مبدأ لوشاتلييه بالألوان – FeSCN²⁺ وكلوريد الكوبلت
الكيمياءسرعة التفاعل والاتزان16–17 سنةمختبر افتراضي
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلاتزانان ملونان في أنبوب اختبار: Fe³⁺ + SCN⁻ ⇌ FeSCN²⁺ (أحمر دموي) و [Co(H₂O)₆]²⁺ (وردي) + 4Cl⁻ ⇌ [CoCl₄]²⁻ (أزرق) + 6H₂O. أضف كواشف، أو خفّف بالماء، أو رسّب أحد الأيونات، أو غيّر درجة حرارة الحمام المائي، ثم تابع اللون ومنحنى التركيز مع الزمن ومقارنة Qc بـ Kc. إضافة المواد أو إزالتها تغيّر Qc فقط؛ أما Kc فلا تتغير إلا بتغير درجة الحرارة (اتزان الكوبلت ماص للحرارة في الاتجاه الطردي).
الدرس: الاتزان الكيميائي – مبدأ لوشاتلييه
ماذا تعرض
ينص مبدأ لوشاتلييه على أن النظام المتزن يستجيب لأي تغيير بالانزياح على نحو يعاكس هذا التغيير جزئيًا. وهنا يجعل تفاعلان لونيان شهيران الانزياح مرئيًا: FeSCN²⁺ الأحمر الدموي المتكون من Fe³⁺ وSCN⁻، وتحول لون الكوبلت (II) من الوردي إلى الأزرق عندما يتحول [Co(H₂O)₆]²⁺ إلى [CoCl₄]²⁻. تعتمد سرعتا التفاعلين الطردي والعكسي على التركيز، لذا يستقر الخليط حتى تساوي Qc قيمة Kc. تغيرات التركيز والتخفيف تحرّك Qc فقط، بينما تغيّر درجة الحرارة Kc نفسها. الزمن مُبطَّأ، وقيمتا Kc وΔH للكوبلت توضيحيتان.
طريقة الاستخدام
في تبويب الحديد دع الخليط يستقر، ثم اضغط «أضف Fe³⁺» أو «أضف SCN⁻» ولاحظ اشتداد اللون الأحمر. اضغط «أضف AgNO₃» أو «أضف NaOH» لترسيب أحد الأيونات وشاهد بهتان اللون. جرّب «أضف ماء» وقارن بالتخفيف البسيط. في تبويب الكوبلت حرّك «درجة حرارة الحمام المائي» لتسخين الأنبوب أو تبريده، واضغط «أضف HCl مركّزًا»، واقرأ مؤشر «Qc مقابل Kc» بعد كل تغيير.
المعاملات القابلة للتغيير
- نظام الاتزان Fe³⁺ + SCN⁻ ⇌ FeSCN²⁺ (أحمر دموي), [Co(H₂O)₆]²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ [CoCl₄]²⁻ + 6H₂O (وردي ⇌ أزرق)
- التركيز الابتدائي لـ Fe³⁺ 0.5–4 mM
- التركيز الابتدائي لـ SCN⁻ 0.5–4 mM
- التركيز الابتدائي لـ Cl⁻ (نظام الكوبلت) 2–10 M
- درجة الحرارة الابتدائية للحمام المائي (نظام الكوبلت) 0–90 °C
أسئلة للاستكشاف
- لماذا تجعل إضافة الماء محلول FeSCN²⁺ أبهت مما يسببه التخفيف وحده؟
- استنادًا إلى الألوان عند التسخين والتبريد، هل تفاعل الكوبلت الطردي طارد للحرارة أم ماص لها؟
- بعد إضافة Fe³⁺ والانتظار حتى الاتزان، هل تغيرت Kc؟ وماذا حدث لـ [SCN⁻]؟
