ما هو التوازن الكيميائي Chemical Equilibrium

 يمكن تعريف التوازن الكيميائي على أنه نوع من أنواع التوازن الديناميكي، والذي يتم من خلاله الوصول لمرحلة الاستقرار بداخل العديد من التفاعلات، التي تتم بين مختلف العناصر الكيميائية، وعندها تتّزن النواتج مع المتفاعلات.

كيف يتم التوازن الكيميائي

ويتم الوصول إلى مرحلة التوازن أو الاتزان الكيميائي:

• عندما لا يتم حدوث تغيير داخل النسب الخاصة بتركيزات المواد التي يتم بها حدوث التفاعل الكيميائي.
• يمكن تعريفه بشكل آخر، على أنه معدلات التفاعل التي تتم داخل التفاعل الكيميائي من الناحية الأمامية، التي تكون مساوية لمعدلات التفاعل التي تتم داخل التفاعل الكيميائي من الناحية العكسية.
• كما يمكن كذلك توضيح التفاعل الكيميائي من الناحية العكسية، على أنه نوع التفاعل الذي يحدث بين المواد التي يتم خروجها بعد حدوث التفاعل الكيميائي بين المواد الأصلية حتى يتم إعادة إنتاج المواد الأصلية مرة أخرى.(1)

•  تلك التفاعلات يتم الوصول بها إلى مرحلة الاتزان،  عندما يتوالد حدوث التفاعل الأمامي والعكسي بتركيزات متساوية وكذلك بسرعات متساوية.
• في الحالة التي يتم بها وصف التوازن الذي يحدث بين التفاعلات العكسية في تلك الحالة،  يكون ثابت التوازن هو عملية توضيح لمدى الاتزان الذي يتم بين المواد التي يتم إنتاجها من التفاعل الأصلي والمواد المتفاعلة.(2)

يمكنك الاطلاع أيضًا على: بثلاث طرق يمكن لدراسة الكيمياء العضوية تغيير دماغك!

العوامل المؤثرة على التوازن الكيميائي Chemical Equilibrium

هناك عدة العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي، والتي تتمثل في الآتي:

أولاً درجة الحرارة Temperature:

• إن الزيادة التي تحدث في درجات الحرارة داخل التفاعل الكيميائي المتوازن تتسبب في إحداث مجموعة من التغييرات.
• تجعل هذه التغيرات من هذا التفاعل،  يميل نحو التفاعلات من النوع الماص للحرارة، وعلى العكس من ذلك تعرض التفاعل إلى البرودة تتسبب في التحويل إلى نوع التفاعل الطارد للحرارة. (2)

ثانياً الغازات الخاملة Nobel gases:

تتمثل عملية إضافة الغاز من النوع الخامل قد يحدث تغيير؛ ولكن في حالة الإضافة على غاز ذات حجم معين وثابت، ففي تلك الحالة يزداد الضغط وتبقى الضغوطات الجزئية على حالتها الثابتة.

ثالثاً التركيزات الخاصة بالمواد Concentrations:

يُعد التركيز من العوامل المهمة والتي تؤثر بشكل مباشر على الاتزان الكيميائي للتفاعل؛ حيث في حالة حدوث خلل في التركيز سوءًا بالزيادة أو النقصان؛ سيؤثر ذلك التغيير على اتزان التفاعل.

رابعاً الضغط Pressure:

•  لا يؤثر عامل الضغط على اتزان التفاعلات الكيميائية في الحالات العادية normal state؛ ولكن يمكن أن يؤثر في حالة اختلاف أعداد المولات الخاصة بالمواد الغازية سواء الداخلة في التفاعل أو الخارجة منه.

خامساً المحفزات Catalysts:

تُعرف المحفزات أو المواد المحفزة على أنها المواد التي تساعد في زيادة سرعة التفاعل؛ ويجب التنويه فقط، على أنه يزيد من سرعة التفاعل فقط ولا يدخل في عملية التفاعل الكيميائي.

يُعد النيكل (Ni) من أشهر العناصر المحفزة التي تساهم في زيادة سرعة تفاعلات الأكسدة والاختزال دول تدخل فيها.(2)

يمكنك الاطلاع أيضًا على: علماء كيمياء حيوية يكتشفون علاجًا جديدًا موجهًا لمرضى السكري

ثابت التوازن الكيميائي Equilibrium Constant

• يمكن تعريف ثابت الاتزان الكيميائى (K) على أنه القيمة العددية التي ترتبط بأي تفاعل كيميائي يتم على حده.
• يكون ذلك وفقاً لدرجة حرارة كل تفاعل كيميائي؛ حيت يمكن من خلال هذا الثابت التعرف على تركيز مختلف المواد التي تدخل في التفاعلات الكيميائية، ومعرفة هل تلك التركيزات الخاصة بالمواد الداخلة في التفاعل أعلى من المواد الناتجة أم لا. (³)
•  كما أنه هو الدليل على وصول التفاعل إلى مرحلة التوازن داخل التفاعل الكيميائي أم لا.
• يدل ثابت الاتزان الكيميائي علي أن التفاعلات التي تتم بصورة أمامية متساوية مع التفاعلات العكسية، وأن الخليط الخاص بكلا من المواد الداخلة في التفاعل والناتجة عنه لم يحدث بها أي تغيير.

قانون ثابت التوازن Equilibrium Constant Law

يمكن أن نضع فرض وهو Aa+Bb⇆Cc +Dd

• وفي تلك الحالة فإن c,d يمثلون التركيزات الخاصة بتوازن المادة التي تنتج عن التفاعل.
• أما a,b فهم يمثلون تركيزات المواد الداخلة في التفاعل الكيميائي. وبذلك يمكن أن نحسب ثابت التفاعل في تلك المعادلة. (³)

المراجع 

1. Chemical equilibrium. Britannica. Retrieved January 4, 2021, from https://www.britannica.com/science/chemical-equilibrium
2. Chemical Equilibrium – Factors Affecting Chemical Equilibrium. Byjus. Retrieved January 4, 2021, from https://byjus.com/jee/chemical-equilibrium/
3. Equilibrium Constant. Chemistry for Non-Majors. Retrieved January 4, 2021, from https://courses.lumenlearning.com/cheminter/chapter/equilibrium-constant/