ســــــــــــــــــرعـــــــــــة الـــــــــــتفاعـــــــــل الـــــــــكـــــــــــــيـــــــــــــــــمـــــــــــيــــــــــائـــــــــــــــي

[b]تمهيد
حين دراسة تفاعل كيميائي فإننا نكون مهتمين ببعض النواحي التي نريد من ورائها الحصول على مادة معينة أو التخلص من أخرى ، لذلك كثيرا ما نكتفي عند دراسة التفاعلات الكيميائية بمعرفة المواد المتفاعلة (الحالة الأولية) والنواتج (الحالة النهائية) .
ولكن إذا أردنا أن تكون دراستنا لتفاعل ما كاملة فيجب علينا أن نبحث عن شروط حدوثه ، وأن البحث عن هذه الشروط يقودنا إلى دراسة مبادئ عديدة في الكيمياء العامة مثل حرارة التفاعل الكيميائي وسرعته والآلية التي تتم بها هذه التفاعلات ... الخ .

الأهداف
1- معرفة سرعة التفاعل الكيميائي ، ومعدل السرعة ، والسرعة
اللحظية .
2 - تحديد العوامل التي تتحكم في سرعة تفاعل ما .
3- يقارن بين سرعة تفاعلات كيميائية حياتية وبيئية .


المتطلبات المسبقة

مفهوم السرعة (لجسم متحرك باتجاه معين) ، ومعدل السرعة ، والسرعة
اللحظية ، المول ، التركيز (مول / لتر) . المعادلة موزونة .

أجب عن الأسئلة التالية :

1) قطع جسم في الثانية الأولى من حركته (80) م ، وفي الثانيتين
الثانية والثالثة قطع ما مجموعة (220) م ، وفي الثانية الرابعة) 160 (م ،
وفي الثانية الخامسة( 4) م وتوقف بعدها عن الحركة .
المطلوب :

أ- حساب المسافة التي قطعها الجسم .
ب- متوسط سرعته خلال الفترة التي تحرك فيها .

2) وعاء يحتوي على) 4.8 ) مول من غاز الميثان ، إذا كان حجم
الوعاء(3) ليتر فما تركيز CH4 ؟

3) زِن المعادلات التالية :

أ- NO(g) + CO(g) ¦ CO2(g) + N2(g)

ب- N2(g) + H2(g)¦ NH3(g)

جـ -CH4(g) + O2(g)¦ Co2(g) + H2O(g)i.



ما معنى سرعة التفاعل الكيميائي ؟

لمعرفة المقصود بمفهوم سرعة التفاعل لندرس البيانات التالية التي حصلنا عليها من قياس تركيز CO عند الدرجة 400 ْس .

CO (g)+ NO2(g) ¦ CO2(g) + NO(g)

وقد بدأت الدراسة المخبرية للتفاعل بمزج CO مع NO2 بحيث كان
[CO] = [NO2] = 10 -1 مول / ليتر . الرمز [ ] يستعمل للدلالة على التركيز .



تركيزCO
الزمن / ثانية
تركيزCO
الزمن / ثانية

10-1
صفر
3.3 × 10-2
40

6.7 × 10-2
10
........
........

5 × 10-2
20
1.7 × 10-2
100

4 × 10-2
30
0.2 × 10-2
100



1- ماذا يحدث لتركيز CO بمرور الزمن ؟
2-ما المادة الأخرى التي ينقص تركيزها بمرور الزمن ؟
3-ما المواد التي يزداد تركيزها بمرورالزمن ؟
4- فسر لماذا يزداد تركيز هذه المواد ؟
5- ما مقدار التغير (يؤخذ بقيمته المطلقة) في تركيز CO بعد مرور 10ثوان
على
بدء التفاعل ؟
6 - ما معدل استهلاك CO في الثواني العشر الأولى ؟
7- ما مقدار القيمة المطلقة للتغير في تركيز CO بعد مرور 20 ثانية ؟
8- ما معدل استهلاك CO في الفترة بين الثانية (10) والثانية (20) ؟
9- نسمي معدل التغير في تركيز CO . أي التغبر في وحدة الزمن باسم سرعة التفاعل الكيميائي

10- اكتب ثلاث علاقات أخرى يمكن لأي واحدة منها أن تعبرعن سرعة
التفاعل المعطى ؟
11 - ماذا يحدث لسرعة التفاعل كلما نقص تركيز CO ؟
لاحظ ذلك من معدل السرعة في الفترات التالية :
أ- من صفر إلى 10 ثوان .
ب- من 10ثوان إلى 20 ثانية .
جـ- من 20 ثانية إلى 30 ثانية .
د- من 40 ثانية إلى 100 ثانية .

السرعة اللحظية للتفاعل

وهي سرعة التفاعل في لحظة ما ، مثلاً في حالة التفاعل ، المطلوب تحديد سرعة التفاعل عند الثانية 35 . لحساب سرعة التفاعل عند هذه الثانية نرسم الخط البياني لتركيز CO مقابل الزمن ، ثم نرسم مماسا للخط البياني الناتج عند الثانية 35 ، إن ميل المماس يساوي السرعة عند تلك الثانية




سؤال1 :
العلاقة بين عدد مولات المواد الناتجة والمتفاعلة :

التفاعل CO(g) + NO2(g) ® CO2(g) + NO(g)

المعادلة موزونة ، ولذلك فإنه كلما تفاعل مول من CO ينتج مول من CO2 وكلما نتج مول من NO ينتج مول من CO2 ويستهلك مول من NO2 وآخر من CO .

ولكن لو درسنا التفاعل N2(g)+ 3H2(g) ® 2NH3(g)

إن عدد المولات في هذا التفاعل غير متساو ، إن ملخص المعادلة هو التالي : يتفاعل مول واحد من N2 مع ثلاث مولات من H2 وينتج من ذلك مولان من
غاز الأمونيا .
في هذه الحالة إن معدل سرعة استهلاك N2




سؤال2 :

في التفاعل الآتي :

C2H4(g) + 3O2(g) ® 2CO2(g) + 2H2O(g)

إذا كان معدل سرعة استهلاك O2 = 0.45 مول / لتر . ث المطلوب :
أ- معدل سرعة استهلاك C2H4 .
ب- معدل سرعة إنتاج CO2 .
جـ- معدل سرعة إنتاج H2O .

العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل
إن سرعة التفاعل الكيميائي تعتمد على أربعة عوامل هي :
1) نوع المواد المتفاعلة والناتجة : وهذا العامل يتعلق بخواص المواد في كل تفاعل.
2) درجة الحرارة .
3) التراكيز .
4) العوامل المساعدة " العوامل الحفازة " .

قانون سرعة التفاعل ورتبة التفاعل

إن موضوع السرعة الكيميائية هو من الموضوعات الشائكة في الكيمياء ، فلا يوجد علاقة عامة واحدة أو حتى مجموعة علاقات يمكن بواسطتها حساب سرع التفاعلات المختلفة . تكتشف قوانين سرع التفاعلات الكيميائية المختلفة تجريبياً ، وهذا إجراء طبيعي في مجموعة العلوم الطبيعية فهي علوم قائمة على التجربة .

لنفرض التفاعل

A(g) + 2B(g) ¦ 3C(g) + D (g)i

من الدراسة التجريبية جمعنا البيانات التالية للاختبارات :

رقم الاختبار
[ A ] مول / لتر
[ B ] مول / لتر
سرعة استهلاك A مول / لتر . ث

1
10-2
10-2
1.5 × 10-3

2
10-2
2 × 10-2
3 × 10-3

3
10-2
3 × 10-2
4.5 × 10-3

4
2 × 10-2
10-2
6 × 10-3

5
3 × 10-2
10-2
3.5 × 10-3


لاحظ الاختبارات 1 ، 2 ، 3 إن تركيز A فيها ثابت ، بينما تضاعف تركيز B مرتين في الاختبار الثاني وثلاث مرات في الاختبار 3 . لاحظ السرعة لقد تضاعفت مرتين في الاختبار الثاني ، وثلاث مرات في الاختبار الثالث ، إن هذا يدل على أن سرعة التفاعل تتناسب مع تركيزB .

لاحظ الاختبارات 1 ، 4 ، 5 إن تركيز B فيها ثابت ، بينما تضاعف تركيز A ، وعند مضاعفة التركيز في الاختبار4 زادت السرعة أربع مرات ، وفي الاختبار5 تضاعف تركيز A ثلاث مرات وزادت السرعة تسع مرات ،إن هذا معناه أن السرعة تتناسب مع تركيز[A]2 .

يمكننا الآن أن نكتب معادلة السرعة لهذا التفاعل كما يلي :
سرعة التفاعل (Rate) = ثابت × [A]2 × [B]

رتبة التفاعل

لنعد إلى البيانات في الجدول السابق.

(سرعة التفاعل)1 = k (ثابت) × س[A] × ص[B]

(سرعة التفاعل) 2 = k × س[A] × ص[B]

حيث س ، ص تمثل القوة التي يجب رفع التركيز إليها .

إذن 2 = 2 ص
إذن ص = 1 ، أي أن تركيز B في معادلة السرعة يجب أن يرفع للقوة ( 1)
والآن لنأخذ
(سرعة التفاعل)1 = k × س[A] × ص[B]
(سرعة التفاعل)5 = k × س[A] × ص[B]



إذن معادلة سرعة التفاعل هي :

K × [A]2 × [B]1


تشير رتبة التفاعل إلى القوة التي يجب أن يرفع إليها التركيز عند كتابة
معادلة السرعة . وعلى ذلك ففي حالة تفاعلنا هذه يدخل تركيز A معادلة السرعة
مرفوعا للقوة (2) . أي أن التفاعل من المرتبة الثانية بالنسبة للمادة A ،
وبنفس المحاكة التفاعل هو من المرتبة الأولى بالنسبة للمادة B ، أما قانون
سرعة التفاعل فهو من المرتبة الثالثة أي مجموع 2+1 .

لاحظ أن مرتبة التفاعل لا تعتمد على معاملات المواد في المعادلة
الموزونة ، فمعامل A في المعادلة الموزونة كان (1) ، ومعاملB كان (2) ،
ومع ذلك
فرتبة التفاعل بالنسبة لـِ A كانت الثانية ، وبالنسبة لـِ B كانت الأولى .

إن رتبة التفاعل يمكن أن تكون صفراً أو 1 ، أو 2 ، أو أي رقم صحيح
أو كسري ، وهي تمثل مجموع القوى التي ترفع إليها التراكيز عند كتابة

الأسم/ عاصـــم عـــلـــي مــحـــمــد الــحـــازمــــي
الصف/3\2

يعطيك العافيه اخوي

اتمنى الاستفاده منه

تقبل مروري

شكرا على الطرح الجميل

بأنتظار جديدك