منتديات المعلم القدوة التعليمية
منتديات المعلم القدوة التعليمية
منتديات تعليمية

انضم إلى المنتدى ، فالأمر سريع وسهل

منتديات المعلم القدوة التعليمية
منتديات المعلم القدوة التعليمية
منتديات تعليمية
منتديات المعلم القدوة التعليمية
هل تريد التفاعل مع هذه المساهمة؟ كل ما عليك هو إنشاء حساب جديد ببضع خطوات أو تسجيل الدخول للمتابعة.

اذهب الى الأسفل
أم زينب
أم زينب
المديرة العامة
المديرة العامة
انثى عدد المساهمات : 15740
نقاط : 135549
تاريخ التسجيل : 08/01/2011
ملكة المنتدى ومصممته

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 Empty كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016

الإثنين 11 يناير 2016, 20:39
كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016

قاعدة لوشاتيليه

وضع العالم الفرنسي لوشاتيليه قاعدة تصف تأثير العوامل المختلفة من تركيز وحرارة وضغط على الأنظمة المتزنة وتنص على:

إذا حدث تغير في أحد العوامل المؤثرة على نظام في حالة إتزان (مثل الضغط والتركيز ودرجة الحرارة ) فإن النظام ينشط في الإتجاه الذي يقلل أو يلغي تأثير هذا التغير

أولاً: تأثير التغير في التركيز على الإتزان

1-              عند زيادة تركيز أحد المتفاعلات فإن التفاعل ينشط في إتجاه النواتج (الإتجاه الطردي)

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 587

إضافة المزيد من النيتروجين N2 أو الهيدررجين H2 يجعل التفاعل يسير في الإتجاه الطردي أي تزداد كمية النشادر المتكونة.

2-              عند زيادة تركيز أحد النواتج فإن التفاعل ينشط في إتجاه المتفاعلات (الإتجاه العكسي)

في المثال السابق عند إضافة المزيد من النشادر NH3 يجعل التفاعل يسير في الإتجاه العكسي أي تزداد كمية النيتروجين N2 والهيدروجين H2المتكونة.

ثانياً: تأثير التغير في درجة الحرارة على الإتزان

1-              في حالة التفاعلات الطاردة للحرارة.

رفع درجة الحرارة يجعل التفاعل يسير في الإتجاه العكسي

خفض درجة الحرارة يجع التفاعل يسير في الإتجاه الطردي

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 588

التسخين يقلل كمية النشادر المتكونة بينما التبريد يزيد من كمية النشادر المتكونة

2-              في حالة التفاعلات الماصة للحرارة

رفع درجة الحرارة يجعل التفاعل يسير في الإتجاه الطردي

خفض درجة الحرارة يجع التفاعل يسير في الإتجاه العكسي

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 589

التسخين يزيد من كمية غاز ثالث أكسيد الكبريت SO3 المفككة بينما التبريد يقلل من كمية الغاز المفككة

 ثالثاً: تأثير التغير في الضغط على الإتزان

يؤثر الضغط على إتزان التفاعلات الغازية التي يصاحبها تغير في الحجم (عدد جزيئات الغازات المتفاعلة ≠ عدد جزيئات الغازات الناتجة.

عند زيادة الضغط فإن التفاعل ينشط في إتجاه الحجوم الأقل (عدد الجزيئات الأقل)

عند تقليل الضغط فإن التفاعل ينشط في إتجاه الحجوم الأكبر (عدد الجزيئات الأكبر)

 مثال:

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 591
 

زيادة الضغط يجعل التفاعل يسير في الإتجاه الطردي مما يؤدي إلى زيادة تكوين النشادر NH3

تقليل الضغط يجعل التفاعل يسير في الإتجاه العكسي مما يؤدي إلى تقليل تكوين النشادر NH3

رابعاً: تأثير العوامل الحفازة

العامل الحفاز: مادة يستخدم بنسب قليلة لتغيير معدل التفاعل الكيميائي دون أن تتغير أو تغير من موضع الإتزان

العوامل الحفازة هي عناصر فلزية أو أكاسيد فلزات أو مركباتها أو إنزيمات

العامل الحفاز يغير من سرعة التفاعل دون الحاجة إلى رفع درجة الحرارة.

العامل الحفاز يقلل من طاقة النتشيط اللازمة للتفاعل

العامل الحفاز في التفاعلات الإنعكاسية يسرع معدل التفاعل الطردي والعكسي في نفس الوقت بنفس المقدار فيؤدي إلى الوصول لحالة الإتزان بسرعة

دور العامل الحفاز:

تقليل طاقة التنشيط اللازمة للتفاعل فهو يسرع التفاعل الطردي والعكسي بنفس المقدار فيؤدي إلى الوصول لحالة الإتزان بسرعة

علل: لا يغير العامل الحفاز من موضع الإتزان في النفاعلات الإنعكاسية

لأنه يزيد من معدل التفاعل الطردي والعكسي بنفس المقدار فهو يقلل من طاقة التنشيط اللازمة للتفاعل فقط

أهمية العامل الحفاز بدلاً من الحرارة في التفاعلات:

