ﻝﻭﻷﺍ ﻞﺼﻔﻟﺍ ﻲﺋﺎﻴﻤﻴﻜﻟﺍ ﻞﻋﺎﻔﺘﻟﺍ...

)1(

مل املؤثرة عليهالتفاعل الكيميائي والعوا: الفصل األول عمر بن عبد ا اهلزازي. د/ إعداد

الفصل األول التفاعل الكيميائي

والعوامل املؤثرة عليه

)2(


األول الفصل التفاعل الكيميائي والعوامل املؤثرة عليه

مقدمة

: وجد نتيجة للتجربة أن التفاعالت الكيميائية تختلف في سرعاتھا

اعالت ف • دث بعض التف كل تح ريعبش ف س رات ومختل ل المتفج دا مث ج

.)التي تحدث في أجزاء من الثانية( يةالتفاعالت األيون

ا طويال البطيءومنھا • ى(الذي يأخذ زمن ات شھورا أو سنين أو حت مئ

ي جو من ،لكي يتم )السنين فعلى سبيل المثال يشتعل غاز الھيدروجين ف

ين حافزقطعة صغيرة من في وجود (األكسجين ة )Pt البالت دثا فرقع مح

: ا كمية كبيرة من الحرارةومعطي )تدل على سرعة التفاعل(Pt

2 2 2H + O H O + heat⎯⎯→

ة بدون الحافزبطيئا جدا ھذا التفاعل بينما يكون • عند درجة حرارة الغرف

تفاعل الھيدروجين مع األكسجين ( حتى لو ترك ألعوام وال يمكن إدراكه

عند الدرجات الحرارية اإلعتيادية قد يستغرق سنين عديدة دون مالحظة

. )تغييرأي

راء لتصدأ • ي الع د ف ة من الحدي رك قطع واء جاف وعند ت ي ھ تأكسد ( ف

اء إن األمر يأخذ ) الحديد في وجود األكسجين وبخار الم بضعة أشھرف

.ولكنه يسرع بازدياد رطوبة الھواء ليتم التفاعل

.واألطعمة تفسد عند تركھا دون تبريد مناسب •

)3(


• . أكثر منه شتاء وجلد اإلنسان يكتسب لونا داكنا صيفا

ة • د التعري دث عن ا يح رى كم االت أخ ي ح دا ف ا ج ل بطيئ ون التفاع ويك

ة . الكيميائية للصخور حيث تأخذ آالف السنين، و في ذلك الحكمة البالغ

رة سرعاتھا متوسطة ويوجد بين النوعين السريع والبطيء تفاعالت كثي

. ويمكن قياسھا بسھولة عند درجة حرارة الغرفة

ا لتفاعالت السابقةاإن ر ظروفھ دما تتغي ل . تحدث بمعدالت مختلفة عن وتمث

ة د دراس ة عن ر الزاوي ائي حج ل الكيمي ا التفاع دث بھ ي يح ة الت الطريق

. التغيرات الكيميائية وربما كانت أكثر أھمية من دراسة معدالتھا

ة واد المتفاعل ز الم ع تراكي ا م ل تتناسب طري رعة التفاع تم إن س ي ي والت

ت زمناس ع ال ا م ل تركيزھ ذلك يق ل وب ن التفاع رعة . ھالكھا م ا وأن س كم

واد الم ى تتفاعل كل الم ى التفاعل الكيميائي تقل كثيرا حت ة وتتحول ال تفاعل

). ١-١(الشكل (نواتج

عالقة سرعة التفاعل بالزمن) : ١-١(شكل

)4(


:يؤكد على موضوعني إن باب احلركية دل التفاعل : أوهلمــا ة مع ي (rate of reaction)معرف وخصوصا ف

ناعي ات الص ائيةالعملي اعد الكيمي ه يس ى ، ألن افز اختي عل ل الح ار العام

.األفضل للتفاعل حتى يعطي نواتج اقتصادية

ائي :ثانيهما (how does a chemical reaction occur) كيفية حدوث التفاعل الكيمي

ر واحدبمعنى إعطاء معلومات لتدل على ميكانيكية التفاعل و ي تعتب من ا الت . أھم المشاكل في الكيمياء الحديثة

:ومما سبق ميكن تقسيم معدل التفاعل اىل عدة أقسام : (extremely fast reactions)سريعة جدا تفاعالت) أ

ة (ھذا النوع من التفاعل ھو التفاعل األيوني تفاعالت أيونية تحدث في الطبيع

: ومن ھذه األنواع) ووقوعھا لحظي

ة وتنتھي ) أحماض قوية وقواعد قوية(تفاعالت التعادل • في األوساط المائي

(s 7-10)ھذه التفاعالت في خالل

د • رات الفضة ليعطي راسب كلوري د الصوديوم مع نت كذلك تفاعل كلوري

الفضة

3 3NaCl + AgNO AgCl(s) + NaNO (aq)⎯⎯→ ↓

ذل • دل تفاعالتھ كك دة السرعة لمع ة حيث من ش اعالت الغازي ا بعض التف

: رابع أكسيد النيتروجين تفكك مركبكما في تحدث فرقعة

2 4 2N O 2NO⎯⎯→

)5(


ة ولكن يوجد إن ابھا تحت ظروف عادي اعالت ال يمكن حس معدل ھذه التف

. تقنية خاصية مطوعة لحساب معدل ھذه التفاعالت

: (Moderately slow reactions)تفاعالت متوسطة السرعة ) ب

رعات م س ن المناسب معظ ا، أي م ن إدراكھ ة يمك اعالت الكيميائي ذه التف ھ

. قياسھا معمليا، ومن ھذه األنواع عضوية وغير عضوية

د درجة • ود عن دروجين وي مثل تفاعل تفكك يوديد الھيدروجين ليعطي ھي

: (ºC 450)حرارة ο450 C

2 22HI(g) H (g) + I (g)⎯⎯⎯→

ترة • ل األس ذلك تفاع ول( ك ع كح ل حمض عضوي م ة )تفاع د درج عن

.حرارة الغرفة+H

3 2 5 3 2 5 2CH COOH + C H OH CH COOC H + H O⎯⎯→

: (Very slow reactions)تفاعالت بطيئة جدا ) ج

د درجة ا أو إحساسھا عن د حدوثھا ال يمكن إدراكھ اعالت عن عديد من التف

أن ا ب دة ثيرموديناميكي ون مؤك ن أن تك ة، ويمك رارة الغرف )ح )οΔG ا لھ

: مثال ذلك .سالبة

م • ي، الفح از الطبيع زين، الغ ازولين، البن واد الج ا م ي تال كلھ رق ف حت

و الھواء في درجة حرارة الغرفة إال بواسطة الكبريت أو اللھب، بحيث ل

ا ب فإنن ه لھ لط علي م يس ور ث طوانة موت ي أس واء ف زين والھ ا البن خلطن

. نالحظ عند احتراقه فرقعة

)6(


و بسيطة من روجيناألكسجين والھيدعندما يخلط • ة ول ال يتكون أي كمي

. الماء عند درجة حرارة الغرفة ولو تركا ألعوام

ة تحت اعالت يمكن أن توضع لدراسة الحرك تنتج أن كل التف مما سبق نس

دل تفاعل متوسط ھي أفضل . عوامل خاصة ا مع ي لھ اعالت الت ولكن التف

.التفاعالت التي من السھل تناولھا

لتفاعلتعريف معدل سرعة ا

ه معدل سرعة التفاعل يعرف واد ":بأن ا لم تفاعل ليعطي تسرعة تفاعل م

."عند أي لحظة اناتج

حساب تركيز المواد المتفاعلة خالل منيكون ومعرفة معدل سرعة التفاعل

والي ى الت ىأو المواد الناتجة سواء بالنقص أو الزيادة عل دة مقسومة عل وح

. زمن

:وحدة معدل التفاعل

ر دة نعب ز بوح ة والتركي زمن بالثاني ن ال ا ع الي . (mol L-1)غالب وبالت

دل التفاعل ة . (mol L-1 s-1)ھي فوحدات مع اعالت الغازي وبالنسبة للتف

. (atm s-1) ھي وحدة معدل التفاعلأن نستبدل التركيز بالضغط أي

التغري يف الطاقة احلرة وتلقائية التفاعالت

د ين لق ة الثيتب الل دراس ن خ ة كرموديناميم ون قيم دما تك ه عن )أن )ΔG

بالسالب فإن ھذا يعني أن التفاعل يحدث تلقائيا، ولكن تبين بعد ذلك أن ھناك

)7(


)قيمة لھا تفاعالت )ΔG ،ة ي الظروف العادي ك ال تحدث ف بالسالب ومع ذل

:فمثال

:تفاعل األملاس مع األكسجني •

2 2C(diamond) + O (g) CO (g) G = - 79 kJ/mol⎯⎯→ Δ

ة )الحظ أن قيم )ΔG إن ك ف ع ذل ا، وم الب أي أن التفاعل يحدث تلقائي بالس

. األلماس ال يتفاعل مع األكسجين إال عند درجات حرارة مرتفعة

:صدأ احلديد •

2 2 34Fe(s) + 3O (g) 2Fe O (s) ΔG = - 742.2 kJ/mol⎯⎯→

)ال حظ أن قيمة )ΔG د ا عن بالسالب أي أنه يفترض أن يحدث التفاعل تلقائي

زداد سرعة دا وت درجات حرارة عادية، ومع ذلك فإن صدأ الحديد بطيء ج

. التفاعل في وجود بخار الماء

م) الثيرموديناميك(فعلم الديناميكا الحرارية ة التفاعل، يحك ى تلقائي فقط عل

ل وال دء التفاع روط ب ه ال يتعرض لش ل ولكن رعة التفاع ة لس وال لميكانيكي

د من دراسة سرعة .تحويل المواد المتفاعلة الى مواد ناتجة ولذلك كان ال ب

.التفاعل والظروف المحيطة بالتفاعل الكيميائي

ة دة معين ة حدوث التفاعل خالل م ويتضح مما سبق أن التساؤل عن إمكاني

ن و م زمن ھ ن ال ا عن اختصــاص احلركيــة الكيميائيــةم ة ، أم إمكاني

. حدوثه من عدمھا فإنه من اختصاص علم الثيرموديناميك

)8(


فوائد قياس سرعة التفاعالت

: ينصب اھتمام اإلنسان لقياس سرعة التفاعالت في أربع فوائد

.محاولة معرفة الكيفية التي تحدث بھا التفاعالت )١

.محاولة معرفة سرعة التفاعالت )٢

ة عن الط )٣ ائق كافي م معرفة وجمع حق واد للحك ا الم ي تتسرب بھ ة الت ريق

. نظريا بشكل عام على التفاعالت الكيميائية

ا )٤ ا وفق ا وتوجيھھ ي تحدث من حولن التحكم التام بالتفاعالت الكيميائية الت

. لألغراض والفوائد التي نريدھا

واد ي تحضير بعض الم ومن أجل التحكم بسرعة تفاعل معين الستخدامه فن النا دة م ة المفي ن دراس د م كل اقتصادي ال ب ناعية بش ة الص ــة حي ومعرف

: العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل مثل .طبيعة المواد المتفاعلة وتركيزھا •

.درجة الحرارة •

.الحافز الذي يمكن استخدامه •

والجدير بالذكر أن الدراسات . وسوف نلقي الضوء على دور كل واحد منھا

ة الحركية التي تجرى على سرعة ا لتفاعل تعطي فھما أعمق وأدق لميكانيكي

ل ة . التفاع ى حال ائيون عل ون الكيمي ائيون والمھندس رف الكيمي ا تع فكلم

: التوازن وسرعة التفاعل وميكانيكيته كلما استطاعوا

ضبط مجرى التفاعل للحصول على المواد الناتجة التي يريدونھا •

. ية المناسبةوبالطرق اإلقتصادالحصول على الكميات المطلوبة •

)9(


وفائدتهما املشرتكة احلركية والديناميكا احلرارية

ي وضعت لتفسير ات الت ائي والنظري اد الكيمي يھتم الكيميائي بقوانين، اإلتح

ة ائج العملي ى النت را عل ادا كبي دا اعتم اد، معتم ذا اإلتح ذه . ھ ي ھ دخول ف وال

. لطرق الحركيةالدراسة يكون إما بالطرق الديناميكية الحرارية أو با

ى • ادا عل ك اعتم دة وذل ة المفي ى اإلجاب في الديناميكا الحرارية نحصل عل

ك مل ذل ا يش ائي، كم ر الكيمي احبة للتغي ة المص ي الطاق رات ف التغي

ومن قيمة التغير في الطاقة الحرة للتفاعل . التغيرات في أنتروبي النظام

ريان اه س ى اتج رف عل ن التع زان يمك ت اإلت م ثاب ن ث لوم .التفاع

ة معلومات عن السرعة -ولألسف – والديناميكا الحرارية ال تعطي أي

وين ى تك ؤدي ال ذي ي ل ال ير التفاع ط س ل أو خ ا التفاع دث بھ ي يح الت

. النواتج

ة • ات خاص ى معلوم ل عل ن أن نحص ة يمك واحي العملي م الن ي معظ ف

. بالتفاعل من القياسات الديناميكية الحرارية والحركية

:يل املثال فعلى سب

ة دروجين بالمعادل روجين والھي تتمثل طريقة ھابر لتصنيع النشادر من النيت

:التالية

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)⎯⎯→←⎯⎯

وين اتلييه يتضح أن تك دة لوش ا لقاع وحيث أن التفاعل طارد للحرارة وتبع

ة ودرجة حرارة منخفضة وحيث أن النشادر يناسبه استخدام ضغوط عالي

)10(


يال من (ºC 200)النشادر عند سرعة تكوين اتج قل ة ويكون الن تكون بطيئ

ة الصناعية ادر . الوجھ ن النش ة م بة عالي ى نس ذلك يناسب الحصول عل ل

ى ) وفقا للتفاعل السابق( وفي (ºC 450)استخدام درجة حرارة تصل ال

. وجود عامل حفاز وعند ضغوط عالية بدرجة ملحوظة

اون كل من ال ويف هذه احلالة ة تتع ة الكيميائي ة والحركي ديناميكا الحراري

ي ة من النشادر ف في التوصل الى أنسب الظروف للحصول على نسبة عالي

. الصناعة

تفاد ه يس ة التفاعل فإن ومن جھة أخرى فإنه لكي يمكن التوصل الى ميكانيكي

). الحركية(من القيم الديناميكية الحرارية وكذلك النتائج العملية للكيناتيكية

تختص بدراسة سرعة التفاعل والعوامل المؤثرة عليه، والتفسيرات كيمياء الحركيةالة التفاعل، ة ميكانيكي ة حدوث التفاعل، وتوضيح سرعة التفاعل بدالل ة لكيفي المختلفا في تفاد منھ والحركية الكيميائية مكملة للديناميكية الحرارية في إعطاء معلومات يس

واد معرفة وصول النظام الى حالة ا النظام من م ة التي يتحول ھ اتزان، وكذلك اآللي . متفاعلة الى نواتج

)11(


مفاهيم احلركية الكيميائية (Kinetic Chemistry)الكيمياء احلركية

ة اء الفيزيائي ن الكيمي رع م ة ف اء الحركي ل الكيمي ة العوام تص بدراس تخ

ى سرعة ؤثر عل ي ت ة الت دل(المختلف اعالت الكيميا) مع ة التف ل طبيع ة مث ئي

ي ر ف المواد الداخلة في التفاعل وتركيزھا وكذلك قدرتھا على اإللتقاء والتغي

. درجة الحرارة ووجود المواد المحفزة والضغط

ي وتعــرف الكيميــاء احلركيــة ر ف رعة التغي درس س ذي ي م ال ا العل بأنھ

. تركيز أو ضغوط المواد المتفاعلة أو الناتجة والعوامل المؤثرة عليھا

: وهناك سببان هامان لدراسة معدالت التفاعالت الكيميائية

دا من : السبب األول • م ج ذا مھ ا مدى سرعة سير التفاعل وھ ة م معرف

ة الع ر ملالناحي رات يعتب ي المختب ا ف ة كم ناعات الكيميائي ي الص ة، فف ي

. الوقت عامل مھم جدا من الناحية اإلقتصادية

ا تبين دل التفاعل دراسة مع فإن : سبب الثانيلأما ا • الكيفية التي يسير بھ

.التفاعل والتي تسمى ميكانيكية أو آلية التفاعل

:أوىل الدراسات حلساب سرعة التفاعالت

الم ويلمي • ر دراسة الع ام (Wihelmy)تعتب ي حسب )م (1850ع والت

فيھا سرعة تحول السكروز إلى جليكوز وفركتوز في وسط حمضي من

المجال أولى الدراسات في ھذا

)12(


ز • وت و جيل (Beithelot and Gills)تال ذلك الدراسات الدقيقة للعالمين بيثيل

).م(1862لتفاعل حمض الخل مع الكحول الميثيلي وذلك عام

ان واج و جويبرج • اله أدخل العالم (Wage and Guibrege)وفي العام الذي ت

ة ل الكتل انون فع انون (law of mass action)ق ر الق ذي يعتب ال

. األساس في ھذا العلم

:النظام املستخدم يف دراسة حركية التفاعالت

نظالنظام المستخدم لدراسة الحركية الكيميائية يكون في الغالب إن ا اما مغلق

(closed system) ،وال تطرأ أية إلمكانية الحفاظ فيه على مواد التفاعل ،

:بالتفاعل الكيميائي تتعلق الزيادة أو نقص في المواد المتفاعلة ألسباب

إناءفالمواد المتفاعلة في الحالة السائلة داخل • التفاعل تمثل نظاما مغلقا

ل كما أن المواد الغازية المتفاعلة في وعاء له حجم ثابت أيضا • نظاميمث ا

مغلق ة يحدث من جراء ا واد المتفاعل ز الم ، إذ أن التغير الوحيد في تراكي

.التفاعل الذي يحدث بينھا

ة من النظام (closed system)النظام المغلق أكثر شيوعا في المعامل العلمي

ة للسرعة، وللتفسيرات ر ألغراض القياسات الدقيق ه أكث ا وأن فائدت المفتوح كم

. النظرية التي تبني على النتائج المستخلصة

ا يابأم ام اإلنس ا يسمى بنظ وح أو م ام المفت إن (flow system) النظ ف

اء ھناك رك إن واد يت ذه الم ة، وأن جزءا من ھ واد المتفاعل تدفقا مستمرا للم

وات ع ن رج التفاعل حيث التفاعل م ي تم ة ف ة بسرعة معين واد المتفاعل ر الم

)13(


أنبوبة ساخنة أو مفاعل يضم عامال مساعدا، ويحدث عنده التفاعل الكيميائي

ة، و ر متفاعل ة غي واد بحال ر بين المواد، ويبقى جزء من الم ذا الجزء غي ھ

اء التفاعل رك إن ى داخل )المفاعل(المتفاعل يت واتج التفاعل ال تبق ، وأن ن

. المفاعل بل تتركه بسرعة معينة ومعھا المواد المتفاعلة

)14(


(Stoichimetry)األستوكيومرتية ذه تعطي توكيومترية وھ ة األس ي صورة المعادل ائي ف يكتب التفاعل الكيمي

واتجالنسبة ب ة والن ارة ين عدد الجزيئات للمواد المتفاعل ذلك تكون عب ، وب

يس من الضرور واتج، ول اعالت والن أن تكون يعن عالقة كمية بين المتف

. المعادلة األستوكيومترية ممثلة لميكانيكية التفاعل

ة • اج النشادر ممثل ة األستوكيومترية إلنت ال تكون المعادل فعلى سبيل المث

:ية بالمعادلة التال

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)⎯⎯→

ه لكي يتكون ك ال يوضح أن د أن يتحد (mol 2)ولكن ذل من النشادر ال ب

. من الھيدروجين (mol 3)واحد مول من النيتروجين مع

: وبالنسبة للتفاعل التالي •

4 2 2 22KMnO + 16 HCl 2KCl + 2MnCl + 8 H O + 5Cl⎯⎯→

ر عطي معلومات غير كافية عن ميكانيكية التتوھذه المعادلة فاعل، لكن التغي

ة يمكن تمثيله بالمعادلة األستوكيومترية السابقة حيث أنھا تعطي النسبة الكمي

.بين المتفاعالت والنواتج

ى أن التفاعل دل عل وفي كثير من التفاعالت فإن المعادلة األستوكيومترية ت

.أبسط مما ھو عليه في الحقيقة

:مثال توضيحي :روز الحراري ألكسيد النيت االنحالل

2 2 22N O 2N + O⎯⎯→

)15(


:يتم على خطوتين

:تتضمن تحلل أكسيد النيتروز إلى ذرة أكسجين وجزيء نيتروجين األولى

2 2N O O: + N⎯⎯→

ة روز ليعطي جزيء والثاني يد النيت ع أكس تتضمن تفاعل ذرة األكسجين م

. أكسجين وجزيء نيتروجين

2 2 2O: + N O N + O⎯⎯→

:ومجموع الخطوتين السابقتين يعطي التفاعل الكلي

2 2

2 2 2

2 2 2

N O O: + N

O: + N O N + O

2N O 2N + O

⎯⎯→

⎯⎯→

−−−− − − − − − − − − − − −⎯⎯→

ردة يعطي وھذا المثال يمثل حالة بسيطة، حيث أن مجموع الخطوات المنف

توكيومترية ة األس ث أن .المعادل دا حي ر تعقي رى أكث ات أخ د عملي وتوج

د بح ن التعقي ون م ردة يك ات المنف ري للعملي وع الجب ي المجم ث ال يعط ي

. المعادلة األستوكيومترية للتفاعل

:مثال توضيحي : التحلل الحراري لجزيء األسيتالدھيد يعبر عنه بالمعادلة التالية

3 4CH CHO CH + CO⎯⎯→ ان ي خطوة واحدة جزيء ميث وليس كل جزيء أسيتالدھيد يتفكك ليعطي ف

ون يد الكرب زيء أول أكس ائج الميكانيكي. وج ة والنت ع ميكانيكي ق م ة تتواف

)16(


يتالدھيد ينحل أوال ليعطي شق التفاعل المقترحة والتي تبين أن جزيء األس

. الميثيل وشق الفورمايل• •

3 3CH CHO CH + CHO⎯⎯→

ين شق ونواتج التفاعل تتكون نتيجة التفاعالت المتتابعة بين ھذه الشقوق وب

. األسيتايل واألسيتالدھيد نفسھا

: ة الكلية للتفاعل في صورتھا المبسطة ھي كالتالي والميكانيكي• •

3 3

• •3 3 4 3

•3 3

• •3 3 2 6

CH CHO CH + CHO

CH + CH CHO CH + CH CO

CH CO CH + CO

CH + CH C H

•

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

روجي • ائي نيت ل ثن توكيومترية لتحل ة األس ي نالمعادل يد ھ امس األكس خ

: كالتالي

2 5 2 22N O 4NO + O⎯⎯→

: وقد وجد أن ھذا التفاعل يتم وفقا للميكانيكية التالية •

2 5 2

•2 5 2 2

N O 2NO + O ــة) ــ ــوة بطيـئ خطـــ )

N O + O 2NO + O

⎯⎯→

⎯⎯→

وحيث أن الخطوة األولى ھي الخطوة البطيئة فتكون ھي الخطوة المحددة

. لسرعة التفاعل

:ويكتب قانون السرعة للتفاعل كما يلي Rate = k [N2O5]

.تعبر عن ثابت السرعة (k)حيث

)17(


. وبذلك يكون التفاعل أحادي الرتبة رغم أنه ثنائي الجزيئية

كية أي تفاعل ھي الخطوة المحددة لسرعة التفاعلالخطوة البطيئة في ميكاني :قاعدة

)18(


أنواع التفاعالت الكيميائية

حسب حالة املواد املتفاعلة أنواع التفاعالت : أوال

ة اعالت الكيميائي م التف ة –تقس واد المتفاعل ة الم مين –حسب حال ى قس : ال

:وھما

(Homogeneous Reactions)تفاعالت متجانسة -١

دة أو طور و ة واح ي حال ا ف ع مكوناتھ ون جمي تم وتك ي ت اعالت الت ھي التف

ي نظام يتكون من طور واحد(واحد ة ) تحدث ف اعالت الغازي ي التف ا ف كم

.والتفاعالت السائلة التي تحدث في وجود مذيب لجميع المواد المتفاعلة

:أمثلة توضيحية للتفاعالت املتجانسة

از • ع غ روجين م از النيت ل غ ادر تفاع از النش وين غ دروجين لتك الھي

: طبقا للمعادلة التالية ) األمونيا(

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)⎯⎯→←⎯⎯

خالت اإليثيل مع الماء لتكوين حمض الخليك والكحول ) انحالل(تفاعل •

: اإليثيلي، طبقا للمعادلة التالية

3 2 5 2 3 2 5CH COOC H (L) + H O(L) CH COOH(L) + C H OH(L)⎯⎯→←⎯⎯

ي • ل تفاعل حمض الخل مع الكحول اإليثيل وين خالت اإليثي عكس (لتك

):التفاعل السابق

3 3 2 3 2 5 2CH COOH + CH CH OH(L) CH COOC H (L) + H O(L)⎯⎯→←⎯⎯

)19(


:تفاعل الھيدروجين مع البروم •

2 2H (g) + Br (g) 2HBr(g)⎯⎯→←⎯⎯

(Heterogeneous Reactions)تفاعالت غري متجانسة - ٢

اعالت ي التف ورين ھ ي ط ودة ف ا موج ع مكوناتھ ون جمي تم وتك ي ت أي (الت

التين ر ) ح ورين أو (أو أكث ن ط ون م ام يتك ي نظ دث ف ي تح اعالت الت التف

.فاعل على السطح الفاصل بين األطوارتوفي ھذه الحالة يحدث ال) أكثر

: مثال ذلك 2MnO

2 2 2

2 2

2 2

2 3 2 2

2H O( ) 2H O( ) + O (g)

C(s) + O (g) CO (g)

2HCl( ) + Mn(s) MnCl (s) + H (g)2HCl( ) + Na CO (s) 2NaCl(s) + CO (g) + H O( )

⎯⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

:حسب اجتاه التفاعل أنواع التفاعالت : ثانيا

) :ذات اجتاه واحد(تفاعالت غري عكسية -١

ي ت اعالت الت واد وھي التف وين الم اه تك ط، وھو اتج اه واحد فق ي اتج سير ف

ة واد الناتج ون للم ث ال تك ة، حي ل –الناتج روف التفاع س ظ ت نف –وتح

ة(القدرة على أن تتفاعل مع بعضھا لتكون المواد األصلية ل ). المتفاعل ويمث

: لھذه التفاعالت بسھم يشير رأسه الى اتجاه المواد الناتجة، أي أن

ــة ــ ــ ــواد متفاعلــ ــ ــ ــة مــ ــ ــ ــواد ناتجــ ــ ــ →⎯⎯مــ

)20(


:مثال ذلك

2 2

2 3 2 2

C(s) + O (g) CO (g)2HCl( ) + Na CO (s) 2NaCl(s) + CO (g) + H O( )

⎯⎯→

⎯⎯→

) :ذات اجتاهني(تفاعالت عكسية -٢

واد )أمامي وخلفي(وھي التفاعالت التي تسير في اتجاھين ، حيث تكون للم

–تحت نفس ظروف التفاعل –الناتجة القدرة على أن تتفاعل مع بعضھا

لية واد األص ون الم ة(لتك ز). المتفاعل ذه الت ويرم ا لھ ھمين لھم اعالت بس ف

) رأسان متضادان )⎯⎯→←⎯⎯.

:مثال ذلك

2 2 3

3 2 5 2 3 2 5

2 2

2 2

5 3 2

N (g) + 3H (g) 2NH (g)

CH COOC H (L) + H O(L) CH COOH(L) + C H OH(L)

H (g) + Br (g) 2HBr(g)

H (g) + I (g) 2HI(g)

PCl (g) PCl (g) + Cl (g)

)21(


املستخدمة يف الدراسات احلركية أنواع األنظمة

:يوجد نوعان من األنظمة يستخدمان في الدراسات الحركية

: (closed system)النظام املغلق) ١

، وفي ھذا النوع ال يكتسب (static system)أحيانا بالنظام الساكن ويسمى

:ومن أمثلته وال يفقد من المادة شيء

ائل • ي طور س ي تجري ف اعالت الت داخل دورق (liquid phase)التف

(flask) أو مسعر مغلق(closed calorimeter).

ي حاو للتف • اعل وكذلك في حالة التفاعالت التي تجرى في طور غازي ف

(reaction vessel) ثابت الحجم .

: (open system)النظام املفتوح ) ٢

دفقي ام الت ا بالنظ وع يحدث . (flow system) ويسمى أحيان ذا الن ي ھ وف

: ومن أمثلته كما فيإكتساب أو فقد للمادة

صلب (catalyst)جريان غاز داخل أنبوبة مسخنة أو على سطح حفاز •

ة البي • ة وفي حالة األنظم ادل (biological system)ولوجي تم تب حيث ي

ة واتج األغذي يط (nutrients)ن ع المح ة م اعالت الحيوي والتف

(surroundings) .

اكن ام الس تخدام النظ ى أن اس ا إل ارة ھن در اإلش ق(وتج ام ) المغل كل ع بش

دفقي ام الت تخدام النظ ن اس ل م وح(أفض ة ) المفت ات الحركي ي الدراس ف

ذلك ،(rate of reaction)دقيقة لسرعة التفاعل للحصول على قياسات وك

)22(


رر مع النظام . من أجل إجراء التفسير النظري ذا المق ي ھ وسوف نتعامل ف

.الساكن فيما عدا إذا تم النص على النظام التدفقي

اكنة أن إجراءمما سبق ويجب أن ال يفھم ة الس التفاعالت باستخدام األنظم

ة( ي )المغلق ا ف ن إجرائھ م م ةأھ ة التدفقي ة( األنظم تخدام )المفتوح ألن اس

. تمام كبير في المجاالت الصناعيةيحظى باھ )المفتوحة –التدفقية ( األخيرة

ة اعالت المتجانسة ويمكن استخدام األنظمة الساكنة أو التدفقي لدراسة التف

ة، ر المتجانس ة أو غي ي دراس دفقي ف ام الت تخدم النظ ا يس ادة م ن ع ولك

ر اعالت غي ي المتجانسةالتف ز ف ي التركي درج ف ي يمكن أن يصاحبھا ت الت

ل ة التفاع ن (reaction zone)منطق ة ع ا مختلف ذي يجعلھ ر ال األم

. التفاعالت المتجانسة النموذجية

:التفاعالت غري املتجانسة يف األنظمة الساكنة

في األنظمة الساكنة ذات أھمية خاصة فيما تعتبر التفاعالت غير المتجانسة

الحفز السطحي عيت ق ب ة (surface catalysis)ل ، ولكن نظرا ألن األنظم

ة ة الكيميائي ة الحركي الساكنة تحظى بأھمية أساسية كبيرة فيما يخص النظري

(chemical kinetic theory) ة لذا فإن التفاعالت المتجانسة في األنظم

.الساكنة سوف تمثل الموضوع الرئيس في مقررنا

ة وتجدر اإلشارة إلى ة ( أن األنظمة التي تكون فيھا درجة الحرارة ثابت أنظم

ار درجة ذات (isothermal) )آيزوثيرمالية ه يمكن اعتب رى ألن ة كب أھمي

ى كل حال (independent variable)الحرارة فيھا متغيرا مستقال ، وعل

رة ا درجة الحرارة متغي ، (non-isothermal)فإن األنظمة التي تكون فيھ

)23(


ةأو األنظم ة المكظوم ا ( جزئي ا ة حراري (adiabatic systems) )المعزول

رارة اردة للح اعالت الط ة التف ي حال ان ف ض األحي ي بع ة ف مھم

(exothermic reactions) ب اعالت اللھ ل تف ريع مث كل س بش

(flame reactions) والمتفجرات(explosions) تخلص من حيث ال يمكن ال

. بسرعة كافية بعيدا عن حيز التفاعل (heat of reaction)حرارة التفاعل

)24(


سرعة التفاعل

ة، تقاس سرعة أي حادثة بمقدار التغير ة معين رة زمني الذي يحدث خالل فت

ا خالل ر مكانھ ق تغي ا عن طري فعلى سبيل المثال سرعة السيارة يعبر عنھ

ي ووحدات السرعة في ھذه الحالة. فترة زمنية معينة عبارة عن الكيلومتر ف

ان ) (km/h 90الساعة، فإذا قلنا أن السيارة تسير بسرعة ي أن مك ذا يعن فھ

دار اعة بمق ل س ر ك يارة سوف يتغي دل أو (km 90)الس إن مع ل ف ، وبالمث

رة ين خالل فت ر مع ا أيضا بتغي ر عنھ ن التعبي ائي يمك ل كيمي سرعة تفاع

دقائ الثواني أو ال درة ب زمن مق ن ال ة م ام أو معين اعات أو األي ق أو الس

ة .الشھور أو السنوات ائي بدالل وعادة ما يعبر عن سرعة أي تفاعل كيمي

.التغير في تركيز أو ضغط مكونات التفاعل خالل فترة زمنية معينة

: سرعة التفاعل الكيميائي بأنھاتعريف وبالتالي فإنه يمكن

ة أو الن النقص التغير الحادث في تركيز المواد المتفاعل اتجة من التفاعل ب

. أو الزيادة على الترتيب في وحدة الزمن

: تعرف سرعة التفاعل بأنھا أو بعبارة أخرى

ز معدل معدل النقص في تركيز إحدى المواد المتفاعلة، أو الزيادة في تركي

. إحدى المواد الناتجة خالل فترة زمنية معينة

ى درجة ا د من تثبيت لحرارة، ونظرا العتماد سرعة التفاعل عل ه ال ب فإن

ة سرعة التفاعل درجة الحرارة عند تعيين سرعة التفاعل ، حيث أن معادل

. تستند على ثبوت درجة الحرارة

)25(


:مثال توضيحي

: ر عن أي تفاعل كيميائي بالمعادلة التالية يمكن أن يعب

reactants products

ــة ــ ــ ــ ــواد متفاعـل ــ ــ ــ ــة ـم ــ ــ ــواد ناتجـــ ــ ــ ــ ـم ⎯⎯→

ة ذه المعادل واد الوھ ات الم دوث توضح أن جزيئ تھلك خالل ح ة تس متفاعل

ابع ه يمكن أن نت ه فإن اء علي التفاعل بينما جزيئات المواد الناتجة تتكون، وبن

ز ادة تركي ة أو زي واد المتفاعل ز الم ة نقصان تركي دوث أي تفاعل بمتابع ح

).٢-١( المواد الناتجة مع الزمن كما يتضح من الشكل

: للتفاعل العام الناتجة والمتفاعلة تغير التركيز مع الزمن للمواد ) :٢-١(شكل

reactants products

ـــــــــــة ـــــــــــواد متفاعل مـــــــــــواد ناتجـــــــــــة م ⎯⎯→

ا ي دلت رف الالتين تخدم الح )ويس )Δ زمن ز أو ال ر التركي ى تغي ة عل . للدالل

. وھي تمثل الفرق بين القيمة النھاية والقيمة اإلبتدائية للتركيز أو الزمن

ل كيميائي فإن تراكيز المتفاعالت تتناقص مع مرور كما الحظت أنه عند حدوث تفاعدل اس مع ا في قي تفادة منھ ذه الظاھرة يمكن االس واتج، وھ الزمن، وتزداد تراكيز الن

. سرعة التفاعل

)26(



:بالنسبة للتفاعل التالي

2 2H (g) + I (g) 2HI(g)⎯⎯→

ود ز الي اقص تركي وف يتن ل س ذا التفاع دوث ھ د ح ز وت (I2)عن ركي

دروجين (H2)الھيدروجين د الھي ز يودي . (HI)وفي نفس الوقت يزداد تركي

).٣-١(كما يتضح من الشكل

: تغير التركيز مع الزمن للمواد الناتجة والمتفاعلة بالنسبة للتفاعل ) :٣-١(شكل

2 2H (g) + I (g) 2HI(g)⎯⎯→

ائي ي ة سرعة تمكن التعبير عن سرعة أي تفاعل كيمي ادة ناتجة أو بدالل وين أي م ك

ة ادة متفاعل اء أي م رعة اختف ة .س ة والناتج واد المتفاعل ز الم يم تراكي ث أن ق وحي

إن ائي ف ائي تتغير مع مرور الزمن عند حدوث التفاعل الكيمي سرعة التفاعل الكيمي

دل النقصان في واد الناتجة، أو مع ز إحدى الم ادة في تركي دل الزي ا مع تعرف بأنھ

.مواد المتفاعلةتركيز إحدى ال

)27(


ارة سالب ة بإش ادة متفاعل وعادة ما تسبق سرعة التفاعل بداللة تركيز أي م

على أن تركيز المادة المتفاعلة يتناقص قيمة السرعة موجبة، والداللة إلبقاء

زمن، رور ال ع م ة م يم مختلف ى ق ؤدي ال ن أن ي ك يمك إن ذل وء الحظ ف ولس

امالت الموا ادة سواء كانت لسرعة التفاعل، وذلك حسب مع ين كل م ة ب زن

.متفاعلة أو ناتجة في معادلة التفاعل الكيميائية الموزونة


:إذا كان لدينا التفاعل الغازي

2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→

ين من ز مع دأنا التفاعل بتركي ا ب يكن ) (N2O5ولنفرض أنن ة –ول ي بداي ف

ز ، فبمرور الز(M 0.16)التفاعل مساويا من يمكننا متابعة النقص في تركي

(N2O5) اني ود األول والث ي العم ا ف ين( وسوف نحصل كم ى اليم ن )ال م

: التالي ) ١-١(الجدول

بمرور الزمن (N2O5)تغير تركيز ) :١-١(جدول الزمن

)دقيقة(

[N2O5] mol/L

معدل السرعة[ ]2 5N O

- t

ΔΔ

mol/L min.

ظية السرعة اللح

mol/L min

0 0.16 - 0.060 1 0.113 0.047 0.039 2 0.080 0.033 0.028 3 0.056 0.024 0.020 4 0.040 0.016 0.014

)28(


ل رعة التفاع دل س اب مع ا حس رة (average rate)ويمكنن الل أي فت خ

ي ة الت رة الزمني ى الفت ز عل ي التركي ر ف دار التغي مة مق ك بقس ة، وذل زمني

. يرحصل عليھا التغ

[ ]

[ ]

2 5

2 5

N O ــــيز ــ ــــــي تركــ ــــير فــ ــ التغــ معـــدل الســـرعة

ــــزمن ــ ــ ــــــي الــ ــ ــــير فــ ــ ــ التغــN O

average rate = - t

− =

ΔΔ

. تمثل التركيز الموالري للمادة [ ]تمثل الزمن واألقواس المربعة (t)حيث

ز دول أن تركي ن الج ظ م ن (N2O5)يالح ص م ى نق ة األول الل الدقيق خ

(0.160 M) ى دل السرع (M 0.113)ال إن مع الي ف ذه ةوبالت خالل ھ

:الفترة يكون

[ ] ( )( )

2 5N O 0.113 - 0.160average rate = - 0.047 mol/L min

t 1 - 0Δ

= − =Δ

ود الثالث من الجدول ي العم وتوضح قيم معدل سرعة التفاعل الموجودة ف

دريجيا مع اقص ت دل السرعة يتن والتي حسبت بنفس الطريقة السابقة أن مع

ة د نقط ة وعن واد المتفاعل ز الم ان تركي ل أي نقص دوث التفاع تمرار ح اس

ه ال يوجد أي اه أن ذا معن ز معينة سوف يتوقف التفاعل، وھ ي التركي ر ف تغي

. مع الزمن

)ولقد تم حساب معدل السرعة للتفاعل )2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→ عن

]طريق المعادلة ]2 5N Oaverage rate = -

t⎛ ⎞Δ⎜ ⎟Δ⎝ ⎠

)خالل فترة زمنية قدرھا )tΔ .

)29(


:السرعة اللحظية للتفاعل وحسابها

)إذا كانت قيمة )tΔ تعطينا السرعة اللحظية المعادلة السابقةصغيرة جدا فإن

ل ة (instantaneous rate)للتفاع د لحظ رعة عن ن الس ارة ع ي عب وھ

ة دول. معين ي الج واردة ف ات ال منا المعلوم ديرھا إذا رس ن تق )١-١( ويمك

).٤-١(بيانيا كما في الشكل

مع الزمن (N2O5)تغير تركيز ) :٤-١( شكل

ك ة وذل ل قيم ه حيث يمث ل نقطة وحساب ميل د ك ى عن م مماس للمنحن برس

ود ي العم يم الموجودة ف ا توضحه الق زمن كم ك ال د ذل ة عن السرعة اللحظي

ى اليسار(الرابع م رسم وكمثـال علـى ذلـك، )١-١( من الجدول) ال ه ت فإن

د ذا المماس يساوي (t = 0)مماسين على الشكل السابق األول عن ل ھ ومي

وتسمى عادة بالسرعة (t = 0)للحظية في بداية التفاعل أي عندما السرعة ا

)30(


ة ه (initial rate)اإلبتدائي ائق وميل الث دق اوي ث ن يس د زم اني عن ، والث

.يساوي السرعة اللحظية عند ذلك الزمن

:ميل المماس األول يساوي

( ) -1 -10.1 - 0.16initial rate = - = 0.060 mol L min

1 - 0

:ميل المماس الثاني

( ) -1 -10.3 - 0.07instaneous rate = - = 0.019 mol L min

4.1 - 2

الل ن خ بعض م ة ب ا عالق ة لھ ة والناتج واد المتفاعل ات الم ث أن كمي وحي

فإنه يمكن استخدام تركيز أي مادة تشترك في المعادلة الكيميائية الموزونة

ل رعة التفاع ن س ر ع ل للتعبي رعة التفاع ة لس ة عام اد معادل ذلك إيج ، وك

. التفاعل تربط سرعات التفاعل المختلفة بعضھا البعض

ى (N2O5)لنسبة لتفكك فبا ه أيضا يمكن أن (NO2)و (O2)ال ا فإن حراري

:كما يلي (O2)أو تكوين (NO2)يعبر عن سرعته بداللة تكوين

[ ]

[ ]

5

2

NOaverage rate =

tO

average rate = t

ΔΔ

ΔΔ

]ونالحظ وجود اإلشارة السالبة في المعادلة ]2 5N Oaverage rate = -

t⎛ ⎞Δ⎜ ⎟Δ⎝ ⎠

ة بدالل

زمن المواد المتفاعلة لتبين أن تراكيز اقص مع مرور ال ة تتن المواد المتفاعل

. ولتعطي قيما موجبة لسرعة التفاعل

)31(


البة تعني أن التغير في تركيز المواد المتفاعلة تكون إشارته بالسالب ، واإلشارة الس

أما التغير في تركيز النواتج تكون إشارته بالموجب، . تركيز المادة يتناقص مع الزمن

زمنواإلشارة الموجبة تعني أن زداد مع ال ادة ي ز الم إن وجود . تركي ة ف وبصفة عام

. اإلشارة السالبة يجعل النتيجة النھائية موجبة

ة ة الكيميائي ي المعادل ر ف ا النظ وإذا أمعن

( )2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→ د أن ن نج والن م ك م دما يتفك ه عن

(N2O5) تتكون أربع موالت من(NO2) ومول واحد من(O2) إن ذلك ف ل

يساوي ضعف سرعة تكون األكسجين ونصف (N2O5)ل سرعة تفكك معد

وبناء على ذلك يمكن كتابة العالقة بين معدل سرعات (NO2)سرعة تكون

:ھذه المواد كالتالي

[ ] [ ] [ ]2 5 2 2N O NO O1average rate = - = 2t 2 t t

⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ Δ Δ= ⎜ ⎟ ⎜ ⎟Δ Δ Δ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

:أو

[ ] [ ] [ ]2 5 2 2N O NO O1 1average rate = - =2 t 4 t t⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ Δ Δ

=⎜ ⎟ ⎜ ⎟Δ Δ Δ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ة ن المعادل ظ م ]يالح ] [ ] [ ]2 5 2 2N O NO O1 1average rate = - =2 t 4 t t

⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ Δ Δ=⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟Δ Δ Δ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

ه ن أفإن رعة م منا س ا قس ل فإنن ة للتفاع رعات المختلف اوى الس ل أن تتس ج

ة ة الموزون ة الكيميائي ي المعادل واد ف ك الم امالت تل ى مع تفاعل كل مادة عل

. للتفاعل

:وبشكل عام إذا أخذنا التفاعل االفتراضي التالي

)32(


aA + bB qQ + rR⎯⎯→

:ميكن كتابة معدل سرعة التفاعل كما يلي [ ] [ ] [ ] [ ]Δ A Δ B Δ Q Δ R1 1 1 1average rate = - = - = =

a Δt b Δt q Δt r Δt

والسرعة (average rate)ويمكن توضيح الفرق بين معدل سرعة التفاعل

ة ل اللحظي ابات ( (instantaneous rate)للتفاع ي الحس تخدمة ف والمس

ا ) الحركية زمن كم إذا رسمنا العالقة بين تركيز المادة في المثال السابق وال

).٥-١(في الشكل

ل المماس تغير تركيز ) :٥-١( شكل ل مي الخط (المادة المتفاعلة مع الزمن حيث يمث

دل سرعة ) المتصل ثالن مع ين فيم يال الخطين المقطع ا م سرعة التفاعل اللحظية، أم .خالل فترة معينةالتفاعل

د ) (الخط المتصل(حيث أن قيمة المماس ة للتفاعل عن تمثل السرعة اللحظي

)زمن معين )d[A]/dt ، دل سرعة التفاعل أما ميل الخط المقطع يمثل قيمة مع

)33(


ة )خالل فترة زمنية معين )[A]/ tΔ Δ .ل الخط وكلما قلـت الفـرتة الزمنيـة إن مي ف

ة ل سرعة التفاعل اللحظي ذي يمث اد . المقطع يقترب من ميل المماس ال وباإلعتم

ة ھو ع ة على علم التفاضل فإن ميل المماس عند نقطة معين ة القيم ارة عن نھاي ب

( )[A]/ tΔ Δ عندما تقترب( )tΔ من الصفر ويمكن تمثيل ذلك رياضيا كما يلي:

[ ] [ ]Δ A d Alimit =

Δt dtt 0Δ ⎯⎯→

)حيث أن )d[A]/dt عبارة عن مشتقة تركيز المادة بالنسبة للزمن.

ة ناجم من التغيرات المستمرة التي تحدث في التركيز مع استخدام المشتقإن

ز . الزمن كما وأن استخدام التركيز، بدال من كمية المادة، للتعبير عن التركي

. يجعل السرعة من الخواص التي ال تعتمد على حجم النظام المستعمل

ي وعندما يراد تحديد القيمة العددية لسرعة التفاعل، يدخل عدد الموالت الت

. تشملھا معادلة التفاعل في حساب السرعة

ل رعة التفاع دل س ة مع ة معادل ا كتاب دم يمكنن ا تق مم[ ] [ ] [ ] [ ]Δ A Δ B Δ Q Δ R1 1 1 1average rate = - = - = =

a Δt b Δt q Δt r Δt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

:كما يلي

[ ] [ ] [ ] [ ]d A d B d Q d R1 1 1 1instantaneous rate = - = - = =a dt b dt q dt r dt

ة مى المعادل ]وتس ] [ ] [ ] [ ]d A d B d Q d R1 1 1 1instantaneous rate = - = - = =a dt b dt q dt r dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ة اللحظية بمعادلة سرعة التفاعل اللحظية، وتجدر اإلشارة الى أن قيم السرعابات ي الحس ا ف تخدم دائم ا تس ذا فإنھ رعة، ل دل الس يم مع ن ق ة م ر دق أكث

. الحركية

)34(



: االفتراضي التالي العام أخذنا التفاعل لو aA + bB cC + dD⎯⎯→

وين ة وتك واد المتفاعل اء الم ة اختف ابق بدالل اس سرعة التفاعل الس يمكن قي

:يلي المواد الناتجة كما

]: (A)سرعة معدل استھالك المادة ]A

Δ Ar = -

Δt

]: (B)سرعة معدل استھالك المادة ]B

Δ Br = -

Δt

]: (C)سرعة معدل انتاج المادة ]C

Δ Cr =

Δt

]: (D)سرعة معدل انتاج المادة ]D

Δ Dr =

Δt

:ل سرعة التفاعل لكل مادة مع المواد األخرى ويمكن مقارنة معد

[ ] [ ] [ ] [ ]Δ A Δ B Δ C Δ D1 1 1 1rate = - = - = = a Δt b Δt C Δt d Δt⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ى امالت حت ى المع وحتى تكون معدالت سرعة التفاعل متساوية قسمنا عل

.نحصل على نفس معدل سرعة التفاعل

رعة دل س ى مع ول عل ي الحص ابقة ف ة الس ن المعادل تفادة م ن اإلس ويمك

ي التفاعل لمادة ما في التفاعل بمع ادة أخرى ف دل سرعة التفاعل لم ة مع رف

ي ا ف ى معاملھ ادة عل نفس التفاعل وذلك بقسمة معدل سرعة التفاعل لكل م

.المعادلة الموزونة

)35(


دل اب مع ن حس ه يمك واد فإن اج الم تھالك أو انت دل اس ا عرف مع ى م ومت

:سرعة التفاعل كما يلي

( ) ( ) ( ) ( )(A) (B) (C) (D)1 1 1 1rate = r = r = r + ra b c d

ادة ومنه يمكن حساب معدل استھ اج أي م دل انت ة أو مع ادة متفاعل الك أي م

:ناتجة، فمثال

(A) (B)

(B) (A)

1 1r = r a b

br = ra


:إذا كان لدينا التفاعل

2A Q + R⎯⎯→

:فإنه يمكن التعبير عن سرعة التفاعل بداللة كل مادة متفاعلة وناتجة كما يلي

A Q Rd[A] d[Q] d[R]r = - , r = + , r =

dt dt dt

ة (t)ث حي ارة [ ]تمثل الزمن، واألقواس المربع ز، واإلش ر عن التركي تعب

ة ة السرعة موجب السالبة التي تسبق سرعة تفاعل المادة المتفاعلة لتبقي قيم

ي ان النظر ف زمن، وبإمع اقص مع مرور ال ة يتن ادة المتفاعل ألن تركيز الم

ر م رعات غي ذه الس ا أن ھ ة يتضح لن ل الكيميائي ة التفاع اوية ألن معادل تس

ادة (Q)و (R)سرعة تكوين كل من المادتين (A)نصف سرعة اختفاء الم

:أي أن

)36(


1 d[A] d[Q] d[R] - = = 2 dt dt dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

:على أي تفاعل كيميائي مثل يمكن تطبيق ما سبق

2 2 22H + O 2H O⎯⎯→

اء مول واحد من ل اختف من الواضح أن اختفاء مولين من الھيدروجين مقاب

جين اء األكس رعة اختف ون س ك تك ى ذل اء عل اء، بن ن الم والن م ون م يتك

اء وين الم الھيدروجين ضعف سرعة اختفاء األكسجين، وتساوي سرعة تك

:أي إن

2 2 2d[H ] d[O ] d[H O]- = - 2 = dt dt dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

أو 2 2 2d[H ] d[O ] d[H O]1 1- = - =

2 dt dt 2 dt⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ة لسرعة يم العددي د الق د تحدي ه ال يكفي عن د أن ود أن نؤك وفي ھذا المجال ن

ولكن أيضا يجب أيضا تحديد . عل أن تحدد وحدات الزمن والتركيز فقطالتفا

ن أن ل يمك ل ألن التفاع رعة التفاع اس س ا لقي تخدم تركيزھ ي اس ادة الت الم

ى ة أو الناتجة عل واد المتفاعل ة من موالت الم يستھلك أو ينتج أعدادا مختلف

. التوالي

:الي وبشكل عام إذا كان لدينا التفاعل االفتراضي الت

aA + bB qQ + rR + ...⎯⎯→

: تعطى بالعالقة (r)فإن سرعة التفاعل

)37(


1 d[A] 1 d[B] 1 d[Q] 1 d[R]r = - = - = = a dt b dt q dt r dt⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ة ن المعادل ح م 1يتض d[A] 1 d[B] 1 d[Q] 1 d[R]r = - = - = = a dt b dt q dt r dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

دات أن وح

:سرعة التفاعل عبارة عن وحدات تركيز على زمن (concentration) (time)-1

و التركيز الم ز ب ن التركي ر ع إذا عب دات ف إن وح الثواني ف زمن ب الري، وال

:سرعة التفاعل تكون

mol dm-3 s-1 = mol L-1 s-1 = M s-1

.dm3 = 1 L 1)(حيث

وحدات أخرى لسرعة التفاعل

اس ز لقي ر التركي رات أخرى غي ه يمكن استخدام متغي تجدر اإلشارة الى أن

: سرعة التفاعل، فعلى سبيل المثال

.اعالت الغازيةفي التف يمكن استخدام الضغط •

يليةأو • ة ال (conductivity) التوص ي حال ار ف لة للتي اعالت الموص تف

.الكھربي

توى • ة مس تقطابأو زاوي ي (angle of optical rotation) االس ف

.حالة التفاعالت ذات الفعالية الضوئية

ادة ر وع ادة أو أكث ز م ة بتركي ا عالق ا لھ رات دائم ذه المتغي ا إن مثل ھ م

ذا الغرض وكأتكون ھذه ا لھ ه معاملتھ ذا فإن ة، ل ة نالعالقة خطي ا مكافئ ھ

. للتركيز

)38(


ر ائي غي ل كيمي ة ألي تفاع رعات المختلف ى أن الس ا عل د ھن ويجب أن نؤك

ة أو ادة المتفاعل وين الم اء أو تك دل اختف ف حسب مع ي تختل اوية، وھ متس

ز كل الناتجة على التوالي، ويمكن توحيد قيمھا إذا تم تقسيم معدل تغير تركي

ة ي المعادل ا ف ادة كم ك الم وازن لتل ل الم ى المعام ادة عل م1 d[A] 1 d[B] 1 d[Q] 1 d[R]r = - = - = = a dt b dt q dt r dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

.

ر ارة عن تغي ا ھي إال عب وأخيرا يتضح لنا مما سبق أن سرعة التفاعل م

ة أو الناتجة خالل واد المتفاعل متناه في الصغر في تركيز أي مادة من الم

غر، ي الص ة ف ة متناھي رة زمني ذفت اس وھ ل المم اوي مي ا تس ي أنھ ا يعن

(tangent) ال –عند أي نقطة على منحنى التركيز الزمن، فعلى سبيل المث

ي ) ٦-١( يوضح الشكل زمن ف ة والناتجة مع ال واد المتفاعل تغير تراكيز الم

ل )التفاع )2A Q + R⎯⎯→ ادة رعات الم ل س ات تمث ول مماس ا يوضح مي كم

. (Q)ت المادة الناتجة وسرعا (A)المتفاعلة

كل ن الش ظ م ا) ٦-١( يالح مى كأن ھن دھما يس رعات أح ن الس وعين م ن

ة رعات اإلبتدائي ل بالس كل (initial rates)للتفاع ى الش ا عل ، ومثلناھ

ة التفاعل أي i ،(rQ)i(rA)بالحرف ول المماسات في بداي ل بمي وھي تمث

ا صفرا ا السرععندما كان الزمن يساوي تقريب ل ، أم ات األخرى فھي تمث

الزمن، وھذه تسمى –بميول المماسات عند أي نقاط على منحنيات التركيز

ة رعات اللحظي ل بالس ى (instantaneous rates)للتفاع ا عل ومثلناھ

)39(


رف كل ح ن (rQ)، (rA)ش ى أي م رعات عل ذه الس يم ھ ظ أن ق ا يالح ، كم

. المماسات كما ھو واضح من ميول تتناقص مع مرور الزمنالمنحنيين

مع الزمن في التفاعل (Q)و (A)تغير تركيز كل من المادتين ) :٦-١(شكل

( )2A Q + R⎯⎯→

)40(


ائ ل الكيمي ذكر أن التفاع دير بال واد يج ز الم ي تركي ص ف دوث نق احبه ح يص

د تثبيت. المتفاعلة وفي نفس الوقت يزداد تركيز المواد الناتجة من التفاعل وعن

ر ل تتغي ة ب الظروف المحيطة بالتفاعل فإن سرعة التفاعل الكيميائي ال تظل ثابت

زمن ع ال ل. م اء التفاع دريجيا أثن نقص ت ل ت رعة التفاع د أن س د وج را وق نظ

ة لسرعة ة العددي إن القيم م ف ة ومن ث واد المتفاعل ز الم للنقص المستمر في تركي

ة الت رة الزمني ا للفت زالتفاعل سوف تختلف تبع ي التركي ر ف ا التغي اس فيھ . ي يق

داره ة مق واد المتفاعل ز الم ي تركي دود ف ر مح دوث تغي نا ح ثال، إذا فرض فم

([A2] – [A]1) دارھا ة مق رة زمني رعة (t2 – t1)خالل فت إن متوسط س ف

)التفاعل )ν خالل ھذه الفترة يمكن إيجاده من المعادلة:

[ ] [ ]2 1

2 1

A - Aν = ±

t - t

ة في ة متناھي رة زمني ز خالل فت ر في التركي وإذا أخذنا في اإلعتبار حدوث تغي

)الصغر فإن السرعة الحقيقية للتفاعل )ν توجد باستخدام العالقة :

d[A] = dt

ν ±

ا ة حيث أن ويجب أن يالحظ أن القيمة العددية لسرعة التفاعل تكون دائم موجب

بة ن النس ال م ]ك ] [ ]2 1

2 1

A - At - t

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

تقة d[A]أو المشdt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ا البة تبع ة أو س ون موجب تك

. للتركيز المعني ھل ھو خاص بالمواد المتفاعلة أو الناتجة من التفاعل

ين الشكل ة) ٧-١(ويب واد الناتج ة والم واد المتفاعل ز الم ن تركي ل م ر ك ع تغي م

. الزمن

)41(


زمن أي ) منحنى المواد الداخلة في التفاعل(ففي الحالة األولى يقل التركيز مع ال

]أن ] [ ]( )1 2A > A وأيضاd[A] 0dt

⎛ ⎞<⎜ ⎟⎝ ⎠

ة ال ومن ثم لكي تكون سرعة التفاعل موجب

ادلتين ]بد وأن يكون الجزء األيمن في المع ] [ ]2 1

2 1

A - Ad[A] = , ν = ± dt t - t

ν⎛ ⎞⎛ ⎞±⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠

ذا

ة ة الثاني ي الحال ا ف البة، أم ارة س ة(إش واد الناتج ى الم واد ) منحن ز الم إن تركي ف

إن الي ف زمن وبالت ع ال زداد م ة ي ]الناتج ] [ ]( )2 1A > A بح ذا يص d[A]وھك 0dt

⎛ ⎞>⎜ ⎟⎝ ⎠

ادالت ن المع ن م زء األيم ذلك الج ]وك ] [ ]2 1

2 1

A - Aν = ±

t - t⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

= d[A]و dt

ν⎛ ⎞±⎜ ⎟⎝ ⎠

ذا

.إشارة موجبة

.تغير كل من تركيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة مع الزمن : )٧-١(شكل

)42(


تطبيقات على حساب معدل السرعة

)١( مثال

إلعطاء ماء وأكسجين بتفاعل من (H2O2)يتحطم فوق أكسيد الھيدروجين

. الرتبة األولى

.ذا التفاعلأكتب المعادلة الموزونة لھ )أ

في درجة حرارة معينة بقياس (H2O2)من الممكن متابعة سرعة تحطم )ب

ة ة معين رات زمني د فت جين بع ز األكس الي . تركي دول الت د رصدت بالج وق

:بعض النتائج

(s)الزمن 20 1400.45 0.15 [O2]

]: احسب ] [ ] [ ]2 2 2 2Δ O Δ H O Δ H O, , -

Δt Δt Δt⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ة رة الزمني ن الفت ى (s 20)م ال

(140 s).

احلل

:معادلة تحطم فوق أكسيد الھيدروجين )أ

2 2 2 22H O 2H O + O⎯⎯→

)43(


ة )ب ا للمعادل )وفق )2 2 2 22H O 2H O + O⎯⎯→ ل رعة التفاع دل س إن مع ف

ون زمن وتك ى ال ة عل ة أو الناتج واد المتفاعل ز الم ر تركي ن تغي ب م يحس

:العالقة بين ھذه التغيرات ھي [ ] [ ] [ ]2 2 2Δ H O Δ H O Δ O

= 2Δt Δt Δt

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞− =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

جين ب ز األكس ر تركي دل تغي إن مع ؤال ف ابق بالس دول الس ا للج ي =ووفق ف

: يحسب كالتالي (s 140)إلى (s 20)الزمن من

[ ] ( ) ( )2

2 -3 -1 -1O

Δ O 0.45 - 0.15r = = 2.5 × 10 mol L s

Δt (140 - 20)⎛ ⎞

=⎜ ⎟⎝ ⎠

: وبالتالي فإن [ ] [ ] ( )

[ ] [ ] ( )

2 2 -3 3 -1 -1

2 2 2 -3 3 -1 -1

Δ H O Δ O = 2 2 2.5 10 5 10 mol L s

Δt Δt

Δ H O Δ O- 2 2 2.5 10 5 10 mol L s

Δt Δt

−

−

⎛ ⎞ ⎛ ⎞= × × = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞

= = × = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

)٢( مثال

:ية وفقا للمعادلة التال (H2)و )(N2ليعطي (NH3)يتحطم النشادر

3 2 22NH 3H + N⎯⎯→

ا عن متوسط سرعة نقص لأكتب صيغة لمعادلة سرعة التفاع) أ ر فيھ تعب

: ة لتعبر فيھا عن متوسط ازدياد تركيز كل من نيالنشادر، ثم أكتب صيغة ثا

(N2) ،(H2)

).أ(وضح العالقة بين متوسطات السرعة في الفقرة ) ب

)44(


احلل

)أ

3

2

2

3NH

2H

2N

d[NH ]r = - dt

d[H ]r = dt

d[H ]r = dt

:العالقة بين متوسطات السرعة )ب

3 2 2d[NH ] d[H ] d[H ]1 1r = - 2 dt 3 dt dt⎛ ⎞ ⎛ ⎞= =⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠⎝ ⎠

)٣( مثال

د درجات الحرارة ) غاز النشادر(عندما تتفاعل األمونيا مع األكسجين عن

روجين إذا علمت أن سرعة (NO)العالية يتكون أكسيد النيت اء ف وبخار الم

: (Ms-1 2-10 × 3.5) اختفاء األمونيا تساوي

سرعة اختفاء األكسجيناحسب ) ب معادلة التفاعلأكتب ) أ

.سرعة تكون أكسيد النيتروجيناحسب ) ج

. سرعة تكون الماءاحسب ) د

احللواد ) أ والت الم دد م ة بع وين ذات عالق اء أو التك رعة االختف ث إن س حي

وة يجب إن أول خط ة ف ة الموزون ة الكيميائي ي المعادل ة ف ة والناتج المتفاعل

:ملھا ھي كتابة معادلة التفاعل الكيميائية ع

)45(


3 2 24NH (g) + 5O (g) 4NO(g) + 6H O(g)⎯⎯→

ة ة أن نكتب العالق ى المعادل ادا عل ا اعتم ومن ھذه المعادلة الكيميائية يمكنن

:التالية

3 2 2d[NH ] d[O ] d[H O]1 1 1 d[NO] 1r = - = - = = 4 dt 5 dt 4 dt 6 dt

:حساب سرعة اختفاء األكسجني ) ب

ة ن المعادل ح م 3يتض 2 2d[NH ] d[O ] d[H O]1 1 1 d[NO] 1r = - = - = = 4 dt 5 dt 4 dt 6 dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

أن

:العالقة بين سرعة اختفاء األكسجين وسرعة اختفاء األمونيا ھي كما يلي

( )( )

3 2

32

32

-22

-2 -12

d[NH ] d[O ]1 1 = 4 dt 5 dt

1/ 4 d[NH ]d[O ]dt 1/ 5 dt

d[NH ]d[O ] 5dt 4 dt

d[O ] 5 (3.5 10 )dt 4

d[O ] 4.38 10 M sdt

=

=

= × ×

= ×

:حساب سرعة تكون أكسيد النيرتوجني ) ج

ة ن المعادل ح م 3يتض 2 2d[NH ] d[O ] d[H O]1 1 1 d[NO] 1r = - = - = = 4 dt 5 dt 4 dt 6 dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

أن

:(1/4)نفس المعامالت (NO)وتكوين (NH3)لسرعتي اختفاء 3d[NH ]1 1 d[NO] =

4 dt 4 dt

)46(


:تساوي سرعة اختفاء النشادر أي أن (NO)وھذا يعني أن سرعة تكون -2 -1d[NO] 3.5 10 Ms

dt= ×

:حساب سرعة تكون املاء ) د

3يتضح من المعادلة 2 2d[NH ] d[O ] d[H O]1 1 1 d[NO] 1r = - = - = = 4 dt 5 dt 4 dt 6 dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

:أن

3 2

32

32

-2 -2 -12

d[NH ] d[H O]1 1 = 4 dt 6 dt

d[NH ]d[H O] 1/ 4dt 1/ 6 dt

d[NH ]d[H O] 6dt 4 dt

d[H O] 6 3.5 10 = 5.25 10 Msdt 4

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞= × × ×⎜ ⎟⎝ ⎠

)٤( مثال

ة اختف الي بدالل ة سرعة التفاعل الت وين أكتب معادل ة وتك واد المتفاعل اء الم :المواد الناتجة

2 2NO (g) + CO(g) NO(g) + CO (g)⎯⎯→

: احلل2 2d[NO ] d[CO ]d[CO] d[NO]rate = - = - = =

dt dt dt dt

)٥( مثالواد اء الم ة اختف الي، بمعلومي ل الت رعة التفاع دل س اب مع ن حس ف يمك كيدل ة مع ين عالق م ب دة، ث ى ح ادة عل ل م ة لك واد الناتج ون الم ة وتك المتفاعل

:عل لكل مادة مع غيرھا من المواد سرعة التفا

2 2 21H (g) + O (g) H O(g)2

⎯⎯→

)47(


احلل

:يمكن قياس سرعة التفاعل بإحدى الطرق اآلتية

ــــــــدروجين -= معدل سرعة التفاعل ) ١ ــــــــيز الھـي ــــــــي ترـك ــــــــير ـق التـغـــــــزمن ـــــــي ال التغـــــــير ف

[ ]2Δ Hrate = -

Δt

التغــــــــــير فــــــــــي تركــــــــــيز األكســــــــــجين -= معدل سرعة التفاعل ) ٢ـــــــزمن ـــــــي ال التغـــــــير ف

[ ]2Δ Orate = -

Δt

التغــــــــير فــــــــي تركــــــــيز المــــــــاء= معدل سرعة التفاعل ) ٣ـــــــزمن ـــــــي ال التغـــــــير ف

[ ]2Δ H Orate =

Δt

:ويمكن مقارنة معدل سرعة التفاعل لكل مادة مع المواد األخرى كما يلي [ ]

( )[ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

2 2 2

2 2 2

Δ H Δ O Δ H O1rate = - = - = Δt 1/2 Δt Δt

Δ H Δ O Δ H Orate = - = - 2 =

Δt Δt Δt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

)٦( مثال

وا اء الم ة اختف ة بدالل اعالت التالي رعة التف اس س ن قي ف يمك ة كي د المتفاعل

:وتكوين المواد الناتجة لكل مادة على حدة

2 2

3 2 2 2

1) H (g) + I (g) 2HI(g)

2) 4NH (g) + 3O (g) 2N (g) + 6H O(g)

⎯⎯→

⎯⎯→

)48(


احلل

2 : بالنسبة للتفاعل )١ 2H (g) + I (g) 2HI(g)⎯⎯→

:يمكن قياس معدل سرعة التفاعل بإحدى الطرق اآلتية

]= (H2)معدل سرعة استھالك ]2Δ H-

Δt

]= (I2)معدل سرعة استھالك ]2Δ I-

Δt

]= (HI)معدل سرعة انتاج ]Δ HIΔt

:ويمكن مقارنة معدل سرعة التفاعل لكل مادة مع المواد األخرى

[ ] [ ] [ ]2 2Δ H Δ I Δ HI1rate = - = - = Δt Δt 2 Δt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ى امالت حت ى المع اوية قسمنا عل وحتى تكون معدالت سرعة التفاعل متس

.ة التفاعلنحصل على نفس معدل سرع

ل )٢ بة للتفاع )بالنس )3 2 2 24NH (g) + 3O (g) 2N (g) + 6H O(g)⎯⎯→ اس ن قي يمك

:بإحدى الطرق اآلتية له معدل سرعة التفاعل

]= (NH3)معدل سرعة استھالك ]3Δ NH-

Δt

]= (O2)معدل سرعة استھالك ]2Δ O-

Δt

]= (N2)معدل سرعة انتاج ]2Δ NΔt

]= (H2O)معدل سرعة انتاج ]2Δ H OΔt

:ويمكن مقارنة معدل سرعة التفاعل لكل مادة مع المواد األخرى

)49(


[ ] [ ] [ ] [ ]3 2 2 2Δ NH Δ O Δ N Δ H O1 1 1 1rate = - = - = =

4 Δt 3 Δt 2 Δt 6 Δt

)٧( مثال

ة واد المتفاعل اء الم ة اختف ة بدالل اعالت التالي رعة التف اس س ن قي ف يمك كي

:وتكوين المواد الناتجة

3 2 2

3 2 2

1 12 22 2

1) NO + O NO + O

2) 4NH + 5O 4NO + 6H O

3) H + I HI

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

احلل[ ] [ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

3 2 2

3 2 2

2 2

Δ NO Δ O Δ NO Δ O1) rate = - = - = =

Δt Δt Δt ΔtΔ NH Δ O Δ NO Δ H O1 1 1 12) rate = - = - = =

4 Δt 5 Δt 4 Δt 6 Δt

Δ H Δ I Δ HI3) rate = - 2 = - 2 =

Δt Δt Δt

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

]ويمكن التعبير عن التغير في التركيز ]Δ أو[ ]d

)٨( مثال

A + 2B :حسب التفاعل التالي C⎯⎯→

ة حدث تغ د درجة حرارة ثابت ة عن ادة وبعد إجراء التجرب ز الم ي تركي ر ف ي

(A) مع مرور الزمن وظھرت النتائج المبينة في الجدول التالي :

0.41 0.45 0.5 [A], M 360 180 0 T (min.)

(.min 180)من بداية التفاعل وحتى مرور (A)احسب معدل اختفاء المادة )أ

)50(


ادة )ب اء الم دل اختف ن (A)احسب مع ة م رة الزمني ي الفت (min 180)ف

(.min 360)ى وحت

)ب(والفقرة ) أ(قارن بين معدل سرعة التفاعل في الفقرة) ج

ادة ) د ادة (B)احسب معدل استھالك الم دل استھالك الم ة مع (A)بمعلومي

. (min 180 – 0)في الفترة الزمنية من

احلل

:(.t = 180 min)وحتى (t = 0)من بداية التفاعل (A)المادة اختفاء معدل )أ

[ ] ( )( )

- 4 -1 -1Δ A 0.45 - 0.5rate = - = - = 2.78 10 mol L min

Δt 180 - 0×

ادة )ب اء الم دل اختف ة من (A)مع رة الزمني ي الفت ى (t = 180 min)ف ال

(t = 360 min) : [ ] ( )

( )- 4 -1 -1Δ A 0.41 - 0.45

rate = - = - = 2.22 10 mol L minΔt 360 - 180

×

رة (4 - 10 × 2.22) ) ب(عند مقارنة النتيجة في الفقرة )ج ي الفق بالنتيجة ف

ذه نتي (4 - 10 × 2.78))أ( ة، نالحظ أن سرعة التفاعل نقصت وھ جة حتمي

ذلك سوف زمن وب ل مع مرور ال حيث أن تركيز المواد المتفاعلة سوف يق

. تقل سرعة التفاعل

ادة )د تھالك الم دل اس ادة (B)مع تھالك الم دل اس ة مع ي (A)بمعلومي ف

: (min 180 – 0)الفترة الزمنية من

)51(


[ ] [ ]

A B

B A

- 4B

- 4 -1 -1B

Δ A Δ B1- = - Δt 2 Δt

1r = r22r = r1

r = 2 2.77 10

r = 5.54 10 mol L min

× ×

×

)٩( مثال

2 :حسب التفاعل التالي 2CO(g) + NO (g) CO (g) + NO(g)⎯⎯→

ة التفاعل د بداي اعالت عن ز المتف ان تركي إذا ك ، 0.1 mol/L = [NO2] = [CO]ف

رور د م فرا، وبع اوي ص واتج يس ز الن ان تركي ز (s 25)وك بح تركي أص

كما يتضح من الجدول التالي 0.025 mol/L = [NO2] = [CO] : المتفاعالت 25 0 Time , s

0.025 0.1 [CO] 0.025 0.1 [NO2]

[NO2]احسب مقدار التغير في تركيز المادة ) أ

[CO2]احسب مقدار التغير في تركيز المادة ) ب

[NO2]احسب معدل سرعة التفاعل من خالل تركيز المادة المتفاعلة ) ج

[CO2]احسب معدل سرعة التفاعل من خالل تركيز المادة المتفاعلة ) د

)د(و الفقرة )ج(قارن بين ناتج الفقرة ) ھـ

احلل

: [NO2]مقدار التغير في تركيز المادة )أ

)52(


[ ] [ ] [ ][ ]

2 2 2f i

2

Δ NO = NO - NO

Δ NO = 0.025 - 0.1 = - 0.075 mol/L

: [CO2]مقدار التغير في تركيز المادة )ب

[ ] [ ] [ ][ ]

2 2 2f i

2

Δ CO = CO - CO

Δ CO = 0.075 - 0 = 0.075 mol/L

[NO2]معدل سرعة التفاعل من خالل تركيز المادة المتفاعلة )ج

[ ] ( )( )

2 -3 -1 -1Δ NO - 0.075rate = - = - 3 10 mol L s

Δt 25 - 0= ×

[CO2]التفاعل من خالل تركيز المادة المتفاعلة معدل سرعة )د

[ ] ( )( )

2 -3 -1 -1Δ CO 0.075rate = - = 3 10 mol L s

Δt 25 - 0= ×

رة )هـ رة ) ج(من الفق دل سرعة استھالك ) د(والفق تنتج أن مع (NO2)نس

ي . (CO2)يساوي معدل سرعة انتاج ا ف داد موالتھ ك بسبب تساوي أع وذل

دل ا .المعادلة لسرعة ولكن في حال اختالف عدد الموالت سوف يختلف مع

. لكل مادة عن المادة األخرى

تھالك رعة اس دل س تھالك = COمع رعة اس دل س دل = (NO2)مع مع

:أي أن (NO)معدل سرعة انتاج = (CO2)سرعة انتاج

[ ] [ ] [ ] [ ]

2 2

2 2

CO NO CO NO

Δ CO Δ NO Δ CO Δ NO - = - = =

Δt Δt Δt Δt r = r = r = r

∴

∴

)53(


ة ) الحظ في العالقة الثاني )2 2CO NO CO NOr = r = r = r البة ارة الس م تكتب اإلش ل

. للمواد المتفاعلة ألن السرعة موجبة أمام معدل السرعة

)١٠( مثال

: التالي حسب التفاعل

2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→

: عند لحظة زمنية تساوي (N2O5)وجد أن سرعة استھالك

(0.048 mol L-1 s-1)

:أوجد عند نفس اللحظة

(NO2)سرعة إنتاج )أ

.(O2) إنتاجسرعة )ب

احلل

واتج يمكن اج الن اعالت وسرعة انت ين سرعة استھالك المتف كتابة العالقة ب

:كما يلي

( ) ( )2 5 2 2

1 1N O NO O2 4r = r = r

: (NO2) إنتاجسرعة ) أ

2 5 2

2 2 5

2

2

1 1N O NO2 4

4NO N O2

4NO 2

NO

r = r

r r

r (0.048)

r 0.096 mol/L s

=

= ×

=

)54(


: (O2) إنتاجسرعة ) ب

2 5 2

2

2

1N O O2

1O 2

O

r = r

r = 0.048

r = 0.024 mol/Ls

×

)١١( مثال

:حسب التفاعل التالي

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)⎯⎯→

ما عالقة معدل سرعة التفاعل لكل مادة من المواد السابقة بغيرھا؟) أ

ز ) ب ي تركي ر ف ان التغي اوي (H2)إذا ك ون (mol/L 0.6 -)يس م يك فك

.(NH3)التغير في تركيز

احلل

:عالقة معدل سرعة التفاعل لكل مادة من المواد السابقة بغيرھا )أ[ ] [ ] [ ]2 2 3Δ N Δ H Δ NH1 1rate = - = - = Δt 3 Δt 2 Δt

)ب ): للمعادلة وفقا )2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)⎯⎯→

ز (NH3)التغير في تركيز فإن ي تركي ر ف دما يكون التغي يساوي (H2)عن

(- 0.6 mol/L) يحسب كما يلي :

)55(


[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]( ) [ ]( )

[ ] [ ]( )

[ ] ( )

[ ]

2 3

2 3

2 3

3 2

3

3

Δ H Δ NH1 1 - = 3 Δt 2 Δt

Δ H Δ NH1 1 - = 3 Δt 2 Δt1 1 - Δ H = Δ NH3 2

2Δ NH Δ H32Δ NH - 0.63

Δ NH 0.4 mol/L

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

= −

= −

=

)١٢( مثال

2 :حسب التفاعل التالي 4 2N O (g) 2NO (g)⎯⎯→

ز ر تركي ى (molar 0.05)من (NO2)إذا تغي خالل (molar 0.06)ال

(20 s).

.(NO2)احسب مقدار التغير في تركيز المادة ) أ

.بالثانية والدقيقة (NO2) إنتاجاحسب معدل سرعة التفاعل من خالل ) ب

.ما عالقة معدل سرعة التفاعل لكل مادة من المواد في المعادلة السابقة) ج

. (N2O4)ما مقدار التغير الحاصل في تركيز ) د

احلل

: (NO2)حساب مقدار التغير في تركيز المادة )أ

[ ] [ ] [ ][ ]

2 2 2f i

2

Δ NO = NO - NO

Δ NO 0.06 0.05 0.01 molar= − =

)56(


:بالثانية والدقيقة (NO2)معدل سرعة التفاعل من خالل إنتاج حساب )ب

[ ] ( )

[ ] ( )( )

2 -4 -1

2 2 -1

Δ NO 0.06 - 0.05 molarrate = = = 5 10 molar s

Δt 20 sΔ NO 0.06 - 0.05 molar

rate = = = 3 10 molar minΔt 20 /60 min

−

×

×

اد )ج ل م ل لك رعة التفاع دل س ة مع ة عالق ي المعادل واد ف ن الم ة م

( )2 4 2N O (g) 2NO (g)⎯⎯→ يحسب كما يلي: [ ] [ ]2 4 2Δ N O Δ NO1rate = - = Δt 2 Δt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ز )د ي تركي ل ف ر الحاص دار التغي ة (N2O4)مق ا للمعادل وفق

( )2 4 2N O (g) 2NO (g)⎯⎯→ يحسب كما يلي: [ ] [ ]

[ ]( ) [ ]

[ ] [ ]( )

[ ] [ ]( )

[ ] ( )

[ ] ( )

2 2 4

2 2 4

2 4 2

2 4 2

2 4

32 4

Δ NO Δ N O1 = - 2 Δt Δt1 Δ NO = - Δ N O2

1- Δ N O Δ NO 21- Δ N O Δ NO 21 - Δ N O 0.06 - 0.052

Δ N O 5 10 molar

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

=

=

= ×

∴ = − ×

)57(


)١٣( مثال

2:حسب التفاعل التالي 4 2 2 2C H (g) + 3O (g) 2CO (g) + 2H O(g)⎯⎯→

ادة من الموادمعدل سرعة التفاعل لكل م )أ

فما معدل (mol/L s 0.6)يساوي (O2)إذا كان معدل سرعة استھالك )ب

.(C2H4)سرعة استھالك

) (CO2ما معدل سرعة إنتاج )ج

. (H2O) ما معدل سرعة إنتاج )د

احلل

ة )أ ي المعادل واد ف ن الم ادة م ل م ل لك رعة التفاع دل س ة مع : عالق

( )2 4 2 2 2C H (g) + 3O (g) 2CO (g) + 2H O(g)⎯⎯→ كالتالي تكون:

[ ] [ ] [ ] [ ]2 4 2 2 2Δ C H Δ O Δ CO Δ H O1 1 1rate = - = - = = Δt 3 Δt 2 Δt 2 Δt

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ن )ب ذلك يمك ل ل رعة التفاع دل س ة مع ؤال قيم ي الس ى ف ث أن المعط حي

:استخدام العالقة التالية [ ] [ ] [ ] [ ]

2 4 2 2 2

2 4 2 2 2

C H O CO H O

Δ C H Δ O Δ CO Δ H O1 1 1rate = - = - = = Δt 3 Δt 2 Δt 2 Δt

1 1 1rate = r = r = r3 2 2

: (C2H4)معدل سرعة استھالك وبالتالي فإن

)58(


2 4 2

2 4

C H O

C H

1rate = r3

1rate = 0.6 = 0.2 mol/L.s3×

: (CO2)حساب معدل سرعة إنتاج ) ج

2 4 2 2 2

2 2

2 2

2 2

2

C H O CO H O

O CO

CO O

CO O

CO

1 1 1rate = r = r = r3 2 2

1 1r = r 3 2

1/ 3r r1/ 22r r32r 0.6 = 0.4 mol/L.s3

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞= ×⎜ ⎟⎝ ⎠

: (H2O)حساب معدل سرعة إنتاج ) د

2 4 2 2 2

2 2

2 2

2 2

2

C H O CO H O

O H O

H O O

H O O

H O

1 1 1rate = r = r = r3 2 2

1 1r = r3 2

1/ 3r r1/ 22r r32r 0.6 = 0.4 mol/L s3

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞= ×⎜ ⎟⎝ ⎠

)١٤( مثال

3 :حسب التفاعل التالي 2 2 24NH (g) + 3O (g) 2N (g) + 6H O(g)⎯⎯→

:فاحسب (mol/L s 1.4)غاز النيتروجين إنتاجإذا كانت سرعة ف

)59(


سرعة انتاج بخار الماء) أ

O2كسجين سرعة استھالك غاز األ) ب

NH3سرعة استھالك غاز النشادر ) ج

احلل

) : وفقا للمعادلة )3 2 2 24NH (g) + 3O (g) 2N (g) + 6H O(g)⎯⎯→ فإن:

[ ] [ ] [ ] [ ]

3 2 2 2

3 2 2 2

NH O N H O

Δ NH Δ O Δ N Δ H O1 1 1 1rate = - = - = = 4 Δt 3 Δt 2 Δt 6 Δt

1 1 1 1rate = r = r = r = r4 3 2 6

⇒

حساب سرعة إنتاج بخار الماء )أ

2 2

2 2

N H O

H O N

1 1r = r2 6

6 6r = r = 1.4 = 4.2 mol/Ls2 2

⇒ ×

: (O2)سرعة استھالك غاز األكسجين حساب )ب

2 2

2 2

N O

O N

1 1 r = r2 3

3 3 r = r = 1.4 = 2.1 mol/Ls2 2

⇒ ×

(NH3)سرعة استھالك غاز النشادر ) ج

2 3

3 2

N NH

NH N

1 13. r = r2 4

4 4 r = r = 1.4= 2.8 mol/Ls2 2

⇒ ×

)60(


)١٥( مثال

2 :حسب التفاعل التالي 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g) ⎯⎯→

ا اج األموني فاحسب سرعة استھالك (mol/L s 0.3)فإذا كانت سرعة انت

.كل من غاز الھيدروجين وغاز النيتروجين

احلل

): وفقا للمعادلة فإن )2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g) ⎯⎯→ فإن:

2 2 3N H NH1 1r = r = r3 2

:وبالتالي فإن سرعة استھالك غاز النيتروجين سرعة استھالك غاز الھيدروجين

( )( )

2 3

2

2

2

H NH

12

H 13

H

H

1 1r = r3 2

r = 0.3

3r = 0.32

r = 0.45 mol/Ls

×

×

2 3

2

2

N NH

N

N

1r = r21r = 0.32

r = 0.15 mol/L s

×

)١٦( مثال

:احسب معدل سرعة التفاعل التالي

2 2CO(g) + NO (g) CO (g) + NO(g)⎯⎯→

:معلومات التالية حسب ال[NO2] mol/L Time (s)

0.067 10 0.05 20

)61(


احلل

: NO2معدل سرعة التفاعل من خالل تركيز [ ]2 3NO 0.05 0.067rate = - 1.7 10 mol/L sΔt 20 10

−⎛ ⎞Δ −⎛ ⎞= − = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟−⎝ ⎠⎝ ⎠

)١٧( مثال


2 4 2N O (g) 2NO (g)⎯⎯→

:التالية وحسب المعلومات [N2O4] mol/L [NO2] mol/L Time (s)

0.07 0.06 10 0.05 0.1 20

(s 20 – 10)في الفترة الزمنية (N2O4)احسب معدل سرعة استھالك )أ

.(s 20 – 10)في الفترة الزمنية (NO2)احسب معدل سرعة تكون )ب

احلل

: (s 20 – 10)في الفترة الزمنية (N2O4)معدل سرعة استھالك )أ

[ ]2 4

2 4 2

2 4 3N O

N O (g) 2NO (g)

Δ N O 0.05 0.07r = - 2 10 mol/LsΔt 20 10

−

⎯⎯→

−⎛ ⎞= − = ×⎜ ⎟−⎝ ⎠

.(s 20 – 10)في الفترة الزمنية (NO2)معدل سرعة تكون )ب

[ ]2

2 3NO

Δ NO 0.1 0.06r 4 10 mol/LsΔt 20 10

−−⎛ ⎞= = = ×⎜ ⎟−⎝ ⎠

)62(


دل سرعة استھالك (NO2)ونالحظ أن معدل سرعة تكون ھو ضعف مع

N2O4)( ع ب م ذا يتناس ة ، وھ ي المعادل ذكورة ف واد الم امالت الم مع

ة ن المعادل ر م ث يظھ ة، حي )الموزون )2 4 2N O (g) 2NO (g)⎯⎯→ دل أن مع

: (N2O4)يساوي ضعف معدل استھالك (NO2) إنتاج

[ ] [ ]

[ ] [ ]

2 4 2

2 2 4

2 2 4

N O (g) 2NO (g)

Δ NO Δ N O1 = - 2 Δt ΔtΔ NO Δ N O

2 - Δt Δt

⎯⎯→

⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠

:معدل سرعة التفاعل بشكل عام له معدل واحد : ملحوظة

[ ] [ ]2 4 2

2 4 2

-3

N O (g) 2NO (g)

Δ N O Δ NO1rate = - Δt 2 Δt

0.05 0.07 1 0.1 0.06rate 2 10 mol/L.s20 10 2 20 10

⎯⎯→

=

− −⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − = = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟− −⎝ ⎠ ⎝ ⎠

)١٨( مثال

2 :حسب التفاعل التالي 2 3N (g) + 3H (g) 2 NH (g)⎯⎯→

.ما عالقة معدل سرعة التفاعل لكل مادة من المواد السابقة )أ

تھالك )ب رعة اس دل س ب مع تھالك (H2)احس رعة اس دل س ان مع إذا ك

(N2) يساوي(0.3 mol/Ls).

ز )ج ي تركي ر ف ان التغي م يكون (mol/L s 0.6 -)يساوي (H2)إذا ك فك

(NH3)التغير في تركيز

)63(


احلل

ابقة )أ واد الس ن الم ادة م ل م رعة التفاعل لك دل س ة مع ة عالق ا للمعادل وفق

( )2 2 3N (g) + 3H (g) 2 NH (g)⎯⎯→ ھو:

[ ] [ ] [ ]2 2 3Δ N Δ H Δ NH1 1rate = - = - = Δt 3 Δt 2 Δt

: ويمكن أيضا كتابة العالقة التالية

2 2 3N H NH1 1rate = r = r = r3 2

دل سرعة استھالك (H2)معدل سرعة استھالك ) ب (N2)عندما يكون مع

:يحسب كما يلي (mol/Ls 0.3)يساوي

( ) ( )2 2

2

H N

H

1rate = r3

r = 3 0.3 = 0.9 mol/L s×

ز) ج ي تركي ر ف ز (NH3)التغي ي تركي ر ف دما يكون التغي يساوي (H2)عن

(- 0.6 mol/L s) يحسب كما يلي:

)64(


[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ] ( )

2 3

2 3

3 2

3 2

3

Δ H Δ NH1 1 - = 3 Δt 2 Δt1 1 - Δ H = Δ NH3 2

1/3Δ NH = - Δ H1/2

2Δ NH Δ H32Δ NH = - - 0.6 = 0.4 mol/L3

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

= −

)١٩( مثال

وم ل الليثي د تفاع ور (Li)عن ع حمض الكل ز الحمض (HCl)م ان تركي ك

(0.075 mol/L) وبعد (9 min) أصبح التركيز(0.0534 mol/L)

(mol/L min)أوجد سرعة التفاعل بوحدة ) أ

(mol/L s)أوجد سرعة التفاعل ) ب

احلل

: (mol/L min)سرعة التفاعل بوحدة ) أ[ ] ( ) -5Δ HCl 0.0534 - 0.075

rate = - = - = 4 10 mol/L minΔt 9

×

: (mol/L s)سرعة التفاعل بوحدة ) ب[ ] ( ) -5Δ HCl 0.0534 - 0.075

rate = - = - = 4 10 mol/L minΔt 9 60

××

)65(


)٢٠( مثال

ا وم كتلتھ ن األلوميني ة م ت قطع د (g 2.7)تفاعل ت وبع ع حمض الكبري م

راء التفا دره إج زمن ق اوي (min 3)عل ب ادة يس ن الم ى م ا تبق ين أن م تب

(1.35 g) أوجد معدل سرعة التفاعل بوحدة(mol/L s) ) وزن أن ال علما ب

). 27= الذري لأللومينيوم

احلل

:عدد موالت األلومينيوم قبل بدء التفاعل

Alm 2.7n = = = 0.1mol

Aw 27

: عل المتبقية بدون تفا معدد موالت األلومينيو

Alm 1.35n = = 0.05 mol

Aw 27=

:التغير في عدد موالت األلومينيوم

[ ]Al 0.05 0.1 0.05 molΔ = − = −

: وبالتالي فإن معدل سرعة التفاعل يحسب كما يلي

[ ] 4Δ Al (- 0.05)rate = - = - 2.78 10 mol/L sΔt 3 60

−= ××

)٢١( مثال

أكتب سرعة التفاعل في حالة تكوين أو اختفاء كل مادة من المواد الناتجة أو

:تفاعلة موضحا العالقة بينھما لكل تفاعل من التفاعالت اآلتية لما

)66(


2 2 3

2 2 2

3 2 2

2 5 2 2

N + 3H 2NH

2H + O 2H O

NO + O NO + O2N O 4NO + O

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

احلل2 2 3N + 3H 2NH⎯⎯→ 2 2 22H + O 2H O⎯⎯→

[ ] [ ] [ ]2 2 3Δ N Δ H Δ NH1 1rate = - = - = Δt 3 Δt 2 Δt

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

:أو

2 2 3N H NH1 1r = r = r3 2

[ ] [ ] [ ]2 2 2Δ H Δ O Δ H O1 1rate = - = - = 2 Δt Δt 2 Δt⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

:أو

2 2 2H O H O1 1r = r = r2 2

3 2 2NO + O NO + O⎯⎯→ 2 5 2 22N O 4NO + O⎯⎯→ [ ] [ ] [ ] [ ]3 2 2Δ NO Δ O Δ NO Δ O

rate = - = - = Δt Δt Δt Δt

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞=⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

أو3 2 2NO O NO Or = r = r r=

[ ] [ ] [ ]2 5 2 2Δ N O Δ NO Δ O1 1rate = - = = 2 Δt 4 Δt Δt⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

أو2 5 2 2N O NO O

1 1r = r = r2 4

) ٢٢(مثال :فيما يلي )أو األصح( اخرت اإلجابة الصحيحة

]تكون سرعة تغير تراكيز المادة المتفاعلة )١ -٢٢ ]d Adt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

:حسب التفاعل

A B⎯⎯→

متغيرة مع الزمن) أ

دائما قيمتھا سالبة) ب

دائما قيمتھا موجبة) ج

تعتمد على قانون سرعة التفاعل) د

)67(


:حسب التفاعل التالي )٢ -٢٢

2 22ICl + H I + 2HCl⎯⎯→

:يمكن قياس سرعة ھذا التفاعل بالمعادلة التالية

[ ]

[ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ]{ } [ ] [ ]{ }

22

22

2 22 2

ICl1a) rate = - 2 Δt

b) rate = - ICl - H

c) rate = I + HCl

d) rate = ICl + H + I + HCl

): معدل السرعة للتفاعل )٣ -٢٢ )A B⎯⎯→ ھو:

]) أ ]-Δ A /Δt ب ([ ]-Δt/Δ A ج ([ ]-Δ B /Δt د ([ ]Δ A /Δt

ي )٤ -٢٢ الي ف ل الت ): التفاع )A + 2B 4C⎯⎯→ ة ارات التالي أي العب

:صحيحة

.(B)أضعاف سرعة استھالك (4)يساوي (C)سرعة انتاج ) أ

(B)تساوي ضعف سرعة استھالك (C)سرعة انتاج ) ب

(A) تساوي نصف سرعة استھالك (B)سرعة استھالك ) ج

.(C)أضعاف سرعة انتاج (4)تساوي (A)سرعة استھالك ) د

4:في التفاعل التالي )٥ -٢٢ 2 2 2CH + 2O CO + 2H O⎯⎯→

:ھو (H2O)فإن معدل تكون (mol/L s 0.4)إذا كان الميثان يحترق بمعدل

0.08) د 0.8) ج 0.2) ب 0.4) أ

)68(


:على الرسم البياني التالي باالعتماد )٦ -٢٢

تساوي (mol/L s)بوحدة (s 20 – 10)فإن سرعة التفاعل في الفترة الزمنية

0.015) د 0.0075) ج 0.005) ب 0.0025) أ

دة )٦-٢٢(بالسؤال لنفس الشكل السابق )٧-٢٢ ة بوح تكون السرعة اللحظي

(mol/L s) عندما يكون التركيز(0.05 mol/L) تساوي:

0.0075) د 0.005) ج 0.0025) ب 0.015) أ

ل )٨ -٢٢ رعة التفاع ق بس ا يتعل حيحة فيم ون ص ة تك ارات التالي د العب أح

:الكيميائي

.التفاعل الى نھايتهتبقى السرعة ثابتة من بداية ) أ

تزداد سرعة التفاعل بمرور الوقت) ب

.تتناقص سرعة التفاعل بمرور الوقت) ج

تزداد سرعة التفاعل بزيادة طاقة التنشيط) د

)69(


:في التفاعل التالي ) ٩

2 22NO + F 2NO F⎯⎯→

تھالك رعة اس دل س ان مع اوي F2إذا ك دل (mol/L s 0.2)تس إن مع ف

: (mol/L s)يساوي بوحدة (NO2F) إنتاجسرعة 0.04) د 0.4) ج 0.2) ب 0.1) أ

)70(


(Measurement of Reaction Rate)التفاعل )معدل( قياس سرعة

ة يقاس معدل التفاعل الكيميائي بتحليل كمية المواد الناتجة أو المواد المتفاعل

ر مباشرة ر . في فترات زمنية معقولة وبطريقة مباشرة أو غي ى أث ونظرا ال

اء ن الضروري بق ان م ذلك ك ة ل اعالت الكيميائي دل التف ى مع رارة عل الح

ادة .درجة الحرارة دون تغير خالل دراسة التفاعل ك ع تم ذل اء وي بوضع إن

اء ه م وض ب ي ح ل ف ر(التفاع ائل آخ نظم ) أو س ه بم ة حرارت ت درج ثبت

وتعتمد طريقة تحليل المواد )ثرموستات(حراري يطلق عليه مثبت الحرارة

وع ى ن د أيضا عل ا تعتم المتفاعلة أو النواتج على طبيعة المواد المتفاعلة كم

. التفاعل موضع الدراسة

: ئي عمليا تقدير معدل التفاعل الكيميا

وجود حمام مائي لثبوت درجة حرارة النظام عند درجة حرارة ثابتة •

ساعة إيقاف لقياس المعدل الزمني •

دورق مخروطي يوضع في الحمام •

ماصة ألخذ العينات من الدورق على فترات ثابتة ومعلومة •

ا ة كم واد الناتج ز الم ة أو تركي واد المتفاعل ز الم ن تركي رعة م ين الس أن وتعي

بة ة المناس د الطرق التحليلي ديرھا بأح ن تق واد يمك ز الم اس . تركي ن قي ا يمك كم

ة، وامتصاص ل اإلليكتروليتي ازات، التوصيل للمحالي ة الغ ي حال ا ف الضغط كم

. الخ...الضوء للضوء المستقطب

)71(


حساب سرعة التفاعل

ن ات يجري احساب سرعة التفاعل ألي تفاعل كيميم روف المكون ئي مع

ز إحدى التفا اس انخفاض تركي ة بحيث يمكن قي عل عند درجة حرارة ثابت

الطرق زمن ب المواد المتفاعلة ، أو زيادة تركيز أحدى المواد الناتجة كتابع لل

المناسبة

دراسة أثر احلرارة على التفاعل

إجراء أما بالنسبة لتأثير درجة الحرارة اده ب يمكن إيج على سرعة التفاعل ف

. حرارة مختلفة مع بقاء المتغيرات األخرى ثابتة التفاعل عند درجات

:الطريقة الشائعة ملتابعة تغري الرتكيز مع الزمن يف تفاعل ما

ات من الطرق الشائعة لمتابعة تغير التركيز مع الزمن في تفاعل ما أخذ عين

ة ة مختلف رات زمني د فت ل عن ن التفاع ات م ذه العين ي ھ ل ف اف التفاع وإيق

: ناسبة بسرعة بالطرق الم

قل بكثير من درجة حرارة التفاعلأ لدرجة الحرارة المفاجئكالتبريد •

لالتفاعأو بإضافة مادة كيميائية أخرى حسب نوع •

ة أو الناتجة ومن ثم واد المتفاعل ز إحدى الم دير تركي ات لتق تحليل ھذه العين

. حسب التجربة

)72(


مثال على تقدير سرعة التفاعل

ل تقدير سرعة تفا رويعتب ي (ethyl acetate)عل خالت اإليثي اء ف مع الم

ةالوسط الحمضي من التفاعالت التي . تقدر بكل سھولة بإضافة مادة كيميائي

:وتفاعل الخالت مع الماء يكون على النحو التالي +H

3 2 3 2 3 2 3

ethyl acetate ethyle alcohol acetic acid

CH CH COOCH + H O CH CH OH + CH COOH⎯⎯→

اتج ز حمض الخل الن دير تركي ه يمكن تق ذا التفاعل بطيء فإن وحيث أن ھ

. دون حدوث مزيد من التفاعل يؤثر على دقة القياس المعايرة بطريقة

ة • ا متابع تم خاللھ ي ي ر وھي الت ك بكثي وتوجد طرق أخرى أفضل من ذل

ة للنظام التفاعل عن طريق مالحظة التغير في بعض الخواص الفيزيائي

ة ) التفاعل( اعالت البطيئ ي الغالب للتف وھذه الطرق تتميز بأنھا مناسبة ف

.والسريعة

مثال توضيحي

إن ات ف ي عدد الجزيئ ر ف ه تغي على سبيل المثال لتفاعل غازي يحدث في

ة الضغط ابتين وبمتابع رارة ث ة ح م ودرج د حج ر عن ام يتغي ضغط النظ

. يمكن تقدير قيمة سرعة التفاعل

في الطور السائل باستخدام مذيب عضوي (N2O5)وكمثال على ذلك تفكك

:في المعادلة مثل رابع كلوريد الكربون كما

2 5 4 2 4 22 N O (in CCl ) 4 NO (in CCl ) + O (g)⎯⎯→

)73(


غط اس للض غ ومقي ط تفري ل بخ ل متص اء للتفاع تخدام وع ك باس وذل

(manometer) ٨-١(كما في الشكل.(

(N2O5)جھاز قياس سرعة تفكك : )٨-١(شكل حراريا

ن ال م ث أن ك ون (NO2)و (N2O5)وحي د الكرب ع كلوري ي راب ذوب ف ي

ة ب فياغير ذو (O2)و ة ضغط كمي ا متابع ه فإنه عندما يحدث التفاعل يمكنن

(O2) المتصاعدة عند فترات زمنية مختلفة باستخدام الجھاز السابق.

