موازين كيميائية متجانسة وغير متجانسة

عندما تصل التفاعلات القابلة للعكس إلى نقطة يكون فيها المعدل الذي تتشكل فيه المنتجات (تفاعل مباشر) و السرعة التي يتم بها استهلاك المنتجات (رد الفعل العكسي) تصبح ثابتة ومتساوية ، نقول أنه تم الوصول إليها ا التوازن الكيميائي. كل تفاعل توازن له ثابت التوازن (Kc) مميزة ، والتي تتغير فقط مع تغير درجة الحرارة. إذا كان هناك غاز واحد على الأقل مشترك في التفاعل ، فسيكون له أيضًا ثابت ضغط ، يُرمز إليه بـ Kp.

في النص ثابت التوازن Kc و Kp يتضح أنه لكتابة تعبيرات هذه الثوابت ، علينا التحقق من حالتها الفيزيائية. وهكذا ، ينشأ نوعان من التوازن الكيميائي ، وهما:

1. توازن متجانس: هي تلك التي يكون فيها جميع المشاركين في التفاعل ، سواء كانوا متفاعلات أو منتجات ، في نفس حالة التجميع ، والنتيجة هي جانب متجانس في جميع أنحاء النظام. بشكل عام ، يتم تشكيل التوازن المتجانسة فقط بواسطة الغازات. انظر إلى بعض الأمثلة أدناه ولاحظ أن التوازن الأخير فقط هو توازن سائل متجانس ، حيث أن جميع الأنواع الكيميائية عبارة عن محاليل مائية. لاحظ أيضًا أنه في هذه الحالات ، ستظهر جميع المواد في تعبيرات Kc و Kp:

ن_{2 (ز)} + 3 ح_{2 (ز)} ↔ 2 NH_{3 (ز)}

ك_ç = __[نيو هامبشاير₃]²__ ك_ص = __(الرقم الهيدروجيني₃)²__
[ن₂]. [ح₂]³ (ص₂). (الرقم الهيدروجيني₂)³

2 س_{3 (ز)} ↔ 3 س_{2 (ز)} ك_ç = [س₂]³ ك_ص = (غبار₂)³
[س₃]² (غبار₃)²

ح_{2 (ز)} + أنا_{2 (ز)} ↔ 2 مرحبا_(ز) ك_ç = __[أهلا]²__ ك_ص = __ (الرقم الهيدروجيني)²__
[ح₂]. [أنا₂] (الرقم الهيدروجيني₂). (pI₂)

كو_(ز) + لا_{2 (ز)} ↔ جا_{2 (ز)}+ في ال_(ز) ك_ç = [CO₂ ]. [في ال]ك_ص = (pCO₂ ). (صفي ال)
[في ال₂]. [أول أكسيد الكربون] (pNO₂). (صCO)

2 SO_{3 (ز)} ↔ 2 SO_{2 (ز)} + س_{2 (ز)} ك_ç = [فقط₂]². [س₂]ك_ص= (pSO₂)². (صا₂)
[فقط₃]²(صفقط₃)²

إيمان²⁺_(هنا) + نحاس²⁺_(هنا) ↔ الحديد³⁺_(هنا) + نحاس⁺_(هنا) ك_ج = [ إيمان³⁺]. [الحمار⁺] ك_ص = غير معرّف.
[إيمان²⁺]. [الحمار²⁺]

نظرًا لأنه لا يحتوي على أي غاز ، فلا يوجد تعبير عن Kp في هذا التوازن الكيميائي الأخير.

يوضح الشكل الموجود في بداية النص ، على الجانب الأيمن ، زجاجة تحتوي على غازين في حالة توازن ، وهما ثاني أكسيد النيتروجين (NO₂) ورباعي أكسيد النيتروجين (N₂ا₄):

2 لا_{2 (ز)} ↔ ن₂ا_{4 (ز)} ك_ç = [ن₂ا₄] ك_ص = (صن₂ا₄)
[في ال₂]² (صفي ال₂)²

لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

لا₂ هو غاز بني محمر ، بينما N.₂ا₄ إنه عديم اللون ، وفي حالة توازن يختلطان ، ويشكلان نوعًا من "سحابة الغاز" ذات اللون البني الفاتح في مجملها.

2. التوازن غير المتجانس: هي تلك التي تكون فيها واحدة على الأقل من المواد المشاركة في التفاعل في حالة فيزيائية مختلفة عن المواد الأخرى ، وعادة ما تكون في حالة صلبة. مع هذا ، لا يكون مظهر النظام موحدًا ، ولكن من الممكن تصور مراحل مختلفة.

في هذه الحالات ، عند كتابة تعبيرات ثابت التوازن ، لا يجب كتابة المواد الصلبة ، لأن تركيزاتها ثابتة.

أمثلة:

حمض الهيدروكلوريك_(هنا) + AgNO_{3 (عبد القدير)} ↔ AgCl_(س) + HNO_{3 (عبد القدير)} ك_ج = [HNO₃]____ ك_ص = غير معرّف.
[حمض الهيدروكلوريك]. [AgNO₃]

ج_(س) + س_{2 (ز)} ↔ كو_{2 (ز)} ك_ج = [أول أكسيد الكربون] ك_ص = (pCO)
[س₂] (غبار₂)

Zn_(س) + نحاس²⁺_(هنا) ↔ الحمار_(س) + زنك²⁺_(هنا) ك_ج = [الحمار]²⁺] ك_ص = غير معرّف.
[Zn²⁺]

كلب_(س) + شركة_{2 (ز)} ↔ كربونات الكالسيوم_{3 (ق)} ك_ج = __1__ ك_ص = __1__
[CO₂] (منظمة التعاون الاقتصادي₂)

في الرسم التوضيحي المقدم في بداية هذا النص ، تم عرض أنبوب اختبار على الجانب الأيسر يحتوي على نظام توازن غير متجانس. هذا هو التفاعل بين محاليل النحاس (II) وهيدروكسيد الصوديوم. انظر أدناه:

كوسو_{4 (عبد القدير)} + 2 هيدروكسيد الصوديوم_(هنا) ↔ في₂فقط_{4 (عبد القدير)} + النحاس (أوه)_{2 (ق)} ك_ج = [في₂فقط₄]____ ك_ص = غير محدد.
​ [CuSO]. [هيدروكسيد الصوديوم]

لاحظ أنه من بين المنتجات ، يتكون هيدروكسيد النحاس (II) المترسب ، وهو صلب ويمكن رؤيته بوضوح في منتصف المحلول المائي. يرجع اللون الأزرق إلى أيونات النحاس الموجودة في النظام.

* الائتمان التحريري لصورة هيدروكسيد النحاس (II): المؤلف: ор Оsin / صورة مستخرجة من: ويكيميديا المشاع

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء

هل ترغب في الإشارة إلى هذا النص في مدرسة أو عمل أكاديمي؟ نظرة:

فوغا ، جينيفر روشا فارغاس. "موازين كيميائية متجانسة وغير متجانسة" ؛ مدرسة البرازيل. متوفر في: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrios-quimicos-homogeneos-heterogeneos.htm. تم الوصول إليه في 28 يونيو 2021.