MS ChemiTechnical | الكيمياء والهندسة الكيميائية MS ChemiTechnical | الكيمياء والهندسة الكيميائية
recent

آخر المواضيع

recent
random
جاري التحميل ...

عزيزي الزائر، اكتب لنا تعليقك على الموضوع..

  1. السلام عليكم
    لماذا يعتبر عنصر خماسي أوكسيد ثنائي الفاناديوم عنصر حفاز؟

    ReplyDelete
    Replies
    1. وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته
      اولا "الفلزات" بشكل عام مثل العناصر الانتقالية في الجدول الدوري عبارة عن مواد محفزة وهي تتميز بفعالية عالية تجاه الأكسدة والهدرجة وإعادة التشكيل ونزع الهيدروجين ، ثم ولأن اكسيد الفانديوم له معامل عالي في مقاومة الحرارة وخفض طاقة التفاعل التي بدورها تؤدي الى تسريع التفاعل ، بالتالي يمكنه تحفيز الأكسدة الطاردة للحرارة بشكل معتدل دون استهلاكه خلال التفاعل او حدوث اي تغير له. ونضيف هنا الى ان اكسيد الفانديوم عبارة عن اكسيد مذبذب أي انه يتفاعل مع الاحماض كقاعدة ويتفاعل مع القواعد كحمض.

      Delete
  2. وما الفرق بين المحفز عندما يكون عنصراً وعندما يكون مركباً ؟

    ReplyDelete
    Replies
    1. - العوامل الحفازة هي عناصر فلزية أو أكاسيدها أو مركباتها وتعمل الأنزيمات كعوامل حفازة للعديد من العمليات الحيوية والصناعية.

      - الفرق بين العوامل الحفازه يكمن في سبب استخدام هذا الحفاز دون غيره في تفاعل ما ، وبالتالي لا يمكن القول بأن هناك فرق بين العوامل الحفازه الا في طريقة تأثيرها لكل تفاعل على حده.

      - يتميز  العامل الحفاز بأنه نوعي جداً بمعني أننا نجد كل تفاعل يحتاج إلي عامل حفاز معين قد لا يمكن استخدامه في تفاعل اخر ومثال علي ذلك العوامل الحفازة في جسم الانسان ، فجسم الأنسان يحتوي علي عوامل حفازة تسمي بالانزيمات ، والأنزيمات نوعية جداً علي سبيل المثال التحلل المائي للنشا فهو يتم في جسم الانسان عن طريق أنزيم الدياستاز الذي يحوله إلي سكر المالتوز ويقوم أنزيم أخر وهو المالتاز بتحويل سكر المالتوز إلي الجلوكوز.

      - أمثلة: يستخدم النيكل المجزأ كعامل حفاز في تفاعل هدرجة الألكينات.

      Delete

ماهي سرعة التفاعل الكيميائي - Reaction rate

ماهي سرعة التفاعل الكيميائي ؟

 تعريف سرعة التفاعل الكيميائي:

هي السرعة التي يتقدم فيها التفاعل الكيميائي أو يقوم فيها التفاعل الكيميائي بالتقدم، وغالبا ما يتم التعبير عنها بأنها تراكيز المواد التي تنتج في وحدة الزمن، أو بأنها تراكيز المواد التي تفاعلت واستهلكت في وحدة الزمن.


كيف يتم تحديد سرعة التفاعل الكيميائي ؟
ان لكل تفاعل كيميائي سرعة تفاعل مختلفة عن سرعة تفاعل كيميائي آخر حيث ان هناك تفاعلات تحدث بشكل سريع ووقت قصير ، يمكن تشبيهها مثل انفجار البارود ، وهناك تفاعلات كيميائية تحتاج الى زمن طويل او تكون بطيئة ، ويعتمد ذلك على عدة عوامل هي المسؤولة عن تحديد سرعة التفاعل الكيميائي، ونذكر منها:

  • طبيعة المواد المتفاعلة.
  • حجم الجزئيات للمواد المتفاعلة.
  • تراكيز المواد المتفاعلة.
  • الضغط: وهو ضغط المواد الغازية المتفاعلة.
  • درجة الحرارة.
  • وجود المواد الحفزية أو المحفزات.

تحديد سرعة التفاعل الكيميائي

العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل:

يتأثر معدل سرعة التفاعل الكيميائي بعدة عوامل، بحيث تزداد سرعة التفاعل كلما توفرت العوامل التي تجعل من التصادمات بين الجزيئات المتفاعلة اكبر أو التي تجعل من التصادمات بين الجزيئات متزايدة، وعلى العكس من ذلك تقل سرعة التفاعل كلما تواجدت العوامل التي تقلل من ذلك، ومن هذه العوامل:

  • تراكيز المواد المتفاعلة:
ان زيادة تركيز المواد المتفاعلة يؤدي الى زيادة تصادمات الجزيئات الداخلة في التفاعل خلال وحدة الزمن، وبالتالي ترتفع نسبة معدل التفاعل وتزداد تراكيز المواد الناتجة التي بدورها تقلل من معدل التفاعل. اذاً نستطيع القول بأن الزيادة في تراكيز المواد المتفاعلة يعمل على رفع نسبة معدل التفاعل.

