التفاعلات الكيميائية

فسر علمياً
     1 – تزداد سرعة التفاعل الكيميائي بزيادة درجة الحرارة .
         بزيادة درجة الحرارة تزيد الطاقة الحركية لجسيمات المادة ما يؤدي إلى حدوث عدد أكبر من التصادمات الفعالة. وكلمـا زاد عـدد
           التصادمات الفعالة ، تزداد سرعة التفاعل . كذلك عند درجات الحرارة العالية ، يكتسب عدد أكبر من الجسيمات طاقة كافية لتكوين
           معقدات منشطة ، أي تزداد طاقة التصادمات وعددها بزيادة درجة الحرارة .
     2 – تزداد سرعة تفكك بيروكسيد الهيدروجين عند إضافة ثاني أكسيد المنجنيز .
           لأنه يعمل على تكوين معقد منشط يحتاج إلى طاقة تنشيط أقل من خلال إيجاد مسار بديل للطاقة .
     3 – إضافة حفاز للنظام المتزن لا يؤثر على قيمة ثابت الاتزان .
           لأن إضافة حفاز يزيد من سرعة التفاعل الأمامي والعكسي بنفس المقدار ، ولذلك لا يؤثر على الكميات النسبية للمتفاعلات 
           والنواتج عند الاتزان .
     4 – تفاعل الكربون مع أكسجين نقي أسرع من تفاعله مع أكسجين الهواء الجوي .
           لأن تركيز الأكسجين في الحالة الأولى أعلى منه في الحالة الثانية مما يجعل عدد التصادمات الفعالة في الحالة الأولى
           أكبروالتفاعل أسرع .  

1 − تأمل كلاً من الشكلين والتفاعلين التاليين ، وأجب عن الأسئلة التي تليها :
           2H2(g)  +  O2(g)       2H2O(g)  +  483.6 kJ  ( 1 )
          Ca(OH)2(s)     Δ→  CaO(s)  + H2O(g)  ΔH = + 106.5 kJ/mol  ( 2 ) 
 
     أي الشكلين يمثل المعادلة رقم ( 2 ) ؟        B    
     لا تمثل ΔH في التفاعل الأول حرارة تكوين بخار الماء . فسر ذلك .
     لأنه ينتج في التفاعل مولين من بخار الماء ، وبالتالي فإن  ΔHللتفاعل تمثل ضعف حرارة تكوين بخار الماء .
     في التفاعل الثاني إذا تكون الماء السائل بدلاً من بخار الماء . ماذا تتوقع لقيمة ΔH . مع التفسير .
      قيمة ΔH  سوف تقل ، لأن جزء من الطاقة المستخدمة كان يستهلك في تحويل الماء السائل إلى بخار ، وبما أنه سوف ينتج ماء سائل
      فسوف يتم توفير جزء من الطاقة . 
     في الشكل A تكون المواد الناتجة أكثر استقراراً من المواد المتفاعلة . فسر ذلك .
     لأن طاقة النواتج أقل من طاقة المواد المتفاعلة ، ولذلك تكون أكثر مقاومة للتغيير .   

     2 – الرسم البياني يمثل سير التفاعل لتفكك فوق أكسيد الهيدروجين H2O2 ادرس الشكل ثم
           أجب عن الأسئلة التالية :
     على ماذا تدل الرموز C , B , A   ؟
           A  : تدل على طاقة التنشيط للتفاعل الأمامي
           B  : تدل على طاقة التنشيط للتفاعل غير المحفز العكسي .
           C  : تدل على المعقد المنشط للتفاعل غير المحفز 
     هل التفاعل في المسار 1 ماص أم طارد للحرارة ؟
            التفاعل طارد للحرارة . 
     أي المسارين 1 أم 2 يكون فيه التفاعل أسرع ؟ ولماذا ؟
           المسار 2 يكون فيه التفاعل أسرع ، وذلك بسبب وجود حفاز يوفر مساراً بديلاً للطاقة .




  3 -  الرسم البياني المجاور يوضح تغير طاقة أحد التفاعلات بوحدة (Kj) 
       ادرسه وأجب عما يلي :
     ما الذي يمثله الرقم ( 1 ) ؟                                   يمثل ΔH
     أي من الأرقام يمثل قيمة طاقة المعقد المنشط ؟            الرقم ( 2 ) 
     هل هذا التفاعل ماص للحرارة أم طارد للحرارة ؟       التفاعل ماص للحرارة .


اختر البديل غير المنسجم علمياً مع التبرير .
       العشوائية     ،     الحفاز     ،     التركيز     ،     درجة الحرارة .
     البديل هو : العشوائية .   والتبرير : لأنها ليست من العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل ، والأخري من العوامل المؤثرة فيها .     


