كيمياء الثانويةالعامة{الباب السابع}

الباب الساسع الإتزان اليكميائي

النظام المتزن:-
هو نظام ساكن على المستوى المرئى ونظام ديناميكى (متحرك) على المستوى غير المرئى
تجربة: توضح الاتزان الفيزيائى:
[1] نضع كمية من الماء فى إناء مغلق على موقد.
الملاحظة:-
 تحدث عمليتين متضادتين: هما عملية التبخير والتكثيف
 فى بداية التسخين يكون معدل تبخير الماء هى العملية السائدة ويصحبها زيادة فى الضغط البخارى.
الضغط البخارى:-
هو ضغط بخار الماء الموجود فى الهواء عند درجة حرارة معينة.
 ويستمر تبخر الماء حتى يتساوى الضغط البخارى مع ضغط بخار الماء المشبع.
ضغط بخار الماء المشبع:-
هو أقصى ضغط لبخار الماء يمكن أن يوجد فى الهواء عند درجة حرارة معينة.
 وبذلك تحدث عملية اتزان بين سرعة التبخير وسرعة التكثيف

ماء (سائل) ماء (بخار)

ولمعرفة الاتزان فى التفاعلات الكيميائية لابد من التعرف على أنواع التفاعلات حيث تنقسم إلى:-
[1] تفاعلات تامة. [2] تفاعلات انعكاسية.



”هى التفاعلات التى تسير فى اتجاه واحد وذلك لخروج أحد النواتج من حيز التفاعل بالتصعيد أو الترسيب “
مثال[1]: عند تفاعل الماغنسيوم مع حمض هيدروكلوريك يتصاعد غاز الهيدروجين.
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
مثال [2]:تفاعل محلول نيترات الفضة مع محلول كلوريد الصوديوم يتكون راسب أبيض من كلوريد الفضة فيخرج من حيز التفاعل.
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl
يلاحظ أن:
فى هذه التفاعلات قد خرج أحد النواتج من حيز التفاعل بالتصعيد (مثال1) أو الترسيب (مثال2) فلا تستطيع النواتج التفاعل مرة أخرى ولا يحدث فيها اتزان.



”هى تفاعلات تحدث فى الاتجاهين الطردى والعكسى وذلك لوجود النواتج والمتفاعلات دائماً فى حيز التفاعل ويحدث فيه الاتزان“
مثال:
تفاعل مول من حمض الأسيتيك (الخل) مع مول من الكحول الإيثيلى:
لينتج الأستر والماء وبالرغم أن النواتج متعادلة إلا أنه عند وضع ورقة عباد شمس زرقاء فى أنبوبة الاختبار تحمر دليل على وجود الحمض فى حيز التفاعل.

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
ماء (استر) خلات الايثيل كحول إيثيلى حمض الأسيتيك












معدل التفاعل الكيميائى:-
هو مقدار التغير فى تركيز المواد المتفاعلة فى وحدة الزمن.
وحدة قياس التركيز: (مول/لتر)
وحدة قياس الزمن: بالثوانى أو الدقائق
أثناء التفاعل التام:-
يقل تركيز المتفاعلات حتى ينتهى ويزيد تركيز النواتج كما بالشكل.



أثناء التفاعل الانعكاسى:-
يقل تركيز المتفاعلات ويزيد تركيز النواتج حتى يصل التفاعل إلى حالة الاتزان.
ملاحظات:-
• بعض التفاعلات تحدث فى وقت قصير (لحظة) مثل تفاعل نترات الفضة مع كلوريد الصوديوم حيث يتكون الراسب الأبيض بمجرد وضع المتفاعلات مع بعضها.
• بعض التفاعلات معدلها بطئ نسبياً مثل تفاعل الزيوت مع الصودا الكاوية لتكوين الصابون والجلسرين.
• بعض التفاعلات يأخذ وقت طويل (عدة شهور) مثل صدأ الحديد.


[1] طبيعة المواد المتفاعلة. [2] تركيز المواد المتفاعلة.
[3] درجة الحرارة. [4] الضغط.
[5] العوامل الحفازة. [6] الضوء



[أ] نوع الترابط فى المواد المتفاعلة:
• فى حالة المركبات الأيونية تكون التفاعلات التى تتم بينها سريعة جداً لأنه يحدث تجاذب بين الأيونات الموجبة والسالبة فيتم التفاعل فى لحظة.
• فى المركبات التساهمية: (مثل التفاعلات العضوية) تكون التفاعلات التى تتم بينها بطيئة عادة.
[ب] مساحة السطح المعرض للتفاعل:-
تجربة:- نضع حجمين متساويين من حمض الهيدروكلوريك المخفف على كتلتين متساويتين من الخارصين إحداهما على هيئة مسحوق والأخرى عبارة عن كتلة واحدة كل على حدة فى أنبوبة اختبار.
المشاهدة:
التفاعل فى حالة المسحوق ينتهى فى ةقت أقل من التفاعل فى حالة الكتلة الواحدة.
الاستنتاج:
كلما زادت مساحة سطح المادة المتفاعلة المعرض للتفاعل كلما زاد معدل (سرعة) التفاعل.



كلما زاد عدد جزيئات المتفاعلات (أى زاد التركيز) يزيد معدل التفاعل حيث تزيد فرص التصادم
وقد وضع العالمان: جولدبرج وفاج قانون يعبر عن العلاقة بين سرعة التفاعل وتركيز المتفاعلات. سمى قانون فعل الكتلة.








تجربة عملية لتوضيح قانون فعل الكتلة:
• إضافة محلول كلوريد الحديد (III) (لونه أصفر) تدريجياً إلى محلول ثيوسيانات الأمونيوم (عديم اللون) تدريجياً يصير لون خليط التفاعل أحمر دموى.

