The Third Chapter - Chemical Equilibrium - Lecture 1 - PDF

# الباب الثالث - الإتزان الكيميائي ## المحاضرة الأولي ### مقدمة عن الإتزان والعوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائى #### محتويات المحاضرة : - مقدمة عن الإتزان - أنواع التفاعلات - العوامل الموثرة على سرعة التفاعل الكيميائي ### التغيرات التى تحدث للمادة :- 1. التغيرات الفيزيائية : هي تغيرات في ش...

# الباب الثالث - الإتزان الكيميائي ## المحاضرة الأولي ### مقدمة عن الإتزان والعوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائى #### محتويات المحاضرة : - مقدمة عن الإتزان - أنواع التفاعلات - العوامل الموثرة على سرعة التفاعل الكيميائي ### التغيرات التى تحدث للمادة :- 1. التغيرات الفيزيائية : هي تغيرات في شكل المادة فقط دون تغير خواصها **مثال :** إنصهار / تبخر | تسامى / ذوبان 2 التغيرات الكيميائية : هي تغيرات في شكل المادة وخواصها . **مثال :** الإحتراق، الترسيب، التعادل، انحلال حراري **.. تفاعلات كيميائية.** ### النظام : هو أى جزء من الكون يحدث به تغيرات فيزيائية أو كيميائية #### النظام المتزن :- هو نظام ساكن على المستوى العربى. دنيا ميكي على المستوى غير المرئي **مثال :** - الأرض ، #### ومن أمثلة الاتزان في الأنظمة الفيزيائية ما يلي: عند وضع عينة من الماء في إناء مغلق مع التسخين / فعند درجة الغليان تنشأ حالة من الإتزان الديناميكي بين عمليتين متضادتين ( متعاكستين ) ، هما عمليتى التبخر و التكثف ، كالتالي : #### في بادئ الأمر : - تكون العملية السائدة هى عملية "التبخر. يصحبها زيادة في الضغط البخاري : هو ضغط بخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة • ماء تبخر بخار ماء. • تكثيف. #### الضغط البخاري : هو ضغط بخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معنية . وتستمر عملية التبخر مع بدء حدوث عملية التكثف ويزداد الضغط تدريجياً حتى يصبح مساوياً الضغط البخاري الشيخ #### الضغط البخاري المشبع : - هو أقصى ضغط البخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة 1. وعندما تتساوى عدد جزيئات الماء المتبخره مع عدد جزيئات البخار المتكاثفة ، تنشأ حالة من الإتزان يكون فيها : أ- سرعة عملية التبخر - سرعة عملية التكتف . ب كمية كل من الماء بخار الماء ثانيه. #### يشترط لحدوث الاتزان:- -1- حدوث عمليتان متلازمتان متعاكستان -٢- تحدثان بنفس السرعة . #### شروط بقاء الإتزان :- -١- أن يظل الإناء مغلق -٢- مع تبوت الضغط والتركيز ودرجة الحرارة. ## حل يا بطيخة : 1- يشتمل النظام المتزن على عمليتين ١ - متماثلين . ب - متلازمتين ج- متعاكستين د -الإجابتان (ب) ، (ج) صحيحتان 2- المعادلات الأتية تعبر عن إتزان كيميائي ، عدا - 21 ك-)aq( →12 )5( -1 ب - 203 (9) 302 ك )g( - = ↔ = 2 كH2O (1) H3O+ (aq) +OH(aq(- د- ## تفاعل كيميائي . ### تنقسم التفاعلات الكيميائية إلى قسمين رئيسيين هما: - تفاعلات تامة - تفاعلات انعكاسية . ### أولًا: التفاعلات التامة:- هي