مسابقه 265
در این مسابقه قرار است که در یک سؤال از تعادل شیمیایی تمام تأثیراتی اعم از { تغییر دما، تغییر فشار و تغییر غلظت در واکنش‌دهنده‌ها یا محصولات} را بررسی کنیم. ولی قبل از طرح مسئله سعی شده‌است که در مطلب پیش از سؤال تمام نکات مربوط به جابه‌جایی تعادل شیمیایی بر اثر تغییر هر کدام از المان‌های بالا گنجانده شود تا در حل سؤال مشکلی وجود نداشته باشد.
اثر تغییر دما
همان‌طور که در بحث‌های قبلی گفته شد تغییر دما معمولا باعث افزایش سرعت واکنش و در نتیجه تولید بیش‌تر در زمان کمتر می‌شود. از آن‌جایی که در واکنش‌های تعادل هم واکنش‌دهنده‌ها و هم محصولات حضور دارند می‌توان با تغییر دما این میل برای ادامه‌ی واکنش در واکنش‌دهنده‌ها ایجاد کرد تا واکنش به یک واکنش کامل نزدیک‌تر شود. اما اثر دما بر روی هر واکنش متفاوت است. برای همین ما واکنش‌ها را به دو دسته‌ی گرماگیر و گرماده دسته‌بندی کرده‌ایم. واکنش‌های گرماده واکنش‌هایی می‌باشند که پس از انجام، تولید انرژی می‌کنند، یعنی دارای آنتالپی منفی (چون انرژی از دست می‌دهد) می‌باشند. در عین حال واکنش‌های گرماده واکنش‌هایی هستند که برای انجام واکنش از محیط گرما می‌گیرند پس دارای آنتالپی مثبت (چون انرژی می‌گیرند) می‌باشند. هرگاه دما افزایش یابد، تعادل در جهت جذب گرما جابه‌جا می‌شود. پس می‌توان نتیجه گرفت که در واکنش‌های گرماگیر با افزایش دما واکنش در جهت جذب آن گرما حرکت می‌کند در نتیجه در جهت رفت و تولید فرآورده جابه‌جا می‌شود ولی در واکنش‌های گرماده برای آن‌که این گرما را جذب کند باید در جهت برگشت خود حرکت کند و در نتیجه باعث تولید واکنش‌دهنده می‌شود. پس در مجموع افزایش دما در واکنش گرماگیر تعادل را در جهت رفت و در واکنش‌های گرماده تعادل را در جهت برگشت جابه‌جا می‌کند.
اثر تغییر فشار
در این مورد در مسابقات پیش صحبت شده است پس تنها به فرمول‌های زیر بسنده
می‌کنم:
اثر تغییر غلظت
همان‌طور که می دانید تعادل در برابر تغییر غلظت از خود عکس‌العمل نشان می‌دهد. به این ترتیب چنان چه عاملی موجب بر هم زدن حالت تعادل یک سامانه شود، سامانه در جهتی جابه‌جا می‌شود که به عامل مزاحم مقابله کرده، تا آن‌جا که امکان دارد اثر آن رت برطرف کند. بدین ترتیب در سامانه‌ی یاد شده یک تعادل جدید برقرار می‌شود؛ به این اصل، اصل لوشاتلیه گفته می‌شود. پس می‌توان چنین برداشت کرد که به طور کلی افزودن یک ماده، تعادل را در جهت مصرف آن جابه‌جا می‌کند و خارج کردن یک ماده، تعادل را در جهت تولید آن جابه‌جا می‌کند. اما بهتر است تعریفی نیز از غلظت داشته باشیم زیرا افزایش هر ماده در واکنش باعث جابه‌جایی تعادل نمی‌شود. نکته‌ی بسیار مهم این است که غلظت یک ماده‌ی جامد یا یک مایع خالص، از تقسیم چگالی ماده بر جرم مولی آن به دست می‌آید. چگالی ماده‌ی جامد یا مایع خالص در هر دمای معینی ثابت است. از این‌رو غلظت چنین ماده‌ای بدون توجه به مقدار آن ثابت خواهد بود. پس تغییر مقدار یک ماده‌ی جامد یا مایع خالص در جابه‌جایی تعادل برعکس تغییر مقدار محلول‌های آبی یا گازها هیچ تأثیری نخواهد داشت.
حال امیدوارم بدون هیچ مشکلی بتوانید سؤال زیر را که مربوط به المپیاد سال 2012 آمریکاست را حل کنید:
برای واکنش زیر که در تعادل است، کدام تغییرهای زیر می‌تواند باعث افزایش مقدار هیدروژن شود؟
a) اضافه کردن کربن
b) افزایش حجم ظرف
c) افزایش دمای واکنش
1. فقط a
2. فقط c
3. فقط b و c
4. هر سه