تعريف حالة الاستقرار في الكيمياء
حالة الاستقرار في الكيمياء (بالإنجليزية: Steady State) هي عندما يمتلك مزيج كيميائي خصائص معينة، ويبقى محافظاً على نفس هذه الخصائص حتى بعد إضافة عامل تغييرعليها، مثل الضغط ودرجة الحرارة.
الفرق بين حالة الاستقرار وحالة التوازن الكيميائي
على الرغم من أنّ تركيز المواد لا يختلف سواء كانت في حالة الاستقرار أو في حالة التوازن الكيميائي ، إلا أنه في حالة التوازن الكيميائي، يكون معدل التفاعل بين المواد صفراً، وقد تتحول المواد الناتجة إلى مواد متفاعلة بنفس معدل تحول المواد المتفاعلة إلى مواد ناتجة، بينما في حالة الاستقرار الكيميائي، لا توجد حركة تفاعلات كيميائية.
أهمية حالة الاستقرار في الكيمياء
الاستقرار الكيميائي مهم لتقييم الخصائص الصيدلانية للأدوية والعلاجات وتأثيرها على الحالة الصحية للإنسان، كما أنها هامة في مجالات تصنيع مواد التنظيف الكيميائية لمعرفة طريقة تفاعلها مع مختلف أنواع الأسطح، وتأثيرها على جلد الإنسان، كذلك بالنسبة للعطور ومواد التجميل وتأثيرها على البشرة، وتصنيع المبيدات الحشرية.
العوامل التي يعتمد عليها استقرار المواد الكيميائية
أهم العوامل التي يعتمد عليها استقرار المواد الكيميائية هي كما يأتي:
- تركيز أيونات المواد الكيماوية.
- درجة الحموضة للعناصر والمركبات الكيميائية.
- عوامل وطرق التخزين المؤقت.
- درجة الحرارة.
- كمية الضغط.
العناصر الكيميائية الأكثر استقرارا
تُعد الغازات النبيل ة أو العناصر الخاملة (بالإنجليزية: Noble Gases) أكثر العناصر الكيميائية استقراراً، وذلك لامتلاك مدارها الأخير في الذرة على 8 إلكترونات تكافؤ، أي أنه يحتوي على كامل طاقته من الإلكترونات، وهي نفسها العناصر الكيميائية في المجموعة 18 من الجدول الدوري، مما يجعلها في حالة متوازنة منفردةً، دون التفاعل مع غيرها من أجل الوصول إلى حالة من الاستقرار.
المركبات الكيميائية الأكثر استقرارا
يُعتبر الماء H2O مثالاً جيداً على المركبات المستقرة كيميائياً، فهو مركب كيميائي ناتج عن اتحاد ذرتين من الهيدروجين مع ذرة من الأكسجين، وكلاهما عنصران غازيان أقل استقراراً وهما في حالتهما المنفصلة، ومن الصعب تفكيك جزيئات الماء إلى مكوناتها الأساسية.
يُعتبر كذلك غاز ثاني أكسيد الكربون (بالإنجليزية: Carbon Dioxide CO2) مركباً مستقراً عند تعرضه لدرجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي وهو في حالته السائلة، وهو يتكون من ذرتي أكسجين مع ذرة كربون، وكلاهما عنصران أقل استقراراً وهما في حالتهما المنفصلة.
مثال على حالة الاستقرار في الكيمياء
هناك العديد من الأمثلة على حالة الاستقرار في الكيمياء، فبالنظر إلى المعادلة الكيميائية الآتية:
2 N2O5 (خامس أكسيد النيتروجين) → 4 NO2 (ثاني أكسيد النيتروجين) O2 (الأكسجين)
من المستحيل تحديد معدل تفاعل المواد الكيميائية، وذلك بسبب البطء الشديد في سرعة التفاعلات في مراحلها الثلاثة المختلفة كالآتي:
- N2O5 ↔ NO2 NO3
- NO2 NO3 → NO NO2 O2
- NO3 NO → 2 NO2
يُلاحظ أن NO و NO3 عبارة عن منتجات وسيطة لا تبقى موجودة كمنتجات نهائية عند انتهاء التفاعل.
