الاتزان الكيميائي

الاتزان الكيميائي

يمكن التعرف على ظاهرة الاتزان من الظواهر الطبيعية الآتية
-دورة الأكسجين:تظل نسبة الأكسجين ثابتة في الهواء رغم استهلاكه في عمليات التنفس و الاحتراق لأن النباتات تنتجه في عملية البناء الضوئي
-دورة ثاني أكسيد الكربون : ينتج من عمليات التنفس ثم تستهلكه النباتات في عملية البناء الضوئي
-دورة النيتروجين:تستهلكه الكائنات في صورة نشادر أو نترات أو بروتينات و عند موت هذه الكائنات تتحلل فيعود النيتروجين إلى التربة أو الهواء
-دورة الماء : الماء المتصاعد إلى طبقات الجو العليا في صورة بخار يعود ثانية على هيئة مطر كما تستهلكه الكائنات في عمليات التغذية و يعود ثانية في عمليات الإخراج
الاتزان في جسم الإنسان
1-ثبات نسبة السكر في الدم : حيث تبلغ هذه النسبة في دم الإنسان من 80 : 120 مليجرام /100سم3
علل ثبات نسبة السكر في دم الإنسان ؟ لأنه إذا زادت نسبة سكر الجلوكوز في الدم عن المعدل الطبيعي يتم تخزين الزائد على هيئة نشا حيواني
( جليكوجين ) في الكبد و العضلات و إذا قلت نسبته يتحول النشا الحيواني إلى سكر جلوكوز مرة أخرى [جلوكوز======= نشا حيواني ]
2-ثبات نسبة بعض العناصر مثل الكالسيوم و الفوسفور:تبلغ نسبة وجودهما في البلازما و السائل بين الخلوي من36 :40مليجرام /100سم3
علل ثبات نسبة بعض العناصر في الدم مثل الكالسيوم و الفوسفور ؟ لأنه إذا زادت نسبة الكالسيوم أو الفوسفور في الدم تنشط عملية تكوين العظام و إذا قلت النسبة تتحلل العظام لتعويض النقص في نسبة الكالسيوم أو الفوسفور
علل يصاب الانسان أحيانا بلين العظام و هشاشتها و أمراض الأسنان ؟ بسبب نقص نسبة الكالسيوم في الجسم فتتحلل العظام لتعويض النقص في نسبة الكالسيوم
علل ينصح الأم المرضعة ( أو الأطفال ) بتناول البيض و اللبن ؟ لأنها مواد غنية بالكالسيوم فعند تناولها تزداد نسبة الكالسيوم في الدم فتنشط عملية تكوين العظام
الاتزان في المحلول المشبع
عند إضافة قليل من برمنجنات البوتاسيوم KmnO4 الصلبة إلى قليل من الماء في زجاجة ساعة و التحريك تذوب البرمنجنات و يصبح لون المحلول أرجواني و باستمرار إضافة ملح البرمنجنات يزداد اللون الارجواني إلى أن يصل المحلول إلى حد لا يستطيع بعده أن يذيب المزيد من البرمنجنات الصلبة فتترسب في القاع و بذلك يكون المحلول قد وصل إلى حالة التشبع .و هنا يبدو لنا أن النظام قد وصل إلى حالة السكون و أن قيم تركيز المواد أصبحت ثابتة على المستوى المرئي و لكن المستوى غير المرئي فإن عدد من جزيئات برمنجنات البوتاسيوم الصلبة تذوب في الماء و في الوقت نفسه تترسب جزيئات أخرى من المحلول بنفس السرعة .
أي أنه عند تشبع المحلول نحصل على حالة من الاتزان بين عملية الذوبان و عملية الترسيب
الاتزان في الماء عند تسخينه في إناء مغلق
عند وضع كمية من الماء في إناء مغلق على موقد تحدث عمليتين متعاكستين هما التبخير و التكثيف ففي بداية التسخين يكون معدل التبخير هو السائد و يصحبه زيادة في الضغط البخاري و يستمر التبخير حتى يتساوى الضغط البخاري مع ضغط بخار الماء المشبع و عندئذ تحدث حالة اتزان بين سرعة التبخير و سرعة التكثيف و يتساوى عدد جزيئات الماء التي تتبخر مع عدد الجزيئات التي تتكثف .
-الضغط البخاري: هو ضغط بخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة
-ضغط بخار الماء المشبع :هو أقصى ضغط لبخار الماء يمكن أن يتواجد في الهواء عند درجة حرارة معينة
عندما يكون الضغط البخاري مساويا لضغط بخار الماء المشبع نحصل على حالة من الاتزان بين عمليتي التكثيف و التبخير