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3 + 3NH4Cl
أحمر دموى عديم اللون أصفر باهت
ثيوسيانات الحديد III ثيوسيانات الأمونيوم كلوريد حديدIII
أثر التركيز على تفاعل كيميائى متزن:
• إذا زاد تركيز أحد المواد المتفاعلة فإن النظام يسير فى الاتجاه الذى يقلل من فعل المؤثر وهو اتجاه تكوين النواتج أى يتجه فى الاتجاه الطردى. (مثال: عند إضافة مزيداً من كلوريد الحديد (III) يزداد اللون الأحمر)
• إذا زاد تركيز أحد النواتج فإن النظام يتجه فى الاتجاه الذى يقلل من فعل المؤثر وهو اتجاه تكوين المتفاعلات أى فى الاتجاه العكسى. (مثال: عند إضافة المزيد من كلوريد الأمونيوم يقل اللون الأحمر)
• عندما يتساوى معدل التفاعل العكسى (r2) مع معدل التفاعل الطردى (r1) فى التفاعل السابق يكون التفاعل قد وصل إلى حالة الاتزان.
r1 [FeCl3] [NH4SCN]3
r1 = k1 [FeCl3] [NH4SCN]3
r2 [Fe(SCN)3] [NH4Cl]3
r2 = k2 [Fe(SCN)3] [NH4Cl]3
عند الاتزان: r1 = r2
k1 [FeCl3] [NH4SCN]3 = k2 [Fe(SCN)3] [NH4Cl]3
= Kc =
خارج قسمة مقدار ثابت يرمز له بالرمز Kc ويعرف بثابت الاتزان لهذا التفاعل
ملحوظة:
• فى المحاليل يعبر عن التركيز بالمولارية وتضع المادة بين قوسين مربعين [ ]
مثال:- احسب ثابت الاتزان للتفاعل I2 + H2 2HI
إذا علمت أن تركيزات اليود والهيدروجين ويوديد الهيدروجين على الترتيب عند الاتزان هى 0.221، 0.221، 1.563 مول/لتر.
الحل
ثابت الاتزان KC = = 50
ملاحظات:
(1) القيم الصغيرة لثبات الاتزان (أقل من الواحد الصحيح) يعنى أن تركيز النواتج أقل من تركيز المتفاعلات أى أن التفاعل العكسى هو السائد.
مثال: ذوبان كلوريد الفضة فى الماء:
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
KC = [Ag+] [Cl-] = 1.7 x 10-10
قيمة KC الصغيرة تعنى عدم قابلية كلوريد الفضة للذوبان فى الماء.
(2) القيم الكبيرة لثابت الاتزان يعنى أن تركيز النواتج أكبر من تركيز المتفاعلات أى أن التفاعل الطردى هو السائد.
مثال: تفاعل الكلور مع الهيدروجين:
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
KC = 4.4 x 1032
لا يكتب تركيز الماء أو المواد الصلبة والرواسب عند حساب ثابت الاتزان لثبات تركيزها



يتم تفسير ذلك بناء على: نظرية التصادم والتى تفترض لحدوث التفاعل الكيميائى لابد وأن تصطدم جزيئات المواد المتفاعلة ولكى تتصادم الجزيئات لابد وأن تمتلك حد أدنى من الطاقة الحركية يسمى بطاقة التنشيط (الجزيئات ذات الطاقة العالية جداً طاقتها تمكنها من كسر الروابط بين الجزيئات وحدوث التفاعل الكيميائى).
طاقة التنشيط:-
هى الحد الأدنى من الطاقة التى يجب أن يمتلكها الجزئ لكى يتفاعل عند التصادم.
الجزيئات المنشطة:- هى الجزيئات ذات الطاقة الحركية المساوية لطاقة التنشيط أو تفوقها.
وبالتالى كلما زادت درجة الحرارة زادت طاقة حركة الجزيئات مما يزيد من سرعة التفاعل
تجربة: لإيضاح تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل:-
نلاحظ:
• أنه عند وضع الدورق فى الماء البارد فإن اللون البنى يزول ويتحول ثانى أكسيد النيتروجين (NO2) إلى (N2O4) عديم اللون.
• إذا اخرج الدورق من الماء البارد فإن اللون البنى يبدأ فى الظهور.
• إذا وضع الدورق فى الماء الساخن فإن اللون البنى يزيد ويتحول (N2O4) إلى (NO2)
2NO2 N2O4 + Heat ( = -)

أثر درجة الحرارة على تفاعل كيميائى متزن:
فى التفاعل الطارد للحرارة:
• خفض درجة الحرارة يؤدى إلى سير التفاعل فى الاتجاه الطردى.
• رفع درجة الحرارة يؤدى إلى سير التفاعل فى الاتجاه العكسى.
فى التفاعل الماص للحرارة: يحدث العكس.



مثال: يحضر غاز النشادر من عنصريه كما يلى:

N2 + 3H2 2NH3, H = - 92 KJ
2 جزئ 4 جزئ
نعبر عن ثابت الاتزان فى هذه الحالة بالرمز (Kp)للدلالة على تركيز المواد معبراً عنها بالضغط الجزئى ( ).
KP =

أثر الضغط على تفاعل كيميائى متزن:
• زيادة الضغط الواقع على تفاعل غازى متزن تجعله يسير فى اتجاه عدد الجزيئات الأقل (الاتجاه الذى يقل فيه الحجم).
• تقليل الضغط الواقع على تفاعل غازى متزن تجعله يسير فى اتجاه عدد الجزيئات الأكثر ( الاتجاه الذى يزيد فيه الحجم).
• إذا تساوت حجوم الغازات المتفاعلة والناتجة من التفاعل (الجزيئات متساوية) فإن الضغط (زيادة أو نقصان) لا يؤثر فى حالة الاتزان.
N2 + O2 2NO, ( H +)


مثال: احسب ثابت الاتزان KP للتفاعل:-
N2(g) + 2O2(g) 2NO2(g)
إذا كانت الضغوط هى 2 ضغط جوى، 1 ضغط جوى، 0.2 ضغط جوى للغازات:
N2, O2, NO2 على الترتيب
الحل:-
KP = = = 20










