Chemical Equilibrium - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 الاتزان الكيميائي

المفاهيم الأساسية

الاتزان الكيميائي: حالة يصل إليها التفاعل حيث تتكون كل من المواد المتفاعلة والناتجة بسرعة متساوية.

الاتزان الديناميكي: يوصف بتعبير ثابت الاتزان، الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة.

مبدأ لو شاتلييه: عندما تطرأ تغيرات في نظام متزن، يزاح النظام إلى موضع اتزان جديد.

خريطة المفاهيم

```markmap

سرعة التفاعلات الكيميائية

2-1 نظرية التصادم وسرعة التفاعل

تعريف سرعة التفاعل

• سرعة استهلاك المواد المتفاعلة
• سرعة تكون المواد الناتجة

حساب السرعة

• متوسط سرعة التفاعل = التغير في الكمية / التغير في الزمن (Δt)
• الوحدة: mol/L.s

نظرية التصادم

• شرط أساسي: تصادم الجسيمات
• مفاهيم مرتبطة: المعقد المنشط، طاقة التنشيط
• دور المعقد المنشط: حالة وسيطة غير مستقرة تتكون أثناء التصادم الفعال

2-2 العوامل المؤثرة في السرعة

العوامل

• طبيعة المواد المتفاعلة (نشاطها)
• التركيز
• مساحة السطح
• درجة الحرارة
• المحفزات

تأثير درجة الحرارة

• زيادة الحرارة → زيادة السرعة
• السبب: زيادة عدد الاصطدامات التي تشكل المعقد المنشط

تأثير المحفزات

• تزيد السرعة
• الآلية: تقليل طاقة التنشيط
• مثال: ثاني أكسيد المنجنيز في تحلل فوق أكسيد الهيدروجين (لا يستهلك)

تأثير التركيز

• زيادة التركيز → زيادة السرعة
• السبب (حسب نظرية التصادم): زيادة عدد الجسيمات → زيادة فرص التصادمات الفعالة

تأثير مساحة السطح

• زيادة مساحة السطح (مثل تحويل المادة إلى مسحوق) → زيادة السرعة
• السبب: زيادة مساحة التلامس بين المواد المتفاعلة

2-3 قوانين سرعة التفاعل

تعريف قانون السرعة

• علاقة رياضية تجريبية
• تربط بين سرعة التفاعل وتركيز المواد المتفاعلة

صيغة القانون

• R = k [A] (لتفاعل من رتبة أولى بالنسبة لـ A)
• R = k [A]^m [B]^n (لتفاعل عام)

تحديد القانون

• يتم تحديده تجريبياً
• باستخدام طريقة مقارنة السرعات الابتدائية

وحدة ثابت السرعة (k)

• تعتمد على الرتبة الكلية للتفاعل
• مثال: للتفاعل من الرتبة الثالثة، الوحدة هي L^2 mol^{-2} s^{-1}

تأثير تغير التركيز

• إذا كانت رتبة التفاعل بالنسبة لمادة ما هي 2، فإن تقليل تركيزها للنصف يقلل السرعة إلى الربع

2-4 تطبيقات وحل مسائل

حساب كتلة الناتج (تفاعل الرتبة الأولى)

• استخدام قانون: [A]_t = [A]_0 e^{-kt}
• حساب المولات المتبقية، ثم الناتجة.

حساب الكتلة اللازمة لتحضير محلول

• استخدام العلاقة: الكتلة = التركيز (M) × الحجم (L) × الكتلة المولية (g/mol)

العوامل المؤثرة في الخواص الجامعة

• لحساب الارتفاع في درجة الغليان، يجب معرفة: ثابت الارتفاع، التركيز المولالي، عامل فانت هوف.

طاقة التفاعل

• إذا كانت ΔH سالبة: التفاعل طارد للطاقة، وطاقة النواتج أقل من طاقة المتفاعلات.
• مقارنة طاقة التنشيط للتفاعل الأمامي والعكسي في التفاعلات الماصة للطاقة.

2-5 تقويم إضافي

أسئلة المستندات

#### الكواشف الكيميائية

• الفينولفثالين: كاشف كيميائي يستعمل للكشف عن القواعد.

#### تحليل البيانات (الجدول 4-2)

• يوضح انخفاض تركيز الفينولفثالين مع مرور الزمن عند تفاعله مع كمية فائضة من مادة قاعدية.
