المحاضرة الحادية عشر / اهميه معرفه ثابت الاتزان و اتجاه التفاعل

علاقة ثابت الاتزان (K) باتجاه التفاعل من المواضيع الأساسية في الكيمياء، خصوصًا في فهم كيفية حدوث التفاعلات الكيميائية ومدى ميلها للتقدم نحو النواتج أو الرجوع إلى المتفاعلات. إليك شرحًا موسعًا يربط بين ثابت الاتزان (K) واتجاه التفاعل الكيميائي:

🔹 ما هو ثابت الاتزان (K)؟

ثابت الاتزان هو نسبة تركيز النواتج إلى تركيز المتفاعلات عند الاتزان، ولكل تفاعل كيميائي معادلة تعبر عن هذا الثابت.

إذا كان لدينا تفاعل عام على الشكل:

$aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$

فإن ثابت الاتزان يعطى بالعلاقة:

$$K = \frac{[C]^c [D]^d}{[A]^a [B]^b}$$

حيث أن الأقواس تدل على التركيز عند الاتزان، والأسس تمثل المعاملات في المعادلة الكيميائية الموزونة.

🔹 كيف يرتبط ثابت الاتزان باتجاه التفاعل؟

قيمة K تعطينا فكرة واضحة عن اتجاه التفاعل عند الوصول إلى الاتزان، وذلك كما يلي:

1. إذا كانت K كبيرة جدًا (K ≫ 1):

• هذا يعني أن تركيز النواتج كبير مقارنة بتركيز المتفاعلات.
• التفاعل يميل بشدة نحو اليمين (جهة النواتج).
• التفاعل يُعد “تامًا” أو “تقريبًا تامًا”، أي أن معظم المتفاعلات تتحول إلى نواتج.

2. إذا كانت K صغيرة جدًا (K ≪ 1):

• تركيز المتفاعلات أكبر بكثير من تركيز النواتج.
• التفاعل يميل نحو اليسار (جهة المتفاعلات).
• التفاعل لا يتقدم كثيرًا، ويبقى أغلب المزيج على صورة متفاعلات.

3. إذا كانت K ≈ 1:

• تركيز النواتج والمتفاعلات متقارب عند الاتزان.
• التفاعل يتقدم في الاتجاهين بشكل متوازن.
• لا يميل التفاعل بشكل واضح نحو النواتج أو المتفاعلات.

🔹 العلاقة بين ثابت الاتزان وΔG (طاقة جيبس)

يوجد ارتباط مباشر بين ثابت الاتزان وتغير طاقة جيبس الحرة، ويُعطى بالعلاقة:

$$\Delta G^\circ = -RT \ln K$$

• إذا كانت ΔG° < 0، فإن K > 1 → التفاعل تلقائي ويميل نحو النواتج.
• إذا كانت ΔG° > 0، فإن K < 1 → التفاعل غير تلقائي ويميل نحو المتفاعلات.
• إذا كانت ΔG° = 0، فإن K = 1 → التفاعل في حالة اتزان.

🔹 العلاقة بين K و Q (商 reaction quotient)

للتنبؤ باتجاه التفاعل في لحظة معينة (ليس بالضرورة عند الاتزان)، نقارن بين:

• Q: حاصل التفاعل في لحظة معينة (يشبه K لكنه لا يشترط أن يكون عند الاتزان).
• K: ثابت الاتزان.

الحالات:

🧠 خلاصة:

• K مقياس لميل التفاعل عند الاتزان.
• إذا كان K كبيرًا → التفاعل يميل للنواتج.
• إذا كان K صغيرًا → التفاعل يميل للبقاء على المتفاعلات.
• المقارنة بين Q وK تساعدنا على التنبؤ باتجاه سير التفاعل في أي لحظة.