الاتزان الكيميائي
الاتزان الكيميائي (بالإنجليزية: Chemical Equilibrium) هو حالة لوصف التوازن في سرعة التفاعلات الكيميائية ، حيث يصل التفاعل الكيميائي إلى مرحلة الاتزان عندما تتساوى سرعتا التفاعل الأمامي والتفاعل العكسي، على سبيل المثال: يتفاعل غازا الهيدروجين واليود معاً لإنتاج يوديد الهيدروجين تبعاً للتفاعل الآتي:
التفاعل الأمامي: H2 (g) I2 (g) ⇌2HI (g)
يُقصد به تفاعل عنصر الهيدروجين مع اليود ، ويحدث عندما يتوفر كليهما بصورة كافية لحدوث التفاعل، ويبدأ هذا التفاعل بسرعة عالية وتنخفض السرعة تدريجياً بازدياد كمية المادة الناتجة (HI)، أي تكون أعلى سرعة للتفاعل الأمامي عند وجود أعلى تركيز للمواد المتفاعلة.
التفاعل العكسي: 2HI (g) →H2 (g) I2 (g)
يُقصد به تفاعل تحلل يوديد الهيدروجين لإنتاج عنصري الهيدروجين واليود، وهو عكس التفاعل الأمامي، يبدأ هذا التفاعل بالحدوث عند ارتفاع تركيز المواد الناتجة، فتتكسر الروابط فيما بينهما لإعادة إنتاج المواد المتفاعلة (الهيدروجين واليود)، ويتضح أن هذين التفاعلين يحدثان في آن واحد، وعندما تتساوى سرعة كل منهما، يحدث الاتزان الكيميائي.
يُعتبر الاتزان الكيميائي حالة ديناميكية، أي أنه مستمر، فحتى عند وصول حالة الاتزان، يستمر التفاعل الأمامي والعكسي بالحدوث دون توقف، ولضمان حدوث هذا الاتزان، يجب توفر عِدة شروط وهي ما يأتي:
- يجب حدوث التفاعل الكيميائي في نظام مغلق، أي يجب ضمان عدم دخول أي مادة غريبة يمكن أن تؤثر في التفاعل أو على المواد المشاركة به.
- يجب أن تتساوى سرعة حدوث التفاعل الأمامي مع سرعة حدوث التفاعل العكسي.
ثابت الاتزان
هو وحدة قياس كمية تتيح معرفة تراكيز كلاً من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة عند وصول التفاعل لمرحلة الاتزان، ويتأثر ثابت الاتزان بدرجة الحرارة ، كما يُشار له بالاختصار الآتي (Keq) ولحساب الثابت يتم استخدام المعادلات الآتية:
- التفاعل الكيميائي: aA bB⇌cC dD
حيث إن:
- A و B: المواد المتفاعلة.
- a و b: معاملا قياس الكمية من المعادلة الموزونة، أي عدد المولات للمواد المتفاعلة A و B.
- C و D: المواد الناتجة.
- c و d: عدد المولات للمواد المتفاعلة C و D.
نجد ثابت الاتزان من خلال معرفة تراكيز المواد الناتجة عند درجة حرارة معينة وقسمتها على تراكيز المواد المتفاعلة عند نفس درجة الحرارة، وبهذا نعرف نسبة المواد الناتجة إلى المواد المتفاعلة عند الاتزان.
أنواع الاتزان الكيميائي
يُمكن تصنيف الاتزان الكيميائي تبعاً للحالة الفزيائية للمواد إلى نوعين وهما ما يأتي:
- الاتزان الكيميائي المتجانس
هو الاتزان التي تكون عنده المواد المتفاعلة والناتجة في نفس الحالة الفيزيائية كأن تكون جميعها في الحالة الغازية مثلاً.
- الاتزان الكيميائي غير المتجانس
هو الاتزان التي تكون عنده المواد المتفاعلة والناتجة في حالات فيزيائية مختلفة كأن تكون المواد المتفاعلة في الحالة الصلبة والمواد الناتجة في الحالة الغازية مثلاً.
