في النهاية ستتمكن من
- ربط السرعة بتطور التقدم.
- مراعاة المعاملات الستوكيومترية.
- قراءة زمن نصف التفاعل وتفسير أثر الحفاز.
قبل أن تبدأ
كمية المادة والتركيز وميل مستقيم والمشتقة.
افهم
من التقدم إلى السرعة
لتفاعل في حجم V ثابت، السرعة الحجمية هي v=(1/V)dx/dt حيث x التقدم بوحدة mol. إذا كان V باللتر وt بالثانية، فإن وحدة v هي mol/L/s. بين t₁ وt₂، السرعة المتوسطة Δx/(VΔt). توافق السرعة اللحظية ميل المماس للمنحنى x(t) مقسوماً على V.
مراعاة المعاملات
للتفاعل aA→bB في حجم ثابت، لدينا v=−(1/a)d[A]/dt=(1/b)d[B]/dt. يتناقص تركيز المتفاعل فتكون مشتقته سالبة، بينما تكون السرعة المعرفة في منحى تكون النواتج موجبة خلال هذا التطور. تمنع المعاملات مساواة جميع سرعات الاختفاء والظهور مباشرة.
نصف التفاعل والحرارة والحفز
زمن نصف التفاعل t½ هو المدة اللازمة لبلوغ نصف التقدم النهائي إذا كان x(0)=0. لا يوافق دائماً اختفاء نصف كمية متفاعل بدئية. تؤدي زيادة الحرارة عادة إلى تسريع التفاعل في المجال المدروس. يتيح الحفاز مساراً تفاعلياً أسرع دون تغيير ثابتة التوازن عند حرارة ثابتة.
مثال محلول خطوة بخطوة
في حجم V=0,200 L، ينتقل التقدم من 0,0020 mol إلى 0,0060 mol بين 10 s و30 s. احسب السرعة الحجمية المتوسطة.
- Δx=0,0060−0,0020=0,0040 mol وΔt=20 s.
- السرعة المتوسطة للتقدم Δx/Δt=2,0×10⁻⁴ mol/s.
- السرعة الحجمية المتوسطة 0,0040/(0,200×20)=1,0×10⁻³ mol/L/s.
- تلخص القيمة مجالاً زمنياً، ولا تساوي بالضرورة السرعة اللحظية عند 10 s أو20 s أو30 s.
حان دورك
تمرين 1
للتفاعل 2A→B، ينتقل [A] من 0,10 إلى 0,06 mol/L خلال 20 s. احسب السرعة المتوسطة للتفاعل.
تلميح
استعمل −Δ[A]/(2Δt).
عرض التصحيح
السرعة المتوسطة v=−(0,06−0,10)/(2×20)=0,0010 mol/L/s. وهي أيضاً سرعة ظهور B المتوسطة.
تمرين 2
يتجه تقدم ابتداؤه صفر إلى 0,012 mol. عند أي قيمة لx نقرأ t½؟
تلميح
خذ نصف التقدم النهائي.
عرض التصحيح
نقرأ t½ عند x=0,0060 mol.
تمرين 3
يصل منحنيان إلى المستوى النهائي نفسه، لكن الثاني يبلغه أسرع. هل يعني ذلك أنه يشكل كمية نهائية أكبر من الناتج؟
تلميح
ميز السرعة والحالة النهائية.
عرض التصحيح
لا. يوافق المستوى النهائي نفسه التقدم النهائي نفسه وفق شروط القراءة ذاتها. التطور الثاني أسرع وليس أكثر تقدماً في النهاية.
أخطاء ينبغي تجنبها
- لا تنس الحجم في حساب السرعة الحجمية.
- لا تخلط بين ميل القاطع وميل المماس.
- لا تقرأ t½ عند نصف مدة الملاحظة الإجمالية.
اختبر فهمك
مرجع علمي
بطاقة أصلية من Dars +. المراجع للتحقق من المفاهيم دون إعادة نشر دروس أو تمارين الغير. تغطي هذه المجموعة مفاهيم مختارة ولا تمثل مقرراً رسمياً شاملاً. تأكد مع أستاذك من ملاءمتها لمقرر قسمك.
OpenStax — الكيمياء ↗المرجع بالإنجليزية. الشروح والتمارين الأصلية بالعربية والفرنسية.