تفاعلات تسير فى اتجاه واحد. غالبا يكون اتجاه تكوين النواتج : الخروج أحد النواتج من خير التفاعل في صورة ت غاز او راسبت وعدم إمكانية اتحاد النواتج لتكوين المتفاعلات مرة أخرى ### أمثلة: -1- تفاعل محلول كلوريد صوديوم مع محلول نيترات الفضة. + - Na+ + Cl + Ag + NO3 - Na+ No3 + Agel aq qaq.. äq.. äq.. äq.. äq.. "S" .. نواتج . متفاعلات لخروج كلوريد الفضة من خير التفاعل فى صورة راسب . ن م م -2- تفاعل شريط من الماغنسيوم مع حمض الهيدروكلوريك ↑ M9 +2HCl MgCl2 + H2 فى إنا قوة .. aq...g.. مغلق لخروج غاز الهيدروجين من حين التفاعلى ملاحظة هامة : الإناء . عند غلق إناء الحادث فيه التفاعل السابق يبقى التفاعل تام لان الهيدروجين يلى الماغنسيوم في متسلسلة النشاط الكيميائي فلا يحل محله فيبقى التفاعل تام . " أي تفاعل نام لا يحدث به إتزان متفاعلات ← نواتج . .. D ### ثانياً: التفاعلات الانعكاسية:- هي تفاعلات تسير فى كلا الاتجاهين " الطردي والعكسي. حيث تظل المواد المتفاعلة والناتجة فى حيز التفاعل مع إمكانية اتحاد النواتج لتكوين المتفاعلات تحت نفسى الظروف . نواتج مردی متفاعلات عکسی ### ه أمثلة: -Coo H حمص + قلوى = ملح + ماء -OH 1-تفاعل حمض الخليك مع الكحول الإيثيلي التكوين مول من الماء ومول من الإستر ذات رائحة ذكية تسمى أستر أسيتات الإيثيل والماء " تفاعل الأسترة ". CH3COO C2H5 + H₂O طردی CH3 Cop H+ Ho + Ho-C₂H₂ 25 ا ماء 109 متر أستيات إستيل على التحول اتيلي حمص أتيتك. متعادل متعادل . ا إيتانول حمص خليك متعادل حامض وعلى الرغم أن المواد الناتجة "الإستر والماء مواد متعادلة التأثير على عباد الشمس إلا أنه عند وضع ورقة عباد الشمس الزرقاء في المحلول تتحول للون الأحمر علل لأن التفاعل لا يتوقف عند حد تكوين الإستر والماء ولكنهما يتحدان مغامرة أخرى لتكوين .. الكحول ، الحمضة فيظل الحمصية في الوسط ميبا الطوار ورقة عباد الشمس. وبالتالي تكون كل من المواد المتفاعلة والناتجة متواجدة باستمرار في حيز التفاعل أي أن التفاعل من التفاعلات الانعكاسية له CH3 COOH + Ho-C₂H₃ CH3COOC2H5 + H2O : الاتجاه الطردي ن م CH₃ COOC₂H₃ + H₂OVE, CH3COOH + HOH الاتجاه العكسي 5 * عندما يكون معدل التفاعل الطردي = معدل التفاعل العكسي تحدث حالة تسمى " الاتزان الكيميائي متفاعلات ri Imol 5M Iwol2 نواتج 12 M ### ملاحظة هامة : لتحويل التفاعل الإنعكاسى لتفاعل تام يجب إزاحة أحد النواتج مثال : لتحويل تفاعل الأسترة من تفاعل إنعكاسي إلى تفاعل تام بإزاحة الماء وذلك بإضافة مادة نازعة للماء مثل حمض كبريتيك مركز أو غاز كلوريد الهيدروجين الجاف ينزع الماء H250 مركز 4 ويصبح التفاعل تاما. HCI حاف ## لاحظ أن : في إناء مفتوح تامة 3 ث N2 + 3H2 = 2NH3 g... g... 9. في إناء مغلق إنه كاسى 1. إذا كانت المتفاعلات والنواتج فى صورة محاليل (aq) يكون التفاعل إنعكاسي غالبًا 2. إذا كان أحد النواتج غاز و أو راسب s والمواد الأخرى محاليل يكون التفاعل تام 3. إذا كانت المتفاعلات والنواتج غازات فى إناء مغلق يكون التفاعل إنعكاسي أحماض قوية قلويات قوية تامة التأنف . 