تعادل
تعادل
• تعادل چيست؟
• چگونه به سرعت مي توان به تعادل در يک واکنش شيميايي رسيد؟
• آيا دما روي تعادل و آهنگ واکنش تأثير دارد؟
• ثابت تعادل چيست؟
• آيا تعادل روي مقدار محصولات واکنش (بازده) تأثير دارد؟
زماني که يک واکنش شيميايي شروع مي شود، ابتدا واکنش دهنده ها وارد عمل مي شوند. رفته رفته از غلظت واکنش دهنده ها کم شده و به غلظت محصولات اضافه مي شود. در نهايت، زماني مي رسد که هيچ تغييري در غلظت واکنش دهنده ها و محصولات مشاهده نمي شود. چنين واکنش هايي که در آن ها فقط قسمتي از مقدار کلي واکنش دهنده ها به محصول تبديل مي شود، فرايندهاي برگشت پذير ناميده مي شوند.
در اين مجموعه به تمامي سؤالات بالا پاسخ خواهيم داد. اما به راستي تعادل چيست؟ تعادل شيميايي و تعادل فيزيکي چگونه حاصل مي شوند؟
تعادل زماني است که:
- هر تغييري در طول واکنش برگشت پذير است و مي تواند با معادله اي که شامل يک فلش دو طرفه است، نشان داده شود.
- سيستم تعادلي، محصور و بسته است؛ سيستم بسته و محصور به سيستمي گفته مي شود که هيچ ماده اي نتواند وارد يا خارج اين سيستم شود.
- در حالت تعادل، سيستم پويا است؛ گويي در مقياس ماکروسکوپي به نظر مي رسد هيچ اتفاقي نيفتاده است اما در مقياس ريز، تغييرات برگشت پذير به طور متوالي روي مي دهند.
تعادل فيزيکي
شامل تغييرات خواص شيميايي مواد مرتبط با واکنش نيست. براي نمونه، تعادل بخار آب با خود آب در يک بطري در بسته ي نيمه پر يک تعادل فيزيکي است زيرا مولکول هاي آب فقط از مايع به بخار تبديل مي شوند.
تعادل شيميايي
با تغيير در ترکيب شيميايي مواد، شکستن و تشکيل پيوند مرتبط است. يک مثال براي اين تغيير، تجزيه ي اسيد استيک است. مبادله ي ذرات بين يون ها و مولکول ها در اين تجزيه وجود دارد؛ زماني که تعادل حاصل مي شود، آهنگ مبادله ي ذرات بين يون ها و مولکول ها مساوي مي شود.
تعادل فيزيکي
مثال 1 از تعادل فيزيکي :
تا مرحله ي 3، آهنگ تبخير و آهنگ ميعان کاملاً با هم متفاوتند و عمل تبخير، بيش تر صورت مي گيرد اما با گذشت زمان، ميعان هم رو به افزايش است. در مرحله ي 3 و 4 آهنگ تبخير و آهنگ ميعان براي هر تغيير فيزيکي برابرند.
محلول هاي اشباع شده (تعادل جامد- محلول)
در حالت (c) آهنگ رفت (حل شدن ماده ي جامد در حلال) و آهنگ برگشت (بلوري شدن ماده ي حل شونده) در تعادل فيزيکي اند.
سؤال:
در يک سيستم تعادلي، چه چيزهايي مساوي يا متعادل هستند؟
- لزومي ندارد غلظت مواد در تعادل، کاملاً مساوي باشد.
- فرايند ها بر را به خاطر بسپاريد (ساخت مواد خام و اوليه براي کود شيميايي):
- در فشار و دماي اتاق اين واکنش تقريباً با هيچ NH3 در تعادل نيست.
- آهنگ تغيير در مسير رفت واکنش (از چپ به راست معادله) با آهنگ برگشت (از راست به چپ) با هم مساوي اند.
آهنگ واکنش
با استفاده از نظريه ي برخورد در واکنش هاي شيميايي مي توان اين مطلب را درک کرد. يک تغيير شيميايي که به طور ماکروسکوپي قابل مشاهده است، نتيجه ي تعداد زيادي از برخوردها مابين ذرات واکنش دهنده است.
در شکل زير و در حالت a، مولکول هاي آبي و قرمز به دليل اين که انرژي جنبشي کافي و جهت مناسب دارند، واکنش انجام مي گيرد. در حالت b با اين که مولکول ها جهت مناسب دارند ولي انرژي جنبشي کافي ندارند، واکنش انجام نمي گيرد. در حالت c مولکول ها در برخورد با هم انرژي جنبشي کافي دارند اما جهت گيري آن ها مناسب نيست؛ پس در اين حالت نيز واکنش انجام نمي گيرد.
حال ببينيم تغييرات انرژي در طول واکنش به چه صورت است:
انرژي لازم براي واکنش
انرژي فعال سازي (Ea) کم ترين انرژي جنبشي لازم براي توليد انرژي برخورد مؤثر است و با اين انرژي مي توان به بالاي تپه رفت!!!
مرکز يادگيري سايت تبيان - تهيه: خديجه آلچالانلو
تنظيم: مريم فروزان کيا