حركية التفاعلات: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

تدرس الحركية الكيميائية سرعة التفاعلات. يربط قانون السرعة المعدل بالتراكيز عبر ثابت السرعة k، وتحدد رتبة التفاعل كيف يتغير التركيز مع الزمن.

• قانون السرعة هو المعدل = k[A]ⁿ حيث تُحدَّد الرتبة n تجريبياً لا من المعاملات.
• في تفاعل من الرتبة الأولى ينقص ln[A] خطياً مع الزمن ولا يعتمد عمر النصف t½ = 0.693 ÷ k على التركيز الابتدائي.
• في الرتبة الصفرية ينقص [A] خطياً، وفي الثانية يكون 1 ÷ [A] خطياً؛ ويعتمد عمر النصف فيهما على التركيز الابتدائي.
• تقول معادلة أرنيوس k = A·e^(−Eₐ ÷ RT) إن ارتفاع الحرارة أو انخفاض طاقة التنشيط يعطي تفاعلاً أسرع.

المعادلات الأساسية

• rate = k[A]ⁿ
• ln[A] = ln[A]₀ − kt (first order)
• t½ = ln 2 ÷ k = 0.693 ÷ k
• 1 ÷ [A] = 1 ÷ [A]₀ + kt (second order)
• k = A·e^(−Eₐ ÷ RT)

مثال محلول

تفاعل من الرتبة الأولى فيه k = 0.0231 min⁻¹. عمر النصف 0.693 ÷ 0.0231 = 30 min. بعد 90 min، أي ثلاثة أعمار نصف، يبقى (½)³ = 12.5 %. تحقق: e^(−0.0231 × 90) = e^(−2.08) = 0.125.

أخطاء شائعة

• قراءة رتبة التفاعل من معاملات المعادلة الموزونة.
• استعمال صيغة عمر النصف للرتبة الأولى لتفاعل ليس من الرتبة الأولى.
• نسيان استعمال الكلفن ومطابقة وحدات R و Eₐ في معادلة أرنيوس.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: حركية التفاعلات