قياس سرعة التفاعل
سؤال من الحياة
كيف نقارن اختفاء مادة بتكون مادة أخرى؟
لاحظ العلاقة ثم فسّرها
راقب مقدار انخفاض التركيز خلال الفترة، ثم اقسم على الزمن ومعامل المتفاعل.
في 2A → B: سرعة التفاعل = 0.020 mol L⁻¹ s⁻¹. هذا مثال مستقل عن منحنى الرتبة الأولى أعلاه.
افهم من الرسم: الانخفاض على فترة يقيس متوسطًا
كم انخفض التركيز بين النقطتين؟
قارن ملاحظتك بالتفسير
من 0.8 إلى 0.4 في 20 ثانية؛ سرعة الاختفاء 0.020 mol L⁻¹ s⁻¹، وسرعة التفاعل 0.010 إذا كان المعامل 2.
أحتاج أساسًا بسيطًا قبل الدرس
- التركيز
- المعامل الستوكيومتري
الفكرة بكلمات بسيطة
السرعة المتوسطة هي تغير التركيز خلال الزمن. عند تعريف سرعة التفاعل نقسم على المعامل الستوكيومتري، حتى نحصل على القيمة نفسها من المواد المختلفة.
- حدد الفترة الزمنية.
- احسب تغير التركيز.
- اجعل سرعة الاختفاء موجبة واقسم على المعامل.
الشرح خطوة بخطوة
ابدأ بما تقيسه فعلًا
نستطيع متابعة اختفاء متفاعل أو ظهور ناتج بقياس تغير التركيز خلال زمن. إذا انخفض تركيز A، يكون Δ[A] سالبًا، ولذلك نضع إشارة سالبة لكتابة سرعة اختفائه مقدارًا موجبًا. سرعة ظهور ناتج يزداد تركيزه تكون موجبة مباشرة.
في منحنى التركيز والزمن، القاطع بين نقطتين يعطي سرعة متوسطة خلال فترة. المماس عند نقطة يعطي السرعة اللحظية. إذا تغير الميل أثناء التفاعل، لا نفترض أن متوسط الفترة يساوي سرعة كل لحظة داخلها.
لماذا نقسم على المعامل؟
في التفاعل 2A → B، تختفي ذرتان أو وحدتان من A مقابل تكون وحدة واحدة من B. لذلك سرعة اختفاء A ضعف سرعة ظهور B، لكننا نريد تعريفًا موحدًا لسرعة التفاعل.
نقسم سرعة اختفاء A على 2، ونقسم سرعة ظهور B على 1. نحصل على القيمة نفسها عند متابعة المواد من التفاعل ذاته في الفترة نفسها، بشرط عدم وجود مسارات إضافية أو تغيرات حجم غير محسوبة.
مثال جديد: نفهم سبب كل خطوة
للتفاعل 2A → B، انخفض [A] من 0.60 إلى 0.20 mol L⁻¹ خلال 40 s. احسب سرعة اختفاء A وسرعة التفاعل.
- فرق التركيز = النهائي − الابتدائي = 0.20 − 0.60 = −0.40 mol L⁻¹.
- سرعة اختفاء A = −Δ[A]/Δt = −(−0.40)/40 = 0.010 mol L⁻¹ s⁻¹.
- سرعة التفاعل = 0.010/2 = 0.0050 mol L⁻¹ s⁻¹.
- ينبغي أن تزداد [B] بمقدار 0.20 خلال الفترة وفق هذه المعادلة.
- سرعة ظهوره = 0.20/40 = 0.0050، فتتفق مع سرعة التفاعل.
اختفاء A: 0.010؛ سرعة التفاعل: 0.0050 mol L⁻¹ s⁻¹.
مسألة موجّهة: جرّبها على ورقة
للتفاعل A → 3B، زاد [B] بمقدار 0.30 خلال 10 s. ما سرعة التفاعل؟
أحتاج خطوة تساعدني
احسب سرعة ظهور B أولًا، ثم اقسمها على 3.
أقارن حلي بالتفسير
ظهور B = 0.030؛ سرعة التفاعل = 0.010 mol L⁻¹ s⁻¹.
مثال محلول: لماذا فعلنا كل خطوة؟
في 2A → B انخفض [A] من 0.8 إلى 0.4 mol L⁻¹ خلال 20 s؛ سرعة اختفاء A = 0.020، وسرعة التفاعل = 0.010 mol L⁻¹ s⁻¹.
- زاد [B] من 0.1 إلى 0.3 في الفترة نفسها.
- 0.2 ÷ 20 ÷ 1 = 0.010؛ النتيجة متسقة.
انتبه لهذا الخلط الشائع
- سرعة اختفاء المادة تساوي دائمًا سرعة التفاعل.
- نستخدم فرق التركيز دون الزمن.
تدريب متدرج: من الأساس إلى التطبيق
اختر، اقرأ السبب، وعدّل إجابتك دون عقوبة.
جرّب فكرة جديدة واشرح بكلماتك
هل السرعة المتوسطة تساوي السرعة اللحظية دائمًا؟
هذا التفسير للتفكير الذاتي؛ لا نصححه آليًا ولا نحفظه. هل ذكرت السبب والعلاقة؟