التوازن

2011 الطاقة و التفاعلات

گريس گوپر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

إذا كانت الظروف صحيحة ومناسبة،

فإن العديد من التفاعلات تستمر حتى نهايتها، أي أنها تستمر إلى أن يتم استهلاك المتفاعلات بشكل كامل تقريباً، لا يتكوّن عندها المزيد من النواتج رغم وجود المتفاعلات. في الحقيقة إن الأمر الذي يحدث هو أن النواتج تكون في حالة تكوّن، لكنها تتفاعل مع بعضها لإنتاج المتفاعلات مرة أخرى، وبمعدل السرعة ذاته، وأثناء تكوّن المتفاعلات والنواتج بمعدل السرعة نفسه بالضبط، تظل كمية كل منهما هي نفسها من دون تغيير، ويقول الكيميائيون في هذه المرحلة بأن التفاعل قد بلغ التوازن. إن أحد التفاعلات الصناعية المهمة جداً الذي يبلغ حالة التوازن هو التفاعل بين غاز النتروجين (N2) وغاز الهيدروجين (H2) لتكوين النشادر (NH3):

يُطلق على هذا التفاعل اسم «التفاعل الأمامي». يتوافر في البداية الهيدروجين والنتروجين فقط، ولكن سرعان ما تتكوّن جزيئات النشادر، وعندما تتجمع جزيئات النشادر، يزيد تصادمها مع بعضها البعض، ويتفكك بعضها الآخر إلى نتروجين وهيدروجين:

يُطلق على هذا التفاعل اسم «التفاعل العكوس». يزيد التفاعل سرعة مع زيادة كمية النشادر، وفي النهاية تتفكك جزيئات النشادر بالسرعة نفسها التي تتكوّن خلالها جزيئات جديدة.

عند حدوث التوازن، يتشكل مزيج مكوّن من جزيئات النتروجين والهيدروجين والنشادر. وكي يوضح الكيميائيون بأن التفاعلات تحدث في كلا الاتجاهين في آنٍ معاً، يقومون بكتابة هذا التفاعل باستخدام سهم ذي رأسين كالتالي: