في النهاية ستتمكن من
- كتابة حصيلة أسترة بسيطة.
- تحديد المتفاعل المحد والتقدم الأقصى والمردود.
- التمييز بين الحفز وإزاحة التوازن.
قبل أن تبدأ
وظيفتا الحمض الكربوكسيلي والكحول وجدول التقدم والتوازن.
افهم
تحديد الأنواع
تعطي أسترة بسيطة بين حمض كربوكسيلي وكحول أحاديي الوظيفة إستراً وماء، بمعاملات 1:1:1:1. مثال الحصيلة CH₃COOH+C₂H₅OH⇌CH₃COOC₂H₅+H₂O. التفاعل المعاكس حلمأة. لا تصف الحصيلة مراحل الآلية.
إنشاء حصيلة المادة
في نموذج مغلق دون إستر أو ماء بدئياً، إذا كان التقدم النهائي xf، تنقص كمية كل متفاعل بدئية بمقدار xf ويتكون xf من الإستر وxf من الماء. يكون xmax أصغر الكميتين البدئيتين للمتفاعلين. مردود تشكل الإستر η=xf/xmax إذا أهملنا كل تفاعل آخر أو ضياع.
فصل السرعة والتوازن
قد يحد التوازن من التفاعل. يسرع الحفاز بلوغه دون تغيير ثابتته عند حرارة ثابتة. قد ترجح إضافة متفاعل بفائض أو إزالة ناتج تشكل الإستر وفق نموذج مناسب. قد يغير التسخين السرعة والتوازن؛ لا نستنتج أثره على المردود من زيادة السرعة وحدها.
مثال محلول خطوة بخطوة
نمزج 0,100 mol من الحمض و0,100 mol من الكحول دون إستر أو ماء بدئياً. التقدم النهائي المقاس 0,0600 mol. احسب الكميات النهائية والمردود.
- المعاملات 1:1، ومنه xmax=min(0,100;0,100)=0,100 mol.
- تبقى من كل متفاعل 0,100−0,0600=0,0400 mol.
- يتكون 0,0600 mol من الإستر ومثلها من الماء وفق النموذج.
- η=0,0600/0,100=0,600، أي 60,0 %. لا نخلط التقدم النهائي والأقصى النظري.
حان دورك
تمرين 1
مع 0,050 mol من الحمض و0,080 mol من الكحول، حدد xmax.
تلميح
يستهلك المتفاعلان وفق النسبة 1:1.
عرض التصحيح
xmax=0,050 mol. الحمض متفاعل محد إذا افترضنا التحول تاماً.
تمرين 2
في المزيج نفسه، xf=0,030 mol. احسب كميتي المتفاعلين المتبقيتين.
تلميح
اطرح التقدم نفسه من كل كمية بدئية.
عرض التصحيح
تبقى 0,020 mol من الحمض و0,050 mol من الكحول. إذا غابت النواتج بدئياً يتكون 0,030 mol من كل ناتج.
تمرين 3
يمكن حفاز من بلوغ التوازن نفسه أسرع عند حرارة ثابتة. هل يزداد مردود التوازن بالضرورة؟
تلميح
ميز مدة الانتظار وتركيب التوازن.
عرض التصحيح
لا. لا يغير الحفاز ثابتة التوازن، بل يسرع بلوغ التركيب الموافق للشروط المعطاة.
أخطاء ينبغي تجنبها
- استعمل xf/xmax للمردود وليس xf وحده.
- لا تتساوى بالضرورة الكميتان النهائيتان للمتفاعلين.
- سرعة أكبر لا تعني بالضرورة مردود توازن أعلى.
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.