طرق أخرى لقياس سرعة التفاعل

د تخدامھا عن ن اس رة يمك رى كثي ا أخ اك طرق ى أن ھن ارة ال در اإلش وتج

ا عل وع التفاعل منھ ى سبيل ظروف مناسبة لقياس سرعة التفاعل حسب ن

:المثال

(electrical conductivity)طريقة التوصيلية الكھربية ) ١

(refractive index)طريقة معامل اإلنكسار ) ٢

(spectroscopy)طريقة المطياف الضوئي ) ٣

)74(


(mass spectroscopy)طريقة المطياف الكتلي ) ٤

(chromatography)طريقة الفصل اللوني ) ٥

التفاعالت الغازية

ةتس ازات المتفاعل . تخدم طريقة التحليل الكيميائي لدراسة تركيب مخاليط الغ

دة سنوات ذ ،وقد أدخلت طريقة التحليل الكروماتوجرافي الغازي منذ ع ومن

ة ك دراس ل ذل ة فجع ف الكتل ل طي ة تحلي تخدمت طريق ب اس د قري عھ

يرا ذه الدراسات يقاس ضغط و. التفاعالت الغازية أمرا يس ر من ھ في كثي

ادة أو بالنقصان، لغازاتا از، بالزي ات الغ ر عدد جزيئ دما يتغي يما عن وال س

. أثناء التفاعل


روجين ى نيت ادر ال از النش م غ ة تحط ا دراس بق يمكنن ا س ال لم وكمث

:وھيدروجين في المعادلة التالية

3 2 22NH N + 3H⎯⎯→

ل ول اء مقف ي إن ة من النشادر ف ا نجد أن فإذا وضعت كمي ه حجم ثابت فإنن

بب اء بس ل اإلن غط داخ ي الض د ف ادر يزي از النش م غ ادتحط دد ازدي ع

ن از م م الغ ة تحط ات نتيج زيء (2الجزيئ ادر )ج ى (2NH3)نش ال

ة . (3H2 + N2)جزيئات (4 دء التجرب د ب فإذا قيس ضغط النشادر النقي عن

د ) الغاز المتفاعل 1/4أي (منه (% 25)فإن تحطم (atm 2.00)وكان يزي

بح اء ليص ل اإلن غط داخ تحطم. (atm 2.50)الض بة ال بح نس ين تص وح

)75(


اء ليصبح فإن (% 50) ا يتضح (atm 3.00) الضغط يزداد داخل اإلن كم

).٢-١(في الجدول ) ٢-١(جدول

النسبة المئوية للتفاعل(atm)

ضغط النشادر(atm)

ضغط النيتروجين

(atm)

ضغط الھيدروجين

(atm)

الضغط الكلي(atm)

0 2.00 0 0 2.00 25 1.50 0.25 0.75 2.50 50 1.00 0.50 1.50 3.00

روجين النقي دروجين النقي مع النيت ا يتفاعل الھي ك حينم ويحدث عكس ذل

:ليعطي نشادر وذلك حينما يحدث التفاعل داخل إناء له حجم ثابت

2 2 3N + 3H 2NH⎯⎯→

دم التفاعل ليعطي ونتوقع انخفا اء مع تق ي الضغط داخل اإلن ضا مستمرا ف

ازات إذا كانت ضغوط الغ ى (NH3, H2, N2)المزيد من النواتج ف ھي عل

دء التفاعل فسنجد أن تفاعل (1 ,3 ,0): التوالي د ب من (% 25)جوي عن

ازات ض الض (H2)و (N2)الغ ى يخف اء ال ل اإلن (atm 3.50)غط داخ

ى (% 50)التفاعل الى وحينما تصل نسبة اء ال نخفض الضغط داخل اإلن ي

(3.00 atm) ٣-١(كما يتضح من الجدول.(

)٣-١(جدول النسبة المئوية

للتفاعل(atm)

ضغط الھيدروجين (atm)

ضغط النيتروجين(atm)

ضغط النشادر (atm)

الضغط الكلي(atm)

0 3.00 1.00 0 4.00 25 2.25 0.75 0.50 3.50 50 1.50 0.50 1.00 3.00

.ويتم قياس الضغط أثناء التفاعل بواسطة جھاز خاص يتصل باإلناء

)76(


ات دد جزيئ اوى ع ث يتس ي الضغط، حي ر ف ا إذا حدث التفاعل دون تغي أم

وتستخدم فإن الضغط ال يتأثر أثناء التفاعلالمواد المتفاعلة والمواد الناتجة،

ة التفاعل ائي لمتابع ل الكيمي ه طريقة التحلي اء حدوث إال إذا أمكن تكثيف . أثن

ث ع الضغط حي ن تتب ة يمك ذه الحال ي ھ ائل فف ى س يط إل ات الخل د مكون أح

. ينخفض مع استمرار التفاعل

تفاعالت احملاليل

د ة التفاعل عن واتج لمتابع اعالت والن ائي للمتف تستخدم طريقة التحليل الكيمي

ام حدوثه في المحلول فيقسم خليط التفاعل على عدد م ق بإحك ن األنابيب تغل

رة د فت ة بع وتوضع في حمام مائي عند درجة حرارة ثابتة ثم ترفع كل أنبوب

ة تح األنبوب ل وتف اف التفاع رد إليق وط مب ي مخل ع ف ددة وتوض ة مح زمني

ه ة لمعايرت ق بالماص م دقي ذ حج ا بأخ ل محتوياتھ ك تحلي د ذل رى بع ويج

. بالطرق المعروفة والمناسبة

اء إلعطاء كحول ونشير الى سبيل ل مع الم روم الميثي ى تفاعل ب ال ال المث

. روبروميكدميثيلي وحمض الھي

3 2 3CH Br + H O CH OH + HBr⎯⎯→

اري ول عي ع محل دروبروميك م ايرة حمض الھي ل بمع دل التفاع اس مع فيق

يد الصوديوم ة (NaOH)لھيدروكس ه نحسب كمي الناتجة من (HBr)ومن

. التي استھلكت في التفاعل (CH3Br)التفاعل وھي مكافئة لكمية

)77(


ون الھيدروكسيد دل تفاعل أي ل (-OH) ويمكن قياس مع د الميثي مع برومي

ون ايرة األي روم بمع ون الب ي وأي ول ميثيل اء كح ول (-OH)إلعط ع محل م

: (HCl)عياري لحمض - -

3 3CH Br + OH CH OH + Br⎯⎯→

ي التي لم تس (-OH)في المعايرة تركيز (HCl)وتحدد كمية حمض تھلك ف

ة ة (-OH)التفاعل ومن ثم تحسب كمي ي التفاعل وتساوي كمي تھلكة ف المس

CH3Br التي اشتركت معھا في نفس التفاعل .

تھا ر مناسبة لدراس ات عضوية تعتب ة لتفاعل مركب إذ . واألمثلة الثالثة التالي

: وھذه التفاعالت ھي . يمكن إجراؤھا بالمعايرة العادية

تر(ل تحضير خالت اإليثي) ١ ول ) اس ع الكح ك م ل حمض الخلي ن تفاع م

: اإليثيلي

3 2 5 3 2 5 2CH COOH + C H OH CH COOC H + H O⎯⎯→

.التفاعل يعرف باألسترة ذاوھ

:التحلل المائي لخالت اإليثيل ) ٢

3 2 5 2 3 2 5CH COOC H + H O CH COOH + C H OH⎯⎯→

تحضير خالت اإليثيل، التحلل المائي لخالت ) (٢، ١(ونجد أن التفاعلين

بتعيين كمية حمض الخليك وذلك بمعايرته مع يمكن متابعتھما) اإليثيل

.قاعدة

:التحلل المائي لخالت اإليثيل بواسطة قاعدة ) ٣- -

3 2 5 3 2 5CH COOC H + OH CH COO + C H OH⎯⎯→

)78(


ا بن ألنھ مى بالتص ل يس ذا التفاع وت وھ ن الزي ابون م اج الص بيھة بإنت ش

. الطبيعية

ا) التحلل المائي لخالت اإليثيل( وھذا التفاعل ه بمع (-OH)يرة يمكن متابعت

.(HCl)مع حمض عياري مثل

ون • ر في الل واد ويمكن متابعة التفاعالت التي يصاحبھا تغي اء م بسبب اختف

دة، واد جدي ور م ة أو ظھ واد متفاعل ف الم ي امتصاص طي ر ف اس التغي بقي

. المتفاعلة أو طيف المواد الناتجة كلما تقدم التفاعل

ة • ي متابع ائي ف ل الكيمي ة التحلي تخدم طريق ة وبعض وتس اعالت البطيئ التف

. التفاعالت متوسطة السرعة

ى • ل ال دا تص يرة ج رات قص ي فت دث ف ي تح ريعة والت اعالت الس ا التف أم

ل (12-10)بيكوثانية ة مث ون من الثاني من الثانية أو واحد من مليون من الملي

رات ى قاعدة أو التغي اشتعال المواد المتفجرة أو انتقال بروتون من حمض ال

و ن ء كيالض د أمك وئي فق ل الض ر، والتمثي ات النظ ة بعملي ة المرتبط ميائي

. متابعتھا بواسطة أجھزة متخصصة

الطرق العملية املستخدمة يف دراسة حركية التفاعالتظ ين سرعة التفاعل تتطلب وجود ثرموستات لحف ة المستخدمة لتعي التجارب العملي

.ن التفاعلدرجة الحرارة ثابتة، وكذلك ساعة إيقاف لقياس زم

ز المتفاع ين تركي ان تعي دره لومن الصعوبة بمك د زمن ق اتج عن ة "t"أو الن بطريق

ة المستمرة،. أخذ عينات من وسط التفاعل ولكن الطريقة المثلى للقياس ھي الطريق

ن اس ع تم القي ن ي ل، ولك ن وسط التفاع ات م ذ العين ى أخ د عل ة ال تعتم ي طريق وھ

. قياس يتم في ذات الوسط الذي يتم فيه التفاعلطريق خاصة فيزيائية، أي أن ال

)79(


: متعددة تستخدم في القياس، نذكر منھا ) طبيعية(توجد طرق فيزيائية و .طيف اإلمتصاص والتحليل اللوني -١ .قياس ثابت العزل -٢ .قياس معامل اإلنكسار -٣ .التغير في الضغط المصاحب لبعض التفاعالت الغازية -٤ .مترية التي تعتمد على التغير في الحجم أثناء التفاعلالطرق الديالتو -٥

)80(


التفاعل الكيميائي )معدل( العوامل املؤثرة على سرعة

: تختلف التفاعالت من حيث سرعاتھا

السريع كتفاعل الصوديوم مع الماءفمنھا •

ومنھا األسرع كاإلنفجارات •

ومنھا البطيء كصدأ الحديد •

بترولومنھا األبطأ كتكون ال •

ائج ى النت فإذا كان لدينا تفاعل بطيء فھل يمكن زيادة سرعته والحصول عل

في فترة زمنية قصيرة؟

نعم، يمكن التحكم في سرعة التفاعل بشرط دراسة العوامل : والجواب ھو

. المؤثرة على سرعته

ى إن ى الحصول عل دراسة العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل يساعد عل

. رة زمنية قصيرة وبأقل كلفةالنتائج في فت

تصنيف العوامل املؤثرة على سرعة التفاعل :وتصنف العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الى

:عوامل ذات أثر إجيابي •ة وھي تلك العوامل ذات األثر المرغوب فيه، فمثال الصناعات البتروكيميائي

د لھا أھمية كبيرة في حياتنا، لذا يجب أن نھتم ونبحث عن ي تزي العوامل الت

. من سرعة ھذه التفاعالت وذلك حتى تقل التكاليف ويزداد اإلنتاج

:تفاعل تكوين النشادر نرغب في زيادة سرعته : مثال 2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)⎯⎯→

)81(


:عوامل ذات أثر سلبي •

: وھي تلك العوامل ذات األثر غير المرغوب فيه، فمثال

ك بسبب نمو البكتيريا والفطرياتد، وذلاألطعمة إذا تركت فإنھا تفس •

) صدأ الحديد(وكذلك تأكسد الحديد •

. ولھذا يجب أن نبحث عن العوامل التي تقاوم أو توقف فساد الطعام

:تفكك فوق أكسيد الھيدروجين نسعى في تقليل سرعته : مثال

2 2 2 22H O (L) 2H O(L) + O (g)⎯⎯→

من العوامل ذات األثر السلبي )تفاعل األكسجين مع المعادن(ويعتبر التآكل

ارة ا يسبب خس ادن مم ألنه يسبب تلفا للجسور واآلالت المصنوعة من المع

ي ذا يجب أن نبحث عن العوامل الت دن الصناعية، ولھ كبيرة لكثير من الم

.تقاوم أو توقف التآكل

رعة ي س ؤثرة ف ل الم ى العوام اربھم ال الل تج ن خ اء م د توصل العلم وق

ة التفاعل ط التفاعل مثل ا وطبيع ة في التفاعل وتركيزھ واد الداخل بيعة الم

ل م التفاعل مث درجة الحرارة والضغط ووجود نفسه والظروف التي تحك

.حافز

ائي ويمكن حصر ى النحو العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل الكيمي عل

:اآلتي

طبيعة المواد المتفاعلة ) ١

. اعلةدرجة تجزء المواد المتف) ٢

درجة الحرارة) ٣

)82(


اكيز المواد المتفاعلة تر) ٤

. الضغط الذي يتم عنده التفاعل) ٥

. الوسط الذي يحدث فيه التفاعل) ٦

از ) ٧ ل الحف ود العام اعد(وج ل المس ة ) العام واد المانع ة (أو الم المثبط

(inhibitors

.رةعوامل اإلثا) ٨

طبيعة املواد املتفاعلةاعتماد سرعة التفاعل على : أوال Dependence of Reaction Rate on Nature of Reactants

س د نف ة عن اعالت المختلف ا التف دث فيھ ي تح رعة الت ديھي أن الس ن الب م

ي ة ف واد الداخل ر حسب الم ى آخ ل إل ن تفاع ف م ة تختل الظروف الفيزيائي

ه ائي ،التفاعل والناتجة عن ادة أو عنصر كيمي ة كل م اتج عن طبيع ذا ن وھ

ة واد المتفاعل ة الم ؤثر طبيع ث ت ل، حي ن التفاع اتج ع ل أو ن الصفات (داخ

ة واد المتفاعل ة للم االت الفيزيائي ة والح ي ) الكيميائي اال ف را وفع أثيرا مباش ت

. سرعة التفاعل الكيميائي

ما املقصود بطبيعة املواد املتفاعلة؟

د بطب ةويقص ة يع ة والكيميائي واص الفيزيائي تالف الخ ة اخ واد المتفاعل الم

:للمواد المتفاعلة فمثال

.اختالف عدد ونوع الروابط بين الذرات الموجودة في المواد المتفاعلة •

.اختالف عدد ونوع الذرات المكونة للمواد المتفاعلة •

)83(


ائلة أو غ • ا صلبة، س ة من حيث كونھ ة، اختالف حالة المواد المتفاعل ازي

. باإلضافة الى كونھا مشحونة أو غير مشحونة

وم ذا النشاط محك ائي، وھ اطھا الكيمي ى نش ة للتفاعل عل واد الكيميائي ة الم د قابلي تعتم

.بقابليتھا لتكوين روابط كيميائية، العامل الكبير الذي يحدد سرعة التفاعل

ألثر طبيعة املواد على سرعة التفاعل توضيحية أمثلة

ان • و ك وديوم ل ادن الص ن مع ع م الث قط دينا ث ك (Na)ل (Zn)والزن

ول (Sn)والقصدير ي محل ة ف لھا نفس الحجم والشكل ووضعنا كل قطع

دروجين د الھي ن حمض كلوري د أن (HCl)م ا نج ز فإنن ه نفس التركي ل

ا ون تفاعلھ ك فسوف يك ة الزن ا قطع دة، أم ة الصوديوم تتفاعل بش قطع

. قصدير فإنھا سوف تتفاعل ببطء شديد جدا وبالنسبة لقطعة ال. بمعدل أقل

دا • ة ج ادة مھم ة للم ة الفيزيائي يض الحال فور األب ا، فالفس د فعاليتھ لتحدي

ة ي الحال والفسفور األحمر يمثالن شكلين مختلفين من عنصر الفسفور ف

وي واء الج دما يتعرضان للھ ة عن ي الفعالي ان ف ا يختلف . الصلبة، ولكنھم

واء الجوي يتوھج فالفسفور األبيض ي الھ بمجرد تعرضه لألكسجين ف

ك حيث يمكن أن يبقى معرضا أما الفسفور األحمر فعلى العكس من ذل

. للھواء لمدة طويلة من الزمن دون أن يتوھج

ار • واء وبخ جين الھ ع أكس د م ل الحدي ة لتفاع دث نتيج د يح دأ الحدي ص

اء ا الم د إلكترون د ال يفق ك ألن الحدي ل بطيء وذل ذا التفاع افؤه وھ ت تك

. بسھولة

)84(


يد بسرعة تعريض الصوديوم للھواء • ة من األكس ى تكون طبق ؤدي ال ي

واء وھذا نتيجة لتفاعل الصوديوم مع األكسجين وبخار الماء الذي في الھ

. ه بسرعةئتكاف نفقد الصوديوم إللكترويو

وني • اط األي ات ذات الرب د أن المركب ة( وج ات األيوني ل )المركب : ، مث

ودي د الص المواد ذات (NaCl) ومكلوري ة ب ر مقارن رعة أكب ل بس تتفاع

). المركبات التساھمية(الرباط التساھمي

ر لالمواد ذات التركيب الكيميائي المتشابه تتفاع • مع بعضھا بسرعة أكب

. )مختلف( مما لو كانت ھذه المواد ذات تركيب كيميائي متباين

ائي • د الثن )ات تتفاعل مع البرمنجن Fe)+2(أيونات الحدي )-4MnO بشكل

)أسرع من تفاعل األكساالت )2-2 4C O مع البرمنجنات( )-

4MnO : 2+ - + 3+ 2+

4 2

2- - + 2+2 4 4 2 2

5Fe + MnO + 8H 5Fe + Mn + 4H O

5C O + 2MnO + 16H 10CO + 2Mn + 8H O

⎯⎯→

⎯⎯→

ات األكساالت حيث د عن أيون ات الحدي وسبب ذلك اختالف طبيعة أيون

)يتطلب في األكساالت )2-2 4C O كسر روابط تساھمية .

ى ؤثر عل ة ي واد المتفاعل ة للم واص الكيميائي اختالف الخ ا ف ن ھن وم


:الصوديوم يتفاعل مع الماء بشكل أقوى وأسرع من المغنسيوم •

2 2

2 2 2

2Na + 2H O 2NaOH + H

Mg + 2H O Mg(OH) + H

⎯⎯→ ↑

⎯⎯→ ↑

)85(


ة الصوديوم عن المغنسيوم، حيث أن الصوديوم وسبب ذلك اختالف طبيع

. المغنسيومنشاطا من أكثر

ة الصلبة • ي الحال ون ف دما تك ل عن واد ال تتفاع دما بعض الم ن عن ، ولك

ة من فمثال . تكون على شكل محلول فإنھا تتفاعل ة صلبة وجاف ط كمي خل

كمية صلبة وجافة من نترات مع الصلب )K2SO4(كبريتات البوتاسيوم

اريوم اعالن Ba(NO3)2الب ا ال يتف ا فإنھم و بقي ى ل ن حت ة م دة طويل م

ل .الزمن ى شكل محالي ة ولكن إذا خلطنا المادتين وھما عل ز معين بتراكي

اعالن ا يتف اريوم فإنھم ات الب ن كبريت يض م ون راسب أب رعة ويتك بس

(BaSO4) كما يلي :

3 2 2 4 3 4Ba(NO ) (aq) + K SO (aq) 2KNO (aq) + BaSO (s)⎯⎯→

ة • ي درج ار ف د اإلنفج ى ح ل ال دة تص ور بش دروجين والفل ل الھي يتفاع

الھيدروجين واألكسجين يتفاعالن ببطء في درجات بينماية الحرارة العاد

:الحرارة العادية

2: تفاعل سريع جدا في درجة حرارة الغرفة 2 H + F 2HF⎯⎯→

2تفاعل بطيء جدا في درجة حرارة الغرفة 2 22H + O 2H O⎯⎯→

ا النيكل والحديد يتآكالن في الھواء • ة فبينم درجات مختلف د ب يتآكل الحدي

.بسرعة في الھواء، نجد أن تآكل النيكل شديد البطء

اء • ي حين يتفاعل يتفاعل الصوديوم بشدة مع الم ي درجة الحرارة، ف ف

. ببطء مع الكحول اإليثيلي وكذلك مع الكحول الميثيلي

)86(


البة رة س ة ح ا طاق ة ولھ اعالت تلقائي ابقة تف اعالت الس ع التف ر جمي وتعتب

( )ΔG = - . ة ذرات تالف بني ن اخ اطھا م دى نش ي م تالف ف أ اإلخ وينش

ة واد المتفاعل ات الم ن وجزيئ ين م وعين مختلف ين ن ل ب دث التفاع إذا ح ، ف

د درجات الجزيئات وترتبط ذراتھا بروابط تساھمية وقوية فإن تصادمھا عن

. الحرارة العادية ال يصاحبه طاقة كافية لتحطم تلك الروابط

ضيحيمثال تو

اج (H2O)إلعطاء الماء (O2)مع األكسجين (H2)تفاعل الھيدروجين يحت

غ ة تبل ى طاق تحطم رابطة (kJ/mol 436)ال ة (H-H)لت ى طاق ذلك ال وك

روابط ، وھي (O-O)لتحطم رابطة (kJ 498.3)تبلغ وة ال قيم عالية تبين ق

ا ي كليھم اھمية ف ة الفل. التس م رابط ة تحط د أن طاق ل نج ي المقاب ور وف

اھمية غ (F-F)التس ة ( (kJ/mol 157)منخفضة إذ تبل ث طاق ن ثل ل م أق

م ر. O-O)تحط ل زويب دة تفاع روابط ش م ال ة تحط ي طاق ر ف ارق الكبي الف

(O2)و (H2)الھيدروجين والفلور في الدرجات العادية، بينما يحتاج تفاعل

. الى درجات حرارة عالية إلحداث التفاعل

. الذرات وتفاعل الذرات أسرع من الجزيئات تفاعل األيونات أسرع من •

.تفاعل الجزيئات قليلة الروابط أسرع من الجزيئات كثيرة الروابط •

. تفاعل األيونات قليلة الروابط أسرع من األيونات كثيرة الروابط •

:أي التفاعالت التالية أسرع تفاعال ) س

)87(


+ -

2

2

3 3 3 3 2

1) H + OH H O

2) 2Fe + O 2FeO

3) CH COOH + CH OH CH COOCH + H O

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

. ه يتم بين أيوناتالتفاعل األول أسرع ألن) ج

:قارن بين سرعة التفاعالت لتالية ) س

2 2

2 2

2 2 3

1) H + Cl 2HCl

2) H + Br 2HBr

3) 3H + N 2NH

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

ة ) ج ى رابط وي عل روجين يحت ك ألن النيت أ، ذل و األبط ث ھ ل الثال التفاع

ي . ثالثية ك ألن طول الرابطة ف اني، ذل والتفاعل األول أبطأ من التفاعل الث

Br2 ي ) أضعف(أطول ا ف بب أ Cl2منھ ك بس روم وذل ذري للب م ال ن الحج

. أكبر من الكلور

)88(


)مساحة السطح املعرض(درجة جتزء املواد املتفاعلة -٢

د سرعة ) مساحة السطح المعرض(حجم المادة الصلبة ي تحدي دا ف م ج مھ

ل، رة التفاع ل كبي ة كت ى ھيئ ودة عل لبة الموج واد الص وحظ أن الم ث ل حي

. ى صورة مسحوق أو بودرةتتفاعل ببطء عما لو كانت موجودة عل

:أمثلة توضيحية

رة • وجد أن القطع الكبيرة من معظم المعادن ال تحترق ولكن مساحيق كثي

. من المعادن تحترق بسھولة

دروكلوريك • ض الھي ات (HCl) حم ع كربون ر م رعة أكب ل بس يتفاع

وديوم ت (Na2CO3) الص و كان ا ل حوق عم ة مس ى ھيئ ودة عل الموج

ادة . بلرةموجودة على ھيئة مت ولذلك يقال أنه كلما زادت درجة تجزء الم

. المتفاعلة زادت قدرتھا على التفاعل بصورة أكبر

إن ) المتكتلة(بأنه عند سحق المادة المتبلرة ويفسر ذلك إلى مسحوق، ف

ذي زء ال زداد الج الي ي ادة، وبالت ك الم طح تل احة س ن مس د م ك يزي ذل

يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل يشترك في حدوث التفاعل الكيميائي، مما

. الكيميائي

د • رادة الحدي جين ب ع األكس ل م دأ(تتفاع ل ) تص ن تفاع رع م كل أس بش

تالمس والسببقضيب الحديد إذا تساوت كتلتيھما ألن مساحة منطقة ال

. لبرادة الحديد المعرضة لألكسجين أكبر من قضيب الحديد

)89(


.احتراق قطع الخشب الكبيرةتحترق قطعة الخشب الصغيرة أسرع من : علل ) س

ث أن ) ج ر حي ب الكبي ن الخش غير ع ب الص ة الخش تالف طبيع بب اخ بس

ا للخشب ر منھ جين أكب اس للخشب الصغير المعرضة لألكس احة التم مس

.الكبير

:أي التفاعالت التالية ينتج غاز الھيدروجين بشكل أسرع ) س

(M 0.2)قطعة خارصين مع حمض الكلور ) ١

.(M 0.2)رصين مع حمض الكلور مسحوق الخا) ٢

:اجلواب

ة التماس المعرضة ادة مساحة منطق ك لزي مسحوق الخارصين أسرع، وذل

. لحمض الكلور

لداخلة يف التفاعل على اإللتقاءمقدرة املواد ا -٣

ر، ولكي يحدث ادتين أو أكث ين م تم ب ة ت اعالت الكيميائي حيث أن أغلب التف

ذا تفاعل ال بد لجزيئات أو أيونات واد من التصادم مع بعضھا، وھ ذه الم ھ

ائلة ة الس سبب من األسباب األولية الذي يدعو ألن تكون التفاعالت في الحال

ة ات حرة الحرك ات أو األيون التين تكون الجزيئ أو الغازية إذ في ھاتين الح

. أو التصادم بااللتقاءمما يسمح لھا

واحد (phase)في طور عندما تكون المواد الداخلة في التفاعل موجودة •

(Homogeneous)سمي ھذا التفاعل بالتفاعل المتجانس

)90(


ل • مى التفاع ور فيس ن ط ر م ي أكث ودة ف واد موج ك الم ت تل ا إذا كان أم

. (Heterogeneous) بالتفاعل الغير متجانس

اعتماد سرعة التفاعل على درجة احلرارة -٤

ناسب طرديا مع وجد من التجربة أن معدل سرعة تفاعل كيميائي ما، يت •

ل دھا التفاع تم عن ي ي رارة الت ة الح اعالت ،درج إن التف الي ف وبالت

ير ة تس رالكيميائي رعة أكب ي بس ا ف ة عنھ رارة العالي ات الح ي درج ف

ا درجات الحرارة المنخفضة أثيرا إيجابي ؤثر ت ة الحرارة ت أي أن درج

طاردا على معدل سرعة التفاعل بغض النظر عن كون التفاعل ماصا أو

.للحرارة

دھا التفاعل زاد • تم عن ي ي رارة الت ة الح ا زادت درج ه كلم ي أن ذا يعن وھ

انون ا لق ذي ينص ،"فانـت هـوف"معدل سرعة التفاعل، وذلك طبق وال

إن عند زيادة : "على أنه ة ف دار عشر درجات مئوي درجة الحرارة بمق

بع مرات، أو أر) الضعف(سرعة التفاعل الكيميائي تزداد بمقدار مرتين

. وفي المتوسط ثالث مرات

أنه أن يحرك ويمكن تفسير ذلك • اد درجة الحرارة من ش القول إن ازدي ب

ر الجزيئات بسرعات أكبر فيزيد بذلك من احتماالت تصادمھا بفعالية أكب

د ا يزي رة مم ى التفاعل كبي ة ال ؤثرة والمؤدي وتكون نسبة التصادمات الم

ر وعند درجات حرا. في سرعة التفاعل ة أكب تج نسب مئوي رة مرتفعة تن

)91(


ات ر من الجزيئ ة أكب ائي ألن نسب مئوي من التصادمات من تفاعل كيمي

. لھا سرعة أكبر، وعليه تتوفر طاقة كافية للتفاعل

:ھناك كثير من األمثلة التي توضح األثر اإليجابي الرتفاع درجة الحرارة

لحرارة تساعد على سرعة نضج الطعامزيادة درجة ا •

داخل زيا • دة الضغط في أواني الضغط يؤدي الى زيادة درجة الحرارة بال

.فينضج الطعام بسرعة كبيرة

ك ألن درجة حرارة الثالجة • تحفظ األطعمة في الثالجة لكي ال تفسد وذل

اعال رعة التف ى نقص س ؤدي ال ذا ي ي تمنخفضة وھ ة الت الحيوكيميائي

. تسبب فساد الطعام . ية في جو الغرفة أسرع من تعفنھا داخل الثالجةتتعفن المواد الغذائ: علل ) س

التفاعالت املتزنة وأثر درجة احلرارة

تأثير الحرارة على التفاعالت المتزنة يعتمد على نوعية التفاعل ھل ھو إن

وين دروجين لتك روجين والھي طارد للحرارة أو ماص لھا، فمثال تفاعل النيت

:األمونيا ھو تفاعل طارد للحرارة

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)

ل ذا التفاع رارة ھ ة ح ي درج اع ف إن أي ارتف اتلييه ف دة لوش ب قاع وحس

يقاومه النظام بامتصاص جزء من الحرارة ثال س بمصدر خارجي كلھب م

دروجين وھو تفاعل روجين وھي ى نيت ا ال عن طريق تحلل جزء من األموني

. ماص للحرارة

)92(


ين وإذا أجري تفاعل عند درجات حرارة م ة ب د رسم العالق ه عن ة، فإن ختلف

).٩-١( نحصل على الشكل (k)درجة الحرارة وثابت سرعة التفاعل

.تغير ثابت سرعة التفاعل مع درجة الحرارة: ) ٩-١(شكل

ى ويعتبر ھذا السلوك نموذجا عاما لمعظم التفاعالت الكيميائية دل عل وھو ي

ة الحرارة أن سرعة التفاعل تزداد بسرعة كتابع لدرجة ويالحظ أن العالق

ة ر خطي اعالت . غي رعة التف ى س رارة عل ة الح أثير درج رح ت ن ش ويمك

ى أن رھن عل ي تب ازات، والت ة للغ ة الحركي ق النظري ن طري ة ع الكيميائي

ا مع درجة ات يتناسب طردي متوسط الطاقة الحركية لمجموعة من الجزيئ

. الحرارة المطلقة

رة يزيد من عدد الجزيئات التي لديھا طاقة ولذلك فإن ارتفاع درجة الحرا •

دا ة ج د . حركية عالي ة يمكن أن تتفاعل عن ة الطاق ات العالي ذه الجزيئ وھ

د أي درجة حرارة . تصادمھا ك (T1)فعن ات يمتل يوجد عدد من الجزيئ

ن ر م ل أو أكث ة أق ه طاق ر لدي بعض اآلخ طة وال ة متوس ة حركي طاق

ذه لذلك فإن ع. المتوسط عند تلك الدرجة ددا محدودا من الجزيئات عند ھ

)93(


ة تسمى طاقـة التنشـيطالدرجة لديه الطاقة الكافية للتفاعل وھذه الطاق

الرمز ا ب ز لھ ن . Eaويرم ى م رارة أعل ة ح د درج ددا (T2)وعن إن ع ف

ل ة للتفاع يط الالزم ة التنش ه طاق ون لدي وف يك ات س ن الجزيئ ر م أكب

رعة أك دث بس وف يح ل س إن التفاع الي ف روبالت ذا . ب ن إيضاح ھ ويمك

).١٠-١( التأثير بواسطة الشكل

ات :) ١٠-١(شكل ادة ملحوظة في عدد الجزيئ ارتفاع درجة الحرارة يؤدي الى زي

ة ات عالي ة . التي لھا طاق ة تساوي طاق ديھا طاق ات التي ل اه أن عدد الجزيئ ذا معن وھ . التنشيط أو أكثر سوف يزداد

ث يوضح كل حي ع ا) ١٠-١(الش د توزي ات عن ين الجزيئ ة ب ة الحركي لطاق

ين رارة مختلفت ي ح ث (T2)و (T1)درجت رارة (T2)حي ة الح ي درج ھ

ديھا . األكبر ي ل ات الت ين عدد الجزيئ ة تحت المنحني ل المساحة المظلل وتمث

ر ة التنشيط أو أكث ة تساوي طاق ة حركي ويمكن مالحظة أن المساحة . طاق

.منھا عند المنخفضةتكون أكبر عند درجات الحرارة العالية

)94(


(Activation Energy)طاقة التنشيط

ة دارا من الطاق ة كي تتفاعل مع بعضھا مق واد المتفاعل تحتاج جزيئات الم

ات اختالف الجزيئ ف ب يط. يختل ة التنش ة بطاق ذه الطاق مى ھ تس

(activation energy) ويرمز لھا بالرمز(Ea) . كما ذكرنا آنفا

تعريف طاقة التنشيط

ي • يط ھ ة التنش ي طاق ودة ف روابط الموج ير ال ة لتكس ة الالزم الطاق

الجزيئات المتفاعلة أو لتحرير اإللكترونات الخارجية كي تنتقل من ذرة

. الى أخرى

كلما كانت طاقة التنشيط كب • يرة يكون التفاعل بطيئا

. بينما يكون التفاعل سريعا كلما كانت طاقة التنشيط صغيرة •

ذه ال • ا لھ ة ال تتحول ووفق ات المتفاعل إن الجزيئ رة ف واد فك ى م مباشرة ال

ة ةناتج اجز طاق ى ح ب عل ة للتغل ة كافي ديھا طاق ون ل ب أن تك ل يج ب

يط ذي (energy barrier of activation)التنش ل ال به الت وھي تش

ويمكن توضيح . يجب أن نصل الى قمته قبل اإلنتقال الى الجھة األخرى

.)١١-١( الشكلب باالستعانةھذه الفكرة

)95(


. منحنى الطاقة لتفاعل طارد للحرارة : )١١-١(شكل

ا النقطة (A)تمثل النقطة ة، أم في الشكل السابق معدل طاقة المواد المتفاعل

(D) ة ل النقط ا تمث ة، كم واد الناتج ة الم ل طاق ات (B)فتمث ة الجزيئ طاق

طة ة المنش ي الحال ودة ف ذ موج ات عندئ ون الجزيئ طة وتك المنش

(activated state) ة ةأو الحال ة (transition state) االنتقالي وھي حال

واد ى م ة ألن تتحول ال ة كافي ديھا طاق الجزيئات التي تصادمت وأصبحت ل

ة افة . ناتج ل المس ة (AB)وتمث ا طاق اوي قيمتھ يط وتس ة التنش اجز طاق ح

ة: والتي يمكن تعريفھا بأنھا (Ea1)التنشيط دار من الطاق ل مق تحتاجه أق

د النقطة ة عن ات المتفاعل ون (A)الجزيئ ة المنشطة وتك ى الحال لتصل ال

ى ادرة عل واتجق وين الن ديھا تك ون ل ي تتصادم دون أن تك ات الت ، فالجزيئ

ة النقطة ى (B)طاقة مساوية على األقل لمستوى طاق ال يمكن أن تتحول ال

. مواد ناتجة

. التصادم المثمر أو النشطويعرف التصادم الذي يؤدي الى مواد ناتجة ب

)96(


ق ر الطري د وأن تعب ة ال ب ات المتفاعل ا سبق أن الجزيئ (ABD)يتضح مم

ا المرور من النقطة ه ال يمكنھ ى (A)لتكوين النواتج، وأن مباشرة، (D)ال

ال بد وأن تتغلب الجزيئات المتفاعلة على حاجز طاقة التنشيط وبتعبير آخر

واتج ى ن ول ال ل أن تتح ل (Ea1)ة ، والطاققب ة للتفاع ة الالزم ي الطاق ھ

( )A D⎯⎯→ طة ة النش ة الحال ين طاق رق ب اوي الف ي تس ة (EB) وھ وطاق

. (EA)المواد المتفاعلة

a1 B AE = E - E

اكس (Ea2)وبنفس الطريقة فإن ) ھي طاقة التنشيط للتفاعل المع )D A⎯⎯→

:ي وھي تساو

a 2 B DE = E - E

: كاآلتي (Ea2, Ea1)وبذلك يكون الفرق بين

( )a1 a 2

D A

E = E - EE = E - E

Δ

Δ

)وتمثل )E Δ ارة الفرق بين طاقة المواد الناتجة والمواد المتفاعلة وھي عب

)عن التغير في حرارة التفاعل )H Δ البة ألن كوتكون )مية س )A DE > E

. وفي ھذه الحالة فإن التفاعل ناشر للحرارة

)١٢-١(أما إذا كان التفاعل ماصا للحرارة فإنه يمثل بالشكل

)97(


.طاقة التنشيط لتفاعل ماص للحرارة :) ١٢-١(شكل

:وتكون

D AH = E - EΔ

كل أن وي ن الش ح م )تض )D AE > E ة ون قيم ذلك تك )وب )H Δ ة موجب

. ويكون التفاعل ماصا للحرارة

وقيمها للتفاعالت تعيني طاقة التنشيط عن طريق التجربة

ق • ن طري ة ع ا بدق ين قيمتھ ن تعي ة يمك يط معين ة تنش ل طاق ل تفاع لك

لفة، التجربة، وذلك بإجراء التفاعل عند درجات حرارة مخت

ين • اعالت ب و (200)و (40)وتتراوح قيمة طاقة التنشيط لمعظم التف كيل

و (625)مول وتصل في بعضھا الى حوالي / جول د /جول كيل ول، وق م

. تكون ذات قيمة قليلة قريبة من الصفر

)98(


ة • ة طاق م قيم ذي يحك رئيس ال ل ال و والعام يط ھ واد التنش ة الم طبيع

.المتفاعلة


د (Cl2)والكلور(H2) دينا خليط من الھيدروجينلو كان ل فإنه يمكن تركه عن

ن إذا تعرض ر، ولك دث تغي ة دون أن يح دة طويل ة لم رارة الغرف ة ح درج

ة أو ضوء ذي موجة قصيرةالخليط الى إن التفاعل سوف شرارة كھربي ف

).علل(لة مصحوبا بانطالق طاقة حرارية يحدث بسرعة ھائ

ة ) زود(أو الضوء أمد بيةوذلك ألن الشرارة الكھر ة من الطاق يط بكمي الخل

كافية لتنشيط قليل من جزيئات الكلور لتصل الى الحالة المنشطة حيث يمكن

ك بسھولة (Cl)الذري أن تنشط لتكوين الكلور الذي يمكن أن يتفاعل بعد ذل

. مع الھيدروجين

2

2

Cl (g) 2Cl(g)

2Cl(g) + H (g) 2HCl(g)

⎯⎯→

⎯⎯→

) ويطلق التفاعل األخير )22Cl(g) + H (g) 2HCl(g)⎯⎯→ ة ة كافي كمية من الطاق

وحالما تتمكن الجزيئات القليلة األولى من . لتنشيط مزيد من جزيئات الكلور

. الوصول الى الحالة المنشطة فإن التفاعل يستمر في الحدوث تلقائيا


ة فإن الطاقة المنطلق(H2) والھيدروجين (Br2) في حالة التفاعل بين البروم

ذلك يكون روم وب ال تكون كافية لتنشيط كثير من الجزيئات اإلضافية من الب

)99(


ة به ميكانيكي ل تش ة التفاع ن أن ميكانيكي رغم م ى ال دا عل ا ج ل بطيئ التفاع

.السابقة الكلور والھيدروجين تفاعل

ة واخلالصة د درجة حرارة معين ات عن ر من الجزيئ دينا كثي ان ل ه إذا ك أن

ى ولديھا طاقة كافي ة المنشطةة لتصل ال إن التفاعل الحال دما تتصادم ف عن

. عند تلك الدرجة من الحرارةسريعا يكون

رد • ة بمج رارة الغرف ة ح د درج واد عن ل الم االت تتفاع ي بعض الح فف

ا ن الجزيئ اف م دد ك د ع ه يوج ع بعضھا، ألن ا م د خلطھ ت المنشطة عن

.درجة حرارة الغرفة

د من ةإعطاء وفي حاالت أخرى ال ب ة من الطاق ة معين ة لتنشيط كمي كافي

ة من انطالق كمي ي يمكن أن تتفاعل مصحوبة ب عدد قليل من الجزيئات الت

. الطاقة كافية لتنشيط الجزيئات المتبقية بحيث يستمر حدوث التفاعل

ة • ل بالطاق داد التفاع ن إم د م االت األخرى ال ب ي بعض الح بصورة وف

ة المنشطة وتحافظ كي تتمكن الجزيئات من الوصولمستمرة ى الحال ال

. على استمرارية التفاعل

)100(


The Arrhenius Equationمعادلة أرهينيوس

ام ة (1889)استطاع العالم أرھينيوس ع ة رياضية ھام ى عالق التوصل ال

ى سرعة يمكن بواسطتھا حساب أو معرفة األثر الكمي لدرجة الحرارة عل

ا التفاعل الكيميائي وتعرف ھذه المعاد ر عنھ لة اآلن بمعادلة أرھينيوس ويعب

:كما يلي

a-E /RTk = A e

:لكال الطرفين (ln)وتصبح المعادلة بعد أخذ اللوغاريتم الطبيعي

( )a-E /RT

a

lnk = ln A e

Elnk = lnA - RT

: حيث

(Ea) :طاقة التنشيط.

(R) : الثابت العام للغازات(R = 8.314 J/mol K).

(T) رة المطلقةدرجة الحرا.

ردد التصادم : (A)و ل ت ل (collision frequency)يمث مى بمعام ويس

ردد ي (frequency factor)الت ين ف ت لتفاعل مع ل كثاب ن أن يعام ويمك

. نطاق واسع نسبيا من درجة الحرارة

)101(


- aEln k = lnAاستنتاجات من املعادلة RT

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

- aEln k = lnAيالحظ من المعادلة RT

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

: ثابت سرعة التفاعل أن

.أي مع تردد التصادم (A)يتناسب طرديا مع •

يتناقص مع زيادة طاقة التنشيط •

. يزداد مع زيادة درجة الحرارة •

زداد مع را وت ة كبي ان حاجز الطاق أي أن سرعة التفاعالت تتناقص كلما ك

.زيادة درجة الحرارة

- aElnk = lnAالرسم البياني للمعادلة RT

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ة - aElnk = lnAالمعادلRT

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

تقيم ة خط مس حيث (y = a x + b)ھي معادل

: بالصورة التالية يمكن أن تصاغ

aE 1lnk = lnA - R T⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ث ادات (ln k)حي ور الص ى مح م عل ور (T/1) و يرس ى مح ل عل يمث

ه تقيم ميل ء المقطوع من والجز (Ea/RT-)السينات، فنحصل على خط مس

.(A)ومنه يمكن حساب الثابت (ln A)محور الصادات يمثله

)102(


معادلة أرهينيوس عند درجتي حرارة خمتلفتني

ين (T1, T2)عند درجتي حرارة مختلفتين ابتي سرعة مختلف ى ث نحصل عل

(k1, k2) وبتمثيل ھذه القيم في معدلة أرھينيوس ،:

a1

1

a2

2

E 1lnk = lnA - R T

E 1lnk = lnA - R T

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

:نحصل على من الثانية األولىعادلة الم بطرحو

a2

2

a1

1

a a2 1

2 1

a a2 1

2 1

a a2 1

1 2

a2 1

1

E 1lnk = lnA - R T

E 1lnk = lnA - R T

E E1 1lnk lnk = lnA - lnA + R T R T

E E1 1lnk lnk = - + R T R T

E E1 1lnk lnk = - R T R T

E 1 1lnk lnk =R T T

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞ ⎛ ⎞− −⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞

− ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

⎛ ⎞ ⎛ ⎞− ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠

− −2

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

:وبذلك نحصل على المعادلة

a2 2 1

1 2 1

Ek T -Tln =k R T T

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

)103(


تطبيقات حسابية على معادلة أرهينيوس

)٢٣( مثال

يتالدھيإذا ه قيست ثوابت سرعة التفاعل لتفكك مركب األس ي دعلمت أن ف

.ارة مختلفةالطور الغازي عند خمس درجات حر

3 4CH CHO(g) CH (g) + CO(g)⎯⎯→

.حسب الجدول التالي، فاحسب طاقة التنشيط للتفاعل

810 790 760 730 700 T (K) 0.789 0.343 0.105 0.035 0.011 K (mol-1 L s-1

احلل

aEبتمثيل العالقة الرياضية 1lnk = lnA - R T⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

تقيم ى خط مس ا نحصل عل بياني

. (Ea/R-)ميله يساوي 810 790 760 730 700 T (K)

0.789 0.343 0.105 0.035 0.011 k (mol-1 L s-1 - 0.240 - 1.070 - 2.250 - 3.35 - 4.51 ln k

1.23 × 10-31.27 × 10-3 1.32 × 10-31.37 × 10-3 1.43 × 10-3 1/T (K-1)

).١٣-١( وعند رسم ھذه المعلومات نحصل على الشكل

)104(


)١٣- ١(شكل (

:ويحسب الميل من الشكل كاآلتي

( )4

-3 -3

- 4.00 - ( - 0.45)slope = - 2.09 10 K1.41 10 - 1.24 10

= ×× ×

اوي ل يس ذا المي ة (Ea/R -)وھ تنتاج قيم ن اس الي يمك اآلتي (Ea)وبالت ك

:حيث

( )( )

a

a

4a

a

a

Eslope = -R

E = - slope R

E = - - 2.09 10 8.314

E = 173762.6 J/molE = 173.76 kJ/mol

×

× ×

)105(


)٢٤( مثال

د ه عن ان ثابت سرعة التفاعل ل ى، وك ة األول إذا كان لديك تفاعال من الرتب

ة (k1 = 3.46 × 10-2 s-1)يساوي (K 298)درجة حرارة فاحسب قيم

ة (K 350)عند درجة حرارة (k2)ثابت سرعة التفاعل إذا علمت أن طاق

.(Ea = 50.2 kJ/mol)التنشيط تساوي

احللa2 2 1

1 2 1

32

-2

2-2

3.0 2-2

2-2

2

Ek T -Tln =k R T T

k 50.2 10 350 - 298ln = 3.46 10 8.314 350 298

kln = 3.0 3.46 10k e

3.46 10k 20.085

3.46 10k 0.695

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

×⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟× ×⎝ ⎠⎝ ⎠

⎛ ⎞⎜ ⎟×⎝ ⎠

=×

=×

=

)٢٥( مثال

:للتفاعل (k)إذا كان ثابت سرعة التفاعل

2 22HI H + I⎯⎯→

:غير مع درجة الحرارة كما في الجدول اآلتي فاحسب يت427 410 374 342 302 T (ºC)

1.21 × 10-35.53 × 10-4 8.96 ×10-51.24 × 10-51.18×10-6 K (mol-1 L s-1)

)106(


احسب طاقة التنشيط لھذا التفاعل) أ

.(ºC 400)ثابت سرعة التفاعل عند ) ب

احلل

حساب طاقة التنشيط ) أ

ار در تكن باختي رارة ول ي ح ة (K, 615 K 575)جت اب طاق ن حس يمك

:التنشيط بالتعويض في معادلة أرھينيوس كما يلي

a2 2 1

1 2 1

-5a

-6

-4a

-4a

a -4

a

a

Ek T -Tln =k R T T

E1.24 10 615 - 575ln = 1.18 10 8.314 615 575

1.13 10 E2.35228.314

1.13 × 10 E = 2.3522 8.3142.3522 8.314E

1.13 × 10E 173063.6354 JE 1

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞× ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟× ×⎝ ⎠⎝ ⎠

×=

×

×=

== 73.064 kJ

بالتعويض في (C = 673 K 400)حساب ثابت سرعة التفاعل عند )ب

:معادلة أرھينيوس كما يلي

)107(


( )( )

a2 2 1

1 2 1

-3

1

-31

-31

1

1

1

Ek T -Tln =k R T T

1.21 10 173063.6354 700 - 673ln =k 8.314 700 673

ln 1.21 10 ln k 1.19302

ln k 1.19302 ln 1.21 10

ln k 1.19302 ( 6.717135) ln k 7.910155

ln k

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞× ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟×⎝ ⎠⎝ ⎠

× − =

− = − ×

− = − −− =

= −- 4

1

7.910155

k 3.670 10= ×

)٢٦( مثال

: ابتي سرعة التفاعلوجد أن قيمتي ث

2 22ICl + H I + 2HCl⎯⎯→

، (L mol-1 s-1 0.163)تساوي (ºC 240)و (ºC 230)عند درجتي حرارة

(0.348 L mol-1 s-1) على التوالي.

.بالكيلو جول لكل مول وكذلك بالكيلو كالوري لكل مول (Ea)احسب قيمة )أ

.(A)احسب قيمة الثابت )ب

)108(


احلل يمة طاقة التنشيط حساب ق) أ

a2 2 1

1 2 1

a

-6a

a -6

a

a

a

Ek T -Tln =k R T T

E0.348 513 - 503ln =0.163 8.314 513 503

0.75845 4.661 10 E0.75845E

4.661 10E 162723.0807 JE 162.7231 kJ

162.7231E = 39.230 kCal4.148

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟×⎝ ⎠ ⎝ ⎠

= ×

=×

=

=

=

: نطبق معادلة أرھينيوس األساسية كما يلي (A)لحساب قيمة الثابت )ب

( )

a

16 -1 -1

E 1lnk = lnA - R T

162723.0807 1ln 0.348 = lnA - 8.314 513

1.05555 lnA - 38.1524lnA = 1.05555 + 38.1524lnA = 37.09685A = 1.2911 × 10 mol L s

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

− =−

)109(


)٢٧( مثال

دما قيمة احسب ا عن ة ثابت سرعة تفاعل م طاقة التنشيط إذا تضاعفت قيم

.(ºC 37)الى (ºC 27)ترتفع درجة الحرارة من

احلل

a2 2 1

1 2 1

a

-5a

a -5

a

a

Ek T -Tln =k R T T

E2 310 - 300ln =1 8.314 310 300

0.69315 = 1.2933 10 E0.69315E =

1.2933 10E = 53595.45349 JE = 53.595 kJ

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟×⎝ ⎠ ⎝ ⎠

×

×

)٢٨( مثال

:وجد أن قيمة طاقة التنشيط للتفاعل

2 22HI(g) H (g) + I (g)⎯⎯→

اوي رارة (kJ/mol 182)تس ة ح د درج ل عن رعة التفاع ت س وثاب

(700 ºC) يساوي(1.57 º 10-3 L mol-1 s-1) ة ثابت سرعة ا قيم فم

؟(ºC 600)التفاعل عند درجة حرارة

احلل k = 1.19 × 10-4 mol-1 L s-1: الجواب

)110(


)٢٩( مثال

ه (k)حراريا من الرتبة األولى وقيمة (C2H5Cl)وجد أن تفكك ـاوي ل تسـ

(3.2 × 10-2 s-1) د درجة حرارة (s-1 2-10 × 9.3)وتساوي (ºC 550)عن

الكيلو (ºC 575)عند درجة حرارة درة ب الوري فاحسب طاقة التنشيط مق ك

.ول لھذا التفاعللكل م

احلل Ea = 59.0 kcal/mol: الجواب

)٣٠( مثالد درجة حرارة ا عن ان ثابت سرعة تفاعل م ة (ºC 40)إذا ك يساوي ثالث

د درجة حرارة ه عن ة . (ºC 20)أضعاف ثابت سرعة تفاعل فاحسب طاق

.تنشيط ھذا التفاعل معبرا عنھا بوحدات الكيلو جول لكل مول

احلل Ea = 10.01 kcal/mol = 41.8 kJ/mol: الجواب

)٣١( مثالوكانت (k cal/mol 25)إذا كانت قيمة طاقة التنشيط لتفاعل معين تساوي

ة ثابت سرعة التفاعل د درجة (s-1 2-10 × 1.160)تساوي (k)قيم عن

.(A)فاحسب قيمة الثابت . (K 349.5)حرارة

احلل A = 4.998 × 1013 s-1: الجواب

)111(


التفاعل على الرتكيز اعتماد سرعة -٥Dependence of Reaction Rate on Concentration

ى وجد بالتجربة أن ام عل د بشكل ع ة تعتم اعالت الكيميائي ادة سرعة التف زي

ة وجوده )أو بعضھا( كيز المواد المتفاعلةاتر ي حال افز ف ز الح وكذلك تركي

ة وغالبا ما يعتمد معدل سرعة التفاعل على تركيزات .في حيز المواد الداخل

ى في التفاعل، دل سرعة التفاعل أعل حيث أنه في أغلب األحوال يكون مع

ل ي التفاع ة ف واد الداخل زات الم ون تركي دما تك ن عن ا يمك ة(م ) المتفاعل

. كبيرة

إن قياس سرعة التفاعل يعبر عنه بسرعة النقص في تركيز المواد المتفاعلة

: ففي التفاعل . ناتجةأو بسرعة الزيادة في تركيز المواد ال

A B + C⎯⎯→

ادة ز الم ون تركي زمن (A)يك ي ال اوي (t1)ف زمن 1[A]يس ي ال (t2)، وف

ي . (mol/L)بوحدات (2[A])يساوي نقص ف ويعبر عن متوسط سرعة ال

:كما يلي (A)تركيز

[ ] [ ] [ ]2 1

2 1

A - A Δ A = -

t - t Δt

ادة ف ر عن متوسط سرعة الزي ل يعب ز وبالمث ة (C, B)ي تراكي بالمعادل

:التالية

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]2 1 2 1

2 1 2 1

B - B C - C Δ B Δ C =

t - t t - t Δt Δt= =

)112(


]أي ( [A]وتكون اإلشارة سالبة لصيغة النقص في تركيز ]Δ A

Δt⎛ ⎞

= −⎜ ⎟⎝ ⎠

ك ، ذل

ة (2[A])ألن البة تسبق )(1[A]أقل من قيم ارة س اد وضع إش ، ومن المعت

. صيغة السرعة وبذلك يكون الناتج موجبا

[ ]( ) [ ] [ ]Δ A Δ B Δ CΔt Δt Δt

−= =

ي نقص ف ثال ل ك مم ان ذل واء ك ة س ة موجب رعة بكمي ن الس ر ع ذلك يعب وب

. التركيز أم لزيادة فيه

:أمثلة توضيحية

: األولى ) الدرجة(فإذا كان لدينا تفاعل من الرتبة •

AB A + B⎯⎯→

العالقة بين التركيز وسرعة التفاعل ) :١٤-١(شكل

)113(


ز )١٤-١(بالشكل ظ من الرسمفنالح اد تركي زداد بازدي أن سرعة التفاعل ت

دما يكون (AB)المادة ، ونالحظ أيضا أن سرعة التفاعل تكون صفرا عن

. تركيز المادة يساوي صفرا

: (N2O5)في حالة تفكك •

2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→

دريجيا مع استمرار حدوث التفا ى فإن سرعة التفاعل تتناقص ت عل، وبمعن

ز اض تركي ع انخف اقص م ر تتن ا ). N2O5(آخ لوك نموذج ذا الس ر ھ ويعتب

بطء اعالت تحدث ب د أن سرعة التف ث وج اعالت حي م التف ي معظ يحدث ف

ة ادة سرعة التفاعلكلما انخفض تركيز المواد المتفاعل د ومن أجل زي ال ب

.من المادة أو المواد المتفاعلة وأن يبدأ التفاعل بتركيز عال

ز N2O5)تفكك (وفي ھذا المثال ين التركي ([N2O5])توجد عالقة بسيطة ب

. سنحاول التوصل إليھا من قيم التراكيز والسرعة

دما ز من يفعن ى (M 0.160)نخفض التركي 0.80)أو من (M 0.80)ال

M) ى نخفض (M 0.04)ال د ت إن سرعة التفاعل ق ى النصف أي من ف ال

(0.056 mol L-1 min-1) ى ن (mol L-1 min-1 0.028)ال أو م

(0.028 mol L-1 min-1) ى د (mol L-1 min-1 0.014)ال ذا يؤك وھ

ز ع تركي ا م ى أن سرعة التفاعل تتناسب طردي ق (N2O5)عل ن تحق ويمك

).١٥-١( برسم العالقة بين السرعة والتركيز كما في الشكل ذلك

)114(


ويالحظ عند استكمال الخط (N2O5)تغير سرعة التفاعل مع تركيز :) ١٥-١(شكل

.من نقطة األصل المستقيم أنه يمر

نقطة األصل بحيث نحصل على خط مستقيم، وعند استكمال ھذا الخط يمر

). ھذا يعني أن سرعة التفاعل تساوي صفرا عندما يكون التركيز صفرا و(

ائي بصورة ز وسرعة التفاعل الكيمي ين التركي ة ب د العالق ومن أجل تحدي

ا يسمىدقيقة ا وھو م ربط بينھم ة الرياضية التي ت اد العالق ال بد من إيج

. (rate law)بقانون سرعة التفاعل

)للتفاعل تكون معادلة السرعة )2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→ كما يلي :

2 5Rate = k [N O ]

روجين يد النيت ل ألكس ل التحل رعة تفاع دل س ذا أن مع ي ھ (N2O5)ويعن

ث أن يتناسب ه، حي از نفس ز الغ ع تركي ا م ب، "k"طردي ت التناس و ثاب ھ

دل سرعة التفاعل"يه اسم ويطلق عل دل التناسب أو ثابت "ثابت مع ، أو مع

)115(


، ويختلف من تفاعل لتفاعل وھو يعتمد على درجة الحرارة. المعدل النوعي

. آخر

أي التفاعلين التاليين أسرع؟ ولماذا؟) س

.(M 0.1)تركيزه (NaOH)مع محلول (M 0.1)ه تركيز HClتفاعل محلول ) ١

زه NaOHمع محلول (M 0.2)تركيزه (HCl)تفاعل محلول ) ٢ . (M 0.1)تركي

. التفاعل الثاني أسرع ألن تركيز حمض الكلور فيه أكبر :الجواب

.شرب الماء كثيرا مع الطعام يعيق عملية الھضم: علل ) س

واب ى :الج ؤدي ال اء ي ؤولة عن الھضم، بسبب أن الم واد المس ز الم تخفيف تركي

. ونقص التركيز يؤدي الى نقص سرعة التفاعل

تثبيت العوامل املؤثرة

وعند دراسة أثر التركيز على سرعة التفاعل يجب تثبيت العوامل األخرى

ة الحرارة والضغط ة ودرج واد المتفاعل ة الم ل طبيع ن من خالل . مث ويمك

. ة التفاعل التوصل لقانون سرعة التفاعلدراسة أثر التركيز على سرع

طرق التعبري عن الرتكيز

: يتم التعبير عن التركيز بطريقتين وھما

الموالرية في حالة المحاليل السائلة) ١

. الضغط الجزئي في حالة الغازات) ٢

)116(


قانون فعل الكتلة

ويسمى يحكم تأثير تركيز المواد المتفاعلة على سرعة التفاعلھناك قانون

:وينص على " بقانون فعل الكتلة"

واد " ة للم ل الفعال تتناسب سرعة التفاعل الكيميائي مع حاصل ضرب الكت

".المتفاعلة

ى أس ا ال الموالر مرفوع درا ب ادة مق ز الم ة بتركي ل الفعال ن الكت ر ع ويعب

. يساوي عدد الجزيئات من المادة في معادلة التفاعل


ادة (b)مع (A)مول من المادة (a)فإذا تفاعل تج عن (B)مول من الم ون

ا (C)مول من المادة (c)ھذا التفاعل (V)في مجموعة التفاعل التي حجمھ

:ديسمتر مكعب أي أن

aA + bB cC

)فإن سرعة التفاعل )ν تكون كالتالي في اتجاه تكوين النواتج : a bν = k [A] .[B]

ة )ويتضح من المعادل )a bν = k [A] .[B] وين اه تك ي اتج أن سرعة التفاعل ف

ة واد المتفاعل والري للم ز الم ع التركي ب م واتج تتناس ه الن روف أن ومع

واد ز الم اقص تركي ل يتن تمرار التفاع رعة اباس نخفض س ة وت لمتفاعل

اتج التفاعل القدرة على التفاعل مع بعضھا وقد تكون لنو. التفاعل تبعا لذلك

دأ التفاعل ذلك يحدث تفاعل عكسي بمجرد أن يب لتكوين المواد األصلية وب

)117(


ة الطردي في اتجاه تكوين النواتج، ا في البداي ويكون التفاعل العكسي بطيئ

واد الناتجة من التفاعل زداد سرعة التفاعل نظرا لصغر تركيز الم ولكن ت

راكم اوية لسرعة التفاعل الطردي العكسي بت ى تصبح مس واتج حت ك الن تل

بح ة يص ذه الحال ي ھ ل متزنوف التفاع ن ا وع م ذا الن مى ھ ا ويس ديناميكي

وين بالتفاعالت العكسيةالتفاعالت دروجين لتك ود مع الھي ويمثله تفاعل الي

. يوديد الھيدروجين

2 2H (g) + I (g) 2HI(g)

ل التنبؤ بقانون سرعة التفاع

ة ر رياضي يسمى معادل انون لكل تفاعل كيميائي تعبي سرعة التفاعل أو ق

وھي المعادلة التي تربط بين تركيزات المواد المتفاعلة وبين . لسرعةامعدل

انون سرعة التفاعل. معدل سرعة التفاعل ؤ بق بمجرد وال يمكن بتاتا التنب

د امعرفة المعادلة الكيميائية الموزونة للتفاعل الكلي، ا نؤك ذي يجعلن ر ال ألم

تم عن طريق التجارب أن الحصول على قانون سرعة التفاعل يجب أن ي

. العملية فقط

)٣١(مثال

روجين يد النيت اني أكس تحطم ث جين (NO2)ي روجين وأكس يد النيت ى أكس ال

:لمعادلة التالية وفقا ل

2 22NO 2NO + O⎯⎯→

)118(


ز أكتب صيغة تعبر بھا عن متوسط سرع )أ اد (NO2)ة تناقص تركي وازدي

(O2)و (NO)تركيز كل من ز )ب ة (NO2)إذا بلغت سرعة النقص في تركي (mol L-1 s-1 13-10 × 4.0)القيم

. (O2)و (NO)فما معدالت تزايد كل من

احلل

:كما يلي (NO2)يعبر عن متوسط معدل النقص في تركيز )أ

[ ]2- Δ NOΔt

:كما يلي (O2)و (NO)ن متوسط معدل الزيادة في تركيز كما يعبر ع

[ ] [ ]2Δ NO Δ O,

Δt Δt

ان يالح )ب تحطم الجزيئ ا ي ه حينم ة أن ة الموزون ي المعادل (2NO2)ظ ف

:وبناء على ما سبق فإننا نجد أن (2NO)يظھر في المقابل الجزيئان

[ ] [ ]2 -13 -1 -1Δ NO Δ NO- = = 4.0 10 mol L s

Δt Δt×

. (O2)يقابله ظھور جزيء واحد من (NO)ن ويالحظ أن ظھور جزيئين مور رعة ظھ ك أن س ى ذل ور (NO)ومعن رعة ظھ عف س ون ض تك

:، وعليه نجد أن األكسجين[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ] [ ]

2

2 -13 -1 -1

132 -13 -1 -1

Δ NO Δ O1 = 2 Δt Δt

Δ NO Δ O = 2 = 4.0 10 mol L s

Δt Δt

Δ O Δ NO1 4 10 2.0 10 mol L sΔt 2 Δt 2

−

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞

⇒ × ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

×⇒ = = = ×

)119(


ات بة السرعات للجزيئ ائج نالحظ أن نس و )(NOو (NO2)ومن ھذه النت

(O2) تبلغ على التوالي:

( ) ( ) ( )2 2

-13 -13 -13

NO : NO : O

4.0 10 : 4.0 10 : 2.0 10× × ×

ة ھي النسبة نفسھا لمعامالت ھو (1 : 2 : 2)بنسبة أي ذه المواد في المعادل

)الموزونة )2 22NO 2NO + O⎯⎯→.

الضغط الذي حيدث فيه التفاعل -٦

ي ة أو الت اعالت الغازي ة التف يكون ھذا العامل ذا أثر واضح ومباشر في حال

ازات د. يكون مشتركا فيھا أو ناتجا منھا أحد الغ ر ولق وجد أن الضغط ذا أث

دل سريان التفاع ى مع ابي عل ائي لإيج ا زاد الضغط . الكيمي ه كلم –أي أن

.زاد معدل سريان التفاعل الكيميائي –المؤثر على المواد المتفاعلة

أثر الضغط

ي التفاعل ة ف واد الداخل ات الم ين جزيئ افة ب ل المس ى تقلي يعمل الضغط عل

وال يوجد أي تأثير للضغط اإللتقاء والتفاعل، وبالتالي يزيد من مقدرتھا على

اعالت على التفاعالت في الحالة السائلة وفي الحالة الصلبة وأيضا في التف

ة في التفاعل متساويا كالغازية التي ي واد الداخل ات الم ون فيھا عدد جزيئ

ي مع جزيئات المواد الناتجة من التفاعل ر ف ، أي إذا تم التفاعل مع عدم تغي

: للتفاعل التالي جم كما في حالة تكوين يوديد الھيدروجين وفقا الح

2 2H (g) + I (g) 2HI(g)

)120(


ات • ع جزيئ او م ر متس ة غي واد المتفاعل ات الم دد جزيئ ان ع ا إذا ك أم

ل ن التفاع ة م واد الناتج ر وضع الم ى تغي ؤدي ال ر الضغط ي إن تغيي ف

واد المتف ات للم دد الجزيئ ون ع دما يك زان، فعن دد اإلت ن ع ر م ة أكب اعل

ي ع نقصان ف تم م ل ي ل أي أن التفاع ن التفاع ة م واد الناتج ات الم جزيئ

:الحجم كما في حالة تكوين النشادر

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)

دة ا لقاع ه تبع تج عن ة ين ى المجموع ع عل ي الواق غط الكل ادة الض إن زي ف

ل ا ھا بحيث يق ة نفس دل المجموع راون أن تع اتلييه وب ق لوش لضغط، ويتحق

ة أي م المجموع اص حج ك بإنق دروجين ذل روجين والھي اد النيت باتح

ادر ى نش ا ال ي وتحولھم ودة ف ادر الموج بة النش ادة نس ى زي ؤدي ال ذا ي وھ

روجين، أي أن دروجين والنيت بة الھي ص نس الي نق زان وبالت وط اإلت مخل

.الطردي االتجاهالتفاعل يتم في

لداخلة في التفاعل أقل من عدد الجزيئات أما عندما يكون عدد الجزيئات ا •

ة ي حال ا ف الناتجة من التفاعل، أي أن التفاعل يتم مع زيادة في الحجم كم

:تحلل خامس كلوريد الفوسفور

5 3 2PCl PCl + Cl

ى ي الحجم أي ال فإن زيادة الضغط تؤدي الى توجيه التفاعل ناحية النقص ف

د الف امس كلوري وين خ اه تك ى اتج ل خفض الضغط عل ا يعم فور، بينم وس

د امس كلوري ل خ اه تحل ي اتج ية أي ف ة العكس ى الناحي ل ال ه التفاع توجي

.الفوسفور

)121(


الوسط الذي حيدث فيه التفاعل -٧

ذيب وع الم ه التفاعل ن تم في ذي ي ائل(ويقصد بالوسط ال ي ) الس المستخدم ف

. لتفاعلتحضير المحاليل أو السائل الذي تم مزجه مع محلول مادة ا

ذيباتولقد و ر الم دل سرعة جد بالتجربة أن تغي ى مع را عل أثيرا كبي ؤثر ت ي

ا معدالت تختلف . التفاعل ة يكون لھ فالتفاعالت التي تتم في األوساط المائي

. األوساط الكحولية أو غيرھا: عنھا إذا ما تمت في أوساط أخرى، مثل

) املساعد(العامل احلفاز -٨

ى تزداد سرعة التف ا أضيف ال ائي إذا م ة اعل الكيمي ادة معين ز التفاعل م حي

.(catalyst)تسمى بالحفاز

تعريف احلفاز

ى ئيلة إل ات ض افتھا بكمي تم إض ي ت ادة الت ك الم از تل ل الحف د بالعام يقص

) تزيد من سرعة التفاعل(محتويات التفاعل، فتغير من معدل سرعة التفاعل

ل ك التفاع ي ذل ترك ف ي دون(دون أن تش ائي ف ر كيمي دث أي تغي أن يح

ا ة – تركيبھ ا الكيميائي ل - بنيتھ اء التفاع د انتھ ة ) بع ن إمكاني رغم م ى ال عل

). كتغير اللون مثال (حدوث بعض التغيرات الفيزيائية عليھا

ه از فإن اء ومما سبق من تعريف الحف د انتھ افزة بع ادة الح تعادة الم يمكن اس

. التفاعل واستخدامھا مرة أخرى

)122(


عمل احلفازات

وھناك عدد . ويتمثل عملھا في تقليل طاقة التنشيط الالزمة لحدوث التفاعل

قليل من التفاعالت الكيميائية الصناعية يحدث دون محفز خاص األمر الذي

دعونا ال ة ىي ي نھاي ذا المرجعتخصيص فصل ف ة ھ ة( لكيناتيكي )ميكانيكي

.التحفيز

أمثلة للحفازات (H2O2)يدروجني تفكك فوق أكسيد اهل

دروجين يد الھي وق أكس ازات، وجد أن تفكك ف ذه الحف وعلى سبيل المثال لھ

:يحدث بشكل بطيء جدا عند درجة حرارة الغرفة وفقا للتفاعل التالي

2 2 2 22H O (aq) 2H O(L) + O (g)⎯⎯→

ز إليهولكن إذا أضيف يد المنجني اني أكس از (MnO2)كمية قليلة من ث كحف

زبشكل يمكن مالحظته، أما فإن التفاعل يحدث بالنسبة لثاني أكسيد المنجني

ة التفاعل د نھاي ائي بع ر كيمي ه أي تغي رأ علي ه دون أن يط ه يمكن جمع . فإن

ائي ر كيمي ه أي تغي از يخرج من التفاعل دون أن يطرأ علي وحيث أن الحف

ة ة الموزون ة الكيميائي ي المعادل ة أو ناتجة ف فإنه ال يظھر بشكل مادة متفاعل

ين، أل ة اسمه أو ي تفاعل مع وده بكتاب ى وج دلل عل ك ي ن ذل دال م ن ب ولك

رمزه الكيميائي على السھم الموجود بين المواد المتفاعلة والناتجة2MnO

2 2 2 22H O (aq) 2H O(L) + O (g)⎯⎯⎯→

)123(


(KClO3)تفكك كلورات البوتاسيوم 2MnO

3 22KClO (s) 2KCl + 3 O (g)⎯⎯⎯→

ة تحضير في ھذا التفاعل يعمل مركب ثاني أكسيد المنج نيز كحفاز في عملي

ذلك يحدث التفاعل ا وب غاز األكسجين من تفكك كلورات البوتاسيوم حراري

از فيجب أن اب الحف ة غي ي حال ا ف بيا، أم عند درجات حرارة منخفضة نس

.تسخن مادة كلورات البوتاسيوم لدرجات حرارة عالية من أجل أن يتفكك

استنتاج

ويعود. ھما يحدثان بسرعة أكبر بوجود الحفازيتضح من المثالين السابقين أن

ة اج لطاق ر طريق يحت ى الحدوث عب ذلك الى أن الحفاز يساعد التفاعل عل

)١٦-١( تنشيط أقل من طاقة التنشيط الالزمة بغياب الحفاز كما في الشكل

ة ) :١٦-١(شكل يط ويالحظ أن قيم ة التنش ى طاق از عل أثير الحف )ت )HΔ ر م تتغي ل

. ألنھا تعتمد على الحالة الفيزيائية للمواد المتفاعلة والناتجة فقط

)124(


أمثلة أخرى على املواد احلافزة

اج ) ١ دروجين إلنت أكاسيد الحديد تزيد من سرعة تفاعل النيتروجين مع الھي

:النشادر

2 2 33H + N 2NH⎯⎯→

.تينات في المعدةأنزيم الببسين يزيد من سرعة ھضم البرو) ٢

ز ) ٣ يد المنجني اني أكس يد (MnO2)ث وق أكس ك ف رعة تفك ن س د م يزي

:الى الماء وغاز األكسجين (H2O2)الھيدروجين 2MnO

2 2 2 22H O 2H O + O⎯⎯⎯→

MnO4)تزيد من سرعة تفاعل البرمنجنات (+Mn2)أيونات المنجنيز ) ٤مع (-

C2O4)األكساالت 2-) .

)125(


تصنيف احلفز

: تصنف عمليات الحفز بشكل عام الى نوعين وھما

: (homogeneous catalysis)احلفز املتجانس ) ١

. (heterogeneous catalysis)احلفز الغري متجانس ) ٢

احلفز املتجانس: أوال

واد وفيه ة، أي أن الم واد المتفاعل يجب أن يكون الحفاز من نفس طور الم

. ز يكونون طورا واحدا فقطالمتفاعلة والناتجة والحفا

للحفز املتجانسمثال توضيحي

ات تصنيع كيحدث خالل عملي ا حيث يحضر ثالث حمض الكبريتي بخاري

ي صناعة حمض الكبريتيك (SO3)أكسيد الكبريت (H2SO4)المستخدم ف

: (SO2)عن طريق أكسدة ثاني أكسيد الكبريت

2 2 32SO (g) + O (g) 2SO (g)⎯⎯→

(SO2)عبارة عن تفاعل بطيء لذا فإن تحويل (O2)مع (SO2) تفاعلإن

ة (SO3)الى ال يتم في الحقيقة بشكل مباشر ولكنه يجري بشكل أكثر مالءم

ك يد النيتري ن أكس ارة ع و عب افز وھ ود ح ي وج ناعية ف ة الص ن الناحي م

(NO) والذي يجعل التفاعل يحدث بسرعة أكبر . NO

2 2 32SO (g) + O (g) 2SO (g)⎯⎯→

)126(


ية حفز ثاني أكسيد الكربيت إىل ثالث أكسيد الكربيت ميكانيك

:يمكن أن تحدث عملية الحفز حسب الميكانيكية اآلتية

2 2

2 2 3

2 2 3

2NO + O 2NO

2NO + 2SO 2NO + 2SO______________________________________2SO (g) + O (g) 2SO (g) ــــة ــ ــــة الكلـي ــ المعادـل

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

ة ن الميكانيكي رة م وة األخي ظ أن الخط ويالح

( )2 2 32NO + 2SO 2NO + 2SO⎯⎯→ ى وة األول ا الخط رتين بينم دث م تح

د استخدما في وھكذا فإن جزيتحدث مرة واحدة، ك ق ئين من أكسيد النيتري

ة وة الثاني ي الخط ا ف ى وأنتج وة األول م الخط ك ل يد النيتري إن أكس ذلك ف ، ك

ة ات النھائي يظھر في معادلة التفاعل الكلية ولم يؤثر بأي طريقة على المكون

. في مزيج التفاعل، وھكذا فإنه يعمل كحفاز في ھذا التفاعل

س احلفز غري املتجان: ثانيا

انس ر المتج ز غي ا الحف تخدم أم از المس إن الحف ا ف ور فيھ ي ط د ف يوج

(phase) ز صلبا ون الحف ا يك ادة م ة وع واد المتفاعل يختلف عن طور الم

. غازية أو سائلة تكونوالمواد المتفاعلة إما أن 2MnO (s)

2 2 2 22H O (aq) 2H O(L) + O (g)⎯⎯⎯⎯→

ا ز المادت ه تمت از فإن ان وحيث أنه يحدث التفاعل على سطح الحف ن المتفاعلت

. أو إحداھما مع سطح الحفاز قبل التفاعل

)127(


ظاهرة االمتزاز على سطح احلفاز

ھي عملية ارتباط الذرات أو الجزيئات أو (adsorption) االمتزازظاھرة

. األيونات على سطح الجسم الصلب الذي ھو الحفاز ھنا

أنواع االمتزاز

(physisorption)االمتزاز الفيزيائي •

زاز يسمى ا االمت وى الرابطة (physisorption)فيزيائي دما تكون الق عن

وى . بين المادة الممتزة والسطح الماز ضعيفة ذه الق دعى ھ وفي ھذه الحالة ت

. بقوى فان درفالز

(chemisorption)االمتزاز الكيميائي •

وى الرابطة (chemisorption)كيميائيا االمتزازيكون ارب الق عندما تق

.ادة الممتزة والسطح الماز في قيمتھا قوى الرابطة الكيميائيةبين الم

ة ات خالل عملي ي الجزيئ ي ف روابط الت زازويمكن أن تنكسر ال ذا االمت وھ

.يمكن أن يكون أساسا في عملية الحفز في بعض الحاالت

للحفز غري املتجانسمثال توضيحي

از كيميائي إضافة كمثال على الحفز الغير متجانس والذي يحدث فيه امتز

باستخدام معدن (C2H4)الى مركب مثل اإليثيلين (H2)الھيدروجين

. البالتين أو النيكل كحفاز

)128(


Pt

2 2 2 3 3CH =CH + H CH -CH⎯⎯→

ميكانيكية تفاعل اهليدروجني مع اإليثيلني يف وجود احلفاز

ي ا ف أربع خطوات كم ى السطح ب ذا التفاعل عل ة ھ يمكن توضيح ميكانيكي

).١٧-١( الشكل

الميكانيكية المقترحة لھدرجة اإليثيلين ) :١٧-١(شكل

)129(


) :أ(في الخطوة

.تندفع جزيئات اإليثيلين والھيدروجين نحو سطح الحفاز

) :ب(في الخطوة

تمتز الجزيئات امتزازا كيميائيا حيث أن زوجا من اإللكترونات في الرابطة

دن باإلضا ع المع ين م ون رابطت ات المضاعفة تك ك تنكسر جزيئ ى ذل فة ال

ذرات ذه ال دن، وھ رتبط أيضا مع المع دروجين ت الھيدروجين الى ذرات ھي

.تنتقل بسھولة عبر سطح المعدن من ذرة الى أخر

) :ج(في الخطوة

تتحد ذرتا ھيدروجين مع جزيء اإليثيلين المرتبط مع السطح حيث تتفاعل

. وتكون مركب اإليثان

ذا ال ة بھ تمر العملي زيء وتس ل ج دروجين لك ي ھي ك بإضافة ذرت كل وذل ش

.إيثيلين لتكون اإليثان

) :د(في الخطوة

يس سھل ه ل زازيندفع مركب اإليثان بعيدا عن السطح ألن ى سطح االمت عل

ذه الحظ أن السطح المستخدم خالل . المعدن ي ھ ان ف ا ك اد كم د ع الخطوة ق

). أ(الخطوة

)130(


خدم احلفز غري املتجانسأهم التفاعالت الصناعية التي تست

ر من ال الصناعة بشكل واسع أكث ي مج ر متجانس ف ز الغي يستخدم الحف

ة ن الناحي ة م اعالت المھم ي بعض التف ا يل ذكر فيم انس، ون ز المتج الحف

:الصناعية

: لتصنيع غاز النشادر (Haber's process)عملية هابر -١

:د كحفاز النيتروجين والھيدروجين بوجود الحديوفيھا يتحد Fe

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)⎯⎯→

ة صناعية حيث ن أھمي ادر م از النش ا لغ ى م ي صناعة وال يخف يستخدم ف

االت ن المج ر م ي كثي رات وف ناعة المتفج ي ص ة وف بات الزراعي المخص

. األخرى

(HNO3) لتصنيع محض النيرتيك (Ostwald Process)عملية أوستفالد ) ٢

از (O2)وغاز األكسجين (NH3)يسخن غاز النشادر وفيھا ي وجود حف ف

وم ين والرودي دن البالت (platinum-rhodium catalyst)مكون من مع

: (ºC 800)عند درجة حرارة

οPt, Rh

3 2 2800 C4NH (g) + 5O (g) 4NO(g) + 6H O(g)⎯⎯⎯→

م يتأكسد روجينأول ث يد النيت يد النيتريك( أكس nitric oxide ( (NO)أكس

اني) دون عملية حفز(المتكون ر تلقائيا الى ث يد النيت nitrogen( وجينأكس

dioxide ((NO2) :

2 2NO(g) + O (g) 2NO (g)⎯⎯→

)131(


روجين وعندما يذوب يد النيت اني أكس ي nitrogen dioxide( (NO2)( ث ف

ن ا م ون مزيج اء يتك روزالم امض النيت (Nitrous acid) (HNO2) ح

:(HNO3) وحامض النيتريك

2 2 2 32NO (g) + H O(L) HNO (aq) + HNO (aq)⎯⎯→

:حول حمض النيتروز الى حمض النيتريك كاآلتي وبالتسخين يت

2 3 23HNO (aq) HNO (aq) + H O (L) + 2NO(g)⎯⎯→

رة NO) ( (nitrogen dioxide) وجينأكسيد النيترأول ال حظ أن أنتج م

ل ن التفاع رى م أخ

ر )األخي )2 3 23HNO (aq) HNO (aq) + H O (L) + 2NO(g)⎯⎯→ ادة ويمكن إع

ر يد النيت اني أكس اج ث nitrogen dioxide( (NO2)( وجيناستخدامه إلنت

. حسب الخطوة الثانية

استخدام احلفازات حلماية البيئة من التلوث) ٣

از تخدم الحف وث يس ن التل ة م ة البيئ ي حماي ا ف المواد (pollution) أيض ب

ون يد الكرب ل أول أكس ارة مث رول أوأ (CO)الض يد النيت (NO) وجينكس

ة ة نتيج راقالمتكون يارات االحت ائن الس ي مك ا. ف ري تحويلھ ث يج حي

ين ن البالت ون م ازات تتك تخدام حف وم (Pt) باس يد (Pd)أو البالدي أو أكس

الي دن انتق ل (transition metal oxide)مع (Cu2O3)أو (CuO)مث

. (N2)و (CO2)الى مواد أخرى غير ضارة مثل

)132(


أنواع تفاعالت احلفز

:تفاعالت الحفز على نوعين

تفاعالت احلفز اإلجيابي ) أ

اعالت ي تف رى وھ ادة أخ افة م ة إض ريانھا نتيج دل س زداد مع از(ي ) حف

ة . أن تشترك ھذه المادة في التفاعل بكميات صغيرة دون وقد سبق ذكر أمثل

.كثيرة على النوع من الحفز

تفاعالت احلفز السلبي ) ب

ق واد تعي دل سريانھا نتيجة إضافة السموم وھي م ل مع اعالت يق وھي تف

. عمل المواد الحافزة

:ا ومثالھ

ادة (S) الكبريت ى زي افزة تساعد عل ادة ح يقلل من فعالية أكاسيد الحديد كم

. سرعة تفاعل النيتروجين مع الھيدروجين إلنتاج النشادر

:ملحوظة ا من الحدوث إذا • اعال م يس في استطاعتھا أن تمكن تف إن جميع المواد الحافزة ل

. كان غير قابل للحدوث بغياب الحفازة أو ال يؤثر الحف • واد المتفاعل ة الم ى مستوى طاق ين عل از المستخدم في تفاعل مع

الناتجة وال يزيد أو يقلل من كمية المواد الناتجة ائي، • وازن الكيمي ت الت ة ثاب ن قيم از م ر الحف ة ال يغي رارة معين ة ح د درج عن

ذلك ل للحدوث وب ائي القاب ادة سرعة التفاعل الكيمي ويقتصر دور الحفاز على زي . تفاعل الوصول الى حالة التوازن بسرعةيتيح لل

:حدد المادة الحافزة في التفاعالت التالية ) س

)133(


:التفاعل التايل ) ١3 2O + O 2O⎯⎯→

:يمر بخطوتين ھما الذي 3 2 2

2 2

1) O + NO NO + O

2) NO + O NO+O

⎯⎯→

⎯⎯→

ي افزة ھ ادة الح تھلك (NO)الم ه دون أن تس ل وخرجت من ي التفاع ت ف ا دخل ألنھ ). يتغير تركيبھا الكيميائيون أن بد(

:التفاعل التايل ) ٢2 2 32SO + O 2SO⎯⎯→

:يمر بخطوتين ھما 2 2

2 2 3

1) 2NO + O 2NO

2) 2NO + 2SO 2SO 2NO

⎯⎯→

⎯⎯→ +

ا ھي افزة ھن ه دون أن (NO)المادة الح ا دخلت في التفاعل وخرجت من أيضا ألنھ ). يتغير تركيبھا الكيميائيدون أن (تستھلك

)134(


عوامل اإلثارة -٨

ا أثيرا إيجابي ارة ت ل اإلث ؤثر عوام اعالت –ت م التف ي معظ رعة –ف ى س عل

. الحرارة، اإلشعاعات ، الضوء: ومن عوامل اإلثارة . التفاعل

:ما العامل المؤثر على سرعة كل من التفاعالت التالية )١س

ه يتفاعل مسحوق الزنك مع حمض الكبريتيك بسرعة أكبر من تفاع )أ ة من ل كتل . مع نفس الحمض

.يتفاعل الصوديوم مع الماء بسرعة أكبر من تفاعل الحديد مع الماء )بر إلقاء )ج ل خطورة أكب عود الثقاب في مستودع أفرغ حديثا من الجازولين يمث

. مما لو كان المستودع مليئا بالجازوليند )د ائش ويمت ي الحش رعة ف ران بس تعل الني فة تش اء عاص ي أثن ب ف ا اللھ فيھ

. بسرعة بينما يمتد اللھب فيھا ببطء في يوم ساكن . ينطفيء عود ثقاب مشتعل عند ھبوب الريح )ھـين )و ين اإليثيل ة ب ل الھدرج دث تفاع ان (C2H4)يح ون اإليث دروجين لتك والھي

(C2H6) في وجود البالتين بسرعة كبيرة .

ى حدوث تفا )٢س اع في درجة الحرارة عل ة تنشيط يساعد اإلرتف عل ذي طاق

.أذكر سببين لتبرير ذلك. عالية بسرعة أكبر

ا يكون سريعا في وجود )٣س بطء ولكن تفاعلھم تتفاعل مادتان مع بعضھما ب

التين ر . حافز وتكون نواتج التفاعل متشابھة في كلتا الح ي تتغي ة الت وضح الكيفي)وھل تتغير . في كلتا الحالتين (Ea)بھا طاقة التنشيط )EΔ.

