قانون سرعة التفاعل

قانون سرعة التفاعل

ما هو قانون سرعة التفاعل

ينص قانون سرعة التفاعل (بالإنجليزية: Reaction Rate Law) على التغير في تركيز المواد المتفاعلة مع مرور الزمن، بحيث يقل تركيز المواد المتفاعلة، ويزيد تركيز المواد الناتجة مع مرور الزمن وسير التفاعل، وتتغير سرعة التفاعل بتغير تركيز المواد المتفاعلة فقط، أي أنّ سرعة التفاعل ليس لها علاقة بتركيز المواد الناتجة، إذ يُبين قانون سرعة التفاعل العلاقة بين سرعة التفاعل وتركيز المواد المتفاعلة أو ضغوطها الجزئية، ويُمكن تمثيله بالصيغة الرياضية الآتية:

سرعة التفاعل= ثابت التفاعل × تركيز المواد المتفاعلة مرفوعة لقوة رتبة التفاعل

ويُمكن تمثيله بالرموز كالآتي:

(y)^[A] × (x)^[B] × r = K

إذ إنّ:

  • r: معدل سرعة التفاعل ويُقاس بوحدة مول لكل لتر في ثانية.
  • [B]: تركيز المادة المتفاعلة B، وتُقاس بوحدة مول/ لتر.
  • [A]: تركيز المادة المتفاعلة A، وتُقاس بوحدة مول/ لتر.
  • x: رتبة تفاعل المادة المتفاعلة B وتُحدد تجريبيًا.
  • y: رتبة تفاعل المادة المتفاعلة A وتُحدد تجريبيًا.
  • K: ثابت سرعة التفاعل ويعتمد على درجة الحرارة والضغط ومساحة السطح، وتعتمد وحدته على رتبة التفاعل.

تعتمد وحدة ثابت سرعة التفاعل على رتبة التفاعل كالآتي:

الرتبة (س) القانون: (وحدة التركيز)^(1-س) × وحدة الزمن^-1 وحدة ثابت السرعة
0 (مول/لتر)^(0-1) × ثانية^-1 مول.(لتر^-1).(ث^-1)
1 (مول/لتر)^(1-1) × ثانية^-1 ث^-1
2 (مول/لتر)^(1-2) × ثانية^-1 (مول^-1).لتر.(ث^-1)

العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل

تُوجد عدّة عوامل تؤثر على سرعة التفاعل ، وهي كالآتي:

  • درجة الحرارة: تتناسب درجة الحرارة تناسبًا طرديًا مع معدل سرعة التفاعل، بحيث كلما زادت درجة الحرارة زادت سرعة التفاعل، وذلك بسبب زيادة الطاقة الحركية للجزيئات، ممّا يؤدي إلى زيادة تصادمها مع بعضها بعضًا، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل.
  • تركيز المواد المتفاعلة: يتناسب تركيز المواد المفاعلة تناسبًا طرديًّا مع سرعة التفاعل، ويعود السبب في ذلك أنّه عند زيادة تركيز المواد المتفاعلة، تزداد عدد الجسيمات، ممّا يؤدي إلى زيادة تصادمها مع بعضها البعض، وزيادة معدل سرعة التفاعل.
  • الحالة الفيزيائية للمواد المتفاعلة: يحدث التفاعل على السطح، لذلك تزداد سرعة التفاعل كلما كانت مساحة سطح المواد المتفاعلة أكبر، لذلك تتفاعل المساحيق أسرع من الكتل، كما أنّ المسحوق الناعم يتفاعل أسرع من المسحوق الخشن.
  • المحفزات: المحفزات هي مواد توفر مسار للتفاعل بديل وسريع للحصول على المواد الناتجة دون أن تُستهل.

كيفية حساب سرعة التفاعل

يُمكن اتباع الخطوات الآتية لحساب سرعة التفاعل:

حساب رتبة التفاعل:

  • تُعطى بيانات التفاعل لأكثر من تجربة، إذا فُرض أنّه يُوجد مادتين متفاعلتين، تُختبر التجربتين اللتين يتغيّر فيهما التركيز الأولي للمادة الأولى، والتركيز الأولي للمادة الثانية يبقى ثابتًا، ليلغى تركيز المادة الثانية، وإيجاد تركيز المادة الأولى، وذلك بقسمة سرعة تفاعل التجربة الأولى على سرعة تفاعل التجربة الثانية حسب المعادلة الآتية:
  • (y)^[A] × (x)^[B] × r1 = K
  • ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــ
  • (y)^[A] × (x)^[B] × r2 = K
  • فإذا كانت قيمة تركيز المادة A ثابتة خلال التجربتين، تُلغى قيمة تركيزها، ثم تُوجد بعد ذلك قيمة الرتبة x، وهي رتبة المادة B.
  • ولإيجاد رتبة المادة A وهي الرتبة y، فيُختار تجربتين حيث تركيز المادة B يبقى ثابتًا.

