خطوة محددة لسرعة التفاعل

عودة للموسوعة

عند دراسة حركيات التفاعلات الكيميائية فإن سرعة (أومعدل) تفاعل كيميائي ما عادةً ما يحدد تقريبياً بأبطأ خطوة، والتي تعهد باسم المستوى المحددة لسرعة التفاعل. بالتالي فإنه بالنسبة لآلية تفاعل ما فإن تخمين معادلة سرعة التفاعل عادة ما تبسط باستخدام هذا التقريب.

يمكن نظرياً من حيث المبدأ تحديد الوقت اللازم لنضوب تراكيز المتفاعلات ولزيادة تراكيز المواد الناتجة انطلاقاً من مجموعة من معادلات تحديد السرعة لجميع المراحل في آلية تفاعل ما واحدةَ تلوالأخرى؛ إلا أنه من الصعب عملياً حل تلك المعادلات التفاضلية التحليلية، وفي بعض الحالات يلزم استخدام طرق حلول عددية للمعادلات التفاضلية.

مثال

على سبيل المثال عند دراسة التفاعل الكيميائي

وجد وفق الدراسات التجريبية حتى معدل التفاعل (r) من المرتبة الثانية بالنسبة ل NO2 ومن المرتبة صفر بالنسبة ل CO؛ بالتالي فمعادلة السرعة تكون على الشكل r = k[NO2]2.

مما يعني حتى السرعة تحدد بالمستوى التي يتفاعل فيها جزيئان من NO2، في حين حتى CO يدخل في التفاعل في المستوى الأخرى الأسرع. بالتالي من الممكن حتى تكون آلية التفاعل تمر عبر خطوتين:

  1. (خطوة بطيئة محددة للسرعة)
  2. (خطوة سريعة)

تتشكل وفق هذه الآلية المركب الوسطي النشيط NO3 في الفترة الأولى، حيثقد يكون ثابت معدل التفاعل r1 ويتفاعل مع CO في المستوى الثانية بثابت معدل التفاعل r2. إلا حتى NO3 يمكن له حتى يتفاعل أيضاً مع NO وذلك بالاتجاه العكسي، حيثقد يكون ثابت معدل التفاعل r−1.

يبقى هجريز المركب الوسطي النشيط منخفضاً وثابتاً، بالتالي يمكن من منحى تقريبي اعتباره في حالة ثابتة، أي حتى معدل تشكله يساوي معدل تفككه واستهلاكه. في هذا المثال يتشكل المركب الوسطي النشيط NO3 بخطوة واحدة ويتفاعل في اثنتين. بالتالي:

أي حتى القول حتى المستوى الأولى هي المستوى الأبطاً يعني حتى المستوى الأولى في التفاعل العكسي هي أبطأ من المستوى الثانية في التفاعل المباشر، أي حتى جميع NO3 يستهلك بتفاعله مع CO وليس مع NO؛ مما يعني حتى r−1r2

وهذا يقتضي حتى r1r2 ≈ 0

وبما حتى التفاعل الكلي هومتعلق بتشكيل النواتج فإن r = r2r1.

أي حتى التفاعل الكلي متعلق بمعدل المستوى الأولى، وأن جميع الجزيئات التي تتشكل في الفترة الأولى تتابع إلى المستوى الثانية الأسرع.

التوازن المسبق

هناك فرضية أخرى تتضمن حتى تكون المستوى الثانية هي الأبطأ وهي المحددة للسرعة، مما يعني حتىقد يكون r2r−1؛ بالتالي ووفق ذلك فإن r1 − r−1 ≈ 0 أي حتى المستوى الأولى ستكون غالباً في حالة توازن، وأن المعدل العام لسرعة التفاعل سيتحدد بالمستوى الثانية r = r2r1، حيث حتى عدداً قليلاً من الجزيئات المتفاعلة في المستوى الأولى ستمر إلى المستوى الثانية الأبطأ. في هذه الحالة، سيقوم المركب الوسطي النشيط NO3 بتشكيل حالة توازن مع المتفاعلات قبل الفترة المحددة للسرعة، وتعهد هذه الحالة باسم التوازن المسبق.

لكن بالمقارنة مع النتائج التجريبية فإن هذه الفرضية مرفوضة. وما يؤيد ذلك حتى حساب ثابت توازن المستوى الأولى يسمح بإدخال هجريز المركب الوسطي في المعادلة:

وسيكون معدل التفاعل الإجمالي:

وهذا ما لا يتفق مع النتائج التجريبية. بالتالي فإن المستوى الأولى هي الأبطأ وهي المحددة للسرعة.

طالع أيضاً

  • معادلة سرعة التفاعل
  • ثابت معدل التفاعل
  • حركية تفاعل

مراجع

  1. ^ Steinfeld J. I., Francisco J. S., Hase W. L. Chemical Kinetics and Dynamics (2nd ed., Prentice-Hall 1999) ch. 2.
  2. ^ Whitten K. W., Galley K. D., Davis R. E. General Chemistry (4th edition, Saunders 1992), p. 638–639.
  3. ^ Peter Atkins and Julio de Paula, Physical Chemistry (8th ed., W. H. Freeman 2006) p. 814–815. (ردمك 0-7167-8759-8).
تاريخ النشر: 2020-06-01 19:35:12
التصنيفات: حركية كيميائية, بوابة الكيمياء/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

بواتينغ يترك "عقدا تلفزيونيا" كمحلل لـ"يورو 2020" من أجل هيرتا برلين

المصدر: البطولة - المغرب التصنيف: رياضة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 11:12:10
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 62%

الحكومة تنفي ضعف مخصصات المنظومة الصحية بالموازنة الجديدة

المصدر: الرئيس نيوز - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:33:56
مستوى الصحة: 46% الأهمية: 50%

تحفيز الشباب للاستثمار .. حملة لـ"توطين تطبيقات التوصيل"

المصدر: صحيفة اليوم - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:35:15
مستوى الصحة: 30% الأهمية: 40%

مكتب المطارات يوضح بشأن فرض “الحجر” على مغاربة “الخليج”

المصدر: كِشـ24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 11:10:27
مستوى الصحة: 38% الأهمية: 44%

صنع بأيادٍ مصرية.. أول أتوبيس كهربائي صديق للبيئة

المصدر: الرئيس نيوز - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:34:15
مستوى الصحة: 51% الأهمية: 53%

رسميا.. «المهن الموسيقية» تمنع حمو بيكا من الغناء

المصدر: الرئيس نيوز - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:34:00
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 57%

إجراء جديد من "التعليم" بشأن طالب الطب ضحية تزوير رقم الجلوس

المصدر: الرئيس نيوز - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:33:52
مستوى الصحة: 59% الأهمية: 66%

محاكمة شاب بعد ترويعه لأسرة بمراكش

المصدر: كِشـ24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 11:10:29
مستوى الصحة: 38% الأهمية: 46%

«مدينة الملك عبدالله» .. واجهة الترفية الواعدة

المصدر: صحيفة اليوم - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:35:18
مستوى الصحة: 40% الأهمية: 49%

أجواء حارة في توقعات طقس الاثنين

المصدر: كِشـ24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 11:10:33
مستوى الصحة: 34% الأهمية: 39%

مدبولي يتابع إنشاء المقر الجديد لجامعة سنجور في الإسكندرية

المصدر: الرئيس نيوز - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:34:26
مستوى الصحة: 50% الأهمية: 56%

خاص.. سقف أثري يوقع بـ 6 أشخاص في قبضة الأمن بمراكش

المصدر: كِشـ24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 11:10:27
مستوى الصحة: 32% الأهمية: 43%

«مأوى» تنفذ 366 وحدة سكنية في 11 منطقة بالمملكة

المصدر: صحيفة اليوم - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:34:59
مستوى الصحة: 38% الأهمية: 43%

بدء الجلسة العامة لمجلس النواب برئاسة جبالي

المصدر: الرئيس نيوز - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2021-06-28 10:33:53
مستوى الصحة: 51% الأهمية: 60%

تابعني على