خواص الاتزان - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 خواص الاتزان الكيميائي وتعبيراته

المفاهيم الأساسية

الاتزان الديناميكي: حالة يكون فيها التفاعل الأمامي والعكسي مستمرين بنفس السرعة، مع بقاء تراكيز المواد ثابتة.

ثابت الاتزان (Keq): قيمة عددية ثابتة عند درجة حرارة معينة، تمثل نسبة حاصل ضرب تراكيز النواتج (مرفوعة لأس معاملاتها) إلى حاصل ضرب تراكيز المتفاعلات (مرفوعة لأس معاملاتها).

خريطة المفاهيم

```markmap

الاتزان الكيميائي

دليل على حالة الاتزان

السهم المزدوج في المعادلة

#### مثال: تفاعل تكوين الأمونيا

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

خصائص حالة الاتزان

ثبات التراكيز

• تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة تصبح ثابتة
• لا يعني تساوي التراكيز (حالة نادرة)

تساوي السرعات

• سرعة التفاعل الأمامي = سرعة التفاعل العكسي

الطبيعة الديناميكية للاتزان

تشبيه ميكانيكي (لعبة السيسو)

#### القوى المتوازنة

• القوى المتعاكسة متساوية
• محصلة القوى = صفر
• النظام في حالة اتزان (لا حركة)

#### القوى غير المتوازنة

• إحدى القوى أكبر من الأخرى
• محصلة القوى > صفر
• النظام غير متزن (يحدث تسارع)

تشبيه الأشخاص في المباني المتصلة

• عدد الأشخاص في كل مبنى يبقى ثابتاً إذا كان عدد العابرين من وإلى كل مبنى متساوياً.
• الأفراد أنفسهم لا يبقون في نفس المبنى (حركة مستمرة).

تجربة اليود المشع

#### النظام

• دورقان متصلان (نظام مغلق).
• دورق أيسر: يود غير مشع (¹²⁷I).
• دورق أيمن: يود مشع (¹³¹I).
• درجة حرارة 298 كلفن وضغط 1 ضغط جوي.

#### التفاعل

I₂(s) ⇌ I₂(g)

• التسامي (تفاعل أمامي): تحول اليود من الحالة الصلبة إلى الغازية.
• التكثف/الترسيب (تفاعل عكسي): عودة اليود الغازي إلى الحالة الصلبة.
• يتكون اتزان صلب-غاز في كل دورق.

#### النتيجة

• بعد فتح المحبس بين الدورقين، تنتقل جزيئات اليود الغازية بينهما.
• تظهر عدادات الإشعاع وجود جزيئات مشعة في كلا الدورقين.
• الجزيئات تتحرك باستمرار بين الحالتين الصلبة والغازية وبين الدورقين.
• يتحقق الاتزان في الحجم الكلي للدورقين مع ثبات التركيز.

خواص الاتزان

النظام المغلق

• لا يخرج أو يدخل أي من النواتج أو المتفاعلات.

درجة حرارة ثابتة

• يجب أن تبقى درجة الحرارة ثابتة.

الطبيعة الديناميكية

• توجد النواتج والمتفاعلات معًا في حركة ديناميكية ثابتة.

قانون الاتزان الكيميائي

مكتشفوه

• كاتو ماكسميليان جولدبرج وبيتر ويج (1864م).

نص القانون

• عند درجة حرارة معينة، يمكن للتفاعل أن يصل إلى حالة تصبح فيها نسب تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة.

تعبير ثابت الاتزان

المعادلة العامة

aA + bB ⇌ cC + dD

تعبير Keq

Keq = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}

#### شرح الرموز

• [A], [B]: التراكيز المولارية للمتفاعلات.
• [C], [D]: التراكيز المولارية للنواتج.
• a, b, c, d: معاملات المعادلة الموزونة.

تفسير قيمة Keq

Keq > 1

• بسط الكسر (تراكيز النواتج) أكبر من مقامه (تراكيز المتفاعلات).

Keq < 1

• بسط الكسر (تراكيز النواتج) أقل من مقامه (تراكيز المتفاعلات).

```

نقاط مهمة

• معظم التفاعلات تصل إلى حالة اتزان مع وجود بعض المتفاعلات غير المستهلكة، وبالتالي تكون كمية النواتج أقل من المتوقع نظرياً.
• قيمة ثابت الاتزان (Keq) ثابتة فقط عند درجة حرارة معينة.
• ثابت الاتزان يمثل نسبة التراكيز المولارية للنواتج إلى المتفاعلات، مرفوعة لأس معاملاتها في المعادلة الموزونة.

خواص الاتزان

خواص الاتزان لعلك لاحظت خواص معينة للتفاعلات الكيميائية التي تصل إلى حالة الاتزان.

أولاً: يجب أن يتم التفاعل في نظام مغلق، أي لا يخرج من النظام أو يدخله أي من النواتج أو المتفاعلات. ثانياً: يجب أن تبقى درجة الحرارة ثابتة. ثالثاً: توجد النواتج والمتفاعلات معًا، وهي في حركة ديناميكية ثابتة، وهذا يعني أن الاتزان ديناميكي، وليس ساكنًا.

تعبير الاتزان Equilibrium Expressions

لبعض الأنظمة الكيميائية ميل قليل للتفاعل، في حين تستمر أنظمة أخرى في التفاعل حتى تكتمل. وتصل معظم التفاعلات إلى حالة الاتزان مع وجود بعض المتفاعلات غير المستهلكة. عندما لا تستهلك المتفاعلات تمامًا تكون كمية النواتج أقل من المتوقع بحسب المعادلة الكيميائية الموزونة. وبالنظر إلى معادلة تحضير الأمونيا نجد أنه يتكون mol 2 من الأمونيا عند تفاعل mol 1 من النيتروجين مع mol 3 من الهيدروجين. ولأن هذا التفاعل يصل إلى حالة اتزان فإننا نحصل على أقل من mol 2 من الأمونيا.

قانون الاتزان الكيميائي

قدم طور الكيميائيان النرويجيان كاتو ماكسميليان جولدبرج Guldberg وبيتر ويج Waage في عام 1864م قانون الاتزان الكيميائي الذي ينص على أنه عند درجة حرارة معينة يمكن للتفاعل الكيميائي أن يصل إلى حالة تصبح فيها نسب تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة. وتكون معادلة التفاعل العامة للتفاعل الذي في حالة اتزان كما يأتي:

aA + bB ⇌ cC + dD

إذا تم تطبيق قانون الاتزان الكيميائي على المعادلة نحصل على النسبة الآتية:

Keq = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ تمثل [A] و [B] التراكيز المولارية للمتفاعلات و [C] و [D] التراكيز المولارية للنواتج تمثل الأسس a و b و c و d معاملات المعادلة الموزونة

يمثل ثابت الاتزان نسبة التراكيز المولارية للنواتج إلى التراكيز المولارية للمتفاعلات، ويُرفع كل تركيز إلى أس يساوي المعامل الخاص به في المعادلة الموزونة.

ثابت الاتزان Keq

ثابت الاتزان Keq هو القيمة العددية لنسبة حاصل ضرب تراكيز النواتج على حاصل ضرب تراكيز المتفاعلات، ويُرفع كل تركيز إلى أس مساوٍ للمعامل الخاص به في المعادلة الموزونة. وتكون قيمة Keq ثابتة عند درجة حرارة معينة فقط.

كيف يمكن تفسير قيمة ثابت الاتزان؟ تعلم أن قيمة الكسر الذي بسطه أكبر من مقامه تكون أكبر من 1. وتكون قيمة الكسر الذي بسطه أقل من مقامه أقل من 1. على سبيل المثال، قارن بين الكسرين 1/5 و 5/1. فالخمسة أكبر من الخمس. ولأن تراكيز النواتج

