الاتزان الكيميائي

حالة الاتزان الديناميكي4-1

يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة.
الاتزان الكيميائي : انه حالة التي يوازن فيها التفاعل الامامي والعكسي احدهما الاخر لانهما يحدثان بالسرعة نفسها.
سرعة التفاعل الامامي= سرعة التفاعل العكسيمثال عليها : لعبة التوازن السيسو

الاتزان المتجانس : المتفاعلات والنواتج موجودة في الحالة الفيزيائية نفسها الاتزان الغير متجانس: توجد المتفاعلات والنواتج في اكثر من حالة فيزيائية واحدة

قوانين سرعة التفاعل 3-3

قانون سرعة التفاعل عبارة عن علاقة رياضية - يمكن تحديدها بالتجربة- تربط بين سرعة التفاعل وتركيز المادة المتفاعلة.
لقد وضع الكيميائيون نتائج نظرية التصادم في معادلة سميت قانون سرعة التفاعل
{R =K{A
والرمز Kقيمة عددية ثابتة تسمى ثابت سرعة التفاعل 
القانون العام لسرعة التفاعل
{ }{R= K{A

سرعة التفاعلات الكيميائية؛:

نموذج لسرعة التفاعل 1-3

نظرية التصادم هي المفتاح لفهم الاختلاف في سرعة التفاعلات.

التعبير عن سرعة التفاعل:

متوسط السرعة =  التغير في كمية المادة المتفاعلة او الناتجة مقسوما على التغير في الزمن 

وسرعة التفاعل الكيميائي يعبر عن التغير في تركيز المواد المتفاعلة او الناتجة في وحدة الزمن ويعبر عنها بوحدةmol/1.s

نظرية التصادم 
تنص على حتمية اصطدام الذرات و الايونات والجزيئات بعضها ببعض لكي يتم التفاعل

شروط حدوث التفاعل
1 لابد ان يكون اتجاه الذرة بعضها لبعض صحيح ومناسب لتكون المواد الناتجه
2 لابد ان تتوفر للمواد المتفاعلة طاقة تنشيط 

ملاحظه  هامة :
لكي يحدث التفاعل الكميائي لابد من حدوث التصادم

التوتر السطحي

تغيرات الحـالة الفيزيائية

حساب التغير في المحتوى الحراري 4-2

قانون هس

تعتمد العديد من الحسابات الكيميائية على قانون وضعه العالم الألماني ' هس عام 1840. وينص هذا القانون على أن قيمة حرارة التفاعل (التغير في المحتوى الحراري ، أو التغير في الإنثالبي القياسي لتكوين مركب) لأي تفاعل كيميائي تحت ضغط ثابت يساوي كمية ثابتة سواء تم التفاعل في خطوة واحدة أو عدة خطوات. وهذا يعني أن حرارة التفاعل تعتمد فقط على خواص المواد المتفاعلة والمواد الناتجة من التفاعل ، أي على الحالتين الابتدائية والنهائية للتفاعل ولا تتأثر بالطريق الذي يسلكه التفاعل. وتتضح أهمية هذا القانون في إمكانية حساب حرارة التفاعل وذلك أيضا للتفاعلات التي لايمكن قياسها بطرق تجريبية بسبب حدوثها ببطئ شديد بحيث تتعذر دراستها أو أن تحدث تفاعلات جانبية تنتج موادا غير مرغوب فيها بجانب المواد المطلوبة.

نص قانون هس الحراري

" التغير في الإنثالبي  الحادث أثناء احدى العمليات التامة هو مجموع تغيرات الإنثالبي لجميع الخطوات المتتالية للعملية "

نستنتج من هذا القانون أن إنثالبي التفاعل لا يتغير بتغير مسار التفاعل وإنما يعتمد فقط على الحالة الابتدائية والحالة النهائية للتفاعل.

الحـــرارة 2-2:

الحرارة في الفيزياء والكيمياء إحدى أشكال الطاقة، يترافق معها حركة الذرات أو الجزيئات أو أي جسيم يدخل في تركيب المادة. ممكن توليد الحرارة عن طريق:

• التفاعلات الكيماوية مثل الاحتراق،
• أو التفاعلات النووية كالاندماج النووي الحادث في الشمس
• أو الإشعاع الكهرطيسي كالحاصل في المواقد الكهرطيسية
• أو الحركة مثل احتكاك أجزاء الآلات.

تتنقل الحرارة بين الأجسام بالإشعاع والتوصيل حراري والحمل الحراري. وتنتقل الحرارة تلقائيا من درجة الحرارة الأعلى للأدنى. فدرجة الحرارة هي مقياس مدىسخونة جسم ما أو برودته، وهي التي تحدد اتجاه انتقال الحرارة تلقائيا، إلا أنه ممكن استنفاذ شغل لنقلها في الاتجاه المعاكس.

تسمى كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جسم ما درجة مئوية واحدة بالسعة الحرارية. السعة الحرارية لكل مادة محددة ومعروفة. الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة الكتلة من مادة ما درجة واحدة تسمى بالحرارة النوعية وهي تعتمد على حالة المادة وتركيبها الكيماوي. عند احتراق الوقود تصدر كمية من الحرارة تعرف باسم القيمة الحرارية للوقود وتقدر عادة بالوحدة الحرارية البريطانية. خلال عملية تحول مادة نقية من حالة إلى أخرى يتم فقد حرارة أو اكتسابها دون أي تغير في درجات الحرارة وتعرف كمية الحرارة المفقودة أو المكتسبة إبان عملية التحول باسم الحرارة الكامنة وتعتمد بشكل مباشر على نوعية المادة وحالتها الابتدائية والنهائية

الطــــاقة 1-2..

