القسم ٥
سرعة التفاعل والإتزان الكيميائي: نظرية التصادم والعوامل المؤثرة وقانون السرعة والاتزان ولو شاتلييه
Reaction Rate & Equilibrium
متوسط سرعة التفاعل وحسابه، نظرية التصادم والمعقد المنشط وطاقة التنشيط ومخططات الطاقة الطاردة والماصة، العوامل المؤثرة في السرعة، قانون السرعة ورتبة التفاعل، الاتزان الكيميائي وثابت الاتزان K_eq وحاصل الإذابة K_sp، ومبدأ لو شاتلييه في إزاحة الاتزان.
الأقسام الفرعية
أمثلة محلولة
مثال ١
إذا كان تركيز الهيدروجين في بداية تفاعله مع الكلور 4 M ثم أصبح 2 M بعد مرور 4 ثوانٍ، فما متوسط سرعة التفاعل؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٢
الحدّ الأدنى من الطاقة اللازمة لإحداث التفاعل يُسمّى:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٣
تصدأ برادة الحديد أسرع من القضيب لأن ذلك يعتمد على:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٤
العامل المحفّز يزيد سرعة التفاعل عن طريق:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٥
ما رتبة التفاعل R = k[A]²[B]² ؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٦
حالة النظام عندما تتساوى سرعتا التفاعل الأمامي والعكسي تُسمّى:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٧
إذا كان تركيز المتفاعلات أكبر من تركيز النواتج عند الاتزان، فإن:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٨
في التفاعل CO + 3H₂ ⇌ CH₄ + H₂O، إذا زاد الضغط فإن الاتزان يُزاح:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
نصائح الإتقان
- • متوسط السرعة = |التغيّر في التركيز| ÷ الزمن، ووحدته molL·s.
- • شروط التصادم المثمر: تصادم + اتجاه صحيح + طاقة ≥ طاقة التنشيط؛ والمحفّز/الإنزيم يخفض طاقة التنشيط فقط.
- • الطارد للحرارة: نواتجه أقلّ طاقة (ΔH سالبة)؛ والماص: نواتجه أعلى طاقة (ΔH موجبة).
- • رتبة التفاعل = مجموع أُسس التراكيز في قانون السرعة؛ وثابت السرعة k يتغيّر بالحرارة والمحفّز لا بالتركيز.
- • لو شاتلييه: زيادة تركيز متفاعل ⟸ نحو النواتج؛ زيادة ضغط ⟸ نحو الأقلّ مولات؛ ورفع الحرارة عامِلها كمادّة (الطارد للمتفاعلات والماص للنواتج). والمحفّز لا يزيح الاتزان.
أخطاء شائعة
- الظن أن العامل المحفّز يزيد طاقة التنشيط أو يزيح الاتزان: المحفّز يخفض طاقة التنشيط ويسرّع الاتجاهين معًا، فلا يزيح موضع الاتزان ولا يغيّر Keq.
- القول إن التراكيز متساوية عند الاتزان: عند الاتزان تكون التراكيز ثابتةً (لا تتغيّر)، لكنها ليست بالضرورة متساوية؛ والسرعتان هما المتساويتان.
- إدخال المواد الصلبة والسائلة النقية في تعبير Keq: تُحذف المواد الصلبة والسائلة النقية من تعبير ثابت الاتزان؛ تُدرج الغازات والمحاليل فقط.
- تطبيق أثر الضغط على تفاعل متساوي المولات: لا يؤثر الضغط في موضع الاتزان إذا تساوى عدد مولات الغاز في الطرفين (مثل H₂ + Cl₂⇌2HCl).
- عكس أثر الحرارة على الطارد والماص: اكتب الحرارة في طرفها: في الطارد ناتجٌ (رفع الحرارة يزيح للمتفاعلات)، وفي الماص متفاعلٌ (رفعها يزيح للنواتج).