قانون السرعة يُستنتج من التجربة
سؤال من الحياة
مضاعفة التركيز لا تضاعف السرعة دائمًا.
لاحظ العلاقة ثم فسّرها
مع ثبات باقي الظروف، قارن عامل تغير التركيز بعامل تغير السرعة.
إذا تضاعف التركيز وأصبحت السرعة أربعة أضعاف، فالرتبة = 2.
افهم من الرسم: نضاعف التركيز ونقارن السرعة
كيف تميز الرتب الثلاث عند مضاعفة التركيز؟
قارن ملاحظتك بالتفسير
مع ثبات بقية الظروف: عامل السرعة 1 للرتبة صفر، و2 للرتبة واحد، و4 للرتبة اثنين.
أحتاج أساسًا بسيطًا قبل الدرس
- النسب
- الأسس الرياضية
الفكرة بكلمات بسيطة
في قانون السرعة v = k[A]ᵐ[B]ⁿ، تحدد التجربة الأسس. قارن تجربتين تغير فيهما تركيز مادة واحدة فقط مع تثبيت بقية الظروف.
- اختر تجربتين تضبطان باقي المتغيرات.
- احسب نسب التركيز والسرعة.
- استنتج الأس ثم احسب k مع وحداته.
الشرح خطوة بخطوة
الأس لا يأتي من المعادلة الكلية تلقائيًا
نكتب قانونًا تجريبيًا مثل v=k[A]ᵐ[B]ⁿ. الأس m يصف حساسية السرعة لتغير [A] عند ثبات العوامل الأخرى. فإذا ضاعفنا [A] وصارت السرعة أربعة أضعاف، فإن 4=2ᵐ، ومنه m=2.
قد تكون المادة من الرتبة صفر: يتغير تركيزها ضمن نطاق التجربة ولا تتغير السرعة. هذا لا يعني أن المادة غائبة من التفاعل؛ يعني أن اعتماد السرعة المقاس عليها منعدم في تلك الظروف.
كيف تختار تجربتين صالحتين للمقارنة؟
لتحديد رتبة A، نختار تجربتين يتغير فيهما [A] فقط، بينما [B] والحرارة وبقية الظروف ثابتة. إذا تغير تركيزان معًا، لا يجوز نسبة تغير السرعة إلى A وحدها دون معالجة العلاقة الكاملة.
بعد تحديد الأسس نحسب k من بيانات إحدى التجارب، ونراجع نتيجتنا في تجربة أخرى. وحدات k تعتمد على الرتبة الكلية؛ للرتبة الأولى s⁻¹، وللثانية L mol⁻¹ s⁻¹. لا نحفظ وحدة واحدة لكل القوانين.
مثال جديد: نفهم سبب كل خطوة
تجربة 1: [A]=0.10 M، [B]=0.20 M، v=0.004 M s⁻¹. تجربة 2: [A]=0.20، [B]=0.20، v=0.016. تجربة 3: [A]=0.10، [B]=0.40، v=0.008. أوجد القانون وk.
- قارن 1 و2: [B] ثابت، و[A] تضاعف، والسرعة زادت أربع مرات؛ m=2.
- قارن 1 و3: [A] ثابت، و[B] تضاعف، والسرعة تضاعفت؛ n=1.
- القانون: v=k[A]²[B]؛ الرتبة الكلية 3.
- من تجربة1: k=0.004/(0.10²×0.20)=2.
- وحدة k = M⁻² s⁻¹، أو L² mol⁻² s⁻¹.
- اختبار تجربة2: 2×0.20²×0.20=0.016 M s⁻¹؛ يطابق البيانات.
v = 2[A]²[B] مع k = 2 L² mol⁻² s⁻¹.
مسألة موجّهة: جرّبها على ورقة
وفق هذا القانون، إذا تضاعف [A] و[B] معًا، كم مرة تزيد السرعة؟
أحتاج خطوة تساعدني
اضرب تأثير A، وهو 2²، في تأثير B، وهو 2¹.
أقارن حلي بالتفسير
ثماني مرات؛ 4×2=8، مع ثبات بقية الظروف.
مثال محلول: لماذا فعلنا كل خطوة؟
عند مضاعفة [A] وثبات [B] زادت السرعة أربع مرات؛ إذن رتبة A تساوي 2.
- نسبة السرعة 4 ونسبة التركيز 2 تعطي 4 = 2ᵐ؛ إذن m = 2.
- لا تنقل معامل المعادلة الكلية إلى الأس تلقائيًا.
انتبه لهذا الخلط الشائع
- أس قانون السرعة يساوي معامل المعادلة الكلية دائمًا.
- نقارن تجربتين تغير فيهما أكثر من تركيز دون ضبط.
تدريب متدرج: من الأساس إلى التطبيق
اختر، اقرأ السبب، وعدّل إجابتك دون عقوبة.
جرّب فكرة جديدة واشرح بكلماتك
إذا كانت m = 2 وn = 1، فما الرتبة الكلية؟
هذا التفسير للتفكير الذاتي؛ لا نصححه آليًا ولا نحفظه. هل ذكرت السبب والعلاقة؟