  • درجة الحرارة:
يرتفع عادةً معدل التفاعل بارتفاع درجة الحرارة، أي أنه كلما ارتفعت درجات الحرارة كلما زاد معدل طاقة جزئيات المادة الحركية.
وبالتالي تزيد التصادمات فيما بينها خلال وحدة الزمن، كما تم إثبات أن معدل تفاعل أغلبية التفاعلات الكيميائية وليست جميعها تتضاعف عندما ترتفع درجة الحرارة بعدل تقريبي 10 درجات مئوية، ولكن وفي بعض الحالان قد يصبح معدل التفاعل أبطأ عندما تصل درجة الحرارة الى مقدار محدد.
ويعود السبب الأساسي وراء زيادة معدل التفاعل بزيادة درجة حرارة المواد التفاعلة هو أن ارتفاع درجة الحرارة تؤدي الى زيادة الجزيئات ذات طاقة تنشيط مما يؤدي إلى اصطدامات "ناجحة" (تجعل الجزيئات تتحد مع بعضها البعض).
وتكمن هنا اهمية معادلة أرينيوس في انها تصف سلوك النظام المتفاعل بارتفاع درجة الحرارة.
كما تصف قاعدة Q10 وهي قاعدة تقريبية (قاعدة فانت هوف أو معامل Q10) بأنه في كثير من التفاعلات يتضاعف معدل التفاعل لكل ارتفاع في درجة الحرارة قدره 10 درجات مئوية.
سرعة التفاعل الكيميائي

  • طبيعة المواد المتفاعلة أو طبيعة وسط التفاعل:
وهنا المقصد هو الوسط الذي يحدث فيه ما يسمى chemical reaction rate ويتم التأثير عليه، إذ يختلف معدل التفاعل فيما إذا كان الوسط عبارة عن صلب، أو سائل، أو غازي، أو مائي، أو عضوي، كذلك إذا قطبي أو غير قطبي.
بالاضافة الى ذلك فإن شكل المواد المتفاعلة وحجمها لهما تأثير في معدل التفاعل في حال كانت في حالتها الصلبة.

  • الضغط أو ضغط المواد الغازية:
ان ارتفاع ضغط المواد الغازية المتفاعلة يؤدي الى رفع احتمالية جعل تفاعل المواد المتفاعلة سوياً بشكل أفضل، وبشكل خاص يعتبر هذا العامل هام في تفاعلات الغازات او التفاعلات التي تحتوي على مواد غازية - وعلى العكس من ذلك - أي تفاعل يحتوي على مادة صلبة، أو سائلة، فيكون تأثير عامل الضغط ضعيف، علل؟
وذلك لأن الضغط ما هو إلا عامل زيادة تركيز الغاز.

  • التقليب أو المزج أو الرج:
عند جعل المواد الداخلة في التفاعل تمتزج بشكل أفضل فإن ذلك يؤدي الى رفع معدل التفاعل الكيميائي، حيث يعمل ذلك على المساعدة في رفع القدرة على التفاعل.
اذاً فإن عامل التقليب والرج يزيد من معدل التفاعل وخصوصاً في تفاعلات المادة الصلبة مع السوائل.

  • المحفزات أو تواجد المواد المحفزة والمسرعة:
تعمل المحفزات بالضبط كعمل الإنزيمات على سبيل المثال، حيث تقوم بدورها بتقليل طاقة تنشيط التفاعل الكيميائي، ورفع معدل التفاعل، ويحدث ذلك من خلال رفع معدل تصادمات المواد المتفاعلة او المواد الداخلة في التفاعل، وجعلها أكثر فاعلية، وبالتالي يقل ترابط جزئيات المواد التي تفاعلت أو انها تعمل على منح تلك المواد كثافة إلكترونية مؤدية الى حدوث اتزان التفاعل بشكل أسرع.

ونستطيع القول بإنه يزداد معدل التفاعل في وجود محفز (عامل مساعد)، ويقوم المحفز بتسريع كلا التفاعلين في الاتجاهين الأمامي و العكسي، حيث أن العامل المساعد له فاعلية في خفض طاقة التنشيط.
ومع ذلك لا يؤثر المحفزعلى التوازن الكيميائي، و إنما ينحصر مفعوله في تسريع معدل التفاعل وبالتالي تسريع الوصول إلى حالة التوازن الكيميائي.

