معدل التفاعل وقانون المعدل

بالتأكيد ، إليك ملاحظات الدراسة التي تم إنشاؤها من النص المقدم:

معدل التفاعل

• يشير المعدل أو السرعة إلى شيء يحدث في وحدة زمنية.
• بالنسبة للتفاعلات الكيميائية، يصف معدل التفاعل مدى سرعة تغير تركيز المتفاعل أو الناتج بمرور الوقت.
• تحدث بعض العمليات، مثل الخطوات الأولية في الرؤية والتمثيل الضوئي وتفاعلات السلسلة النووية، على نطاق زمني قصير مثل 10^-12 ثانية إلى 10^-6 ثانية.
• تستغرق عمليات أخرى، مثل تصلب الأسمنت وتحويل الجرافيت إلى الماس، سنوات أو ملايين السنين لتكتمل.
• أثناء التفاعل الكيميائي، يتم استهلاك المواد المتفاعلة وتكوين المنتجات، لذلك يمكن تتبع العملية عن طريق مراقبة انخفاض تركيز المواد المتفاعلة أو زيادة تركيز المنتجات.

قانون المعدل

• الغرض في حركية التفاعلات الكيميائية هو اشتقاق معادلة يمكن استخدامها للتنبؤ بالعلاقة بين معدل التفاعل وتركيزات المواد المتفاعلة.
• تسمى هذه المعادلة المحددة تجريبياً بقانون المعدل أو معادلة المعدل.
• يُعبر عن قانون المعدل للتفاعل بالصيغة التالية: rate of reaction = k[A]^m[B]^n
• في هذه المعادلة، تمثل(a ، b ،...) معاملات في المعادلة المتوازنة.

طريقة المعدلات الأولية

• تتطلب هذه الطريقة العمل مع المعدلات الأولية للتفاعل.
• على سبيل المثال، يمكن قياس كمية Hg2Cl2 (s) المتكونة كدالة للوقت لتحديد المعدل الأولي للتفاعل.
• يساعد تحديد قيم m و n في المعادلة (20.8) في تحديد قانون المعدل.

العلاقة بين تركيز المتفاعل والوقت

• تمكننا تعبيرات قانون المعدل من حساب معدل التفاعل من ثابت المعدل وتركيزات المتفاعلات.
• يمكن أيضاً استخدام قوانين المعدل لتحديد تركيزات المتفاعلات في أي وقت أثناء التفاعل.

تفاعلات الرتبة الصفرية

• تفاعل الرتبة الصفرية الإجمالي له قانون معدل يكون فيه مجموع الأسس، m + n +... مساوياً للصفر.
• إذا كان التفاعل من الرتبة الصفرية، فإن قانون المعدل هو: معدل التفاعل = k[A]^0 = k
• تشمل الميزات الأخرى لتفاعل الرتبة الصفرية ما يلي:
• يكون الرسم البياني للتركيز والوقت خطا مستقيما بإنحدار سالب.
• معدل التفاعل، الذي يساوي k، يبقى ثابتاً طوال التفاعل وهو سالب ميل هذا الخط

تفاعلات الرتبة الأولى

• تفاعل الرتبة الأولى الإجمالي له قانون معدل يكون فيه مجموع الأسس،( m + n +...) مساوياً لـ 1.
• يُعبر عن قانون المعدل لتفاعل الرتبة الأولى بالصيغة: معدل التفاعل =k[A] = −Δ[A]/Δt
• يصف قانون المعدل المتكامل لهذا التفاعل تركيز المادة المتفاعلة كدالة للوقت.

تفاعلات الرتبه الثانية

• تفاعل الرتبة الثانية الإجمالي له قانون معدل يكون فيه مجموع الأسس،( m + n +...) مساويا لـ 2.
• إذا كان التفاعل من الرتبة الثانية، فيمكننا كتابة: معدل التفاعل = k[A]^2
• يتم اشتقاق قانون المعدل المتكامل لتفاعل الرتبة الثانية من قانون المعدل.

تأثير درجة الحرارة على معدلات التفاعل

• تزداد سرعة التفاعلات الكيميائية مع ارتفاع درجة الحرارة.

•  في عام 1889، أثبت سفانت أرهينيوس أن ثوابت معدل العديد من التفاعلات الكيميائية تختلف مع درجة الحرارة وفقاً للتعبير: k = Ae^(-Ea/RT).
  

التحفيز

• بشكل عام، يمكن تسريع التفاعل عن طريق زيادة درجة الحرارة.
• طريقة أخرى لتسريع التفاعل هي استخدام محفز.
• يوفر المحفز مسار تفاعل بديلاً لطاقة تنشيط أقل.
• يشارك المحفز في تفاعل كيميائي ولكنه لا يخضع لتغيير دائم.
• نتيجة لذلك، لا تظهر صيغة المحفز في المعادلة الكيميائية الإجمالية.