العامل الحفاز:
مادة يلزم منها القليل لتغير معدل التفاعل الكيميائى دون أن تتغير أو تغير من وضع الاتزان.
حيث تعمل على تجميع المواد المتفاعلة على سطح الفلز فتزيد من فرصة التصادم مما يزيد من سرعة التفاعل.
[1] تزيد من سرعة التفاعل ولا تتغير. [2] تقلل من طاقة التنشيط.
[3] تسرع التفاعل الطردى والعكسى فى نفس الوقت.
دور العامل الحفاز فى الصناعة:
 التفاعلات البطيئة تحتاج إلى تسخين لكى تسير بمعدل أسرع وهذا فى الصناعة يؤدى إلى زيادة تكاليف الطاقة اللازمة للتسخين لإحداث هذه التفاعلات مما يؤدى إلى رفع أسعار السلع.
 التفاعلات البطيئة يمكن إسراعها باستخدام العوامل الحفازة دون الحاجة لزيادة درجة الحرارة مما يؤدى إلى زيادة الإنتاج مع خفض تكلفته.
وتستخدم العوامل الحفازة فى:
• أكثر من 90% من العمليات الصناعية مثل صناعة الأسمدة والبتروكيماويات والأغذية.
• توضع فى المحولات الحفزية المستخدمة فى شكمانات السيارات حيث تحول الغازات الضارة إلى غازات آمنة.
المواد الحفازة هى:
• عناصر فلزية أو أكاسيدها أو مركباتها.
• الإنزيمات (جزيئات من البروتين تتكون فى الخلايا الحية) عوامل حفز للعديد من العمليات البيولوجية والصناعية.



تتأثر بعض التفاعلات الكيميائية بالضوء مثل:
[1] التمثيل الضوئى: حيث يقوم الكلوروفيل بامتصاص الضوء وتكوين الكربوهيدرات فى وجود ثانى أكسيد الكربون والماء.
6CO2 + 6 H2O الضوء/الكلوروفيل C6H12O6 + 6O2

[2] أفلام التصوير تحتوى على بروميد الفضة فى طبقة جيلاتينية عندما يسقط الضوء عليها فإنه يعمل على اكتساب أيون الفضة الموجب لإلكترون من أيون البروميد السالب، ويتكون الفضة والبروم الذى يمتص بواسطة الطبقة الجيلانية, وكلما زادت شدة الضوء زادت كمية الفضة المتكونة.
Ag+ + e- Ag






تنقسم المحاليل من حيث قدرتها على توصيل التيار الكهربى إلى


إلكتروليتية لا إلكتروليتية


تامة التأين
إلكتروليت قوى محدودة التأين
إلكتروليت ضعيف
المركبات الأيونية:- (مواد صلبة متأينة تماماً)
• عند إذابتها فى الماء تتأين تأين تام وتتفكك إلى أيونات سالبة وأيونات موجبة.
• محاليل هذه المواد جيدة التوصيل للكهرباء.
• ترتبط هذه أيوناتها بقوى جذب إلكتروستاتيكية.
المركبات التساهمية:-
تجربة:
لاختبار التوصيل الكهربى لحمض الخليك النقى وغاز كلوريد الهيدروجين الجاف فى الحالات الآتية عند:
[1] الذوبان فى البنزين:
 كل منهما لا يوصل التيار الكهربى لعدم وجود أيونات تعمل على توصيل التيار.
[2] ذوبان 1/10 مول من كل منهما فى لتر من الماء على حدة.
 كلاهما يوصل التيار الكهربى ويكون التوصيل فى حالة محلول كلوريد الهيدروجين أعلى من حالة محلول حمض الخليك.
[3] تخفيف كلاً من المحلولين إلى 0.01 مولار ثم إلى 0.001 مولار.
 توصيل حمض الهيدروكلوريك لا يتأثر بالتخفيف بينما يتأثر توصيل حمض الخليك.
الاستنتاج:
 بعض المركبات التساهمية تكون تامة التأين مثل:
HCl (كلوريد الهيدروجين) : يتأين تأين تام (محلول إلكتروليتى قوى)
HCl H+ + Cl-
ملحوظة: أيون الهيدرونيوم (البروتون المماه) سبق دراستة
HCl + H2O [H3O]+ + Cl-
 البعض الآخر يكون غير تام التأين مثل:
CH3COOH (حمض الخليك) : يكون تأينه محدود جداً (محلول إلكتروليتى ضعيف)
CH3COOH CH3COO- + H+
التأين:-
هو عملية تحول جزيئات غير متأينة إلى أيونات.
التأين التام:-
يحدث فى الإلكتروليتات القوية وفيه تتحول كل الجزيئات غير المتأينة إلى أيونات.
التأين الضعيف:-
يحدث فى الإلكتروليتات الضعيفة وفيه يتحول جزء ضئيل من الجزيئات غير المتأينة إلى أيونات.
• يوجد فى محاليل الإلكتروليتات الضعيفة باستمرار حالتان متعاكستان هما تفكك الجزيئات إلى أيونات واتحاد الأيونات لتكوين جزيئات
AB A+ + B-
• وتنشأ حالة اتزان بين الأيونات والجزيئات غير المفككة ويسمى هذا الاتزان بالاتزان الأيونى.