ونذكر مثال على ذلك: يسرع البلاتين احتراق الهيدروجين بالأكسجين عند درجة الحرارة العادية.


  • المذيبات (في حالة المحاليل) :
تحدث بعض التفاعلات الكيميائية في محاليل، وقد تؤثر طبيعة السائل المذيب على معدل سريان التفاعل.

  • وجود النظائر:
يختلف معدل التفاعل باختلاف النظير، ونجد ذلك على وجه الخصوص في تفاعلات الهيدروجين حيث أن كتلة الديوتيريوم ضعف كتلة الهيدروجين.

  • مساحة السطح (في تفاعلات المواد الصلبة) :
بالنسبة لتلك التفاعلات التي تحدث على سطح معين في التفاعلات مع المواظ الصلبة يزداد معدل التفاعل بزيادة السطح. علل؟
ذلك لزيادة عدد جزيئات المادة الصلبة المعرضة للمواد المتفاعلة الأخرى.
خريطة سرعة التفاعل الكيميائي

قانون سرعة التفاعل الكيميائي ومعادلتها:
يعبر عن معدل التفاعل بالمعادلة العامة (A+ B→ C) كما يلي:

نكتب معادلة المعدل للتفاعل الكيميائي :


n A + m B → C + D


معدل التفاعل= التغير في التركيز ÷ التغير في الزمن.


معدل التفاعل للمادة A= – التغير في تركيز المادة A ÷ التغير في الزمن.



معدل التفاعل للمادة B= – التغير في تركيز المادة B ÷ التغير في الزمن.


معدل التفاعل للمادة C = التغير في تركيز المادة C ÷ التغير في الزمن. (مثل ذلك معدل التفاعل للمادة D ان وجدت)


اذاً فإن معدل التفاعل= – التغير في تركيز المادة A ÷ التغير في الزمن = – التغير في تركيز المادة B ÷ التغير في الزمن = التغير في تركيز المادة C ÷ التغير في الزمن.

المعادلة الرياضية لقانون سرعة التفاعل

ملاحظات:

  1. الاشارة السالبة التي ظهرت في تغير التركيز للمواد A و B تعني أنه حدث لها نقصان كونها في المتفاعلات ، بينما كان التغير في تركيز المادة C موجب لأنه في النواتج وبالطبع قيمته تزداد خلال التفاعل بالاتجاه الأمامي.
  2. بالنسبة ل n & m المذكوران في معادلة معدل التفاعل أعلى فهما يسميان درجة التفاعل وهما يعتمدان على طريقة سير التفاعل، وتستنبط مقاديرهما عمليا من التجربة.
  3. بالنسبة لتفاعلات الغازات يمكن الاستعاضة عن التركيز (الذي يستخدم في تفاعلات السوائل أو المواد الصلبة) بالضغط الجزئي طبقا لقانون الغاز المثالي.


مثال على قانون معدل التفاعل (سرعة التفاعل الكيميائي) :

في التفاعل الكيميائي لأكسدة الأمونيا


4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O


يكون معدل تكوين N2 هو 0.27 مول/لتر×ثانية، وبهذا فإن معدل تكوين الماء هو:
التغير في تركيز [H2O]= التغير في تركيز [N2] ويساوي = 6/2×[N2] ويساوي = 3×0.27= 0.81 مول/لتر×ثانية.


ختاماً يمكنك من ايقونة التحميل في الاسفل، الحصول على كتاب إلكتروني متميز ومفيد جداً في سرعة التفاعل الكيميائي، يحتوي هذا الكتاب الالكتروني على القوانين المستخدمة لحساب سرعة التفاعل الكيميائي وكذلك مسائل متنوعة محلولة، نتمنى لك التفوق والتميز دائماً.


المراجع: 


  1. Parker, RA, Edge, DB, 1976, J Kim, Phys. 64: 4411-16 50. Markovic, N., Nyman, G., Nordholm, 1989, Chem. Phys. Lett, 159: 435-39
  2. Turulski, J., Niedzielski, J. 1989,  Chem. Phys. 91: 3795-96
  3. Clary, DC, Smith, D., Adams, NJ. 1985, Kim, Phys. Lett. 119: 320-26
  4. Rowe, b. R. 1988. See ref. 7, pp. 135-52 54. Herbs

عن الكاتب

MS ChemiTechnical

التعليقات


اتصل بنا

إذا أعجبك محتوى مدونتنا نتمنى البقاء على تواصل دائم ، للإشتراك في بريد المدونة قم بإدخال بريدك الإلكتروني هنا ليصلك جديد المدونة أولاً بأول ، كما يمكنك التواصل معنا عبر نموذج الاتصال بالضغط على رمز الميكرفون اعلى هذا النص ..

جميع الحقوق محفوظة

MS ChemiTechnical | الكيمياء والهندسة الكيميائية