الاتزان الكيميائي
7 ـ 1 :طبيعة الاتزان الكيميائي :
   هناك حالات كثيرة تبين نوعاً من الاتزان مثل وضع فائض من بلورات السكر في الماء، وفي حالة المحلول المشبع ، تذوب بعض بلورات السكر ، وبنفس السرعة تترسب بعض من جزيئات السكر الذائبة . وهذا يعني أن هناك اتزاناً بين السكر الذائب والسكر الراسب . وهذا النوع هو اتزان فيزيائي . كما يمكن أن يحدث اتزان فيزيائي أيضاً بين تبخر سائل وتكثف بخاره في وعاء مغلق عند تساوي السرعتين . وهنا سندرس الاتزان الكيميائي 

التفاعلات الانعكاسية :
  هي التفاعلات التي يمكن أن تتفاعل فيها النواتج لإعادة تكوين المتفاعلات .
مثل : تفكك أكسيد الزئبق   1)   2HgO(s)     Δ→     2Hg(l)   +  O2(g)                                         
      كما يتحد الزئبق عند تسخينه برفق مع الاكسجين  2)  2Hg(l)  +  O2(g)    Δ→   2HgO(s)             
وإذا تم ذلك في وعاء مغلق فإننا يمكن أن نكتب التفاعل على الصورة
2HgO(s)          2Hg(l)   +   O2(g) 
والسهم المزدوج يدل على انعكاسية التفاعل .
وقد تم تطبيق ذلك في بعض النظارات الشمسية والتي تبدو في الشمس قاتمة اللون وفي الظل شفافة ، فقد زودت هذه ببلورات دقيقة من كلوريد الفضة ، وفي ضوء الشمس يتفكك كلوريد الفضة بالأشعة فوق البنفسجية ويرسب الفضة فتبدو قاتمة ، وفي الظل ينعكس التفاعل ويعود تكون كلوريد الفضة فتبدو شفافة .
حالة الاتزان الكيميائي للتفاعلات الانعكاسية
هي الحالة التي يتساوى فيها سرعة التفاعل الأمامي وسرعة التفاعل العكسي.وعندها تبقى تراكيز المتفاعلات والنواتج ثابتة .
الاتزان حالة ديناميكية
في بداية التفاعل تكون سرعة التفاعل الأمامي كبيرة ( بسبب زيادة تركيز المتفاعلات وعدم وجود نواتج ) ، وتدريجياً يزداد تركيز النواتج ، ويقل تركيز المتفاعلات ، فتقل سرعة التفاعل الأمامي تدريجياً، ويبدأ التفاعل العكسي وتزداد سرعته تدريجياً حتى نصل إلى حالة الاتزان عند تساوي سرعتي التفاعلين الأمامي والعكسي ، وهنا تتواجد الاحتمالات التالية :
* الحالة الأولى : إذا كانت تراكيز النواتج أعلى من تراكيز المتفاعلات عند الاتزان ، فالنظام هنا يرجح تكوّن النواتج ، وعندها يكتب الاتزان بسهمين غير متساويين ، الأطول فيهما للتفاعل الأمامي هكذا .                    
  
* الحالة الثانية : لا يكاد التفاعل الأمامي يبدأ ، حتى تصبح سرعة التفاعل الأمامي ، تساوي سرعة التفاعل العكسي ،  ( حالة اتزان ) . وعند الاتزان تكون تراكيز المتفاعلات أكبر من النواتج ، والنظام هنا يرجح تواجد المتفاعلات ، وعندها  يكتب الاتزان بسهمين غير متساويين الأطول فيهما للتفاعل العكسي .                         
                                                                                                                          
* في حالة أخرى يحدث التفاعلان الأمامي والخلفي بالقدر نفسه تقريباً قبل الوصول إلى لاتزان ، وهنا لا يرجح أي من التفاعلين ، وتكتب المعادلة بسهمين متساويين     .        H2SO3(aq) + H2O(l)   H3O+(aq) + HSO3−(aq)      
   ويهدف العلماء والكيميائيون دائماً إلى الحصول على أكبر كمية من النواتج . ومدى تحول المتفاعلات إلى نواتج يشار إليه بالقيمة الرقمية لثابت الاتزان .
ثابت الاتزان : هو نسبة الحاصل الرياضي ( حاصل الضرب ) لتراكيز المواد الناتجة عند الاتزان إلى الحاصل الرياضي ( حاصل الضرب ) لتراكيز المواد المتفاعلة ، كل مرفوع إلى أس يساوي معامل المادة التابعة له في المعادلة الكيميائية ( عدد المولات في المعادلة الموزونة ) .
  لنفترض تفاعل المادتين A , B  ليكونا C , D   ، وكان التفاعل انعكاسياً ، وعند الاتزان تكتب المعادلة كالتالي :
nA  +  mB     xC  +  yD   
حيث  y , x , m , n  هي معاملات المواد الظاهرة في المعادلة الموزونة .  و قيمة ثابت الاتزان تحسب من القانون 


