تعريف الاتزان الغير متجانس بالأمثلة

ما هو الاتزان الكيميائي

قد يدور حولنا العديد من حالات الإتزان الكيميائي ، و أقرب مثال لنا هو  حدوث الإتزان الكيميائي الموجود في أجسادنا و الذي قد  يحمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم

، و بالفعل  قد  يشير التوازن الكيميائي إلى وجود  حالة من النظام الذي لا يتغير فيه تركيز المادة المتفاعلة و تركيز المنتجات ، و  قد يمضي بمرور الوقت و لا يُظهر النظام أي تغيير إضافي في الخصائص الموجودة .و على أثر ذلك فإن

أنواع  الإتزان الكيميائي

قد تنقسم إلى

الإتزان المتجانس

و الإتزان الغير متجانس

تعريف الإتزان الغير متجانس

يعتبر الإتزان الغير متجانس هو إحدى أنواع الإتزان الكيميائي  و على أثر ذلك فيمكننا تعريف الإتزان غير المتجانس  على أنه  نظام يحدث فيه المواد  المتفاعلة و المواد الناتجة  في مرحلتين أو أكثر. و قد تكون تلك المراحل عبارة عن مجموعة من  الحالات المتغيرة للمادة و هي  الصلبة أو السائلة أو الغازية  ، أي في حالات المادة الثلاثة .

و في حقيقة الأمر عندما تحتوي حالة التوازن الغير متجانس على  نظام ما في مجموعة من  المكونات و في أكثر من مرحلة ، فقد يُطلق عليها أسم توازن غير متجانس.

و على سبيل المثال ، إذا أخذنا حاوية بها ثلج و ماء عند درجة حرارة  معينة ، فمن الممكن أن  تسمح  بوجود كلتا المرحلتين في وقت واحد ، بحيث يكون كل من الجليد و الماء في حالة توازن  غير متجانس. و بالفعل سوف  تسمى هذه الحالة بالتوازن غير المتجانس.

فبالنسبة لتفاعلات الاتزان الكيميائي التي توجد بها المواد المتفاعلة و المواد الناتجة في مرحلتين مختلفتين من التفاعل في الإتزان الغير متجانس  ،

و كمثال على ذلك، فإن تفكك كربونات الكالسيوم الصلبة لإعطاء أكسيد الكالسيوم الصلب و ثاني أكسيد الكربون الغازي ، تفاعلات الاتزان الكيميائي غير المتجانس في تركيزات المواد الصلبة النقية   .

و ذلك لأن تركيزاتها سوف تظل ثابتة، و بالمثل، من الممكن أن يفترض أيضا أن تكون تركيزات المواد السائلة النقية ثابتة ، أي لا تظهر في تركيز المواد في تفاعلات الاتزان الكيميائي.

(CaCO3 (S) ⇌ CaO (s) + CO2 (g)

و تحتوي تفاعلات الاتزان الكيميائي غير المتجانس على تركيزات المواد الصلبة النقية، وذلك لأن تركيزاتها تظل ثابتة، و بالمثل، و بالمثل أيضا سوف تكون تركيزات المواد السائلة النقية ثابتة و لا تظهر في تركيز المواد في تفاعلات الاتزان الكيميائي.

ثوابت التوازن في الإتزان الغير المتجانس

و إذا قمنا بتسليط الضوء على منتجات الذوبان Ksp’s  فسوف تكون مهمة للغاية في  حالة وجود العديد من الأملاح في التوازن الغير متجانس  ، و على ذلك الأساس  فإنها من الممكن أن  تتأين جميعها في المحلول الموجود .

و قد يسمى هذا الاتجاه بنشاط الإتزان الغير متجانس . و على ذلك الأساس فطالما يوجد مثل هذه المرحلة ، فيظل  نشاطها ثابتًا. و مع ذلك ، فإن أنشطة المواد في الحالة الغازية  سوف تتناسب مع ضغوطها الجزئية أو تركيزاتها.

و للحصول على الحل المناسب   ،  سوف تتناسب درجة أنشطتهم مع درجة تركيزاتهم. و بالتالي ، فإن ضغوطهم أو تركيزاتهم الجزئية هي مؤشرات على ميلهم للتغيير المستمر .

و في حقيقة الأمر فإنه عند التوازن  المناسب ، فسوف  تصل إتجاهات التغييرات هذه إلى نسب معينة ، بحيث تكون التغييرات الأمامية و العكسية متوازنة تماما .

و على غرار شروط التوازن للأنظمة المتجانسة ، فقط تميل الأنظمة غير المتجانسة أيضًا إلى الوصول إلى ظروف التوازن. فيمكن أيضًا تعيين ثوابت التوازن لوصف شروط التوازن للأنظمة غير المتجانسة.