• ويمكن تطبيق قانون فعل الكتلة على محاليل الإلكتروليتات الضعيفة فقط (علل)
لأن الإلكتروليتات القوية لا تحتوى محاليلها على جزيئات فهى تامة التأين
• تمكن العالم استفالد من إيجاد علاقة بين درجة التفكك ( ) ودرجة التركيز (C) مول/لتر

استنتاج قانون استفالد:

نفرض أن (HA) حمض ضعيف أحادى البروتون وعند ذوبانه فى الماء يتفكك حسب المعادلة:
HA H+ + A-

حيث عدد المولات المفككة
وإذا كان الحجم باللتر = V
فإن التركيز = التركيز
ويكون ثابت الاتزان Ka =

فى حالة الإلكتروليت الضعيف تكون قيمة صغيرة جداً حيث يعتبر

وعند أخذ 1 مول من الحمض يكون تركيز الحمض C = وتصبح العلاقة

أى أن التركيز يتناسب عكسياً مع درجة التفكك.
مثال:احسب درجة التفكك لمحلول 0.1 مولارى من حمض الهيدروسيانيك (HCN) عند 25 5م علماً بأن ثابت الاتزان للحمض Ka = 7.2×10-10
الحل:
HCN + H2O H3O+ + CN-
Ka =
0.1 × = 7.2 × 10-10

= = 72 × 10-10 = 72 × 10-10

درجة تفكك أيونات الهيدروجين = 8.5 × 10-5
حساب تركيز أيون الهيدرونيوم للأحماض الضعيفة:-
مثال:- تفكك حمض الخليك (تركيزه C)
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

فإن ثابت التفكك لهذا التفاعل = = 1.8 × 10-5
من المعادلة السابقة فإن ما ينتج من أيونات الهيدرونيوم يساوى ما ينتج من أيونات الخلات
[H3O+] = [CH3COO-]
قيمة ثابت الاتزان
نظراً لأن الحمض ضعيف فإن ما يتفكك منه مقدار ضئيل ( ) يمكن إهماله.
فإن تركيز حمض الخليك عند الاتزان ( ) = تركيز الحمض الأصلى (C)
ثابت الاتزان
تركيز أيون الهيدرونيوم =
مثال:- احسب تركيز أيون الهيدروجين فى محلول 0.1 مولارى حمض خليك عند درجة 25 5م علماً بأن ثابت الاتزان لهذا الحمض 1.8 × 10-5
الحل
تركيز أيون الهيدرونيوم =
تركيز أيون الهيدرونيوم = 1.8 × 10-5 × 0.1 = 1.342 × 10-3 مولارى
حساب تركيز أيون الهيدروكسيل للقواعد الضعيفة:-
مثال:- ذوبان النشادر فى الماء:
NH3 + H2O NH4+ + OH-
قيمة ثابت الاتزان
من المعادلة السابقة أيونات الهيدروكسيل تساوى أيونات الأمونيوم.
[NH4+] = [OH-]

ثابت تفكك النشادر صغير فإن جزء قليل جداً منه يتفكك
ولذلك فإن تركيز الأمونيا بعد التفكك = تركيز الأمونيا الأصلية

تركيز أيون الهيدروكسيل =



• الماء النقى إلكتروليت ضعيف يوصل التيار الكهربى توصيلاً ضعيفاً
• ويعبر عن تأينه بالاتزان التالى:
H2O + H2O H3O+ + OH-
وللتبسيط:
H2O H+ + OH-
ويعبر عن ثابت الاتزان KC كما يلى:-
KC = = 10-14
• تأين الماء مقدار لا يذكر ويتضح ذلك من قيمة ثابت الاتزان
• تركيز الماء الغير متأين مقدار ثابت ولذلك يهمل تركيز الماء الغير متأين والذى يعتبر ثابت فى ثابت الاتزان ولذلك يمكن كتابة العلاقة السابقة على النحو التالى:
KW = [H+] [ OH-] = 10-14
• وحيث أن الماء متعادل التأثير على عباد الشمس
تركيز أيون الهيدروجين = تركيز أيون الهيدروكسيل
KW = [10-7] [10-7] = 10-14





• إذا زاد تركيز أيون الهيدروجين قل تركيز أيون الهيدروكسيل بنفس المقدار.
الأس (الرقم الهيدروجينى) (pH):-
pH = - لو [H3O+]
اللوغاريتم السالب (للأساس 10) لتركيز أيون الهيدروجين
وهو أسلوب للتعبير عن درجة الحموضة أو القاعدية للمحاليل المائية

تزداد الحامضية متعادل تزداد القاعدية

p H > 7 p H < 7


pKW = pH + pOH = 14




هو تفاعل الملح مع الماء ليعطى الحمض + القلوى
ويلاحظ: التميؤ عكس التعادل:
مثال:
NaOH + HCl NaCl + H2O

والتحلل المائى للمركبات يجعل الوسط أما حمضى أو متعادل أو قلوى ويتوقف ذلك على نوع الحمض والقلوى:
الحمض القلوى الوسط pH التأثير على عباد الشمس
قوى قوى متعادل 7 لا يؤثر
ضعيف ضعيف متعادل 7 لا يؤثر
قوى ضعيف حمض أقل من 7 يحمر عباد الشمس
ضعيف قوى قاعدى (قلوى) أكبر من 7 يزرق عباد الشمس
أمثلة للتحلل المائى (التميؤ):-
[1] تميؤ كلوريد الصوديوم (ملح مشتق من حمض قوى وقاعدة قوية):
H2O OH- + H+
NaCl Na+ + Cl-

NaCl + H2O ==== Na+ + OH- + H+ + Cl-
ويلاحظ من التفاعل ما يأتى:
(‌أ) لا يتكون حمض الهيدروكلوريك لأنه إلكتروليت قوى تام التأين وتظل (H+) فى الماء
(‌ب) لا يتكون هيدروكسيد صوديوم لأنه إلكتروليت قوى تام التأين وتظل (OH-) فى الماء
(‌ج) إذن يصبح المحلول متعادل لأن تركيز (H+) = تركيز (OH-) pH = 7
[2] تميؤ أسيتات الأمونيوم (ملح مشتق من حمض ضعيف وقلوى ضعيف)
H2O H+ + OH-
CH3COONH4 CH3 COO- + NH4+

CH3COONH4 + H2O ==== CH3COOH + NH4OH
ويلاحظ من التفاعل ما يأتى:
(‌أ) يتكون حمض الأسيتيك وهو إلكتروليت ضعيف التأين.
(‌ب) يتكون هيدروكسيد الأمونيوم وهو إلكتروليت ضعيف التأين.
(‌ج) إذا يصبح المحلول متعادل التركيز لأن تركيز (H+) = تركيز (OH-) pH = 7

