المناهج الدراسية
تسجيل الدخول

المناهج الدراسية

الكيمياء

الباب الأول - العناصر الانتقالية

0/51

الباب الثاني - التحليل الكيميائي

0/35

الباب الثالث - الاتزان الكيميائي

0/34

الباب الرابع - الكيمياء الكهربية

0/44

الباب الخامس - الكيمياء العضوية

0/89

دروس إضافية

0/166
نص الدرس

الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه

الكيمياء

الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه

مقدمة

مقدمة

  • التفاعلات التامة والانعكاسية ومفهوم الاتزان الكيميائي.
  • معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة فيه ونظرية التصادم وطاقة التنشيط.
  • قانون فعل الكتلة وثابت الاتزان (Kc وKp) وحساباتهما.
  • قاعدة لوشاتيليه وتأثير التركيز والضغط والحرارة والحفاز.

🌳 شجرة المفاهيم

الدرس الأولمعدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه
├── أولًاالنظام المتزن والاتزان الفيزيائي
├── ثانيًاالتفاعلات التامة
│ └── أمثلة
├── ثالثًاالتفاعلات الانعكاسية والاتزان الكيميائي
│ ├── مثالالأسترة

│ └── تعريف الاتزان الكيميائي

├── رابعًا←معدل التفاعل الكيميائي

│ └── تفاوت سرعة التفاعلات

├── خامسًا←العوامل المؤثرة في معدل التفاعل

│ ├── أ) طبيعة المواد المتفاعلة (نوع الترابط)

│ ├── ب) مساحة السطح المعرض للتفاعل

│ ├── ج) التركيز

│ ├── د) درجة الحرارة

│ ├── هـ) الضغط

│ ├── و) العامل الحفاز

│ └── ز) الضوء

├── سادسًا←قانون فعل الكتلة

│ ├── تجربة توضيحية

│ ├── اشتقاق ثابت الاتزان

│ ├── الصيغة العامة

│ ├── مثال محلول

│ ├── دلالات قيمة ثابت الاتزان

│ └── ملاحظات هامة في كتابة Kc
├── سابعًاثابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية (Kp)
│ └── مثالتحضير النشادر (هابر)
├── ثامنًانظرية التصادم وطاقة التنشيط
├── تاسعًاالعامل الحفاز

│ └── أهمية الحفازات

├── عاشرًا←قاعدة لوشاتيليه

│ ├── أ) تأثير التركيز

│ ├── ب) تأثير الضغط (للغازات فقط)

│ ├── ج) تأثير درجة الحرارة

│ ├── تجربة ثاني أكسيد النيتروجين

│ └── د) تأثير العامل الحفاز

└── حادي عشر←ملخص تأثير العوامل على الاتزان
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 1 / 17
أولًا: النظام المتزن والاتزان الفيزيائي

أولًا: النظام المتزن والاتزان الفيزيائي

🧊 مخطط ثلاثي الأبعاد لطاقة التنشيط وحاجز الطاقة للتفاعل الكيميائي (3D Potential Energy Surface)

D Scientific Render

  • يوضح الشكل مخططًا ثلاثي الأبعاد لسطح الطاقة يبيّن مسار التفاعل من المتفاعلات إلى النواتج عبر قمة تمثل حاجز طاقة التنشيط.
  • وتعمل الحفازات على خفض هذه القمة، فيسهل مرور المتفاعلات إلى النواتج دون تغيير في الطاقة الكلية للتفاعل.
  • يوضح مسار التفاعل الكيميائي وحاجز طاقة التنشيط (Activation Barrier)، ودور العوامل الحفازة في تخفيض قمة حاجز الطاقة لتسريع التفاعل دون استهلاكها.
  • النظام المتزن نظام ساكن على المستوى المرئي، ديناميكي على المستوى غير المرئي.
  • مثال كمية ماء في إناء مغلق على موقد تحدث فيها عمليتان متضادتان: التبخير والتكثيف.
  • في بداية التسخين يكون التبخير هو السائد فيزداد الضغط البخاري (ضغط بخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة).
  • يستمر التبخير حتى يتساوى الضغط البخاري مع ضغط بخار الماء المشبع (أقصى ضغط لبخار الماء يمكن أن يوجد في الهواء عند تلك الدرجة).
  • عندئذ تحدث حالة اتزان عدد الجزيئات المتبخرة يساوي عدد الجزيئات المتكثفة.
  • يحدث الاتزان أيضًا في العديد من التفاعلات الكيميائية.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 2 / 17
ثانيًا: التفاعلات التامة

ثانيًا: التفاعلات التامة

التفاعلات التامة (غير الانعكاسية)←تسير غالبًا في اتجاه واحد (الطردي تقريبًا)؛ لأن المواد الناتجة التي تحتوي على غاز أو راسب يصعب أن تتحد ثانية لتكوين المتفاعلات في نفس الظروف.
  • إضافة محلول كلوريد الصوديوم إلى نترات الفضة يكوّن راسبًا أبيض من كلوريد الفضة.
  • NaCl(aq) + AgNO₃(aq) → NaNO₃(aq) + AgCl(s)↓
  • وضع شريط ماغنسيوم في حمض الهيدروكلوريك يتصاعد غاز الهيدروجين.
  • Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)↑
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 3 / 17
ثالثًا: التفاعلات الانعكاسية والاتزان الكيميائي

