مبدأ لوشاتيليه - هنري لويس لوشاتيليه - فريدريك ويلهلم أوزوالد .. الديناميكا الحرارية - حرارة المادة - من ١٨٤٨ إلى ١٩١٤
مبدأ لوشاتيليه
هنري لويس لوشاتيليه
وجد لوشاتيليه أن إضافة أو أخذ حرارة من الاتزان يجعله يحيد وذلك في أثناء دراسته لبعض المشاكل في درجات الحرارة المرتفعة، مثل كوارث المناجم وصناعة الأسمنت. وعندما كان لوشاتيليه في أوائل الثلاثينيات من عمره - في بداية الثمانينيات من القرن التاسع عشر - قام بإيجاز هذه الملاحظات فيما يعرف الآن باسم مبدأ لوشاتيليه : عندما يؤثر عامل من العوامل في نظام متزن يقوم النظام بتعديل نفسه في الاتجاه الذي يمتص هذا التأثير. وهذا العامل قد يكون مادة - كما لاحظ ذلك أصلا بيرثوليت على شواطئ البحيرات المالحة في مصر - أو حرارة كما ثبت الآن بواسطة لوشاتيليه.
والنفع الذي عاد على الكيمياء من هذا المبدأ كثير . فيستطيع الكيميائي الآن أن يستنتج ما إذا كان التفاعل سيحدث من تلقاء نفسه أم لا باستخدام دالة جيبس، كما أنه يستطيع أن يتملق التفاعل ليدفعه في الاتجاه المطلوب باستخدام مبدأ لوشاتيليه.
ويمكن تصوير هذا المبدأ في صورة لاعبين اثنين متزنين على طرفي أرجوحة ومعهما مجموعة من الكرات . فإذا أسقط أحد اللاعبين بعض الكرات فإن على اللاعب الآخر أن يرمي ببعض الكرات كذلك، ليحتفظ بالاتزان على طرفي الأرجوحة، والتفاعل الكيميائي المتزن مثله مثل الأرجوحة : فتتسبب إزالة أحد النواتج في إزاحة التفاعل لينتج المزيد من هذا الناتج. وإذا كان التفاعل طاردا للحرارة بشدة (exothermic : وهي كلمة أدخلت في ذلك العصر لتصف التفاعلات التي تنتج عنها حرارة)، فإن تبريده سيزيل هذه الحرارة، ويتسبب في أن ينتج التفاعل المزيد من النواتج والحرارة.
وقد اكتشف لوشاتيليه أن قاعدة الصنف لجيبس مفيدة على وجه الخصوص في بحوثه عن الميتالورجيا (التعدين) - (وقد توصل لوشاتيليه بنفسه إلى بعض أجزاء من قاعدة الصنف باستخدام مبدئه الخاص عن الاتزان)، وقد ظهرت معظم هذه البحوث في مجلة الميتالورجيا التي كان ينشرها هو وبناته . استخدم لوشاتيليه مبدأه كذلك في أبحاثه كمستشار لتغليف القذائف - وهو مركز كان يشغله إبان التفجر التلقائي الأنتروبيا، والطاقة الضائعة المعروف باسم الحرب العالمية الأولى.
ففي منتصف هذه الحرب ومع تنامي العداء بين فرنسا وألمانيا، كان لابد من ترجمة أعمال جيبس إلى اللغة الألمانية، لتصبح مقبولة من الجميع. ولحسن حظ جيبس فقد كان أحد أبطاله من ألمانيا : فريدريك ويلهلم أوزوالد .
فريدريك ويلهلم أوزوالد
كان فريدريك ويلهلم أوزوالد طالبا عاديا في البداية، يفضل أن يقضي وقته في جمع الحشرات والتصوير وأشغال الخشب وصنع الألعاب النارية إلا أنه أصبح في النهاية واحدا من أكثر العلماء تأثيرا في زمانه كانت اهتماماته في الكلية تتضمن الموسيقى والرسم، وإقامة علاقات اجتماعية مع زملائه الآخرين، وتمجيد الرومانسية عموما . وبعد أن تلقى تحذيرا من والده، تحسنت أموره الدراسية، وفي بداية الثمانينيات من القرن التاسع عشر، أصبح أستاذا للكيمياء.
رأى أوزوالد فائدة الديناميكا الحرارية وقاعدة تعادل الأطوار في الكيمياء، فقام بتدريسهما لطلابه . وفي الواقع أصبح أوزوالد مقتنعا بالعائد من النظرية الكيميائية، والذي يعد به التزاوج بين الفيزياء والكيمياء، حتى أنه أسس العلم الجديد للكيمياء الفيزيائية. وبدأ في إصدار أول مجلة في هذا المجال المجلة الألمانية للكيمياء الفيزيائية»، في أواخر الثمانينيات من القرن التاسع عشر. وقد ظل يرفض النظرية الذرية لمدة طويلة - مشيرا إليها باسم «الفروض الذرية (13) - وانتشرت المجادلات بين أتباع كل من أوزوالد وبولتسمان .
غير أن كثيرين من الكيميائيين في ذلك الوقت، كانوا لا يرون أي منطق في هذه المجادلات. فبالنسبة لهم، كان اعتبار المواد مكونة من الذرات والحرارة عبارة عن حركة تكون المطلوب، وكان ذلك خط البداية. ولم يكن الكيميائيون العضويون ينتظرون أن يصل الكيميائيون الفيزيائيون إلى وضع في ذلك، بل واصلوا العمل.