والشكل التالي يبين تغير سرعات التفاعل لنظام الاتزان الافتراضيA + B    C  +  D    بدءاً من الزمن الذي تخلط فيه المادتان  A , B    عند  t0  حيث تبدأ سرعة التفاعل الأمامي بالانخفاض بينما تبدأ سرعة التفاعل العكسي بالتزايد حتى تتساوى السرعتان عند الزمن t1  عندمــا يبدأ الاتزان  . 
في البداية يكون تراكيز A,B أكبر ما يمكن ، تراكيز  C,D
تساوي صفر. وسرعة التفاعل الأمامي أكبر ما يمكن،سرعة
التفاعل العكسي = صفر .
مع مرور الزمن :  تقل تراكيز A,B  وتزداد تراكيز  C,    D
وسرعة التفاعل الأمامي تتراجع ، بينما سرعــــــة التفاعــل
العكسي تتزايد .  وعندما تتساوى السرعتان  ،  تثبت تراكـيز
المتفاعلات والنواتج . وهنا يمكن حساب قيمة ثابت الاتزان .
وعند الاتزان يوجد لدينا ثلاث حالات :
1 ـ إذا كانت قيمة K  =  1  : فهذا يعني أن تراكيز المتفاعلات والنواتج شبه متساوية (لوجود الأسس) أو متساوية .
2 ـ إذا كانت قيمة K > 1 أو كبيرة  : فهذا يعني أن التفاعل الأمامي يسير لمدى كبير قبل الوصول إلى الاتزان ، ونسبة تراكيز النواتج كبيرة بالنسبة للمتفاعلات .
3 ـ إذا كانت قيمة K < 1 أو صغيرة  : فهذا يعني أن التفاعل الأمامي يسير لمدى صغير قبل الوصول إلى الاتزان ، وتراكيز النواتج صغير بالنسبة للمتفاعلات .
وقيمة ثابت الاتزان لا تتأثر إلا بدرجة الحرارة ، كما أن المواد الصلبة النقية والسائلة لا تدخل في معادلة ثابت الاتزان لأن تراكيزها لا يمكن أن تتغير .

نظام اتزان H2 , I2 , HI :
عند تفاعل غاز H2 (عديم اللون ) مع بخار اليود I2 ( بنفسجي) في وعاء مغلق عند درجة حرارة مرتفعة 4250C . تخف حدة اللون البنفسجي لكنها لا تختفي تماماً لأن التفاعل ينعكس فيتفكك HI ليعيد تكوين H2,I2 . وتزداد سرعة التفاعل العكسي مع تراجع في سرعة التفاعل الأمامي إلى أن تتساوى السرعتان ، ويتحقق الاتزان . ويشير اللون الثابت إلى وجود هذا الاتزان         H2(g)  +  I2(g)    2HI(g)   
وتكون قيمة ثابت الاتزان للتفاعل الأمامي  تساوي                                                     
وتتحدد قيمة K غالباً من تجارب عملية .
وحالما عرفت قيمة K فإنه يمكن استخدامها لحساب تراكيز المتفاعلات أو النواتج .
 ولكن ماذا عن قيمة K للتفاعل العكسي ؟
 إن قيمة K للتفاعل العكسي تساوي مقلوب قيمة K للتفاعل الأمامي .

               
مثال : نظام متزن عند 4250C يحتوي على 0.015 mol / L لكل من H2 , I2   ـ ما تركيز HI المتزن علماً بأن K = 54.34     ؟

   
                                
مسألة نموذجية 7 ـ 1 :  خليط اتزان غازي من NO , O2 , N2  عند درجة حرارة 1500 K يحتوي على 6.4 ×10−3 mol/L  N2   و  1.1×10−5mol/L   NO
و  1.7×10-3 mol/L  O2  ما قيمة ثابت الاتزان للتفاعل   N2(g) +  O2(g)   2NO2(g)   عند درجة الحرارة المذكورة ؟  
الحل :
                                                                               
                                          =  1.1 ×10−5                                                                                                                                           

وقيمة K المحسوبة صغيرة أي أن تراكيز N2 , O2  ( المتفاعلات ) أكبر من تراكيز النواتج NO  ( وهذا يتفق مع القيم المعطاة في المسألة ).
المسائل ص 190 محلولة ويمكن كتابتها .