ثالثًا: التفاعلات الانعكاسية والاتزان الكيميائي

التفاعلات الانعكاسية←تفاعلات تسير في الاتجاهين الطردي والعكسي، فتبقى المتفاعلات والنواتج موجودة باستمرار في حيز التفاعل.
  • عند تفاعل مول من حمض الخليك مع مول من الإيثانول يُتوقع تكوّن مول إستر ومول ماء.
  • لكن محلول التفاعل يحمّر ورقة عباد الشمس الزرقاء رغم أن النواتج متعادلة، لأن بالمحلول حمض الخليك لم يستهلك كله.
  • CH₃COOH(aq) + C₂H₅OH(aq) ⇌ CH₃COOC₂H₅(aq) + H₂O(l)
الاتجاه الطردي←تكوّن الإستر. الاتجاه العكسي: تحلل الإستر مائيًا.
  • الاتزان الكيميائي في التفاعلات الانعكاسية نظام ديناميكي ينشأ عندما يتساوى معدل التفاعل الطردي مع معدل التفاعل العكسي، فتثبت تركيزات المتفاعلات والنواتج.
  • يظل الاتزان قائمًا طالما:
  • بقيت جميع المواد المتفاعلة والناتجة موجودة في وسط التفاعل (لا يتصاعد غاز ولا يتكون راسب).
  • ظلت ظروف التفاعل كدرجة الحرارة والضغط ثابتة.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 4 / 17
رابعًا: معدل التفاعل الكيميائي

رابعًا: معدل التفاعل الكيميائي

  • معدل التفاعل التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في وحدة الزمن.
  • يُعبَّر عن التركيز بالمول/لتر، وعن الزمن بالثانية أو الدقيقة، ووحدة المعدل: mol / L.s أو mol / L.min.
  • في التفاعل التام نسبيًا يقل تركيز المتفاعلات حتى تُستهلك تقريبًا ويزداد تركيز النواتج.
  • في التفاعل الانعكاسي يتغير التركيزان حتى يصلا إلى حالة اتزان فيثبتان.
لحظية تقريبًاتفاعل نترات الفضة مع كلوريد الصوديوم (يتكون كلوريد الفضة الأبيض بمجرد الخلط).
بطيئة نسبيًاتفاعل الزيوت النباتية مع الصودا الكاوية لتكوين الصابون والجليسرين.
بطيئة جدًاتفاعلات تحتاج شهورًا أو سنوات، مثل تكوّن الصدأ.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 5 / 17
خامسًا: العوامل المؤثرة في معدل التفاعل

خامسًا: العوامل المؤثرة في معدل التفاعل

  1. تتأثر سرعة التفاعل بالعوامل:
  2. طبيعة المواد المتفاعلة.
  3. تركيز المواد المتفاعلة.
  4. درجة الحرارة.
  5. الضغط (في الغازات).
  6. العامل الحفاز.
  7. الضوء.
  8. مساحة السطح المعرض للتفاعل.
  • التفاعلات بين المواد الأيونية (كنترات الفضة وكلوريد الصوديوم) لحظية وسريعة جدًا، لأن الأيونات متوفرة وتتفاعل بمجرد الخلط.
  • التفاعلات بين المواد التساهمية تحتاج إلى كسر روابط تساهمية فهي أبطأ عادةً.
  • كتلتان متساويتان من الخارصين، إحداهما مسحوق والأخرى قطعة واحدة، تُوضعان في حجمين متساويين من حمض الهيدروكلوريك المخفف.
  • التفاعل مع المسحوق ينتهي في زمن أقل منه مع القطعة الواحدة.
  • كلما زادت مساحة السطح المعرض للتفاعل زاد معدل التفاعل.
  • كلما زاد عدد الجزيئات المتفاعلة (أي زاد التركيز) زادت فرص التصادم وزادت سرعة التفاعل.
  • وضع العالمان النرويجيان جولدبرج وفاج القانون الذي يربط بين سرعة التفاعل وتركيز المتفاعلات (قانون فعل الكتلة).
  • ترفع الحرارة الطاقة الحركية للجزيئات، فتزيد نسبة الجزيئات المنشطة فيزداد المعدل.
  • كثير من التفاعلات تتضاعف سرعتها تقريبًا إذا ارتفعت الحرارة بمقدار 10°م.
  1. يؤثر في التفاعلات الغازية
  2. فزيادة الضغط تقرب الجزيئات وتزيد التصادم.
  • موضح في بند مستقل لاحقًا.
  • تتأثر بعض التفاعلات بالضوء، ومنها التمثيل الضوئي يمتص الكلوروفيل الضوء ويتكون الكربوهيدرات في وجود CO₂ والماء.
  • أفلام التصوير تحتوي على بروميد الفضة في طبقة جيلاتينية؛ فعند سقوط الضوء يكتسب أيون الفضة الموجب إلكترونًا من أيون البروميد فيتحول إلى فضة، ويُمتص البروم في الجيلاتين.
  • Ag+ + e− → Ag
  • كلما زادت شدة الضوء زادت كمية الفضة المتكونة.
شكل 2: تأثير مساحة السطح على سرعة التفاعل
شكل 2: تأثير مساحة السطح على سرعة التفاعل
  1. يبيّن الشكل أثر مساحة السطح في سرعة التفاعل
  2. فكلما قُسِّم المتفاعل الصلب إلى جسيمات أدق زادت المساحة المعرضة للتصادم.
شكل 3: التركيز ومعدل التفاعل
شكل 3: التركيز ومعدل التفاعل
شكل 3: التركيز ومعدل التفاعل←خامسًا: العوامل المؤثرة في معدل التفاعل
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 6 / 17
سادسًا: قانون فعل الكتلة

سادسًا: قانون فعل الكتلة

قانون فعل الكتلة←عند ثبوت درجة الحرارة تتناسب سرعة التفاعل الكيميائي طرديًا مع حاصل ضرب التركيزات المولارية للمواد المتفاعلة، كل منها مرفوع لأس يساوي عدد مولاته في المعادلة الموزونة.

يبيّن الشكل أثر مساحة السطح في سرعة التفاعل، فكلما قُسِّم المتفاعل الصلب إلى جسيمات أدق زادت المساحة المعرضة للتصادم. وبذلك يرتفع عدد التصادمات الفعالة وتسرع سرعة التفاعل، وهذا مرتبط بالعوامل المؤثرة في معدل التفاعل التي تتناولها الفقرة.

