الاتزان الكيميائي

في الحقيقة أن الاتزان الكيميائي هو مصطلح يعبر عن حالة الاتزان، وذلك بالتفاعلات الكيميائية، وذلك بالتحديد في حالة تساوي نسب التركيز بين المواد المتفاعلات والمواد التي تنتج عن التفاعل.

ما هو الاتزان الكيميائي

إن الاتزان الكيميائي هو مصطلح يقم بالتعبير عن حالة الاتزان بالتفاعلات الكيميائية.

خصوصاً بحالة تساوي معدل التركيز بين المواد المتفاعلات والمواد التي تنتج عن التفاعل.
كذلك أنه بصورة أكثر دقة، تفاعل الاتزان الكيميائي يكون الحالة التي تقم بالتعبير عن عدم حدوث تغيرات بالتفاعلات الكيميائية عقب فترة زمنية قليلة من بدأها.
كما أنه ينتج عن تساو سرعة التفاعل باتجاهيها، المباشر والمعاكس لها بغير انعدامها.
كذلك أنه يقم بالتعبير عن الحالة التي يكون فيها المتفاعلات والنواتج كلها بها تركيز ثابت.
بالإضافة إلى أن الاتزان الكيميائي يكون من بين عناصر الكيمياء الذي يقوم بتحقيق قوانين حفظ الطاقة والكتلة.
بجانب أنه شرط أساسي من شروط تحقق التوازن الترمودينامكي.

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

إن الاتزان الكيميائي يتأثر بالكثير من العوامل، والتي من بينها كل ما يلي:

نسبة تركيز المواد المتفاعلة، إذ أن زيادة تركيز مادة محددة بالتفاعل الكيميائي، يقوم مرتبط ارتباط عكسي بنقصان تركيز عنصر آخر بالتفاعل.
كما أنه تبعاً لقاعدة لوشاتلييه، أن زيادة معدل تركيز أحد المواد المتفاعلة يقوم بتوجيه التفاعل الكيميائي لليمين.
كذلك أن درجة الحرارة تُشكل أحد العوامل المؤثرة بالاتزان الكيميائي، إذ أن ارتفاعها من الممكن أن يُسبب تغير باتجاه التفاعل الكيميائي.
كما أن العامل الأمامي للتفاعل هو عامل يقوم بامتصاص تلك الحرارة، وهذا يقوم بزيادة قيمة ثابت الاتزان الكيميائي.
كذلك أن عنصر الضغط الذي ينتج عنه غاز يقوم بتوجيه التفاعل الكيميائي للاتجاه الأقل حجماً.
حيث أنه عامل أساسي بالتفاعلات الكيميائية ويقوم بالتأثير على التوازن الكيميائي وقيمته.
كذلك إن الغاز الخام من بين العوامل غير المؤثرة على التوازن الكيميائي.
لكن يظهر تأثيره بزيادة معدلات الضغط الكلي بالتفاعلات.

أنواع التوازن الكيميائي

يوجد نوعين من أنواع التوازن الكيميائي، وهما كالتالي:

التوازن المتجانس

إن تفاعلات التوازن التي بها كافة المواد المتفاعلة والمنتجات بنفس المرحلة تُعرف بتفاعلات التوازن المتجانسة، وهي تُقسم لفئتين وهما كالتالي:
(أ) عدد جزيئات المنتج يكون مساو لعدد جزيئات المادة المتفاعلة، فعلى سبيل المثال:
N2 (g) + O2 (g) ⇌ 2NO (g)
H2 (g) I2 ⇌ 2HI (g)
(ب) عدد جزيئات المنتج غير مساو لعدد جزيئات المادة المتفاعلة، فعلى سبيل المثال:
COCl2 (g) ⇌ CO (g) + Cl2 (g)
2SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2SO3 (g)

توازن غير متجانس

تفاعلات التوازن الموجود بها المواد المتفاعلة والمنتجات تُعرف بمراحل متنوعة باسم تفاعلات التوازن غير المتجانسة.
إذ تفكك كربونات الكالسيوم الصلبة لكي تُعطي أكسيد الكالسيوم الصلب وثاني أكسيد الكربون الغازي : CaCO3 (S) ⇌ CaO (s) + CO2 (g)،
كمت أن تعبير الاتزان لتفاعلات التوازن غير المتجانسة غير مشتمل تركيزات المواد الصلبة النقية.
حيث أن تركيزاتها تبقى ثابتة، وبالمثل يفترض كذلك أن تكون تركيزات السوائل النقية ثابتة ولا تظهر بتعبير تركيز الاتزان، إذ يكون [الصلب]= 1 و[السائل]= 1

أمثلة الاتزان الكيميائي

توجد الكثير من الأمثلة على التوازن الكيميائي بكل مكان حولك، كما أن من تلك الأمثلة.

المثال الأول: زجاجة من التجمد المميز، إذ أن بالزجاجة ثاني أكسيد الكربون المذاب بالسائل، بجانب أنه يوجد بها غاز.
هذا بالإضافة إلى أنه بالمسافة بين السائل والغطاء توجد حركة دائمة من السائل لمرحلة الغاز.
كذلك من مرحلة الغاز للسائل، وبرغم ذلك فإن نظرت للزجاجة فلن تجد أي تغيير.
حيث أن النظام بحالة توازن، وبغير التوازن الكيميائي بالحياة لن يكون ممكناً.
المثال الثاني: الهيموجلوبين يكون جزيء كبير يقوم بنقل الأكسجين حول أجسامنا، وبدونها لن نعيش.
كما ينبغي أن يكون الهيموجلوبين قادراً على تناول الأكسجين وذلك لتحريره.
كذلك يحدث ذلك عن طريق التغييرات بالتوازن الكيميائي لذلك التفاعل بأماكن متنوعة بأجسامنا.
كما أنه بالدورق الأول يصير الماء السائل بخاراً للمياه بسبب التبخر وكذلك انخفاض مستوى الماء.
كذلك ستتكثف كمية ضئيلة من جزيئات الغاز لمرة ثانية، ولكن بسبب أن جزيئات الغاز بإمكانها الهروب من النظام.
حيث أنه يوجد هناك تكثيف أقل من التبخر، وبالدورق الثاني يكون هناك تبخر.
كذلك أنه بتلك الحالة يلامس البخار سطح الغطاء الزجاجي وأيضاً يبرد ويتكثف لكي يتم تكون الماء السائل مرة أخرى.
كما يتم يتم إرجاع ذلك الماء للدورق، وحينما يبدأ التكثيف سوق يبدأ انخفاض نسب منسوب المياه.
كذلك أنه بمرحلة ما سوف تكون نسب التبخر مساوية لنسب التكثيف.
بجانب أنه لن يوجد تغيير بمستوى الماء بالدورق، ويمكن تمثيل هذا على النحو الآتي:
بهذا المثال السابق من الممكن أن يستمر التفاعل بأي من الاتجاهين، بجانب أنه بالإتجاه الأمامي يصير هناك تغير بالطور من السائل للغاز.
كما أنه من الممكن أن يحدث تغيير عكسي كذلك حينم يتكثف البخار لتكوين سائل مرة أخرى.