پاسخ با هم بیاندیشیم صفحه 104 شیمی دوازدهم

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۵ - با هم بیندیشیم سلام به شیمی‌دان‌های باهوش! در این بخش می‌خواهیم اثر تغییر غلظت بر یک سامانه تعادلی را طبق **اصل لوشاتلیه** بررسی کنیم. وقتی ما مقداری ماده به یک تعادل اضافه می‌کنیم، سامانه سعی می‌کند با مصرف کردن بخشی از آن ماده، دوباره به آرامش یا همان تعادل جدید برسد. در اینجا ما $0/05\,mol$ گاز نیتروژن ($N_{2}$) به محفظه اضافه کردیم. اگر به مقادیر تعادل (۲) نگاه کنید، متوجه می‌شوید که غلظت $NH_{3}$ از $0/14$ به $0/16$ افزایش یافته است. این یعنی سامانه برای مقابله با مزاحمت ما (اضافه کردن نیتروژن)، در جهت **رفت** (تولید آمونیاک) حرکت کرده است تا نیتروژن اضافی را مصرف کند. همچنین دقت کنید که مقدار $H_{2}$ از $0/50$ به $0/47$ کاهش یافته است که نشان‌دهنده مصرف شدن آن همراه با نیتروژن برای تولید محصول بیشتر است.

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۵ - تمرین ۱ بیایید با استفاده از داده‌های تصویر، جدول غلظت‌ها و ثابت تعادل را کامل کنیم. چون حجم ظرف **۱ لیتر** است، تعداد مول‌ها دقیقاً برابر با غلظت مولی ($M$) خواهد بود. | تعادل | $[NH_{3}]$ | $[H_{2}]$ | $[N_{2}]$ | $K$ | | :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | | **۱** | $0/14$ | $0/50$ | $0/07$ | **$2/24$** | | **۲** | $0/16$ | $0/47$ | $0/11$ | **$2/24$** | **روش محاسبه $K$**: $$K = \frac{[NH_{3}]^{2}}{[N_{2}][H_{2}]^{3}}$$ برای تعادل (۱): $$K_{1} = \frac{(0/14)^{2}}{0/07 \times (0/5)^{3}} = \frac{0/0196}{0/07 \times 0/125} = 2/24$$ برای تعادل (۲): $$K_{2} = \frac{(0/16)^{2}}{0/11 \times (0/47)^{3}} \approx \frac{0/0256}{0/11 \times 0/1038} \approx 2/24$$ یک نکته طلایی: دیدید که مقدار **$K$** در هر دو حالت تقریباً یکسان شد؟ این یعنی ثابت تعادل فقط با **دما** تغییر می‌کند، نه با تغییر غلظت!

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۵ - تمرین ۲ با مقایسه دو ستون تعادل در تصویر، تغییرات به شرح زیر است: غلظت مواد زیر افزایش یافته است: ۱- **نیتروژن ($N_{2}$)**: غلظت آن از $0/07$ به $0/11$ رسیده است (به دلیل اینکه ما آن را اضافه کردیم). ۲- **آمونیاک ($NH_{3}$)**: غلظت آن از $0/14$ به $0/16$ افزایش یافته است (چون تعادل برای مصرف نیتروژن اضافی به سمت تولید محصول رفت).

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۵ - تمرین ۳ واکنش در **جهت رفت (تولید محصول)** پیش رفته است. **دلیل علمی**: طبق اصل لوشاتلیه، اگر عاملی غلظت یکی از واکنش‌دهنده‌ها را افزایش دهد، سامانه در جهتی جابه‌جا می‌شود که آن ماده را **مصرف** کند. در این واکنش، نیتروژن یک واکنش‌دهنده است؛ بنابراین سامانه با حرکت به سمت راست، نیتروژن اضافی را با هیدروژن ترکیب کرده و آمونیاک بیشتری تولید می‌کند.

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۵ - تمرین ۴ مقدار **$K$ (ثابت تعادل) تغییر نکرده است** و ثابت مانده است. **نتیجه‌گیری مهم**: این آزمایش به ما ثابت می‌کند که تغییر در غلظت مواد شرکت‌کننده در تعادل، اگرچه باعث جابه‌جایی تعادل و تغییر غلظت‌های نهایی می‌شود، اما نمی‌تواند مقدار عددی ثابت تعادل را تغییر دهد. **تنها عاملی که می‌تواند مقدار $K$ را تغییر دهد، دما است.**

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۰۵ - تمرین ۵ عبارت صحیح به این صورت کامل می‌شود: «هنگامی که در دمای ثابت، غلظت یکی از مواد شرکت‌کننده در سامانه تعادلی **افزایش** یابد، واکنش در جهت **مصرف** آن تا حد امکان پیش می‌رود تا به تعادل **جدید** برسد.» **توضیح تکمیلی**: اگر غلظت ماده‌ای را زیاد کنیم، سامانه برای «مصرف» آن جابه‌جا می‌شود. برعکس، اگر غلظت ماده‌ای را «کم» کنیم، سامانه در جهت «تولید» آن حرکت خواهد کرد تا کاهش آن را جبران کند.