الأهداف - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 استعمال ثوابت الاتزان

المفاهيم الأساسية

الذائبية: الكمية القصوى من المذاب التي تذوب في كمية من المذيب عند درجة حرارة وضغط محددين.

خريطة المفاهيم

```markmap

الاتزان الكيميائي

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

تأثير تغيير درجة الحرارة

#### مبدأ لوتشاتلييه

• إضافة حرارة: يزاح الاتزان نحو التفاعل الماص للحرارة.
• إزالة حرارة (تبريد): يزاح الاتزان نحو التفاعل الطارد للحرارة.

#### تأثير درجة الحرارة على ثابت الاتزان (Keq)

• أي تغيير في درجة الحرارة يغير قيمة Keq.
• كلما زادت قيمة Keq، كان الناتج في خليط الاتزان أكبر.

#### مثال تطبيقي: تفاعل إنتاج الميثان (طارد للحرارة)

• رفع درجة الحرارة: يزاح الاتزان نحو اليسار، ويقل تركيز الميثان (CH₄)، وتنخفض قيمة Keq.
• خفض درجة الحرارة: يزاح الاتزان نحو اليمين، ويزداد تركيز الميثان (CH₄)، وتزداد قيمة Keq.

#### مثال تطبيقي: تفاعل N₂O₄ مع NO₂ (ماص للحرارة)

N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) \quad ΔH° = 55.3 kJ

• N₂O₄: غاز لا لون له.
• NO₂: غاز بني اللون.
• التبريد (إزالة حرارة): يزاح الاتزان نحو اليسار (نحو N₂O₄ عديم اللون)، فيصبح لون المزيج أخف.
• التسخين (إضافة حرارة): يزاح الاتزان نحو اليمين (نحو NO₂ البني)، فيصبح لون المزيج أغمق.

تأثير العوامل المحفزة

• يعمل العامل المحفز على زيادة سرعة التفاعل بالتساوي في كلا الاتجاهين.
• يصل التفاعل إلى حالة الاتزان أسرع، لكنه لا يغير كمية النواتج المتكونة عند الاتزان.

تجربة تطبيقية: تفاعل أيونات الكوبلت

#### معادلة التفاعل

Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ CoCl₄²⁻ + 6H₂O

• لون Co(H₂O)₆²⁺: أرجواني
• لون CoCl₄²⁻: أزرق

#### خطوات التجربة

• إضافة حمض الهيدروكلوريك المركز (HCl): يزيد تركيز Cl⁻، فيزاح الاتزان نحو اليمين (نحو CoCl₄²⁻ الأزرق).
• إضافة الماء: يخفف التركيز، ويزاح الاتزان نحو اليسار (نحو Co(H₂O)₆²⁺ الأرجواني).
• التبريد (وضع الأنبوب في ماء بارد): ملاحظة تغير اللون.
• التسخين (وضع الأنبوب في ماء ساخن 70°C على الأقل): ملاحظة تغير اللون.

#### هدف التجربة

• تفسير كيفية إزاحة الاتزان بتغير التركيز ودرجة الحرارة.
• تحديد ما إذا كان التفاعل ماصاً أم طارداً للحرارة بناءً على ملاحظات اللون عند التسخين والتبريد.

تطبيقات مبدأ لوتشاتيليه (من الصفحة 97)

تأثير تغيير التركيز أو الحجم

• عند إزاحة الاتزان استجابة لتغير التركيز أو الحجم يتغير موضع الاتزان، ولكن Keq يبقى ثابتاً.

تأثير تغيير درجة الحرارة

• التغير في درجة الحرارة يغير موضع الاتزان وقيمة Keq.

تطبيقات عملية على الأسئلة

#### تأثير تقليل الحجم (زيادة الضغط)

• 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g): عدد مولات الغاز في اليسار (3) > اليمين (2). تقليل الحجم يزاح الاتزان نحو اليمين (نحو تقليل عدد المولات).
• H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g): عدد مولات الغاز في اليسار (2) = اليمين (2). تقليل الحجم لا يؤثر على موضع الاتزان.

#### تأثير درجة الحرارة على نواتج التفاعل

• C₂H₂(g) + H₂O(g) ⇌ CH₃CHO(g) \quad ΔH° = -151 kJ
• التفاعل طارد للحرارة (ΔH° سالبة).
• لإنتاج المزيد من CH₃CHO (الناتج)، يجب خفض درجة الحرارة (إزالة الحرارة).

#### التحقق من موضع الاتزان

• لمعادلة الاتزان B ⇌ 2A و Keq = 200
• يمكن حساب Keq = \frac{[A]^2}{[B]} لكل خليط ومقارنته بالقيمة المعطاة لتحديد ما إذا كان النظام عند الاتزان أو منزاحاً.

استعمال ثوابت الاتزان (من الصفحة 98)

الأهداف

• تحديد تراكيز المتفاعلات والنواتج عند الاتزان.
• حساب ذائبية مركب من تفاعل الذوبان.
• تفسير تأثير الأيون المشترك.

المفردات الجديدة

• ثابت حاصل الذائبية.
• الأيون المشترك.
• تأثير الأيون المشترك.

استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب التراكيز

• يمكن حساب تركيز مادة مجهولة عند الاتزان إذا كانت قيمة Keq وتراكيز المواد الأخرى معروفة.

#### مثال: حساب تركيز الميثان (CH₄)

CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g)

Keq = \frac{[CH₄][H₂O]}{[CO][H₂]³}

• معطيات: Keq = 3.933، [CO] = 0.850 M، [H₂] = 1.333 M، [H₂O] = 0.286 M
• الحل: [CH₄] = \frac{Keq \times [CO][H₂]³}{[H₂O]} = \frac{3.933 \times (0.850)(1.333)³}{(0.286)} = 27.7 mol/L

الرابطة مع الحياة

• تشبيه ذوبان المركبات الأيونية في المحلول بعدد الأشخاص الذين يمكنهم الجلوس في مقعد خلفي للسيارة (سعة محددة).

```

نقاط مهمة

• يمكن استخدام قانون ثابت الاتزان (Keq) لحساب تركيز مادة مجهولة في خليط الاتزان إذا عرفت قيمة Keq وتراكيز جميع المواد الأخرى.
• تتضمن الصفحة مثالاً تطبيقياً لحساب تركيز الميثان (CH₄) في تفاعل إنتاجه من أول أكسيد الكربون والهيدروجين.
• تذكر الصفحة أن الجدوى الاقتصادية لتحويل الغازات المتبقية إلى ميثان تعتمد على تكلفة الميثان نفسه.

تحدد تراكيز المتفاعلات والنواتج عند الاتزان. تحسب ذائبية مركب من التفاعل وذوبانيتها. تفسر تأثير الأيون المشترك.

الذائبية : الكمية القصوى من المذاب التي تذوب في كمية من المذيب عند درجة حرارة وضغط محددين.

ثابت حاصل الذائبية. الأيون المشترك. تأثير الأيون المشترك.

الرابطة مع الحياة هل جلست يوماً في المقعد الخلفي للسيارة المتلئ بعدد من أصدقائك؟ أنت تدرك أن هناك عدداً للأشخاص الذين يستطيعون الجلوس في المقعد. تواجه المركبات الأيونية الحالة نفسها عند ذوبانها في المحلول.

استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب تراكيز المواد. يستعمل تعبير ثابت الاتزان في حساب تركيز ناتج ماء، إذا كانت قيمة ثابت الاتزان لغاز الميثان CH4 من تفاعل غاز الهيدروجين H2 مع غاز أول أكسيد الكربون CO تساوي 3.933 عند درجة حرارة 1200 K؟ يمكنك حساب تركيز الميثان CH4 إذا كانت تراكيز H2O و CO و H2 معروفة.

CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) 0.850 M 1.333 M ?M 0.286 M Keq = [CH₄][H₂O] [CO][H₂]³

اضرب طرفي المعادلة في [CH₄] واقسم الطرفين على [H₂O] [CH₄] = Keq × [CO][H₂]³ [H₂O]

عوض التراكيز المعروفة وقيمة 3.933 = Keq [CH₄] = 3.933 × (0.850)(1.333)³ (0.286) = 27.7 mol/L

هل الكمية الناتجة ذات جدوى اقتصادية بحيث يمكن تحويل المتبقي من CO و H2 إلى ميثان؟ هذا يعتمد على تكلفة الميثان. يوضح الشكل 16-3 عبارة تنقل الغاز الطبيعي إلى الموانئ حول العالم.

رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

--- SECTION: الأهداف --- تحدد تراكيز المتفاعلات والنواتج عند الاتزان. تحسب ذائبية مركب من التفاعل وذوبانيتها. تفسر تأثير الأيون المشترك. --- SECTION: مراجعة المفردات --- الذائبية : الكمية القصوى من المذاب التي تذوب في كمية من المذيب عند درجة حرارة وضغط محددين. --- SECTION: المفردات الجديدة --- ثابت حاصل الذائبية. الأيون المشترك. تأثير الأيون المشترك. الرابطة مع الحياة هل جلست يوماً في المقعد الخلفي للسيارة المتلئ بعدد من أصدقائك؟ أنت تدرك أن هناك عدداً للأشخاص الذين يستطيعون الجلوس في المقعد. تواجه المركبات الأيونية الحالة نفسها عند ذوبانها في المحلول. استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب تراكيز المواد. يستعمل تعبير ثابت الاتزان في حساب تركيز ناتج ماء، إذا كانت قيمة ثابت الاتزان لغاز الميثان CH4 من تفاعل غاز الهيدروجين H2 مع غاز أول أكسيد الكربون CO تساوي 3.933 عند درجة حرارة 1200 K؟ يمكنك حساب تركيز الميثان CH4 إذا كانت تراكيز H2O و CO و H2 معروفة. CO(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₄(g) + H₂O(g) 0.850 M 1.333 M ?M 0.286 M Keq = [CH₄][H₂O] [CO][H₂]³ اضرب طرفي المعادلة في [CH₄] واقسم الطرفين على [H₂O] [CH₄] = Keq × [CO][H₂]³ [H₂O] --- SECTION: مثال --- عوض التراكيز المعروفة وقيمة 3.933 = Keq [CH₄] = 3.933 × (0.850)(1.333)³ (0.286) = 27.7 mol/L هل الكمية الناتجة ذات جدوى اقتصادية بحيث يمكن تحويل المتبقي من CO و H2 إلى ميثان؟ هذا يعتمد على تكلفة الميثان. يوضح الشكل 16-3 عبارة تنقل الغاز الطبيعي إلى الموانئ حول العالم. رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **IMAGE**: Untitled Description: صورة لناقلة غاز طبيعي مسال (LNG) ضخمة في البحر، مع رسم توضيحي صغير لجزيء الميثان (CH4) في الزاوية السفلية اليسرى من الصورة. الرسم التوضيحي يظهر ذرة كربون مركزية متصلة بأربع ذرات هيدروجين. Key Values: ناقلة غاز طبيعي مسال (LNG), جزيء الميثان (CH4) Context: يوضح الشكل 16-3 عبارة تنقل الغاز الطبيعي (الميثان) إلى الموانئ حول العالم، ويرتبط بمناقشة الجدوى الاقتصادية لتحويل الغازات المتبقية إلى ميثان.