  • يُضاف محلول كلوريد الحديد III (أصفر باهت) تدريجيًا إلى محلول ثيوسيانات الأمونيوم (عديم اللون)، فيتكون ثيوسيانات الحديد III الأحمر الدموي.
  • FeCl₃ + 3NH₄SCN ⇌ Fe(SCN)₃ + 3NH₄Cl
  1. عند إضافة مزيد من كلوريد الحديد III يزداد احمرار المحلول
  2. فيدل على تكوّن مزيد من ثيوسيانات الحديد III.
  • معدل التفاعل الطردي r1 = k1 [FeCl3] [NH4SCN]3
  • معدل التفاعل العكسي r2 = k2 [Fe(SCN)3] [NH4Cl]3
  • حيث k₁ وk₂ ثابتا معدل التفاعل الطردي والعكسي، والأقواس المربعة تدل على التركيز بالمول/لتر.

    يعرض الشكل تعبيرات سرعتي التفاعل الطردي والعكسي وفق قانون فعل الكتلة، حيث تتناسب كل سرعة مع حاصل ضرب التركيزات المولارية مرفوعة لأسس تساوي معاملاتها في المعادلة. وتمثل k1 وk2 ثابتي المعدل، والأقواس المربعة تدل على التركيز بالمول لكل لتر.

  • عند الاتزان يتساوى المعدلان r₁ = r₂ فيكون:

k1 [FeCl3] [NH4SCN]3 = k2 [Fe(SCN)3] [NH4Cl]3

  • Kc = k1 / k2 = ([Fe(SCN)3] [NH4Cl]3) / ([FeCl3] [NH4SCN]3)
ثابت الاتزان (Kc)←خارج قسمة حاصل ضرب تركيزات النواتج على حاصل ضرب تركيزات المتفاعلات عند الاتزان، كل منها مرفوع لأس عدد مولاته.
  1. aA + bB ⇌ cC + dD
  2. Kc = ([C]ᶜ [D]ᵈ) / ([A]ᵃ [B]ᵇ)

مثال محلول

✍️ أمثلة محلولة

  • مثال 1 تفاعل الهيدروجين مع اليود H₂ + I₂ ⇌ 2HI.
  • تركيزات الاتزان [H2] = [I2] = 0.221 mol/L و [HI] = 1.563 mol/L .
  • احسب Kc.
  • الحل:

Kc = ([HI]2) / ([H2] [I2])

Kc = ((1.563)2) / (0.221 × 0.221)

Kc = 2.443 / 0.04884

Kc ≈ 50

قيمة Kc صغيرة (Kc < 1)حاصل ضرب تركيز النواتج أقل من حاصل ضرب تركيز المتفاعلات، أي لا يسير التفاعل جيدًا نحو تكوين النواتج ويكون للتفاعل العكسي دور فعال.
مثالذوبان كلوريد الفضة في الماء: AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl−(aq)، وقيمة Kc صغيرة جدًا (نحو 10−10)، وتدل على أن كلوريد الفضة شحيح الذوبان.
قيمة Kc كبيرة (Kc > 1)يستمر التفاعل إلى قرب نهايته، والتفاعل الطردي هو السائد تقريبًا.
مثالتفاعل الهيدروجين مع الكلور H₂ + Cl₂ ⇌ 2HCl، وقيمة Kc كبيرة جدًا.
  • لا يُكتب تركيز الماء النقي كمذيب ولا المواد الصلبة ولا الرواسب في ثابت الاتزان؛ لأنها ذات تركيز ثابت مهما اختلفت كميتها.
  • القيمة العددية لـ Kc لا تتغير بتغير تركيز المتفاعلات أو النواتج عند نفس درجة الحرارة.
  • العامل الوحيد الذي يغير قيمة Kc هو درجة الحرارة.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 7 / 17
سابعًا: ثابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية (Kp)

سابعًا: ثابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية (Kp)

  • تُقاس تراكيز المحاليل بالمولارية وتوضع بين أقواس مربعة [ ].
  • إذا كانت المواد الداخلة في التفاعل أو الناتجة منه غازية يُعبَّر عن التركيز عادة بـ الضغط الجزئي (P).
  • الضغط الكلي للتفاعل = مجموع الضغوط الجزئية لغازاته.

مثال: تحضير النشادر (هابر)

  1. N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
  2. Kp = ((PNH3)2) / (P2 × (P2)3)
  • تفاعل مول واحد من النيتروجين مع 3 مول هيدروجين ينتج 2 مول نشادر، أي يصحبه نقص في عدد المولات وبالتالي نقص في الحجم.
  • قيمة Kp لا تتغير بتغير الضغوط الجزئية للغازات عند نفس درجة الحرارة.
    مثال 2: في الاتزان N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) كان الضغط الجزئي لـ NO₂ يساوي 0.2 atm ولـ N₂O₄ يساوي 0.1 atm. احسب Kp.
    الحل:

    يوضح الشكل مفهوم ثابت الاتزان بدلالة الضغوط الجزئية، ويطبقه على التفاعل N2O4 ⇌ 2NO2 حيث الضغط الجزئي لـ NO2 يساوي 0.2 atm ولـ N2O4 يساوي 0.1 atm. فتكون قيمة Kp مساوية لمربع 0.2 مقسومًا على 0.1، أي 0.4 atm، وهي لا تتغير بتغير الضغوط عند ثبوت درجة الحرارة.