83 وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

--- SECTION: خواص الاتزان --- خواص الاتزان خواص الاتزان لعلك لاحظت خواص معينة للتفاعلات الكيميائية التي تصل إلى حالة الاتزان. أولاً: يجب أن يتم التفاعل في نظام مغلق، أي لا يخرج من النظام أو يدخله أي من النواتج أو المتفاعلات. ثانياً: يجب أن تبقى درجة الحرارة ثابتة. ثالثاً: توجد النواتج والمتفاعلات معًا، وهي في حركة ديناميكية ثابتة، وهذا يعني أن الاتزان ديناميكي، وليس ساكنًا. --- SECTION: تعبير الاتزان --- تعبير الاتزان Equilibrium Expressions لبعض الأنظمة الكيميائية ميل قليل للتفاعل، في حين تستمر أنظمة أخرى في التفاعل حتى تكتمل. وتصل معظم التفاعلات إلى حالة الاتزان مع وجود بعض المتفاعلات غير المستهلكة. عندما لا تستهلك المتفاعلات تمامًا تكون كمية النواتج أقل من المتوقع بحسب المعادلة الكيميائية الموزونة. وبالنظر إلى معادلة تحضير الأمونيا نجد أنه يتكون mol 2 من الأمونيا عند تفاعل mol 1 من النيتروجين مع mol 3 من الهيدروجين. ولأن هذا التفاعل يصل إلى حالة اتزان فإننا نحصل على أقل من mol 2 من الأمونيا. --- SECTION: قانون الاتزان الكيميائي --- قانون الاتزان الكيميائي قدم طور الكيميائيان النرويجيان كاتو ماكسميليان جولدبرج Guldberg وبيتر ويج Waage في عام 1864م قانون الاتزان الكيميائي الذي ينص على أنه عند درجة حرارة معينة يمكن للتفاعل الكيميائي أن يصل إلى حالة تصبح فيها نسب تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة. وتكون معادلة التفاعل العامة للتفاعل الذي في حالة اتزان كما يأتي: aA + bB ⇌ cC + dD إذا تم تطبيق قانون الاتزان الكيميائي على المعادلة نحصل على النسبة الآتية: --- SECTION: تعبير ثابت الاتزان --- Keq = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ تمثل [A] و [B] التراكيز المولارية للمتفاعلات و [C] و [D] التراكيز المولارية للنواتج تمثل الأسس a و b و c و d معاملات المعادلة الموزونة يمثل ثابت الاتزان نسبة التراكيز المولارية للنواتج إلى التراكيز المولارية للمتفاعلات، ويُرفع كل تركيز إلى أس يساوي المعامل الخاص به في المعادلة الموزونة. --- SECTION: ثابت الاتزان Keq --- ثابت الاتزان Keq ثابت الاتزان Keq هو القيمة العددية لنسبة حاصل ضرب تراكيز النواتج على حاصل ضرب تراكيز المتفاعلات، ويُرفع كل تركيز إلى أس مساوٍ للمعامل الخاص به في المعادلة الموزونة. وتكون قيمة Keq ثابتة عند درجة حرارة معينة فقط. كيف يمكن تفسير قيمة ثابت الاتزان؟ تعلم أن قيمة الكسر الذي بسطه أكبر من مقامه تكون أكبر من 1. وتكون قيمة الكسر الذي بسطه أقل من مقامه أقل من 1. على سبيل المثال، قارن بين الكسرين 1/5 و 5/1. فالخمسة أكبر من الخمس. ولأن تراكيز النواتج 83 وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **BOXED_EQUATION**: تعبير ثابت الاتزان Description: A highlighted box containing the mathematical formula for the equilibrium constant (Keq) and its associated definitions. The formula shows the ratio of molar concentrations of products [C] and [D] raised to their stoichiometric coefficients c and d, divided by the molar concentrations of reactants [A] and [B] raised to their stoichiometric coefficients a and b. Key Values: [A]: molar concentration of reactant A, [B]: molar concentration of reactant B, [C]: molar concentration of product C, [D]: molar concentration of product D, a: stoichiometric coefficient for A, b: stoichiometric coefficient for B, c: stoichiometric coefficient for C, d: stoichiometric coefficient for D Context: This formula is central to understanding chemical equilibrium and is used to calculate the equilibrium constant for a reversible reaction. The accompanying text defines each variable in the expression.