روجين )٤س يد النيت وم أكس يد (NO)يق ث أكس م ثال ي تحط افز ف دور الح ب

. الكبريت الى ثاني أكسيد الكبريتادلت ادلتين يأكتب مع اتين المع ين أن ھ اعلين، وب افز في التف ن توضحان دور الح

. يمكن جمعھما إلعطاء المعادلة النھائية

)135(


(Law of Mass Action)قانون فعل الكتلة

واد ) التركيزات(يربط قانون فعل الكتلة بين معدل التفاعل والكتل الفعالة للم

. المتفاعلة

نص قانون فعل الكتلة

ة " ل الفعال ا مع حاصل ضرب الكت معدل التفاعل الكيميائي يتناسب طردي

د درجة ) التركيزات( للمواد المتفاعلة مرفوعا ألس عدد جزيئاتھا، وذلك عن

)".ثابتة(معينة حرارة


: بالنسبة للتفاعل التالي

aA + bB cC + dD

: يعبر عنه (rf)فإنه بالنسبة للتفاعل األمامي، إن معدل التفاعل األمامي

[ ] [ ][ ] [ ]

a bf

a bf f

r α A B

r = k A B

.ھو ثابت سرعة التفاعل األمامي (kf)حيث

ير ث تص ي، حي ل الخلف بة للتفاع ان وبالنس واد (D)و (C)المادت ا الم ھم

:يعبر عنه كما يلي (rb)المتفاعلة، فإن معدل التفاعل الخلفي

[ ] [ ][ ] [ ]

c db

c db b

r α C D

r = k C D

. ھو ثابت سرعة التفاعل الخلفي (kb)حيث

)136(


امي دل سرعة التفاعل األم إن مع وعندما يصل التفاعل الى حالة اإلتزان، ف

:، أي أن )لعكسيا(يساوي معدل سرعة التفاعل الخلفي

[ ] [ ] [ ] [ ]f b

a b c df b

r = r

k A B = k C D

:وبترتيب المعادلة السابقة [ ] [ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ] [ ]

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ] [ ][ ] [ ]

a b c df b

a b c dbf

b ba b c d

fa b a b

b

c d

fa b

b

k A B = k C D

kk A B C Dk k

A B C Dkk A B A B

C Dkk A B

=

=

=

ل (kf/kb)حيث ي، تمث امي والخلف ابتي سرعة التفاعل األم حاصل قسمة ث

الرمز ا ب ذا الثابت اسم ثابت "Kc"وھو قيمة ثابتة يرمز لھ ى ھ ق عل ويطل

. "Kc"اإلتزان

: أي أن

[ ] [ ][ ] [ ]

c d

fc a b

b

C DkK = =k A B

)137(


سرعة التفاعل الكيميائي

ةب يعبر عن سرعة التفاعل الكيميائي واد المتفاعل معدل التغير في تراكيز الم

ائي( ل كيمي ن تفاع ة م ين )أو الناتج ن مع ي زم دة. ف ادة بوح اس ع وتق

mol L-1 s-1).(


: إذا افترضنا أنه لدينا التفاعل التالي

A + B C + D [X] [Y]

⎯⎯→

ث أن ين أن [X]حي ي ح ة، ف واد المتفاعل زات الم ل تركي ل [Y]تمث تمث

. تركيزات المواد الناتجة

ر عن سرعة وطبقا للتعريف المذكور آنفا لسرعة التفاعل، فإنه يمكن التعبي

:كما يلي (V)التفاعل

.عن طريق النقص في تركيزات المواد المتفاعلة) أ

d[X]V = - dt

: عن طريق الزيادة في تركيزات المواد الناتجة ) بd[Y]V =

dt

ل بة للتفاع )وبالنس )A + B C + D⎯⎯→ دل ن مع ر ع ن التعبي ه يمك فإن

:ھذا التفاعل بإحدى الصورتين التاليتين

)138(


d[X]r = -

dt

أو

d[Y]r = dt

ين رين األول ي التعبي البة ف ارة الس ي اإلش d[X]وتعن d[X]V = - , r = - dt dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

أن ب

ة ارة الموجب زمن واإلش ع ال اقص م ز يتن رين التركي ي التعبي فd[Y] d[Y]V = , r =

dt dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

. تعني أن التركيز يزداد مع الزمن

مزيد من اإليضاح

دل التفاعل واد وكما ذكرنا سابقا، فإن مع ز الم ي تركي ر ف دار التغي ي مق يعن

:ولنأخذ المثال العام التالي . المتفاعلة أو الناتجة في زمن معين

aA + bB cC + dD⎯⎯→

ادة ز محدد من الم ط تركي ز محدد من "A"فإذا بدأنا التفاعل بخل مع تركي

ز كل من "B"المادة ي تركي ر ف ر عن مدى التغي ه يمكن التعبي و "A"فإن

"B" وكذلك مدى التغير في تركيز المواد الناتجة ،"C" و"D" ) مع األخذ

ن ل م ز ك إن تركي ل ف ة التفاع د بداي ه عن ار أن ي اإلعتب اوي Dو Cف يس

ط ) صفرا د خل ة التفاعل عن ذ بداي زمن من ر ال ع تغي ع "A"م ك "B"م وذل

و موضح ا ھ زمن كم ز وال ن التركي ل م ين ك ة ب ة بياني م عالق بالشكل برس

)١٨-١.(

)139(


العالقة بين التركيز والزمن ) :١٨- ١(الشكل

دل سرعة التفاعل ر عن مع ذا يمكن التعبي )وھك )aA + bB cC + dD⎯⎯→

ادة ادة (B)أو (A)إما بقياس استھالك الم وين الم اس تك زمن، أو بقي مع ال

(C) أو(D) الصور التالية مع الزمن، ويمكن التعبير عن ھذا ب :

الصورة الرياضية عن معدل سرعة التفاعل التعبري

الداخلة في التفاعل (A)معدل سرعة نقصان المادة

[ ]d Arate = -

dt

الداخلة في التفاعل (B)معدل سرعة نقصان المادة

[ ]d B

rate =dt

−

الناتجة عن التفاعل (C)معدل سرعة تكوين المادة [ ]d C

rate =dt

الناتجة عن التفاعل (D)معدل سرعة تكوين المادة [ ]d D

rate =dt

إشارة السرعة عند التعبير عن سرعة التفاعل بداللة المواد المتفاعل تسبق : علل )س ؟سالب

)140(


:ملحوظات

ل ) ١ رعة التفاع دل س ظ أن مع ن المالح )م )aA + bB cC + dD⎯⎯→

:عنھا بالعالقات والمعبر

[ ]d Arate = -

dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

،[ ]d Brate = -

dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

،[ ]d Crate =

dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠، [ ]d D

rate = dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ين ذ بع م تأخ ارل اد العنصري االعتب واد (stoichimetry)نسب اإلتح للم

ة (المتفاعلة أو الناتجة ي المعادل ا a, b, c)بشكل مبسط عدد الموالت ف مم

دل ى مع أثير عل ا أي ت يس لھ واد ل يدل على أن نسبة اإلتحاد العنصري للم

. السرعة

ة ) ٢ ل األربع ق العوام د تطبي رارة (عن ة ح ة، درج واد المتفاعل ة الم طبيع

نالحظ أننا )التفاعل، الوسط الذي يحدث فيه التفاعل، تركيز المواد المتفاعلة

)ذ التفاعل ثبتنا عامل طبيعة المواد والوسط بأخ )aA + bB cD + dD⎯⎯→

ة د درجة حرارة معين ة( وحينما يعمل التفاعل عن يكون عامل درجة )ثابت

و ع وھ ل الراب ى العام ا ويبق أثير أيض ديم الت رارة ع واد الح ز الم تركي

. [A] ,[B] المتفاعلة

الي كل الت ي الش ا ف زمن كم ع ال ز م ي التركي ر ف ا التغي م بياني دما نرس وعن

)١٩-١( :

)141(


.التغير في تركيز المواد المتفاعلة والناتجة بالنسبة للزمن ) :١٩-١(شكل

ة ادة المتفاعل ز للم ر التركي اعالت أن تغي ز المتف ى تراكي ن منحن ظ م نالح

( )ΔA وت )مثال، يتناقص مع الزمن مع ثب )Δt ين ر ب (t1, t2)حيث أن التغي

ذا أي (t3, t4)أكبر منه بين أن سرعة التفاعل ستختلف باختالف الزمن وھ

ر ة التعبي ق لدالل ر دقي را صعبا وغي ل أم ر عن سرعة التفاع ل التعبي يجع

ع ا م ي أن سرعة التفاعل تتناسب طردي ذا يعن التركيز مباشرة، ولكن ھ ب

انون وھذ تراكيز المواد المتفاعلة عند أي زمن خالل التفاعل ا يعرف بق ا م

)السرعة، لذا فإن سرعة التفاعل )aA + bB cC + dD⎯⎯→ تساوي:

[ ]x yrate = k A B⎡ ⎤⎣ ⎦

ان : kحيث يس (y)و (x)ثابت السرعة، والقوت ة التفاعل ول ران عن رتب تعب

واد [B]و [A]أما . لھما عالقة بنسب اإلتحاد العنصري للمواد ز الم ا تراكي فھم

. بالترتيب (A)، (B)اعلة المتف

)142(


واد ) ٣ وين الم تھالك أو تك بة الس ل بالنس رعة التفاع ارن س ا نق حينم

.أو الناتجة فإنه يمكننا استخدام نسب اإلتحاد العنصري المتفاعلة


: لديك التفاعل التالي A + 2B 3C + 5 D⎯⎯→

تھالك رعة اس أن س ول ب ة والق ا المقارن رعة (A)يمكنن اوي نصف س تس

: أي أن (D)تكوين سرعة وخمس (C)وثلث سرعة تكوين (B)استھالك

[ ] [ ] [ ] [ ]d A d B d C d D1 1 1- = - = dt 2 dt 3 dt 5 dt

=

: مع العلم بأن سرعة التفاعل يعبر عنھا بالعالقة

[ ]( )n mrate = k A B⎡ ⎤⎣ ⎦

ة )١س ادة المتفاعل ز الم ر تركي ى (2-10 × 3.5)من (A)يتغي خالل (2-10 × 2.85)ال(23 min) احسب سرعة التفاعل معبرا عنه بالدقيقة وأخرى بالثانية ،.

: لتفاعل من الرتبة األولى تساوي (k)إذا كانت قيمة ثابت السرعة )٢س (3 × 10-7 s-1) للمادة المتفاعلة يساوي االبتدائيوكان التركيز(0.1 mol L-1) احسب

:سرعة التفاعل اإلبتدائية بالوحدة

mol L-1 s-1) ج mol ml-1 s-1) ب mol L-1 s-1) أ

)143(


:على سرعة التفاعل وقانون سرعة التفاعل زأثري الرتكيت

ة ة تابع د درجة حرارة ثابت ائي عن ا أن سرعة التفاعل الكيمي لقد وجد عملي

ل، ي التفاع تركة ف واد المش ع الم ز بعض أو جمي ادة لتراكي ي الع ا ف ولكنھ

.كيز المواد المتفاعلة فقطتابعة لترا

ذا • فإذا كانت تراكيز أو تركيز مادة ناتجة يؤثر على سرعة التفاعل فإن ھ

ا ا ذاتي مى تثبيط أثير يس ا (autoinhibition)الت زا ذاتي أو حف

(autocatalysis).

أما إذا وجد مادة أخرى غير المواد المتفاعلة أو الناتجة تؤثر على سرعة •

حسب طبيعة التأثير ھل ھي تقلل أو تزيد من سرعة مى التفاعل فإنھا تس

:التفاعل كما يلي

ل من سرعة التفاعل (retarder or inhibitor) املثــبط )أ وھو يقل

.(negative catalysis) بالحفز السالبويسمى ھذا التأثير

مى (accelerator) املعجــل )ب ل ويس رعة التفاع ن س د م و يزي ذا وھ ھ

. (positive catalysis)موجب الحفز الالتأثير ب

قانون سرعة التفاعل

انون ز بق ل والتركي رعة التفاع ين س ة ب ين العالق ي تب ة الت مى المعادل تس

. (rate law) سرعة التفاعل

)144(


التنبؤ بقانون سرعة التفاعل

ائي ل كيمي ل ألي تفاع رعة التفاع انون س ؤ بق ام التنب كل ع ن بش وال يمك

ة الكي ر للمعادل رد النظ يبمج ل الكل ة للتفاع ة الموزون ميائي

(overall reaction) ا بل يجب معرفة ذلك بالتجربة، لذا فإنه يسمى أحيان

.بقانون سرعة التفاعل التجريبي

لبعض التفاعالت الكيميائية لقوانين سرعة التفاع) : ٤-١(جدول قانون سرعة التفاعل المحدد تجريبيا عند درجة

حرارة ثابتة Experimentally determined rate law

(at constant temperature)

التفاعل الكلي

Overall reaction

{ }' 22 2

d[HI]r = = 2 k[H ][I ] - k [HI]dt

2 2H + I 2HI⎯⎯→ 1.

[ ]1/2

2 2'

2

2k [H ].[Br ]d[HBr]r = = dt 1 + k HBr /[Br ]

2 2H + Br 2HBr⎯⎯→ 2.

- --

-

k OCl Id[Cl ]r = = dt OH

⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎡ ⎤⎣ ⎦

-OH- - - -OCl + I OI + Cl⎯⎯⎯→ 3.

[ ] -3 24 3 2

d[(CH ) CO]r = - = k (CH ) CO OHdt

⎡ ⎤⎣ ⎦-

3 2 2 2

OH3 3

(CH ) CO + 3Br + H O

CH COOH + CHBr + 3HBr⎯⎯⎯→

4.

بعض المعادالت التي توضح تغيرات تراكيز المواد ) ٤-١(يوضح الجدول

ت ي تم ة الت اعالت الكيميائي بعض التف زمن ل ابع لل ة كت ة والناتج المتفاعل

وھذه المعادالت تبين اعتماد سرعة دراستھا عمليا عند درجة حرارة ثابتة،

واد المشتركة في التفاعل ي كل التفاعل الكيميائي على تراكيز الم وھي ف

ويالحظ من الجدول أنه على الرغم من أن . حالة تمثل قانون سرعة التفاعل

)145(


ة نفسھا ة الكيميائي ع المعادل روم يتب ود والب تفاعل الھيدروجين مع كل من الي

. قانون سرعة تفاعل خاص به يختلف عن اآلخرإال أن كال منھما له

اعلين األول ة التف ت دراس د تم )لق )2 2H + I 2HI⎯⎯→ اني والث

( )2 2H + Br 2HBr⎯⎯→ ث ا الثال ازي، أم ور الغ ي الط ف

( )-OH- - - -OCl + I OI + Cl⎯⎯⎯→ ع والراب

( )-OH3 2 2 2 3 3(CH ) CO + 3Br + H O CH COOH + CHBr + 3HBr⎯⎯⎯→ ففي محلول

ة ب مالحظ ا يج ائي، كم ى k'i)(و (ki)أن م د عل اد تعتم ا أبع ت لھ ثواب

. التفاعل المعني وعلى ظروف التفاعل

السابق )٤-١( مالحظات على اجلدولل )١ ة التفاع ع معادل يطة م ة بس ه عالق ل ال تربط رعة التفاع انون س ق

اني اعلين األول والث ادلتي التفاعل للتف الكيميائي الموزونة، فمثال نجد أن مع : متشابھتين

2 2

2 2

H + I 2HI,

H + Br 2HBr

⎛ ⎞⎯⎯→⎜ ⎟⎜ ⎟⎯⎯→⎝ ⎠

ا ا أنن ولكن قانوني سرعتي التفاعلين يختلفان عن بعضھما بشكل جذري كم

ع ل الراب ظ أن التفاع نالح

( )-OH3 2 2 2 3 3(CH ) CO + 3Br + H O CH COOH + CHBr + 3HBr⎯⎯⎯→ ن دا م ر تعقي أكث

)التفاعل الثاني )2 2H + Br 2HBr⎯⎯→ولكن قانون سرعته أبسط بكثير ، .

)146(


ن سرعة التفاعل غير معتمد على كل مادة متفاعلة أو يمكن أن يكون قانو )٢

اعلين التي التف ي ح ح ف و موض ا ھ ة كم ناتج

( )2 2 2 2H + I 2HI, H + Br 2HBr ⎯⎯→ ل →⎯⎯ رعة ك انون س د أن ق ث نج حي

تفاعل يعتمد على تركيز المادة الناتجة باإلضافة الى تراكيز المواد المتفاعلة

{ }

[ ]

' 22 2

1/22 2

'2

d[HI]r = = 2 k[H ][I ] - k [HI] , dt


⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

:تفاعلين الثالث والرابع بينما نجد في ال-

-

OH- - - -

OH3 2 2 2 3 3

OCl + I OI + Cl

CH ) CO + 3Br + H O CH COOH + CHBr + 3HBr

⎛ ⎞⎯⎯⎯→⎜ ⎟⎜ ⎟⎯⎯⎯→⎝ ⎠

أن قانون سرعة التفاعل لكل منھما ال يعتمد على تراكيز المواد الناتجة

[ ]

- --

-

-3 23 2

k OCl Id[Cl ]r = = , dt OH


⎛ ⎞⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎜ ⎟⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦

⎜ ⎟⎜ ⎟⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦⎝ ⎠

.

: كما أن قانون سرعة التفاعل الرابع

[ ] -3 23 2


⎛ ⎞⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦⎝ ⎠

)147(


ع يوضح أن سرعة التفاعل ليس من الضروري أن تعتم ز جمي ى تراكي د عل

ى سرعة (Br2)المواد المتفاعلة، حيث أن زيادة تركيز البروم ؤثر عل ن ت ل

. التفاعل

ل )٣ رى مث واد أخ ز م ى تركي ل عل رعة التفاع انون س د ق ن أن يعتم يمك

ادة ر ع ي ال تظھ ات الت وافز والمثبط ة الح ة الموزون ة الكيميائي ي المعادل ف

ون الھ ود أي ة وج ي حال ا ف انون سرعة للتفاعل كم ن ق ل م ي ك يد ف يدروكس

:التفاعلين الثالث والرابع

[ ]

- --

-

-3 23 2



⎛ ⎞⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎜ ⎟⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦

⎜ ⎟⎜ ⎟⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦⎝ ⎠

على الرغم من عدم وجوده في المعادلة الكيميائية لكل منھما، ويالحظ أن

:أيون الھيدروكسيد يقلل سرعة التفاعل الثالث -OH- - - -

- --

-

OCl + I OI + Cl ,


⎛ ⎞⎯⎯⎯→⎜ ⎟

⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎜ ⎟⎜ ⎟⎡ ⎤⎣ ⎦⎝ ⎠

: ولكنه يعجل سرعة التفاعل الرابع

[ ]

-OH3 2 2 2 3 3

-3 24 3 2

(CH ) CO + 3Br + H O CH COOH + CHBr + 3HBr, d[(CH ) CO]r = - = k (CH ) CO OH

dt

⎛ ⎞⎯⎯⎯→⎜ ⎟⎜ ⎟⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦⎝ ⎠

)148(


ابق دول الس ي الج واردة ف ة ال ن األمثل ا م دول ( يتضح لن ه ال )٤-١(ج أن

ة ة الكيميائي ة المعادل رد معرف ل بمج رعة التفاع انون س ؤ بق ن التنب يمك

انون ى ق د أن الحصول عل ا نؤك الموزونة للتفاعل الكلي، األمر الذي يجعلن

. التجارب العملية فقط سرعة التفاعل يجب أن يتم عن طريق

)149(


(Order of Reaction) رتبة التفاعل

ي ر ف طة التغي ل بواس دل التفاع ه مع أثر ب ذي يت الطريق ال ؤ ب ن التنب ال يمك

ين . الشاملةتركيز المواد المتفاعلة في المعادلة الكيميائية د أن يع لذا فإنه ال ب

. تالية لمزيد من التوضيحكما مر معنا سابقا واألمثلة ال تجريبيا


يد امس أكس ير خ ة لتكس ة التالي ائج التجريبي ة النت ك مجموع ال ذل ومث

(ºC 25)عند (NO2)مقابل ثاني أكسيد النيتروجين (N2O5)النيتروجين

2 5 2 22N O 4NO + O⎯⎯→ 0.080 0.040 0.020 [N2O5] (mol L-1)

2.8 × 10-6 1.4 × 10-6 0.70 × 10-6 Rate (mol L-1 s-1)

2 22NO 2NO + O⎯⎯→ 0.080 0.040 0.020 [NO2]

12.0 × 10-13 3.0 × 10-13 0.75 × 10-13 Rate (mol L-1 s-1)

ز اعفة تركي ابق أن مض دول الس يم الج ن ق نالحظ م ا (N2O5)ف يقابلھ

سرعة تزيد (NO2)مضاعفة سرعة التفاعل، بينما نجد أن مضاعفة تركيز

. التفاعل أربعة أمثال سرعته األولى

ادةوعليه نجد أن سرعة التفاعل ز الم ا مع تركي ا األول تتناسب طردي بينم

ك . تتناسب سرعة التفاعل الثاني طرديا مع مربع تركيز المادة ويعبر عن ذل

:بالصيغ الرياضية التالية

[ ] [ ]22 5 2rate α N O , rate α NO

)150(


ا وبدال من التناسب الطرد ي كل منھم اج ثابت ف د إدم ادلتين بع ي تكتب المع

:، فتكون الصيغة الجديدة لكل منھما kھو ثابت السرعة

[ ][ ]

2 5

22

rate = k N O

rate = k NO

ادالت ذه المع رف ھ رعةوتع ة الس رعة أو معادل انون الس وھي توضح . بق

ة واد المتفاعل ز الم ل وتركي ين سرعة التفاع ة ب ت التناسب . العالق ا ثاب أم

. ى ثابت السرعة لتفاعل معينفيسم

قيمة سرعة التفاعل وثابت السرعة

رعة د أن س زمن ، نج رور ال ة بم ادة المتفاعل ز الم اض تركي را النخف نظ

ة طوال (k)تتناقص باضطراد أما ثابت السرعة لالتفاع ه ثابت فتبقى قيمت

ة للتفاعل .التفاعل ا ازدادت سرعة التفاعل . وھو بذلك يمثل صفة ھام فكلم

(k)لما كانت قيمة ك . كبيرة والعكس صحيح أيضا


:اتحاد الھيدروجين واليود عند درجة حرارة متوسطة

2 2H + I 2HI⎯⎯→

د درجة ذا التفاعل عن ، فوجد (ºC 400)ولقد أجريت تجارب كثيرة على ھ

ذلك تكون مع H2و I2أن سرعة التفاعل تتناسب طرديا مع كل من ة وب ادل

:سرعة التفاعل كما يلي

[ ][ ]2 2rate = k H I

)151(


مع ثم أعيدت التجربة (I2)و (H2)فإذا قيست السرعة عند تركيز معين من

دروجين د للھي ز جدي ز (H2)تركي زه السابق وتركي ى ضعف تركي يصل ال

جديد لليود يصل الى ثالثة أمثال تركيزه السابق فإننا نجد أن سرعة التفاعل

. داد الى ستة أمثال سرعته السابقةتز

اد ل المض رعة التفاع د أن س د وج زيء ولق تحطم ج دما ي (HI)، أي عن

: 2[HI]، تتناسب طرديا مع مربع تركيز )(I2و (H2)إلعطاء ) بالحرارة(

2 22HI H + I⎯⎯→

: لتكون معادلة السرعة بالشكل التالي

[ ]2 2

2

2HI H + I

rate = k HI

⎯⎯→

)٣٢( مثال

ان (mol L-1 s-1 6-10 × 8.0)فكانت (HI)قيست سرعة تحطم ا ك ، حينم

ة (HI)تركيز اويا للقيم اء التفاعل مس ذا (M 0.040)في إن ا سرعة ھ ، فم

مع بقاء الحرارة دون تغير؟ (M HI 0.010)التفاعل إذا كان تركيز

احلل

: ھي HIمعادلة سرعة تحطم

[ ]2rate = k HI

:كما يلي (M 0.040)سب ثابت سرعة التفاعل أوال من التركيز نح

)152(


[ ]( )

( )

2

2-6

-6 -1 -1

2 2 -2

-3 -1 -1

rate = k HI

8.0 10 = k 0.040

8.0 × 10 mol L sk = 0.040 mol L

k = 5 10 L mol s

×

×

: (0.010 M = [HI])وبالتالي لحساب سرعة التفاعل عند التركيز

[ ]( )

2

-3 2

-7 -1 -1

rate = k HI

rate = 5 10 (0.010)

rate = 5 10 mol L s

× ×

×

نخفض ى نجد أن سرعة التفاعل ت وعند مقارنة ھذه السرعة بالسرعة األول

:بمقدار

( )( )

-7

-6

rate at [HI] = 0.010 5 10 1rate at [HI] = 0.040 8.0 10 16

×= =

×

ز ، والسبب أن د نقصان التركي وبالتالي تنقص سرعة التفاعل الى الربع عن

.سرعة التفاعل تتناسب طرديا مع التركيز

)153(


رتبة التفاعل

:قانون السرعة التالي في

[ ]( )x yrate = k A B⎡ ⎤⎣ ⎦

واد اسم رتبة التفاعل (x) ,(y)أطلقنا على ة (B)و (A)للم التفاعل ، ورتب

ى ا من الصفر ال ي أرقام ا 3تعن د عنھ د تزي ا وق ي الغالب أرقام ون ف ، وتك

. صحيحة ولكن في بعض األحيان قد تصبح كسورا


[ ][ ]

x

x

A B

rate α A

rate = k A

⎯⎯→

إن (x = 0)إذا كانت ة ف ذه الحال ة صفر، وفي ھ إن التفاعل من الرتب ف

.يؤثر في سرعة التفاعلزيادة أو نقص تركيز ھذه المادة ال

.فإن التفاعل من الرتبة األولى (x = 1)إذا كانت

.فإن التفاعل من الرتبة الثانية (x = 2)إذا كانت قيمة

.فإن التفاعل من الرتبة الثالثة (x = 3)إذا كانت

.فإن التفاعل من الرتبة الكسرية (x = 1/2)إذا كانت

)154(


تعريف رتبة التفاعل الكلية

واد الكلية بة التفاعلتعرف رت زات الم ري ألسس تركي ا المجموع الجب بأنھ

رعة انون الس ة أو ق ي معادل ين ف ة المب دل –المتفاعل ى مع ؤثر عل ي ت والت

. التفاعل الكيميائي

ة ي العالق ]وف ]( )x yrate = k A B⎡ ⎤⎣ ة التفاعل ⎦ إن رتب وع (n)ف ھي المجم

: (x, y)الجبري للقوى

n = x + y

ةالتفاعل ونقول إن ادة (x) ذو رتب ة (A) بالنسبة للم بالنسبة (y)، وذو رتب

ادة ة (k)و . (B)للم س درج د نف ت عن و ثاب ل وھ رعة التفاع ت س و ثاب ھ

.الحرارة، وكل تفاعل له ثابت مميز له

ائعان ا الش ة ھم ائي الرتب ادي والثن ل األح ة والتفاع ن أن الرتب الرغم م ، ب

ي ر(الجزئ روف أيضا، ) الكس ادر وتمع ي ن ة الصفري والثالث ل الرتب فاع

. وجودھما

تنتاج ل اس ة التفاع رد رتب دھا بمج ن تحدي ة ال يمك ل الكلي ة التفاع ادة، أو رتب ألي م .عتمد على التجربة بشكل أساسالنظر للمعادلة، بل ي

اعالت و زات المتف ال من تركي ة ك تتضمن النتائج العملية للقياسات الكيناتيكي

اء والنواتج عند األز ي أثن وت درجة الحرارة ف اة ثب ة، مع مراع منة المختلف

. التفاعل

اعالت زات المتف ي دوال لتركي اعالت ھ رعة التف ة لس رات النظري والتعبي

:وھي معادالت تفاضلية من النوع . وأحيانا تركيزات النواتج

)155(


11 2 n

dc = f (c ,c ...................,c )dt

:ي تركيز المتفاعالت وفي معظم األحيان تكون السرعة متناسبة مع النقص ف

a b nAA B N

dc- = K' c c .........cdt

: وإذا اعتبرنا التفاعل

( )aA + bB dD⎯⎯→

اوي رعته تس ]وس ]d A-

dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

دائي ز اإلبت نا أن التركي و فرض :، فل

[ ] [ ]( )A = a, B = b ز زمن (D)وتركي د ال اوي (t)عن تطيع xيس ا نس فإنن

: (A)بالنسبة للمادة المتفاعلة (t)أن سرعة التفاعل عند الزمن القول

[ ]d a - xrate = -

dt

: Dأو بالنسبة للمادة الناتجة

dxrate = - dt

)156(


: لرتب التفاعالت أمثلة توضيحية

:بدراسة تفاعل تكسير خامس أكسيد النيتروجين الممثل بالمعادلة التالية •

2 5 2 22N O 4NO + O⎯⎯→

: وھذا التفاعل يتبع القانون التالي

2 52 5

d[N O ]- = k [N O ]dt

. حادي الرتبةأوھو تفاعل

:انحالل ثاني أكسيد النيتروجين •

2 22NO NO + O⎯⎯→

: فقانون السرعة له يكون

222

d[NO ]- = k [NO ]dt

. وھو تفاعل ثنائي الرتبة

ة تفاعل • ثالثي إيثيل األمين مع بروميد اإليثيل في البنزين، وتمثله المعادل

: التالية

( ) ( )2 5 2 5 2 53 4C H N + C H Br C H NBr⎯⎯→

: ويكون قانون السرعة الذي يمثله ھو

[ ][ ]2 52 5 2 5 3

d[C H Br]- = k C H Br (C H ) Ndt

. وھو تفاعل ثنائي الرتبة

)157(


: (K 720)تفاعل تكسير األسيتالدھيد في وسط غازي عند •

3 4CH CHO CH + CO⎯⎯→

:لھذا التفاعل ھو ويكون قانون السرعة

[ ]3/ 233

d[CH CHO]- = k CH CHOdt

ا . (3/2)وكما ھو واضح من المعادلة فإن رتبة التفاعل السابق ھي ا بين وكم

سابقا فإنه ال يشترط أن تكون رتبة التفاعل أعدادا صحيحة، فمن الممكن أن

ة التف ون رتب رتك ددا صحأو، ا اعل كس ون ع ن أن تك ا يمك يحا أو صفرا كم

. عددا سالبا، ويعتمد ھذا على مدى تعقد التفاعل

الرتبة صفر للمادة

اء التفاعل، أو الرتبة صفر ا أثن ادة يبقى ثابت ز الم ي أن تركي ادة تعن ألي م

م الثابت ل . يحدث عليه تغير طفيف بحيث يمكن اعتباره في حك ي مث تم ف وي

ال الترا وال إدخ ذه األح ل ھ رعة التفاع ت س ي ثاب ة ف ز الثابت ال (k)كي ويق

ة ة كاذب ل مرتب ه انتح ذ بأن ل عندئ ك (pseudo order) للتفاع ال ذل ومث

ل كر القصب بفع ول س ث تح ة، حي اض القوي ازة كاألحم ل حف ون عوام يك

:التفاعل كما يلي +H+

12 22 11 2 6 12 6 6 12 6C H O + H O + H C H O + C H O⎯⎯→

:ويكون سرعة التفاعل معبرا عنه بـ

[ ] [ ][ ]12 22 11 +12 22 11 2

d C H Orate = - k C H O H O H

dt⎡ ⎤= ⎣ ⎦

)158(


ث ]حي ]12 22 11C H O ب، و كر القص ز س ن تركي ر ع ز [+H]تعب تركي

ا افز، أم ل ح ذي يعمل كعام ز الوسط [H2O]الحامض ال ر عن تركي فيعب

ل ه التفاع ري في ذي يج رعة . ال ة الس ي معادل ين ف و مب ا ھ وكم

[ ] [ ][ ]12 22 11 +12 22 11 2

d C H Orate = - k C H O H O H

dt⎛ ⎞

⎡ ⎤=⎜ ⎟⎣ ⎦⎝ ⎠

ة نجد التفاعل من الرتب

افز [+H]إال أن . ألن حاصل جمع أسس التراكيز ھو ثالثة. الثالثة كعامل ح

ر نتيجة التفاعل [H2O]يبقى ثابتا، وكذلك ه من تغي يظل ثابتا لقلة ما يعاني

: (pseudo-first order)ولذا فإن التفاعل منتحل الرتبة األولى

[ ] [ ]12 22 1112 22 11

d C H Orate = - k C H O

dt=

التفاعلعالقة بني رتبة التفاعل ومعادلة ال

ة د عالق ن أن ال توج رغم م ى ال ل، فعل ة التفاع ل ومعادل ة التفاع ين رتب ب

روجين يد النيت )تفاعالت تكسير كل من خامس أكس )2 5 2 22N O 4NO + O⎯⎯→

روجين يد النيت اني أكس )وث )2 22NO NO + O⎯⎯→ ذه ة ھ ابھة، إال أن رتب متش

. التفاعالت مختلفة

.قوانين سرعة التفاعل البسيط وفقا لرتبة التفاعل يلخص) ٥-١(والجدول

)159(


.يلخص قوانين سرعة التفاعل البسيط وفقا لرتبة التفاعل ) : ٥-١( جدول قانون السرعة رتبة التفاعل

0 0dx dx= k(a - x) = kdt dt

⇒

1/2

1 2dx = k (a - x)dt

1 dx = k (a - x)dt

3/2 3/2dx = k (a - x)dt

2 2dx = k (a - x)dt

2 ( )dx = k(a - x) b - xdt

3 3dx = k (a - x)dt

3 ( )2dx = k (a - x) b - xdt

3 ( )2dx = k (a - x) b - xdt

ابقة وانين الس ى أي من الق د عل ة التفاعل يعتم اد رتب أن إيج ارة ب تجدر اإلش

ن ت ذي يمك اد ال اس اإلتح ة بقي ه عالق يس ل ة ول ات التجرب ى معطي ه عل طبيق

. العنصري للمعادلة الكيميائية

استنتاج مما سبق

لقد اتضح لنا مما سبق أن سرعة التفاعل غالبا ما تكون تابعة لتراكيز المواد

واد ز م ى تراكي واد الناتجة، وحت ز الم ان تراكي المتفاعلة، وفي بعض األحي

ي ان مالأخرى ال تظھر ف إذا ك ي، ف ل التفاعل الكل ي تمث ة الت ة الكيميائي عادل

:لدينا التفاعل التالي

aA + bB + dD qQ + rR +...⎯⎯→

)160(


:وكان قانون سرعة التفاعل التجريبي له يأخذ الشكل

[ ] [ ] [ ] [ ]β γαA d Q1 1r = - = = k [A] B Da dt q dt

ة ة التفاعل الكلي إن رتب ذا التفاعل (overall order of reaction)ف لھ

:القة تعطى بالع

n = α + β + γ

ة (exponents)حيث إن أسس )تراكيز المواد المتفاعل )γ , β , α واردة ال

: في معادلة قانون سرعة التفاعل


⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

عبارة عن أعداد مجردة، ويمكن أن تأخذ قيما موجبة أو سالبة، أو كسرية أو

واد شرحنا من قبل كما صفرا ل رتب التفاعل بالنسبة للم و (A)، وھي تمث

(B) و(D) على التوالي.

فھي تمثل رتبة التفاعل الكلية ) (nأما : بأنھا والتي عرفناھا سابقا

انون سرعة التفاعل عبارة عن مجموع أسس تراكيز المواد الواردة في ق

. التجريبي

)161(


رتبة التفاعل وجزيئية التفاعل

ل ي ة ألي تفاع ة عملي ارة عن نتيج ل عب ة التفاع ا أن رتب د ھن جب أن نؤك

ة التفاعل ين جزيئي ا وب ز بينھ د ظروف خاصة، ويجب التميي ائي عن كيمي

(Molecularity).

تعريف جزيئية التفاعل

ة ارة عن مجموع عدد الجسيمات المتفاعل ات، أو ذرات أو (ھي عب جزيئ

ات خ...أيون ي أي تفا) ال تركة ف يالمش ائي أول ل كيمي ع

(elementary reaction) ، ويقصد بذلك التفاعل الذي يحدث خالل خطوة

. واحدة، كما سنوضحه ال حقا

كيف تعرف جزيئية التفاعل ورتبته؟

ا ال يمكن يمكن معرفة جزيئية التفاعل من المعادلة الكيميائية مباشرة بينم

. معرفة رتبة التفاعل إال عن طريق التجربة

)وحداته(ثابت سرعة التفاعل وأبعاده

: الوارد في المعادلة (k)الثابت


⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ل رعة التفاع ت س مى بثاب رعة (rate constant)يس ت س ا ثاب ، وأحيان

وعي ة (specific rate constant)التفاعل الن ا يتضح من المعادل وكم

:فإن أبعاده ھي

)162(


(concentration)(1 – n)(time)-1

ام آخر شائع االستخدام لقياس وتكون وحداته حسب النظام العالمي، ونظ

:التراكيز في الكيمياء ھي

(concentration)(1 – n)(time)-1

( )( )

( ) ( )( )

( ) ( )

1-n-3 -1

1-n1-n -3 -1

1-n n -13 -1

mol dm s

mol dm s

mol dm s

=

=

:استخدام الحجم باللتر وتكون الوحدات في حالة

( )( )

( ) ( )( )

( ) ( )

1 - n-1 -1

1 - n1 - n -1 -1

1 - n n - 1 -1

mol L s

mol L s

mol L s

=

=

:الرتبة األولى فإن وحدة ثابت السرعة له فإذا كان لدينا تفاعل من ( ) ( )1-1 1 -13 -1 -1mol dm s s=

:وإذا كان التفاعل من الرتبة الثانية فإن وحدة ثابت السرعة له

( ) ( )1-2 2 -13 -1 -1 3 -1mol dm s mol dm s=

زمن ز وال ى التركي د عل رغم من أن ثوابت سرعة التفاعل ال تعتم وعلى ال

. رارة التفاعل كما سنرى فيما بعدفإنھا عادة تتأثر بشكل ملحوظ بدرجة ح

ل رعة التفاع رف س دما تع ة (r)وعن ي المعادل ا ف كم[ ] [ ] [ ] [ ]y zxA d Q1 1r = - = = k [A] B D

a dt q dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ون ل يك رعة التفاع ت س إن ثاب ف

)163(


دير سرعة ا لتق م اختيارھ ي ت ة أو الناتجة الت مستقال عن نوع المادة المتفاعل

ر دل تغي م يقسم مع ادة التفاعل، وھذا لن يكون صحيحا إذا ل ك الم ز تل تركي

المتفاعلة أو الناتجة على المعامل الموازن لتلك المادة كما في المعادلة

[ ] [ ] [ ] [ ]y zxA d Q1 1r = - = = k [A] B Da dt q dt

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

.

ى أن األسس ا عل ـتأكيد ھن )ويجب ال )x , y , z ،ا در عملي د أن تق ات ال ب كمي

رية أو أصفا البة أو كس ة أو س دادا موجب ون أع ن أن تك ا ويمك ا ذكرن را كم

وازن امالت الت ين مع ا وب ام ال يوجد بينھ ا، وبشكل ع ي (…a, b, d)آنف ف

معادلة التفاعل الكيميائي أية عالقة مھما كانت بسيطة أي أن

( )x a , y b , z d...≠ ≠ ≠

باإلضافة الى ما سبق فإن فكرة رتبة التفاعل الكيميائي ليس لھا أي معنى إذا

رعة انون س ن ق م يك ة ل ي المعادل وارد ف كل ال اثال للش ل مم التفاع[ ] [ ] [ ] [ ]b zxA d Q1 1r = - = = k [A] B D

a dt q dt⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

رعة . ا س ال قانون بيل المث ى س فعل

:ھما ) ٤-١(في الجدول ) ٢، ١(للتفاعلين التفاعل

{ }

[ ]

' 22 2

1/22 2

'2

d[HI]r = = 2 k[H ][I ] - k [HI] , dt


⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

.ال يمكنان من تعريف رتبة أي من التفاعلينوھذان القانونان

)164(


: اعلينأما قانونا سرعة التف

[ ]

- --

-

-3 23 2



⎛ ⎞⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎜ ⎟⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦

⎜ ⎟⎜ ⎟⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦⎝ ⎠

ك ن ذل ان م ا يمكن ي . فإنھم د ف ثال نج ل فم رعة للتفاع انون الس ق

الثالث- --

-


⎛ ⎞⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎜ ⎟⎜ ⎟⎡ ⎤⎣ ⎦⎝ ⎠

ادتين ة التفاعل بالنسبة للم (-OCl)أن رتب

يد (-I)و ون الھيدروكس بة ألي ا بالنس ا، أم ل منھم دا لك اوي واح (-OH)تس

)ة الكيميائية للتفاعلالذي لم يظھر في المعادل )-OH- - - -OCl + I OI + Cl⎯⎯⎯→ ا فإنھ

ة للتفاعل كمثبطتعمل (-OH)تساوي ناقص واحد أي أن ، وبتطبيق المعادل

( )n = x + y + z لحساب رتبة التفاعل الكلية(n) :

n = x + y + zn = 1 + 1 - 1 = 1

ع )أما التفاعل الراب )-OH3 2 2 2 3 3(CH ) CO + 3Br + H O CH COOH + CHBr + 3HBr⎯⎯⎯→

ة فھ ة الثاني ن الرتب ]و م ] -3 23 2


⎛ ⎞⎡ ⎤⎜ ⎟⎣ ⎦⎝ ⎠ن ه م ألن

يتون ومن (-OH)و (CH3COCH3)الرتبة األولى بالنسبة لكل من األس

:الرتبة صفر لكل من البروم والماء أي أن

n = 1 + 1 + 0 + 0 = 2

)165(


رعة انون س ي ق ترك ف يد يش ون الھيدروكس ز أي ا أن تركي ظ أيض ا يالح كم

ي التفاعل ع ة، وھو ف لى الرغم من أنه لم يظھر في معادلة التفاعل الكيميائي

.ھذه الحالة يعمل كمعجل أو حافز للتفاعل

)166(


(rate constant)ثابت السرعة

رعة ت الس ين (k)ثاب ربط ب ي ت ة الت ي المعادل ت التناسب ف ن ثاب ارة ع عب

د السرعة والتركيز، وقيمته ال تعتمد على تركيز المو ا تعتم اد المتفاعلة وإنم

ة واد المتفاعل ة الم ى طبيع رارة عل ة الح ى درج وت . وعل ة بثب ه ثابت وقيمت

.الضغط ودرجة الحرارة

تعريف ثابت سرعة التفاعل

ه (k)يمكن تعريف ثابت السرعة ى أن واتج أو عل ز الن ر بتراكي دل التغي مع

واحد موالر، المتفاعالت مع الزمن لتفاعل تراكيز جميع متفاعالته تساوي

ز ع تراكي ار جمي أي أن ثابت السرعة عدديا يساوي سرعة التفاعل عند اختي

اويا ة مس واد المتفاعل ة التفاعل (M 1)الم ه تحددھا رتب حيث لكن وحدات

. تختلف وحداته باختالف الرتبة

العوامل املؤثرة على ثابت سرعة التفاعل

. طبيعة المواد المتفاعلة) ١

:ة الحرارة درج) ٢

ة و رارة معين ة ح د درج ة عن ة ثابت زداد ثابت سرعة التفاعل ذا قيم ه ت قيمت

. بشكل عام مع ارتفاع درجة الحرارة

داللة قيمة ثابت سرعة التفاعل قوي ا يعتبر ثابت السرعة مؤشر د ا ة ىلم ا للتفاعل، فتكون قيم ادة م ة م قابلي

(k) بالنسبة للتفاعالت البطيئةكبيرة بالنسبة للتفاعالت السريعة، وصغيرة.

)167(


(Order of the Reaction)رتبة التفاعل

ة تعين رتبة أي تفاعل كيميائي من المعادلة أو المعادالت التي توضح العالق

وھي تساوي مجموع أسس ة بين معدل التفاعل وتركيزات المواد المتفاعل

. تراكيز المواد الظاھرة في قانون سرعة التفاعل


:إذا كان لدينا التفاعل التالي

aA + bB qQ + rR⎯⎯→

:يأخذ عادة الشكل التالي فإن قانون سرعة التفاعل

[ ] [ ]x yrate = k A b

ة التفاعل (x)حيث ادة (order of reaction)تمثل رتب (A)بالنسبة للم

زومجموع أسس الترك. (B)رتبة التفاعل بالنسبة للمادة (y)و ا ي يعطى م

ادة (overall reaction order)يسمى برتبة التفاعل الكلية ويرمز له ع

:أي أن (n)بالرمز

n = x + y

ن • ل م يم ك ون ق ن أن تك رية أو (y)و (x)يمك حيحة أو كس دادا ص أع

. صفرا

ي ببساطة • ك يعن إن ذل اوية للصفر ف ادة مس عندما يكون أس تركيز أي م

ر بتغير تركيز تلك المادةأن سرعة التفاعل لن تتأث

)168(


ا بمجرد • ا وال يمكن الحصول عليھ ة التفاعل عملي ة رتب يجب تحديد قيم

امالت ة بمع ا عالق يس لھ النظر الى معادلة التفاعل الكيميائية حيث أنھا ل

. ةفي معادلة التفاعل الكيميائية الموزون (b)و (a)المواد

أقسام رتب التفاعالت :تبتھا الى تقسم التفاعالت تبعا لر

(Zero-order Reactions)تفاعالت الرتبة صفر ) ١

(First- Order Reactions) : تفاعالت الرتبة األولى) ٢

(Second- Order Reactions): تفاعالت الرتبة الثانية ) ٣

(Third – Order Reactions): تفاعالت الرتبة الثالثة -٤

اعالت الرت ك تف ى ذل د باإلضافة ال ا يوج د والنصف، كم ة نصف، والواح ب

. وھكذا

)وفي مثالنا )aA + bB qQ + rR⎯⎯→

ة صفر (y = 1)و (x = 0)إذا كانت قيمة • فإن التفاعل يكون من الرتب

ادة (A)بالنسبة لمادة ز الم أثر بتركي ن تت وھذا يعني أن سرعة التفاعل ل

(A) ادة ى بالنسبة للم ا (B)ومن الرتبة األول ذلك يكون ق نون سرعة وب

:التفاعل كاآلتي

[ ] [ ] [ ]0 1rate = k A b = k B

. ويعتبر التفاعل من الرتبة األولى ا ورتبة التفاعل الكلية تساوي واحد

:فإن قانون سرعة التفاعل يكون (y = 1)و (x = 1)إذا كانت •

)169(


[ ][ ]rate = k A B

ل ر التفاع ين، ويعتب اوي اثن ة تس ل الكلي ة التفاع ة ورتب ة الثاني ن الرتب م

(second order reaction).