حساب الرتبة الكلية للتفاعل:

  • لحساب الرتبة الكلية للتفاعل نجمع جميع رتب المواد المتفاعلة كالآتي:
  • الرتبة الكلية للتفاعل = x y

حساب قيمة ثابت التفاعل:

  • إذا أُوجدت قيم رتب جميع المواد المتفاعلة، وكانت قيمة سرعة التفاعل لأي تجربة معلومة، فإنّه يُطبق القانون الآتي لإيجاد الثابت K:
  • (y)^[A] × (x)^[B] × r= K
  • بإعادة ترتيب المعادلة:
  • ((y)^[A] × (x)^[B]) / K = r

حساب سرعة التفاعل:

  • إذا كان ثابت التفاعل معلومًا، وجميع رتب المواد المتفاعلة معلومة، يُمكن تطبيق قانون سرعة التفاعل مباشرةً لإيجاد قيمته.

قانون سرعة التفاعل هو قانون يوضح علاقة سرعة التفاعل مع تركيز المواد المتفاعلة، بحيث يتغيّر تركيزها، أو تتغيّر سرعة التفاعل مع مرور الزمن، ويُمكن حساب سرعة التفاعل بضرب ثابت التفاعل في تركيز المواد المتفاعلة مرفوعة لقوة رتبة تفاعل كل مادة، وتعتمد سرعة التفاعل بشكل رئيسي على تركيز المواد المتفاعلة، وحجمها، ودرجة الحرارة مع وجود مواد محفزة في أثناء التفاعل.

أمثلة على قانون سرعة التفاعل

حساب سرعة التفاعل

إذا علمتَ أنّ قيمة ثابت سرعة التفاعل تساوي 1.5 × 10^4- ث^1-، أوجد سرعة التفاعل إذا كان تركيز المادة A يساوي 0.1 مول/لتر.

الحل:

  • يُستنتج من وحدة ثابت التفاعل وهي ث^-1 أنّ رتبة تفاعل المادة المتفاعلة A تساوي واحد.
  • تُكتب المعطيات:
  • (K)= 1.5 × 10^4- ث^1
  • [A]= 0.1 مول/ لتر
  • (y)= 1
  • يُطبق قانون سرعة التفاعل:
  • (y)^[A] × r = K
  • (1)^[0.1] × -r= 1.5 × 10^4
  • -r = 0.15 × 10^4
  • سرعة التفاعل = 0.15 × 10^4- مول/لتر.ث

حساب رتبة التفاعل الكلية

يُبين الجدول الآتي بيانات ثلاثة تجارب أُجريت على تفاعل ما، أوجد الرتبة الكلية لهذا التفاعل:

رقم التجربة تركيز المادة A (مول/لتر) تركيز المادة B (مول/لتر) سرعة التفاعل (مول/لتر.ث)
1 0.3 0.3 1.4×10^3-
2 0.6 0.3 2.8×10^3-
3 0.3 0.6 2.8×10^3-

لإيجاد رتبة التفاعل للمادة A نأخذ التجربتين 1،2 لأنّ تركيز المادة B فيهما ثابت، نطبق القانون:

(y)^[A] × (x)^[B] × r1 = K 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــ

(y)^[A] × (x)^[B] × r2 = K

(y)^[0.3] × (x)^[0.3] × 1.4×10^3- = K

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــ

(y)^[0.6] × (x)^[0.3] × 2.8×10^3- = K

وبالتالي:

y^0.5 = 0.5، ومنها:

y=1

أي رتبة تفاعل المادة (A) = 1

لإيجاد رتبة التفاعل للمادة B نأخذ التجربتين 3،1 لأنّ تركيز المادة A فيهما ثابت، نطبق القانون:

(y)^[A] × (x)^[B] × r1 = K 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــ

(y)^[A] × (x)^[B] × r3 = K

(y)^[0.3] × (x)^[0.3] × 1.4×10^3- = K

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــ

(y)^[0.3] × (x)^[0.6] × 2.8×10^3- = K

وبالتالي:

x^0.5 = 0.5، ومنها:

x=1

أي رتبة تفاعل المادة (B) = 1

لإيجاد رتبة التفاعل الكلية نطبق القانون:

الرتبة الكلية للتفاعل = x y

الرتبة الكلية للتفاعل = 1 1 = 2

الرتبة الكلية للتفاعل = 2

حساب ثابت التفاعل

إذا علمتَ أن سرعة التفاعل تساوي 1.2 × 10^3- مول/لتر.ث، وتركيز المادة A يساوي 0.01 مول/لتر ورتبة تفاعلها تساوي 1، وتركيز المادة B يساوي 0.01 مول/لتر ورتبة تفاعلها تساوي 2، أوجد ثابت سرعة التفاعل مع ذكر الوحدة.

الحل:

  • نُطبق القانون:
  • ((y)^[A] × (x)^[B]) / K = r
  • ((1)^[0.01] × (2)^[0.01]) / -K = 1.2×10^3
  • K = 1.2×10^3
  • ثابت سرعة التفاعل = 1.2×10^3
  • لإيجاد الوحدة نحسب رتبة التفاعل الكلية:
  • الرتبة الكلية للتفاعل = x y
  • الرتبة الكلية للتفاعل = 1 2 = 3
  • الرتبة الكلية للتفاعل = 3
  • نُطبق قانون الوحدة:
  • (وحدة التركيز)^(1-س) × وحدة الزمن^1-
  • س = 3
  • القانون: (مول/لتر)^(1-3) × ث^1- = لتر²/مول².ث
  • وبالتالي فإنّ الوحدة تساوي = لتر²/مول².ث

6تعليم
مزيد من المشاركات
خصائص النمو في المرحلة المتوسطة

خصائص النمو في المرحلة المتوسطة

خصائص النمو في المرحلة المتوسطة تُعرف المرحلة المتوسطة أو الإعدادية أو كما تسمى أيضًا بالمراهقة بأنّها المرحلة الانتقالية ما بين المدرسة الابتدائية والثانوية، يمر فيها المراهق بتغيراتٍ عدّة بالإضافة للنمو، وعادةً ما تكون صفوف المدرسة المتوسطة هي الصف السادس والسابع والثامن، وقد تشمل بعض المناطق الصف التاسع في برامج المدارس المتوسطة، وقد تستثني مدارس أخرى الصف السادس من سنوات المدرسة المتوسطة، وتُعتبر هذه المرحلة وقتًا للعديد من التغيّرات؛ كالتغيّرات الجسدية، والعقلية، والعاطفية، والاجتماعية،
كم عدد زوجات النبي يعقوب

كم عدد زوجات النبي يعقوب

زوجات النبي يعقوب عليه السلام إنّ النبي يعقوب -عليه السّلام- هو إسرائيل الذي ذُكر في القرآن الكريم، وهذا مُتفّق عليه بين العلماء، كما اتّفق العلماء أيضًا على أنه تزوّج بأكثر من زوجة، والمعلومات المتعلّقة بزوجاته من حيث العدد والأسماء سيتمّ بيانها فيما يأتي: عدد زوجات النبي يعقوب عليه السلام إنّ الأديان السّماوية أجازت تعدّد الزّوجات؛ ففي العهد القديم تزوّج النّبي يعقوب -عليه السّلام- بأربع زوجات كما ورد في أسفار التوراة والأناجيل، وهنّ: لياه أو ليئة وزلفة وراحيل وبلهمة. ومن الجدير بالذّكر أنّ
ما معنى تجصيص القبر

ما معنى تجصيص القبر

القبر القبر هو تلك الحفرة التي لا أنيس فيها ولا جليس، سوى العمل الصالح الذي قدمه الإنسان في الحياة الدنيا، بحيث يضم هذا المكان الجثث الهامدة، والأجسام البالية، والعظام النخرة، ولا بدّ من الإشارة إلى أن القبر قد يكون روضة من رياض الجنة، أو حفرة من حفر النار، وإما دار كرامة وسعادة، أو دار إهانة وشقاوة، وقد يلجأ بعض الناس إلى تزيين هذه القبور تعظيماً لها، وهذا ما يُعرف بتجصيص القبور الذي سنعرفكم عليه في هذا المقال. ما معنى تجصيص القبر نهى الرسول صلى الله عليه وسلم في العديد من الأحاديث النبوية عن
أهمية القيادة