1 H+ + CÌ NaOH Ba(OH) кон Сасон)г HCl HCIG HBr HI Hz 504. NaOH + HCl = NaCl + H₂O .. 09 قوى 09 قوى إنعكاسي NH4OH + HCl .. .. ..a9 قوى ag٠٠ ضعيفا = "aq.. تام استان 1 الثاني NHyCl + H₂O aq.. .. إنعكاسي. ## حل بطيخة : 3 - من خلال التفاعلين (1) و (2) ، فأي من الآتي صحيح ؟ Znclz ( في إناء مغلق ) (1) Zn +2 HCI = +H2↑+ تام aq..... )2( Pb(NO3)2 +2 NaCl = ( في إناء مفتوح PbCl2 + 2NaNO3 S .. ا - التفاعلان (1) و (2) كلاهما إنعكاسي ب - التفاعل (1) تام والتفاعل (2) إنعكاسي ج- التفاعل (1) انعكاسي والتفاعل (2) تام (د - التفاعلان (1) و (2) كلاهما تام ### الاتزان الكيميائي في التفاعلات المرة كاملة . علب -: هو نظام ديناميكيا يحدث عندما يتساوى معدل التفاعل الطردى (٧ مع معدل التفاعل العكسى ١٢٠ حيث تثبت تركيزات كل من شروط المواد المتفاعلة والناتجة ) بقاء * ويطل الإيران قائما طالما : - بقيت كل من المواد المتفاعلة والناتجة في حيز التفاعل مع ثبوت شروط التفاعل من تركيز وضغط ودرجة حرارة حمادة ، مصطفى. ## حل يا بطيخة : -4- أى العبارات الآتية تصف تفاعل كيميائي في حالة إتزان ؟ ١ - سرعة التفاعل الطردى دائماً أكبر من سرعة التفاعل العكسى . ب- التفاعل ساكن دائماً وليس متحرك . ج - تركيز النواتج والمتفاعلات يكون دائماً ثابت . د تركيز المتفاعلات والنواتج يكون متساوى دائماً . r₁ = 2 1 وتثبت التركيزات. ## معدل التفاعل ( سرعة التفاعل : rate of reaction -: سریع * هو مقدار النقص في تركيزات المتفاعلات بالنسبة للزمن متفاعلات تفاعلات * هو مقدار الزيادة في تركيز النواتج بالنسبة للزمن 2M IS 9.5M 15 lo M . هو مقدار التغير في التركيز بالنسبة لوحدة الزمن. متفاعلات متفاعلات . معدل التفاعل = mol.L-st التغير في التركيز . وحدات قياسية : : الزمن مولد ic At 10M r= 9/5 molls g/min mol/min M 5 mol L.S بطئ ## معدل التفاعل : AX = X2 - X₁ At = t2-t1 هو مقدار النقص فى تركيز المتفاعلات بالنسبة لوحدة الزمن هو مقدار الزيادة فى تركيز النواتج بالنسبة لوحدة الزمن . التغير فى التركيز = التركيز النهائى - التركيز الإبتدائي ## حل يا بطيخة : -5- تقدر سرعة التفاعل الكيميائى بمقدار.. ١- النقص فى تركيز المتفاعلات فى وحدة الزمن ب- الزيادة فى تركيز النواتج بالنسبة للزمن ج - التغير في تركيز المتفاعلات في وحدة الزمن د- جميع ما سبق ## مسائل على سرعه التفاعل الكيميائي : N2(g) + 3H2(g) → 2NH3 )9( : 1- فى التفاعل أحسب معدل إستهلاك غاز H2 إذا كان معدل تكوين غاز NH يساوى 3 3H2 3 -4 3.75X102 mollLis : : 2 NH3 : 2 2.5 X10-4 mol/L.s -4 *2.5x10 mollLes 2 - تفاعل و 0.24 من الماغنسيوم مع حمض HCI في زمن قدره 14 تبعاً للتفاعل : Mg (s) + 2HCI (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g) أحسب معدل هذا التفاعل بوحدة mol/s (Mg=24) 0.0lmol = عدد حولات M 0.24 = M 24 0.01 .: r= -4 1.01 = 7.14x10 molls 14 ## حل يا بطيخة : -6 - أضيف وفرة من حمض الهيدروكلوريك إلي و X من الفلز M فكان معدل تفاعله مع الحمض هو 15mol/sec. فإذا علمت أنه بعد مرور دقيقة تبقى من الفلز ، و 5 ه فإن كتلة الفلز في بداية التفاعل هي ب - و 9 (M=26) .... 