الاتزان الكيميائي – إزاحة الاتزان N₂O₄ ⇌ 2NO₂

ماذا تعرض

يكوّن رباعي أكسيد ثنائي النيتروجين وثاني أكسيد النيتروجين اتزانًا ديناميكيًا N₂O₄ ⇌ 2NO₂، تفاعله في الاتجاه الطردي ماص للحرارة. ولأن NO₂ بني محمر و N₂O₄ عديم اللون، يدل لون الغاز على اتجاه إزاحة الاتزان. تطبّق المحاكاة مبدأ لوشاتلييه تطبيقًا كميًا: التسخين يرفع K ويرجّح تكوّن NO₂؛ والضغط يرجّح N₂O₄، أي الطرف الذي فيه عدد أقل من جزيئات الغاز؛ وإضافة NO₂ تجعل Q أكبر من K، فيجري التفاعل العكسي حتى تصبح Q = K. درجة الحرارة وحدها تغيّر K؛ أما الضغط والتركيز فيغيّران موضع الاتزان فقط.

طريقة الاستخدام

اترك النظام يستقر، ثم غيّر عاملًا واحدًا في كل مرة مع مراقبة الدورق ومنحنى التركيز معًا. حرّك «درجة الحرارة» صعودًا وهبوطًا ولاحظ استجابة اللون وقيمة K. قلّل «حجم الدورق»: يغمق اللون أولًا لأن الغاز ينضغط، ثم يبهت قليلًا مع إزاحة النظام نحو N₂O₄. اضغط «أضف NO₂» واطلب من الطلاب أن يتنبؤوا بالاتزان الجديد قبل أن يستوي المنحنى.

المعاملات القابلة للتغيير

• درجة الحرارة 0–120 °C
• حجم الدورق 0.5–4 L
• كمية N₂O₄ الابتدائية 0.02–0.4 mol
• إظهار منحنى التركيز

أسئلة للاستكشاف

1. ماذا يحدث للون الدورق ولقيمة K عند خفض درجة الحرارة، ولماذا؟
2. لماذا يغمق لون الغاز فور ضغطه ثم يصبح أفتح قليلًا؟
3. بعد إضافة NO₂، هل يكون تركيز NO₂ عند الاتزان الجديد أعلى أم أقل مما كان قبل الإضافة؟