  • Kp = ((PNO2)2) / P2O4

  • Kp = ((0.2)2) / 0.1

  • Kp = 0.04 / 0.1 = 0.4 atm

الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 8 / 17
ثامنًا: نظرية التصادم وطاقة التنشيط

ثامنًا: نظرية التصادم وطاقة التنشيط

شكل 5: التصادم وطاقة التنشيط يوضح الشكل نظرية التصادم، فلا يحدث التفاعل إلا إذا تصادمت الجزيئات بطاقة تساوي طاقة التنشيط أو تفوقها، وهي الحد الأدنى اللازم لكسر الروابط. ولهذا يزداد معدل التفاعل بارتفاع درجة الحرارة، لأن نسبة الجزيئات المنشطة تزيد مع ارتفاع الحرارة.
شكل 5: التصادم وطاقة التنشيط يوضح الشكل نظرية التصادم، فلا يحدث التفاعل إلا إذا تصادمت الجزيئات بطاقة تساوي طاقة التنشيط أو تفوقها، وهي الحد الأدنى اللازم لكسر الروابط. ولهذا يزداد معدل التفاعل بارتفاع درجة الحرارة، لأن نسبة الجزيئات المنشطة تزيد مع ارتفاع الحرارة.
وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
تفسر نظرية التصادم تأثير الحرارة على معدل التفاعليشترط لحدوث التفاعل أن تتصادم جزيئات المواد المتفاعلةيشترطلحدوثتتصادمجزيئات
•
  • الجزيئات ذات السرعات العالية فقط هي التي تتفاعل
  • لأن طاقتها الحركية العالية تمكنها من كسر الروابط
الجزيئاتالسرعاتالعاليةتتفاعل
طاقة التنشيطالحد الأدنى من الطاقة التي يجب أن يمتلكها الجزيء لكي يتفاعل عند الاصطدامالحدالأدنىالطاقةيمتلكها
الجزيئات المنشطةجزيئات طاقتها الحركية تساوي طاقة التنشيط أو تفوقهاطاقتهاالحركيةتساويطاقة
•زيادة درجة الحرارة تزيد نسبة الجزيئات المنشطة فيزداد معدل التفاعلزيادةدرجةالحرارةتزيد
شكل 1: مخطط ثلاثي الأبعاد لطاقة التنشيط وحاجز الطاقة للتفاعل الكيميائي (3D Potential Energy Surface)
شكل 1: مخطط ثلاثي الأبعاد لطاقة التنشيط وحاجز الطاقة للتفاعل الكيميائي (3D Potential Energy Surface)
  • 🧊 مخطط ثلاثي الأبعاد لطاقة التنشيط وحاجز الطاقة للتفاعل الكيميائي (3D Potential Energy Surface)
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 9 / 17
تاسعًا: العامل الحفاز

تاسعًا: العامل الحفاز

  • بعض التفاعلات البطيئة تحتاج إلى تسخين لتسير بمعدل أسرع، لكن تكلفة الطاقة اللازمة للتسخين عالية في الصناعة وترفع أسعار السلع.
  • لذلك يبحث الكيميائي في المصنع عن أفضل السبل لزيادة الإنتاج وتحسينه بأقل التكاليف.
  • وُجد أن معظم التفاعلات البطيئة يمكن إسراعها بمواد تزيد المعدل دون زيادة الحرارة، هي العوامل الحفازة.
  • العامل الحفاز مادة يلزم منها القليل لتغيير معدل التفاعل الكيميائي دون أن تتغير هي أو تغير من وضع الاتزان.
المحول الحفزي في عادم السيارة
المحول الحفزي في عادم السيارة
  • تُستخدم في أكثر من 90% من العمليات الصناعية مثل صناعة الأسمدة والبتروكيماويات والأغذية.
  • توضع في المحولات الحفزية بشكمانات السيارات لتحويل غازات الاحتراق الملوثة إلى نواتج آمنة.
    شكل 6: المحول الحفزي في عادم السيارة

    يصور الشكل المحول الحفزي في عادم السيارة، حيث تحوّل الحفازات الغازات الملوثة الناتجة عن الاحتراق إلى نواتج أقل ضررًا. والحفاز يخفض طاقة التنشيط دون أن يُستهلك، وتُستخدم الحفازات في معظم العمليات الصناعية كصناعة الأسمدة والبتروكيماويات.

  • الحفازات عناصر فلزية أو أكاسيدها أو مركباتها.
  • الإنزيمات جزيئات بروتينية تتكون في الخلايا الحية وتعمل عوامل حفز لعمليات بيولوجية وصناعية كثيرة.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 10 / 17
عاشرًا: قاعدة لوشاتيليه

عاشرًا: قاعدة لوشاتيليه

  • قاعدة لوشاتيليه إذا حدث تغير في أحد العوامل المؤثرة على نظام في حالة اتزان (التركيز أو الضغط أو درجة الحرارة)، فإن النظام ينشط في الاتجاه الذي يقلل أو يلغي هذا التغير.
  • وضع العالم لوشاتيليه هذه القاعدة من مجمل المشاهدات لتصف أثر التركيز والحرارة والضغط على موضع الاتزان.
  • زيادة تركيز أحد المتفاعلات (أو سحب أحد النواتج) ينشط التفاعل في الاتجاه الطردي لاستهلاك الزيادة.
  • زيادة تركيز أحد النواتج (أو سحب أحد المتفاعلات) ينشط التفاعل في الاتجاه العكسي.
  • في تجربة FeCl₃ + NH₄SCN زيادة FeCl₃ تزيد الاحمرار (ينشط الطردي).
  • التركيز يغير موضع الاتزان فقط ولا يغير قيمة Kc.
  • يؤثر فقط في التفاعلات الغازية التي يختلف فيها عدد المولات الغازية بين الطرفين.
  • زيادة الضغط تنشط التفاعل في اتجاه عدد المولات الأقل (الحجم الأقل).
  • خفض الضغط ينشط التفاعل في اتجاه عدد المولات الأكثر.
  • إذا تساوى عدد مولات الغازات في الطرفين فلا أثر للضغط.
  • مثال تحضير النشادر 3H₂ + N₂ ⇌ 2NH₃ ينقص فيه عدد المولات (4 ← 2)، لذا يزداد معدل تكوّن النشادر بالضغط المرتفع.
وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
•
  • رفع الحرارة ينشط التفاعل الماص (الذي يمتص حرارة)
  • وتبريد النظام ينشط التفاعل الطارد
الحرارةينشطالتفاعلالماص
تفاعل طارد للحرارة
  • (A + B ⇌ C + حرارة): برفع الحرارة ينشط الاتجاه العكسي وتقل Kc
  • وبالتبريد ينشط الاتجاه الطردي وتزداد Kc
برفعالحرارةينشطالاتجاه
تفاعل ماص للحرارة
  • (A + حرارة ⇌ C): برفع الحرارة ينشط الاتجاه الطردي وتزداد Kc
  • وبالتبريد ينشط الاتجاه العكسي وتقل Kc
برفعالحرارةينشطالاتجاه
  • دورق به غاز NO₂ البني المحمر يوضع في مخلوط مبرد، فتخف حدة اللون تدريجيًا حتى يزول البني.
  • عند إخراجه وتركه حتى حرارة الغرفة (25°م) يعود اللون البني ويشتد كلما ارتفعت الحرارة.
  • 2NO₂(g) (بني محمر) ⇌ N₂O₄(g) (عديم اللون) + حرارة
  • نستنتج أن تفاعل تكوين N₂O₄ طارد للحرارة، وأن رفع الحرارة ينشط التفاعل الماص (العكسي) فيزداد NO₂.
شكل 4: الاتزان ودرجة الحرارة
شكل 4: الاتزان ودرجة الحرارة
  • لا يؤثر على موضع الاتزان ولا على قيمة Kc.
  • يزيد سرعة التفاعلين الطردي والعكسي بنفس المقدار بخفض طاقة التنشيط، فيصل التفاعل إلى الاتزان أسرع فقط.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 11 / 17
حادي عشر: ملخص تأثير العوامل على الاتزان

حادي عشر: ملخص تأثير العوامل على الاتزان

وجه المقارنة موضع الاتزان قيمة Kc
زيادة تركيز متفاعل يزاح نحو النواتج لا تتغير
زيادة الضغط يزاح نحو عدد المولات الأقل لا تتغير
رفع الحرارة (تفاعل طارد) يزاح نحو المتفاعلات تقل
رفع الحرارة (تفاعل ماص) يزاح نحو النواتج تزداد
إضافة عامل حفاز لا يتغير لا تتغير
  • .egp-ex{margin:18px 0;border:1px solid rgba(79,63,224,.2);border-radius:16px;overflow:hidden;background:#fff}.egp-ex-h{padding:10px 16px;font-weight:800;background:linear-gradient(90deg,#4f3fe0,#22c1c3);color:#fff}.egp-ex-tabs{display:flex;flex-wrap:wrap;gap:6px;padding:10px 12px;background:#f7f6ff}.egp-ex-b{border:1px solid rgba(79,63,224,.3);background:#fff;border-radius:20px;padding:5px 14px;font-weight:700;cursor:pointer}.egp-ex-b.on{background:#4f3fe0;color:#fff}.egp-ex-p{padding:12px 16px}function egpEx(b,k){var w=b.closest(‘.egp-ex’);w.querySelectorAll(‘.egp-ex-b’).forEach(function(x,i){x.classList.toggle(‘on’,i===k)});w.querySelectorAll(‘.egp-ex-p’).forEach(function(x,i){x.hidden=i!==k})}
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 12 / 17
الجداول والمخططات التوضيحية المستخرجة من أصول المنهج

الجداول والمخططات التوضيحية المستخرجة من أصول المنهج

💡 بيانات وجداول قياسية←تم استخراج كافة البيانات والجداول والمخططات التشريحية من أصول المنهج المعتمد بدقة عالية لتثبيت الفهم وربط النظري بالعملي.

🔬 شكل 1 – منحنيات التركيز وقاعدة لوشاتيليه وأثر العامل الحفاز على طاقة التنشيط

  • التفاصيل العلمية والملاحظات الدقيقة المأخوذة من الرسم التوضيحي:
  • (أثر العامل الحفاز) لان10ع52 16113غ3/أأع8 دره أعع81 أولااهغاج 6

(طاقة تنشيط بدون حفاز) 260/إا8غ+03لا سس

(طاقة تنشيط مع حفاز) 260/إا ©368‏ د سه

8 7 6 5 4 3 2 1 0

0000536 وماعغعوعه

(امصلا) لاوععمع اوتأامعغمم

  • (ممذاعءأقطك ع١!)‏ ماعط لأبو8 ده وهاعخو أمععمه»© 6ه أمعلزع

م لس

[002] صم

[3ماا] صس-م

الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 13 / 17
الشرح الموسوعي المعتمد والمصطلحات الكاملة (كتب الوزارة + الامتحان + المعاصر + الوسام)

الشرح الموسوعي المعتمد والمصطلحات الكاملة (كتب الوزارة + الامتحان + المعاصر + الوسام)

  • 📖
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 14 / 17
📌 قاموس المصطلحات والمفاهيم العلمية الدقيقة:

📌 قاموس المصطلحات والمفاهيم العلمية الدقيقة:

  • الاتزان الكيميائي في التفاعلات الانعكاسية:
  • نظام ديناميكي ساكن على المستوى المرئي ولكنه ديناميكي متحرك على المستوى الجزيئي الدقيق، يحدث عندما تتساوى سرعة التفاعل الطردي (r1) مع سرعة التفاعل العكسي (r2) وتثبت تركيزات المتفاعلات والنواتج دون أن تتوقف التفاعلات.
  • قاعدة لوشاتيليه (Le Chatelier's Principle):
  • إذا حدث تغير في أحد العوامل المؤثرة على نظام كيميائي في حالة اتزان (مثل التركيز أو الضغط أو درجة الحرارة)، فإن النظام ينشط ويزاح في الاتجاه الذي يقلل أو يلغي تأثير هذا التغير.
  • ثابت الاتزان (Kc و Kp):
  • النسبة بين حاصل ضرب تركيزات النواتج مرفوعة لأس يساوي معاملاتها، إلى حاصل ضرب تركيزات المتفاعلات مرفوعة لأس معاملاتها عند الاتزان، وقيمته لا تتغير بتغير التركيز أو الضغط أو إضافة حفاز، بل تتغير فقط بتغير درجة الحرارة.
  • قانون استفالد للتخفيف (Ostwald's Dilution Law):
  • عند ثبوت درجة الحرارة، تزداد درجة تفكك أو تأين الإلكتروليت الضعيف (α) بزيادة التخفيف (نقص التركيز C) لتظل قيمة ثابت التأين (Ka) ثابتة: Ka = α2 × C.
  • الأس الهيدروجيني (pH):
  • اللوغاريتم السالب للأساس 10 لتركيز أيون الهيدرونيوم [H3O+] في المحلول، ويعبر عن حمضية أو قاعدية المحلول بمقياس من 0 إلى 14.
  • حاصل الإذابة (Ksp):
  • حاصل ضرب تركيزات أيونات المركب الأيوني شحيح الذوبان في محلوله المشبع مرفوعاً كل منها لأس يساوي عدد مولات الأيونات في معادلة التفكك عند ثبوت درجة الحرارة.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 15 / 17
⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:

⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةكلمات مفتاحية
تعبير ثابت الاتزان بدلالة التركيزات[ الصيغة الفيزيائية والرياضية: Kc = [Products]n / [Reactants]m ] المواد الصلبة النقية (s) والماء النقي كسائل (l) لا تكتب في معادلة Kc لأن تركيزها يظل ثابتاً مهما تغيرت كميتهاالصيغةالفيزيائيةوالرياضيةProducts
قانون استفالد وثابت تأين الحمض الضعيف
  • [ الصيغة الفيزيائية والرياضية: Ka = α2 × Ca ==> α = √(Ka / Ca) ==> [H3O+] = √(Ka × Ca) ]
  • Ca التركيز المولاري للحمض الضعيف
  • و Ka ثابت تأين الحمض
الصيغةالفيزيائيةوالرياضيةالتركيز
العلاقة بين pH و pOH والحاصل الأيوني للماء[ الصيغة الفيزيائية والرياضية: Kw = [H3O+] × [OH-] = 1.0 × 10−14 ==> pH + pOH = 14 ] عند 25°C في جميع المحاليل المائيةالصيغةالفيزيائيةوالرياضيةجميع
حاصل الإذابة لملح ثنائي الأيون (AB) وثلاثي الأيون (AB2)←[ الصيغة الفيزيائية والرياضية: Ksp(AB) = x2 | Ksp(AB2) = 4x3 | Ksp(A2B3) = 108x5 ] حيث x تمثل درجة إذابة الملح شحيح الذوبان بالمول/لتر.
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 16 / 17
🔍 الشرح والتحليل المستفيض وتفسيرات علل والاستنتاجات:

🔍 الشرح والتحليل المستفيض وتفسيرات علل والاستنتاجات:

  • ★ كتاب الشرح والتفصيل العلمي الشامل المعتمد 2026 / 2027 ★
  • كتاب الشرح المفصل الاتزان الكيميائي وقاعدة لوشاتيليه وثابت الاتزان
  • الصف الثالث الثانوي | الباب الثالث – الاتزان الكيميائي | المنهج المصري الحديث 2026/2027
  • 🎯 أهداف التعلم ومخرجات الفهم الوزارية المقررة 2026/2027:
  • • التمييز بين التفاعلات التامة (غير الانعكاسية) والتفاعلات الانعكاسية (المتزنة) ومفهوم الاتزان الديناميكي.
  • • تطبيق قانون فعل الكتلة لجولدبرج وفاج واستنتاج تعبير ثوابت الاتزان (Kc و Kp) ودلالتهما الحسابية.
  • • شرح وتطبيق قاعدة لوشاتيليه (Le Chatelier's Principle) وتوقع اتجاه إزاحة الاتزان عند تغير التركيز أو الضغط أو درجة الحرارة.
  • • دراسة قانون استفالد للتخفيف للأحماض والقواعد الضعيفة وحساب درجة التفكك (α) وثابت التأين (Ka و Kb).
  • • حسابات الأس الهيدروجيني (pH) والأس الهيدروكسيلي (pOH) والحاصل الأيوني للماء (Kw = 10−14).
  • • شرح تميؤ الأملاح وتفسير نوع الوسط، وحساب حاصل الإذابة (Ksp) وتوقع حدوث الترسيب.

1. الاتزان الكيميائي الديناميكي وقاعدة لوشاتيليه بتطبيقاتها الكاملة

  • تحدث التفاعلات التامة في اتجاه واحد نحو تكوين النواتج وتخرج أحد المواد من حيز التفاعل بتصاعد غاز أو تكون راسب، بينما التفاعلات الانعكاسية تظل فيها المتفاعلات والنواتج في حيز التفاعل وتصل إلى حالة الاتزان الديناميكي حيث يتساوى معدل التفاعل الطردي مع العكسي.
  • تطبيقات قاعدة لوشاتيليه الثلاثة الكبرى:

2. تأثير الضغط: يؤثر الضغط فقط على التفاعلات الغازية الانعكاسية التي يصاحبها تغير في عدد المولات الغازية (Δn ≠ 0). زيادة الضغط تجعل النظام ينشط في اتجاه الحجم الأقل (عدد المولات الغازية الأقل). وتقليل الضغط يزيح التفاعل نحو عدد المولات الغازية الأكثر. وإذا تساوت مولات الغاز في الطرفين (مثل H2 + I2 <=> 2HI)، فإن الضغط لا يؤثر إطلاقاً على موضع الاتزان ولا على قيمة Kp.