[3] تميؤ كلوريد الأمونيوم (ملح مشتق من حمض قوى مع قاعدة ضعيفة)
H2O H+ + OH-
NH4Cl Cl- + NH4+

NH4Cl + H2O ==== H+ + Cl- + NH4OH
ويلاحظ من التفاعل ما يأتى:
(‌أ) لا يتكون حمض الهيدروكلوريك لأنه إلكتروليت قوى تام التأين وتظل (H+) فى الماء.
(‌ب) أيونات (OH-) تتحد مع أيونات الأمونيوم وتتكون جزيئات هيدروكسيد الأمونيوم ضعيفة التأين وبذلك تنقص أيونات (OH-) من المحلول فيختل الإتزان.
(‌ج) وتبعاً لقاعدة لوشاتلييه ولكى يعود الاتزان إلى حالته الأصلية تتأين جزيئات أخرى من الماء حتى تعوض النقص فى أيونات (OH-) فيزداد تراكم أيونات (H+) فى المحلول.
(‌د) إذا يصبح المحلول حمضياً لأن تركيز (H+) أكبر من تركيز (OH-) ويكون pH<7
[4] تميؤ كربونات الصوديوم (ملح مشتق من حمض ضعيف وقاعدة قوية)
2H2O 2H+ + 2OH-
Na2CO3 CO32- + 2Na+

Na2CO3 + 2H2O ==== H2CO3 + 2Na+ + 2OH-
ويلاحظ من التفاعل ما يأتى:
(‌أ) لا يتكون هيدروكسيد صوديوم لأنه إلكتروليت قوى تام التأين وتظل أيونات (OH-) فى الماء.
(‌ب) أيونات (H+) تتحد مع أيونات الكربونات ويتكون حمض الكربونيك ضعيف التأين وبذلك تنقص أيونات (H+) من المحلول فيختل الاتزان.
(‌ج) وتبعاً لقاعدة لوشاتلييه ولكى يعود الاتزان إلى حالته الأولى تتأين جزيئات أخرى من الماء حتى تعوض النقص فى أيونات (H+) فيزداد تركم أيونات (OH-) فى المحلول.
(‌د) إذن يصبح المحلول قلوياً لأن تركيز أيونات (OH-) أكبر من تركيزات أيونات (H+) وبذلك يكون pH>7



عند إضافة مذاب إلى كمية معينة من المذيب عند درجة حرارة معينة فإنه يحدث الذوبان إلى حد معين عندها لا يتم الذوبان مادامت كمية المذيب ودرجة الحرارة ثابتة وينشأ حالة الاتزان الميكانيكى.
وتكون سرعة الذوبان تساوى سرعة الترسيب ويمكن تطبيق قانون فعل الكتلة
فعند إذابة بروميد الرصاص شحيح الذوبان فى الماء
PbBr2 Pb2+ + 2Br -
ثابت الاتزان:
KC =
وحيث أن تركيز PbBr2 الصلب يظل ثابتاً تقريباً فإن:
(حاصل الإذابة) KSp = [Pb2+] [Br-]2







مثال: إذا كانت درجة ذوبان كلوريد الفضة AgCl هى 10-5 مول/لتر احسب قيمة حاصل الإذابة.
AgCl Ag+ + Cl-
KSp = [Ag+] [Cl-]
KSp = 10-5 x 10-5 = 10-10 mol/l