لأن تكاليف الطاقة اللازمة لإحداث هذه التفاعلات ستكون عالية مما يؤدي إلى رفع أسعار المنتجات الصناعية نتيجة تحميل تكاليف الطاقة على أسعارها

علل: إستخدام العوامل الحفازة في الصناعة له بعد إقتصادي ؟

لأنها تزيد من معدل التفاعلات البطيئة دون الحاجة إلى التسخين فتوفر الطاقة وتقلل تكلفة المنتجات الصناعية

علل: يفضل إستخدام العوامل الحفازة في الصناعة بدلاً من التسخين في الصناعة؟

لتوفير الطاقة وتقليل التكاليف

مجالات إستخدام العامل الحفاز


  • تستخدم في أكثر من 90 % من العمليات الصناعية مثل الأسمدة والبتروكيماويات والأغذية


  • توضع في المحولات الحفزية وفي شكمانات السيارات للتقليل من خطورة نواتج الإحتراق


  • تعمل الإنزيمات ( وهي جزيئات من البروتين تتكون في الخلايا الحية) كعوامل حفازة للعديد من العمليات البيولوجية والصناعية




خامساً: تأثير الضوء

في عملية البناء الضوئي يقوم الكلوروفيل في النبات بإمتصاص الضوء في وجود ثاني أكسيد الكربون والماء ويكون الكربوهيدرات

أفلام التصوير تحتوي على مادة بروميد الفضة في طبقة جيلاتينية عندما يسقط عليها الضوء فإنه يعمل على إكتساب أيون الفضة الموجب لإلكترون من ايون البروميد السالب ليتحول إلى فضة ويمتص البروم المتكون في الطبقة الجيلاتينية وكلما زادت شدة الضوء زادت كمية الفضة التكونة

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 592

تطبيقات قانون فعل الكتلة على حالات الإتزان الأيوني

أولاً: المحاليل الإلكتروليتية

تنقسم المحاليل من حيث قدرتها على التوصيل الكهربي إلى:

1-              المحاليل اللاإلكتروليتية : هي محاليل لمواد لا تتفكك أيونياً عند ذوبانها في الماء

2-              المحاليل اللإلكتروليتية : هي محاليل لمواد تتفكك أيونياً عند ذوبانها في الماء وتنقسم إلى:


  • الإلكتروليتات القوية


  • الإلكتروليتات الضعيفة




تنقسم المحالليل الإلكتروليتية إلى


كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 593


المركبات الأيونية

مواد صلبة متأينة تماماً

عند إذابتها في الماء تتفكك إلى أيونات موجبة وأيونات سالبة

محاليل هذه المواد جيدة التوصيل للكهرباء

المركبات التساهمية

ترتبط ذراتها برابط تساهمية

عند إذابتها في الماء تتأين إلى أيونات موجبة وأيونات سالبة بدرجات متفاوتة

تجربة لإختبار التوصيل الكهربي لحمض الخليك النقي وغاز كلورالهيدروجين الجاف في الحالات الأتية:

كون دائرة كهربية كما بالشكل:

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 594

1-    ذوبان كل منهما على حده في لتر من البنزين

المشاهدة: كل منهما لا يوصل التيار الكهربي

التفسير: لا يوجد أيونات في الحالتين توصل التيار

2-    ذوبان 0,1 مول من كل منهما في لتر من الماء على حدة

المشاهدة: كلا المحلولين يوصل التيار الكهربي ويضيئ المصباح بشدة في حالة محلول غاز كلوريد الهيدروجين (حمض الهيدروكلوريك) ويضيئ إضاءة ضعيفة في حالة محلول حمض الخليك

التفسير: يتأين غاز كلوريد الهيدروجين في الماء تأين تام ( إلكتروليت قوي) بينما يتأين حمض الخليك في الماء تأين غير تام ( إلكتروليت ضعيف)

3-     تخفيف كلا المحلولين إلى 0,01 مولار ثم إلى 0,001 مولار

المشاهدة: لا يتأثر توصيل حمض الهيدروكلوريك بالتخفيف بينما يتأثر توصيل حمض الخليك

التفسير: تزداد درجة تأين اللإكتروليتات الضعيفة فقط بزيادة التخفيف

من التجارب السابقة نستنتج:

بعض المركبات التساهمية تكون تامة التأين مثل غاز كلوريد الهيدروجين HCl لذلك  تتأثر الإضاءة بزيادة التخفيف

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 595

بعض المركبات التساهمية يكون ضعيف التأين مثل حمض الخليك CH3COOH فيكون تأينه محدود جداً لذلك تزداد شدة افضاءة بزيادة التخفيف وهذا دليل على وجود جزيئات غير متأينة تتأين تدريجياً مع زيادة التخفيف

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 596

علل: لا تتأثر درجة توصيل كلوريد الهيدروجين بالتخفيف

علل: تزداد درجة توصبل حمض الخليك بزيادة التخفيف

علل: محلول حمض الخليك وكلوريد الهيدروجين في البنزين لا يوصل التيار بينما في الماء يوصل التيار الكهربي.

 

أيون الهيدرونيوم ( البروتون المماه +H3O)

هو الأيون الناتج من إتحاد أيون الهيدروجين الموجب الناتج من تأين الأحماض في محاليلها المائية مع جزئ الماء

علل: لا يتواجد أيون الهيدروجين (البروتون ) الناتج من تأين الأحماض في محاليلها المائية منفرداً

لأنه ينجذب إلى زوج الإلكترونات الحر الموجود على ذرة أكسجين أحد جزيئات الماء ويرتبط مع جزئ الماء برابطة تناسقية

 كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 597

مقارنة بين تأين حمض الهيدروكلوريك وحمض الخليك (الأسيتيك ) في الماء

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 599

لذلك نستنتج مما سبق :

التأين: هو عملية تحول جزيئات غير متأينة إلى أيونات

التأين التام: يحدث في الإلكتروليتات القوية وفيه تتحول كل الجزيئات الغير متأينة إلى أيونات

التأين الضعيف: يحدث في الإلكتروليتات الضعيفة وفيه يتحول جزء ضئيل من الجزيئات الغير متأينة إلى أيونات

في محاليل اللإلكتروليتات الضعيفة يوجد في المحلول بإستمرار حالتان متعاكستان هما تفكك الجزيئات إلى أيونات وإتحاد الأيونات لتكوين جزيئات وذلك طبقاً للمعادلة التالية:

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5100

فنشأ حالة إتزان بين الجزيئات غير المتفككة وأليونات ويسمى هذا بالإتزان الأيوني

الإتزان الأيوني: نوع من الإتزان ينشأ في محاليل اللإلكتروليتات الضعيفة بين جزيئاتها وبين الأيونات الناتجة


علل: لا يمكن تطبيق قانون فعل الكتلة على محاليل اللإكتروليتات القوية

لأن محاليل الإلكتروليتات القوية لا تحتوي على جزيئات غير متفككة فهي تامة التأين

علل: يمكن تطبيق قانون فعل الكتلة على محاليل الإلكتروليتات الضعيفة فقط

س: قارن بين الإتزان الكيميائي والإتزان الأيوني

الإتزان الكيميائي: نظام ديناميكي يحدث عندما يتساوى معدل التفاعل الطردي مع معدل التفاعل العكسي وتثبت تركيزات المتفاعلات والنواتج ويظل الإتزان قائماً طالما كانت جميع المواد المتفاعلة والناتجة موجودة في حيز التفاعل ( لم يتصاعد غاز أو يتكون راسب) وما دامت ظروف التفاعل مثل درجة الحرارة أو الضغط ثابتة.

الإتزان الأيوني: هو إتزان ينشأ في محاليل الإلكتروليتات الضعيفة بين جزيئاتها وبين الأيونات الناتجة.

  

قانون إستفالد للتخفيف

قام استفالد عام 1888م بإيجاد العلاقة بين درجة التفكك (α) والتركيز (C) بالمول/ لتر لمحاليل الإلكتروليتات الضعيفة

 

إثبات قانون إستفالد

نفرض أن لدينا حمض ضعيف أحادي البروتون HA عند إذابته في حجم V لتر من الماء يتفكك عدد من جزيئاته تبعاً للمعادلة :

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5101

وعند الإتزان كان عدد المولات المفككة (α) مول فيكون عدد المولات الغير مفككة (1- α) مول

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5102

يطبق قانون فعل الكتلة على هذا التفاعل المتزن لحساب ثابت الإتزان Ka

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5103

وتعرف هذه العلاقة بـ قانون إستفالد للتخفيف وهو يبين العلاقة بين درجة التأين (α) ودرجة التخفيف ويتضح منها:

عند ثبوت درجة الحرارة فإن درجة التأين (α) تزداد بزيادة التخفيف (لتظل قيمة Ka ثابتة)

في حالة الإلكتروليتات الضعيفة فإن درجة التأين (α) تكون صغيرة جداً بحيث يمكن إهمالها وتصبح قيمة

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5104

وتصبح العلاقة

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5105

ولكن تركيز الحمض الضعيف

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5106

، فإن الصيغة النهائية لقانون إستفالد هي

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5107

أي كلما زاد التخفيف (قل التركيز C) وزادت درجة التفكك α والعكس صحيح

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5108

مثال: إحسب درجة التفككفي محلول 0.1 mol/L  من حمض الهيدروسيانيك HCN عند 525م علماً بأن ثابت تأين الحمض ( Ka=7.2 ×10-10 )

الحل:

كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5109

بتطبيق قانون إستفالد

 Ka= α2 × Ca

 كيمياء – قاعدة لوشاتيليه للصف الثالث الثانوى 2016 5110

مثال: حمض ضعبف درجة تفككه 0,01وتركيزه 0,2 مول /لتر إحسب ثابت التأين Ka  له؟؟

الحل :

Ka= α2 × Ca

Ka= (0.01)2 × 0.2 = 2× 10-5

تحميل
http://cairodar.youm7.com/flashes/PDFfiles/chemistry%20ch%203%20l%202.pdf


الرجوع الى أعلى الصفحة
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى