14.8

مبدأ لوشاتيليير: تغيير الحجم (الضغط)

33.9K views02:32 min

يمكن استخدام مبدأ لو شاتليه للتنبؤ بردة فعل نظام في حالة توازن،تجاه الاختلال نتيجة تغيير في الضغط أو الحجم. يتناسب حجم الغاز عكسيًا مع ضغطه،وعليه فبالنسبة لنظام متوازن،فإن إنقاص الحجم يؤدي إلى زيادة الضغط ويسبب اختلالًا في التوازن. واستجابة لذلك،ستتحرك وضعية التوازن باتجاه يحد من الاختلال.

ينص قانون الغاز النموذجي على أن ضغط الغاز يتناسب طرديًا مع عدد المولات. بالتالي،يعتمد اتجاه الحركة اللازم لاستعادة التوازن،على عدد مولات جسيمات الغاز في كل من طرفي التفاعل. بما أن ارتفاع عدد المولات يؤدي إلى زيادة الضغط،فإن زيادة الضغط تحرك وضعية التوازن باتجاه الطرف ذو العدد الأقل من المولات لتخفيض الضغط.

وبالمثل،فإن انخفاض الضغط يحرك وضعية التوازن باتجاه الطرف ذو العدد الأكبر من مولات الغاز. لنتأمل توازنًكيميائيًا،حيث يتفكك مول واحد من خماسي كلوريد الفوسفور الغازي إلى مول واحد من ثلاثي كلوريد الفوسفور ومول واحد من غاز الكلور كلياًمولان اثنان من الناتج. إذا دُفعت الوضعية للأسفل،سينخفض حجم نظام التوازن،مما سيزيد الضغط.

سيؤدي ذلك إلى اختلال التوازن وتصبح قيمة Q أكبر من K.وبالتالي،ستتحرك وضعية التوازن باتجاه المواد المتفاعلة ذات العدد الأقل من مولات جسيمات الغاز،من أجل تخفيض الضغط واستعادة التوازن. وفي المقابل،فإن سحب الوضعية للأعلى يزيد الحجم ويقلل الضغط. في هذه الحالة،تصبح قيمة Q أقل من K.لزيادة الضغط،تتحرك وضعية التوازن باتجاه النواتج،وهي الطرف الأعلى من حيث عدد مولات الغاز،فتستعيد التوازن.

زيادة الضغط بإضافة غاز خامل إلى خليط متوازن عند حجم ثابت،لا يؤثر في التوازن،لأن الضغوط الجزئية للمواد المتفاعلة الغازية والنواتج لا تتغير. بالنسبة لأنظمة التوازن،التي تتساوى فيها أعداد مولات المواد المتفاعلة الغازية والنواتج،كالتفاعل بين غاز اليود وغاز الكلور لإنتاج أحادي كلوريد اليود،فإن التغيير في حجم النظام لن يكون له أي تأثير على التوازن.

Overview

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بالنسبة لتوازن الطور الغازي، يمكن أن تحدث تغيرات في تركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات مع تغير الحجم والضغط. ويتناسب الضغط الجزئي، P, للغاز المثالي مع تركيزه المولي، M.

Eq1

لذا فإن التغييرات في الضغوط الجزئية لأي مادة متفاعلة أو منتج هي في الأساس تغيرات في التركيزات؛ لذلك، فإن هذه التغييرات تنتج نفس التأثيرات على التوازن. بصرف النظر عن إضافة أو إزالة المواد المتفاعلة أو المنتجات، يمكن أيضًا تغيير ضغوط (تركيزات) الأنواع في توازن الطور الغازي عن طريق تغيير الحجم الذي يشغله النظام. نظرًا لأن جميع أنواع توازن الطور الغازي تشغل نفس الحجم، فإن تغييرًا معينًا في الحجم سيؤدي إلى نفس التغيير في التركيز لكل من المواد المتفاعلة والمنتجات. من أجل تمييز التحول، إن وجد، الذي سيحدثه هذا النوع من الإجهاد ، يجب مراعاة قياس العناصر المتفاعلة في التفاعل.

عند التوازن ، التفاعل N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO (g) موصوفة في حاصل قسمة التفاعل

Eq2

إذا انخفض الحجم الذي يشغله خليط التوازن لهذه الأنواع بمعامل 3 ، فإن الضغوط الجزئية لجميع الأنواع الثلاثة ستزداد بمعامل 3:

Eq3

وهكذا، فإن تغيير حجم خليط توازن الطور الغازي لا يؤدي إلى حدوث تحول في التوازن.