)170(


ستنتاج وحدة ثابت سرعة التفاعل ا

:الرتبة صفر يف تفاعالت (k)وحدات ثابت سرعة التفاعل ) أ

دات تكون وح فر س ة ص ن الرتب ل م رعة (k)للتفاع دات س اوي وح تس

:التفاعل

[ ]

[ ]

( )

0-1 -1

-1 -1

0

-1 -1

-1 -1

A B

rate (mol L s ) = k A

rate (mol L s )kA

rate (mol L s )k1

k = mol L s

⎯⎯→

=

=

: ة باستخدام المعادالت التفاضلية ويمكن إثبات الوحد

0

-1-1 -1

dx = k (a - x) dt

dx mol L k = = mol L sdt s

⇒ =

:وبشكل عام

( )0

-1-1 -1

dC- = k C dt

dC mol Lk = - = = mol L sdt s

⇒

)171(


وبالتالي فتفاعل الرتبة صفر تكون وحدات ثابت سرعة التفاعل مثل وحدات

ل رعة التفاع دة (mol/L s)س إن الوح ة ف ا بالدقيق زمن مقاس ان ال وإذا ك

. (.mol/L min)تصبح

:الرتبة األوىل يف تفاعالت (k)وحدات ثابت سرعة التفاعل )ب

:تساوي (k)أما الرتبة األولى فإن وحدات

[ ]

[ ]

-1 -1

-1 -1

-1

-1

A B


rate (mol L s )k=A (mol L )

k = s

⎯⎯→

: ويمكن إثبات الوحدة باستخدام المعادالت التفاضلية

( )

1

-1 1-1

-1

dx = k(a - x)dt

dx mol L sdtk = = s(a - x) mol L

−

=

ة األ اعالت الرتب ى ھي وبالتالي فوحدة ثابت سرعة التفاعل لتف إذا (s-1)ول

. (min-1)كان الزمن مقاسا بالثانية، وإذا كان مقاسا بالدقيقة فالوحدة ھي

:الرتبة الثانية يف تفاعالت (k)وحدات ثابت سرعة التفاعل ) ج

[ ]

[ ]

2-1 -1

-1 -1

2 2 -2

-1 -1

A B



k = L mol s

⎯⎯→

)172(


: وباستخدام المعادالت التفاضلية

2

-1 -1-1 -1 -1

2 2 -2

dx = k(a - x)dt

dxmol L sdtk = = = mol L s

(a - x) mol L

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

دة ثاب الي فوح يوبالت ة ھ ة الثاني اعالت الرتب ل لتف رعة التفاع ت س

(L/ mol s) دة ة فالوح ا بالدقيق إذا كان الزمن مقاسا بالثانية، وإذا كان مقاس

. (L/ mol min)ھي

:الرتبة الثالثة يف تفاعالت (k)وحدات ثابت سرعة التفاعل ) د

[ ]

[ ]

3-1 -1

-1 -1

3 32 -32

2 -2 -1

A B



k = L mol s

⎯⎯→

رع ت س دة ثاب الي فوح يوبالت ة ھ ة الثالث اعالت الرتب ل لتف ة التفاع

(L2/ mol2 s) ة ا بالدقيق ان مقاس ة، وإذا ك ا بالثاني زمن مقاس ان ال إذا ك

.(L2/ mol2 min)فالوحدة ھي

)173(


:الرتبة الرابعة يف تفاعالت (k)وحدات ثابت سرعة التفاعل ) د

[ ]

[ ]

4-1 -1

-1 -1

4 43 - 43

3 -3 -1

A B



k = L mol s

⎯⎯→

رع ت س دة ثاب الي فوح يوبالت ة ھ ة الرابع اعالت الرتب ل لتف ة التفاع

(L3/ mol3 s) ة ا بالدقيق ان مقاس ة، وإذا ك ا بالثاني زمن مقاس ان ال إذا ك

.(L3/ mol3 min)فالوحدة ھي

: (1/2)الرتبة يف تفاعالت (k)وحدات ثابت سرعة التفاعل ) هـ

[ ]

[ ]

1/ 2-1 -1

-1 -1

1/2 1/2 - 1/2

1/2 -1/2 -1

A B


rate (mol L s )k =A (mol L )

k = mol L s

⎯⎯→

رعة التف ت س دة ثاب الي فوح ة وبالت اعالت الرتب ل لتف ي (1/2)اع ھ

(mol1/2/L1/2 s) ة ا بالدقيق ان مقاس ة، وإذا ك ا بالثاني زمن مقاس ان ال إذا ك

.(.mol1/2/L1/2 min)فالوحدة ھي

)174(


: (3/2)الرتبة يف تفاعالت (k)وحدات ثابت سرعة التفاعل ) و

[ ]

[ ]

3/ 2-1 -1

-1 -1

3/2 3/2 - 3/2

1/2 - 1/2 -1

A B


rate (mol L s )k =A (mol L )

k = L mol s

⎯⎯→

ل لتف رعة التفاع ت س دة ثاب الي فوح ة وبالت ي (3/2)اعالت الرتب ھ

(L1/2/mol1/2 s) ة ا بالدقيق ان مقاس ة، وإذا ك ا بالثاني زمن مقاس ان ال إذا ك

.(.L1/2/mol1/2 min)فالوحدة ھي

قاعدة عامة لتحديد وحدات ثابت سرعة التفاعل

: ھي "n"لتفاعل رتبته "k"وتكون وحدات

( ) ( )1-n -1concentration . time

ي والوحدات التي يعبر بھ ا عن التركيز تكون عادة المول في اللتر، المول ف

ب ر المكع ب(المت نتيمتر المكع ب أو الس متر المكع دد )أو الديس ، أو ع

ب ر المكع ي المت ات ف ة أو . الجزيئ ة أو الدقيق زمن فھي الثاني دات ال ا وح أم

.الساعة

.يلخص وحدات ثابت سرعة التفاعل للرتب المختلفة) ٦-١(والجدول

)175(


ملخص لوحدات ثابت سرعة التفاعل) : ٦-١(جدول

رتبة التفاعل الكلية

kسرعة التفاعل وحدات ثابت 0 M s-1 mol L-1 s-1 1 s-1 2 M-1 s-1 mol-1 L s-1 3 M-2 s-1 mol-2 L2 s-1 4 M-3 s-1 mol-3 L3 s-1

1/2 M1/2s-1 mol1/2 L-1/2 s-1 3/2 M-1/2 s-1 mol-1/2 L1/2 s-1

)176(


(Determining the Rate Law)تعيني قانون سرعة التفاعل

دد ا أن من أجل أن نح ين يلزمن ائي لتفاعل مع انون سرعة التفاعل الكيمي ق

. نحدد عمليا رتبة التفاعل بالنسبة لكل مادة من المواد المتفاعلة

طريقة السرعة االبتدائية

ة رعة اإلبتدائي ة الس ر طريق يطة للحصول (initial rate)تعتب ة بس طريق

ا على رتبة التفاعل وھذا يتلخص في إجراء سلسلة من التجارب يكون فيھ

دائي ز اإلبت (concentration initial)التركي ا ة مختلف ل حال ي ك ، وف

يتتبع تغير التركيز مع الزمن وترسم العالقة بينھما، ومن ثم تحسب السرعة

زمن اإلبتدائية والتي ھي عبارة عن ميل مماس من ز مع ال ر التركي ى تغي حن

ي الشكل. عند بداية التفاعل أي عندما كان الزمن يساوي صفرا تقريبا كما ف

)٢٠-١.(

وعندما تشترك في التفاعل مادتين أو أكثر فإنه تجري الطريقة السابقة وذلك

ة مع ر السرعة اإلبتدائي بتثبيت جميع تراكيز المواد ماعدا واحدة ويقاس تغي

.ثم تعاد نفس الطريقة مع كل مادة. تلك المادة تغير تركيز

)177(


ذلك سرعة ) :٢٠-١(شكل زمن، وك ة والناتجة مع ال واد المتفاعل ز الم ة تراكي عالق

. التفاعل اإلبتدائية

)178(


أمثلة لتفاعالت ذات رتب مختلفة) : ٧-١(جدول تفاعالت الرتبة األولى ل التفاعلدمع

[ ]2 5k N O 2 5 2 22N O 4NO + O⎯⎯→

[ ]2 2k H O 2 2 2 22H O 2H + O⎯⎯→

[ ]2 2k SO Cl 2 2 2 2SO Cl SO + Cl⎯⎯→

[ ]2 5k C H Cl 2 5 2 4C H Cl C H + HCl⎯⎯→

تفاعالت الرتبة الثانية معدل التفاعل[ ][ ]3k NO O 3 2 2NO + O NO + O⎯⎯→

[ ]22k NO 2 22NO 2NO + O⎯⎯→

[ ][ ]2k NO CO 2 2NO + CO NO + CO⎯⎯→

[ ][ ]2 2k H I 2 2H + I 2HI⎯⎯→

[ ][ ]2 4 2k C H Br KI 2 4 2 2 4 3C H Br + 3KI C H + 2KBr + KI⎯⎯→

[ ] -3 2 5CH COOC H OH⎡ ⎤⎣ ⎦ - -

3 2 5 3 2 5CH COOC H + OH CH COO + C H OH⎯⎯→

تفاعالت الرتبة الثالثة معدل التفاعل[ ] [ ]2

2k NO O 2 22NO + O 2NO⎯⎯→

[ ] [ ]22k NO Cl 22NO + Cl 2NOCl⎯⎯→

[ ] [ ]22k NO Br 22NO + Br 2NOBr⎯⎯→

[ ] [ ]22k NO H 2 2 22NO + 2H N + 2H O⎯⎯→

تفاعالت أجزاء من الرتب معدل التفاعل[ ][ ]3/2

2k CO Cl 2 2CO + Cl COCl⎯⎯→

[ ][ ]1/22 2k COCl Cl 2 2COCl CO + Cl⎯⎯→

)179(


حسابية تطبيقات ديد رتب التفاعالت وقانون سرعة التفاعل وثابت سرعة التفاعلحت

)٣٥( مثال

روجين دروجين (NO)يتفاعل أكسيد النيت روجين (H2)مع الھي ليعطي نيت

: وماء

2 2 22NO + 2H N + 2H O⎯⎯→

:أكتب معادلة السرعة األكثر احتماال من القيم الواردة بالجدول التالي 3 2 1 Exp.

0.40 0.20 0.20 [H2] 0.20 0.40 0.20 [NO]

6.40 × 10-3 1.28 × 10-2 3.2 × 10-3 rate mol L-1 s-1

احلل

ز لمعرفة رتبة التفاعل لمادة فإننا نغير في التجربة من تركيزھا ونثبت تركي

: المادة األخرى

: (NO)حساب رتبة التفاعل للمادة : أوال

: يمكن كتابة سرعة التفاعل كما يلي

[ ] [ ]x y2rate = k NO . H

(NO)والتي يتغير فيھا تركيز (2 ,1)وبأخذ سرعتي التفاعل للتجربتين

: فإن (0.20)عند (H2)مع ثبات تركيز (0.40)لى إ (0.20)من

)180(


[ ] [ ]x y2

-3 x y

-3 x y

rate = k NO . H

6.40 10 = k (0.40) (0.20) ......................(1)3.2 10 = k (0.20) (0.20) ..........................(2)

× × ×

× ×

:نحصل على (2)على (1)وبقسمة المعادلة

( )( ) ( )( ) ( )

( )( )

-3 x y

-3 x y

x

x

x

6.40 10 k (0.40) (0.20)3.2 10 k (0.20) (0.20)

0.402 = 0.20

2 = 2

log 2 log 2

log 2 x log 2

log 2x =

log 2x = 1

× × ×=

× ×

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

=

=

.(NO)التفاعل من الرتبة األولى بالنسبة لـ مما يدل أن

:طريقة أخرى للحل ز • ى (0.20)من (NO)عند مضاعفة تركي ز (0.40)إل ات تركي مع ثب

(H2) د دار (0.20)عن اعفت بمق ل تض رعة التفاع إن س رتينف ن م م

(3.2 x 10-3) إلى(6.40 x 10-3) -3

-3

6.40 10 23.2 10

⎛ ⎞×=⎜ ⎟×⎝ ⎠

.(NO)بالنسبة لـ األولىالرتبة مما يدل أن التفاعل من

)181(


: (H2)حساب رتبة التفاعل للمادة : ثانيا


[ ] [ ]x y2rate = k NO . H

من (H2)والتي يتغير فيھا تركيز (3 ,1)وبأخذ سرعتي التفاعل للتجربتين

: فإن (0.20)عند (NO)مع ثبات تركيز (0.40)لى إ (0.20)

[ ] [ ]x y2

-3 x y

-3 x y

rate = k NO . H

6.40 10 = k (0.20) (0.40) ......................(1)3.20 10 = k (0.20) (0.20) ..........................(2)

× × ×

× ×

:نحصل على (2)على (1)وبقسمة المعادلة

[ ] [ ]x y2

-3 x y

-3 x y

-3 x y

-3 x y

rate = k NO . H

6.40 10 = k (0.20) (0.40) ......................(1)3.20 10 = k (0.20) (0.20) ..........................(2)6.40 10 k (0.20) (0.40)3.20 10 k (0.20) (0.20)

× × ×

× ×

× × ×=

× ×

( )( )

( )( )

y

y

0.402 = 0.20

log 2 = log 2

log 2 = y log 2

log 2y =

log 2y = 1

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

)182(


.(H2)مما يدل أن التفاعل من الرتبة األولى بالنسبة لـ

:طريقة أخرى للحل ن • دروجين م ز الھي د مضاعفة تركي ى (0.20)وعن ات (0.40)إل ع ثب م

رتين تضاعفت سرعة التفا (NO)تركيز ى (x 10-3 6.40)من عل م إل

(1.28 x 10-2) : 2

-3

1.28 x 10 = 26.40 × 10

−⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

(H2)مما يدل على أن التفاعل من الرتبة األولى بالنسبة للمادة

ادتين • ي التفاعل للم ة ھي مجموع رتبت ومما سبق فإن رتبة التفاعل الكلي

(H2, NO) أي:

1 + 1 = 2

:يكون على الصورة التالية وبالتالي فإن قانون سرعة التفاعل

rate = k [H2] . [NO]

)٣٦( مثال

ة ة الثاني ى الرتب روجين ال يد النيت اني أكس تحطم ث الي ل ل الت ي التفاع ينتم

:ويحدث كما يلي

2 22NO 2NO + O⎯⎯→

د قيست سرعة التفاعل فوجدت (rate = 1.4 × 10-3 mol L-1 s-1)وق

ز ان تركي ا ك اوي (NO2)حينم ل . (M 0.500) يس رعة التفاع ي س ا ھ م

)183(


ز ر تركي ا يتغي ى (NO2)حينم ا M (0.250)ال ون تركيزھ ا يك م حينم ؟ ث

(0.125) M بافتراض ثبات درجة الحرارة .

احلل

ز د تركي ة سرعة التفاعل عن (M 0.500)نوجد أوال ثابت سرعة التفاعل بدالل

:كما يلي

( )( )

( )

22

2-3

-3 -1 -1

2 2 -2

-1 -1

rate = k [NO ]

1.4 10 = k 0.500

1.4 × 10 mol L s k =

0.500 mol L

k = 0.0056 L mol s

×

:لتفاعل عند التراكيز الجديدة نتبع ما يلي ولمعرفة سرعة ا

سرعة التفاعل التركيز

0.250 M ( )

22

2

-4 -1 -1

rate = k [NO ]

rate = 0.0056 0.250

rate = 3.5 10 mol L s

×

×

0.125 M ( )

22

2

-5 -1 -1

rate = k [NO ]

rate = 0.0056 0.125


×

×

)184(


)٣٧( مثال

: أكتب معادلة السرعة األكثر احتماال للتفاعل

22 NO + Cl 2 NOCl⎯⎯→

:لتالي وذلك باإلستعانة بقيم الجدول ا3 2 1 Exp.

0.760 0.380 0.380 [NO] (mol L-1) 0.760 0.760 0.380 [Cl2] (mol L-1)

4.0 × 10-2 1.0 ×10-2 5.0 × 10-3 rate (mol L-1 s-1)

احلل

: (NO)حساب رتبة التفاعل للمادة : أوال


[ ] [ ]x y2rate = k NO . Cl

(NO)والتي يتغير فيھا تركيز (3 ,2)رعتي التفاعل للتجربتين وبأخذ س

: فإن (0.760)عند (Cl2)مع ثبات تركيز (0.760)إلى (0.380)من

[ ] [ ]( ) ( )( ) ( )

x y2

x y-2

x y-2

rate = k NO . Cl

4.0 10 = k 0.760 . 0.760 ..............................(1)

1.0 10 = k 0.380 . 0.760 ..............................(2)

×

×

:نحصل على ) ٢(على ) ١(وبقسمة المعادلة رقم

)185(


[ ] [ ]( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )

x y2

x y-2

x y-2

yx-2

y-2 x

rate = k NO . Cl

4.0 10 = k 0.760 . 0.760 ..............................(1)

1.0 10 = k 0.380 . 0.760 ..............................(2)

k 0.760 . 0.7604.0 101.0 10 k 0.380 . 0.760

0.7604 = 0

×

×

×=

×

( )

x

x

.380

0.760log 4 log0.380

0.760log 4= x log0.380

log 4 = x log 2log 4x = log 2

x = 2

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

.(NO)بالنسبة لـ مما يدل أن التفاعل من الرتبة الثانية

:طريقة أخرى للحل •ز • اعفة تركي د مض ن (NO)عن ى (0.380)م ات (0.760)إل ع ثب م

ع (0.760)عند (Cl2)تركيز دار أرب فإن سرعة التفاعل تضاعفت بمق

(x 10-2 4.0)إلى (x 10-2 1.0)مرات من -2

-2

4.0 10 41.0 10⎛ ⎞×

=⎜ ⎟×⎝ ⎠

.(NO)نسبة لـ مما يدل أن التفاعل من الرتبة الثانية بال

)186(


: (Cl2)حساب رتبة التفاعل للمادة : ثانيا


[ ] [ ]x y2rate = k NO . Cl

من (Cl2)والتي يتغير فيھا تركيز (3 ,2)وبأخذ سرعتي التفاعل للتجربتين

: فإن (0.380)عند (NO)مع ثبات تركيز (0.760)إلى (0.380)

[ ] [ ]( ) ( )( ) ( )

x y2

x y-2

x y-3

rate = k NO . Cl

1.0 10 = k 0.380 . 0.760 ..............................(1)

5.0 10 = k 0.380 . 0.380 ..............................(2)

×

×

:نحصل على ) ٢(على ) ١(وبقسمة المعادلة رقم

( ) ( )( ) ( )

( )( )

( )( )

y

y

y

x y-2

x-3 y

k 0.380 . 0.7601.0 105.0 10 k 0.380 . 0.380

0.76020.380

0.760log 2 log0.380

log 2 log 2

log 2 = y log 2

log 2y =

log 2y = 1

×=

×

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

ھي الرتبة األولى (Cl2)وبالتالي فإن رتبة التفاعل للمادة

)187(


طريقة أخرى للحل

ز • اعفة تركي د مض ن (Cl2)وعن ى (0.380)م ات (0.760)إل ع ثب م

ز د ( (NO)تركي رعة الت 0.380)عن اعفت س نتض رتين م ل م فاع

(5.0 x 10-3) إلى(1.0 x 10-2) : -2

-3

1.0 10 = 25.0 × 10

⎛ ⎞×⎜ ⎟⎝ ⎠

(Cl2)مما يدل على أن التفاعل من الرتبة األولى بالنسبة للمادة

ادتين • ي التفاعل للم ة ھي مجموع رتبت ومما سبق فإن رتبة التفاعل الكلي

(Cl2, NO) أي:

1 + 2 = 3

)سرعة التفاعل وبالتالي فإن قانون )22 NO + Cl 2 NOCl⎯⎯→ يكون على

:الصورة التالية

rate = k [NO]2 . [Cl2]

)٣٨( مثال

2 5 2 22N O 4NO + O⎯⎯→

رعة ة الس ي معادل روجين ف يد النيت امس أكس م خ رعة تحط ت س احسب ثاب

(rate = k [N2O5]) غ زه يبل أن تركي ا ب (0.040 M = [N2O5])علم

(rate = 1.4 × 10-6 mol L-1 s-1)ولية وسرعته األ

)188(


احلل

( )( )

( )

2 5-6

-6 -1 -1

-1

-5 -1

rate = k [N O ]

1.4 10 = k 0.040

1.4 × 10 mol L sk =

0.040 mol L

k = 3.5 x 10 s

× ×

) ٣٩( مثال

رعة ة الس ي معادل روجين ف يد النيت اني أكس تحطم ث رعة ل ت الس احسب ثاب

(rate = k [NO2]2) :

2 22NO 2NO + O⎯⎯→

غ ز يبل أن التركي ا ب ل) (0.040 M = [NO2]علم رعة التفاع غ س وتبل

(rate = 3 × 10-13 mol L s-1).

احلل

( )( )( )

22

2-13

-13 -1 -1

2 2 -2

-10 -1 -1 -1

rate = k [NO ]

3 x 10 = k 0.040

3 x 10 mol L sk =

0.040 mol L

k = 1.875 10 L mol s s

×

×

)189(


)٤٠( مثال

ي (CH3CHO)إذا علمت أن سرعة تفكك األسيتالدھيد ا ف اإلبتدائية حراري

:الطور الغازي

3 4CH CHO(g) CH (g) + CO(g)⎯⎯→

: كما في الجدول التالي دمع تركيز األسيتالدھيتتغير 4 3 2 1 Exp.

0.4

0.3

0.2

0.1 التركيز اإلبتدائي

[CH3CHO] mol/L

1.400

0.760

0.340

السرعة اإلبتدائية 0.085rate mol/L

استخدم ھذه المعلومات لتحديد رتبة وقانون سرعة التفاعل، ثم احسب ثابت

.سرعة التفاعل

احلل

)نفرض أن قانون سرعة التفاعل )3 4CH CHO(g) CH (g) + CO(g)⎯⎯→ ھو :

[ ]x3rate = k CH CHO

انون السابق ) ولتكن األولى والثانية(وبأخذ قيم تجربتين ي الق وتعويضھما ف

:

[ ]( )( )

x3

x

x

rate = k CH CHO

0.085 = k 0.1

0.340 = k 0.2

:وبقسمة المعادلة الثانية على األولى نحصل على

)190(


( )( )

( )( )

x

x

x

x

x

k 0.20.340 = 0.085 k 0.1

0.240.1

4 2

log 4 log 2log 4 x log 2

log 4x = log 2

x = 2

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

=

=

:لثانية وقانون سرعة التفاعل له عبارة عن وھذا يعني أن التفاعل من الرتبة ا

[ ]23rate = k CH CHO

التعويض ولحساب ثابت سرعة التفاعل نستخدم قانون سرعة التفاعل السابق ب

:مثال (3)عن التركيز والسرعة في أحد التجارب ولتكن التجربة

[ ]

[ ]

( )

23

23

2

-1 -1

rate = k CH CHOratek =

CH CHO0.760k = 0.3

k = 8.4 mol L s

)191(


)٤١( مثال

:لكل مادة من المواد المشتركة في التفاعل اآلتي أوجد رتبة التفاعل) أ-OH- - - -I (aq) + ClO (aq) IO (aq) + Cl (aq)⎯⎯⎯→

:مستعينا بالمعلومات الواردة في الجدول التالي 4 3 2 1 Exp.

0.010 0.010 0.020 0.010 [I-] التراكيز اإلبتدائيةmol/L

0.010 0.020 0.010 0.010 [ClO-] 0.020 0.010 0.010 0.010 [OH-]

السرعة اإلبتدائية 10-4 × 10-46.10 × 12.20 10-4 × 12.20 10-4× 3.05rate (mol/L s)

. رتبة التفاعل الكليةاحسب ) ب

اقترح قانون سرعة التفاعل) ج

احسب قيمة ثابت سرعة التفاعل) د

احلل

: نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو x y z- - -rate = k I ClO OH⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

ز (x, y, z)اعل ولحساب رتب التف يم التركي انون السابق بق ي الق ق ف نطب

ة ز للرتب ر التركي ي تجربتين ونغي والضغط على أن نثبت التركيز لرتبتين ف

:المراد تحديدھا كما يلي

بتعويض قيم التركيز من التجربتين (-I)للمتفاعل (x)تحديد الرتبة : أوال

(1, 2) :

)192(


x y z- - -

-4 x y z

-4 x y z

rate = k I ClO OH

6.10 10 = k (0.010) (0.010) (0.010)12.20 10 = k (0.20) (0.010) (0.010)

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦×

×

: ية على األولى المعادلة الثان وبقسمة-4 x y z

-4 x y z

x

x

12.20 10 k (0.020) (0.010) (0.010)= 6.10 10 k (0.010) (0.010) (0.010)

0.2020.010

2 2x = 1

××

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

. (x = 1)يساوي (-I)وبالتالي فرتبة التفاعل للمتفاعل

ا ة : ثاني د الرتب ل (y)تحدي ن (-ClO)للمتفاع ز م يم التركي ويض ق بتع

: (3 ,1)التجربتين x y z- - -

-4 x y z

-4 x y z

rate = k I ClO OH

6.10 10 = k (0.010) (0.010) (0.010)12.20 10 = k (0.01) (0.020) (0.010)

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦×

×

: ولى وبقسمة المعادلة الثانية على األ-4 x y z

-4 x y z

y

y

12.20 10 k (0.010) (0.020) (0.010)= 6.10 10 k (0.010) (0.010) (0.010)

0.0202 =0.010

2 = 2y = 1

××

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

. (y = 1)يساوي (-ClO)وبالتالي فرتبة التفاعل للمتفاعل

)193(


ا ة : ثالث د الرتب ل (z)تحدي ن (-OH)للمتفاع ز م يم التركي ويض ق بتع

: (4 ,1)التجربتين x y z- - -

-4 x y z

-4 x y z

rate = k I ClO OH

6.10 10 = k (0.010) (0.010) (0.010)3.05 10 = k (0.02) (0.010) (0.010)

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦×

×

: وبقسمة المعادلة الثانية على األولى -4 x y z

-4 x y z

z

z

3.05 10 k (0.010) (0.010) (0.020)= 6.10 10 k (0.010) (0.010) (0.010)

0.0200.50.010

0.5 = 2log 2 = log 0.5

log 0.5z = log 2

z = - 1

z

××

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

ة يد أي أن (1 -)وھذا يعني أن التفاعل من الرتب ون الھيدروكس بالنسبة ألي

. سرعة التفاعل تتناسب عكسيا مع تركيز أيون الھيدروكسيد

: حساب رتبة التفاعل الكلية ) ب

n = x + y + z

n = 1 + 1 – 1 = 1

.وبذلك يكون التفاعل من الرتبة األولى

)194(


:فاعل قانون سرعة الت) ج- -

-

I ClOrate = k

OH

⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎡ ⎤⎣ ⎦

انون سرعة التفاعل ) د ة ق ي معادل حساب ثابت سرعة التفاعل بالتعويض ف

: (3)في أحد التجارب ولتكن التجربة

( )( )( ) ( )

- -

-

-

- -

-4

-1

I ClOrate = k

OH

rate OHk =

I ClO

12.20 10 0.010k =

0.010 0.020

k = 0.061 s

⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎡ ⎤⎣ ⎦

⎡ ⎤⎣ ⎦⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦

×

)٤٢( مثال

:يتم التفاعل التالي

2 2 3N + 3H 2NH⎯⎯→

فر اوي ص ل تس ة تفاع ة . برتب ب قيم ل (k)إحس رعة التفاع ت س إذا كان

(rate = 0.3 mol/L s).

احلل

[ ] [ ]0 02 2

-1 -1

rate = k N H0.3 mol/Ls = k (1) (1)k = 0.3 mol L s

× ×

)195(


)٤٣( مثال

: حسب التفاعل التالي

A + B C⎯⎯→

ادة ل للم ة التفاع ت رتب إذا كان ادة (A)ف ى وللم ة األول ن الدرج ن (B)م م

. ة التفاعل الكليةوما رتب الدرجة الثانية فأوجد قانون سرعة التفاعل

احلل

[ ][ ]2rate = k A B

. وبالتالي فإن رتبة التفاعل الكلية من الرتبة الثالثة

)٤٤( مثال


A B⎯⎯→

:ومن التجربة تبين أن قانون سرعة التفاعل ھو

rate = k [A]

.التفاعل الكلية، ورتبة Aفأوجد رتبة التفاعل للمادة

احلل

1 =، وبالتالي فإن رتبة التفاعل الكلية A =1رتبة التفاعل للمادة

)196(


)٤٥( مثال


2 2H + I 2HI⎯⎯→

:ومن التجربة تبين أن قانون سرعة التفاعل ھو

[ ][ ]2 2rate = k H I

.رتبة التفاعل الكليةفأوجد رتبة التفاعل للمواد المتفاعلة، و

احلل

ادة ة التفاعل للم اوي (H2)رتب ادة (1)تس ة التفاعل للم اوي (I2)، ورتب تس

.(2)، ورتبة التفاعل الكلية تسوي (1)

)٤٦( مثال

2NO + Br 2 :حسب التفاعل التالي 2NOBr⎯⎯→

: ومن التجربة تبين أن قانون سرعة التفاعل ھو

[ ] [ ]22rate = k NO Br

. فأوجد رتبة التفاعل للمواد المتفاعلة، ورتبة التفاعل الكلية

احلل الرتبة

NOرتبة Br 2رتبة التفاعلرتبة 2 + 1 = 3 1 2

)197(


)٤٧( مثال

:حسب التفاعل التالي - + -

2 2 3 2H O + 3I + H I + 2H O⎯⎯→

:نون سرعة ھو ومن التجربة تبين أن قا

[ ] -2 2rate = k H O I⎡ ⎤⎣ ⎦

.فأوجد رتبة التفاعل للمواد المتفاعلة، ورتبة التفاعل الكلية

احلل

الرتبةH+ التفاعل -I 2 2H O

1 + 1 = 2 0 1 1

)٤٨( مثال

: حسب التفاعل التالي - +

2 2 2 22Br + H O + 2H Br + 2H O⎯⎯→

فإذا كانت رتبة التفاعل ھي األولى لكل من المواد المتفاعلة فأجب عما يلي

.اكتب معادلة معدل سرعة التفاعل) ١

أكتب قانون سرعة التفاعل) ٢

.ما رتبة التفاعل الكلية) ٣

)198(


احلل

:معادلة معدل سرعة التفاعل ) ١

[ ] [ ] [ ]- +2 2 2 2Δ Br Δ HΔ H O Δ Br Δ H O1 1 1rate = - = - = - = =

2 Δt Δt 2 Δt Δt 2 Δt

⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦

:انون سرعة التفاعل ق) ٢

[ ]- +2 2rate = k Br H O H⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦

: رتبة التفاعل ) ٣

1 + 1 + 1 = 3

)٤٩(مثال


A B⎯⎯→

ة التفاعل م تصبح رتب وعند مضاعفة التركيز تتضاعف سرعة التفاعل، فك

.(A)للمادة

احلل

:قبل مضاعفة التركيز نفرض أن قانون سرعة التفاعل

[ ]xrate = k A

:ويكون القانون بعد مضاعفة التركيز

[ ]( )x2 rate = k 2 A

)199(


:وبقسمة المعادلة الثانية على األولى نحصل على

( ) xx

x

x

k 2 A2 rate = rate k A

2 = 2x = 1

⎡ ⎤⎣ ⎦⎡ ⎤⎣ ⎦

انون سرعة (A)وبالتالي فرتبة التفاعل للمادة ھي الرتبة األولى، ويصبح ق

:التفاعل ھو

[ ]rate = k A

)٥٠(مثال


3 2 3CH Cl + H O CH OH + HCl⎯⎯→

ز اعفة تركي د مض رتين عن اعف م ل تتض رعة التفاع ت أن س إذا علم ف

(CH3Cl) ز مرتين، كما تتضاعف السرعة أربع مرات عند مضاعفة تركي

(H2O) مرتين .

CH3Cl, H2Oن المادتين احسب رتبة التفاعل لكل م) ١


ة 0.2 mol/L = [H2O] = [CH3Cl]عندما يكون تركيز ) ٣ احسب قيم

. (mol/L s 1.5)ثابت سرعة التفاعل إذا كانت سرعة التفاعل تساوي

احلل

:نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو

)200(


[ ]yx3 2rate = k [CH Cl] H O

ا أن ل ت بم رعة التفاع ز س اعفة تركي د مض رتين عن اعف م CH3Clتض

:كما يلي CH3Clفإنه يمكن حساب رتبة مرتين

[ ]( ) [ ]

yx3 2

yx3 2

rate = k [CH Cl] H O

2 rate = k 2[CH Cl] H O

:وبقسمة المعادلة الثانية عل األولى

( ) [ ][ ]

( ) ( )

( )

yx3 2

yx3 2

x yx3 2

yx3 2

x

k 2[CH Cl] H O2 rate = rate k [CH Cl] H O

k 2 [CH Cl] H O2 rate = rate k [CH Cl] H O

2 2x = 1

⎡ ⎤⎣ ⎦⎡ ⎤⎣ ⎦

=

ز وبما أن السرعة د مضاعفة تركي ع مرات عن رتين H2Oتتضاعف أرب م

:فإن

[ ]( )[ ]

( ) ( )

( )

yx3 2

yx3 2

yyx3 2

yx3 2

y

k [CH Cl] 2 H O4 rate = rate k [CH Cl] H O

k[CH Cl] 2 H O4 rate = rate k [CH Cl] H O

2 4y = 2

⎡ ⎤⎣ ⎦

⎡ ⎤⎣ ⎦

=

)201(


ادة ى بالنسبة للم ة األول الي فالتفاعل من الرتب ة (CH3Cl)وبالت ومن الرتب

.(3 = 2 + 1) والرتبة الكلية للتفاعل ھي الثالثة. (H2O)الثانية للمادة

:انون سرعة التفاعل ھو السابقة فإن ق) ١(وفقا إلجابة الفقرة ) ٢

[ ]23 2rate = k [CH Cl] H O

:رعة التفاعل حساب قيمة ثابت س) ٣

[ ]23 2

2

-1 -1

2 3 -3

2 2

rate = k [CH Cl] H O

1.5 mol/L s = k (0.2) (0.2)1.5 mol L sk =

(0.2) (0.2) mol Lk = 187.5 L /mol s

)٥١( مثال :حسب التفاعل التالي

A B⎯⎯→

ادة ز الم ان تركي إذا ك اوي (A)ف ل (mol/L 0.2)يس رعة التفاع وس

(0.04 mol/L. s) دما يكون فاحسب قيمة ثابت سرعة التفاعل ووحدته عن

:التفاعل

من الرتبة صفر) ١

الرتبة األولى من) ٢

من الرتبة الثانية) ٣

من الرتبة الثالثة) ٤

)202(


احلل

[ ]

[ ] [ ]

[ ][ ] ( )

[ ]

0

-1 -11 -1

-1

-1 -12 -1 -1

2 2 2 -2

3

1) rate = k A rate = k = 0.04 mol/L s

rate 0.04 mol L s2) rate = k A k = = = 0.2 sA 0.2 mol L

rate 0.04 mol L s3) rate = k A k = = = 1 mol L s0.2 mol LA

4) rate = k A k

⇒

⇒

⇒

⇒[ ] ( )

-1 -1-2 2 -1

3 3 3 -3

rate 0.04 mol L s= = = 5 mol L s0.2 mol LA

)٥٢( مثال

ادتين ين م ة ثابت سرعة التفاعل ب ة، واحسب قيم ة التفاعل الكلي أوجد رتب

(A, B) ،فإذا كانت سرعة التفاعل ھيتتفاعالن :

(4 × 10-6 mol L-1 min-1) ز د التراكي ا، (mol/L 0.2)عن لكل منھم

.والرتبة ھي األولى لكل منھما أيضا

احلل

(2 = 1 + 1)رتبة التفاعل الكلية ھي الثانية

:وقانون سرعة التفاعل الذي يمكن منه حساب ثابت سرعة التفاعل ھو [ ] [ ]

[ ][ ]

( )-6 -1 -1

2 2

-4 -1 -1

rate = k A . Bratek =

A B

4 × 10 mol L mink = 0.2 × 0.2 mol L

k = 1 10 mol L min×

)203(


)٥٣( مثال

:وجد عمليا أن رتبة التفاعل التالي ھي الثانية

3 4CH CHO CH + CO⎯⎯→

ل رعة التفاع دل س ز (mol L-1 s-1 0.18)وأن مع ون تركي ا يك حينم

(mol L-1 0.1) األسيتالدھيد يساوي

أكتب قانون سرعة التفاعل ) ١

.أوجد قيمة ثابت سرعة التفاعل) ٢

احلل

: قانون سرعة التفاعل ) ١

[ ]23rate = k CH CHO

: قيمة ثابت سرعة التفاعل) ٢

[ ]

[ ]

( )

23

23

-1 -1

2 2 -2

-1 -1

rate = k CH CHOrate k =

CH CHO

0.18 mol L sk =0.1 mol L

k = 18 mol L s

)٥٤( مثال

:أجري التفاعل التالي

2 3 22N O 4NO + O⎯⎯→

)204(


:فكانت النتائج التالية 3 2 1 Exp.

0.05 0.2 0.1 [N2O3] mol/L 2 × 10-2 8 × 10-2 4 × 10-2 rate mol/L s

حدد رتبة التفاعل) ١


kة احسب قيم) ٣

.فاحسب سرعة التفاعل 0.5 mol/L = [N2O3]إذا أصبح تركيز ) ٤

احلل

: نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو ) ١

[ ]( ) [ ] ( )( ) [ ] ( )

( )( )

( )( )( )

x2 3

x x-22 31 1

x x-22 32 2

x-2

x-2

x

x

rate = k N O

rate = k N O 4 10 = k 0.1

rate = k N O 8 10 = k 0.2

k 0.28 10 = 4 10 k 0.1

2 2

log 2 = log 2

log 2 = x log 2log 2x = log 2

x = 1

⇒ ×

⇒ ×

××

=

.وبالتالي فإن رتبة التفاعل ھي األولى

:قانون سرعة التفاعل ھو ) ٢

[ ]2 3rate = k N O

)205(


:حساب قيمة ثابت سرعة التفاعل ) ٣[ ]

[ ]( )

( )

2 3

2 3

-2 -1 -1

-1

-1

rate = k N Oratek =

N O

4 × 10 mol L sk =

0.1 mol L

k = 0.4 s

0.5 mol/L = [N2O3]حساب سرعة التفاعل عندما ) ٤

[ ]( )

2 3rate = k N O

rate = 0.4 0.5rate = 0.2 mol/L s

)٥٥( مثال :من المعلومات التجريبية للتفاعل التالي

2 2 22NO + 2H N + 2H O⎯⎯→

:ة تم الحصول على النتائج التالي3 2 1 Exp.

15 × 10-3 15 × 10-3 5 × 10-3 [NO] 10 × 10-3 2.5 × 10-3 2.5 × 10-3 [H2] 3.6 × 10-4 9 × 10-5 3 × 10-5 Rate (Ms-1)

kأكتب قانون سرعة التفاعل واحسب قيمة ثابت سرعة التفاعل

احلل

:لكي نوجد قانون سرعة التفاعل، نفرض أنه يساوي

)206(


[ ] [ ]x y2rate = k NO H

:ا يلي كم (NO)نوجد أوال رتبة التفاعل للمادة [ ] [ ]

( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )

( )( )( )

x y2

x y-5 -3 3

x y-5 -3 3

x y-3 3-5

x y-5 -3 3

x-3

-3

x

x

rate = k NO . H

9 10 k 15 10 . 2.5 10

3 10 k 5 10 . 2.5 10

k 15 10 . 2.5 109 103 10 k 5 10 . 2.5 10

15 1035 10

3 3

log3 log 3

log 3 = x log 3lx =

−

−

−

−

× = × ×

× = × ×

× ××=

× × ×

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

=

=

og 3log 3

x = 1

.من الرتبة األولى (NO)إذا رتبة التفاعل للمادة

)207(


: (3)و (2)من التجربتين (H2)نوجد رتبة التفاعل للمادة واآلن [ ] [ ]

( ) ( )( ) ( )

( ) ( )( ) ( )

( )( )

x y2

x y- 4 -3 -3

x y- 5 -3 -3

x y-3 -3- 4

x y- 5 -3 -3

y3

3

y

y

rate = k NO . H

3.6 × 10 = k 15 × 10 . 10 × 10

9 × 10 = k 15 × 10 . 2.5 × 10

k 15 × 10 . 10 × 103.6 × 10 = 9 × 10 k 15 × 10 . 2.5 × 10

10 1042.5 10

4 4

log 4 log 4lo

−

−

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

=

=

g 4 = y log 4log 4y = log 4

y = 1

: فرتبة التفاعل الكلية ھي وبالتالي

1 + 1 = 2

:ھو وبالتالي فقانون سرعة التفاعل

[ ] [ ]2rate = k NO . H

ة ثابت سرعة التفاعل تكن (k)ولحساب قيم يم أحد التجارب ول نعوض بق

: (1)التجربة

)208(


[ ] [ ]( )( )

( )( )

x y2

-5 -3 -3

-5 -1 -1

-3 -3 2 -2

-1 -1

-1 -1

rate = k NO . H

3 10 = k 5 10 2.5 10

3 × 10 mol L sk=5 × 10 2.5 × 10 mol L

k 2.4 mol L sk 2.4 M s

× × ×

=

=

)٥٦( مثال

:النتائج التالية لسرعات التفاعل عند تراكيز مختلفة 3 2 1 Exp.

0.4 0.2 0.2 [A] 0.12 0.24 0.12 [B]

8 × 10-3 4 × 10-3 2 × 10-3 rate mol L-1 s-1

.المتفاعلتين (B)و (A)احسب رتبة التفاعل لكل من ) ١

ة ثابت سرعة التفاعل ) ٢ ين . kاكتب قانون سرعة التفاعل واحسب قيم وب

. وحدته

احلل :نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو

[ ] [ ]x yrate = k A . B

زين ذ تركي ابق نأخ دول الس ن الج ادة وم ين للم ز (A)مختلف ات تركي ع ثب م

: (3 ,1)وليكن التجربتين (B)المادة

)209(


[ ] [ ]x y

-3 x y

-3 x y

-3 x y

-3 x y

rate = k A . B

8 x10 = k (0.12) . (0.4) ..............................(1)2 x 10 = k (0.12) . (0.2) ..............................(2)8 x10 k (0.4) . (0.4)2 x 10 k (0.2) . (0.2)

0.440.2

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

( )

x

x

x

4 2

log 4 = log (2)log 4 = x log (2)

log (4)x = log (2)

x = 2

=

. (A)تبة الثانية بالنسبة للمادة إذا فالتفاعل من الر

:نتبع نفس الخطوات كما يلي (B)وإليجاد رتبة التفاعل في المادة

ما يثبت فيھا تركيز المادة بين (B)بأخذ تجربتين يتغير فيھا تركيز المادة

(A) (2 ,1)وھي التجربتان :

)210(


[ ] [ ]x y

-3 x y

-3 x y

-3 x y

-3 x y

rate = k A . B

4 x10 = k (0.2) . (0.24) ..............................(1)2 x 10 = k (0.2) . (0.12) ..............................(2)4 x 10 k (0.2) . (0.24)2 x 10 k (0.2) . (0.12)

0.2420.12

=

=

( )

y

y

y

2 2

log 2 = log (2)log 2 = y log (2)

log (2)y = log (2)

y = 1

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

=

.(B)وبالتالي فالتفاعل من الرتبة األولى بالنسبة للمادة

: رتبة التفاعل الكلية

2 + 1 = 3

:وبالتالي فقانون سرعة التفاعل ھو

[ ] [ ]2rate = k A . B

:فاعل نعوض في التجربة األولى مثال ولحساب قيمة ثابت سرعة الت

)211(


[ ] [ ]( ) ( )

( )( ) ( )

2

2-3

-3 -1 -1

2 3 -3

-2 2 -1

-2 -1

rate = k A . B

2 10 = k 0.2 . 0.12

2 10 mol L sk =

0.2 . 0.12 mol L

k = 0.417 mol L s k = 0.417 M s

×

×

)٥٧( مثال


A + 2B + C D⎯⎯→

:ونتيجة للتجارب العملية ظھرت النتائج التالية 4 3 2 1 Exp.

0.1 0.2 0.1 0.1 [A] 0.2 0.1 0.2 0.1 [B] 0.2 0.1 0.1 0.1 [C]

0.114 0.057 0.028 0.028 rate mol/L s

. لأكتب قانون سرعة التفاعل، ثم أوجد قيمة ثابت سرعة التفاع

احلل

ن ادة م ل م ل لك ة التفاع اد رتب ن إيج د م ل ال ب رعة التفاع انون س اد ق إليج

. المواد المتفاعلة

)والصورة العامة لقانون سرعة التفاعل )A + 2B + C D⎯⎯→ ھي:

[ ] [ ] [ ]x y zrate = k A . B . C

)212(


(A)حساب رتبة التفاعل للمادة

بالتطبيق في التجربتين األولى والثالثة والتي يتغير فيھا تركيز (A) ويثبت فيھا تركيز(B, C)

[ ] [ ] [ ]( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( )( )( )

( )

x y z

x y z

x y z

y zx

y zx

x

x

x

rate = k A . B . C

0.057 = k 0.2 0.1 . 0.1

0.028 = k 0.1 0.1 . 0.1

k 0.2 0.1 . 0.10.0570.028 k 0.1 0.1 . 0.1

0.22.036 = 0.1

2.036 = 2

log 2.036 = log 2

log 2.036 = x log 2log 2.036x = log 2

x = 1.026

=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

(A)إذا التفاعل من الرتبة األولى للمادة

(B)حساب رتبة التفاعل للمادة

بتين األولى والثانية والتي يتغير فيھا تركيز بالتطبيق في التجر(B) ويثبت فيھا تركيز(A, C)

[ ] [ ] [ ]( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( )( )( )

( )

x y z

x y z

x y z

x zy

x zy

y

y

y

rate = k A . B . C

0.028 = k 0.1 0.2 . 0.1

0.028 = k 0.1 0.1 . 0.1

k 0.1 0.2 . 0.10.0280.028 k 0.1 0.1 . 0.1

0.21 = 0.1

1 = 2

log 1 = log 2

log 1 = y log 2log 1y =

log 2y = 0

=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

.(B)إذا التفاعل من الرتبة صفر بالنسبة للمادة

)213(


(C)حساب رتبة التفاعل للمادة

والتي يتغير فيھا الثانية والرابعة بالتطبيق في التجربتين (A, B)تركيز ويثبت فيھا (C)تركيز

[ ] [ ] [ ]( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( )( )

x y z

x y z

x y z

x y z

x y z

x y z

x y z

z

z

z

rate = k A . B . C

0.114 = k 0.1 0.2 . 0.2

0.028 = k 0.1 0.2 . 0.1

k 0.1 0.2 . 0.20.1140.028 k 0.1 0.2 . 0.1

k 0.1 0.2 . 0.24.071

k 0.1 0.2 . 0.1

0.24.071 = 0.1

4.071 = 2

log 4.071 = log 2

log 4.071 =

=

=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

( )

( )

z log 2log 4.071z = log 2

z 2 (C)وبالتالي فالتفاعل من الرتبة الثانية بالنسبة للمادة

:وبالتالي فالرتبة الكلية للتفاعل ھي

1 + 0 + 2 = 3

: ويكون قانون سرعة التفاعل ھو

[ ] [ ] [ ][ ] [ ]

1 0 2

1 2

rate = k A . B C

rate k A . C=

ي قانون سرعة التجارب ف ىولحساب ثابت سرعة التفاعل نعوض بقيم إحد

:مثال (1)التفاعل ولتكن التجربة

)214(


[ ] [ ] [ ]1 0 2

0 2

2

2

-1 -1

2 3 -3

-2 2 -1

-2 -1

rate = k A . B C

0.028 = k (0.1) (0.1) (0.1)0.028 = k (0.1) (0.1)

0.028k = (0.1) × (0.1)

0.028 mol L sk = (0.1) × (0.1) mol L

k = 28 mol L sk = 28 M s

× ×

×

)٥٨( مثال

: اآلتي أوجد قانون سرعة التفاعل للتفاعل

2 22NO(g) + O (g) 2NO (g)⎯⎯→

د درجة حرارة ذي يحدث عن ي (ºC 25)ال واردة ف تعينا بالمعلومات ال مس

:الجدول اآلتي معدل السرعة االبتدائي

Initial rate (mol dm-3 s-1)

التركيز االبتدائيInitial concentration

(mol dm-3)

Experiment

O2 NO 7 × 10-6 0.001 0.001 1

14 × 10-6 0.002 0.001 2 21 × 10-6 0.003 0.001 3 84 × 10-6 0.003 0.002 4 189 × 10-6 0.003 0.003 5

.علاحسب قيمة ثابت سرعة التفا) ب

. حدد رتبة التفاعل الكلية) ج

)215(


احلل

: نظرا ألننا ال نعرف رتب المواد الداخلة في التفاعل

2 22NO(g) + O (g) 2NO (g)⎯⎯→

:فسنفرض أن قانون سرعة التفاعل

[ ] [ ]x y2Rate = k NO O

:في الجدول ) ٢، ١(وبمقارنة التجربتين Initial rate

(mol dm-3 s-1) Initial concentration

(mol dm-3)

Experiment O2 NO

7 × 10-6 0.001 0.001 1 14 × 10-6 0.002 0.001 2

ن جين م ز األكس ر تركي دما تغي رت عن د تغي ة ق رعة اإلبتدائي د أن الس نج

(0.001 M) الى (0.002 M) مع بقاء تركيز(NO) ثابتا لذلك نستطيع

:أن نكتب

[ ] [ ]( ) ( )( ) ( )

x y2

x- 6 -3 -3

y-6 -3 -3

Rate = k NO O

7 10 = k 1 10 1 10

14 10 = k 1 10 2 10

× × ×

× × ×

:وبقسمة المعالة الثانية على األولى نحصل على

)216(


( ) ( )( ) ( )

x y-3 -3-6

x y-6 -3 -3

y-3

-3

y-3

-3

-3

-3

-3

-3

k 1 10 2 1014 10 = 7 10 k 1 10 1 10

2 1021 10

2 10log 2 log1 10

2 10log 2 y log1 10

log 2y = 2 10log1 10

y = 1

× ××× × ×

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

⎛ ⎞×⎜ ⎟×⎝ ⎠

.وھذا يعني أن التفاعل من الرتبة األولى بالنسبة لألكسجين

: (4)و (3)وبالمثل إذا قارنا التجربتين

Initial rate (mol dm-3 s-1)

Initial concentration (mol dm-3)

Experiment

O2 NO 21 × 10-6 0.003 0.001 3 84 × 10-6 0.003 0.002 4

ز ر تركي دما تغي رت عن د تغي ة ق رعة اإلبتدائي د أن الس اء (NO)نج ع بق م

:تركيز األكسجين ثابتا لذلك نستطيع أن نكتب

[ ] [ ]( ) ( )( ) ( )

x y2

x- 6 -3 -3

x- 6 -3 -3

Rate = k NO O

21 10 = k 1 10 3 10

84 10 = k 2 10 3 10

× × ×

× × ×

)217(


:لة الثانية على األولى نحصل على دوبقسمة المعا

[ ] [ ]( ) ( )( ) ( )

x y2

x y-3 -3-6

x y-6 -3 -3

x-3

-3

x-3

-3

-3

-3

-3

-3

Rate = k NO O

k 2 10 3 1084 10 = 21 10 k 1 10 3 10

2 1041 10

2 10log 4 log1 10

2 10log 4 x log1 10

log 4x = 2 10log1 10

x = 2

× ××× × ×

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

⎛ ⎞×= ⎜ ⎟×⎝ ⎠

⎛ ⎞×⎜ ⎟×⎝ ⎠

.ھي من الثانية (A)وبالتالي فإن رتبة التفاعل بالنسبة للمادة

:مما سبق يكون سرعة التفاعل كما يلي

[ ] [ ][ ] [ ]

x y2

2 12

Rate = k NO O

Rate = k NO O

:حساب قيمة ثابت سرعة التفاعل ) ب

ة اب قيم ن حس ب (k)يك ث يج ابق حي دول الس ي الج ة ف ن أي تجرب م

.الحصول على قيمة ثابتة في كل حالة

: أن نجد (1)من التجربة

)218(


[ ] [ ]( ) ( )

( ) ( )( )

