درجة التفاعل

تفاعل من الدرجة الأولى

وفي السياق ذاته، نجد تلك تلك التفاعلات في التفاعلات المحفزة عند استخدام عامل مساعد وفي عمليات . التحلل الإشعاعي. وتعتمد سرعة التفاعل هنا على تركيز العنصر المتحلل فقط.

A]t] – تركيز المادة A عند النقطة الزمنية t،

وإذا قمنا بتكامل المعادلة نحصل على:

A]0] – التركيز الابتدائي A .

وفيها:

تفاعل من الدرجة الثالثة

سرعة التفاعل لثلاثة مواد:

وفي السياق ذاته، في تلك التفاعلات تتفاعل ثلاثة مواد لإنتاج مركب أو أكثر. ويندر هذا النوع من التفاعلات، (ومن الوجهة الإحصائية يكون احتمال تصادم بين ثلاثة جزيئات في نفس اللحطة وبالطاقة الكافية نادرا جدا). في تلك الحالات نجد تفاعل لمادتين يبدأ العملية ثم يتلوها تفاعل مع المادة الثلاثة فتنتج المركب الناتج. ونذكر هنا مثلًا تفاعل الثلاثة جزيئات في تفاعل إعادة الارتباط.

[ r = k[imidazole][CH3COOC2H5

علاوةً على ذلك، وفي حالة تفاعل أيونات أريل ديازونيوم مع محب للنواة في محلول مائي:

من جهة ثانية، وذلك على الرغم من عدم وجود إميدازول (وهو عامل مساعد) في حساب العناصر المتفاعلة.

تفسير

A و B و C و D .

وفي هذا السياق، فهل يعني ذلك حقيقة أن جزيئين من المادة A تتصادم مع جزيئ واحد من B وجزيئ C وجزيئ D في نفس الوقت لكي تنتج المادة E ؟

من جهة ثانية، ولا تعتمد عل تركيز D ، فيكون تفاعل من الدرجة الأولى بالنسبة إلى A2BC ومن الدرجة صفر بالنسبة إلى المادة D .

من جهة ثانية، وهذا معناه تقسيم التفاعل الكامل على خطوات من «تفاعلات أولية»، ودراستها تفسر لنا كيفية سير التفاعل.

كذلك، تصف معادلة التفاعل عدد جزيئات المواد الداخلة في التفاعل وعدد الجزيئات المتكونة من التفاعل (حساب العناصر المتفاعلة). ولنأخذ التفاعل الآتي مثلًا:

في هذا الإطار، ويسمى اعتماد سرعة التفاعل على الأس الذي ترفع إليه تركيز أحد المواد المتفاعلة «درجة التفاعل» لتلك المادة.

من جانب آخر، واحتمال تصادم جزيئين أو ثلاثة جزيئات فينتج عنه «ناتج وسطي» يكون أكبر بكثير من احتمال تصادم أربعة أو خمسة جزيئات. وعندما تتصادم جزيئات وسطية مع جزيئات أخرى تنشأ «جزيئات وسطية» أخرى ويستمر ذلك حتى يتكون الناتج E . أي يمكن أن يتم التفاعل على مراحل بالشكل التالي:

فتكون الدرجة الكلية لهذا التفاعل من الدرجة الثانية.

إضافةً إلى ذلك، في الواقع مثل هذا الحدث وهو تصادم خمسة جزيئات مع بعضهما في نفس اللحظة من الأحداث النادرة جدا، وعلاوة على ذلك فلا بد وأن يصتدموا بالطاقة اللازمة لإتمام التفاعل.

فتكون الدرجة الكلية للتفاعل من الدرجة الأولى.

من جهة ثانية، وتكون درجة التفاعل الكلي هي مجموع درجات التفاعل للمواد المشتركة في التفاعل. مثـــال 'نعتبر أن سرعة التفاعل الأولي الأول أعلاه تعتمد على مربع تركيز المادة A فنجد أنه من الدرجة الثانية بالنسبة للمادة A. ونظرا لعدم اشتراك مادة أخرى في هذا التفاعل تكون درجة هذا التفاعل من الدرجة الثانية.

من جهة ثانية، ويمكن عن طريق التجربة تعيين كيف تتغير سرعة كل تفاعل أولي بتغير تركيز كل من المواد

علاوةً على ذلك، ولننظر إلى سرعة التفاعل الثاني أعلاه ونجد أنها معتمدة خطيا على تركيز A2 وكذلك خطيا على تركيز B ولا تعتمد على تركيز C . فيكون التفاعل من الدرجة الأولى بالنسبة إلى A2, ومن الدرجة الأولى بالنسبة إلى B ومن الدرجة صفر بالنسبة إلى تركيز C.

كذلك، وبافتراض أن سرعة التفاعل الثالث تعتمد خطيا مع تركيز المادة A2BC,

r = k[A]2[B]1

من جهة ثانية، وليس من الضروري أن تمثل الأسات في معادلة المعدل حساب العناصر المتفاعلة ما عدا في حالة التفاعل الأولي فيكونوا متساويين. أما في حالة التفاعلات المعقدة فقد لا يكون لها درجة تفاعل مساوية لمعاملات حساب العناصر المتفاعلة.