2239- α234 g-l gmol = 60x0.15 =rxat=aC.. .. كتلة الفلز المتفاعلة : 269 : 2349. 15 14-د 60 →0.15mol ?mol 6052 9 ## حل يا بطيخة : 509" 50"g" -7- عند إضافة كتل متساوية من النيكل و الكوبلت إلي وفرة من حمض الهيدروكلوريك ، فأي من الآتي صحيح ؟ مقاوم للأحماض -١- عدد المولات المتفاعله من النيكل = عدد المولات المتفاعله من الكوبلت ب - عدد المولات المتفاعله من النيكل - عدد المولات المتفاعله من الكوبلت ج - عدد المولات المتفاعله من النيكل < عدد المولات المتفاعله من الكوبلت د -معدل تفاعل النيكل مع الحمض = معدل تفاعل الكوبلت مع الحمض ## الرسم البياني لمعدل التفاعل : ### في التفاعلات التامة:- . يقل تركيز المواد المتفاعلة حتى تستهلك تقريبا ويزداد تركيز المواد الناتجة. تقريباً ويزداد . لا يحدث بها إتزان تفاعل تام "عملية واحدة". ### بينما في التفاعلات الانعكاسية:- يقل تركيز المتفاعلات ويزداد تركيز النواتج حتى نصل لحالة الاتزان يحدث بها إتزان . ## وتنقسم التفاعلات من حيث سرعتها إلى:- 1- تفاعلات سريعة لحظية هي تفاعلات تنتهى بمجرد خلط المواد المتفاعلة ه مثال :- "تفاعلات الترسيبة". Cocla + H250g Casog + 2HCl aq.. aq.. s .. aq -2- تفاعلات بطيئة : هى تفاعلات يستغرق حدوتها فترة زمنية طويلة قد تصل إلى عدة ايام او شهور اوسين. ### ه مثال:- 1. تفاعلات بطيئة نسبياً : تفاعل الزيوت النباتية مع الصودا الكاوية لتكوين الصابون عدة أيام ) .2. تفاعل بطئ جداً : تفاعل صدأ الحديد يستغرق عدة شهور ) 3 تفاعل بطئ جداً جداً : تفاعل تحول بقايا الكائنات الحية إلى بترول ( يستغرق عدة سنوات ) ( ## العوامل التي تؤثر على معدل التفاعل:- - ١ - طبيعة المواد المتفاعلة . -٢- تركيز المواد المتفاعلة ۳- درجة الحرارة . ٤ - الضغط - ه - الضوء -٦- العامل الحفاز . ا عوامل ## .1 طبيعة المواد المتفاعلة المتفاعلة: → مساحة السطح المعرض للتفاعل نوع الترابط. ## 1-نوع الترابط في جزيئات المواد المتفاعلة:- - إذا كان التفاعل يتم بين محاليل المركبات الأيونية يكون التفاعل سريع لحظي علل نام لأن التفاعل يتم عن طريق تبادل الأيونات المفككة : أى دون الحاجة لكسر روابط + - + - Na + Cì + Ag + NO3 .. .. .. + - Na + NO3 + Agcl↓ .. 5 راسب .aq ag - إذا كان التفاعل يتم بين مركبات تساهمية مثل المركبات العضوية يكون بطئ نسبياً. لأن التفاعل يتم بين الجزئيات وبعضها علل ) فيتم كسر الروابط في جزئيات المواد المتفاعلة التكوين روابط جديدة . 