من امتحانات الأعوام السابقة
السؤال الأول أكمل ما يأتى:-
(1) يكون المحلول …… عندما تكون قيمة الأس الهيدروجينى له أقل من (7) ويكون المحلول …… عندما تكون قيمة الأس الهيدروجينى له أكبر من (7) (99/أول)
(2) محلول كلوريد الأمونيوم له تأثير ……… على ورقة عباد الشمس، بينما محلول كربونات الصوديوم له تأثير …… على ورقة عباد الشمس. (98/أول)
(3) يكون المحلول قلويا عندما تكون قيمة الأس الهيدروجين له … من 7 (96/ثان)
(4) محلول أسيتات الأمونيوم ……… التأثير على صبغة عباد الشمس بينما محلول كلوريد الأمونيوم ……… التأثير على صبغة عباد الشمس (00/ثان)
(5) قيمة الرقم الهيدروجينى pH لمحلول مائى من كربونات الصوديوم … (01/ثان)
(6) عند ثبوت درجة الحرارة تتناسب سرعة التفاعل الكيميائى تناسباً ……… مع حاصل ضرب تركيز المواد المتفاعلة (96/أول)
السؤال الثانى:- اكتب المصطلح العلمى الذى تدل عليه العبارات الآتية:-
(1) عند ثبوت درجة الحرارة تتناسب سرعة التفاعل الكيميائى تناسباً طردياً مع حاصل ضرب تركيزات المواد المتفاعلة (99/ثان)(00/ثان)
(2) الحد الأدنى من الطاقة التى يجب أن يمتلكها الجزئ لكى يتفاعل عند الاصطدام (05/أول)(01/أول)
(3) حاصل ضرب تركيز أيون الهيدروجين وأيون الهيدروكسيل الناتجين من تأين الماء (01/ثان)
(4) مقدار التغير فى تركيز المواد المتفاعلة فى وحدة الزمن (95/ثان)
(5) المواد التى توصل التيار الكهربى عن طريق حركة أيوناتها (96/أول)
(6) حاصل ضرب تركيزى أيون الهيدروجين وأيون الهيدروكسيل ويساوى 10-14 مول/لتر (04/ثان)
(7) تعبير عن درجة الحموضة أو القاعدية للمحاليل المائية بأرقام متسلسلة موجبة (02/ثان)
( مادة تغير معدل التفاعل الكيميائى دون أن تتغير أو تغير من وضع الاتزان(06/أول)
(9) الجزيئات ذات الطاقة الحركية المساوية لطاقة التنشيط أو تفوقها. (06/ثان)
(10) اللوغاريتم السالب لتركيز أيون الهيدروجين. (07/ثان)
(11) أقصى ضغط لبخار الماء يمكن أن يتواجد فى الهواء عند درجة حرارة معينة (السودان/07)
السؤال الثالث:- علل (اكتب التفسير العلمى)
(1) محلول كربونات الصوديوم قلوى التأثير على صبغة عباد الشمس (95/أول)
(2) تزداد سرعة التفاعل الكيميائى بارتفاع درجة الحرارة (96/ثان)(سودان/07)
(3) يعتبر التحلل الحرارى لنيترات النحاس (II) تفاعل تام (01/أول)
(4) الحاصل الأيونى للماء 10-14 = [10-7] [10-7] = KW (06/ثان)
(5) لا يوجد أيون الهيدروجين (البروتون) الناتج من تأين الأحماض فى محليلها المائية منفرداً. (07/أول)
(6) عند تميؤ ملح كبرونات الصوديوم تزرق ورقة عباد الشمس الحمراء (07/ثان)
السؤال الرابع:- ماذا يقصد بكل من:-
(1) التفاعلات التامة. (98/ثان)
(2) قاعدة لوشاتيليه. (97/أول) (00/أول)
(3) العوامل الحفازة. (96/ثان)
(4) قانون فعل الكتلة. (95/أول)
(5) النظام المتزن. (05/ثان)
(6) معدل التفاعل الكيميائى. (04/ثان)
(7) ضغط بخار الماء المشبع فى الجو. (07/أول)
( الاتزان الأيونى (السودان/07)
السؤال الخامس: اكتب الحرف الأبجدى المناسب: (تخير الإجابة الصحيحة من بين العبارات الآتية)
(1) يكون المحلول حمضياً عندما تكون قيمة الأس الهيدروجينى له ……
(أ) 7 (ب) أقل من 7 (ج) أكبر من 7 (د) 14 (97/أول)
(2) فى التفاعل المتزن التالى:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (-)
يمكن زيادة تركيز NH3 بإحدى الطرق الآتية ……
(أ) تقليل كمية النيتروجين. (ب) ارتفاع درجة الحرارة.
(ج) تقليل كمية الهيدروجين. (د) زيادة الضغط. (99/ثان)
(3) العلاقة بين التفاعل الكيميائى وتركيز المواد المتفاعلة توصل إليها …… (02/أول)
(أ) هايزنبرج (ب) لوشاتيليه (ج) فاج وجولدبرج (د) شرودنجر
(4) محلول كلوريد الحديد (III) تأثيره على ورقة عباد الشمس ……
(أ) قلوى. (ب) حمضى (ج) متعادل (95/ثان)
(5) جميع العوامل الآتية تؤثر على نظام فى حالة اتزان ماعدا …… (04/ثان)
(أ) التركيز. (ب) درجة الحرارة (ج) العوامل الحفازة. (د) الضغط
(6) عامل الحفز فى التفاعلات الانعكاسية يعمل على …… (03/ثان)
(أ) تقليل طاقة تنشيط المتفاعلات. (ب) زيادة سرعة التفاعل العكسى.
(ج) إبطاء سرعة التفاعل العكسى فقط. (د) زيادة سرعة التفاعل الطردى فقط.
