القسم -1 الاتزان
نستمع معاً إلي السلام الوطني لدولة الإمارات العربية المتحدة
العودة الآمنة للمدارس .... نحن قدها
القسم 1- حالة الاتزان الكيميائي
اليوم :
التاريخ : /9/2021
الحصه :
الدرس : حالة الاتزان الكيميائي
الاستراتيجية : عرض ومناقشة الدرس من خلال البوربوينت ومنصة ألف
مؤشرات الأداء:
التهيئة الحافزة
7
بعد مشاهدة المقطع : ما المقصود بحالة الاتزان الكيميائي؟
حالة الاتزان
الاتزان الكيميائي :
هو حالة يوازن فيها التفاعل الأمامي التفاعل العكسي لأنهما يحدثا بالسرعة نفسها
8
الكيمياء في حياتك : تخيل لعبة شد الحبل بين فريقين فقد يبدو لك أن أيا من الفريقين لا يسحب الحبل. لأن الحبل بينهما لا يتحرك أما في الحقيقة فإن كلا الفريقين يسحب الأخر. إلا أن القوة المبذولة من كلا الفريقين متساوية ومتعاكسة. لذا يكونان في حالة اتزان تام
حالة الاتزان الكيميائي
ما المقصود بالاتزان ؟
تصل التفاعلات الكيميائية إلى نقطة توازن أو اتزان عندما تحدث بنفس السرعة في اتجاهين متعاكسين
مثال تحضير الامونيا : يحضر غاز الأمونيا من تفاعل غاز النيتروجين مع غاز الهيدروجين باستعمال طريقة هابر
أهمية الأمونيا في الزراعة : تستخدم كسماد ومادة تضاف الى الأعلاف الحيوانية
أهمية الأمونيا في الصناعة : مادة خام في صناعة العديد من المنتجات مثل النايلون
9
يحدث تفاعل تحضير الأمونيا بصورة تلقائية في ظل ظروف قياسية
- الظروف القياسية تعرف بأنها 298 k , 1atm ولكن التفاعلات التلقائية ليست سريعة دائما
- عند إجراء هذا التفاعل في ظل الظروف القياسية تتكون الأمونيا ببطْ شديد ولإنتاج الامونيا بسرعة عملية لابد من إجراء التفاعل عند درجة حرارة أعلى وضغط أكبر
10
ماذا يحدث عند وضع 1moL من النيتروجين مع 3 moL من الهيدروجين
في وعاء مغلق للتفاعل عند درجة حرارة 723 K ؟
جـ - بما ان التفاعل تلقائي سوف يتفاعل النيتروجين والهيدروجين
- يوضح الشكل المقابل تناقص تراكيز المواد المتفاعلة ( N2,H2) في البداية في حين يزداد تركيز الناتج NH3
- قبل استهلاك المواد المتفاعلة بشكل تام تصبح تراكيز المواد جميعا ثابته
11
12
في التمثيل البياني الموضح جانبا
2- تستهلك المواد المتفاعلة N2 , H2 أثناء التفاعل لذلك يقل تركيزهما تدريجيا ولكنها لا تستنفذ ليست صفرا وهذا يعني أنه لم يتم تحول كل المواد المتفاعلة إلى مواد ناتجة
1 - تركيز NH3 يكون صفرا في البداية ويزيد تدريجيا مع مرور الزمن
3 - بعد مرور فترة من الزمن لا تتغير تراكيز NH3 , N2 , H2 أي أن التراكيز تصبح كلها ثابته
4 - يشير الخط الرأسي المتقطع الى الوصول الى حالة
5 - الجهة اليسرى من الخط المنقط يقل تركيز الهيدروجين والنيتروجين وتميل المنحنيات نزولا الى أسفل ويزداد تركيز الامونيا ويميل المنحنى صعودا الى أعلى بينما على الجهة اليمنى من الخط المنقط تثبت تراكيز الهيدروجين والنيتروجين والامونيا ويصبح ميل كل المنحنيات صفرا أي انها لا تزداد ولا تتناقص
13
14
التفاعل الانعكاسي والاتزان الكيميائي
أ - التفاعل المكتمل : هو التفاعل الذي تتحول فيه المواد المتفاعلة الى مواد ناتجة بشكل شبه كامل
ب - التفاعل الانعكاسي: تفاعل كيميائي يمكن ان يحدث في الاتجاهين الأمامي والعكسي على حد سواء
مثال
يجمع الكيميائيون المعادلتين في معادلة واحدة يستعمل فيها السهم المزدوج ليشير إلى اتجاهي حدوث كلا التفاعلين
ملاحظات
1 - تتواجد المتفاعلات للتفاعل الأمامي في الجهة اليسرى من الاسهم
2 - تتواجد المتفاعلات للتفاعل العكسي في الجهة اليمنى من الاسهم
3 - في التفاعل الامامي يتحد النيتروجين والهيدروجين لتكوين الامونيا
4 - في التفاعل العكسي تتحلل الأمونيا لتكون كلا من غاز الهيدروجين وغاز النيتروجين
15
في الشكل a كيف تعرف أن التفاعل لم يبدأ بعد؟
المواد المتفاعلة هي الموجودة فقط
في الشكل b ما الدليل الذي يشير إلى أن التفاعل العكسي قد بدأ؟
يوجد أكثر من جزيئي أمونيا
16
قارن الشكلين c مع d كيف يمكن لك أن تعرف أن النظام قد وصل الى حالة الاتزان ؟
أن أعداد الجزيئات المتفاعلة والناتجة هي نفسها في كل من c , d وتثبت تراكيز المتفاعلات والنواتج
عند وصول النظام الى حالة الاتزان. تبقى تراكيز المواد ثابته. هل هذا الثبات يعني توقف التفاعلات؟ وضح ذلك ؟
لا تتوقف التفاعلات , ولكن تصبح سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة التفاعل العكسي
17
الاتزان الكيميائي :
هو حالة يوازن فيها التفاعل الأمامي التفاعل العكسي لأنهما يحدثا بالسرعة نفسها
عند الاتزان
1- سرعة التفاعل الامامي= سرعة التفاعل العكسي , 2 - تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة
* عندما يصل تفاعل الأمونيا الى حالة الاتزان الكيميائي تكتب معادلته بسهم مزدوج كما يأتي
فسر معنى السهم المزدوج في المعادلات الكيميائية ؟
جـ - أن التفاعل في حالة اتزان وأن التفاعلين الأمامي والعكسي يحدثان بسرعات متساوية
الطبيعة الديناميكية للاتزان ( الربط بالفيزياء)
* يمثل دفع جسم ما أو سحبه قوة فعندما تدفع بابا أو تسحب رباط حيوان أليف فإنك بهذا تبذل قوة
أ - عند بذل قوتين أو أكثر على الجسم نفسه وفي الاتجاه نفسه فإن القوة المحصلة هي حاصل جمع القوتين
ب - إذا كانت القوتين في اتجاهين متعاكسين يتم طرح احدى القوتين من الأخرى
18
أمثلة
1 - عندما يجذب فريقان الحبل بقوتين متساويتين ومتعاكستين في لعبة شد الحبل يكون مقدار القوة المحصلة صفرا ولا يتحرك الحبل وهنا يقال أن النظام في حالة اتزان
2 - في الشكل a أرجوحة التوازن تمثل نظاما في حالة اتزان تسمى القوى المتساوية والمتعاكسة على كلا جانبي أرجوحة التوازن قوى متوازنة
3 - في الشكل b إذا كانت إحدى القوى أكبر في المقدار من الاخرى فستكون القوة غير متوازنة حيث تتسبب القوة غير المتوازنة في زيادة تسارع الجسم
* الاتزان هو حالة نشاط وليس عدم نشاط ( حالة حركة وليست حالة سكون )
19
مثال : يربط الممر الزجاجي الموضح في الشكل بين مبنيين
أ - لنفترض أن كل مداخل ومخارج المبنيين باستثناء الممر كانت مغلقة ولنفترض أن عدد الأشخاص نفسه يعبر الممر في كلا الاتجاهين كل ساعة
جـ - يتطلب الاتزان فقط أن يكون عدد الاشخاص الذين يعبرون الممر في اتجاه واحد مساويا لعدد من يعبرونه في الاتجاه المعاكس
ب - في ظل هذه الظروف يظل عدد الأشخاص ثابتا حتى إذا استمر الاشخاص في العبور بين المبنيين مع ملاحظة ان اعداد الاشخاص في المبنيين لا يجب أن تكون متساوية
20
يمكن توضيح الطبيعة الديناميكية للاتزان بالمثال التالي
أ - أي الجانبين من الشكل a يحتوي على جزيئات اليود النشط اشعاعيا وأيها يحتوي على جزيئات اليود غير النشط اشعاعيا ؟
الدورق على اليمين يشير الى نظير اليود المشع -131 , بينما الدورق على اليسار يحتوي على نظير اليود غير المشع-127
21
ب - عند فتح المحبس بين الدورقين (الشكل b) لفترة من الزمن . ماذا حدث لقراءة جهاز كشف الاشعاع ؟ وما دلالة ذلك ؟
أصبحت ثابته. هناك جزيئات نشطة اشعاعيا في كلا الدورقين حيث ان الجسيمات قد تحركت ذهابا وايابا بين الدورقين وبين الحالتين الصلبة والغازية وحدوث اتزان في الحجم الكلي للدورقين
