فيديو السؤال: تحديد كيف يؤثر التغير في الضغط على موضع الاتزان الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

التفاعل الآتي جزء من عملية أوستفالد التي تستخدم لإنتاج حمض النيتريك: أربعة ‪NH3‬‏ الغاز زائد خمسة ‪O2‬‏ الغاز في حالة اتزان مع أربعة ‪NO‬‏ الغاز زائد ستة ‪H2O‬‏ الغاز. أي عبارة من العبارات الآتية تفسر لماذا قد تنخفض النسبة المئوية لغاز ‪NO‬‏ الناتج بزيادة الضغط؟ أ: يزداد الحجم الكلي للغاز في التفاعل الخلفي. ب: يوجد عدد مولات أقل من جزيئات الغاز في جانب المتفاعلات. ج: يفضل حدوث التفاعل الأمامي مع زيادة الضغط. د: تؤدي زيادة الضغط إلى إزاحة موضع الاتزان تجاه اليمين.

عملية أوستفالد أكثر الطرق الشائعة الاستخدام في الصناعة لتخليق حمض النيتريك. يستخدم حمض النيتريك الناتج استخدامًا أساسيًّا في الأسمدة. الجزء الذي نتناوله في هذا السؤال من عملية أوستفالد هو تفاعل الاتزان. مطلوب منا معرفة ما سيحدث لنظام الاتزان هذا عند تغير الضغط.

إذا أردنا أن نفهم كيف تؤثر الظروف المتغيرة على نظام الاتزان، فعلينا الرجوع إلى قاعدة لوشاتيليه. تنص قاعدة لوشاتيليه على أنه في حالة اتزان ديناميكي، إذا تغيرت ظروف التفاعل، فإن موضع الاتزان يتحرك ناحية مقاومة التغير. في حالة اتزان ديناميكي، يحدث التفاعل الأمامي والخلفي بالمعدل نفسه. بناء عليه، لا يلاحظ أي تغير في تركيز النواتج والمتفاعلات.

في هذا السؤال، نريد معرفة ما سيحدث عندما يزيد الضغط. تخبرنا قاعدة لوشاتيليه أنه في حالة زيادة الضغط، سيتحرك موضع الاتزان لتقليل الضغط. يعزى الضغط الموجود في وعاء الغاز إلى تصادم جزيئات الغاز بجدران الوعاء. كلما زاد عدد جزيئات الغاز في الوعاء، زاد الضغط. هذا يعني أنه عندما يزيد الضغط، يزاح موضع الاتزان بحيث ينتج عدد أقل من مولات الغاز؛ وهذا سيقلل الضغط.

توجد تسعة مولات من الغاز إجمالًا في جانب المتفاعلات، و10 مولات من الغاز إجمالًا في جانب النواتج. نظرًا لوجود عدد أقل من مولات الغاز في جانب المتفاعلات، فإننا نعلم أن التفاعل الخلفي سيكون مفضلًا؛ لأن التفاعل الخلفي ينتج عددًا أقل من مولات الغاز. عندما يصبح التفاعل الخلفي مفضلًا، نقول إن موضع الاتزان يزاح إلى اليسار. هذا بسبب تكون المزيد من المتفاعلات، والمتفاعلات توجد في الجانب الأيسر من المعادلة.

أصبحت لدينا الآن معلومات كافية لتفسير لماذا قد تنخفض النسبة المئوية لغاز ‪NO‬‏ الناتج بزيادة الضغط. عندما يزيد الضغط، يزاح الاتزان في اتجاه طرف التفاعل الذي به عدد أقل من مولات الغاز؛ وهذا سيؤدي إلى انخفاض الضغط. وهو في هذه الحالة طرف المتفاعلات. غاز ‪NO‬‏ أحد ناتجي هذا التفاعل؛ ومن ثم ستنخفض النسبة المئوية لأكسيد النيتريك عند تفاعله لتكوين المتفاعلين. الإجابة التي تطابق هذا الاستنتاج هي تلك المذكورة في خيار الإجابة ب.

خيار الإجابة أ خطأ؛ لأن الحجم الكلي للغاز يقل في التفاعل الخلفي؛ حيث ينتج عدد أقل من مولات الغاز. خيار الإجابة ج خطأ؛ لأن التفاعل الخلفي هو الذي يفضل مع زيادة الضغط. خيار الإجابة د خطأ؛ لأن زيادة الضغط تجعل الاتزان يزاح إلى اليسار في اتجاه جانب المتفاعلات.

العبارة التي تفسر لماذا قد تنخفض النسبة المئوية لغاز ‪NO‬‏ الناتج بزيادة الضغط هي تلك التي تنص على أنه «يوجد عدد مولات أقل من جزيئات الغاز في جانب المتفاعلات»؛ أي العبارة الواردة في خيار الإجابة ب.