معاملة مماثلة لنظام مختلف، 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g) بكل الأحوال، ينتج عنها عن نتيجة مختلفة:

Eq4

في هذه الحالة، ينتج عن التغيير في الحجم حاصل قسمة التفاعل أصغر من ثابت التوازن، وبالتالي فإن التوازن سوف يتحول إلى اليمين.

توضح هذه النتائج العلاقة بين القياس المتكافئ لتوازن الطور الغازي وتأثير تغيير الضغط (التركيز) الناجم عن الحجم. إذا كانت الكميات المولية الإجمالية للمواد المتفاعلة والمنتجات متساوية ، كما في المثال الأول ، فإن التغيير في الحجم لا يغير التوازن. إذا كانت الكميات المولية للمواد المتفاعلة والنواتج مختلفة ، فإن التغيير في الحجم سيغير التوازن في اتجاه أفضل “يستوعب” تغيير الحجم. في المثال الثاني، ثلاثة مولات من المادة المتفاعلة (SO₂ و O₂) تنتج مولات من المنتج (SO₃) ، وبالتالي تناقص يتسبب حجم النظام في تحول التوازن إلى اليمين لأن التفاعل الأمامي ينتج غازًا أقل (2 مول) من التفاعل العكسي (3 مول). على العكس من ذلك، فإن زيادة حجم نظام التوازن هذا سيؤدي إلى تحول نحو المواد المتفاعلة.

تم اقتباس هذا النص من Openstax, Chemistry 2e, Section 13.3 Shifting Equilibria: LeChatelier’s Principle.

Transcript

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن استخدام مبدأ لو شاتليه للتنبؤ بردة فعل نظام في حالة توازن،تجاه الاختلال نتيجة تغيير في الضغط أو الحجم. يتناسب حجم الغاز عكسيًا مع ضغطه،وعليه فبالنسبة لنظام متوازن،فإن إنقاص الحجم يؤدي إلى زيادة الضغط ويسبب اختلالًا في التوازن. واستجابة لذلك،ستتحرك وضعية التوازن باتجاه يحد من الاختلال.

ينص قانون الغاز النموذجي على أن ضغط الغاز يتناسب طرديًا مع عدد المولات. بالتالي،يعتمد اتجاه الحركة اللازم لاستعادة التوازن،على عدد مولات جسيمات الغاز في كل من طرفي التفاعل. بما أن ارتفاع عدد المولات يؤدي إلى زيادة الضغط،فإن زيادة الضغط تحرك وضعية التوازن باتجاه الطرف ذو العدد الأقل من المولات لتخفيض الضغط.

وبالمثل،فإن انخفاض الضغط يحرك وضعية التوازن باتجاه الطرف ذو العدد الأكبر من مولات الغاز. لنتأمل توازنًكيميائيًا،حيث يتفكك مول واحد من خماسي كلوريد الفوسفور الغازي إلى مول واحد من ثلاثي كلوريد الفوسفور ومول واحد من غاز الكلور كلياًمولان اثنان من الناتج. إذا دُفعت الوضعية للأسفل،سينخفض حجم نظام التوازن،مما سيزيد الضغط.

سيؤدي ذلك إلى اختلال التوازن وتصبح قيمة Q أكبر من K.وبالتالي،ستتحرك وضعية التوازن باتجاه المواد المتفاعلة ذات العدد الأقل من مولات جسيمات الغاز،من أجل تخفيض الضغط واستعادة التوازن. وفي المقابل،فإن سحب الوضعية للأعلى يزيد الحجم ويقلل الضغط. في هذه الحالة،تصبح قيمة Q أقل من K.لزيادة الضغط،تتحرك وضعية التوازن باتجاه النواتج،وهي الطرف الأعلى من حيث عدد مولات الغاز،فتستعيد التوازن.

زيادة الضغط بإضافة غاز خامل إلى خليط متوازن عند حجم ثابت،لا يؤثر في التوازن،لأن الضغوط الجزئية للمواد المتفاعلة الغازية والنواتج لا تتغير. بالنسبة لأنظمة التوازن،التي تتساوى فيها أعداد مولات المواد المتفاعلة الغازية والنواتج،كالتفاعل بين غاز اليود وغاز الكلور لإنتاج أحادي كلوريد اليود،فإن التغيير في حجم النظام لن يكون له أي تأثير على التوازن.

Explore More Videos

Le Chatelier s Principle

Change In Volume

Change In Pressure

System Response

Equilibrium Position

Minimize Stress

Number Of Moles

Shift In Equilibrium

Chemical Equilibrium

Phosphorus Pentachloride Decomposition

Phosphorus Trichloride