مراجعة القسم 7 ـ 1  

1 ـ ما المقصود بكل من : أ ) الاتزان الكيميائي ؟     (هو الحالة التي تكون فيها سرعتا التفاعل الأمامي والعكسي متساويتان وتراكيز المتفاعلات والنواتج تبقى ثابتة).
                                   ب ) ثابت الاتزان ؟           ( نسبة الحاصل الرياضي لتراكيز المواد الناتجة عند الاتزان إلى الحاصل الرياضي لتراكيز المتفاعلات ، كل مرفوع إلى الأس الذي يساوي معامله في التفاعل الكيميائي الموزون ).
2 ـ كيف ترتبط قيمة ثابت الاتزان بالكمية النسبية للمتفاعلات والنواتج عند الاتزان ؟               ( بقدر ما تكون قيمة K كبيرة ، تكون الكميات النسبية للنواتج كبيرة ).
3 ـ حمض الهيدروكلوريك HCl حمض قوي يتأين بشكل تام في الماء ، ليكوّن Cl− , H3O+  هل تتوقع أن تكون قيمة K للتفاعل التالي تساوي 1×10−2  أم 1×10−5 أم أكبر بكثير ؟ برر إجابتك . HCl(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Cl−(aq)               ( تكون كبيرة لأن المتفاعلات كونت نواتج ولا يتبقى من المتفاعلات تقريباً شيء ).
4 ـ اكتب تعبير ثابت الاتزان للتفاعل  4HCl(g) + O2(g)   2Cl2(g) + 2H2O(g)   .                                                        (                               ).

5 ـ عند درجة حرارة 2500K وفي حالة الاتزان للتفاعلH2(g)  + Cl2(g)  2HCl(g)  يكون [HCl] = 0.0625mol/L  و [H2] = [Cl]2 = 0.00450mol/L
 احسب قيمة ثابت الاتزان K للتفاعل .                                                                                                                         
6 ـ عند درجة حرارة 4250C وجد أن خليط اتزان يتكون من 1.77×10-2mol/L HI , 3.13×10-3mol/L I2 , 1.83×10-3mol/L H2    . احسب ثابت الاتزان للتفاعل  H2(g)  +  I2(g)     2HI(g)     .
الحل :                                                            =  54.7                                   
7 ـ احسب عند درجة حرارة 4250C قيمة[HI] للتفاعل H2(g)+I2(g)2HI(g) إذا كان K=54.3 ,[H2]=[I2]=4.79×10−4 mol/L        ( 3.53×10−3mol/L )

7 ـ 2 ـ انزياح الاتزان
في أنظمة الاتزان الكيميائي تبقى الكميات النسبية للمتفاعلات والنواتج ذاتها . وإذا رغب الكيميائيون في تحسين مردود النواتج ، فإنهم يؤثرون على وضع الاتزان بتغيرات إما في الضغط أو التركيز أو درجة الحرارة لتحقيق المطلوب.
توقع اتجاه الانزياح                                                                                                                                                                                                            
مبدأ لوشاتلييه ـ إذا تعرض نظام متزن لتوتر (مؤثر خارجي) فإن الاتزان ينزاح إلى الاتجاه الذي يؤدي إلى إزالة هذا التوتر (المؤثر). ويتضح ذلك من خلال:

1 ـ تغيرات التركيز :  في التفاعل             A + B   C + D             فإن :
  *  زيادة تركيز A يزيح الاتزان نحو تكوين النواتج ويقلل تركيز B . كما أن زيادة تركيزB يقلل تركيز A ويزيح الاتزان نحو تكوين النواتج أيضاً .
  *  خفض تركيز C أو سحبها من النظام يزيح الاتزان نحو تكوين النواتج ويزيد تركيزD. كما أن خفض تركيز D يزيد تركيز C ويزيح الاتزان نحو تكوين النواتج .
لزيادة تكوين النواتجC  أو D نزيد تركيز أحد المتفاعلاتA أو B أو كليهما أو نقلل تركيز أحد النواتج أو كليهما أو نسحبه من الاتزان ،    
وبالمقابل فإن الاتزان ينزاح نحو تكوين المتفاعلات عند زيادة تركيز C أو D أو عند خفض تركيز ِ A أو B او سحبها من النظام .
  * إن تغيير تركيز أحد المتفاعلات أو النواتج يؤثر على حالة الاتزان حتى الوصول إلى حالة اتزان جديدة ولكن
    تبقى قيمة K ثابتة . لأن التأثير يكون متساوياً على بسط ومقام تعبير ثابت الاتزان .
  *  تراكيز المواد الصلبة والسائلة النقية والماء كمذيب لا تتغير ولا تكتب في تعبير ثابت الاتزان مثل :
  ـ تأين الماء2H2O(l)       H3O+(aq)  +  OH−(aq)       ويكون تعبير ثابت الاتزان Kw   =   [H3O+] [OH− ]  
  ـ تفكك كربونات الكالسيوم    CaCO3(s)     CaO(s)   +   CO2(g) ويكون تعبير ثابت الاتزان   K   =   [CO2]     

2 ـ تغيرات الضغط : يؤثر الضغط فقط على الأنظمة المتزنة والتي تحوي غازات متفاعلة أو ناتجة والتي يختلف فيها عدد المولات الغازية المتفاعلة عن عدد المولات الغازية الناتجة . (لا يؤثر الضغط على النظام الغازي المتزن إذا تساوى عدد المولات الغازية في الطرفين ). ففي التفاعل الغازي المتزن           N2(g)  +  3H2(g)    2NH3(g)                   نلاحظ أن :
  * زيادة الضغط يزيح الاتزان إلى اليمين أي نحو تكوين النواتج ( عدد المولات الغازية أقل ) وذلك لتقليل أثر الضغط .
 (لأن زيادة الضغط يقلل الحجم فيزيد تراكيز كل المواد ، وليقلل النظام من هذا الأثر يقلل من عدد المولات وذلك بالانزياح نحو تكوين النواتح ذات عدد المولات الغازية الأقل . ولكن تبقى قيمة K ثابت ).
  * ـ تخفيف الضغط يزيح الاتزان إلى اليسار أي نحو تكوين المتفاعلات ، وذلك لتقليل أثر المؤثر الخارجي .
  * ـ زيادة الضغط بإدخال غاز خامل غير متفاعل ( مثل الهيليوم  ) إلى النظام ، لا يؤثر على وضعية الاتزان ، لأن
     الضغوط الجزئية للغازات الموجودة في التفاعل لم تتغير .
  *ـ في الصناعة تزال الأمونيا الناتجة بتكثيفها إلى سائل فيقل الضغط الجزئي لغاز الأمونيا مما يسبب انزياح الاتزان 
      نحو تكوين النواتج ( الأمونيا) .

3 ـ تغيرات الحرارة : التفاعلات الانعكاسية تكون طاردة للحرارة في أحد لاتجاهين وماصة للحرارة في الاتجاه الآخر.
  *  رفع درجة حرارة النظام يزيح الاتزان إلى الاتجاه الماص للحرارة .
  *  خفض درجة الحرارة للنظام يزيح الاتزان إلى الاتجاه الطارد للحرارة .
 ـ انتاج الأمونيا من نيتروجين الهواء الجوي بطريقة هابر من التفاعل :    حرارة N2(g) + 3H2(g)    2NH3(g) +  والتفاعل الأمامي طارد للحرارة ، والعكسي ماص للحرارة . ورفع درجة الحرارة يزيح الاتزان نحو المتفاعلات ، بينما خفضها يزيحه نحو النواتج . لكن خفض الحرارة يجعل التفاعل الأمامي(انتاج الأمونيا) بطيء جداً ، لذلك تخفض درجة الحرارة بشكل مناسب (5000C ) لسرعة الوصول إلى الاتزان ثم نرفع الضغط كثيراً جداً  100 -700atm مما يسبب إعطاء مردود مناسب من غاز الأمونيا .
ملاحظة : كتابة الحرارة بهذه الصورة يمكننا من اعتبارها كأحد مواد التفاعل ، ورفعها يعني زيادة تركيز أحد النواتج فينزاح الاتزان نحو المتفاعلات ، كما أن خفضها يعني تقليل تركيز أحد النواتج فينزاح الاتزان نحو تكوين النواتج .
ـ انتاج غاز رابع أكسيد النيتروجين الثنائي N2O4 عديم اللون من غاز NO2 بني اللون  وهو تفاعل طارد للحرارة .
التفاعل كالتالي:         حرارة2NO2(g)    N2O4(g) +   والتفاعل الأمامي طارد للحرارة والعكسي ماص للحرارة .
  * خفض درجة الحرارة يزيح الاتزان نحو النواتج فتزداد كمية N2O4وتقل كمية NO2فترتفع قيمة K
  * رفع درجة الحرارة يزيح الاتزان نحو المتفاعلات فتقل كمية N2O4 وتزيد كميةNO2 فتقل قيمة K
من هنا نرى أن تغير درجة الحرارة فقط هو العامل الوحيد الذي يؤثر في قيمة ثابت الاتزان K .
ـ تفكك كربونات الكالسيوم ( تفاعل ماص للحرارة)   CaO(s) + CO2(g)     حرارة CaCO3(s) +    والتفاعل الأمامي ماص للحرارة والعكسي طارد للحرارة
  * رفع درجة الحرارة يزيح الاتزان نحو تكوين النواتج فترتفع قيمة K                            K  = [CO2]
  * خفض درجة الحرارة يزيح الاتزان نحو تكوين المتفاعلات فتقل قيمة K   
إذن : النظام الذي تفاعله الأمامي طارد للحرارة : رفع الحرارة يقلل قيمة K ، وخفض الحرارة يزيد قيمة K .
     والنظام الذي تفاعله الأمامي ماص للحرارة : رفع الحرارة يزيد قيمة K ، وخفض الحرارة يقلل قيمة K .
ملاحظة : يمكن استخدام الحفازات لتسريع التفاعل المرغوب( الأمامي أو العكسي ) ، غير أن الحفازات لا تؤثر على قيمة ثابت الاتزان لأنها تؤثر فقط في السرعات المسببة للوصول إلى حالة الاتزان بمعاملات متساوية .