الطاقة هي أحد صور الوجود ، فالكون مكون من أجرام وطاقة . منذ النظرية النسبية لاينشتاين نعرف تكافؤ المادة والطاقة ، فالطاقة يمكن ان تتحول إلى مادة وبالعكس يمكن للمادة أن تتحول إلى طاقة . وقد رأينا تحول المادة إلى طاقة في اختراع القنبلة الذرية.

يمكن للطاقة أن تأخذ أشكالاً متنوعة منها طاقة حرارية ، كيميائية، كهربائية ، إشعاعية ، نووية، طاقة كهرومغناطيسية، وطاقة حركية. هذه الأنواع من الطاقة يمكن تصنيفها بكونها طاقة حركية أو طاقة كامنة، في حين أن بعضها يمكن أن يكون مزيجا من الطاقتين الكامنة والحركية، وهذا يدرس في الديناميكا الحرارية.

جميع أنواع الطاقة يمكن تحويلها من شكل لآخر بمساعدة أدوات بسيطة أو أحياناً تستلزم تقنيات معقدة مثلاً من الطاقة الكيميائية إلى الكهربائية عن طريق الأداة الشائعة البطاريات أوالمركمات، أو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية وهذا نجده في محرك احتراق داخلي، أو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، وهكذا.

وقد بينت نظرية النسبية لأينشتاين أن المادة والطاقة هما صورتان لشيء واحد، وعرفنا تكافؤ المادة والطاقة ، هذا الاكتشاف اكتشفة أينشتاين عام 1905 وكتبه في النظرية النسبية الخاصة ، ويعبر عن تكافؤ الطاقة والمادة بمعادلته الشهيرة : E=mc². هذا الاكتشاف الذي نتج عنه اختراع القنبلة الذرية التي ألقيت على هيروشيما عام 1945 وأنهت الحرب العالمية الثانية بيناليابان والولايات المتحدة. ونعرف تحول المادةmatter إلى طاقة من الانشطار النووي و الاندماج النووي.

مصطلحات الطاقة وتحولاتها مفيدة جداً في شرح العمليات الطبيعية. فحتى الظواهر الطقسية مثل الريح، والمطر والبرق والأعاصير تعتبر نتيجة لتحولات الطاقة التي تأتي من الشمسعلى الأرض. الحياة نفسها تعتبر أحد نتائج تحولات الطاقة: فعن طريق التمثيل الضوئي يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كيميائية في النباتات ، يتم لاحقا الاستفادة من هذه الطاقة الكيميائية المختزنة في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية والإنسان. ومن النبات ينتج الخشب وهو مصدر آخر للطاقة يرجع أصلها إلى الشمس.

ضمن الاستخدام الاجتماعي: تطلق كلمة "طاقة" على كل ما يندرج ضمن مصادر الطاقة، إنتاج الطاقة، واستهلاكها وأيضا حفظ موارد الطاقة. بما أن جميع الفعاليات الاقتصادية تتطلب مصدرا من مصادر الطاقة، فإن توافرها وأسعارها هي ضمن الاهتمامات الأساسية والمفتاحية. في السنوات الأخيرة برز استهلاك الطاقة كأحد أهم العوامل المسببة للاحترار العالمي مما جعلها تتحول إلى قضية أساسية في جميع دول العالم. الطاقة هي القدرة على بذل جهد.

قانون هنري 

في الكيمياء، قانون هنري هو أحد قوانين الغازات وضعه وليام هنري عام 1803. وينص القانون على: "في درجة الحرارة الثابتة، تتناسب كمية معلومة من الغاز الذائب في سائل معلوم النوع والحجم طردياً مع الضغط الجزئي لذلك الغاز الطافي فوق السائل". بعبارة أخرى، ينص القانون على أن انحلالية غاز في سائل تتناسب طردياً مع الضغط الجزئي للغاز فوق السائل.

من الأمثلة في حياتنا اليومية على قانون هنري المشروبات الغازية المكربنة. فقبل فتح زجاجة أو علبة المشروب الغازي، يكون الغاز الموجود فوق الشراب ثنائي أكسيد الكربون النقي عند ضغط أعلى قليلاً من الضغط الجوي. الشراب نفسه يحوي ثاني أكسيد كربون مذاب. عند فتح العبوة، يخرج الغاز مصدراً هسيساً مميزاُ. وطالما أن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون فوق السائل يكون أقل بكثير، يخرج الغاز المذاب في السائل على شكل فقاعات. إذا ترك كأس من هذا الشارب مكشوفاً، فإن تركيز ثاني أكسيد الكربون فيه يصبح في حالة توازن مع ثاني أكسيد الكربون في الجو، وعليه لا يعد الشراب غازياً. ثمة مثال أكثر غرابة على قانون هنري وهو انخفاض الضغط في الغوص ومرض تخفيف الضغط.

الطــاقة الشمسية :

الطاقة الشمسية هي الضوء والحرارة المنبعثان من الشمس اللذان قام الإنسان بتسخيرهما لمصلحته منذ العصور القديمة باستخدام مجموعة من وسائل التكنولوجيا التي تتطور باستمرار. وتضم تقنيات تسخير الطاقة الشمسية استخدام الطاقة الحرارية للشمس سواء للتسخين المباشر أو ضمن عملية تحويل ميكانيكي لحركة أو لطاقة كهربائية، أو لتوليد الكهرباء عبر الظواهر الكهروضوئية باستخدام ألواح الخلايا الضوئية الجهدية بالإضافة إلى التصميمات المعمارية التي تعتمد على استغلال الطاقة الشمسية، وهي تقنيات تستطيع المساهمة بشكل بارز في حل بعض من أكثر مشاكل العالم إلحاحا اليوم.