الحل متساوي التوتر مقابل التوازن: الفرق والمقارنة

الديناميكا الحرارية هي مجال الكيمياء الذي يتعامل مع العمل المنجز والحرارة. ولا سيما العلاقة بين الاثنين.

تنشأ العلاقة أثناء التفاعلات الكيميائية الجارية أو عند حدوث أي تغيير. يُرى في الحالة الفيزيائية للمواد المتفاعلة والمنتجات.

لا يقتصر الأمر على الحسابات العملية للتفاعلات فحسب ، بل يشمل أيضًا العلاقات والحسابات الرياضية المتعلقة بها. 

الوجبات السريعة الرئيسية

1. يحتوي محلول متساوي التوتر على نفس تركيز المواد المذابة الموجودة داخل الخلية ، بينما يشير التوازن إلى حالة التوازن.
2. تساعد المحاليل متساوية التوتر في الحفاظ على شكل الخلية وحجمها ، بينما يساعد التوازن في الحفاظ على التوازن بين المواد المتفاعلة والمنتجات في تفاعل كيميائي.
3. مثال على محلول متساوي التوتر هو محلول ملحي ، بينما مثال على التوازن هو عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون و H2O لتكوين حمض الكربونيك.

حل متساوي التوتر مقابل التوازن

المحلول متساوي التوتر هو محلول يكون فيه تدرج التركيز مساويًا للمذاب والمذيب الذي يمر بغشاء شبه منفذ. حركة المذاب والمذيب متساوية. التوازن هو حدوث تفاعل كيميائي عندما يصل إلى الاستقرار وعندما تكون التفاعلات العكسية متوازنة.

محلول متساوي التوتر هو أحد ثلاثة أنواع من المحاليل المعروفة بصرف النظر عن هذا. محلول مفرط التوتر و نقص الضغط الحل معروف.

يمكن أن يكتسب المحلول حالة متساوية التوتر عندما يستمر كل من المكون ، أي المذاب والمذيب ، في نفس التركيز. وخير مثال على مثل هذه الحالة هو خلايا الدم في جسم الإنسان.

إنها تسمح للعناصر الغذائية والماء والمواد الأخرى بالمرور عبر غشاءها لنقل الأكسجين بشكل أساسي. التوازن هو شرط في المحلول الكيميائي عند كل من المواد المتفاعلة والمنتجات.

هؤلاء هم مستقرون أو بمعدل متساو. بمعنى آخر ، يحدث التفاعل الأمامي والعكسي بحيث يتم الحصول على المنتج الناتج ، والذي ينهار مرة أخرى في المواد المتفاعلة.

بالنسبة للتفاعل المعني ، قد يكون معدل التفاعل للواحد الأمامي وللعاكس هو نفسه ولكن لا يميل أبدًا إلى أن يكون صفرًا في حالة توازن.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	محلول متساوي التوتر	توازن
أكتشف من قبل	سيدني رينجر	جيبس ولو شاتيلير
السنة	1882	1873
تعريف	يكون تركيز المكون (المذاب والمذيب) الذي يمر عبر الغشاء شبه المنفذ هو نفسه.	عندما تكون ردود الفعل الأمامية والعكسية متوازنة أو مستقرة
الإعداد	يمكن تحضيره يدويًا	لا يمكن تحضيره يدويًا لأنه يصل إليه من تلقاء نفسه
المعلمات المادية	لا يوجد مثل هذا التأثير	تتأثر بمعدل التفاعل ودرجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك
حركة	لم تظهر أي حركة بسبب نفس تدرج التركيز	لا توجد حركة بسبب صافي القوة الصفرية

ما هو محلول متساوي التوتر؟

التناضح هو ظاهرة حركة المياه التي تحدث داخل وخارج غشاء شبه منفذ. ينقسم هذا أيضًا إلى ثلاثة أنواع من الحلول - محلول منخفض التوتر.

حلول مفرطة التوتر وحلول متساوية التوتر. محلول متساوي التوتر هو المكان الذي يكون فيه تدرج تركيز المحلول هو نفسه (للمذاب والمذيب) الذي يمر عبر الغشاء شبه المنفذ.

الكلمة نفسها تعني المساواة ، وبالتالي فإن حركة كل من المذاب والمذيب متساوية. اكتشف Sydney Ringer ظاهرة الحل متساوي التوتر في عام 1882.

يمكن إثبات ظاهرة محلول متساوي التوتر في المختبر عن طريق تحضيرها يدويًا. يقال إن المحلول متساوي التوتر لا يتأثر بأي عوامل خارجية.

مثل - معدل التفاعل ، والضغط ، ودرجة الحرارة ، وما إلى ذلك أيضًا ، تكون حركة الجسيمات بطيئة جدًا في المحلول بحيث لا يمكن ملاحظتها حتى.

ما هو التوازن؟

التوازن هو ظاهرة تفاعل كيميائي يحقق فيه استقرارًا كبيرًا. بعبارة أخرى ، عندما يكون رد الفعلين متقدمين ، حيث تتغير المواد المتفاعلة.

في المنتج ورد الفعل العكسي الذي تتفكك فيه المنتجات مرة أخرى. لتشكيل المواد المتفاعلة ، حقق الاستقرار عند نقطة كبيرة حيث يمكن أن تنكسر المواد المتفاعلة بشكل أكبر.

ولا ينكسر المنتج مرة أخرى ليشكل مواد متفاعلة. كلمة التوازن نفسها تعني المساواة والاستقرار.

إلى جانب ذلك ، اكتشف جيبس ​​ولو شاتيليه ظاهرة التوازن. كلاهما عمل عليه في جدول زمني مختلف وهو عمل جيبس ​​من 1873-1878.

بينما عمل Le Chatelier في عام 1875 ، عمل العديد من العلماء الآخرين أيضًا على هذا الاكتشاف.

ربما تتأثر الظاهرة بعوامل خارجية مثل - معدل التفاعل ، درجة الحرارة ، الضغط ، إلخ. والحركة غير ملحوظة بسبب القوى العاملة عليها التي لا تساوي الصفر.

الاختلافات الرئيسية بين الحل متساوي التوتر والتوازن

1. تم اكتشاف ظاهرة Isotonic Solution من قبل العالم سيدني رينجر بينما ، من ناحية أخرى ، تم اكتشاف ظاهرة التوازن من قبل العالمين جيبس ​​ولو شاتيلير.
2. تم اكتشاف ظاهرة محلول متساوي التوتر في عام 1882 ، في حين تم اكتشاف ظاهرة التوازن ، من ناحية أخرى ، لأول مرة في عام 1873 ، ثم فيما بعد ، عمل علماء مختلفون عليها وفقًا لجدول زمني مختلف.
3. يمكن تحديد ظاهرة محلول متساوي التوتر عندما تكون تدرجات تركيز المحلول (المذاب والمذيب) التي تمر عبر الغشاء شبه المنفذ هي نفسها ، في حين أنه نسبيًا ، من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون ظاهرة التوازن يُذكر أن رد الفعل الأمامي والخلفي للحلول مستقر.
4. يمكن تحضير حل تحديد محلول متساوي التوتر يدويًا ، في حين أنه نسبيًا ، من ناحية أخرى ، لا يمكن تحضير تفاعلات التوازن يدويًا لأنها تصل إلى نقطة معينة. 
5. لا يتأثر المحلول المتساوي التوتر في النهاية بالعوامل الفيزيائية الخارجية ، في حين أنه نسبيًا ، من ناحية أخرى ، تميل ظاهرة التوازن إلى التأثر بالظاهرة الخارجية مثل درجة الحرارة ، والضغط ، والتركيز ، ومعدل التفاعل ، إلخ.
6. في محلول متساوي التوتر ، تكون حركة المكونات بواسطة الغشاء شبه المنفذ بطيئة جدًا ، وبالتالي تحدث من خلال عملية التناضح ، بينما نسبيًا ، في حالة التوازن ، لا يمكن ملاحظة الحركة بسبب القوة الصافية المتساوية تساوي صفرًا.  

مراجع حسابات

1. https://link.springer.com/article/10.1007/BF02989804
2. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/je60058a011
3. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2818.1985.tb02641.x
4. https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/wcs.108

آخر تحديث: 11 يونيو 2023