مهندسة مدنية
الهندسة المدنية, جامعة تشرين

قانون فعل الكتلة هو أن التفاعلين الأمامي والعكسي عند الوصول إلى حالة التوزان يحدثان بنفس معدل الـسرعة ولا تتغير تركيزات المواد الداخلة و المواد الناتجة مع مرور الزمن،وينص قانون فعل الكتلة على أن معدل أي تفاعل كيميائي يتناسب مع ناتج تراكيز المواد المتفاعلة عند درجة حرارة ثابتة، بحيث أن كل كتلة ترفع إلى قوة (أس) مساوية للمعامل (عدد جزيئاتها المستخدمة في التفاعل) الذي يحدث في المعادلة الكيميائية، أول من صاغ هذا القانون هما العالمين النرويجيين كاتو جولدبرغ(Cato Guldberg) وبيتر واجي(Peter Waage) في الفترة ما بين عامي 1864-1879، وقد كان هذا القانون مفيدًا للحصول على معادلة التوازن الصحيحة للتفاعل.

بالنسبة للتفاعل غير الجزيئي (متساوي الجزيئات) يزداد معدل التفاعل بشكل خطي مع تركيز المادة المتفاعلة لأن لكل جزيء متفاعل نفس احتمالية التفاعل خلال فترة زمنية ثابتة، وقد تم تطوير قانون فعل الكتلة من الأساس لوصف نظام التوازن والذي يعني أن A و B يستمران في التفاعل لتشكيل C و D اللتين يتفاعلان لإعطاء A و B ثانية حتى استتباب حالة التوازن أي A + B ↔ C + D، وبذلك يكون الحاصل [A] [B] / [C] [D] ثابتًا وهو Keq، حيث الرمز[ ] يشير إلى تركيز المادة، أما بالنسبة للتفاعل ثنائي الجزيء يكون معدل التفاعل متناسبًا مع ناتج تركيزات المواد المتفاعلة.

حيث في التفاعل المتساوي الجزيئات (الغير جزيئي):

A + B ↔ C + D

بفرض أن الرمز C يشير إلى تركيز العناصر الداخلة في التفاعل في لحظة معينة خلال عملية التفاعل، وبالتالي فإن تركيز العناصر A وB وC وD هو C’A وC’B وC’C وC’D على الترتيب، وبذلك ووفقًا لقانون فعل الكتلة فإن معدل التفاعل (RAB) بين العنصرين A وB في لحظة ما هو:

RAB = k1*C’A*C’B حيث k1 ثابت التناسب وهو يعتمد على كتلة المواد المتفاعلة ودرجة الحرارة.

خلال التفاعل تنخفض تركيزات المواد المتفاعلة A و Bوبذلك ينخفض ​​معدل تفاعلها أيضًا بمرور الوقت.

وبالمثل معدل التفاعل المعاكس (RCD) بين C و D في تلك اللحظة هو:

RCD = K2*C’C*C’D حيث K2 ثابت التناسب.

يزداد تركيز C و Dوبالتالي يزداد معدل  RCDأيضًا، ولكن ستكون هناك لحظة ستتساوى فيها معدلات التفاعل في الاتجاهين المتعاكسين أي RAB = RCD، وهي اللحظة التي يكون التفاعل فيها بحالة توازن ولن يحدث بعدها تغيير في تركيز مكونات التفاعل بعد ذلك، وعند تلك اللحظة سنرمز للتركيز بالرمزC بدلاً من C ‘ وبذلك يكون لدينا:

RAB = RCD

k1*CA*CB = k2*CC*CD

أي Kc=k1/k2=CA*CB/CC*CD وهو ثابت يسمى ثابت التوازن، وهذا القانون في حالة التوازن المتساوي الجزيئات.

أما في حال كان التفاعل متعدد الجزيئات؛ أي بفرض لدينا التفاعل التالي 2A + 3B ↔ C + 2D سيكون معدل التفاعل ومعدل التفاعل المعاكس في هذه الحالة على الشكل:

قانون فعل الكتلة

وفي حالة التوازن يكون:

قانون فعل الكتلة

وثابت التفاعل في هذه الحالة يساوي:

قانون فعل الكتلة

أي أن المعاملات (عدد الجزيئات) في معادلة متكافئة تصبح بشكل قوة أسية للتركيزات، وبشكل عام بفرض لدينا التفاعل المتعدد الجزيئات التالي:

aA + bB + cC + ….. → dD + eE + fF + …….

فإن ثابت التوازن Kc في هذه الحالة سيكون بالشكل:

قانون فعل الكتلة

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هو قانون فعل الكتلة"؟