قانون فاعلية الكتلة

قانون فاعلية الكتلة في الكيمياء (بالإنجليزية: law of mass action ) هو نموذج رياضي يمكن به تفسير سلوك محلول كيميائي في حالة توازن . ويمكن وصفه من وجهتين : ( 1) من وجهة حالة التوازن الكيميائي ، وهي تتعلق بنسب مخلوط يتفاعل ويكون في حالة توازن كيميائي . (2) من وجهة سرعة التفاعل ، وهذا يتعلق بمعادلة سرعة التفاعل لكل تفاعل يجري فيه .

يعتبر هذا القانونمن أقدم الوانين في علا لم الكيماء الحديث حيث صاغه العالمان "جولدبرج " و "واجي" خلال الأعوام 1864 حتى 1879 ، وقاما بتعيين ثوابت التوازن بالتجربة وباستخدام معادلة معدلات مستنبطة من عملهم . وتأكد كل من جولدبرج و "واجي" بأن التوازن الكيميائي هو عملية دينامية (حركية) يسري فيها تفاعلان عكسيان في وقت واحد حيث يكون معدلي التفاعلين متساويين.

الصيغة الرياضية

الصيغة العامة للقانون كما يلي :

$K=\prod _{i=1}^n{a}_i^{{\nu }_i}$

حيث :

الناتج Π (ويتكون من عدة أجزاء عددها n)

a الفاعليات الكيميائية

ν معاملات نسب العناصر ، ( للمواد الداخلة في التفاعل < 0 و المواد الخارجة من التفاعل > 0 )

K ثابت التوازن

ويعين معامل التوازن K نسبة عدد الجزيئات الناتجة إلى عدد الجزيئات الداخلة في التفاعل في حالة التوازن .

وأحيانا نستخدم تركيز المواد في المحاليل أو الضغوط الجزئية في الغازات بدلا من استخدام "فاعلية المواد| ، ولكل منها قيمة من K خاصة بها.

كما يمكننا ربط قانون فاعلية الكتلة بخواص أخرى مثل الضغط و التركيز. ونتبع ذلك بإضافة رموز تعرف بكل منها ، فيوجد معامل توازن (K_c للتركيز وأخرى K_p للضغط الجزئي , وكذلك معامل توازن K_x لنسب المواد . ويمكننا حساب كل معامل من الآخر.

وبالنسبة إلى التفاعلات في محاليل مخففة نستعمل التراكيز ، أما في المحاليل المركزة فيمكن لمعامل التفاعل أن يحيد عن 1 ، مما يجعل النتيجة غير دقيقة بالكامل. وعلى سبيل المثال، فلنفترض التفاعل:

$$\begin{gathered} \mathrm{a}\mathrm{A}\mathrm{+}\mathrm{b}\mathrm{B} \\ \mathrm{\rightleftharpoons } \\ \mathrm{c}\mathrm{C}\mathrm{+}\mathrm{d}\mathrm{D} \end{gathered}$$

وصيغة القانون في هذه الحالة لمعامل توازن التركيز:

$K_c=\frac{c^{\mathrm{c}}(\mathrm{C})\cdot c^{\mathrm{d}}(\mathrm{D})}{c^{\mathrm{a}}(\mathrm{A})\cdot c^{\mathrm{b}}(\mathrm{B})}$

ملف:Guldberg und Waage 01.jpg

Cato Guldberg (اليسار) و Peter Waage عام 1891

وهنا تعني ( c(A و (c(B و (c(C و (c(D تركيزات التوازن (وهي تركيزات مولية وزنية) لمواد الداخلة في التفاعل والمواد الناتجة من التفاعل. وقد جرى العرف على الرمز للتركيزات المولية بالأقواس المستقيمة [A]و [B]و [C] و [D] .

وتظهر معاملات نسب المواد في الأس لكل مادة ، أي عدد الجزيئات من كل نوع الضرورية لتكملة معادلة التفاعل .

ويمكن استنباط معادلة القانون بصرف النظر عن طريقة سير التفاعل بتطبيق الترموديناميكا بمساعدة الكمونات الكيميائية للمواد .

قام العالمان النرويجيان "جولدبرج " و "واجي" عام 1864 بصياغة قانون فاعلية الكتل ، وقد قاما أنذاك باستنباطه بما يسمى "كتل نشطة" وهو تعبير قديم ويُقصد به "تركيز الكتلة".

اقرأ أيضا

• مخطط أرهينيوس
• معامل بولتزمان
• تفاعل كيميائي
• ثابت التوازن
• تفاعل ناشر للحرارة
• تفاعل يمتص الحرارة
• تفاعل الثرميت
• تفاعل أكسدة-اختزال
• اختزال
• نظرية تحول الحالة
• معادلة أرينيوس
• فاعلية كيميائية
• تفاعل نووي

المراجع

ملف:Nuvola apps edu science.svg

هذه بذرة مقالة عن الكيمياء تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.

law of mass action ]] ca:Llei d'acció de masses de:Massenwirkungsgesetz es:Ley de masas fr:Loi d'action de masse hi:द्रव्य अनुपाती क्रिया का नियम hr:Zakon o djelovanju masa it:Legge di azione di massa mk:Закон за дејство на масата nl:Wet der massawerking no:Massevirkningsloven pl:Prawo działania mas pt:Lei de ação das massas ro:Legea acțiunii maselor ru:Закон действующих масс sr:Закон о дејству маса fi:Massavaikutuksen laki sv:Massverkans lag uk:Закон діючих мас zh:質量作用定律