الآلية: خطوات تُجمع لتفسير التفاعل
سؤال من الحياة
المعادلة الكلية لا تكشف كل ما يحدث بين البداية والنهاية.
لاحظ العلاقة ثم فسّرها
اتبع الوسيط: يظهر كناتج ثم يختفي كمتفاعل. ما الذي يبقى في المحصلة؟
افهم من الرسم: الوسيط يظهر ثم يختفي من المحصلة
لماذا لا تظهر I في المعادلة النهائية؟
قارن ملاحظتك بالتفسير
تتكون في الخطوة الأولى وتُستهلك في الثانية. عند الجمع تصبح المحصلة A + 2B → P.
أحتاج أساسًا بسيطًا قبل الدرس
- جمع المعادلات
- قانون السرعة التجريبي
الفكرة بكلمات بسيطة
الآلية مجموعة خطوات أولية. عند جمعها تلغى المواد الوسيطة. يتكون الوسيط ثم يُستهلك؛ أما الحفاز فيُستهلك ثم يُستعاد. في الآلية البسيطة ذات الخطوة البطيئة الأولى يمكن كتابة قانون السرعة من تلك الخطوة الأولية.
- اجمع الخطوات.
- ألغِ المواد المتكررة بين الطرفين.
- تحقق من المحصلة ومن توافق قانون السرعة.
الشرح خطوة بخطوة
من المعادلة الكلية إلى الطريق
المعادلة الكلية تخبرنا بما يستهلك وما ينتج، لكنها لا تصف بالضرورة كل التصادمات أو المواد المؤقتة. الآلية المقترحة تسرد خطوات أولية يمكن جمعها للوصول إلى المحصلة.
المادة الوسيطة تتكون في خطوة ثم تُستهلك، فلا تظهر في المحصلة. الحفاز يدخل في خطوة ثم يُستعاد. لا نقرر النوع من وجود المادة في خطوتين فقط؛ نتتبّع هل بدأت مستهلكة أم بدأت متكونة وكيف استُعيدت أو استُهلكت.
متى نقرأ قانون السرعة من الخطوة؟
في النموذج البسيط الذي تكون فيه الخطوة الأولى أولية وبطيئة، يمكن كتابة قانونها من جسيماتها المتفاعلة. مثلًا الخطوة الأولية A+B → I تعطي k[A][B] في ذلك النموذج.
لا ننقل هذه القاعدة إلى معادلة كلية أو آلية مركبة دون شروط. يجب أن توافق الآلية المعادلة الكلية وقانون السرعة التجريبي، وقد تحتاج آليات أخرى معالجة اتزان سابق أو ظروف إضافية. توافق واحد وحده ليس إثباتًا نهائيًا.
مثال جديد: نفهم سبب كل خطوة
بطيئة وأولية أولى: A+B → I. سريعة: I+B → P. اكتب المحصلة وحدد الوسيط والقانون المقترح.
- اجمع المتفاعلات: A+B+I+B، والنواتج: I+P.
- تتكون I في الأولى وتُستهلك في الثانية؛ نلغيها من الطرفين.
- المحصلة A+2B → P.
- الوسيط I؛ ليس حفازًا لأنه بدأ بالتكون من المتفاعلات.
- من الخطوة الأولى البطيئة الأولية: v=k[A][B].
- معامل B في المحصلة2، لكن أسه في القانون1 هنا؛ المعادلة الكلية لا تعطي الأس تلقائيًا.
المحصلة A+2B→P، والوسيط I، والقانون في هذا النموذج k[A][B].
مسألة موجّهة: جرّبها على ورقة
لو كانت الخطوة الأولى C+A → I، والثانية I → P+C، فما دور C؟
أحتاج خطوة تساعدني
هل ظهر C من البداية ثم استُعيد، أم تكون أولًا ثم استهلك؟
أقارن حلي بالتفسير
C حفاز: استهلك أولًا ثم استعيد. I وسيط: تكون ثم استهلك. المحصلة A→P.
مثال محلول: لماذا فعلنا كل خطوة؟
بطيئة: 2NO₂ → NO₃ + NO. سريعة: NO₃ + CO → NO₂ + CO₂. المحصلة NO₂ + CO → NO + CO₂.
- الخطوة الأولى البطيئة أولية؛ لذلك v = k[NO₂]².
- وجود CO في المعادلة الكلية لا يفرض ظهوره في قانون السرعة لهذه الآلية.
انتبه لهذا الخلط الشائع
- الوسيط والحفاز شيء واحد.
- أي آلية تعطي المحصلة الصحيحة تكون مثبتة.
تدريب متدرج: من الأساس إلى التطبيق
اختر، اقرأ السبب، وعدّل إجابتك دون عقوبة.
جرّب فكرة جديدة واشرح بكلماتك
هل توافق المحصلة وحده يثبت صحة الآلية؟
هذا التفسير للتفكير الذاتي؛ لا نصححه آليًا ولا نحفظه. هل ذكرت السبب والعلاقة؟