في الكيمياء ، هناك إشارة كبيرة إلى ذلك التوازن الكيميائي. إنها حالة يمكن أن تصل إليها التفاعلات الكيميائية بشكل عكسي ولا يوجد فيها اختلاف في تركيزات كل من المواد المتفاعلة والمنتجات المتضمنة في التفاعل نفسه. يتميز التوازن الكيميائي بأنه ديناميكي وليس ثابتًا. هذا يعني أن جميع الجزيئات والذرات تستمر في التفاعل باستمرار لكنها تحافظ على نفس التركيزات.
سنخبرك في هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول التوازن الكيميائي وأهميته.
الملامح الرئيسية
عندما نتحدث عن التوازن الكيميائي فإننا نتحدث عن شيء مشابه لما يحدث عند حدوث تغيرات المرور. قد لا يكون تغيير الفطر بمثابة انقطاع للارتباط. دعنا نعطي مثالاً: نستخدم سائلًا يمكن أن يكون في حالة توازن مع أبخرته ، تمامًا مثل المادة الصلبة. نحقق التوازن عندما تكون المادة الصلبة أيضًا في حالة توازن مع الماء المحيط عندما تترسب أو تتبلور.
التوازن الكيميائي ضروري في الصناعة الكيميائية. بهذه الطريقة ، يمكن الحصول على تحسينات في التوليف والعوائد. بمجرد إنشاء التوازن الكيميائي ، لا يمكن الحصول على مزيد من التغييرات أو الاستجابات ما لم يتم تعطيل هذا التوازن. عادة ، يتم مقاطعتها بأفعال خارجية. هذه هي الطريقة التي يتم بها تعديل تركيب المنتج بعدة عوامل مثل الضغط أو الحجم أو درجة الحرارة. إذا كنا نلعب باستمرار مع قيم هذه المعلمات في النهاية ، فإننا نحقق أن التوازن يتولد عندما يمكنه الوصول إلى الحد الأقصى من الإنتاج.
خلاف ذلك ، إذا لم نحسب جيدًا ، التوازن الكيميائي لن يكون لديك كميات جيدة من المنتجات وستكون غير مرضية. أي أنه سيكون له عائد أقل ولن يكون مجديًا اقتصاديًا. كل هذا يكون أكثر فائدة إذا قمنا باستقراءه في الصناعة الكيميائية ولأي تخليق بغض النظر عن حجمه. من الواضح ، أنه سيتعين علينا تحسين الإنتاج بشكل أكبر طالما كان هناك إنتاج على نطاق أكبر.
في التوازن الكيميائي قد يكون هناك كمية أكبر من المنتجات أو كمية أكبر من المواد المتفاعلة. كل هذا يتوقف على الاتجاه الذي ينتقل فيه هذا التوازن. إذا أخذنا في الاعتبار جميع العوامل ، يمكننا تحويل التوازن الكيميائي في أي من الاتجاهين. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن هذه التغييرات في الاتجاهات يمكن أن تحدث طالما أن التفاعل الكيميائي يمكن عكسه.
تفسير التوازن الكيميائي
سنشرح كيف يحدث ذلك وما هو مطلوب لتحقيق التوازن الكيميائي. أول شيء هو أن نرى ما يأتي قبل ذلك. سننظر في رد الفعل التالي الذي يمكن عكسه تمامًا. هنا لدينا رباعي أكسيد النيتروجين الذي يتحول إلى 2 مول من ثاني أكسيد النيتروجين. كلاهما غازات. الغاز الأول الذي هو الكاشف عديم اللون ، والثاني لونه بني أو بني. إذا وضعنا كمية معينة من الكواشف في قنينة أو حاوية صغيرة ، سنرى أنه عديم اللون حتى يتحقق التوازن الكيميائي.
يبدأ تركيز الكواشف في الانخفاض تدريجيًا حيث يحدث التفاعل الكيميائي بمرور الوقت. ينتهي جزء منه بالانفصال لينتج عنه جزيئات ثاني أكسيد النيتروجين. على الرغم من أن تركيز نفس الشيء يساوي صفرًا في بداية التفاعل ، إلا أنه سيبدأ في الزيادة عندما يبدأ الكاشف في الانفصال.
ومع ذلك ، فإننا نتحدث عن تفاعل كيميائي قابل للانعكاس ، بحيث ينضم هذا الجزء من جزيئات المنتجات لإعادة تشكيل المواد المتفاعلة. هذا يعني ذاك سيكون للتفاعلين ، المباشر والمعكوس ، سرعات خاصة بهما.
معدلات التفاعل في التوازن الكيميائي
دعونا نرى أهمية معدلات التفاعل في التوازن الكيميائي. في البداية يجب أن نعرف أن سرعة استهلاك الكواشف ستكون أكبر من سرعة استهلاك المنتجات. بهذه الطريقة ، في البداية ، نظرًا لوجود رباعي أكسيد النيتروجين فقط ، فإن الجزيئات القليلة التي تكونت من ثاني أكسيد النيتروجين بالكاد تجد بعضها البعض لتتفاعل بطريقة معاكسة. عندما نصل إلى لحظة رد الفعل تلك ، في القارورة يمكنك أن ترى كيف تبدأ في التحول إلى اللون البرتقالي لأن لديك خليط من المواد المتفاعلة والمنتجات في نفس الوقت.
شيئًا فشيئًا ، مع تقدم التفاعل الكيميائي ، ستكون جزيئات المنتجات بكميات أكبر من جزيئات المواد المتفاعلة. ستستمر معدلات التفاعلين ، سواء المباشرة أو المعكوسة ، في التعادل ، حتى مع اختلاف التركيزات عن بعضها البعض أكثر فأكثر. أي أن المنتجات تميل إلى أن تكون أكبر من المواد المتفاعلة ، لذلك سيزداد تركيزها في جميع مراحل التوازن الكيميائي.
عندما يصل التفاعل الكيميائي إلى التوازن الكيميائي السرعات وكلا التفاعلين متساويان. يظل كلا التركيزين ثابتًا أيضًا نظرًا لأن كلا الإجراءين يحدثان بنفس السرعة. بمجرد فصل كمية معينة من المواد المتفاعلة ، سيتم إنتاج نفس الكمية مرة أخرى على الفور بسبب تفاعل كمية أخرى من المنتجات. هذا هو سبب معرفة اسم التوازن الكيميائي وهو ديناميكي تمامًا. وهي أن جزيئات كل من المواد المتفاعلة والنواتج تستمر في المشاركة في التفاعلات ، على الرغم من أن تركيزاتها لا تتغير بمرور الوقت.
إذا كان لدينا أن معدلات التفاعل هي نفسها ولكن في كلا الاتجاهين ، فمن الممكن أن يكون لديك ثابت التوازن.
توازن ثابت
يتم تحقيقه وهو دائمًا نفس الشيء ، طالما أن عوامل مثل درجة الحرارة مستقرة. أي أن ثابت التوازن الكيميائي سيكون هو نفسه طالما أن درجة الحرارة مستقرة ، بغض النظر عن كمية رباعي أكسيد النيتروجين التي يتم حقنها في القارورة في البداية.
كما ترى ، التوازن الكيميائي مهم جدًا للصناعة الكيميائية وللمعرفة بتوليد المنتج. آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن التوازن الكيميائي وأهميته.