6 2=2+3H_H ..... "g.. ← H 2N-H 1 .. ## 2-مساحة السطح المعرض للتفاعل: . تجربة عملية :- الخطوات : نحضر كتلتين متساويتين من الخارصين إحداهما على هيئة قطعة واحدة والأخرى على هيئة مسحوق وإضافة حجم متساو من HCI لكل منهما. Zn حمض 00 HCI HCI HCI مخفف Zn قطع خارصين مساحة سطح قطع الخارصين أقل مساحة سطح مسحوق الخارصين أكبر حمض HCI مخفف مسحوق خارصين * المشاهدة - ينتمى التفاعل بشكل أسرع في حالة مسحوق الخارجين . * الاستنتاج:- كلما زادت مساحة السطح المعرض للتفاعل زادت سرعة التفاعل Zn+2HCl→ ZnCl2 + H علل لما يأتي الزمر A B سرعة ذوبان مسحوق السكر أكبر من سرعة ذوبان مكعب من السكر. A .. log zn lo "9" Zn قطع B 3ث حجم H2 D مسحوق بسرعة زمن أقل ### ملاحظة هامة : -1- تفاعل المسحوق يكون أسرع على عكس تفاعل القطع . 2 - كلما زادت كتلة المواد المتفاعلة يستغرق التفاعل وقت أطول لإنتهاءه log .. 209. قطع زمنه أقل قطع زمن أكبر ## حل يا بطيخة: sc > zn أنشط أسرع -9- أي من التفاعلات الآتيه يكون فيه معدل استهلاك المتفاعلات أكبر ما يمكن ؟ تفاعل 5 من مسحوق السكانديوم مع حمض الهيدروكلوريك ب- تفاعل 5g من مسحوق الخارصين مع وفرة من حمض الهيدروكلوريك X ج- تفاعل و5 من قطع الكانديوم مع وفرة من حمض الهيدروكلوريك د - تفاعل و5 من قطع الرصين مع وفرة من حمض الهيدروكلوريك ## نام سريع -10 - أي من التفاعلات التالية يقل فيه كتلة المواد المتفاعلة إلى صفر أولًا ١- تفاعل 20g من مسحوق الخارصين مع وفرة من الحمض ب- تفاعل و20 من مطلع الخارصين مع وفرة من الحمض ج- تفاعل 159 من مسحوق الخارصين مع وفرة من الحمض د- تفاعل و15 من قطاع الخارصين مع وفرة من الحمض ........ ## ملخص المحاضرة الأولى : . يحدث الإتزان في التفاعلات الإنعكاسية فقط عندما يحدث التالي : ا - وجود عاملين متعاكستين يحدثان بنفس المعدل 2 - ثبوت تركيز المتفاعلات والنواتج 3-ثبوت شروط التفاعل من ضغط ودرجة حرارة وتركيز هناك 6 عوامل تؤثر على معدل التفاعل الكيميائي ## -1 - طبيعة المواد المتفاعلة : تفاعلات المركبات الأيونية أسرع من تفاعلات المركبات التساهمية تفاعلات المسحوق أسرع من القطع التفاعلات تحدث فى زمن قصير وسريعة : تحدث عند وجود المادة على هيئة مسحوق وكتلتها قليلة . التفاعلات تحدث في زمن أكبر : تحدث عند وجود المادة على هيئة قطع وكتلتها كبيره . ( الكتلة الأكبر بتكون أسرع في بداية التفاعل ) ## معدل التفاعل : التغير فى تركيز المتفاعلات بالنسبة لوحدة الزمن . معدل التفاعل = التغير في التركيز _ التركيز النهائى-التركيز الإبتدائي = الزمن الزمن تختلف وحدة معدل التفاعل حسب وحدة التركيز والزمن قانون معدل التفاعل : زيادة. ا نقصه 915 g/min molls mol/min mol.L-1.51 1 a A +b B→CC 1 [B] ↘ 1 [C] [A] =x=x -x = + -X C At 1 3A+2B-4C ・3XLAS__1 [B] = [c] 4 of 42 2 at ## مثال : الزيادة النقص 2.A3B 5C 3 1- النقص في تركيز B يساوى النقص في تركيز A 5 2 2- الزيادة في تركيز C يساوى النقص في تركيز A 3 | C 3-النقص في تركيز B يساوى الزيادة في تركيز c اللي انت تبدأ بيه خذ المعامل اللي جنبيه. ## زيادة نقصه نقصه SA+ 3B 3C النقص في تركيز A و الزيادة في تركيز C 3 النقص في تركيز B = الزيادة في تركيز C النقص في تركيز 3B النقص فى تركيز .A 5 ## - نهاية المحاضرة الأولى من الباب الثالث • 20% من الباب وقيمة المرء ازرع جميلاً .. ولا تتعجل الحماد فاقد كان بارك الله في أوقاتكم وأعماركم يحسنه.