(7) ناتج تميؤ ملح كربونات الصوديوم فى الماء هو حمض كربونيك و…… (03/أول)
(أ) أيونات هيدروجين وأيونات صوديوم. (ب) أيونات صوديوم وأيونات هيدروكسيد.
(ج) هيدروكسيد صوديوم. (د) أيونات كربونات وأيونات صوديوم.
( الاتزان الكيميائى الذى ينشأ فى محاليل الإلكتروليتات الضعيفة بين جزيئاتها وبين الأيونات الناتجة يسمى بالاتزان …… (02/ثان)
(أ) التساهمى. (ب) الديناميكى. (ج) الأيونى. (د) الهيدروكسيلى
(9) تحمر ورقة عباد الشمس الزرقاء عند تميؤ ملح ……
(أ) أسيتات الأمونيوم (ب) كلوريد الأمونيوم
(ج) كربونات الصوديوم. (د) كربونات الأمونيوم. (07/أول)
السؤال السادس:
(1) وضح أثر التغير فى الضغط ودرجة الحرارة فى زيادة معدل تكوين غاز النشادر طبقاً للمعادلة:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3, = -92 KJ
(01/ثان)
(2) من التفاعل المتزن التالى وضح تأثير التغير فى الضغط ودرجة الحرارة على زيادة معدل تكوين غاز النيتروجين (02/أول)
H2N-NH2(g) N2(g) + 2H2(g), = -
(3) فى التفاعل المتزن التالى: (01/أول)
N2(g) + O2(g) 2NO(g) - energy
ما أثر الحرارة والضغط وتركيز المواد المتفاعلة على كمية أكسيد النيتريك المتكون.
(4) كيف يؤثر كل تغير من التغيرات الآتية على تركيز غاز الهيدروجين فى النظام المتزن التالى: (05/أول)
H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g), = 41.1 KJ
(أ) إضافة المزيد من ثانى أكسيد الكربون. (ب) زيادة درجة الحرارة.
(5) فى الاتزان الكيميائى الآتى:
FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3 + 3NH4Cl
وضح تأثير زيادة تركيز كلوريد الحديد (III) على لون المحلول (03/أول)
(6) فى النظام المتزن الآتى:
½ N2(g) + ½ O2(g) NO(g), = +
ما هى العوامل التى تساعد على زيادة أكسيد النيتريك. (03/أول)
(7) فى التفاعل المتزن التالى:
SO3(g) SO2(g) + ½ O2(g) (+)
بين أثر كلاً من العوامل الآتية فى تغير اتجاه التفاعل:
(أ) زيادة الضغط. (ب) رفع درجة الحرارة. (02/ثان)
[8] الماء النقى إلكتروليت ضعيف يوصل التيار الكهربى توصيلاً ضعيفاً أجب عن الآتى:
(أ) اكتب معادلة اتزان تأين الماء. (ب) ما نوع الاتزان. (03/ثان)
( فى التفاعل:
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
ما عدد مولات الغاز المتفاعلة؟ وأى من طرفى المعادلة (النواتج أم المتفاعلات) سوف يزداد بزيادة الضغط؟ (07/أول)
السؤال السابع:قارن بين:
(1) الاتزان الكيميائى والاتزان الأيونى. (05/ثان)(06/أول)
السؤال الثامن:
إذا علمت أن قيمة الحاصل الأيونى للماء هو 1×10-14 عند 25 5م – أكمل الجدول التالى عند هذه الدرجة:
H- OH- pH pOH
………… ………… 11 3
………… 1 × 10-9 5 …………
السؤال التاسع: وضح بالمعادلات الكيميائية الموزونة ماذا يحدث فى كل من الحالات الآتية:
(1) إضافة محلول كلوريد الحديد (III) إلى محلول ثيوسيانات الأمونيوم.
السؤال العاشر: حل المسائل الآتية:
(1) احسب ثابت الاتزان للتفاعل:
I2 + H2 2HI
إذا علمت أن تركيزات اليود والهيدروجين ويوديد الهيدروجين عند الاتزان هى على الترتيب 0.1105 ، 0.1105 ، 0.7815 مول/لتر (06/أول)
(2) احسب ثابت الاتزان (KP) للتفاعل:
N2(g) + 2O2(g) 2NO2(g)
إذا كانت الضغوط هى 2 ضغط جو، واحد ضغط جو، 0.2 ضغط جو على الترتيب للغازات N2, O2, NO2 (06/ثان)
(3) محلول يحتوى على كبريتات الباريوم الصلبة BaSO4 فى حالة اتزان ما أيوناته كما يتضح من المعادلة التالية:
BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO2-4(aq)
فإذا كان تركيز أيونات الباريوم عند الاتزان هو 1.04×10-5 مول/لتر – أحسب قيمة حاصر الإذابة لكبريتات الباريوم. (07/أول)
(4) احسب قيمة حاصل الإذابة لكلوريد الفضة (AgCl) إذا كانت درجة ذوبانه هى 10-5 مول/لتر
(07/ثان)
(5) احسب تركيز أيون الهيدروجين فى محلول 0.1 مولارى من حمض الخليك عند 25 5م علماً بأن ثابت الاتزان لهذا الحمض هو 1.8 × 10-5 (السودان/07)
السؤال الحادى عشر:
(1) وضح تأثير تركيز المتفاعلات على سرعة التفاعل الكيميائى. (07/أول)
(2) وضح دور العوامل الحفازة فى الصناعة. (07/ثان)
السؤال الثانى عشر: اكتب نبذة مختصرة عن:
الضوء كأحد العوامل التى تؤثر على معدل التفاعل الكيميائى (السودان/07)