النظام المتزن : هو نظام ساكن على المستوى المرئي و نظام ديناميكي على المستوى غير المرئي

حالة الاتزان : هي الحالة التي تكون فيها الخواص المنظورة و الملموسة للنظام ثابتة لا تتغير

ملاحظة : الوصول إلى حالة الاتزان لا تعني توقف التغير في الاتجاهين الطردي و العكسي .. و لكن حدوثهما مستمر في كلا الاتجاهين بنفس المعدل


الاتزان في التفاعلات الكيميائية
التفاعلات التامة ( غير الانعكاسية )
* هي التفاعلات التي تسير في اتجاه واحد فقط و هو اتجاه تكوين النواتج ( الاتجاه الطردي )
حيث لا تتفاعل النواتج مع بعضها مرة أخرى لتكوين المواد المتفاعلة تحت نفس الظروف
لخروج أحد النواتج من حيز التفاعل على هيئة غاز أو راسب
أمثلة
NaCl+AgNO3 ----------> NaNO3 + AgCl

Mg+2HCl ----------> MgCl2 + H2

CuCO3 -----------> CuO + CO2

Cu(NO3)2------------> CuO + NO2+ O2
*علل الانحلال الحراري لكربونات النحاس تفاعل تام ؟
ملاحظة : التفاعلات التامة لا يحدث فيه حالة اتزان
التفاعلات الانعكاسية ( غير التامة )
*هي تفاعلات تسير في الاتجاهين الطردي و العكسي حيث توجد النواتج و المتفاعلات في حيز التفاعل
مثال
تفاعل الكحول الإيثيلي C2H5OH مع حمض الأسيتيك CH3COOH لتكوين استر أسيتات الإيثيل CH3COOC2H5

C2H5OH ========= CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH +

* يلاحظ أن صبغة عباد الشمس تتلون باللون الأحمر عند وضعها في الإناء الذي يتم فيه التفاعل رغم أن المواد الناتجة ( استر أسينات الاثيل و الماء ) متعادلة التأثير على عباد الشمس ( علل )
لأن التفاعل انعكاسي و هذا يعني وجود النواتج و المتفاعلات في حيز التفاعل فتتلون صبغة عباد الشمس باللون الأحمر لوجود حمض الأسيتيك في حيز التفاعل

ملاحظة : هذا النوع من التفاعلات يحدث في اتزان بين المتفاعلات و النواتج لوجود كل منهما في حيز التفاعل

الاتزان الكيميائي
هو نظام ديناميكي يحدث عندما يتساوى معدل التفاعل الطردي ع معدل التفاعل العكسي عند ثبات تركيز المتفاعلات و النواتج و تحت ظروف واحدة من الضغط و درجة الحرارة ( و يحدث في التفاعلات الانعكاسية )
بين نوع التفاعلات الآتية
1- NaOH(L) +HCl(L) = NaCl(L) + H2O(L)
2- AgNO3(aq)+BaCl2(aq) = Ba(NO3)2(aq) +AgCl(s)
3- CO(g) + H2O(g) = CO2(g)+ H2(g) في إناء مغلق
4- CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) في إناء مغلق