مبدأ لوشاتيليه
هنري لويس لوشاتيليه
وجد لوشاتيليه أن إضافة أو أخذ حرارة من الاتزان يجعله يحيد وذلك في أثناء دراسته لبعض المشاكل في درجات الحرارة المرتفعة، مثل كوارث المناجم وصناعة الأسمنت. وعندما كان لوشاتيليه في أوائل الثلاثينيات من عمره - في بداية الثمانينيات من القرن التاسع عشر - قام بإيجاز هذه الملاحظات فيما يعرف الآن باسم مبدأ لوشاتيليه : عندما يؤثر عامل من العوامل في نظام متزن يقوم النظام بتعديل نفسه في الاتجاه الذي يمتص هذا التأثير. وهذا العامل قد يكون مادة - كما لاحظ ذلك أصلا بيرثوليت على شواطئ البحيرات المالحة في مصر - أو حرارة كما ثبت الآن بواسطة لوشاتيليه.
والنفع الذي عاد على الكيمياء من هذا المبدأ كثير . فيستطيع الكيميائي الآن أن يستنتج ما إذا كان التفاعل سيحدث من تلقاء نفسه أم لا باستخدام دالة جيبس، كما أنه يستطيع أن يتملق التفاعل ليدفعه في الاتجاه المطلوب باستخدام مبدأ لوشاتيليه.
ويمكن تصوير هذا المبدأ في صورة لاعبين اثنين متزنين على طرفي أرجوحة ومعهما مجموعة من الكرات . فإذا أسقط أحد اللاعبين بعض الكرات فإن على اللاعب الآخر أن يرمي ببعض الكرات كذلك، ليحتفظ بالاتزان على طرفي الأرجوحة، والتفاعل الكيميائي المتزن مثله مثل الأرجوحة : فتتسبب إزالة أحد النواتج في إزاحة التفاعل لينتج المزيد من هذا الناتج. وإذا كان التفاعل طاردا للحرارة بشدة (exothermic : وهي كلمة أدخلت في ذلك العصر لتصف التفاعلات التي تنتج عنها حرارة)، فإن تبريده سيزيل هذه الحرارة، ويتسبب في أن ينتج التفاعل المزيد من النواتج والحرارة.
وقد اكتشف لوشاتيليه أن قاعدة الصنف لجيبس مفيدة على وجه الخصوص في بحوثه عن الميتالورجيا (التعدين) - (وقد توصل لوشاتيليه بنفسه إلى بعض أجزاء من قاعدة الصنف باستخدام مبدئه الخاص عن الاتزان)، وقد ظهرت معظم هذه البحوث في مجلة الميتالورجيا التي كان ينشرها هو وبناته . استخدم لوشاتيليه مبدأه كذلك في أبحاثه كمستشار لتغليف القذائف - وهو مركز كان يشغله إبان التفجر التلقائي الأنتروبيا، والطاقة الضائعة المعروف باسم الحرب العالمية الأولى.
ففي منتصف هذه الحرب ومع تنامي العداء بين فرنسا وألمانيا، كان لابد من ترجمة أعمال جيبس إلى اللغة الألمانية، لتصبح مقبولة من الجميع. ولحسن حظ جيبس فقد كان أحد أبطاله من ألمانيا : فريدريك ويلهلم أوزوالد .
فريدريك ويلهلم أوزوالد
كان فريدريك ويلهلم أوزوالد طالبا عاديا في البداية، يفضل أن يقضي وقته في جمع الحشرات والتصوير وأشغال الخشب وصنع الألعاب النارية إلا أنه أصبح في النهاية واحدا من أكثر العلماء تأثيرا في زمانه كانت اهتماماته في الكلية تتضمن الموسيقى والرسم، وإقامة علاقات اجتماعية مع زملائه الآخرين، وتمجيد الرومانسية عموما . وبعد أن تلقى تحذيرا من والده، تحسنت أموره الدراسية، وفي بداية الثمانينيات من القرن التاسع عشر، أصبح أستاذا للكيمياء.
رأى أوزوالد فائدة الديناميكا الحرارية وقاعدة تعادل الأطوار في الكيمياء، فقام بتدريسهما لطلابه . وفي الواقع أصبح أوزوالد مقتنعا بالعائد من النظرية الكيميائية، والذي يعد به التزاوج بين الفيزياء والكيمياء، حتى أنه أسس العلم الجديد للكيمياء الفيزيائية. وبدأ في إصدار أول مجلة في هذا المجال المجلة الألمانية للكيمياء الفيزيائية»، في أواخر الثمانينيات من القرن التاسع عشر. وقد ظل يرفض النظرية الذرية لمدة طويلة - مشيرا إليها باسم «الفروض الذرية (13) - وانتشرت المجادلات بين أتباع كل من أوزوالد وبولتسمان .
غير أن كثيرين من الكيميائيين في ذلك الوقت، كانوا لا يرون أي منطق في هذه المجادلات. فبالنسبة لهم، كان اعتبار المواد مكونة من الذرات والحرارة عبارة عن حركة تكون المطلوب، وكان ذلك خط البداية. ولم يكن الكيميائيون العضويون ينتظرون أن يصل الكيميائيون الفيزيائيون إلى وضع في ذلك، بل واصلوا العمل.
تعليق