• البيانات: تركيز الفينولفثالين (M) مقابل الزمن (s).

تطبيقات عملية

#### دور المحفزات

• زيادة سرعة إنتاج الأدوية (مثال: دواء ضد الأنفلونزا).
• آلية العمل: تقليل طاقة التنشيط.
• أهمية الاكتشاف: تسريع الاستجابة للأمراض الوبائية.

2-6 تقويم مقنن (صفحة 74)

أسئلة الاختيار من متعدد

#### مفاهيم سرعة التفاعل

• الوحدات المستخدمة للتعبير عن السرعة (مثل: M/min، mol/L·min).
• الوحدات غير المستخدمة (مثل: L/s).

#### العوامل المؤثرة في السرعة

• طبيعة المادة المتفاعلة، درجة الحرارة، التركيز، مساحة السطح، المحفزات.
• المحفزات تزيد السرعة بتقليل طاقة التنشيط (وليس زيادتها).
• شرط حدوث التفاعل: تصادم جسيمات المواد المتفاعلة.

#### التخفيف

• حساب حجم الماء المطلوب إضافته لتخفيف محلول باستخدام قانون: M_1V_1 = M_2V_2

#### القوى بين الجزيئية

• ترتيب القوة (من الأقوى): الرابطة الأيونية > الرابطة الهيدروجينية > قوى ثنائية القطب > قوى التشتت.

#### تمثيل الجزيئات (أشكال x، y، z)

• جزيء الأكسجين (O₂): جزيء ثنائي الذرة مكون من ذرتين متطابقتين.
• جزيء فلوريد المغنيسيوم (MgF₂): جزيء أيوني (غير موضح بالتفصيل في البيانات).

2-7 تقويم مقنن (صفحة 75)

أسئلة الإجابات القصيرة

#### تحديد الرتبة من قانون السرعة

• مثال: من قانون R = [A][B]²، رتبة A هي 1، رتبة B هي 2، الرتبة الكلية هي 3.

#### تفسير منحنى طاقة التفاعل

• يشير إلى: طاقة المتفاعلات، طاقة التنشيط، طاقة المعقد المنشط، طاقة النواتج.

#### تأثير التركيز في تفاعل الرتبة الأولى

• إذا تضاعف تركيز المادة المتفاعلة A في تفاعل رتبته الأولى (R = k[A])، فإن سرعة التفاعل تتضاعف.

أسئلة الإجابات المفتوحة

#### حساب متوسط سرعة التفاعل

• مثال: حساب متوسط سرعة التفاعل من التغير في تركيز اليود I₂ مع الزمن.
• الصيغة: متوسط السرعة = -Δ[I₂] / Δt

3- الاتزان الكيميائي

3-1 حالة الاتزان الديناميكي

• الفكرة: يوصف بتعبير ثابت الاتزان.
• يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة.

3-2 العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

• الفكرة: عند حدوث تغيير في نظام متزن، يزاح النظام إلى موضع اتزان جديد.

3-3 استعمال ثوابت الاتزان

• الفكرة: يمكن استعمال تعبير ثابت الاتزان في:

- حساب تراكيز المواد في التفاعل.

- حساب ذوبانيتها.

حقائق كيميائية (تلوث الهواء)

• السيارات: أكبر مسبب لتلوث الهواء.
• المحولات المحفزة: جعلت السيارات أنظف بنسبة 40%.
• من مكونات الضباب الدخاني: 2NO + O₂ ⇌ 2NO₂
• من غازات عادم المحرك: N₂ + O₂ ⇌ 2NO

```

نقاط مهمة

• الاتزان الكيميائي حالة ديناميكية، وليست سكونية، حيث تستمر التفاعلات الأمامية والعكسية بنفس السرعة.
• ثابت الاتزان هو تعبير رياضي يعتمد على التراكيز عند حالة الاتزان.
• أي تغيير في الظروف (مثل التركيز أو الحرارة) يدفع النظام للتحول نحو موضع اتزان جديد.
• يمكن استخدام ثابت الاتزان لحساب تراكيز المواد المتبقية أو الناتجة، وكذلك ذوبانية المواد.
• التفاعلات في عوادم السيارات (مثل تكوين NO وNO₂) هي أمثلة على أنظمة في حالة اتزان كيميائي.

الاتزان الكيميائي

الفصل

الفكرة العامة يصل الكثير من التفاعلات إلى حالة من الاتزان الكيميائي؛ حيث تتكون كل من المواد المتفاعلة والناتجة بسرعة متساوية.

3-1 حالة الاتزان الديناميكي

الفكرة الرئيسية يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان، الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة.

3-2 العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

الفكرة الرئيسية عندما تطرأ تغيرات في نظام متزن يزاح إلى موضع اتزان جديد.

3-3 استعمال ثوابت الاتزان

الفكرة الرئيسية يمكن استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب تراكيز المواد في التفاعل وذوبانيتها.

حقائق كيميائية

يتسبب استعمال السيارات في تلوث الهواء أكثر من أي نشاط إنساني آخر.

لقد أسهمت المحولات المحفزة والتغيرات الناتجة عن إضافة بعض المواد إلى الجازولين في جعل السيارات أنظف 40% مما كانت عليه قبل عقد من الزمن.

من مكونات الضباب الدخاني:

2NO + O₂ ⇌ 2NO₂

من الغازات التي تخرج من عادم المحرك:

N₂ + O₂ ⇌ 2NO

76

--- SECTION: Chemical Equilibrium --- الاتزان الكيميائي --- SECTION: الفصل 3 --- الفصل الفكرة العامة يصل الكثير من التفاعلات إلى حالة من الاتزان الكيميائي؛ حيث تتكون كل من المواد المتفاعلة والناتجة بسرعة متساوية. --- SECTION: 3-1 حالة الاتزان الديناميكي --- 3-1 حالة الاتزان الديناميكي الفكرة الرئيسية يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان، الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة. --- SECTION: 3-2 العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي --- 3-2 العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي الفكرة الرئيسية عندما تطرأ تغيرات في نظام متزن يزاح إلى موضع اتزان جديد. --- SECTION: 3-3 استعمال ثوابت الاتزان --- 3-3 استعمال ثوابت الاتزان الفكرة الرئيسية يمكن استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب تراكيز المواد في التفاعل وذوبانيتها. --- SECTION: حقائق كيميائية --- حقائق كيميائية يتسبب استعمال السيارات في تلوث الهواء أكثر من أي نشاط إنساني آخر. لقد أسهمت المحولات المحفزة والتغيرات الناتجة عن إضافة بعض المواد إلى الجازولين في جعل السيارات أنظف 40% مما كانت عليه قبل عقد من الزمن. من مكونات الضباب الدخاني: 2NO + O₂ ⇌ 2NO₂ من الغازات التي تخرج من عادم المحرك: N₂ + O₂ ⇌ 2NO 76 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Untitled Description: A circular diagram illustrating molecules. Red spheres represent oxygen atoms and blue spheres represent nitrogen atoms. In one part of the circle, two red spheres are bonded to one blue sphere (NO2). In another part, two red spheres are bonded to two blue spheres (N2 and O2). The diagram shows the transformation between these molecular configurations. Context: Illustrates the chemical reaction 2NO + O₂ ⇌ 2NO₂ by showing the molecular structures involved. **DIAGRAM**: Untitled Description: A circular diagram illustrating molecules. Red spheres represent nitrogen atoms and blue spheres represent oxygen atoms. The diagram shows molecules of N2 (two blue spheres bonded), O2 (two red spheres bonded), and NO (one blue and one red sphere bonded). The molecules are shown in motion with blur effects. Context: Illustrates the chemical reaction N₂ + O₂ ⇌ 2NO by showing the molecular structures involved. **IMAGE**: Untitled Description: A photograph of the Kingdom Centre building in Riyadh, Saudi Arabia, under a clear blue sky. The distinctive arch at the top of the building is prominent. The lower part of the image shows a street with cars and some vegetation. Context: Serves as a visual backdrop for the chapter on Chemical Equilibrium, possibly symbolizing a large-scale chemical process or industrial application.