سؤال: في التفاعل الغازي المتزن       حرارة 2A(g)  +  B(g)     2C(g)  +       ما هي العوامل التي تعمل على زيادة انتاج  C .
جواب : ما يزيد من انتاج C   1 ـ رفع تركيز A  أو B                         2 ـ خفض تركيزC  أو سحبه من النظام
                                      3 ـ خفض حرارة النظام                          4 ـ إضافة حفاز يزيد سرعة التفاعل الأمامي
                                     5 ـ زيادة الضغط الواقع على النظام .

التفاعلات التي تتجه إلى الاكتمال :
تبدو بعض التفاعلات التي تتضمن مركبات تتكون من تفاعل بين الأيونات في المحاليل أنها تتجه نحو الاكتمال ، بحيث تزول الأيونات من المحلول ، ويمكن للتفاعل أن يتجه نحو الاكتمال إذا وجدت إحدى الحالات التالية :
1 ـ انفلات الناتج على هيئة غاز  2 ـ ترسب الناتج كمادة صلبة  3 ـ إذا كان تأين الناتج طفيفاً بما يؤدي إلى اكتمال التفاعل .   أمثلة :

1 ـ تكون غاز : المركبات غير المستقرة الناتجة عن تفاعلات أيونية تتفكك تلقائياً. مثل حمض الكربونيك H2CO3 الذي يوجد في المشروبات الغازية والذي يتفكك عند تقليل الضغط عليه ( عند فتح العلبة ) ليخرج غاز CO2 :
H2CO3(aq)    H2O(l)  + CO2(g)↑  

2 ـ تكون راسب : عند خلط محلولين من NaCl , AgNO3 بكميات متكافئة يتكون راسب أبيض من AgCl
( Na+ + Cl−)(aq) + (Ag++NO3−)(aq)  → (Na++NO3−)(aq) + AgCl(s)↓
ينفصل AgCl لأن قابلية ذوبانه في الماء ضئيلة جداً ، ولا يبقى في المحلول سوى أيونات NO3− , Na+ ويسير التفاعل نحو الاكتمال .

3 ـ تكوين ناتج ضعيف التأين : في تفاعلات التعادل بين محاليل الأحماض (أيونات H3O+ ) ومحاليل القواعد (أيوناتOH− ) يتكون الماء ضعيف التأين
   ( H3O++Cl−)(aq)  +  ( Na++OH−)(aq) →  ( Na++Cl−)(aq)  + 2H2O(l)      وإذا قمنا بحذف الأيونات المتبقية في طرفي المعادلة (Na+, Cl−) والتي تسمى بالأيونات المتفرجة يتبقى ما يعرف بالمعادلة الأيونية الصرفة :
H3O+(aq) + OH−(aq) → 2H2O(l)               ويكون الماء الناتج على شكل جزيئات وتزول أيونات H3O+, OH− من المحلول ، ويسير التفاعل إلى الاكتمال لأن الناتج يتأين بشكل ضعيف جداً .

تأثير الأيون المشترك:
في نظام متزن يمكن إزاحة الاتزان بين مذابين نحو الاتجاه المرغوب بإضافة أيون مشترك .
وتأثير الأيون المشترك : هو الظاهرة التي تسبب خلالها إضافة أيون مشترك بين مذابين ترسباً أو تقليلاً للتأين .

مثال 1 ـ : الحصول على ملح الطعام النقي (تقريباً) في الصناعة : حيث يترسب NaCl من محلول مشبع من ماء البحر بإمرار غاز HCl فيه.
 في المحلول المشبع يوجد اتزان بين الملح الصلب والأيونات NaCl(s)    Na+(aq) + Cl−(aq)    وإمرار غاز HCl الذي يتفكك كلياً  HCl(g) +  H2O(l) →  H3O+(aq) + Cl−(aq)   يتسبب بتواجد زيادة من أيونات Cl− . وزيادة تركيز Cl− (الأيون المشترك) في الاتزان يؤدي إلى توتره. وحسب مبدأ لوشاتلييه يتجه النظام نحو تقليل هذا التوتر وتكوين NaCl الصلب ، فيترسب الملح ، ويتكون اتزان جديد يكون فيه تركيز Cl− كبيراً ، تركيز Na+ صغيراً ، ولكن قيمة K تبقى ثابتة لأن حاصل الضرب [Na+][Cl−] يساوي مقدار ثابت يساوي K .
ملاحظة : في الصناعة يترسب غالباً NaCl وتبقى باقي الأملاح ذائبة في مياه البحر فنحصل على الملح نقياً تقريباً.   

مثال 2 ـ : تقليل نسبة تأين حمض الأسيتيك وذلك بإضافة كمية قليلة من أسيتات الصوديوم
حمض الأسيتيك إلكتروليت ضعيف يتأين بنسبة 1.3% تقريباً CH3COOH  + H2O     CH3COO−  + H3O+ وأسيتات الصوديوم ملح أيوني متفكك تماماً    CH3COONa(aq) →  CH3COO−(aq) + Na+(aq)    وإضافة كمية قليلة  من الملح إلى محلول الحمض يرفع تركيز أيون الأسيتات (الأيون المشترك) ، فيحدث توتراً في الاتزان،وينزاح  
نحو تكون جزيئات الحمض وينخفض تركيز H3O+ ، وهذا يجعل المحلول أقل حامضية وترتفع قيمة pH للمحلول .
إضافة ملح يحتوي على أيون مشترك لمحلول إلكتروليت ضعيف يقلل من تأين هذا الإلكتروليت.

مراجعة القسم 7 ـ 2

1 ـ اذكر ثلاث طرق تسبب اضطراباً للاتزان الكيميائي .                                   ( 1 ـ تغير في التركيز     2 ـ تغير في الضغط      3 ـ تغير في درجة الحرارة )
2 ـ صف ثلاث حالات تصل فيها التفاعلات الأيونية إلى الاكتمال .                              ( 1 ـ تكون غاز        2 ـ تكون راسب       3 ـ تكون ناتج ضعيف التأين )
3 ـ صف تأثير الأيون المشترك .                                                    ( إضافة أيون مشترك بين مذابين تسبب تكون راسب أو تقليل تأين الإلكتروليت الضعيف )
4 ـ حدد هوية الأيون المشترك في كل من الحالات التالية :
  أ) إضافة 5g NaCl إلى محلول 2.0 M HCl    .                                                                                                        ( الأيون المشترك هو Cl− )
 ب) إضافة 50 mL من محلول 1.0 M CH3COONa إلى محلول 1.0 M CH3COOH    .                                     ( الأيون المشترك هو CH3COO− )
 جـ) إضافة 10 حبات من NaOH   إلى 100 mL من الماء .                                                                                          ( الأيون المشترك هو OH− )
5 ـ توقع تاثير تقليل الضغط على الأنظمة المتزنة التالية .
  أ )  H2(g)  +  Cl2(g)      2HCl(g)                                                             ( لا يتأثر لأن عدد مولات الغاز في الطرفين متساو  2 مول في كل طرف )
 ب )   NH4Cl(s)       NH3(g)  +  HCl(g)                                               ( انزياح نحو اليمين ـ تكون النواتج ـ لأن تقليل الضغط يؤدي إلى زيادة الحجم )
جـ )   2H2O2(aq)      2H2O(l)  +  O2(g)                                                 ( انزياح نحو اليمين ـ تكون النواتج ـ لأن تقليل الضغط يؤدي إلى زيادة الحجم ) 
د )   3O2(g)       2O3(g)                                                                 ( انزياح نحو اليسار ـ تكون المتفاعلات ـ لأن تقليل الضغط يؤدي إلى زيادة الحجم )
6 ـ يتفاعل CO2 مع الماء ليكونا أيون البيكربونات وأيون الهيدرونيوم يؤدي التنفس السريع إلى زفير كمية أكبرمن CO2. كيف يؤثر التنفس السريع على pH للدم.
  ( معادلة الاتزان هي CO2(g) + 2H2O(l)    H3O+(aq) + HCO3−(aq)   والتنفس السريع يخرج كمية أكبر من غاز CO2 فينزاح الاتزان نحو المتفاعلات مما يؤدي إلى تقليل تركيز H3O+  فتقل حموضة الدم وتزداد قيمة pH .) 

7 ـ 3 : الاتزان في محاليل الأحماض والقواعد

ثابت تأين الحمض الضعيف Ka  : هو ثابت الاتزان لتفاعل تأين الحمض .       لنأخذ مثالاً حمض الأسيتيك :
محلول حمض الأسيتيك الذي تركيزه 0.1 M يتأين منه حوالي 1.3% عند 250C والباقي يكون على شكل جزيئات غير متفككة .   CH3COOH  + H2O     CH3COO−  + H3O+        ويكون ثابت الاتزان له
  و تركيز الماء لا يدخل في تعبير ثابت الاتزان ، ولكن نظراً لكونه المذيب وعدد جزيئاته كبير ، يمكن أن نفترض أن تركيزه ثابت ، وقيمة ثابت الاتزان K  ثابتة فيكون حاصل ضرب ثابت في ثابت =  ثابت جديد  هو ثابت تأين  الحمض Ka . وهي قيمة ثابتة مهما كان تركيزالحمض ، ولو أضفنا مادة تحوي أيوناً مشتركا ( مثل أسيتات الصوديوم)) فإنها ستسبب توتراً للاتزان وينزاح الاتزان نحو تكوين الجزيئات ويحدث نقص في [H3O+] وزيادة قيمة pH واتزان جديد ولكن قيمة Ka تبقى ثابتة .

المحاليل المنظمة : هي محاليل تقاوم التغيرات في الأس الهيدروجيني       (عند إضافة قليل من حمض أو قاعدة إليها )
وهي تتكون من حمض ضعيف وأحد أملاحه ذات
 الشق القاعدي القوي ، أو قاعدة ضعيفة وأحد أملاحها ذات الشق الحمضي القوي ما يجعل المحلول المنظم يتفاعل مع حمض أوقاعدة .       ولكن كيف يعمل المحلول المنظم ؟
1 ـ محلول منظم مكون من حمض الأسيتيك وأسيتات الصوديوم ، كيف يعمل ؟
  محلول الحمض في الماء تبينه المعادلة التالية                  CH3COOH  + H2O     CH3COO−  + H3O+
* ـ إضافة كمية قليلة من حمض ( H3O+ ) إلى المزيج :
 تمنح أيونات الهيدرونيوم (القليلة) المضافة بروتوناً لأيونات الأسيتات (الكثيرة) مكونة جزيئات حمض الأسيتيك غير المتأينة   → CH3COOH + H2O   CH3COO− + H3O+    فيزول أثر الحمض المضاف ،  ويبقى عملياً تركيزH3O+ وقيمة pH  ثابتين.
* ـ إضافة كمية قليلة من قاعدة (OH−  ) إلى المزيج :
تتعادل أيونات OH− المضافة مع كمية من أيونات H3O+ الناتجة عن تفكك الحمض مكونة الماء ضعيف التأين فيزول أثر المضاف ، لكن الاتزان يتوتر وينزاح نحو تعويض النقص فيH3O+ وتتفكك جزيئات من الحمض وتبقى قيمة  [H3O+],pH ثابتين.
2 ـ محلول منظم مكون من محلول الأمونيا وكلوريد الأمونيوم
تتفاعل الأمونيا مع الماء كالتالي                  ( NH3 + H2O    NH4+ + OH−)(aq) 
* ــ إضافة كمية قليلة من حمض   H3O+إلى المزيج :
تتعادل أيونات H3O+ ( القليلة ) المضافة مع أيونات OH− من المحلول مكونة الماء ضعيف التأين ، ويتوير الاتزان فتتأين جزيئات أخرى من الأمونيا لتعويض النقص في OH− ويبقى تركيز OH− وقيمة pH ثابتتين .
* ـ إضافة قليل من قاعدة إلى المزيج : 
تستقبل أيونات  OH− (القليلة) المضافة بروتوناً من أيونات  NH4+  (الكثيرة) في المحلول مكونة الأمونيا وجزيئات
 الماء ضعيف التأين  NH4+  +  OH−     NH3 + H2O )(aq) )  ويبقى تركيزOH− وقيمة  pH  ثابتتين .

أهمية المحاليل المنظمة : من أهم ما تقوم به المحاليل المنظمة المحافظة على ثبات pH في الدم (7.5 -7.3  ) ، لأن عدم ثبات pH للدم يؤدي إلى اضطرابات في وظائف الجسم العادية .

ثابت تأين الماء : يتأين الماء ذاتياً حسب المعادلة             H2O(l)  +  H2O(l)    H3O+(aq) + OH−(aq)
 وقد وجد عملياً أن تراكيز الأيونات منخفضة ( كل 10 ملايين لتر من الماء يتفكك منها 1 مول أي 18g أي أن [H+]=[OH−]= 1×10-7 مول/لتر)
 وتعبير ثابت الاتزان يشتق من المعادلة :    Kw = [H3O+] [OH− ]  = 1.0 × 10−14