أهمية القيادة

تعزيز الروح المعنوية للموظف تؤثر القيادة في العمل على الموظفين بشكلٍ كبير، حيث أن وجود قيادة جيدة تقلل من الإجهاد والتوتر لدى الموظفين، وإن القادة اللذين يستمعون إلى موظفيهم ويتفهمون شكواهم وظروفهم ويعملون على تجاوز المشاكل معهم بشكلٍ سلسل يحافظون على موظفيهم لمدى طويل، وإن الموظف السعيد يكون أداءه في العمل أفضل، من ناحية أخرى عندما تكون القيادة في مؤسسة ما أو شركة غير جيدة يؤثر ذلك على معنويات ونفسية الموظفين وبالتالي يتوترون في العمل وحتى في حياتهم الخاصة ويشعرون بعدم الراحة. الكفاءة في
معنى اسم فرح

معنى اسم فرح

معنى اسم فرح فرح اسم علم مؤنث أصله عربي، ويعني الابتهاج وانشراح الصدر، والفرح هو السرور والبهجة، فيُقال أفرحه؛ أي سرّه، وأسعده، وأبهجه، ويُقال أيضًا دَعَاهُ لِفَرَحِ ابْنَتِهِ؛ أي لِحَفْلَةِ زِفَافِهَا، أو عُرْسِهَا، والفَرَحُ هو حَفلَةُ العُرْس. صفات من تحمل اسم فرح يُمكن أن تتمتع حاملة اسم فرح بالعديد من الصفات، وفيما يأتي ذكرها: شخصية مرهفة المشاعر وحساسة تجاه المواقف المختلفة. متميزة برقة صوتها، وعذوبة كلامها مع الآخرين. شخصية محبوبة في المجتمع. شخصيّة اجتماعيّة ، ولديها العديد من
خواطر شتوية

خواطر شتوية

خواطر شتوية فيما يأتي مجموعة من الخواطر الشتوية المُعبرّة والجميلة: أعشق الشتاء أعشق الشتـــــاء ... لأنّه عندما يسقطُ المطر تُزال الأصباغ عن الوجوه فيعود كل شيء لأصلهِ دون خداع أو تصنُّع! أعشق الشتــــاء ... لأنّ المطرَ دائماً يُشعرني بالطمأنينة فهناك ربٌ لن يضيّعنا! أعشق الشتـــــاء ... لأنّ دفء مشاعر تلك الصديقة ينتقل إلى كفيّ عند مصافحتها فيدفئني! أعشق الشتـــــاء ... لأنّ تلك القوة التي تجعلك تتخلص من أغطيتك الدافئة في جنح الليل لتتحمل برودة المياه .. تشعرني بدفء حب الله! أعشق الشتـــــاء
ما هي درجة تجمد الماء

ما هي درجة تجمد الماء

ما هي درجة تجمد الماء؟ تُعرّف درجة تجمد الماء بأنّها درجة الحرارة التي يحدث عندها تحوّل للمادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وتتناسب درجة التّجمد مع الضغط تناسبًا طرديًا (تزداد مع ازدياد الضغط وتقل مع انخفاضه)، ويجب الإشارة أنّه في حالة وجود خليط من السوائل، فإنَّ درجة التّجمد لديه تكون أقل من درجة الذوبان (درجة  الحرارة التي تتغير فيها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة) ، وعند تجمد هذا الخليط غالباً ما تنتج مادة صلبة تختلف تركيبتها عن تركيبة السائل المكون لها، وبالنسبة للماء
معنى اسم جنان

معنى اسم جنان

معنى اسم جنان جِنان اسم علم يُطلق على الإناث دونًا عن الذكور وتعود أصوله إلى اللغة العربية ، وجِنان هو الجمع من الاسم المفرد جنّة، وسميت الجنّة بهذا الاسم لما يوجد فيها من أشجارٍ عظيمةٍ وكثيفةٍ، وهو مُشتق من الفعل جُنَّ أي استُتر، وقد يكون جَنان بفتح الجيم وهنا يكون معناه القلب لأنّ القلب يكون مُستترًا في الصدر لا يراه أحد، والجنان هو كثرة الظلام في الليل وشدة السواد وحلكته، جنان كلّ شيء هو جوفه وداخله، ويُطلق على الأمر الذي لا يعرفه أحد جنان كما ورد في معجم المعاني للغة العربيّة، ويُكتب اسم