تم النشر اليوم 2024/05/13 | العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

ملخص المقال

الاتزان الكيميائي هو حالة تحدث في التفاعلات القابلة للانعكاس، وفيه يستمر التفاعل بالحدوث بسرعة متساوية في جهة المواد المتفاعلة وجهة المواد الناتجة، مع بقاء تركيز المواد المتفاعلة والناتجة ثابتًا، ويعتمد الاتزان الكيميائي للتفاعل على مجموعة من العوامل تم تلخيصها في مبدأ لو شاتيلير، وهي تركيز المواد المتفاعلة والناتجة والحرارة والضغط والحجم، أمّا في ما يتعلق بتأثير المواد المحفزة فليس لها تأثير على نظام الاتزان الكيميائي.

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

الاتزان الكيميائي (بالإنجليزية: Chemical equilibrium) هي حالة تحدث في التفاعلات القابلة للانعكاس، وفيها لا يحدث أي تغيرات في تركيز المواد المتفاعلة والناتجة، وعند وصول التفاعل الكيميائي إلى نقطة الاتزان الكيميائي تكون سرعة التفاعل الكيميائي متساوية سواء أكان من جهة المواد المتفاعلة أو المواد الناتجة، ويعتمد وصول التفاعل إلى الاتزان الكيميائي على مجموعة من العوامل المختلفة.
وقد تم وصف العوامل التي تؤثر على الاتزان الكيميائي في قانون كيميائي يُسمى مبدأ لو شاتيلير (Le Chatelier’s principle)، وفي ما يلي توضيح لهذه العوامل وتأثيرها:

تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة

يُعدّ كل من تركيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة من العوامل المؤثرة على الاتزان الكيميائي، وذلك وفقًا لمبدأ لو شاتيلير، فتغير تركيز مادة ما في التفاعل الكيميائي، سيحول التفاعل الكيميائي بالاتجاه المناسب لتحقيق التوازن في التفاعل، فزيادة تركيز المواد المتفاعلة مثلًا سيدفع التفاعل باتجاه المواد الناتجة، وذلك بهدف زيادة تركيز المواد الناتجة، وعند انخفاض تركيز المواد المتفاعلة، سيتجه التفاعل نحوها -المواد المتفاعلة- لزيادة تركيزها.

أمّا عند زيادة تركيز المواد الناتجة، فسيتم استخدام المواد الناتجة أكثر مما يدفع التفاعل باتجاه المواد المتفاعلة وزيادتها، وذلك يزيد من حدوث التفاعل العكسي، وفي حالة انخفاض تركيز المواد الناتجة سيتجه التفاعل باتجاه تكوين المزيد من هذه المواد مما يدفع التفاعل باتجاه المواد الناتجة، وهذا يحفز حدوث التفاعل الأمامي، كما وتجدر الإشارة إلى أنّ ثابت الإتزان الكيميائي لا يختلف باختلاف تراكيز المواد الناتجة أو المتفاعلة.
ومن الأمثلة على تأثير تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة على الاتزان الكيميائي ما يأتي:

N2 + 3H2 ——>< 2NO2 أي زيادة الحرارة في هذا التفاعل تدفع التفاعل نحو المواد الناتجة لزيادة تركيزها.
2NO2 —— heat + N2O4 أي زيادة الحرارة في هذا التفاعل تدفع التفاعل نحو المواد المتفاعلة لزيادة تركيزها.
ويمكن تلخيص تأثير درجات الحرارة على الاتزان الكيميائي من خلال الجدول الآتي:

العامل المؤثر

نوع التفاعل

تجاه الاتزان

ثابت الاتزان
زيادة درجة الحرارة

التفاعل الطارد للحرارة

باتجاه المواد المتفاعلة

يقل
التفاعل الماص للحرارة

باتجاه المواد الناتجة

يزيد
نقصان درجة الحرارة

التفاعل الطارد للحرارة

باتجاه المواد الناتجة

يزيد
التفاعل الماص للحرارة

باتجاه المواد المتفاعلة

يقل

المادة المحفِزة

المادة المحفزة (Catalyst) هي أي مادة تزيد من سرعة حدوث التفاعل الكيميائي دون أن تُستهلك خلاله، وعمومًا تعمل هذه المادة عن طريق التفاعل مع المواد المتفاعلة لتكوين مادة وسيطة تملك قابلية أكبر للتفاعل مع بعضها البعض أو مع مواد أخرى متفاعلة، ويختلف نوع هذا التفاعل من مواد إلى أخرى لذلك فإنّ المواد المحفزة تساعد على تسريع التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط التي يحتاجها التفاعل لكي يحدث.

أمّا فيما يتعلق بتأثير المادة المحفزة على الاتزان الكيميائي، فإن هذه المادة تخفض طاقة التنشيط التي يحتاجها التفاعل الأمامي والتفاعل العكسي بنفس القدر، لذلك، هذا لن يؤثر على الاتزان الكيميائي أو عامل الاتزان، وبناءً على ذلك، فإنّ المادة المحفزة ليس لها تأثير على نظام الاتزان الكيميائي.