أسئلة متنوعة على الباب السابع
السؤال الأول:اذكر المصطلح العلمى:
(1) عملية تحويل جزيئات غير متأينة إلى أيونات.
(2) نظام ديناميكى يحدث عندما يتساوى معدل التفاعل الطردى مع معدل التفاعل العكسى عند ثبوت درجة حرارة التفاعل.
(3) مواد صلبة تتفكك عند ذوبانها فى الماء إلى أيونات موجبة وسالبة مكونة محاليل توصل التيار الكهربى.
(4) تفاعلات كيميائية يكون أحد نواتجها راسب أو غاز متصاعد ينفصل عن حيز التفاعل.
(5) ضغط لبخار الماء يمكن أن يوجد فى الهواء عند درجة معينة.
(6) الاتزان فى محاليل الإلكتروليتات الضعيفة بين جزيئاتها وبين الأيونات الناتجة عنها.
(7) الأيون الموجب الذى يتكون عندما يتحد جزئ الماء مع أيون الهيدروجين.
( محلول الأس الهيدروكسيلى pOH له = 7
(9) تبادل أيونات الملح والماء لتكوين الحمض والقاعدة المشتق منها الملح.
(10) العلاقة بين درجة التأين ودرجة التخفيف.
(11) حاصل ضرب تركيز أيونات المركب مرفوع لأس يساوى عدد الأيونات مقدرة بالمول/لتر.
(12) محاليل الرقم الهيدروكسيلى لها أكبر من 7
(13) أقصى ضغط لبخار الماء فى حيز معين من الهواء عند درجة حرارة معينة.
(14) تفاعلات تنتهى فى وقت قصير جداً بمجرد خلط المواد المتفاعلة.
(15) الجزيئات التى تمتلك الحد الأدنى من الطاقة الذى يمكنها من التفاعل عند التصادم بجزيئات أخرى.
(16) جزيئات من البروتين تتكون قى الخلايا الحية تقوم بدور العامل الحفاز للكثير من العمليات البيولوجية.
(17) الأحماض التى تتميز بصغر ثابت تأينها.
(18) اللوغاريتم السالب (للأساس 10) لتركيز أيون [H+].
(19) حاصل ضرب تركيز الأيونات التى توجد فى حال اتزان مع محلولها المشبع.
(20) عند درجة الحرارة الثابتة فإن درجة التأين تزداد بزيادة التخفيف لتظل قيمة Ka ثابتة.
(21) الحد الأدنى من الطاقة التى يجب أن يمتلكها الجزئ لكى يتفاعل عند الاصطدام
السؤال الثانى:اذكر السبب العلمى:-
(1) صعوبة ذوبان كلوريد الفضة فى الماء تبعاً للمعادلة:
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) KC = 1.7 10-10
(2) يزداد معدل التفاعل الكيميائى عند إضافة حمض الهيدروكلوريك إلى برادة الحديد بمعدل أكبر من استخدام كتلة متماسكة من الحديد.
(3) محلول غاز كلوريد الهيدروجين فى البنزين لا يوصل التيار بينما محلوله فى الماء يوصل التيار الكهربى.
(4) ينصح بعدم تسخين اسطوانات البوتاجاز بوضع الماء الساخن عليها من الخارج.
(5) محلول أسيتات الأمونيوم متعادل التأثير على عباد الشمس بينما محلول كلوريد الأمونيوم حمضى التأثير.
(6) تزداد سرعة التفاعل بزيادة السطح المعرض للتفاعل.
(7) أيون الهيدروجين لا يوجد منفرداً عندما تتأين الأحماض فى محاليلها.
( تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الخارصين تفاعل تام بينما تفاعل حمض الأسيتيك مع الكحول الإيثيلى غير تام.
(9) حالة الاتزان عملية ديناميكية وليست ساكنة.
(10) قيمة pH للماء النقى تساوى 7
(11) صعوبة انحلال كلوريد الهيدروجين إلى عنصريه تبعاً للمعادلة
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) KC = 4.4 1032
(12) تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين لتكوين النشادر طارد للحرارة ومع ذلك لا يتم إلا بالتسخين.
(13) المركبات العضوية بطيئة فى تفاعلاتها الكيميائية بينما المركبات الأيونية سريعة فى تفاعلاتها.
(14) عند إذابة كبريتات حديد (II) فى الماء يصبح المحلول حمضى التأثير على عباد الشمس بينما عند إذابة كربونات الصوديوم يصبح المحلول قلوى التأثير.
(15) يمكن تطبيق قانون فعل الكتلة على الإلكتروليتات الضعيفة.
(16) يزول لون غاز ثانى أكسيد النيتروجين عند تبريده.
(17) المحلول المائى لحمض الهيدروكلوريك موصل جيد للتيار الكهربى على عكس المحلول المائى لحمض الأسيتيك.
(18) لا يتكون حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الصوديوم عند إذابة ملح الطعام فى الماء.
(19) توضع داخل المحولات الحفزية مواد حفازة.
(20) تزداد سرعة التفاعل كلما كانت المواد المتفاعلة على هيئة مساحيق ومجزأة.
السؤال الثالث: اذكر تجربة عملية لإثبات:
(1) تأثير التركيز على تفاعل متزن.
(2) تأثير درجة الحرارة على تفاعل متزن.
(3) حالة الاتزان الديناميكى.
(4) تزداد درجة التأين بزيادة التخفيف.
السؤال الرابع:
[1] فى التفاعل المتزن التالى:
FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3 + 3NH4Cl
لون أحمر
ما هى التغيرات التى تحدث على شدة اللون الأحمر عند:-
(أ‌) إضافة مزيداً من كلوريد الأمونيوم.
(ب‌) إضافة مزيداً من كلوريد الحديد (III)
[2] فى التفاعل المتزن التالى:
3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) (-)
ما هى أنسب الظروف للحصول على أكبر كمية من غاز النشادر.
[3] فى التفاعل المتزن التالى:
C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O
ماذا يحدث عند:-
(‌أ) إضافة كمية من الماء إلى المخلوط.
(‌ب) إضافة كمية من حمض الكبريتيك المركز إلى المخلوط.
(‌ج) إضافة مزيداً من الكحول الإيثيلى.
[4] فى التفاعل المتزن التالى:
2SO2(g) + O2(g) 2SO3, (-)
وضح تأثير كل من العوامل الآتية على تركيز (SO3)
1- زيادة تركيز الأكسجين. 2- خفض درجة الحرارة. 3- زيادة الضغط.
[5] فى التفاعلين التاليين:
2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
لماذا يتأثر وضع الاتزان بتغير حجم الوعاء فى التفاعل الأول ولا يتأثر فى التفاعل الثانى.
السؤال الخامس: اذكر نوع التفاعلات الكيميائية الآتية مع التعليل:-
(1) AgNO3(aq) + BaCl2(aq) = 2AgCl(s) + Ba(NO3)2(aq)
(2) NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(aq)
(3) 2Cu(NO3)2(s) = 2CuO(s) + 4NO2(g) + O2(g)
(4) CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) فى إناء مغلق
(5) Na2CO3(aq) + K2SO4(aq) = K2CO3(aq) + Na2SO4(aq)
السؤال السادس: قارن بين:
(1) التفاعلات الانعكاسية والتامة. (2) التأين التام والتأين الضعيف.
السؤال السابع:
[1] احسب ثابت الاتزان للتفاعل:
I2(v) + H2(g) 2HI(g)
إذا كان المخلوط المتزن من الهيدروجين واليود ويوديد الهيدروجين محتوياً على 1.445، 0.935، 9.55 مول/لتر من المخلوط على التوالى.
[2] احسب pOH لحمض الأسيتيك CH3COOH عندما يذاب 6 جم منه فى كمية من الماء لتكوين لتر من المحلول علماً بأن ثابت اتزان الحمض Ka = 1.8 × 10-5
[3] اكتب معادلة ثابت الاتزان KC للتفاعلات التالية:
C(s) + CO2(g) 2CO(g)
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
[4] احسب تركيز غاز يوديد الهيدروجين من التفاعل المتزن التالى:
H2(g) + I2(v) 2HI(g), KC = 50.53
علماً بأن تركيز كلاً من I2, H2 عند الاتزان = 12 × 10-3 مول/لتر.
[5] فى التفاعل التالى:
H2(g) + I2(v) 2HI(g),
إذا كانت تركيزات HI, I2, H2 على الترتيب هى 1×10-3 ، 1.5×10-3 ، 5×10-3 مول/لتر عند ثبوت درجة الحرارة هل يكون التفاعل فى حالة اتزان أم لا مع التعليل.


مع التمنيات بالنجاح والتفوق
[img][/img]

موضوع مهم جدا جدا جدا
وربنا يستر على الامتحانات