من جانب آخر، وتكون درجة التفاعل بالنسبة للمادة A هي 2 وتكون بالنسبة إلى المادة B هي 1، وتكون درجة التفاعل الكلية مساوية 1 = 3. ولا يلزم لأن تكون درجة التفاعل عددا صحيحا، فيمكن أن تساوي صفرا أو عددا أقل من 1، ولكنها تميل لأن تكون أعدادا صحيحة في أغلب الأحوال. ويمكن تعيين درجة التفاعل من التجربة فقط، واستنباطها يتطلب معرفة خط سير التفاعل.

CH3COOC2H5 + OH− → CH3COO− + C2H5OH.

كذلك، ومثلًا فإن عملية اتحاد إيثيل الأسيتات لأيون الهيدروكسيد فهو تفاعل معقد:

ويمكن وصفه بمعادلة معدل التفاعل r:

[r = k[CH3COOC2H5][OH

ومعدل تفاعل إيثيل الأسيتات في وجود العامل المساعد إميدازول:

وعند اختلاف المادتين المتفاعلتين

B0 - تركيز المادة B عند الزمن t=0 .

كذلك، وتتبع أغلب التفاعلات بين مادتين الجارية في محاليل أو في حالة صلبة بتلك الطريقة.

A0 - تركيز المادة A عند الزمن t=0،

حيث:

وعلى صعيد آخر، A و B (وغالبا ما يكون ذلك في التفاعلات الكيميائية) واختلاف تركيز كل منهما فنجد عند تكامل معادلة السرعة:

من جهة ثانية، ونجد منها حالات خاصة يكون أحد المادتين المتفاعلتين ذات تركيز عالي جدا بحيث يجعل تغير التركيز مع الزمن خلال سير التفاعل قليل جدا. ونجد مثل ذلك التفاعل مثلا عندما يجري التفاعل في الماء ويكون الماء في تلك الحالة أحد المادتين المتفاعلتين وفي نفس الوقت المذيب للمادة الثانية، مثلما في التحليل الكهربائي للإستر. في تلك الحالة تتبع سرعة التفاعل نفس سلوك تفاعل من الدرجة الأولى. ونظرا لكون هذا التفاعل على الرغم من ذلك تفاعل بين مادتين فيسمى هذا النوع من التفاعلات «شبه تفاعل من الدرجة الأولى».

كذلك، كما نجد حالة خاصة أخرى عندما نعين درجة تفاعل عمليا ونجده تفاعل من الدرجة صفر (بالرغم من حدوث تفاعل درجته أعلى من ذلك)، فيسمى ذلك التفاعل «شبه تفاعل من الدرجة صفر». ونجد ذلك النوع في التفاعلات المحفزة مثل تحفيز الإنزيمات أو تحفيز الإيثان لاكتساب هيدروكسيل.

تفاعل من الدرجة الثانية

من جانب آخر، في تلك التفاعلات تتفاعل مادتين لتكوين مركب أو أكثر. وفيها تعتمد سرعة التفاعل على تركيزي المادتين المتفاعلتين:

[B] – تركيز المادة B .

[A] –تركيز المادة A ،

• وفي حالة اعتماد سرعة التفاعل على تركيز إحدى المادتين:
• وبالتكامل نحصل على تركيز المادة A عند الزمن t:
• حيث:

بالنسبة إلى التفاعل الأولي

في هذا الإطار، ونلاحظ هنا أن المعامل 1/2 يأتي من حساب العناصر المتفاعلة وليس من التفاعل الأولي (بينما كان من المفروض أن نعتبر الأس 3 من التفاعل الأولي).

• الصيغة التكاملية هي:
• ومن أمثلة تلك التفاعلات نجد التفاعل:
• .
• المراجع
• اقرأ كذلك
• تركيز
• معدل التفاعل
• توازن دينامي
• توازن ترموديناميكي
• مول
• جزء مولي
• كتلة مولية
• ثابت معدل التفاعل
• معادلة معدل التفاعل

يمكن كتابة معادلة سرعة التفاعل:

تفاعل من الدرجة صفر

من جهة ثانية، لا تعتمد تلك التفاعلات على تركيز المواد المتفاعلة، وتكون سرعة التفاعل ثابتة. ويحدث ذلك مثلًا في التفاعلات التي تعتمد على امتصاص الضوء أو مساحة العامل الحافز كما في بعض التفاعلات السطحية غير المتجانسة

حيث:v – سرعة التفاعل

من جانب آخر، ( – تركيز المادة A عند النقطة الزمنية tt – الزمنk – ثابت معدل التفاعل

علاوةً على ذلك، أمثلة لتلك التفاعلات نجدها في التفاعلات الكيميائية الضوئية وفي التفاعلات المحفزة.

ArN2+ + X− → ArX + N2

[r = k[ArN2+

تكون معادلة معدل التفاعل:

مقدمة

مثلًا إذا كان لدينا التفاعل الكيميائي:

2A + B → C

في هذا الإطار، حيث يتحد 2 جزيئ من المركب A مع 1 جزيئ من المركب B فينتجا المركب C ، فتعطينا الديناميكا الحرارية معادلة معدل التفاعل كالآتي: