أهداف الدرس
• أن يطبق الطالب قاعدة لوشاتيليه على تغيرات التركيز والضغط ودرجة الحرارة.
• أن يحدد أثر العامل الحفاز على الاتزان.
• أن يفسر التطبيقات الصناعية في ضوء قاعدة لوشاتيليه.
نص قاعدة لوشاتيليه
إذا تعرض نظام في حالة اتزان لتغير في أحد العوامل المؤثرة، فإن النظام يقاوم هذا التغير بإزاحة الاتزان في الاتجاه الذي يقلل من أثره، حتى يصل إلى حالة اتزان جديدة.
أثر التركيز
• زيادة تركيز أحد المتفاعلات تزيح الاتزان في اتجاه النواتج.
• زيادة تركيز أحد النواتج تزيح الاتزان في اتجاه المتفاعلات.
• سحب أحد النواتج باستمرار يزيح الاتزان في اتجاه تكوينه، ولهذا تستخدم عمليات السحب المستمر في الصناعة.
أثر الضغط
يؤثر الضغط فقط في التفاعلات التي تحتوي على مواد غازية بأعداد مولات مختلفة في الطرفين.
• زيادة الضغط تزيح الاتزان في اتجاه الحجم الأقل، أي عدد المولات الغازية الأقل.
• تقليل الضغط تزيح الاتزان في اتجاه الحجم الأكبر.
• إذا تساوى عدد المولات الغازية في الطرفين فلا تأثير للضغط.
أثر درجة الحرارة
• رفع درجة الحرارة يزيح الاتزان في اتجاه التفاعل الماص للحرارة.
• خفض درجة الحرارة يزيح الاتزان في اتجاه التفاعل الطارد للحرارة.
• درجة الحرارة هي العامل الوحيد الذي يغير قيمة ثابت الاتزان.
أثر العامل الحفاز
العامل الحفاز يقلل طاقة التنشيط ويسرع الوصول إلى الاتزان، لكنه لا يزيح موضع الاتزان ولا يغير قيمة ثابت الاتزان.
تطبيق صناعي: تحضير الأمونيا (عملية هابر)
التفاعل: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3، وهو تفاعل طارد للحرارة وعدد مولاته الغازية يقل في اتجاه النواتج.
• ضغط مرتفع: يزيح الاتزان ناحية الأمونيا.
• درجة حرارة معتدلة نحو 450 درجة مئوية: تحقيق توازن بين السرعة والمحصول.
• حفاز من الحديد المجزأ مع محفزات: يسرع التفاعل دون تغيير موضع الاتزان.
• سحب الأمونيا باستمرار: يزيح الاتزان ناحية تكوينها.
تقييم سريع
1- كيف تؤثر زيادة الضغط على تفاعل H2 + I2 ⇌ 2HI؟
2- لماذا لا يغير الحفاز قيمة ثابت الاتزان؟
3- فسر: يستخدم ضغط مرتفع في تصنيع الأمونيا.