفاعلات انعكاسية [2] تفاعلات غير انعكاسية
أولاً : التفاعلات الانعكاسية :
" هو عبارة عن تفاعل يحدث في اتجاهين متضادين ".
كيفية حدوثه :
تتفاعل المواد الداخلة في التفاعل في الاتجاه الطردي مكونة المواد الناتجة.
تتفاعل المواد الناتجة تلقائياً مع بعضها لتعطي المواد المتفاعله ويسري التفاعل في الاتجاه المعاكس للاتجاه الطردي.
في الاتجاه الطردي : يتفاعل جزيء الماء مع غاز ثاني أكسيد الكربون ليعطي حمض الكربونيك.
في الاتجاه العكسي : ينحل حمض الكربونيك ليعطي جزيء الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى.
ملحوظة هامة :
في التفاعلات الانعكاسية لا يخرج أي من المواد الناتجة من حيز التفاعل في صورة بخار أو راسب.
في معادلة التفاعل الانعكاسي نلاحظ وجود سهمين متعاكسين ( ) أحدهما في الاتجاه الطردي ( ) والآخر في الاتجاه العكسي ( ).
أنواع التفاعلات الانعكاسية :
تصنف التفاعلات الانعكاسية إلى صنفين.
[أ] تفـاعـــل متجـــانــــس :
تكون فيه جميع المواد المتفاعلة والناتجة في حالة واحدة. أما جميعها صلبة أو جميعها سائلة أو جميعها غازية.
[ب] تفـاعــل غيــر متجـانـــس :
تكون فيه المواد المتفاعلة والناتجة في حالات مختلفة.
ثانياً : التفاعلات الغير انعكاسية :
" هو التفاعل الذي يحدث في اتجاه واحد فقط لخروج أحد النواتج إما في صورة بخار أو في صورة راسب ".
تنقسم التفاعلات أللانعكاسية إلى قسمين رئيسيين هما :
[أ] تفــاعـــل متجـانـــس :
وفيه تكون جميع المواد المتفاعلة والناتجة في حالة واحدة
[ب] تفـاعــل غيــر متجــانـــس :
وفيه تكون المواد المتفاعلة والناتجة في حالات مختلفة.
ملحوظة هامة :
في التفاعل الغير انعكاسي نلاحظ وجود سهم واحد () أي أن التفاعل يسير في الاتجاه الطردي فقط.
س/ قارن بين التفاعلات الانعكاسية والتفاعلات الغير انعكاسية.
التفاعلات الانعكاسية
التفاعلات الغير انعكاسية
يسير التفاعل في اتجاهين متضادين فيشار إليه بسهمين ( ).
لا يخرج أحد مكونات المواد الناتجة من حيز التفاعل في صورة راسب أو غاز .
ميكانيكية التفاعل الكيميائي :
هي عبارة عن دراسة سرعة التفاعلات الكيميائية والتعرف على الخطوات المتتابعة التي تؤدي إلى تكوين النواتج.
فائدة ميكانيكية التفاعل :
الحصول على معلومات تساعد على التحكم بسرعة حدوث التفاعلات.
توجيه التفاعل في اتجاه الحصول على النواتج المرغوبة للتفاعلات بالكميات المطلوبة وبطريقة اقتصادية مناسبة وبعيدة عن المخاطر.
التقليل من آثار التفاعلات الضارة التي تؤدي إلى تلوث الغذاء وفساده وتعفنه.
التقليل من الأضرار الاقتصادية مثل تأكل المعادن وصدأ الحديد.
ملحوظة هامة :
قد يحدث التفاعل الكيميائي في خطوة واحدة أو في عدة خطوات.
إجابات تقويم الوحدة السابعة
س1/ أي مما يلي يمثل اتزاناً كيميائي ؟
أ- محلول مركز من ملح الطعام في الماء. ب- انصهار الثلج.
جـ- تحويل NO(g) إلى NO2(g) في إناء مغلق عند درجة حرارة وضغط ثابتين.
ج1/ أ- محلول مركز من ملح الطعام في الماء إذا وصل إلى حالة التشبع يمكن القول أن هناك اتزان عند إضافة أي ملح صلب (يمثل اتزان فيزيائي).
ب- انصهار الثلج لا يعتبر اتزاناً.
جـ- تحول NO إلى NO2 تعتبر اتزان كيميائي.
س2/ ماذا يقصد بكلٍ من :
أ- طاقة التنشيط. ب- المركب النشط.
جـ- التفاعل المثمر. د- العامل الحفاز.
ج2/ انظر الشرح.
س3/ ما أثر مساحة السطح على سرعة التفاعلات الكيميائية ؟ وضح ذلك بمثال.
ج3/ مساحة السطح تؤثر على سرعة التفاعل : فتزيد سرعة التفاعل بزيادة مساحة السطح المعرض للتفاعل :
* مثال : مسحوق أو برادة الحديد أسرع في تفاعلها مع حمض HCl من قطعة من الحديد لها نفس الكتلة.
س4/ وضح أثر العوامل الآتية على حالة الاتزان للتفاعلات الانعكاسية :
أ- العامل الحفاز. ب- زيادة الضغط.
جـ- درجة الحرارة. د- تركيز المواد المتفاعلة.
ج4/ انظر الشرح.
س5/ أي مما يلي يتضمن نظام اتزان ديناميكي فيزيائي، وأي منها يتضمن نظام اتزان ديناميكي كيميائي ؟
أ- التبخر والتكثف. ب- تحويل الأكسجين إلى أوزون.
جـ- ذوبان وتبلور السكر.
ج5/ (أ ، ج) اتزان ديناميكي فيزيائي.
(ب) 2O3 3O2 اتزان كيميائي.
س6/ طبقاً لقاعدة لوشاتيليه، ما أثر زيادة درجة الحرارة في كل من أنظمة الاتزان الآتية:
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) + Energy
2CO2(g) + Energy 2CO(g) + O2(g)
3O2(g) + Energy 2O3
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) + Energy
H2(g) + I2(g) + Energy 2HI(g)
ج6/ [1] التفاعلات الطاردة للحرارة هي :
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) + Heat
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) + Heat
زيادة الحرارة يودي إلى إزاحة الاتزان نحو تكوين المتفاعلات أي ينزاح الاتزان جهة اليسار ().
[2] التفاعلات الباقية ماصة للحرارة :
ارتفاع الحرارة يزيح الاتزان نحو تكون النواتج، أي ينزاح الاتزان
جهة اليمين ().
س7/ اكتب ثابت الاتزان للتفاعلات الآتية :
1) H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl (g)
2) 4NH3 (g) + 5O2 (g) 4NO (g) + 6H2O (g)
3) 3O2 2O3
4) CO (g) + H2O CO2 (g) + H2 (g)
ج7/ تعبير ثابت الاتزان :
س8/ في نظام الاتزان الكيميائي الآتي :
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) + Heat
وضح أثر كل مما يأتي :
أ- إزالة الهيدروجين. ب- خفض درجة الحرارة.
جـ- إضافة عامل حفاز.
ج8/ أ- إزاحة الهيدروجين: يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو تكوين النواتج.
ب- خفض الحرارة: يؤدي إلى إزاحة الاتزان نحو تكوين النواتج، إذاً فإن التفاعل طارد للحرارة.
جـ- إضافة حفاز : يسرع من الوصول إلى حالة الاتزان فقط.
س9/ إذا كان ثابت الاتزان للتفاعل الآتي هو: 0.212 عند 100 5م،
وتركيز [NO2] = 0.20 M ، فأوجد قيمة [N2O4] للتفاعل :
2NO2 N2O4 (g)
ج9/ 2NO2 Keq = 0.212 N2O4 (g)
[NO2] 0.2 molar
(0.20)2 (M)2 = [N2O4] (0.212)
[N2O4] = (0.20)2 / (0.212) = 0.19m
س10/ سخنت كمية من خامس كلوريد الفسفور (PCl5) في وعاء سعته 12 لتر، وعند الاتزان وجد أن الوعاء يحتوي على 0.021 مول من (PCl5)، 0.32 مول من (PCl3)، و 0.32 مول من (Cl2) . احسب ثابت الاتزان لعملية تفكك (PCl5) عند درجة 250 5م .
ج10/ معادلة التفاعل :
متروك للطالب.
