Question

ما أثر درجة الحرارة على حالة الاتزان؟

ما أثر درجة الحرارة على ثابت الاتزان؟

Answer 1

نجد أن العوامل المؤثرة على حالة الاتزان هي:

(1) التركيز (2) الضغط (3) درجة الحرارة (4) المواد الحفازة

مبدأ لوشاتيليه في التفاعلات 

إذا اثر مـؤثـر مـا مثل درجة الحرارة أو الضغط أو التركيز على تفاعل كيميائي في حالة اتزان فإن التفاعل يسير في الاتجاه الذي يقاوم هذا المؤثر.

أثر درجة الحرارة على حالة الاتزان

ولمعرفة أثر درجة الحرارة سوف نقسم التفاعلات إلى:

(أ) تفاعلات ماصة للحرارة ( ΔH = +)

أثر زيادة درجة الحرارة على الاتزان حسب مبدأ لوشاتيليه: 

N₂O_{4 (g)} + 14 kcal = 2 NO_{2 (g)}

حسب التفاعل التالي:

في هذه الحالة نعتبر الحرارة كما لو كانت مادة متفاعلة ، وبذلك فعند زيادة درجة الحرارة فكأنه أضيف إلى الـتـفـاعـل مـادة مـتـفـاعـلـة ورد الفعل الطبيعي هو اسـتـهـلاك جـزء من المواد المتفاعلة وذلك بأن تتفكك N₂O₄ لتنتج زيادة من NO₂ حتى يصل إلى حالة اتزان جديدة.

مثال (1): حسب التفاعل:

N₂O_{4 (g)} = 2 NO_{2 (g)}  

ΔH = 14 kcal

(۱) بين اثر زيادة درجة الحرارة على كل من:

- حالة الاتزان

- كميات المواد المتفاعلة و المواد الناتجة

- قيمة ثابت الاتزان

(۲) بين اثر إنقاص درجة الحرارة على كل من:

- حالة الاتزان

- كميات المواد المتفاعلة و المواد الناتجة

- قيمة ثابت الاتزان

الحل:

- إشارة حرارة التفاعل بالموجب فأن التفاعل ماص للحرارة

- في هذه الحالة نعتبر الحرارة كما لو كانت مادة متفاعلة

N₂O_{4 (g)} + 14 kcal = 2 NO_2 (g)

(1) أثر زيادة درجة الحرارة على:

- حالة الاتزان:

رفع درجة الحرارة يعني زيادة مادة متفاعلة لذلك سوف ينزاح الاتزان نـحـو اليمين باتجاه المواد الناتجة )

- كميات المواد المتفاعلة والناتجة:

تزداد كمية (NO₂) ، تنقص كمية (N₂O₄)

- قيمة ثابت الاتزان:

زيادة درجة الحرارة يزيد من قيمة ثابت الاتزان وذلك لزيادة قيمة البسط ونقص قيمة المقام

(2) اثر إنقاص درجة الحرارة على :

- حالة الاتزان:

إشارة حرارة التفاعل بالموجب فأن التفاعل ماص للحرارة

إنقاص درجـة الحـرارة يعني نقص مـادة مـتـفـاعلة لذلك سوف ينزاح الاتزان نحـو الـبـسار ( باتجاه المواد المتفاعلة ) .

- كميات المواد المتفاعلة والناتجة:

تنقص كمية (NO₂) ، تزداد كمية (N₂O₄) ، 

- قيمة ثابت الاتزان:

نقص درجة الحرارة يقلل من قيمة ثابت الاتزان وذلك لزيادة قيمة المقام ونقص قيمة البسط

Answer 2

(ب) تفاعلات طاردة للحرارة ( ΔH = -)

أثر زيادة درجة الحرارة على الاتزان حسب مبدأ لوشاتيليه:

حسب التفاعل التالي:

2SO_{2 (g)} + O_2(g) = 2 SO_{3 (g)} + 46 kcal

في هذه الحالة نعتبر الحرارة كما لو كانت مادة ناتجة ، وبذلك فعند زيادة درجة الحرارة فكأنه أضيف إلى التفاعل مادة ناتجة ورد الفعل الطبيعي هو استهلاك جزء من المواد الناتجة وذلك بأن تتفكك SO₃ لتنتج زيادة من SO₂ و O₂ حتى يصل إلى حالة اتزان جديدة.

مثال (2): انظر للتفاعل :

2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} = 2 SO_{3 (g)}   

ΔH = - 46 kcal

(۱) بين اثر زيادة درجة الحرارة على كل من:

- حالة الاتزان

- كميات المواد المتفاعلة و المواد الناتجة

- قيمة ثابت الاتزان

(۲) بين اثر إنقاص درجة الحرارة على كل من:

- حالة الاتزان

- كميات المواد المتفاعلة و المواد الناتجة

- قيمة ثابت الاتزان

الحل: 

إشارة حرارة التفاعل بالسالب فأن التفاعل طارد للحرارة

في هذه الحالة نعتبر الحرارة كما لو كانت مادة ناتجة.

2SO_{2 (g)} + O_2(g) = 2 SO_{3 (g)} + 46 kcal

(1) أثر زيادة درجة الحرارة على:

- حالة الاتزان:

رفع درجة الحرارة يعني زيادة مادة ناتجة لذلك سوف ينزاح الاتزان نحو اليسار (باتجاه المواد المتفاعلة )

- كميات المواد المتفاعلة والناتجة :

تنقص كمية (SO₃) ، تزداد كمية (O₂) ، تزداد كمية (SO₂) 

- قيمة ثابت الاتزان :

زيادة درجة الحرارة يقلل من قيمة ثابت الاتزان وذلك لزيادة قيمة المقام ونقص قيمة البسط

(2) اثر إنقاص درجة الحرارة على:

- حالة الاتزان:

إشارة حرارة التفاعل بالسالب فأن التفاعل طارد للحرارة

 إنقاص درجة الحرارة يعني نقص مادة ناتجة لذلك سوف ينزاح الاتزان نحو اليمين باتجاه المواد الناتجة )

- كميات المواد المتفاعلة والناتجة:

تزداد كمية (SO₃) ، تنقص كمية (O₂) ، تنقص كمية (SO₂)

- قيمة ثابت الاتزان:

نقص درجة الحرارة يزيد من قيمة ثابت الاتزان وذلك لزيادة قيمة البسط ونقص قيمة المقام

ملاحظات:

(۱) تزداد قيمة ثابت الاتزان بارتفاع في درجة الحرارة في التفاعلات الماصة للحرارة. 

(۲) نقل قيمة ثابت الاتزان بارتفاع في درجة الحرارة في التفاعلات الطاردة للحرارة.

(جـ)  تفاعلات لا طاردة ولا ماصة للحرارة ( ΔH = صفر)

في هذه الحالة عند زيادة أو نقص درجة الحرارة فإن ذلك لا يؤثر على حالة الاتزان ، ولا على كميات المواد المتفاعلة أو الناتجة ، ولا على قيمة ثابت الاتزان ، لأن الحرارة ليست أحد المواد المتفاعلة أو الناتجة.