تعادل 
• تعادل چیست؟
• چگونه به سرعت می توان به تعادل در یک واکنش شیمیایی رسید؟
• آیا دما روی تعادل و آهنگ واکنش تأثیر دارد؟
• ثابت تعادل چیست؟
• آیا تعادل روی مقدار محصولات واکنش (بازده) تأثیر دارد؟
زمانی که یک واکنش شیمیایی شروع می شود، ابتدا واکنش دهنده ها وارد عمل می شوند. رفته رفته از غلظت واکنش دهنده ها کم شده و به غلظت محصولات اضافه می شود. در نهایت، زمانی می رسد که هیچ تغییری در غلظت واکنش دهنده ها و محصولات مشاهده نمی شود. چنین واکنش هایی که در آن ها فقط قسمتی از مقدار کلی واکنش دهنده ها به محصول تبدیل می شود، فرایندهای برگشت پذیر نامیده می شوند.
در این مجموعه به تمامی سؤالات بالا پاسخ خواهیم داد. اما به راستی تعادل چیست؟ تعادل شیمیایی و تعادل فیزیکی چگونه حاصل می شوند؟
تعادل زمانی است که:
- هر تغییری در طول واکنش برگشت پذیر است و می تواند با معادله ای که شامل یک فلش دو طرفه است، نشان داده شود.
- سیستم تعادلی، محصور و بسته است؛ سیستم بسته و محصور به سیستمی گفته می شود که هیچ ماده ای نتواند وارد یا خارج این سیستم شود.
- در حالت تعادل، سیستم پویا است؛ گویی در مقیاس ماکروسکوپی به نظر می رسد هیچ اتفاقی نیفتاده است اما در مقیاس ریز، تغییرات برگشت پذیر به طور متوالی روی می دهند.
تعادل فیزیکی
شامل تغییرات خواص شیمیایی مواد مرتبط با واکنش نیست. برای نمونه، تعادل بخار آب با خود آب در یک بطری در بسته ی نیمه پر یک تعادل فیزیکی است زیرا مولکول های آب فقط از مایع به بخار تبدیل می شوند.
تعادل شیمیایی
با تغییر در ترکیب شیمیایی مواد، شکستن و تشکیل پیوند مرتبط است. یک مثال برای این تغییر، تجزیه ی اسید استیک است. مبادله ی ذرات بین یون ها و مولکول ها در این تجزیه وجود دارد؛ زمانی که تعادل حاصل می شود، آهنگ مبادله ی ذرات بین یون ها و مولکول ها مساوی می شود.
تعادل فیزیکی
مثال 1 از تعادل فیزیکی :
تا مرحله ی 3، آهنگ تبخیر و آهنگ میعان کاملاً با هم متفاوتند و عمل تبخیر، بیش تر صورت می گیرد اما با گذشت زمان، میعان هم رو به افزایش است. در مرحله ی 3 و 4 آهنگ تبخیر و آهنگ میعان برای هر تغییر فیزیکی برابرند.
محلول های اشباع شده (تعادل جامد- محلول)
در حالت (c) آهنگ رفت (حل شدن ماده ی جامد در حلال) و آهنگ برگشت (بلوری شدن ماده ی حل شونده) در تعادل فیزیکی اند.
سؤال:
در یک سیستم تعادلی، چه چیزهایی مساوی یا متعادل هستند؟
- لزومی ندارد غلظت مواد در تعادل، کاملاً مساوی باشد.
- فرایند ها بر را به خاطر بسپارید (ساخت مواد خام و اولیه برای کود شیمیایی):
- در فشار و دمای اتاق این واکنش تقریباً با هیچ NH3 در تعادل نیست.
- آهنگ تغییر در مسیر رفت واکنش (از چپ به راست معادله) با آهنگ برگشت (از راست به چپ) با هم مساوی اند.
آهنگ واکنش
با استفاده از نظریه ی برخورد در واکنش های شیمیایی می توان این مطلب را درک کرد. یک تغییر شیمیایی که به طور ماکروسکوپی قابل مشاهده است، نتیجه ی تعداد زیادی از برخوردها مابین ذرات واکنش دهنده است.
در شکل زیر و در حالت a، مولکول های آبی و قرمز به دلیل این که انرژی جنبشی کافی و جهت مناسب دارند، واکنش انجام می گیرد. در حالت b با این که مولکول ها جهت مناسب دارند ولی انرژی جنبشی کافی ندارند، واکنش انجام نمی گیرد. در حالت c مولکول ها در برخورد با هم انرژی جنبشی کافی دارند اما جهت گیری آن ها مناسب نیست؛ پس در این حالت نیز واکنش انجام نمی گیرد.
حال ببینیم تغییرات انرژی در طول واکنش به چه صورت است:
انرژی لازم برای واکنش 
است. برای تشکیل محصولات، بایستی کمپلکسی از مجموعه ذرات فعال در واکنش با انرژی بالا نیز تشکیل شود. کمپلکس فعال شده، نوعی حالت واسطه ی مولکولی است که در حین برهمکنش (برخورد) مولکول های در حال واکنش با یک تغییر شیمیایی تشکیل می شود؛ بالاترین مقدار انرژی در حین واکنش به این حالت اختصاص دارد.
انرژی فعال سازی (Ea) کم ترین انرژی جنبشی لازم برای تولید انرژی برخورد مؤثر است و با این انرژی می توان به بالای تپه رفت!!!
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: خدیجه آلچالانلو
تنظیم: مریم فروزان کیا
