العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي هي أهم الشروط التي يجب مراعاتها أثناء التفاعل الكيميائي، وهي تؤثر أيضًا في صياغة وشكل المعادلة الكيميائية، من المتفاعلات والوسيط، وصولًا إلى النواتج، وبالتالي فإن هذه العوامل تجمع بين العديد من المفاهيم الأساسية والجوهرية في عالم الكيمياء، والفيزياء وحتى الرياضيات.

التفاعل الكيميائي

قبل تحديد العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي من الضروري تعريف التفاعل الكيميائي، وهو عبارة عن عملية بين متفاعلات تتضمن تفكيك روابط كيميائية، وتركيب روابط جديدة، مما يؤدي إلى ظهور مواد جديدة مختلفة تسمى النواتج، وهي تتميز بخصائص كيميائية وفيزيائية معينة، وتعرف الكائنات الحية تفاعلات كيميائية أساسية نذكر منها على سبيل المثال التنفس، والتخمر، والأيض، والبناء الضوئي، وعمليات الأكسدة، والاحتراق.[1]

تعريف الاتزان الكيميائي

يتضمن البحث عن العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي تعريف هذا الاتزان، والذي يسمى باللغة الإنجليزية “CHEMICAL EQUILIBRIUM”، وهو عبارة عن حالة ديناميكية يصبح فيها التفاعل مستقرًا، حيث يثبت تركيز المواد المتفاعلة، والمواد الناتجة بعد مرور مدة زمنية معينة، كما أن الاتزان الكيميائي يتمثل في تساوي معدل التفاعل بين الاتجاهين الأمامي والعكسي.[2]

انواع الاتزان الكيميائي

يتطلب فهم وتفسير العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي تحديد أنواع هذا الاتزان، وهي من وجهة نظر كيميائية تنقسم إلى ما يأتي:[3]

• الاتزان الساكن “Static Equilibrium”: وهي حالة تكون فيها المتفاعلات والنواتج ثابتة ولا تتغير.
• الاتزان الدينامكي “Dynamic Equilibrium”: وهو تفاعل مستقر عينيًا، وبتراكيز ثابتة، لكن المتفاعلات والنواتج في تبادل مستمر.

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي

يبلغ التفاعل الكيميائي حالة الاتزان الكيميائي بعد مرور مدة زمنية معينة، وهو حالة معقدة كونها تتأثر بعدة عوامل مختلفة، تتمثل في ما يأتي:

نسبة الضغط

يؤثر الضغط في حالة الاتزان الذاتي، إذا ما كان التفاعل يتضمن الحالة الغازية، وذلك حسب قانون الغاز المثالي:(PV=n×R×T)  حيث إن P، هو الضغط، بوحدة ضغط جوي، وV هو حجم الغاز، بوحدة لتر، بينما يمثل n عدد المولات في الغاز، وR، هو ثابت الغاز العام، وهو: 0.0821 لتر×ضغط جوي / مول×كلفن، وأخيرًا T، هي درجة حرارة الغاز بوحدة الكلفن.[4]

تركيز المواد الكيميائية

من العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي تركيز المتفاعلات، وحتى النواتج، وهو ما يؤدي إلى اختلال التوازن الكيميائي، وذلك وفقًا لمبدأ العالم الفرنسي هنري لوشاتلييه، والذي ينص على أن أي تغير في أحد العوامل المؤثرة في التوازن ينزاح بحيث يبطل فعل ذلك التغير.[4]

إضافة غاز خامل

تؤدي إضافة غاز خامل في التفاعل الكيميائي إلى رفع الضغط الكلي، والذي يشمل المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل، وعليه فإن الغازات الخاملة لا تؤثر في الاتزان الكيميائي، شرط أن لا تؤثر في تركيز أو ضغط أحد المتفاعلات أو النواتج بصفة فردية.[6]

درجة الحرارة

تعد درجة الحرارة من أهم من الشروط التي تتحكم في حالة التوازن الكيميائي فهي تؤثر في حالة المواد، وفي سرعة تحرك الجزيئات، كما أن التفاعلات تنقسم بين ماصة وطاردة للحرارة، وبالتالي فإن درجة الحرارة تغير اتجاه التفاعل الكيميائي.[4]

المواد المحفزة

لا تؤثر المواد المحفزة في الاتزان الكيميائي، فهي ومن خلال تعريفها في علم الكيمياء تقوم بزيادة سرعة التفاعل، وبالتالي فإن مبدأ لوشاتلييه لا يمكن تطبيقه في هذه الحالة.[5]

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي تتطلب معرفة وإلمام بالمفاهيم والمصطلحات والقوانين الكيميائية الأساسية، وهي في العالم التطبيقي ضرورية لتفسير الكثير من الظواهر الطبيعية، والعديد من العمليات الجوهرية عند الكائنات الحية، وحتى في الصناعات المختلفة، كصناعة الأدوية، والأغذية.