Tarazlıq anlayışı. Kimyəvi tarazlıq.
Faza tarazlıqları. Əgər sistemdə hər hansı kimyəvi və fiziki proseslər gedirsə, sistem dəyişikliyə uğrayır. Heç bir dəyişikliyə məruz qalmayan sistemlərə tarazlıqda olan sistem deyilir. Qeyd edək ki, sistem dedikdə, materiyanın digər hissələrindən xəyali olaraq ayrılmış, təcrid olunmuş hissəsi başa düşülür. Sistemin tarazlıq halını misallarla nəzərdən keçirək :
Hər hansı bir şəffaf şüşə qaba müəyyən qədər qəhvəyi maye – brom əlavə edib qapağını bağlayaq və nə baş verəcəyini müşahidə edək. Maye qaba daxil edilən kimi buxarlanmağa başlayır. Bu zaman bəzi molekullar maye fazanı tərk edərək qaz fazaya keçirlər. Faza – sistemin, onun digər hissələrindən fiziki sərhədlərlə ayrılmış hissəsinə deyilir. Baxdığımız halda sistem – içərisində brom olan qapalı qabdır. Bu qabda iki faza mövcuddur : maye (brom) və qaz (bromun buxarları və hava).
2 dəqiqədən sonra qabdakı qaz qəhvəyi rəng alacaq. Bu hadisə bromun tədricən buxarlanması səbəbindən baş verir. Yarım saatdan sonra buxar daha da tündləşir. Lakin rəngin intensivləşməsi təbii ki, sonsuzadək davam etmir. Təxminən 1 saatdan sonra qabdakı qazın rəngi elə yarım saat əvvəldə olduğu kimi olacaq. Kənardan elə təəssürat yaranır ki, sanki buxarlanma prosesi dayanıb və sistem tarazlıq halına keçib. Lakin, əgər biz bromun ayrı ayrı molekullarını müşahidə edə bilsəydik, görərdik ki, qaz fazada brom molekullarının miqdarı müxtəlif zaman anında müxtəlifdir. Brom molekulları yenə də mayedən qaz fazaya keçirlər, amma eyni zamanda elə həmin qədər molekul qaz fazadan maye fazaya keçir – başqa sözlə, kondensasiya edir. Nəticədə sistemdə tarazlıq halı yaranır. Belə ki, buxarlanmanın sürəti ilə kondensasiyanın sürəti bir – birinə bərabər olur. Sistemin belə tarazlıq halına dinamik tarazlıq halı deyilir. Dinamik dedikdə, hərəkətli nəzərdə tutulur, çünki sistem molekulyar səviyyədə həqiqətən də hərəkət halındadır.
Bütövlükdə sistemin halı isə dəyişmir. Belə ki, maye bromun həcmi və qaz fazadakı bromun qatılığı dəyişməz olaraq qalır. Əgər sistem qapalı olmasaydı, onda tarazlıq halı yaranmazdı və bromun buxarlanması, onun qabdakı miqdarının tam qurtarmasına qədər davam edərdi.
İndi isə digər bir halı nəzərdən keçirək. İçərisinə su doldurulmuş hər hansı ölçülü kimyəvi stəkana müəyyən miqdar kristallik mis(II) sulfat duzu əlavə edək və qarışdıraq. Duz suda həll olduqca məhlul tədricən daha tünd mavi rəng alır. Bir müddət sonra stəkanı nəzərdən keçirsək görərik ki, stəkanın dibində hələ müəyyən miqdar həll olmamış mis(II) sulfat qalmasına (əgər o artıq miqdarda götürülübsə) baxmayaraq, mavi rəngin intensivliyi dəyişməz olaraq qalır. Alınmış doymuş məhlul tarazlıqda olan sistemdir. Kənardan elə təəssürat yaranır ki, məhlulda heç bir dəyişiklik baş vermir. Əslində isə mis(II) sulfat əvvəlki kimi həll olur, amma bununla eyni vaxtda onun həll olmuş hissəsinin kristallaşması baş verir.
Sistemin dinamik tarazlıq halında olduğunu göstərmək üçün işarələnmiş atomlar metodundan istifadə olunur. Belə ki, əgər biz məhlula tərkibində radioaktiv izotopu olan mis(II) sulfat kristalları əlavə etsək, məhlul doymuş olduğuna görə bu kristallar həll olmamalıdır. Lakin bir müddət sonra məlum olur ki, radioaktivlik həm məhlulda, həm də həll olmamış kristallarda aşkar edilir. Bu o səbəbdən baş verir ki, çöküntü daim həll olur, həll olmuş maddə isə həmin sürətlə kristallaşır.
Kimyəvi tarazlıq. Dinamik tarazlığın yuxarıda göstərilən halları faza çevrilmələri ilə əlaqədardır. Kimyəvi reaksiyalarda da həmçinin tarazlıq halı yaranır. Bəzi kimyəvi reaksiyalar yalnız bir istiqamətdə gedir. Belə reaksiyalara dönməyən reaksiyalar deyilir. Məsələn, maqneziumun yanma reaksiyası buna misal ola bilər :
2Mg(bərk) + O2(qaz) → 2MgO(bərk)
Digər kimyəvi reaksiyalar hər iki istiqamətdə bir – birinə yaxın sürətlərlə gedir. Bu reaksiyalar isə öz növbəsində dönər reaksiyalar adlanır. Məsələn, kalsium karbonatın güclü qızdırılması zamanı o parçalanır :
CaCO3(bərk) → CaO(bərk) + CO2(qaz)↑
Reaksiyanın gedişatı zamanı əmələ gələn kalsium oksid və karbon qazı yenidən birləşərək kalsium karbonat əmələ gətirirlər. Əgər kalsium karbonat qapalı qabda, sabit temperaturda qızdırılarsa, əvvəlcə karbonatın parçalanma sürəti reaksiya məhsullarının yenidən birləşmə sürətindən artıq olur. Bir müddət sonra əmələ gələn maddələrin qarşılıqlı təsir sürəti kalsium karbonatın parçalanma sürətinə bərabər olur. Belə olan halda sistemdə dinamik tarazlıq halı yaranır. Əgər qab ağzı açıq olarsa, bu zaman uçucu karbon qazı sistemi tərk edir və tarazlıq halı pozulur. Onun bərpası üçün yanidən müəyyən miqdar kalsium karbonat parçalanmalıdır. Məhz bu səbəbdən sənayedə sönməmiş əhəng alınması məqsədilə əhəng daşını közərdərkən güclü hava axını ilə əmələ gələn karbon qazı sistemdən xaric edilir ki, orada tarazlıq yaranmasın və mümkün qədər çox məhsul alınsın.
Təzyiq, temperatur və digər xarici faktorlar sistemin tarazlıq halına təsir edə bilir. Le Şatelye tarazlıqda olan sistemlərin xarici faktorların dəyişməsi nəticəsində yeni şəraitə uyğunlaşması proseslərini tədqiq etmişdir. Onun işləri barədə irəlidəki bölmələrdə ətraflı tanış olacağıq.
Tarazlıq sabiti. Reaksiya tarazlıq halına gələnə qədər reagentlərin hansı hissəsinin reaksiya məhsullarına çevrilməsini xarakterizə edən kəmiyyətə tarazlıq sabiti deyilir. Misal üçün sirkə turşusu ilə etil spirti arasındakı reaksiyanı nəzərdən keçirək : CH3COOH(maye) + C2H5OH(maye) ⇄ CH3COOC2H5(maye) + H2O(maye)
Bu reaksiya üçün tarazlıq sabiti aşağıdakı kimi hesablanır :
Burada, surətdə və məxrəcdə uyğun olaraq, reaksiya məhsullarının və reagentlərin qatılıqları (mol/litr) göstərilmişdir. Ümumi halda, hər hansı mA + nB ⇄ pC + qD reaksiyası üçün tarazlıq sabiti aşağıdakı kimi ifadə olunur :
Deməli, dönər reaksiyalarda tarazlıq sabiti, reaksiya məhsullarının qatılığı hasilinin ilkin reagentlərin qatılıqları hasili nisbətinə bərabər olur.