شكل 7: تأثير الضغط على الاتزان الغازي يوضح الشكل تأثير الضغط في الاتزان الغازي، فرفع الضغط يزيح التفاعل نحو الجهة ذات عدد المولات الغازية الأقل. وإذا تساوت مولات الغاز في الطرفين فلا يؤثر الضغط في موضع الاتزان ولا في قيمة Kp، كما في تفاعل الهيدروجين مع اليود.
شكل 7: تأثير الضغط على الاتزان الغازي يوضح الشكل تأثير الضغط في الاتزان الغازي، فرفع الضغط يزيح التفاعل نحو الجهة ذات عدد المولات الغازية الأقل. وإذا تساوت مولات الغاز في الطرفين فلا يؤثر الضغط في موضع الاتزان ولا في قيمة Kp، كما في تفاعل الهيدروجين مع اليود.

3. تأثير درجة الحرارة (العامل الوحيد الذي يغير قيمة K):

  • في التفاعلات الطاردة للحرارة (Exothermic ΔH < 0) تكون الحرارة ناتجاً (A + B <=> C + Heat).
  • رفع درجة الحرارة يزيح التفاعل في الاتجاه العكسي، فتقل النواتج وتقل قيمة Kc أو Kp.
  • وخفض الحرارة يزيحه طردياً فتزيد قيمة Kc.
شكل 8: درجة الحرارة وحركة الجسيمات يبيّن الشكل تأثير درجة الحرارة في الاتزان، فالتفاعل الطارد للحرارة يتحرك عند رفع الحرارة نحو المتفاعلات، فتقل النواتج وتقل قيمة ثابت الاتزان. أما خفض الحرارة فيزيح التفاعل الطارد نحو النواتج، فتزيد قيمة Kc.
شكل 8: درجة الحرارة وحركة الجسيمات يبيّن الشكل تأثير درجة الحرارة في الاتزان، فالتفاعل الطارد للحرارة يتحرك عند رفع الحرارة نحو المتفاعلات، فتقل النواتج وتقل قيمة ثابت الاتزان. أما خفض الحرارة فيزيح التفاعل الطارد نحو النواتج، فتزيد قيمة Kc.
  • في التفاعلات الماصة للحرارة (Endothermic ΔH > 0) تكون الحرارة متفاعلاً (A + Heat <=> B).
  • رفع درجة الحرارة يزيح التفاعل طردياً فتزيد النواتج وتزداد قيمة Kc أو Kp بارتفاع درجة الحرارة.

2. اتزان المحاليل المائية والأحماض الضعيفة وقانون استفالد

وجه المقارنةالفكرة الأساسيةمثالكلمات مفتاحية
•
  • HCl و NaOH و NaCl)
  • تتفكك جزيئاتها بنسبة 100% إلى أيونات ولا ينطبق عليها قانون فعل الكتلة لعدم وجود جزيئات غير مفككة
  • وإلكتروليتات ضعيفة غير تامة التأين (مثل حمض الأسيتيك CH3COOH وحمض الهيدروسيانيك HCN والنشادر NH4OH)
  • يتواجد اتزان أيوني ديناميكي بين الجزيئات غير المتأينة والأيونات الناتجة
تنقسمالموادمحاليلهاالمائية
•
  • أثبت العالم استفالد أن تخفيف المحلول الضعيف بالماء يزيد من المسافات بين الأيونات ويقلل فرص إعادة اتحادها
  • مما يزيد من نسبة التفكك (α) ولكن يظل حاصل ضرب الأيونات على تركيز الجزيئات مساوياً لثابت التأين Ka ثابتاً لا يتغير إلا بالحرارة
—أثبتالعالماستفالدتخفيف
حساب تركيز أيون الهيدرونيوم [H3O+] للأحماض الضعيفة[H3O+] = √(Ka × Ca)—
وبأخذ اللوغاريتم السالبpH = -log[H3O+] = 1/2 (pKa – log Ca)—
وبالمثل للقواعد الضعيفة[OH-] = √(Kb × Cb) و pOH = -log[OH-]—
الماء النقي إلكتروليت ضعيف جداً يتأين ذاتياً
  • 2H2O <=> H3O+ + OH-
  • وحاصل ضرب تركيز أيوناته يساوي الحاصل الأيوني للماء Kw = 10−14 عند 25°C
—2H2Oوحاصلتركيزأيوناته
وفي الماء النقي[H3O+] = [OH-] = 10−7 M و pH = 7 (وسط متعادل)—متعادل

3. تميؤ الأملاح وحاصل الإذابة والترسيب الأيوني

  • التميؤ (Hydrolysis) هو عكس التعادل، وهو تفاعل أيونات الملح مع أيونات الماء لتكوين الحمض والقاعدة المشتق منهما الملح.
  • ونوع المحلول يتحدد بقوة الحمض والقاعدة:

3. ملح مشتق من حمض ضعيف وقاعدة قوية (مثل أسيتات الصوديوم CH3COONa أو كربونات الصوديوم Na2CO3): تتحد أيونات الأسيتات مع H+ الماء لتكوين حمض أسيتيك غير متأين، فتتراكم أيونات OH- الحرة، ويكون المحلول قاعدياً قلوياً (pH > 7).

  • حاصل الإذابة (Ksp) وتوقع الترسيب:
  • عند إذابة ملح شحيح الذوبان في الماء، يذوب جزء ضئيل جداً ويتفكك لأيونات حتى يصل المحلول لحالة التشبع والاتزان الديناميكي بين الملح الصلب وأيوناته الذائبة.
  • إذا كان الحاصل الأيوني (Q) أكبر من Ksp يحدث ترسيب؛ وإذا كان Q أقل من Ksp يكون المحلول غير مشبع ولا يحدث ترسيب؛ وإذا كان Q مساوياً لـ Ksp يكون المحلول مشبعاً تماماً في حالة اتزان.
  • جدول جدول تأثير العوامل الخارجية على موضع الاتزان وقيمة ثابت الاتزان Kc
  • ✏️ أمثلة ومسائل وتطبيقات محلولة بالخطوات النموذجية والبرهان العلمي:
  • ★ حساب تركيز الهيدرونيوم و pH لحمض ضعيف المعطيات والمطلوب احسب تركيز أيون الهيدرونيوم [H3O+] وقيمة الأس الهيدروجيني (pH) لمحلول حمض الهيدروسيانيك HCN تركيزه 0.1 M، إذا علمت أن ثابت تأين الحمض Ka = 4.9 × 10−10 عند 25°C.
  • وما هي درجة تفككه (α)؟
  • خطوات الحل والبرهان الفيزيائي [1] أولاً: نحدد معطيات المسألة: تركيز الحمض الضعيف Ca = 0.1 M، ثابت التأين Ka = 4.9 × 10−10.
  • [2] ثانياً نطبق قانون حساب تركيز أيون الهيدرونيوم: [H3O+] = √(Ka × Ca) = √(4.9 × 10−10 × 0.1) = √(4.9 × 10−11) = √(49 × 10−12) = 7 × 10−6 M.
  • [3] ثالثاً نحسب قيمة الأس الهيدروجيني pH: pH = -log[H3O+] = -log(7 × 10−6) = 6 – log(7) ≈ 6 – 0.845 = 5.155 (حمضي ضعيف).
  • [4] رابعاً نحسب درجة التفكك والتأين α: α = √(Ka / Ca) = √(4.9 × 10−10 / 0.1) = √(4.9 × 10−9) = 7 × 10−5 (أو 0.007%).
  • 💡 فنية وتريك للحل السريع وتجنب الخطأ تذكر: كلما قلت قيمة Ka كلما كان الحمض أضعف وكانت قيمة pH له أقرب إلى 7!
  • ★ حساب حاصل الإذابة Ksp لملح ثلاثي الأيونات
    المعطيات والمطلوب: إذا كانت درجة إذابة هيدروكسيد المغنسيوم Mg(OH)2 في الماء عند درجة حرارة معينة هي 1.2 × 10−4 mol/L.
  • احسب قيمة حاصل الإذابة Ksp لهذا الملح.
  • خطوات الحل والبرهان الفيزيائي [1] أولاً: نكتب معادلة التفكك الأيوني المتزنة للملح شحيح الذوبان: Mg(OH)2(s) <=> Mg2+(aq) + 2OH-(aq).
  • [2] نفرض أن درجة إذابة الملح هي x = 1.2 × 10−4 mol/L.
  • [3] تركيز أيون المغنسيوم [Mg2+] = x = 1.2 × 10−4 M.
  • [4] تركيز أيون الهيدروكسيد [OH-] = 2x = 2 × (1.2 × 10−4) = 2.4 × 10−4 M.
  • [5] ثانياً نكتب تعبير حاصل الإذابة Ksp: Ksp = [Mg2+] × [OH-]2 = x × (2x)2 = 4x3.
  • [6] نعوض بقيمة x Ksp = 4 × (1.2 × 10−4)3 = 4 × (1.728 × 10−12) = 6.912 × 10−12.
  • 💡 فنية وتريك للحل السريع وتجنب الخطأ خطأ شائع يقع فيه نصف الطلاب: نضرب في 2 لتركيز الأيون ثم نرفع للأس 2 في قانون Ksp!
  • لا تنسَ التربيع بعد الضرب!
العامل المؤثر التغير المطبق اتجاه إزاحة الاتزان التأثير على قيمة ثابت الاتزان Kc
التركيز زيادة تركيز مادة متفاعلة ينشط في الاتجاه الطردي لا تتغير نهائياً (ثابتة)
التركيز زيادة تركيز مادة ناتجة ينشط في الاتجاه العكسي لا تتغير نهائياً (ثابتة)
الضغط زيادة الضغط الكلي ينشط نحو عدد المولات الغازية الأقل لا تتغير نهائياً (ثابتة)
الضغط تخفيض الضغط الكلي ينشط نحو عدد المولات الغازية الأكثر لا تتغير نهائياً (ثابتة)
الحرارة (طارد) رفع درجة الحرارة ينشط في الاتجاه العكسي تقل قيمة Kc
الحرارة (طارد) خفض درجة الحرارة ينشط في الاتجاه الطردي تزداد قيمة Kc
الحرارة (ماص) رفع درجة الحرارة ينشط في الاتجاه الطردي تزداد قيمة Kc
العامل الحفاز إضافة عامل حفاز مناسب يسرع الطردي والعكسي بنفس المقدار لا يؤثر على موضع الاتزان ولا على Kc

💡 💡 كبسولة الفنيات وتريكات الامتحانات والأسئلة الوزارية 2026/2027:

  • درجة الحرارة هي العامل الوحيد المؤثر على قيمة ثوابت الاتزان Kc و Kp و Ka و Kb و Kw و Ksp.
  • إضافة عامل حفاز يقلل زمن الوصول للاتزان بخفض طاقة التنشيط ولكنه لا يغير موضع الاتزان ولا كميات النواتج.
  • الماء السائل (l) والمواد الصلبة الراسبة (s) لا تظهر في معادلات ثابت الاتزان لأن تركيزها يظل ثابتاً مهما تغيرت كميتها.
  • عند زيادة الضغط ينزاح التفاعل نحو الطرف الأقل في عدد المولات الغازية، وإذا تساوت المولات الغازية فلا تأثير للضغط.
  • محلول كربونات الصوديوم Na2CO3 قلوي التأثير (pH > 7) بينما كلوريد الأمونيوم NH4Cl حمضي التأثير (pH < 7) وكلوريد الصوديوم متعادل (pH = 7).
الدرس الأول: معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة وقاعدة لوشاتيليه · 17 / 17