جـ - هل النظام في الشكلين يمثل نظاما مغلقا ؟ ولماذا ؟
نعم . لان المادة المتفاعلة أو الناتجة لا تستطيع الخروج من أي من الدورقين
د - اذا مثل التفاعل (I2(S) I2(g) ) ماذا يسمى التغير الفيزيائي الذي تمثله المعادلة السابقة ؟
التسامي : يحدث هذا الاتزان عند درجة حرارة 298K , 1atm
22
تعابير الاتزان
قانون الاتزان الكيميائي
قانون الاتزان الكيميائي : في ظل درجة حرارة معينه قد يصل النظام الكيميائي إلى حالة تكون فيها نسب تراكيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة ثابته
23
ثابت الاتزان Keq
هو القيمة العددية لنسبة تراكيز حاصل ضرب النواتج إلى حاصل ضرب تراكيز المتفاعلات ويرفع كل تركيز إلى اس يساوي المعامل الخاص به في المعادلة الموزونة ( وتكون قيمة Keq ثابته عند درجة حرارة معينه )
دلالة تعبير ثابت الاتزان
24
تعابير الاتزان المتجانس
أ - بسبب الخصائص المضادة للبكتريا الموجودة في اليود تستخدم محاليل اليود ومركبات اليود كمطهرات خارجية
ب - تستخدم بعض مركبات اليود داخليا على سبيل المثال يستخدم الاطباء يوديد البوتاسيوم KI في علاج تضخم الغدة الدرقية
* كيف يمكنك كتابة تعبير ثابت الاتزان لتفاعل الهيدروجين مع اليود لتكوين يوديد الهيدروجين ؟
يعرف هذا الاتزان بالاتزان المتجانس , كل المواد المشاركة في هذا التفاعل غازات
بداية ضع تركيز المادة الناتجة في البسط وتراكيز المواد المتفاعلة في المقام
تصبح المعادلة مساوية Keq عندما نقوم بإضافة المعاملات من المعادلة الكيميائية الموزونة كأسس
25
26
الاتزان المتجانس :
تعبير يطلق على التفاعل الذي تكون فيه المتفاعلات والنواتج في الحالة الفيزيائية نفسها
اكتب تعبير ثابت الاتزان للتفاعل
جـ
27
هل لابد أن تتشابه تراكيز المواد المكونة للتفاعل السابق عند الاتزان ؟
لا . التراكيز ليست متساوية ، لكن عند التعويض بتراكيز المواد عند الاتزان في تعبير ثابت الاتزان تم الحصول علي قيمة Keq نفسها في الحالات الثلاث
قيمة ثابت الاتزان في التفاعل السابق 49.70 . هل يكون تركيز المتفاعلات أكثر أم النواتج ؟ ولماذا؟
قيمة K eq العالية تعني أن النواتج موجودة بكميات أكبر من المتفاعلات عند الاتزان . لأن قيمة Keq أكبر من 1
تركيز الاتزان
1 - عندما تكون قيمة Keq أكبر من 1 يصبح تركيز النواتج أكبر من تركيز المتفاعلات
2 - عندما تكون قيمة Keq أقل من 1 يصبح تركيز النواتج أقل من تركيز المتفاعلات
28
تعابير الاتزان غير المتجانس
الاتزان غير المتجانس : هو الاتزان الذي تكون فيه المتفاعلات والنواتج في أكثر من حالة فيزيائية
ملاحظة : تراكيز المواد السائلة النقية والصلبة النقية لا تكتب ضمن تعابير ثابت الاتزان لأن لها تراكيز ثابته لا تتغير
اكتب تعبير ثابت الاتزان للتفاعلات
اكتب تعبير ثابت الاتزان للتفاعلات
29
30
31
32
ثوابت الاتزان
* بالتجربة تبين أن قيمة Keq تبقى ثابته لتفاعل معين في الظروف نفسها (إذا لم تتغير درجة الحرارة أو يتغير الضغط) بغض النظر عن التراكيز الابتدائية للنواتج والمتفاعلات كما يتضح في الجدول التالي والذي يعبر عن تفاعل الهيدروجين مع اليود لتكوين يوديد الهيدروجين ولتوضيح ذلك تم تنفيذ ثلاث تجارب للتفاعل
33
خصائص التفاعلات الكيميائية التي تصل الى حالة الاتزان
1-يجب أن يتم التفاعل في وعاء مغلق (لا يخرج من النظام أو يدخله أي من النواتج أو المتفاعلات)
2- يجب أن تبقى درجة الحرارة ثابته
3- توجد النواتج والمتفاعلات معا وهي في حركة ديناميكية ثابته وهذا يعني أن الاتزان ديناميكي وليس ساكنا
34
35
والآن مع المسابقة play Kahoot