2 12

2-6 -3 -3

-6

2-3 -3

23 3 -2 -1

rate = k NO O

7 10 = k 1 10 1 10

7 10k1 10 1 10

k = 7 10 dm mol s

× × ×

×=

× ×

×

:حساب رتبة التفاعل الكلية ) ج

n = 2 + 1 = 3

)٥٩( مثال


A + B + C D⎯⎯→

:فإذا كان قانون سرعة التفاعل ھو

[ ] [ ]2rate = k A C

. مادة على حدة، ثم أوجد رتبة التفاعل الكليةفأوجد رتبة التفاعل لكل

احلل قانون سرعة

التفاعل رتبة التفاعل للمادة

A B C رتبة التفاعل الكلية [ ] [ ]2rate = k A C 2 0 1 3

ادة Bألن رتبة التفاعل للمادة : ملحوظة ي أن زي ذا يعن يساوي صفرا فإن ھ

. على سرعة التفاعلنقصانه لن يؤثر وتركيزھا أ

)219(


)٦٠( مثال

اعالت ة للتف ة التفاعل الكلي ة، واحسب رتب ادة متفاعل ما رتبة التفاعل لكل م

:التالية ، والتي تم كتابة قوانين سرعاتھا

[ ][ ] [ ][ ] [ ]

0

0

1 2

1) rate = k A

2) rate = k A B

3) rate = k A B

احلل

قانون سرعة التفاعل رتبة التفاعل للمادة

(B)المادة (A)المادة رتبة التفاعل الكلية[ ]0rate = k A 0 0

[ ] [ ]0rate = k A B 0 1 1

[ ] [ ]1 2rate = k A B 1 2 3

)٦١( مثال

انون ا ق على فرض أن التفاعالت التالية تحصل مباشرة وبخطوة واحدة، م

. لكل منھا) الرتبة(سرعة التفاعل والدرجة

2 2

2 2

2 2

1) 2HI H + I

2) 2NO + O 2NO

3) COCl CO + Cl

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

حللا الرتبة قانون سرعة التفاعل التفاعل

2 22HI H + I⎯⎯→ rate = [HI]2 2 2 22NO + O 2NO⎯⎯→ rate = [NO]2[O2] 3

2 2COCl CO + Cl⎯⎯→ rate = [COCl2] 1

)220(


)٦٢( مثال

: التفاعل التالي من الرتبة األولى

2 2 2 2SO Cl SO + Cl⎯⎯→

ب قانون سرعة التفاعلأكت) ١

.ما وحدة ثابت سرعة التفاعل) ٢

احلل

وحدة ثابت سرعة التفاعل قانون سرعة التفاعل تفاعل الرتبة األولى

2 2 2 2SO Cl SO + Cl⎯⎯→

rate = k [SO2Cl2] [ ]

-1 -1-1

-12 2

rate mol L sk = = = sSO Cl mol L

)٦٣( مثال

:التالي حسب التفاعل A B⎯⎯→

ادة ز الم ان تركي إذا ك اوي (A)ف ل (mol L-1 0.2)يس رعة التفاع وس

ة ثابت سرعة التفاعل (rate = 0.04 mol L-1 s-1)تساوي فاحسب قيم

:ووحدته عندما يكون التفاعل

من الرتبة صفر ) ١

من الرتبة األولى ) ٢

من الرتبة الثانية ) ٣

من الرتبة الثالثة ) ٤

)221(


احلل قيمة ثابت سرعة التفاعل ووحدته الرتبة صفر

[ ]0-1 -1

rate = k A

k = 0.04 mol L s

األولى

[ ]

[ ]-1 -1

-1-1

rate = k A

rate 0.04 mol L sk = = = 0.2 sA 0.2 mol L

الثانية

[ ]

[ ] ( )

2

-1 -1-1 -1

2 2-1

rate = k A

rate 0.04 mol L sk = = = 1 mol L sA 0.2 mol L

الثالثة

[ ]

[ ] ( )

3

-1 -1-2 2 -1

3 3-1

rate = k A

rate 0.04 mol L sk = = = 5 mol L sA 0.2 mol L

)٦٤( مثال


A B⎯⎯→

رتين، وعند امضاعفة التركيز مرتين سوف تتضاعف سرعة التفاعل م فم

؟Aرتبة التفاعل للمادة

احلل

: نفترض أن قانون سرعة التفاعل xrate = k [A]

ى بح عل رتين وتص ل م رعة التفاع اعف س ز تتض افة التركي د مض وعن

:الصورة

)222(


( )x2rate = k 2[A]

:نية على األولى وبقسمة المعادلة الثا

( )

( )

x

x

x x

x

x

k 2[A]2 rate = rate k [A]

k 2 [A]2 rate = rate k [A]

2 2log 2 = x log 2

log 2xlog 2

x 1

×

=

=

=

ادة ل للم ة التفاع إن رتب الي ف إن (A)وبالت الي ف ى، وبالت ة األول ن الدرج م

: قانون سرعة التفاعل ھو

[ ]rate = k A

ى مضاعفة سرعة ا ال ادة م ز لم ؤدي مضاعفة التركي نستنتج أنه عندما ي

. نسبة لھذه المادة من الدرجة األولىالتفاعل فإن رتبة التفاعل بال

)٦٥( مثال


A B⎯⎯→

رات، وعند مضاعفة التركيز مرتين سوف تتضاعف سرعة التفاعل أربع م

؟(A)فما رتبة التفاعل للمادة

)223(


احلل

:نفترض أن قانون سرعة التفاعل ھو xrate = k [A]

ادة ز للم د مضاعفة التركي ع (A)عن ل أرب رعة التفاع رتين تتضاعف س م

:مرات ويصبح قانون سرعة التفاعل

( )x4 rate = k 2[A]

:وبقسمة المعادلة الثانية على األولى

( )

( )

( )( )( )

x

x

x x

x

x

x


k 2 [A]4 rate = rate k [A]

4 = 2

log 4 log 2

log 4 x log 2log 4x 2log 2

=

=

= =

.من الرتبة الثانية (A)وبالتالي فإن رتبة التفاعل للمادة

ى مضاعفة سرعة نستنتج أن ا ال ادة م ز لم ؤدي مضاعفة التركي ه عندما ي

ة ن الدرج ادة م ذه الم بة لھ ل بالنس ة التفاع إن رتب رات ف ع م ل أرب التفاع

. الثانية

)224(


)٦٦( مثال


A B⎯⎯→

رات، ان م رتين تضاعفت سرعة التفاعل ثم ز م ا وعند مضاعفة التركي فم

.(A)رتبة التفاعل للمادة

احلل

:نفترض أن قانون سرعة التفاعل ھو xrate = k [A]

مرات ٨مرتين تتضاعف سرعة التفاعل (A)عند مضاعفة التركيز للمادة

:ويصبح قانون سرعة التفاعل

( )x8 rate = k 2[A]


( )x

x

x x

x

x

x


2 [A]8 = [A]

8 = 2log 8 = log 2log 8 = x log 2

log 8x = log 2

x 3=

)225(


.من الرتبة الثالثة (A)وبالتالي فإن رتبة التفاعل للمادة

ى مضاعفة سرعة ا ال ادة م ز لم ؤدي مضاعفة التركي نستنتج أنه عندما ي

ة ن الدرج ادة م ذه الم بة لھ ل بالنس ة التفاع إن رتب رات ف ان م ل ثم التفاع

. الثالثة

)٦٧( مثال

: لدينا التفاعل التالي نإذا كا

A + 2B 3C + 2D⎯⎯→

ز د مضاعفة تركي رتين عن ل تتضاعف م رعة التفاع ت أن س (A)إذا علم

ز د مضاعفة تركي رات عن ع م رعة تس رتين، وتتضاعف الس الث (B)م ث

. مرات

(A, B)ما رتبة التفاعل لكل من المواد المتفاعلة ) ١

.أكتب قانون سرعة التفاعل) ٢

ز M/s 3-10 × 2.4)(إذا بلغت سرعة التفاعل ) ٣ ان تركي دما ك (A)عن

احسب قيمة ثابت سرعة (M 0.2)يساوي (B)وتركيز (M 0.1)يساوي

. التفاعل وبين وحدته

ز ) ٤ دما يصبح تركي (M 0.02)يساوي (A)كم تكون سرعة التفاعل عن

.(M 0.03)يساوي (B)وتركيز

)226(


احلل

)نفرض أن قانون السرعة للتفاعل )A + 2B 3C + 2D⎯⎯→ ھو:

x yrate = k [A] [B]

ز دما مضاعفة تركي رتين عن انون (A)وبما أن السرعة تتضاعف م إن ق ف

:سرعة التفاعل يصبح

( )x y2 rate = k 2[A] [B]

ادة ي الم ل ف ة التفاع اد رتب ة (A)وإليج ة الثاني م المعادل نقس

( )( )x y2 rate = k 2[A] [B]لى على المعادلة األو( )x yrate = k [A] [B]:

( )

( )

( )( )

x y

x y

x x y

x y

x

x

k 2[A] [B]2 rate = rate k [A] [B]

k 2 [A] [B]2 rate = rate k [A] [B]

2 = 2

log 2 log 2log 2 x log 2

log 2x = 1log 2

=

=

=

.ھي الرتبة األولى (A)وبالتالي فإن رتبة التفاعل للمادة

:نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو (B)وإليجاد رتبة التفاعل للمادة x yrate = k [A] [B]

)227(


ز اعفة تركي د مض رعة التفا (B)وعن اعف س رات تتض الث م ع ث ل تس ع

:مرات وبالتالي فإن قانون سرعة التفاعل يصبح

( )yx9 rate = k [A] 3[B]

ة مة المعادل )وبقس )( )yx9 rate = k [A] 3[B] ة ى المعادل )عل )x yrate = k [A] [B]

:نحصل على

( )

( )

( )

yx

x y

yx y

x y

y

y

k [A] 3[B]9 rate = rate k [A] [B]

k [A] 3 [B]9 rate = rate k [A] [B]

9 = 3

log 9 = log 3log 9 = y log 3

log 9y = log 3

y = 2

. ھي الثانية (B)إذا رتبة التفاعل للمادة

:ل الكلية ورتبة التفاع

n = x + y

n = 1 + 2 = 3

:قانون سرعة التفاعل ھو ) ٢2rate = k [A] [B]

: حساب قيمة ثابت سرعة التفاعل عندما) ٣

(rate = 2.4 × 10-3 Ms-1) و([A] = 0.1 M, [B] = 0.2 M) :

)228(


( )

2

2

-3 -1 -1

2-1 -1

2 -2 -1

rate = k [A][B]ratek =

[A][B]2.4 10 mol L sk =

(0.1 mol L ) 0.2 mol L

k = 0.6 L mol s

×

×

: سرعة التفاعل تصبح فإن (0.02 M, [B] = 0.03 = [A])عندما ) ٤

( ) ( ) ( )

2

22 -2 -1 -1 -1

-5 -1 -1

rate = k [A] [B]

rate = 0.6 L mol s 0.02 mol L 0.03 mol L


× ×

×

)٦٨(مثال

: إذا كان لدينا التفاعل التالي

2 32A + 3 B A B⎯⎯→

ثالث مرات أدت الى مضاعفة سرعة التفاعل (A)وجد أن مضاعفة تركيز

رتين لكل (A, B)ثالث مرات، وأن مضاعفة تركيز كل من دار م ا بمق مع

راتمنھما تؤدي ا ان م دار ثم انون . لى مضاعفة سرعة التفاعل بمق أكتب ق


احلل

:نوجد أوال رتب التفاعل لكل مادة كما يلي

: (A)رتبة التفاعل للمادة

: نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو

)229(


x yrate = k [A] [B]

إن ؤال ف ن الس ز وم ى مضا (A)مضاعفة تركي ؤدي ال رات ي الث م عفة ث

:التفاعل ثالث مرات، وبالتالي فإن قانون سرعة التفاعل يصبح سرعة

( )x y3 rate = k 3[A] [B]

ة مة المعادل )وبقس )( )x y3 rate = k 3[A] [B] ى )عل )x yrate = k [A] [B]

:نحصل على

( )

( )

x y

x y

x x y

x y

x

x

k 3[A] [B]3 rate = rate k [A] [B]

k 3 [A] [B]3 rate = rate k [A] [B]

3 = 3log 3 = log 3

log 3x = log 3

x = 1

.ھي األولى (A)وبالتالي فإن رتبة التفاعل للماد

:كما يلي (B)واآلن نحسب رتبة التفاعل للمادة

:في الفقرة السابقة Aقانون سرعة التفاعل بعد حساب رتبة yrate = k [A][B]

ز كل من رتين لكل (A, B)ومن السؤال فإن مضاعفة تركي دار م ا بمق مع

ان إن ق الي ف رات، وبالت ان م دار ثم ون منھما تؤدي الى مضاعفة التفاعل بمق

:سرعة التفاعل يصبح

)230(


( )( )y8 rate = k 2[A] 2[B]

ة ة الثاني مة المعادل )وبقس )( )( )y8 rate = k 2[A] 2[B] ى ة األول ى المعادل عل

( )yrate = k [A][B] نحصل على :

( )( )

( ) ( )

( )( )

( )

( )( )

y

y

y y

y

y

y

y

y

k 2[A] 2[B]8 rate = rate k [A][B]

k 2 [A] 2 [B]8 rate = rate k [A][B]

8 2 2822

2 4

log 2 log 4y log 2 log 4

log 4ylog 2

y 2

=

=

=

=

=

=

=

ادة ة للم ة الثاني إن التفاعل من الرتب الي ف انون س (B)وبالت ون ق رعة ، ويك

:التفاعل ھو 2rate = k [A][B]

. وتكون رتبة التفاعل ھي الرتبة الثالثة

)231(


)٦٩( مثال


22NO + Cl 2NOCl⎯⎯→

ز د أن مضاعفة تركي ى مضاعفة سرعة التفاعل (Cl2)وج رتين أدت ال م

ز كل من رتين لكل م (Cl2, NO)مرتين، وأن مضاعفة تركي دار م ا بمق ع

رات ان م دار ثم انون كأ. منھما تؤدي الى مضاعفة سرعة التفاعل بمق تب ق

.سرعة التفاعل

احلل

: )2Cl (رتبة التفاعل للمادة حساب

: نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو x y

2rate = k [NO] [Cl ]

ى مضاعفة سرعة الت (Cl2)وبما أن مضاعفة تركيز ؤدي إل رتين ت فاعل م

:مرتين فيصبح قانون سرعة التفاعل ھو

( )yx22rate = k [NO] 2[Cl ]

)وبقسمة المعادلة )( )yx22rate = k [NO] 2[Cl )على [ )x y


: ىنحصل عل

)232(


( )( )( )

( )

( )

( )( )( )

( )

yx2

x y2

yx2

x y2

yx y2

x y2

y

y

2rate = k [NO] 2[Cl ]

rate = k [NO] [Cl ]

k [NO] . 2[Cl ]2 raterate k [NO] . [Cl ]

k [NO] . 2 [Cl ]2 raterate k [NO] . [Cl ]

2 = 2

log 2 log 2

log 2 = y log 2log 2y =

log 2y = 1

=

=

=

.(Cl2)الرتبة األولى في المادة إذا التفاعل من

: (NO)ل للمادة حساب رتبة التفاع: ثانيا

: ھو (Cl2)بعد معرفة رتبة (قانون سرعة التفاعل x


والتي ينتج عنھا (Cl2, NO)ويؤول ھذا القانون عند مضاعفة تركيزي

: مرتين مضاعفة سرعة التفاعل ثمان مرات

( ) ( )x28 rate = k 2[NO] 2[Cl ]

)وبقسمة ) ( )( )x28 rate = k 2[NO] 2[Cl )على [ )x

2rate = k [NO] [Cl نحصل [

: على

)233(


( ) ( )

( ) ( )

( )

( )

( )( )( )

( )

x2

x2

x x2

x2

x

x

x

x

k 2[NO] 2[Cl ]8 raterate k [NO] [Cl ]

k 2 [NO] 2 Cl8 raterate k [NO] [Cl ]

8 = 2 2822

2 4

log 2 log 4

x log 2 log 4log 4x =

log 2x = 2

=

⎡ ⎤⎣ ⎦=

×

=

=

=

=

. (NO)إذا التفاعل من الرتبة الثانية بالنسبة للمادة

:وتكون رتبة التفاعل الكلي ھي

n = x + y

n = 2 = 1 = 3

:ويكون قانون سرعة التفاعل ھو 2

2rate = k [NO] . [Cl ]

)٧٠( مثال

:ل التالي حسب التفاع

3 2 3CH Cl + H O CH OH + HCl⎯⎯→

)234(


ز اعفة تركي د مض رتين عن اعف م ل تتض رعة التفاع ت أن س إذا علم ف

(CH3Cl) اعفة د مض رات عن ع م رعة أرب اعف الس ا تتض رتين، كم م

(H2O) مرتين.

(CH3Cl, H2O)احسب رتبة التفاعل لكل من المادتين ) ١


:عندما يكون (mol/L s 1.5)التفاعل تساوي إذا كانت سرعة) ٣

([H2O] = 0.2 mol/L , [CH3Cl] = 0.2 mol/L

. احسب قيمة ثابت سرعة التفاعل

احلل

:نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو

x y3 2rate = k [CH Cl] [H O]

(rate)مرتين تتضاعف سرعة التفاعل (CH3Cl)وعند مضاعفة تركيز

:نون سرعة التفاعل مرتين، فيصبح قا

( )x y3 22 rate = k 2[CH Cl] [H O]

مة د قس )وعن )( )x y3 22 rate = k 2[CH Cl] [H O] ى )عل )x y

3 2rate = k [CH Cl] [H O]

: ىنحصل عل

)235(


( )

( ) ( )

( )( )( )

( )

x y3 2

x y3 2

xx y3 2

x y3 2

x

x

k 2[CH Cl] [H O]2 rate = rate k [CH Cl] [H O]

k 2 [CH Cl] [H O]2 rate = rate k [CH Cl] [H O]

2 2

log 2 log 2

log 2 x log 2log 2x

log 2x 1

=

=

=

=

=

ز اعفة تركي د مض رات (H2O)وعن ع م رعة أرب اعف الس رتين تتض م

)فيصبح قانون سرعة التفاعل )x y3 2rate = k [CH Cl] [H O] كالتالي:

( )( )x y3 22 rate = k [CH Cl] 2[H O]

مة )وبقس )( )x y3 22 rate = k [CH Cl] 2[H O] ى )عل )x y

3 2rate = k [CH Cl] [H O]

: نحصل على

( )

( )

( )( )

x y3 2

x y3 2

yx y3 2

x y3 2

y

y

k [CH Cl] 2[H O]4 rate = rate k [CH Cl] [H O]

k [CH Cl] 2 [H O]4 rate = rate k [CH Cl] [H O]

2 = 4

log 2 log 4y log 2 = log 4

log 4y = log 2

y 2

=

=

)236(


)وبالتالي فقانون سرعة التفاعل ) ٢ )3 2 3CH Cl + H O CH OH + HCl⎯⎯→ ھو: 2

3 2rate = k [CH Cl][H O]

:ت سرعة التفاعل عندما حساب ثاب) ٣([H2O] = 0.2 mol/L , [CH3Cl] = 0.2 mol/L ،(rate = 1.5 mol/L s) :

23 2

-1 -1 -1 -1 2

-1 -1

-1 -1 2

2 -2 -1

rate = k [CH Cl][H O]

1.5 mol L s = k (0.2 mol L )(0.2 mol L )1.5 mol L sk =

(0.2 mol L ) (0.2 mol L )k = 187.5 L mol s

)٧١(مثال


2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→

: فكانت النتائج التالية 3 2 1 EXP.

4 × 10-4 3 × 10-4 2 × 10-4 [N2O5] mol/L 3.6 × 10-2 2.7 × 10-2 1.8 × 10-2 Rate mol/L s

حدد رتبة التفاعل ) ١

اكتب قانون سرعة التفاعل) ٢

kاحسب قيمة ) ٣

احلل

:بفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو

)237(


x

2 5rate = k [N O ]

:وبالتعويض في ھذا القانون بتجربتين ولتكن األولى والثالثة -2 -4 x

-2 -4 x

1.8 10 = k [2 10 ]3.6 10 = k [4 10 ]

× ×

× ×


( )( )( )( )

x-2 -4

x-2 -4

x-4-2

x-2 -4

x-2 -4

-2 -4

x

x

1.8 10 = k 2 10

3.6 10 = k 4 10

k 4 103.6 10 = 1.8 10 k 2 10

3.6 10 4 10= 1.8 10 2 10

2 = 2log 2 = log 2x log 2 = log 2

log 2x = log 2

x = 1

× ×

× ×

××× ×

⎛ ⎞× ×⎜ ⎟× ×⎝ ⎠

.رتبة التفاعل من الدرجة األولىوبالتالي فإن

: قانون سرعة التفاعل ھو ) ٢x

2 5

2 5

rate = k [N O ]rate = k [N O ]⇒

: kحساب قيمة ) ٣

)238(


ة اب قيم ن حس رعة kيمك دول عن س ي الج ات ف د المعطي التعويض بأح ب

:ولنأخذ مثال التجربة الثانية (N2O5)كيز التفاعل وتر

2 5

-2 -4

-2 -1 -1

-4 -1

-1

rate = k [N O ]

2.7 10 = k (3 10 )2.7 × 10 mol L sk =

3 × 10 mol Lk = 90 s

× ×

. وسنحصل على نفس النتيجة فيما لو عوضنا بقيم التجارب األخرى

)٧٢(مثال


22NOCl(g) 2NO(g) + Cl (g)⎯⎯→

: التالية جفكانت النتائ3 2 1 Exp.

0.6 0.4 0.2 [NOCl] molL-1 1.44 × 10-8 6.4 × 10-9 1.6 × 10-9 Rate mol L-1 s-1

.حدد رتبة التفاعل) ١


kاحسب قيمة ) ٣

فاحسب سرعة التفاعل (mol L-1 0.5)يساوي (NOCl)إذا أصبح تركيز ) ٤

فكم مرة سوف تتضاعف سرعة (0.49)الى (0.4)إذا زاد التركيز من ) ٥

.التفاعل

)239(


احلل

:فرض أن قانون سرعة التفاعل ھو ب

[ ]xrate = k NOCl

ة التفاع دد رتب ن أن نح ى ليمك ة عل ة الثاني ل للتجرب رعة التفاع مة س بقس

:كما يلي سرعة التفاعل للتجربة األولى

( )( )( )( )

( )( )

x-9

x-9

x-9

x-9

x

x

x

1.6 10 = k 0.2

6.4 10 = k 0.4

k 0.46.4 101.6 10 k 0.2

0.440.2

4 2

2 4x log 2 = log 4

log 4x = log 2

x = 2

×

×

×=

×

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

=

:قانون سرعة التفاعل ) ب

[ ]2rate = k NOCl

: (k)ابت سرعة التفاعل حساب قيمة ث) ج

ز ميمكن إيجاده باستخدا تكن (NOCl)سرعة التفاعل وتركي ة ول ألي تجرب

:التجربة الثالثة

)240(


[ ]

[ ]

( )

2

2

-8

2

-8

rate = k NOClratek

NOCl

1.44 10k = 0.6

k = 4 10

=

×

×

: 0.5 mol/L = [NOCl]حساب سرعة التفاعل عندما ) ٤

[ ]( )

2

2-8

-8

rate = k NOCl

rate = 4 10 0.5

rate = 1 10

× ×

×

دسرعة التفاعل فإن (0.49)الى (0.4)عند زيادة التركيز من ) ٥ 0.4عن

(mol L-1 s-1 9-10 × 6.4) تساوي

:كما يلي (0.49)ويمكن حساب سرعة التفاعل عند التركيز

[ ]( )

2

2-8

-9 -1 -1

rate = k NOCl

rate = 4 10 0.49

rate = 9.604 10 mol L s

× ×

×

ز د التركي ز (0.49)وبقسمة سرعة التفاعل عن د التركي وسرعة التفاعل عن

:نحصل على (0.4)

( )( )

-9 -1 -1

-9 -1 -1

9.604 10 mol L s1.5

6.4 × 10 mol L s

×=

ز من وھذا يعني أن ر التركي دما يتغي رة ونصف عن زداد م سرعة التفاعل ت

.(0.49)الى (0.4)

)241(


)٧٣( مثال

:ئج التالية عند درجة حرارة ثابتة وحسب التفاعل التالي من النتا


:تم الحصول على النتائج التالية 3 2 1 Exp

1.44 0.36 0.18 rate mol/L min 0.2 0.1 0.1 [NO] 0.2 0.2 0.1 [Cl2]

.وللتفاعل الكلي (Cl2)و (NO)أوجد رتبة التفاعل للمادة ) ١


(k)احسب قيمة ثابت سرعة التفاعل ) ٣ 0.5 mol/L = [Cl2] = [NO]: أوجد سرعة التفاعل عندما يكون التركيز ) ٤

احلل

:نفرض أن قانون سرعة التفاعل ھو ) ١x y


:وبتطبيق نتائج التجربة األولى على ھذا القانون

( ) ( )x y0.18 = k 0.1 0.1

ز ا تركي ا فيھ ي ثبتن ة والت ة الثاني ائج التجرب ق نت اعفنا [NO]وبتطبي وض

: [Cl2]تركيز

( ) ( )x y0.36 = k 0.1 0.2

)242(


)وبقسمة ) ( )( )x y0.36 = k 0.1 )على 0.2 ) ( )( )x y0.18 = k 0.1 :نحصل على 0.1

( ) ( )( ) ( )

( )( )

x y

x y

y

y

y

k 0.1 0.20.36 = 0.18 k 0.1 0.1

0.22 = 0.1

2 = 2

log 2 = log 2y log 2 = log 2

log 2y = log 2

y = 1

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

. (Cl2)إذا فالتفاعل من الرتبة األولى بالنسبة لـ

انون سرعة التفاعل واآلن نستخدم التجربة الثانية والثالثة ونطبق بھما في ق

( )x y2rate = k [NO] [Cl . (NO)لنحصل على رتبة المادة [

( ) ( )( ) ( )

( )( )

yx

yx

x

x

x

k 0.2 0.21.44 = 0.36 k 0.1 0.2

0.24 = 0.1

4 = 2

log 2 = log 4x log 2 = log 4

log 4x = log 2

x = 2

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

. (NO)إذا فالتفاعل من الرتبة الثانية بالنسبة لـ

)243(


:وبالتالي فإن رتبة التفاعل الكلية ھي

n = 2 + 1 = 3

:ويكون قانون سرعة التفاعل ) ٢2


ارب ) ٣ د التج ات أح وض بمعطي ل نع رعة التفاع ت س ة ثاب اب قيم ولحس

) : ولتكن األولى مثال (

( )

( )

22

2

2

2 -2 -1

rate = k [NO] [Cl ]

0.18 = k 0.1 (0.1)0.18 k =

0.1 (0.1)

k 180 L mol min=

ة أو ة الثاني ي التجرب ويض ف د التع ة عن س النتيج ى نف ن الحصول عل ويمك

. الثالثة

)٧٤( مثال

:من المعلومات التجريبية للتفاعل التالي

2 2 22NO + 2H N + 2H O⎯⎯→

:تم الحصول على النتائج التالية 3 2 1 Exp

3.6 × 10-5 9 × 10-5 3 ×10-5 rate M s-1 15 × 10-3 15 × 10-3 5 × 10-3 [NO] 10 × 10-3 2.5 × 10-3 2.5 ×10-3 [H2]

.اكتب قانون سرعة التفاعل واحسب قيمة ثابت سرعة التفاعل

)244(


احلل

)للتفاعل )2 2 22NO + 2H N + 2H O⎯⎯→ نفرض قانون السرعة التالي: x y

2rate = k [NO] [H ]

لة قانون سرعة التفاعل بالمعطيات في فإننا نعوض في معاد (x, y)وإليجاد

:تجربتين ثم نقسم المعادلتين الناتجتين على بعضھما كما يلي (H2)للمادة (y)حساب رتبة التفاعل (NO)للمادة (x)حساب رتبة التفاعل

( )

x y2

-5 -3 x -3 y

-5 -3 x -3 y

-3 x -3 y-5

-5 -3 x -3 y

x-3

-3

x

rate = k [NO] [H ]

3 10 = k (5 10 ) (2.5 10 )9 10 = k (15 10 ) (2.5 10 )

k (15 10 ) (2.5 10 )9 103 10 k (5 10 ) (2.5 10 )

15 103 = 5 10

3 3x

× × × ×

× × × ×

× × ××=

× × × ×

⎛ ⎞×⎜ ⎟×⎝ ⎠

=

=1

x y2

-5 -3 x -3 y

-4 -3 x -3 y

-3 x -3 y-4

-5 -3 x -3 y

-3

-3

rate = k [NO] [H ]

9 10 = k (15 10 ) (2.5 10 )3.6 10 = k (15 10 ) (10 10 )

k (15 10 ) (10 10 )3.6 109 10 k (15 10 ) (2.5 10 )

10 104 = 2.5 10

× × × ×

× × × ×

× × ××=

× × × ×

⎛ ⎞×⎜ ⎟×⎝ ⎠

( )

y

x4 4y 1=

=

:رتبة التفاعل الكلية إذا

x + y = 1 + 1 = 2

: وبالتالي فإن قانون سرعة التفاعل يكون على الصورة

2rate = k [NO][H ]

)ولحساب ثابت سرعة التفاعل نعوض في )2rate = k [NO][H بمعطيات [

:التجربة األولى مثال

)245(


( )( )

( )( )

2

-5 -3 -3

-5

-3 -3

-2 -1

rate = k [NO][H ]

3 10 = k 5 10 2.5 10

3 × 10k = 5 × 10 2.5 × 10

k = 2.4 M s

× × ×

)٧٥( مثال


A + 2B + C D⎯⎯→

:ونتيجة للتجارب العملية ظھرت النتائج التالية 4 3 2 1 Exp.

0.112 0.057 0.028 0.028 rate M s-1 0.1 0.2 0.1 0.1 [A] 0.2 0.1 0.2 0.1 [B] 0.2 0.1 0.1 0.1 [C]

.أكتب قانون سرعة التفاعل، ثم أوجد قيمة ثابت سرعة التفاعل وبين وحدته

احلل

)ة للمعادل )A + 2B + C D⎯⎯→ نفرض قانون سرعة التفاعل التالي : x y zrate = k [A] [B] [C]

يم ي (x, y, z)ولكي نوجد ق واردة بالجدول ف ات ال ا نعوض بالمعطي فإنن

ذه الرتب ة أحد ھ رة نوجد قيم ي كل م ه ف انون سرعة التفاعل، بحيث أن ق

:نعوض بتراكيز ثابتة للرتب األخرى

)246(


: (A)لمادة )x( ايجاد الرتبة : ال أو

ربتين ات التج تخدم معطي ز (3)و (1)وسنس يم تراكي [C]و [B]ألن ق

متساوية

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

x y z

x y z

x y z

y zx

x y z

x

x

rate = k [A] [B] [C]0.028 = k(0.1) (0.1) (0.1)

0.057 = k 0.2 0.1 0.1

k 0.2 0.1 0.10.057 0.028 k(0.1) (0.1) (0.1)

0.22 = 0.1

2 = 2x 1

=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

=

: (B)للمادة )y(ايجاد الرتبة : ثانيا

ربتين ات التج تخدم معطي ز (2)و (1)وسنس يم تراكي [A]و [C]ألن ق

متساوية

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

x y z

x y z

x y z

x zy

x y z

y

y

y

y

rate = k [A] [B] [D]0.028 = k(0.1) (0.1) (0.1)

0.028 = k 0.1 0.2 0.1

k 0.1 0.2 0.10.028 0.028 k(0.1) (0.1) (0.1)

0.21 = 0.1

1 = 22 1log 2 log1y log 2 0

0ylog 2

y 0

=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

=

==

=

=

)247(


zايجاد الرتبة : ثالثا

:كما يلي (4)و (2)التجربتين معطيات باستخدام (C)للمادة

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

x y z

x y z

x y z

x y z

x y z

z

z

z

rate = k [A] [B] [C]0.028 = k(0.1) (0.2) (0.1)

0.112 = k 0.1 0.2 0.2

k 0.1 0.2 0.20.112 0.028 k(0.1) (0.2) (0.1)

0.24 = 0.1

4 = 2log 4 log 2z log 2 = log 4

log 4zlog 2

z 2

=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

=

=

=

: وبالتالي فإن رتبة التفاعل الكلية ھي x + y + z1 + 0 + 2 = 3

: وبالتالي فإن قانون سرعة التفاعل ھو x y z

0 2

2

rate = k [A] [B] [C]rate = k [A][B] [C]

rate = k [A][C]⇒

ى ة األول ات التجرب التعويض في معطي حساب قيمة ثابت سرعة التفاعل ب

:مثال

)248(


2

2

-1 -1

2 3 -3

2 -2 -1

-2 -1

rate = k [A][C]0.028 = k (0.1)(0.1)

0.028 mol L sk = (0.1)(0.1) mol L

k = 28 L mol s k = 28 M s

نا ل إذا عوض رعة التفاع ت س ة لثاب س القيم ى نف ول عل ن الحص ويمك

).٤، ٣، ٢(بمعطيات التجارب

)٧٦( مثال

: عند إجراء التفاعل التالي

A + B C⎯⎯→

:لحصول على النتائج التالية تم ا3 2 1 Exp

9.2 ×10-4 9.2 × 10-4 2.3 × 10-4 rate M s-1 2.7 × 10-2 5.4 × 10-2 5.4 × 10-2 [A] M 6.4 ×10-2 6.4 × 10-2 3.2 × 10-2 [B] M

.واكتب وحدتھا ثم بين رتبة التفاعل الكلية kاحسب قيمة

احلل

: ابقة نتوصل الى أن باتباع نفس الخطوات في األسئلة الس

ادة ة الم ادة (A)رتب ة الم فر، ورتب اوي الص اوي (B)تس ة (2)تس ورتب

)(2وي االتفاعل الكلية تس

)249(


: وقانون سرعة التفاعل ھو

[ ]2rate = k B

: في التجربة األولى تباستخدام المعطيا (k)ولحساب

[ ]

[ ]

( )

2

2

-4 -1 -1

2-2 2 -2

-1 -1

-1 -1

rate = k Bratek = B

2.3 × 10 mol L sk = 3.2 × 10 mol L

k = 0.225 L mol sk = 0.225 M s

)٧٧( مثال

:أحد التجارب ظھرت النتائج التالية من2 1 Exp.

0.2 0.2 [A] 0.2 0.4 [B] 0.4 0.4 [C] 20 80 rate

(B)أوجد رتبة التفاعل للمادة

احلل

.من الدرجة الثانية Bرتبة التفاعل للمادة : الجواب

)250(


)٨٨( مثال

:من المعطيات التالية للتفاعل


3 2 1 Exp. 0.6 0.3 0.3 [NO] M 0.3 0.3 0.15 [Cl2], M

2.8 × 10-3 1.4 × 10-3 7 × 10-4 Rate, M/s

(k)عة التفاعل واحسب قيمة ثابت سرعة التفاعل قانون سرأكتب

احلل : الجواب

rate = k [NO] [Cl2]: قانون سرعة التفاعل k = 0.015 M-1 s-1: ثابت سرعة التفاعل

)٨٩( مثال

:حسب النتائج التالية (A, B)عند تفاعل المادتين 3 2 1 Exp.

0.4 0.2 0.2 [A] 0.12 0.24 0.12 [B]

8 × 10-3 4 × 10-3 2 × 10-3 Rate mol/Ls

أوجد رتبة التفاعل لكل مادة، ورتبة التفاعل الكلية ) ١

. وبين وحدته (k)أكتب قانون سرعة التفاعل واحسب قيمة ) ٢

)251(


احلل

:جواب ال 1)تساوي (B)، ورتبة التفاعل للمادة (2)تساوي (A)رتبة التفاعل للمادة

3، والرتبة الكلية تساوي rate = k [A]2[B]: قانون سرعة التفاعل

k = 0.416 mol-2 L2 s-1قيمة ثابت سرعة التفاعل

)٩٠( مثال


2 2 2F + 2ClO 2FClO⎯⎯→

:ائج التالية وحسب النت3 2 1 Exp.

0.2 0.1 0.1 [F2] 0.01 0.04 0.01 [ClO2]

2.4 × 10-3 4.8 × 10-3 1.2 × 10-3 Rate (Ms-1)

.وبين وحدته لاحسب قيمة ثابت سرعة التفاع

احلل k = 0.12 M-1 s-1: الجواب

)252(


)٩١( مثال

:عند إجراء التفاعل التالي

2 22NO + O 2NO⎯⎯→

3 2 1 Exp. 0.0125 0.025 0.0125 [NO] 0.0506 0.0253 0.0253 [O2] 0.056 0.112 0.028 Rate mol/L s

أوجد رتبة التفاعل لكل مادة، ورتبة التفاعل الكلية) ١

.، وبين وحدته(k)أكتب قانون سرعة التفاعل واحسب قيمة ) ٢

احلل (2)تساوي (NO)رتبة التفاعل للمادة ) ١

(1)تساوي (O2)عل للمادة ورتبة التفا

(3)ورتبة التفاعل الكلية تساوي

، k = [NO]2[O2]:قانون سرعة التفاعل ) ٢

k = 7083 mol-2 L2 s-1: وقيمته

)253(


)٩٢( مثال

:من المعطيات التالية للتفاعل


3 2 1 Exp. 0.6 0.3 0.3 [NO], M 0.3 0.3 0.15 [Cl2], M

2.8 ×10-3 1.4 × 10-3 7 × 10-4 Rate, M/s

ة ثابت سرعة التفاعل ين (k)أكتب قانون سرعة التفاعل واحسب قيم ، وب

.وحدته

احلل rate = k [NO]2[Cl2]: قانون سرعة التفاعل

k = 0.0156 M-1 s-1: قيمة ثابت سرعة التفاعل

)٩٣( مثال

ة، ادة متفاعل ة استنتج رتبة التفاعل بالنسبة لكل م ة التفاعل الكلي ذلك رتب وك

:معتمدا على قوانين سرعة التفاعل التجريبية للتفاعالت اآلتية - -

1' -1

- -3 3 2 3 3

-3 33 3

2

222

1. RCl + OH ROH + Cl k [RCl]d[ROH] =

dt k [Cl ] + 1

2.CH COCH + 3Br + OH CH COO + CHBr + 3HBrd[CH COCH ]- = k[CH COCH ][OH ]

dt3. 2NO + Cl 2NOCl

d[Cl ]- = k [NO] [Cl ]dt

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

)254(


)٩٤( مثال

:وجد عمليا أن التفاعل

2Br (g) + 2NO(g) 2NOBr(g)⎯⎯→

ـ بة ل ى بالنس ة األول ن الرتب ـ (Br2)م بة ل ة بالنس ة الثاني ن الرتب (NO)وم

ة د درج اوي وعن ل تس رعة التفاع ت س ة ثاب د أن قيم ة وج رارة معين ح

(0.050 L2 mol-2 s-1).

. ما رتبة التفاعل الكلية) أ

ون ) ب دما يك ة عن ذه الدرج د ھ ل عن رعة التفاع ب س : احس

[NO] = 0.050 mol/L, [Br2] = 0.10 mol/L

احلل

: الجواب الثالثةالرتبة ) أ rate = 1.25 × 10-5 mol L-1 s-1) ب

)٩٥( مثال

:لوحظ أن سرعة التفاعل اإلبتدائية في حالة التفاعل

22NOCl 2NO + Cl⎯⎯→

:تعتمد على التركيز كما في الجدول التالي (ºC 27)عند درجة حرارة 0.90 0.60 0.30 [NOCl] mol/L

3.24 × 10-8 1.44 × 10-8 3.6 × 10-9 mol/L s السرعة اإلبتدائية

)255(


أكتب قانون سرعة التفاعل) أ

احسب ثابت سرعة التفاعل) ب

دائي من (NOCl)إذا زاد تركيز ) ج ى (M 0.3)اإلبت م (M 0.45)ال فك

. مرة ستتضاعف سرعة التفاعل

احلل

: الجواب

rate = k [NOCl]2) أ

k = 4 × 10-8 L mol-1 s-1) ب

مرة 2.25) ج

)٩٦( مثال

إذا كانت سرعة التفاعل للتفاعل

( )D(g) products⎯⎯→

ادة (mol L-1 min-1 0.030)تساوي ز الم يساوي (D)عندما يكون تركي

(0.150 mol/L) فما قيمة ثابت سرعة التفاعل(k) إذا كان التفاعل:

من الرتبة صفر ) أ

من الرتبة األولى ) ب

. الرتبة الثانية من) ج

)256(


احلل :الجواب

k = 0.03 mol L-1 mo-1 ) أ

k = 0.20 min-1) ب

k = 1.3 mol-1 L min-1) ج

)٩٧( مثال

:إذا كان التفاعل اآلتي من الرتبة الثالثة - +

2 2 2 22Br + 2H + H O Br + 2H O⎯⎯→

انون ب ق ة فاكت واد المتفاعل ن الم ادة م ل م بة لك ى بالنس ة األول ن الرتب وم

التفاعل له؟سرعة

احلل

rate = k [Br-][H+][H2O2]: الجواب

)257(


:اخرت اإلجابة الصحيحة فيما يلي ) ٩٨س

:تعتمد رتبة التفاعل على ) ١

درجة الحرارة ) أ

طبيعة المواد المتفاعلة ) ب

طاقة التنشيط ) ج

.العامل الحافز) د

2: حسب التفاعل ) ٢ 22ICl + H I + 2HCl⎯⎯→

: ھو لقانون سرعة التفاع]) أ ] [ ]2

2rate = k ICl H ب ([ ][ ]2rate = k I HCl ]) ج ] [ ]n m

2rate = ICl H د ([ ] [ ]n m2rate = k ICl H

:حسب التفاعل ) ٣+ -

2 2 2 2H O + 2H + 2I I + 2H O⎯⎯→

:تفاعل فإذا علمت أن قانون سرعة ال

[ ] y zx + -2 2rate = k H O H I⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦

:من الملومات السابقة فإن جميع العبارات اآلتية صحيحة ماعدا ) ب (x + y + z)رتبة التفاعل الكلية تساوي ) أ .قيم األسس ال يمكن تحديدھا إال تجريبيا .(x = 1, y = 2, z = 2)من المعالة فإن ) د. يرمز لثابت سرعة التفاعل (k)الحرف ) ج

:وحدة ثابت سرعة تفاعل من الدرجة الثانية ھي ) ٤ L mol s-1) د L mol-1 s-1) ج mol L s-2) ب mol L-1 s-1) أ

)258(


ة (k = 8.5 L mol-1 s-1)تفاعل ما ھو للسرعة اإذا كان ثابت ) ٥ فإن رتب

:التفاعل ھي .ال توجد إجابة صحيحة) د الصفر ) جالثانية ) ب الثالثة ) أ

:تفاعل كيميائي له قانون السرعة التالي ) ٦

rate = k [A] [B]2

ادة ز الم ان تركي إذا ك اوي (A)ف ادة (mol/L 0.3)يس اوي (B)والم تس

(0.1 mol/L) اوي ز تس ذه التراكي د ھ ل عن رعة التفاع ت س وكان

(1 x 10-4 mol/Ls) رعة التفاعل تساوي فإن قيمة ثابت س: 30) د 0.03) ج 3) ب 0.3) أ

:أحد العوامل التالية يزيد قيمة ثابت سرعة التفاعل ) ٧ زيادة تركيز المواد الناتجة) ب زيادة تركيز المواد المتفاعلة) أ نقص درجة الحرارة) د زيادة درجة الحرارة) ج

:تعتمد رتبة التفاعل على ) ٨ي ال) أ واد ترك م

المتفاعلةواد ) ج درجة الحرارة) ب ة الم طبيع

المتفاعلة كل ما سبق صحيح) د

ادتين ) ٩ (M min-1 6-10 × 4)ھي (A, B)إذا كانت سرعة تفاعل ملكل منھما، والرتبة ھي األولى لكل منھما أيضا فإن (M 0.2)عند التراكيز

:قيمة ثابت سرعة التفاعل ھي M-2 min-1 4-10 × 4 )ب M min-1 4-10 × 1) أ M-1 min-1 4-10 × 1) د M . min 4-10 × 3) ج

اوي ) ١٠ ا تس ة م ادة متفاعل بة لم ل بالنس ة التفاع ت رتب وزاد (2)إذا كان

:تركيز ھذه المادة بمقدار ثالثة أضعاف، فإن سرعة التفاعل تزداد بمقدار مرتان) د مرات 9) ج مرات 6) ب مرات 3) أ

)259(


: أن (ºC 80)فاعل التالي عند إذا وجد للت) ١١

2 5 2 22N O (g) 4NO (g) + O (g)⎯⎯→

0.056 0.035 0.021 [N2O5] mol/L 0.4 0.25 0.15 rate (mol/L s-1)

:فإن رتبة التفاعل بالنسبة للمادة المتفاعلة ھي الثالثة) د الثانية) ج األولى) ب صفر) أ

:حسب التفاعل التالي من النتائج التالية عند درجة حرارة ثابتة ) ١٢

22NO(g) + Cl (g) 2NOCl(g)⎯⎯→

3 2 1 Exp. 0.2 0.1 0.1 [NO] 0.2 0.2 0.1 [Cl2] 1.44 0.36 0.18 rate M/min

:فإن قانون سرعة التفاعل ھي rate = k [NO] [Cl2]) ب rate = k [NO]2 [Cl2]) أ rate = k [NO] [Cl2]2) د rate = k [NO]2 [Cl2]2) ج

→⎯⎯2A + B C: قانون السرعة للتفاعل )١٣ rate = k [A] [B]) ب rate = k [A]2 [B]) أ .ال يمكن تحديده من المعلومات السابقة) د rate = k [C]) ج

ل ) ١٤ رعة التفاع ادة 8إذا ازدادت س ز الم اعفة تركي د مض رات عن م

:ھي (X) مرتين فإن رتبة المادة المتفاعلة (X)المتفاعلة 8) د 4) ج 3) ب 2) أ

)260(


→⎯⎯A + B C: لديك التفاعل التالي )١٥

ة ادة المتفاعل ز الم د مضاعفة تركي رتين، عن إذا تضاعفت سرعة التفاعل م

(A) ة ادة المتفاعل ز الم رتين تضاعفت (B)مرتين، وعند مضاعفة تركي م

: تكون وحدته سرعة التفاعل أربع مرات فإن ثابت السرعة L2/mol2 s) د L3/mol3 s) ج mol3/L3 s) ب L/mol s) أ

)261(


Reaction Mechanismsالتفاعل الكيميائي ) آلية(ميكانيكية

ر ط عن تغي ان فق ي غالب األحي ة ف ة العام ادالت الكيميائي ر المع واد تعب الم

ادالت ال توضح ال ةالمتفاعل ا الى نواتج نھائية لكن المع ر بھ ي تتغي ة الت كيفي

: فقراءة المعادلة التالية . الجزيئات كلما تقدم التفاعل نحو النواتج النھائية

3 2 24NH + 5 O 4NO + 6H O⎯⎯→

ا (5)منھا نشادر، و (4)جزيئات، (9)تقودنا لتصور أن د لھ أكسجين، ال ب

(9)ومعنى ذلك تحطم روابط . وأن تصطدم ببعضھا لكي يحدث ھذا التفاعل

ا (10)جزيئات متفاعلة وتكون روابط ي نفس اللحظة مم ات ناتجة ف جزيئ

إن الدراسة . يصعب تصور حدوثه بھذه الصورة المبسطة في خطوة واحدة

ر من ين عدد كبي اإلحصائية تبين مدى صعوبة ذلك وربما استحالة حدوثه ب

. الجزيئات تصطدم وتتحطم وعدد كبير منھا يتكون في آن واحد

د إال أن ومھما تبد ديدة التعقي ة ش ي صورتھا النھائي ة ف ادالت الكيميائي و المع

التفاعل الكيميائي الذي تمثله ھذه المعادالت يحدث غالبا في خطوات بسيطة

ات ة جزيئ زيئين أو ثالث ين ج د أو ب زيء واح ط لج ع فق م . تق ق اس ويطل

ى المراحل التي يصاحبھا ة عل تحول العمليات األولية أو التفاعالت األولي

. كيميائي

ميكانيكية التفاعل

ي الخطوات إن ة التفاعل مصطلح يعن ةميكانيكي لة ( التفصيلية المتتالي سلس

ي )من التفاعالت البسيطة ا التفاعل والت ي يشتمل عليھ اعالت الت ل المتف تنق

)262(


وين ( تؤدي في النھاية الى إجمالي التغير الكيميائيو الى نواتج ى تك تؤدي ال

، والذي)النواتج ا ا أي حركي وتسمى كل خطوة . يكون محل دراسة كيناتيكي

دائي ة بالتفاعل اإلبت ذه العملي ي ھ ي( ف (elementary reaction))األول

ي توى الجزيئ ى المس ل عل ريان التفاع ا تصف س ن . ألنھ لة م ذه السلس وھ

.التفاعالت األولية التي تؤدي الى تكوين النواتج تسمى بميكانيكية التفاعل

: نا أن فلو فرض1

-1

k

kA + B products

:أن يحدث كاآلتي نفھذا التفاعل البسيط يمك1

-1

2

3

4

k

k

k

k

k

A + B C

C + A CA

CA + B CB + A

CB products

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

.ھي ثوابت للتفاعالت اإلبتدائية (k4, k3, k2, k-1, k1)حيث

ل ت مث ي تكون طة الت واد المتوس ا الم ن أن C ،CA ،CB: أم ن الممك فم

. ير ثابتة يصعب عزلھاتكون مركبات ثابتة أو متراكبات غ

ة سريعة وبعضھا اعالت اإلبتدائي ائي تكون بعض التف وفي أي تفاعل كيمي

وعادة ما يسمى أبطأ تفاعل بالخطوة المحددة لسرعة التفاعل اآلخر بطيء

ة في الميكانيكية ذا التفاعل بفرض الحال ل ھ ة لمث ة الكلي ويمكن تحديد الرتب

اعال ي التف دث ف ا يح ذا م واترة وھ ين المت ل ب ل التفاع لة مث ت المتسلس

. الھيدروجين والبروم للحصول على بروميد الھيدروجين

)263(


2 2H + Br 2HBr

ة ع الرتب د وال يتب ذا التفاعل معق فقد وجد أن القانون الكيناتيكي الذي يحكم ھ

.الثانية كما سترى ال حقا


:لديك الفاعل التالي

2A + 2B 2AB⎯⎯→

ادة بة للم ى بالنس ة األول ن الرتب ذا التفاعل م ة أن ھ ت بالتجرب إذا ثب (A2)ف

:، فإن صيغة معادلة السرعة تكون (B)والرتبة صفر بالنسبة للمادة

[ ][ ] [ ]02 2rate = k A B k A=

م (A2)وإذا افترضنا حدوث التفاعل بخطوة بطيئة تشترك فيھا المادة فقط ث

ادة يعقبھا خطوة سريع ا الم بحيث تكون مراحل التفاعل (B)ة تشترك فيھ

:كما يلي

2A 2A (slow)

A + B AB (fast)

⎯⎯→

⎯⎯→

ة وة البطيئ )والخط )2A 2A (slow)⎯⎯→ رعة ددة لس وة المح ي الخط ھ

. التفاعل ألنھا تحدد السرعة العامة التي يحدث بھا التفاعل

ي ي ر أن والميكانيكية السابقة ھي إحدى االحتماالت الت ا التفاعل غي حدث بھ

ك يظل ھناك احتمال ثان لحدوث التفاعل يعتمد على ثالث خطوات ومع ذل

:منتميا للرتبة األولى

)264(


2

2

2

A 2A (slow)

2A + B A B (fast)

A B + B 2AB (fast)

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

ا التفاعل إن معرفة رتبة التفاعل من شأنھا تأكيد الميكانيكية .التي حدث بھ

ل ان التفاع )وإذا ك )2A + 2B 2AB⎯⎯→ ث ينت ة بحي ة الثاني ى الرتب ي ال م

: لتكون معادلة السرعة (B, A2)يكون أحادي الرتبة في كل من

[ ][ ]2rate = k A B

: ففي ھذه الحالة يمكننا تصور التفاعل بإحدى ميكانيكيتين

2 2

2

A + B A B (slow)

A B 2AB (fast)

⎯⎯→

⎯⎯→

أو

2A + B AB + A (slow)

A + B AB (fast)

⎯⎯→

⎯⎯→

ادة وھنا تعتمد الخطوة البطيئة ال ز الم ى تركي A2محددة لسرعة التفاعل عل

. (B)كما تعتمد أيضا على تركيز

)265(


Elementary Reactionالتفاعالت األولية

تعريف التفاعالت األولية

وة الل خط دث خ ي تح ة الت اعالت الكيميائي ة التف اعالت األولي د بالتف يقص

. واحدة


.النيتروجين وأول أكسيد الكربون كان لدينا التفاعل بين ثاني أكسيد

2 2NO (g) + CO(g) NO(g) + CO (g)⎯⎯→

ن أ م ال تنش ة انتق ة يصاحبھا حال ة أولي ه عملي ذا التفاعل يلزم إن حدوث ھ

لكن ھذه الميكانيكية تعمل فقط عند درجات حرارة . تصادم بين مركز ذرتين

ى من ذا التفاعل ينتمي . (K 500)أعل إن ھ درجات المنخفضة ف ي ال ا ف أم

ز بة لتركي ة بالنس ة الثاني ز [NO2]للرتب فر لتركي ة الص ي لرتب ا ينتم ، كم

[CO] :

[ ] [ ][ ]

2 02

22

rate = k NO CO

rate = k NO

ن دا م ا واح ة أن جزيئ ل الموزون ة التفاع ين معادل ي )(NO2وتب دخل ف ي

د ضرورة اشتراك جزيئين من ة السرعة تؤك (NO2)التفاعل ولكن معادل

ك في الخطوة البطيئة 2NO2)أي ( ذا التفاعل وبسبب ذل المحددة لسرعة ھ

ين جزيئين من إلعطاء (NO2)اقترحت ميكانيكيات عديدة لتفاعل بطيء ب

)266(


(NO) و(O2) ين ريع ب ل س ا تفاع م يتبعھ اء (O2)و (CO)ث إلعط

(CO2) :

2 2

2 2

2 2

2NO 2NO + O (slow)

O + 2CO 2CO (fast)_____________________________2NO + 2CO 2NO + 2CO

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

:لتصبح (2)ويمكن كتابة المعادلة األخيرة بقسمة المعامالت على

2 2NO + CO NO + CO⎯⎯→

)لماذا؟( وقد وجھت اعتراضات على ھذه الميكانيكية

ل • المعروف أن تفاع اء (O2)و (CO)ف ي (CO2)إلعط دا ف يء ج بط

. K 500)أقل من (درجات الحرارة المنخفضة

ات • ة جزيئ ين ثالث ة حدوث الصدام ب ة المقترح ذلك تفترض الميكانيكي ك

ة دو. غازي ادر الح ال ن و احتم ال حدوث وھ را من احتم ل كثي ه أق ث ألن

. الصدام بين جزيئين

د ولت ة خالل خطوتين عن ة بديل فادي االعتراضات السابقة اقترحت ميكانيكي

ي (K 500)درجات حرارة أقل من تتفق ودراسة حركية التفاعل فيتفاعل ف

، ثم يعقب ذلك (NO3)و (NO)ببطء إلعطاء (NO2)البداية جزيئان من

: كما يلي ) (NO2و (CO2)إلعطاء (CO)و (NO3)بين تفاعل سريع

2 2 3

3 2 2

2 2

NO + NO NO + NO (slow)

NO + CO NO + CO (fast)______________________________NO (g) + CO(g) NO(g) + CO (g)

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

)267(


ة وتتفاعل بسرعة بمجرد NO3وتعتبر جزيئات ر ثابت جزيئات وسطية غي

. ظھورھا إلعطاء نواتج التفاعل

ا اعال أولي مى تف ابقتين تس وتين الس ن الخط وة م ل خط اعالت . ك ذه التف وھ

ة التفاعلاألولية المتتابعة وال . تي تكون أخيرا المواد الناتجة تسمى بميكانيكي

ن ان م ادم جزيئ ابقة يتص ل الس ة التفاع ا لميكانيكي ا (NO2)وطبق ليعطي

ب ن المرك زيئين م طي (NO)ج ب وس ومرك

) (NO3) (intermediate compound الل تج خ ادة تن ذه الم وھ

ل، ولكنھ ي التفاع ا تتفاعل ف ة للتفاعل ألنھ واتج النھائي ر ضمن الن ا ال تظھ

ا دا وال يمكن عزلھ ة وھي ذات عمر قصير ج الخطوة التالية في الميكانيكي

ا تتفاعل مع . من مزيج التفاعل ذا فإنھ واتج (CO)ل و (CO2)وتعطي الن

(NO2) .

مى ه يس دة فإن وة واح ن خط ر م ي يحدث خالل أكث ث أن التفاعل الكل وحي

دا ت اعال معق ين (complex reaction) ف ز ب دا التميي م ج ن المھ وم

اعالت التفاعل الكلي الذي توضحه المعادلة الكيميائية العامة للتفاعل والتف

ة ل المحتمل ة التفاع ون ميكانيكي ي تك وات الت ة للخط ة الممثل ا األولي كم

روجينوت يد النيت اني أكس ة تفاعل ث ي حال ابقتان ف ان الس وأول ضح الخطوت

. أكسيد الكربون


اعالت • دا للتف ثال جي تفاعل الھيدروجين واألكسجين إلعطاء الماء يعتبر م

:التي تتبع طريقا أكثر تعقيدا مما توضحه المعادلة العامة لھذا التفاعل

)268(


2 2 22H + O 2H O⎯⎯→

م تفسيرھا كان ھذا التفاعل موضوعا رئيسا لكثير من البحوث الولقد علمية ت

:على أساس الخطوات التالية للتفاعالت األولية

2 2 2

2

2

2 2 2

2 2

2

1. H + O H + HO

2. H + O O + OH

3. O + H H + OH

4. H + HO H O + OH

5. H + OH H O + H

6. H + OH H O

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

قوق ة الش الق كلم ى إط ق عل د اتف ق(ولق ع ش ى) جم عل

(HO2, OH, O, H) ذرات ارة عن ذرة أو مجموعة من ال والشق عب

ر رد أو أكث رون منف ى إلكت ر الشق حا. تحتوي عل ا ويعتب ة عمرھ ة انتقالي ل

. قصير جدا قبل أن تتصادم إلعطاء نواتج ذات روابط تساھمية

اس سرعة إن ة ھو قي ة الكيميائي الغرض األساسي عند من يھتمون بالحركي

ة ة مجموعة من الظروف المعملي ك بمعلومي ويمكن . التفاعل الكيميائي وذل

ام ي توافق ت كمي وكيفي مع أن تقترح ميكانيكية التفاعل بشرط أن تكون ف

. القياسات العملية للكيناتيكية

النقاط التي ختترب بها ميكانيكية التفاعل

:عندما تقترح ميكانيكية لتفاعل ما فإنھا تختبر بالنقاط التالية

)269(


:التوافق مع النتائج العملية ) أ

ة ات العملي ه المعلوم ل عن ذي تق ل ال ة للتفاع راح ميكانيكي ھولة اقت ن الس م

ات صحة ). يةالتجريب( ة من الصعوبة إثب ذه الحال ولمثل ھذا التفاعل وفي ھ

. أو عدم صحة الميكانيكية المقترحة

ه من الصعوبة أن ا فإن ة لتفاعل م راءات العملي وإذا كان ھناك كثير من الق

ة ائج المعروف ع النت ق م ل تتف ة للتفاع د ميكانيكي أن . نج ول ب ن الق ويمك

دما يكون ھناك توافق مع كل القراءات ميكانيكية التفاعل تكون صحيحة عن

. العملية للسرعة لذلك التفاعل

:التوافق الطاقي ) ب

ي دما يحدث تفاعل إنحالل أو تفكك يحدث أن تنكسر أضعف رابطة ف عن

ب ي. المرك ل الثالث يد البوتاي وق أكس ائي ف الل ثن ي انح فف

(ditertiary butyl peroxide) يحدث كسر في الرابطة(O-O) وتعطي

ى . شقين من ثنائي بيوتوكسيل الثالثي ة التفاعل المشتملة عل وفي ميكانيكي

اردة ون الخطوة الط رة تك ردة أو شقوق ح ل (ذرات منف ون أق ي تك أو الت

رارة ي التفاعل) امتصاصا للح ة ف وة المھم ك . ھي الخط ة التفك ي عملي فف

كما يلي ) النمو(ر تكون تفاعالت اإلنتشا (HI)الضوئي ليوديد الھيدروجين • • -1

2

• • -12

(1) H + HI H + I ΔH = - 134 kJ mol

(2) I + HI I + H ΔH = 146 kJ mol

⎯⎯→

⎯⎯→

)270(


در تص ق د أن يم ل ال ب ن التفاع ة م وة الثاني تم الخط ي ت ة ا ولك ن الطاق م

(146 kJ) دروجين . لكي يحدث تصادم بين ذرة اليود وجزيئات يوديد الھي

. (1)أبطأ من الخطوة (2)ولذلك تكون الخطوة

تمل ل تش ة التفاع ت ميكانيكي ون وإذا كان ي تك ق اإليثوكس الل ش ى انح عل

: التفاعالت التالية ممكنة • • -1

2 5 2 5

• • -12 5 3

• • -12 5 3 2

• •2 2 4

(1) C H O C H + O: ΔH = 386 kJ mol

(2) C H O CH CHO + H ΔH = 85 kJ mol

(3) C H O CH + CH O ΔH = 51 kJ mol

(4) C HO C H + OH

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→ -1 ΔH = 122 kJ mol

م ل رق ل أن التفاع رارات التفاع رت ح د أظھ ات (3)وق م العملي ر أھ يعتب

. األربعة

االنعكاس امليكروسكوبي ) ج

ي " تنص ھذه القاعدة على أنه في التفاعل األولي يحدث التفاعل العكسي ف

ا تمل اإلتج تحيل أن تش ن المس ه م ه فإن ق وعلي لك نفس الطري ي ويس ه الخلف

ه د انعكاس ي التفاعل عن م تحدث ف وة ل ى أي خط ا عل ة تفاعل م ". ميكانيكي

ال ل : فعلى سبي المث يد البيوتاي وق أكس ائي ف اإلنحالل الحراري لمركب ثن

:الثالثي ال يمكن أن نقترح أن تكون الخطوة األولى ھي كالتالي

( ) •3 3 3 33

CH COOC(CH ) 6CH + 2CO⎯⎯→

)271(


) :املتماثلة(التوافق مع التفاعالت املتشابهة ) د

راري ل الح ة التحل ى ميكانيكي ر عل تقر األم ه إذا اس ول بأن ع الق ن المتوق م

ابھة ون متش دات األخرى تك ة اإلنحالل لأللدھي إن ميكانيكي يتالدھيد، ف لألس

يتالدھيد ة باألس ك الخاص ة لت. لتل ن األمثل ر م د كثي ات فيوج اعالت لمركب ف

ه ة خاصة ب نھم ميكانيكي . متشابھة في التركيب الكيميائي ولكن لكل واحد م

ات ع الھالوجين دروجين م اعالت الھي ي تف ك ھ ى ذل ال عل ور، (والمث الكل

). البروم، اليود

2

MO3 2 2

MnO2 2 2 2

2NH (g) N (g) + 3H (g)

2H O (L) 2H O(L) + O (g)

⎯⎯→

⎯⎯⎯→


:عند دراسة التفاعل الغازي المتجانس التالي

3 22O (g) 3O (g)⎯⎯→

ة ى المعادل ذا التفاعل بمجرد النظر ال فإنه ال يمكن التنبؤ بقانون السرعة لھ

ه ي تمثل ة الت ع . الكيميائي ة، ويتوق ائي الجزيئي و تفاعل ثن ابق ھ فالتفاعل الس

:البعض أن يكون ثنائي الرتبة، ويتبع قانون السرعة التالي

[ ] [ ]232 3

d O- = k O

dt

: ة العملية أثبتت أن قانون السرعة لذلك التفاعل ھو ولكن التجرب

[ ] [ ][ ]

23 3

2

d O k O- =

dt O

)272(


:وبناء على ذلك، تم اقتراح ميكانيكية التفاعل لتكون على النحو التالي 1

-1

2

k3 2k

k3 2

O O + O

O + O 2O ــة ــ ــوة بطيـئ →⎯⎯خطـــ

ة ل بالمعادل ألوزون والممث ي ل ل العكس ون التحل )ويك )2k3 2O + O 2O⎯⎯→

: ويؤدي الى التركيز المتزن لذرات األكسجين سريعا

[ ] [ ][ ]

3

2

K OO =

O

وبذلك تكون . (k1/k--1)ھو ثابت اإلتزان للتفاعل، وھو عبارة عن Kحيث

ة ة بالمعادل وة والممثل )الخط )2k3 2O + O 2O⎯⎯→ ددة وة المح ، ھي الخط

. لسرعة التفاعل، وھي أبطأ خطوة في التفاعل

:بالعالقة التالية "O3"طي السرعة الكاملة لتحلل وتع

[ ] [ ][ ] [ ][ ]

23 2 3

2 32

d O k K O- = K O O =

dt O

: حيث أن

a 2K = k K

انون س ق ى نف ل ال ل توص ة للتفاع ة المقترح إن الميكانيكي ك، ف ى ذل وعل

ة ن التجرب ه م لنا علي ذي حص رعة ال حة . الس ى ص دل عل ق ي ذا التواف وھ

. الميكانيكية المقترحة

)273(


التقسيم احلركي للتفاعالت الكيميائية

ذه ة ھ ا لجزيئي ة تبع ة الحركي ن الناحي ة م اعالت الكيميائي يم التف ن تقس يمك

.(order)أو مرتبتھا (Molecularity)التفاعالت

(Molecularity)جزيئية التفاعل

ذھن ا لل ة تقريب اھيم الكيميائي ن أصعب المف ة التفاعل م وم جزيئي ر مفھ يعتب

أو ما يسمى بميكانيكية التفاعلعتماده المباشر على كيفية حدوث التفاعل ال

ائي من ى التفاعل الكيمي ا ال والتي بدورھا لھا عدة مفاھيم نشأت عن نظرتن

.زويا مختلفة حسب المعطيات التي نعرفھا عن التفاعل

دة خطوات ى ع وتحدد سرعة التفاعل الخطوة تحدث معظم التفاعالت عل

.(rate determining step)ى بالخطوة المحددة للتفاعل وتسم األبطأ

:تعريف جزيئية التفاعل

ات ا عدد الجزيئ ذرا(تعرف جزيئية التفاعل بأنھ ات تأو ال التي ) أو األيون

. تتحد في ھذه الخطوة لتعطي النواتج

ة ة انتقالي رورا بحال اعالت تحدث م ولكن إذا نظرنا من مفھوم أن جميع التف

: الجزيئية تعرف على أنھا فإن )مركب نشط(

. الالزمة لتكوين المتراكب النشط) الذرات أو األيونات(عدد الجزيئات

ة التفاعل ا لمعادل ي التفاعل طبق ة ف ات الداخل داد الجزيئ أي أنھا مجموع أع

ى . الموزونة ل افتراضھا حت ى األق لذا وجب معرفة ميكانيكية التفاعل أو عل

.نوجد جزيئية التفاعل

)274(


تقسيم التفاعالت وفقا للجزيئية

: يمكن تقسيم التفاعالت الى

تفاعالت أحادية الجزيئية •

تفاعالت ثنائية الجزيئية •

ر • ة وأكث در حدوثھا تفاعالت ثالثية الجزيئي اذا؟(وين نظرا لصعوبة ) لم

ر في نفس اللحظة ة . تصادم ثالث جزيئات أو أكث دما توضع معادل وعن

ه ع ي أن لتفاعل ما يشترك في ذا يعن إن ھ ة ف واد المتفاعل ر من الم دد كبي

ا ي كل منھ التفاعل يتم بطريقة معقدة من خالل خطوات متعاقبة يحدث ف

. تصادم بين جزيئين وفي حاالت نادرة بين ثالثة أجزاء

. جزيئية التفاعل بشكل عام على التفاعالت األولية تطبق فكرة

: وتعرف اجلزيئية لتفاعل أويل بأنها

ة ) أو الذرات أو األيونات(لجزيئات مجموع أعداد ارة عن عبا من األصناف المتفاعل

.خطوة واحدة يحتوي على) أولي( التي تساھم في تفاعل بسيط

ة ة الجزيئي ة أو ثنائي ذا باإلضافة . ومعظم التفاعالت الكيميائية األولية تكون أحادي ھ

ادم ات تتص الث جزيئ ى ث تمل عل اعالت تش ى أن بعض التف بعض ال ھا ال ع بعض م

ة ا ثالثي ادر وتكون الجزيئية لھ ذا ن ال تصادم . إال أ ھ ى أن احتم ويرجع سبب ذلك إل

ات ات(ثالث جزيئ ة والوضع المناسب ) أو ذرات أو أيون ديھا الطاق وفر ل ر تت أو أكث

. الحدوث بخالف التصادمات الثنائيةللتفاعل في نفس اللحظة غير محتمل

اعالت في المحال ا تكون وأما التف ة فإنھ ة أصناف متفاعل ى أربع ل والتي تشتمل عل ي

. نادرة

)275(



: (O3)مع األوزون (NO)تفاعل أكسيد النيتريك

3 2 2NO + O NO + O⎯⎯→

زيء دما يصطدم ج زيء (NO)فعن ع ج ن (O3)م ه يمك ة، فإن ة عالي بطاق

ا ھو . حيث يستكمل التفاعل (O)أن يستحوذ على ذرة (NO)لجزيء وكم

. واضح، فإن ھذا التفاعل يشتمل على جزيئين، وبالتالي فھو ثنائي الجزيئية

ى ا أن تصل ال د لھ ة ال ب ات المتفاعل إن الجزيئ ا، ف ل م دث تفاع ي يح ولك

ين الي(مستوى طاقة مع ا ) ع ذ أن الجزيء تنشط وكون متراكب ال حينئ ويق

. معقدا

ه المتفاعالت والنواتج تمتلك طاقة وضع منخفضة د ل ، في حين يكون المتراكب المعق .طاقة وضع عالية

توضيحي مثال

:لدينا تحول األوزون الى أكسجين

3 22O (g) 3O (g)⎯⎯→

:والذي وجد أنه يحدث خالل الميكانيكية اآلتية

3 2

3 2

O O + O

O + O 2O⎯⎯→

طوة األولى في الخ. فإن كل خطوة من الخطوتين السابقتين تمثل تفاعال أوليا

نظرا الشتراك جزي ء (Unimolecular)يكون التفاعل أحادي الجزيئية

)276(


ل ي التفاع ن األوزون ف ط م د فق ل . واح إن التفاع ة ف وة الثاني ي الخط ا ف أم

ة ائي الجزيئي ة (bimolecular)عبارة عن تفاعل ثن واد المتفاعل ، ألن الم

. تتكون من جزيء ألوزون وذرة أكسجين

:فاعل قيمة جزيئية الت

ا صحيحا وال تكون صفرا وتستخدم . تعتبر قيمة جزيئية التفاعل دائما رقم

ل ة التفاع ن جزيئي ر ع ة للتعبي ائي الجزيئي ة أو ثن ادي الجزيئي ارة أح عب

.المساوية للواحد أو اثنين على التوالي

أقسام التفاعالت من حيث اجلزيئية

ة اعالت من حيث الجزيئي م التف داد –تنقس ي حسب أع ة ف ات الداخل الجزيئ

:الى –التفاعل

Unimolecular Reactionsتفاعالت أحادية اجلزيئية -١

ا تشتمل التفاعالت أحادية الجزيئية على متفاعل واحد فقط وتكون العملية إم

: أزمرة

A B⎯⎯→

: الجزيء لبعض المواد ) التفكك(أو ا إلنحالل

A B + C⎯⎯→

:مثل تفكك اليود

2I (g) 2I(g)

)277(


ة ة الجزيئي اعالت أحادي ين سرعة التف ة يمكن تعي انون فعل الكتل وبتطبيق ق

:بصورة عامة من المعادلة الرمزية التالية

A Product⎯⎯→

:كما يلي = k [A]ν

ث رعة، و (k) حي ت الس و ثاب ونھ ة تك ذه الحال ي ھ ه ف وحدات

(1/time = time -1) و[A] ي ة ف ادة الداخل ز الموالري للم ھو التركي

ل ة . التفاع واس المربع تخدم األق ز [ ]وسنس ن التركي ر ع للتعبي

(mol/dm3 = mol /L) .

:واألمثلة على التفاعالت أحادية الجزيئية كثيرة ومنھا

3 2

3 3

•2 6 3

2 4

• •2 5 2 4

(1) CH CH=CH

(2) CH NC CH CN

(3) C H 2CH(4) 2C H

(5) C H C H + H

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

ة ة الجزيئي اعالت أحادي ة للتف عاعي ھي أمثل ل اإلش اعالت التحل ر تف . وتعتب

: فالتحلل اإلشعاعي لعنصر الراديوم يتم طبقا للمعادلة 88 86 2226 222 4Ra Rn + He⎯⎯→

رادون (Ra)حيث يتفكك عنصر الراديوم ا عنصر ال ق (Rn)معطي وتنطل

. إشعاعات ألفا

)278(


ابق، تتفكك دة ويسمى التفاعلوفي التفاعل الس ازا -ذرة واح أحادي –مج

انون –أيضا –وتكون رتبة التفاعل . الجزيئية أحادية، كما يتضح ذلك من ق

:السرعة لذلك التفاعل، والذي تمثله المعادلة التالية

RaRa

dC- = k Cdt

اعال ة للتف ائي أمثل ت وكذلك تعتبر تفاعالت األزمرة وتفاعالت التحلل الكيمي

.أحادية الجزيئية

روبين ى ب ي ال ان الحلق رة البروب د أن أزم ى (فنج ي ال ب حلق ول مرك تح

: تتم كما يلي ) مركب خطي يحوي رابطة ثنائية

: Bimolecular Reactions: تفاعالت ثنائية اجلزيئية -٢

ا ان ليعطي ان مختلف وفي ھذه التفاعالت يمتد جزيئان لنفس المركب أو جزيئ

:دا أو عددا من النواتج وتكون إما ناتجا واح

) : عكس التفكك(تفاعالت تجمع

2

A + B AB

2A A

⎯⎯→

⎯⎯→

:أو تفاعالت تبادل A + B C + D2A C + D

⎯⎯→

⎯⎯→

)279(


ل ي تحل ا ف ادة واحدة كم تحدث ھذه التفاعالت نتيجة لتصادم جزيئين من م

:يوديد الھيدروجين الذي اتضح أنه يتبع التفاعل التالي

2 2HI(g) + HI(g) H (g) + I (g)⎯⎯→

:أو تصادم ما بين جزيئين مختلفين كما في تكون يوديد الھيدروجين

2 2H (g) + I (g) 2HI(g)⎯⎯→

ة ة من المعادل اعالت بصورة عام وع من التف ذا الن ين سرعة ھ ويمكن تعي

: الرمزية

A + A product⎯⎯→

:أو من

A + B product⎯⎯→

:كما يلي 2 = k [A] [A] = k [A]

= k [A] [B]νν

:واألمثلة على تفاعالت ثنائية الجزيئية كثيرة، ومنھا على سبيل المثال • •3 2 5 3 8

• •3 3 2 6

2 4 2 5

• •2 2

3 2 2

(1) CH + C H C H

(2) CH + CH C H

(3) C H + HI C H I

(4) H + H H + H(5) O + NO O + NO

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

)280(


Trimolecular Reactionsتفاعالت ثالثية اجلزيئية -٣

ي نفس ات نتيجة لتصادمھا ف ة جزيئ ين ثالث في ھذه الحالة يحدث التفاعل ب

ة ال واد مختلف ادة واحدة أو لم ات لم ذه الجزيئ لحظة ومن الممكن أن تكون ھ

:والمعادالت الرمزية التالية توضح ذلك

A + A + A product

A + A + B product

A + B + C product

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

تعتبر التفاعالت من ھذا النوع نادرة الوجود نظرا لصعوبة التصادم التلقائي

بين ثالثة جزيئات لتعطي ناتج .أو نواتج متعددة ا واحد ا

وع من (NO)والتفاعل بين أكسيد النيتروز والھيدروجين ھو مثال لھذا الن

:التفاعالت

2 2 22NO + H N O + H O

:وتعين سرعة التفاعل كاآلتي 2

2= k [NO] . [H ]ν

:ومن األمثلة األخرى على تفاعالت ثالثية الجزيئية

2 2

2

- 2

• •2

(1) 2N + O 2NO

(2) 2NO + Cl 2NOCl

(3) 2I + H 2HI

(4) H + H +Ar H + Ar

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

)281(


ى من األمثلة السابقة فإن وكما ھو واضح تسمية الجزيئية ال تتوقف فقط عل

ة اتحاد جزيئات مستقرة ولكنھا تستخدم أيضا إذا كانت األصناف المتفاعل

ولذا ففي تحلل األسيتالدھيد فإن تكسير شق . ذرات أو شقوق حرة أو أيونات

ة أحا ة األسيتايل ينحل إلى شق الميثيل وأول أكسيد الكربون، وتعتبر عملي دي

يس جزيء ذلك الحال . الجزيئية رغم أن الصنف المتفكك ھو شق حر ول ك

ة ة ثنائي ون العملي ث تك ل حي س التفاع ي نف ل ف قي الميثي اد ش بة التح بالنس

: الجزيئية • •3 3 2 6

• •3 3 2 6

CH + CH C H

CH + CH + M C H + M

⎯⎯→

⎯⎯→

ة، حيث ي الجزيئي وع الثالث ا يسمى Mويعتبر التفاعل األخير من الن ھو م

.جسم ثالث

)282(


رتبة التفاعل وجزيئية التفاعل القة بنيالع

ة ة ورتب ين الجزيئي ا ب ا م اك توافق لقد كان سائدا من قبل اعتقاد خاطئ أن ھن

ادي ل أح ى أن التفاع ه ، بمعن اوي جزيئيت ل تس ة التفاع ل أي أن رتب التفاع

ة ادي الرتب ون أح ة يك ذا . الجزيئي أ ھ رت خط ة أظھ ارب العملي إال أن التج

ي تفاعل تميؤ اإلستر لتكوين حمض الخليك والكحول اإليثيلي كما فاالعتقاد

3 2 5 2 3 2 5CH COOC H + H O CH COOH + C H OH

ه الرغم من أن ى ب ة األول ع الرتب ه يتب ة بأن ذي ثبت من التجارب المعملي وال

).جزيء استر+ جزيء ماء (ثنائي الجزيئية

ا الرت ي التفاعل، بينم داخل ف ة يمكن إن الجزيئية دائما ما تكون كل العدد ال ب

. أن تكون صفرا أو كل العدد أو جزئية منه


ل الحراري ة التحل ي حال ا ف ة التفاعل كم قد تتساوى قيمة الجزيئية ورتب

:للبيوتانول Δ

4 9 4 8 2C H OH C H + H O⎯⎯→

. فالتفاعل من الرتبة األولى وكذلك أحادي الجزيئية

:أما تفاعل أيدنة األسيتون +H

3 3 2 3 2CH COCH + I CH COCH I + HI⎯⎯→

. فھو تفاعل من الرتبة صفر وثنائي الجزيئية

)283(


ي ا ف ة كم ل المائي ي المحالي دروجين ف يد الھي وق أكس دوز بف دة الحدي أكس

:ھذه المعادلة القياسية 2+ 3+ -

2 22Fe + H O 2Fe + 2OH⎯⎯→

:يكون على ھذا الشكل أيون الحديديك تكون فمعدل

[ ]3+

2+2 2

d Fe= k Fe H O

dt

⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎡ ⎤⎣ ⎦

)284(


قانون سرعة التفاعل للتفاعالت األوليةRate Law for Elementary Reactions

ه • ائي ورتبت ل كيمي رعة تفاع انون س ؤ بق ن التنب ه ال يمك ابقا أن ا س ذكرن

ة للتفاعل ة العام ة الكيميائي ن المعادل رة م ك مباش اد ذل ن إيج د م ل ال ب ب

ا ل ي. عملي رعة التفاع انون س ى أن ق ك ال ع ذل ة ويرج ى نوعي د عل عتم

ة ا التفاعل والتي ال توضح المعادل التفاعالت األولية التي يحدث خاللھ

. الكيميائية العامة للتفاعل أية معلومات عنھا

أما إذا كان التفاعل أوليا فإنه يمكن كتابة قانون سرعة التفاعل له مباشرة •

ة وھذا يعني أن التفاعل األولي األحادي. باإلعتماد على جزيئيته الجزيئي

ة ة الثاني ة من الرتب وفي الفصل . ھو من الرتبة األولى، والثنائي الجزيئي

ع الثاني سنتطرق للمعادالت التكاملية لرتب التفاعالت وسنفرض أن جمي

. التفاعالت تكون أولية

:وفي مثالنا السابق عن تحول األوزون الى أكسجين

3 2

3 2

3 2

2O (g) 3O (g)

O O + O

O + O 2O

⎯⎯→

⎯⎯→

)التفاعل للخطوة األولى يكون قانون سرعة )3 2O O + O :

[ ]1 3rate = k O

)يكون قانون سرعة التفاعل للخطوة الثانية )3 2O + O 2O⎯⎯→ :

)285(


[ ][ ]2 3rate = k O O

ي ة ألي تفاعل أول اوية للجزيئي ة مس ى أن الرتب ا ال د ھن ، وأن ويجب التأك

ع سرعته تتناس د رف ب طرديا مع حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة، وق

.كل تركيز ألس مساو لعدد جزيئات أو ذرات أو أيونات المادة المتفاعلة

د جذران حران ال يتح بيل المث ى س (C2H5)من (free radicals)فعل

: حسب التفاعل األولي التالي

2 5 4 102C H C H⎯⎯→

:لتفاعل بالعالقة ويعبر عن سرعة ھذا ا

[ ]22 5rate = k C H

ك انون سرعة التفاعل وذل ة ق ل كتاب ه يجب أن نكون حريصين قب لذلك فإن

. بالتأكد فيما إذا كان التفاعل، تفاعال معقدا أو تفاعال أوليا

)286(


قانون سرعة التفاعل وامليكانيكيةThe Rate Law and the Mechanism

دما يحدث ا عدد من عن ة تفاعل يشترك فيھ ائي خالل ميكانيكي تفاعل كيمي

أ من ا يكون أبط ا يوجد واحد منھ ا م ه غالب ة فإن ة المتتابع اعالت األولي التف

أ التفاعالت األخرى والسرعة الكلية للتفاعل ال يمكن أن تتعدى سرعة أبط

ه، ي ميكانيكيت ي ف ل أول دد تفاع ي تح ي الت ل ھ ذا التفاع رعة ھ أي أن س

الخطوة المحددة لسرعة عة التفاعل الكليةسر ، لذا فإن ھذا التفاعل يسمى ب

اعالت ،(rate determining step) التفاعل فعندما يحدث أحد التف

ذا ون ھ ر يك ي آخ ل أول ن أي تفاع أ م رعة أبط ة بس ي الميكانيكي ة ف األولي

تحدد التفاعل الخطوة المحددة لسرعة التفاعل وسرعة ھذه الخطوة ھي التي

ي آخره ة التفاعل أم ف سرعة التفاعل الكلية سواء كانت ھذه الخطوة في بداي

طه ي وس رعة . أو ف ددة لس وة مح ى خط ة عل وي الميكانيكي دما تحت فعن

انون سرعة تفاعل التفاعل فإن قانون سرعة التفاعل للتفاعل كله يحكم بق

ه الخطوة المحدد ،أبطأ خطوة ة لسرعة ولتوضيح ذلك نأخذ تفاعال تكون في

روجين مع يد النيت اني أكس ل تفاعل ث ة مث ي الميكانيكي التفاعل أول خطوة ف

:أول أكسيد الكربون 1

2

k2 2 3

k3 2 2

k2 2

NO (g) + NO (g) NO (g) + NO(g) (slow)

NO (g) + CO(g) NO (g) +CO (g) (fast)______________________________________________NO (g) + CO(g) NO(g) + CO (g)ــــــــي ــــــــل الكـل التفاـع

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

)287(


ل رعة التفاع ددة لس وة المح ع الخط ل يتب رعة التفاع انون س ث أن ق وحي

ة( وة البطيئ انون ) الخط إن ق ابقة ف ة الس ي الميكانيكي ى ف وة األول أي الخط

: التفاعل يكون سرعة

[ ]21 2rate = k NO

ة ين المعادل ]وتب ]( )21 2rate = k NO بة ة بالنس ة الثاني ن الرتب أن التفاعل م

ا (NO)الرتبة صفر بالنسبة لـ ومن (NO2)لـ ذا يتفق مع م ا وھ وجد عملي

ن ل م رارة أق ة ح د درج ل عن ذا التفاع دما درس ھ ه . (ºC 225)عن ولكن

ف ل يختل ة التفاع ى معادل اد عل ة باإلعتم تنتاجه ألول وھل ن اس ا يمك ن م ع

)الكلي السابقة )k2 2NO (g) + CO(g) NO(g) + CO (g)⎯⎯→ وذلك بأن التفاعل

. (NO2)و (CO)من الرتبة األولى بالنسبة لكل من

ل • رعة التفاع انون س تقاق ق ھال اش يس س ه ل ى أن ا إل ارة ھن در اإلش وتج

ب و ترك مرك دما يش ة عن طي الميكانيكي ادة (intermediate)س كم

ي . المحددة لسرعة التفاعلمتفاعلة في الخطوة ذا يمكن أن يحدث ف وھ

دما تكون الخطوة المحددة ليست أول ددة الخطوات عن الميكانيكية المتع

وة، كخط ى ذل ال عل ور وكمث ي الط ورم ف ع الكلوروف ور م ل الكل تفاع

:الغازي

2 3 4Cl (g) + CHCl (g) HCl(g) + CCl (g)⎯⎯→

لتجارب العملية على ھذا التفاعل أن قانون سرعة التفاعل كما يلي فقد بينت ا

[ ][ ]1/23 2rate = k CHCl Cl

)288(


ة ن المعادل ]ويتضح م ][ ]( )1/23 2rate = k CHCl Cl ن أن ل ال يمك أن التفاع

ون د أن يك ال ب ك ف ه إذا حدث ذل ث أن دة حي ة واح وة أولي يحدث خالل خط

ى ة األول انون سرعة التفاعل من الرتب ا (Cl2)و (CHCl3)لكل من ق كم

ل ة للتفاع ة الموزون ة الكيميائي ي المعادل ا ف ل منھم امالت ك دلل مع ت

( )2 3 4Cl (g) + CHCl (g) HCl(g) + CCl (g)⎯⎯→.

ة األخرى ائج العملي ي والنت انون سرعة التفاعل التجريب ومن أجل تفسير ق

ة كميكانيكي ة اآلتي ة المتتابع اعالت األولي د اقترحت التف ه ق ة لھذا التفاعل فإن

:لھذا التفاعل 1

-1

2

3

k2 k

k3 3

k3 4

Cl (g) 2Cl(g) (fast)

Cl(g) + CHCl (g) HCl(g) + CCl (g) (slow)

Cl(g) + CCl (g) CCl (g) (fast)

⎯⎯→

⎯⎯→

ة ي الميكانيكي ة ف وة الثاني ث أن الخط وحي

( )2k3 3Cl(g) + CHCl (g) HCl(g) + CCl (g)⎯⎯→ ددة وة المح ي الخط ھ

ذه لسرعة التفاعل فإن سرعة التفاعل تحدد من قبل قانون سرعة التفاعل لھ

.الخطوة

[ ][ ]2 3rate = k CHCl Cl

رت كم ي ظھ ور الت ات وذرة الكل ك جزيئ ة لتفك ت نتيج طية تكون ادة وس

(Cl2) .

)289(


وعادة ما توجد المواد الوسطية بتراكيز قليلة وغير معروفة في حيز التفاعل

ا بشكل . نظرا لفعاليتھا ر عنھ ة يعب لذا فإن قوانين سرعة التفاعالت التجريبي

يس ھا ول ز يمكن قياس ز التفاعل بتراكي ي حي واد الموجودة ف ة الم ام بدالل ع

ي للتفاعل . لة المواد الوسطيةبدال انون سرعة التفاعل التجريب إن ق ذا ف وھك

ة ادة المتفاعل ة الم ه بدالل ر عن ابق عب ا ذرات Cl)2(الس ت منھ ي تكون الت

(Cl).

ور ز ذرات الكل ف أن تركي رى كي ي ن ز (Cl)ولك ى تركي د عل (Cl2)يعتم

: نفترض أن الخطوة األولى

( )2Cl (g) 2Cl(g)

: عكس نفسھا مباشرةتبدأ ب

( )22Cl(g) Cl (g)

: بعد بدء التفاعل وقبل أن يكون لدى الخطوة الثانية

( )2k3 3Cl(g) + CHCl (g) HCl(g) + CCl (g)⎯⎯→

واد الناتجة ر من الم (forward)أي التفاعل المباشر . الفرصة لتكوين كثي

اكس ى (reverse)والمع وة األول ي الخط )ف )2Cl (g) 2Cl(g) ريعين س

ل بة للتفاع ة . بالنس ي حال اكس ف ر والمع ل المباش نا أن التفاع وإذا افترض

:فإن . توازن سريع أي أنھما متساويان في السرعة تقريبا

[ ] [ ]

[ ] [ ]

1 -1-2

1 2 -1

1/2

12

-1

rate = rate

k Cl = k Cl

kCl = Clk

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

)290(


ة ن قيم التعويض ع ]وب ] [ ]1/2

12

-1

kCl = Clk

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

انون ة ق ي معادل ل ف رعة التفاع س

رعة التفاع ددة لس وة المح ة للخط ي المعادل ] ل أي ف ][ ]( )2 3rate = k CHCl Cl

:نحصل على

[ ] [ ]

[ ][ ]

[ ] [ ]

[ ][ ]

1/2

12

-1

2 3

1/2

12 3 2

-1

1/23 2

kCl = Clk

rate = k CHCl Cl

krate = k CHCl Clk

rate = k CHCl Cl

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

ھي ثابت سرعة التفاعل الكلي وھو يتعلق بثوابت سرعة التفاعل (k)حيث

ة التفاعل حيث أن ة لميكانيكي ي الخطوات المكون k = k2 (k1/k-1)1/2)ف

انون سرعة ا ى نفس ق د توصلنا ال ذلك نكون ق ا وب تنتج تجريبي لتفاعل المس

. وذلك باإلعتماد على ميكانيكية التفاعل المقترحة السابقة

رعة انون س تنتاج ق ى أن اس ا ال ارة ھن در اإلش الل وتج ن خ ل م التفاع

ذه رورة أن ھ ي بالض ا ال يعن د عملي ا وج ع م ق م ة يتف ة مقترح ميكانيكي

را. الميكانيكية ھي ميكانيكية التفاعل ه يمكن اقت ات حيث أن دة ميكانيكي ح ع

بعض اآلخر ال يتفق لتفاعل معين بعضھا يتفق مع قانون سرعة التفاعل وال

إن ذا ف د ل ة تحدي ي البداي ا ف يح لن ا يت ل عملي رعة التفاع انون س د ق تحدي

ق ي ال تتف ات الت ع الميكانيكي تبعاد جمي ك باس ة وذل ات المحتمل الميكانيكي

عد ذلك فإنه غالبا ما تجرى وب. بوضوح مع قانون سرعة التفاعل التجريبي

ة عتجارب أخرى للحصول على الم ل معرف لومات اإلضافية الضرورية مث

)291(


واد الوسيطية من أجل راح الم جميع المواد الموجودة في حيز التفاعل واقت

. المفاضلة بين الميكانيكيات التي تتفق مع قانون سرعة التفاعل

أن ميكانيكي ول ب ا الق ه يمكنن ى كل حال فإن ة لتفاعل وعل ة فقط مقبول ة معين

ي انون سرعة التفاعل التجريب ة مع ق معين إذا كانت ھذه الميكانيكية متوافق

. ومع جميع المعلومات األخرى الضرورية عن التفاعل

)٩٩( مثال

:إذا كان التفاعل

2 2 22NO(g) + 2H (g) N (g) + 2H O(g)⎯⎯→

:يحدث خالل الميكانيكية اآلتية

2 2 2

2 2 2 2

2 2 2

2NO + H N O + H O (slow)

N O + H N + H O (fast)____________________________________________2NO + 2H N + 2H O (التفاعــــــــــل الكلــــــــــي)

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

.استنتج قانون سرعة التفاعل الموافق لھذه الميكانيكية) أ

.استنتج رتبة التفاعل) ب

)292(


)١٠٠( مثال

:إذا كان التفاعل

2 2N O(g) + CO(g) CO (g) + NO(g)⎯⎯→

:عند درجات الحرارة المنخفضة يتبع الميكانيكية

2 2 3

3 2 2

NO + NO NO + NO (slow)

NO + CO NO + CO (fast)

⎯⎯→

⎯⎯→

.ر بالنسبة ألول أكسيد الكربونفاستنتج لماذا يكون التفاعل من الرتبة صف

)١٠١( مثال

:إذا كانت ميكانيكية التفاعل

22NO + Br 2NOBr⎯⎯→

:تتكون من خطوتين

2 2

2

NO + Br NOBr (slow)

NOBr + NO 2NOBr (fast)

⎯⎯→

⎯⎯→

.فاستنتج قانون سرعة التفاعل

)١٠٢( مثال

:إذا كان قانون سرعة التفاعل للتفاعل

2 2Cl (aq) + H S(aq) S(s) + 2HCl(aq)⎯⎯→

:ھو [ ][ ]2 2rate = k Cl H S

)293(


:فأي من ميكانيكيات التفاعل اآلتية المقترحة موافقا لقانون سرعة التفاعل

) أ+ -

2

- -2

+ -

2 2

Cl Cl + Cl (slow)

Cl + H S HCl + HS (fast)

Cl + HS HCl + S (fast)__________________________________________________Cl (aq) + H S(aq) S(s) + 2

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→ HCl(aq) (المعادلــــــــة الكليــــــــة)

) ب+ -

2 2+ -

2 2

Cl + H S HCl + Cl + HS (slow)

Cl + HS HCl + S (fast)________________________________________________Cl + H S 2HCl + S

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→ (التفاعــــــــــل الكلــــــــــي)

) ج

2

2

2 2

Cl Cl + Cl (slow)

Cl + H S HCl + HS (fast)

HS + Cl HCl + S (fast)__________________________________________________Cl (aq) + H S(aq) 2HCl(aq) + S

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→ (s) (ــــــة ــــــة الكلـي (المعادـل

)294(


)١٠٣( مثال

تحطم ى ليعطي (SO2Cl2)ي ة األول ن الرتب ل م ي تفاع (Cl2)و (SO2)ف

. وبميكانيكية تتكون من خطوتين

.أكتب ما تعتبر ميكانيكية معقولة للتفاعل) أ

ما الخطوة التي تحدد سرعة التفاعل؟) ب

احلل

2 2 2

2 2 2

2 2 2 2

1. SO Cl SO Cl + Cl (slow)

2. SO Cl + Cl SO + Cl (fast)_________________________________ SO Cl SO + Cl

⎯⎯→

⎯⎯→

⎯⎯→

ﻝﻭﻷﺍ ﻞﺼﻔﻟﺍ ﻲﺋﺎﻴﻤﻴﻜﻟﺍ ﻞﻋﺎﻔﺘﻟﺍ...

Documents