أما إذا سلطنا الضوء على المحاليل المشبعة ، التي هي في الأساس عبارة عن  توازنات غير متجانسة نموذجية. فسوف نختبر جميعًا أختبار وجود السكر الصلب في محلول السكر ، فإن وضع المزيد من السكر فيه لن يزيد من قابليته للذوبان. و لن يصبح محلول السكر أكثر حلاوة ، و على ذلك فبإمكاننا حقًا تذوق  حلاوته بما يتناسب مع التركيز.

فالمحلول المشبع يحدث نتيجة التوازن بين المذاب و محلوله. بالنسبة لهذا النوع من التوازن ، فإن ثابت التوازن هو تركيز المحلول المشبع.  كما  في معادلة التالية

C12H22O11 (k) ⇌ C12H22O1


امثلة على وجود  الإتزان الغير متجانس

بإمكانك عزيزي القارئ  النظر في محلول مائي  يتكون  من مادة صلبة مثل مادة هيدروكسيد الكالسيوم . و بالفعل سوف نلاحظ أن هيدروكسيد الكالسيوم الصلب في حالة توازن مع محلوله المشبع.

و من هنا يمكننا القول أن كتابة ثابت التوازن  الموجود للتفاعلات غير المتجانسة قد  يختلف عن تلك الخاصية بالتفاعلات المتجانسة. فعلى سبيل المثال ،

حاول عزيزي القارئ أن تضع في اعتبارك مفهوم  التفكك الحراري لكربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم و ثاني أكسيد الكربون. هنا ، فيمكننا أن نرى أن ثابت التوازن لتفكك المادة المتفاعلة في نواتجها سوف يعتمد فقط على المكون الغازي ، حيث تعتبر المواد الصلبة و السائلة ثابتة تماما


تعريف الاتزان الغير متجانس بالأمثلة

و نجد هنا أن  مكونات CaCO3 و CaO هي مواد صلبة ، لذلك يظل تركيزها في المولات  ثابتًا طوال عملية  التفاعل. لذلك ، يمكن كتابة ثابت التوازن كـالتالي


تعريف الاتزان الغير متجانس بالأمثلة

أيضًا ، من حيث Kp ، يمكننا الكتابة


تعريف الاتزان الغير متجانس بالأمثلة

حيث يشير p إلى الضغط الجزئي. أو بمعنى آخر ، يمكننا القول أنه عند درجة حرارة معينة ، يوجد تركيز ثابت أو ضغط جزئي لـ CO2 في تفاعل التوازن مع CaO و CaCO3 .

مثال آخر :

من الممكن عزيزي القارئ أن تتفكك  كربونات الكالسيوم الصلبة لإعطاء أكسيد الكالسيوم الصلب و ثاني أكسيد الكربون الغازي:

كربونات الكالسيوم كناتج لها كما في المثال التالي

CaCO3 (S) ⇌ CaO (s) + CO2 (g)

و لا  يحتوي  تعبير التوازن  لتفاعلات التوازن غير المتجانسة تركيزات المواد الصلبة النقية لأن تركيزاتها تظل ثابتة إلى حدا كبير .

ما هي خواص الاتزان الكيميائي وأنواعه

تعتبر خواصّ الاتزان الكيميائي هي وصف لحالة الاتزان الكيميائي ، و تعبر عن كيفية حدوثه و تحدد وقته  و زمانه ، و لا تنفرد الخواص التالية بنوع معين من أنواع الإتزان الكيميائي و لكن تخص جميع الأنواع ، و من أهم خواص الإتزان الكيميائي ما يلي :

  • يذكر أنه عند حدوث  التوازن ، سوف  تكون  جميع معدلات التفاعلات الأمامية و العكسية متساوية.
  • تعتبر جميع المواد المتفاعلة و المنتجات موجودة في حالة توازن دائم .
  • قد تصل تركيزات المواد المتفاعلة و الناتجة إلى  حدوث قيم ثابتة و قد تسمى بالفعل  هذه تركيزات التوازن .
  • قد لا يؤثر المحفز على موضع التوازن.
  • ثبات الوسط الخارجي لحدوث التفاعل الكيميائي .
  • أن يكون معدّل حدوث التفاعل في الاتجاهين نفسه. أي عند نقطة التوازن يجب ثبات كل من الخصائص مثل: اللون و التركيز، فلا يحدث أي تغيير بعدها .
  • سهولة التحكم في نقطة التوازن و ذلك من خلال التحكم في درجات الحرارة .
  • قد  لا تتدخل المواد المحفزة على نقطة التوازن في التفاعل الكيميائي  .