تعرف على علم الكيمياء
فيى هذا الموضوع سيتم مناقشة حساب رتبة التفاعل – جزيئية التفاعل Order and Molecularity of Reactions مع الأمثلة والتفاصيل
محتويات الموضوع
رتبة التفاعل Order of Reaction
– يعبر عن التغير في سرعة التفاعل مع التغير في تركيز المواد المتفاعلة بواسطة قانون فعل الكتلة.
– وينص هذا القانون على أنه ( تتناسب سرعة التفاعل في أي لحظة مع تركيز المواد المتفاعلة مرفوعاً إلى أس يساوي عدد جزئيات كل مادة داخلة في التفاعل)
– فمثلاً بالنسبة للتفاعل الأتى كما يلي:
A → products (1)
تتناسب سرعة التفاعل مع CA وبالنسبة للتفاعلات كما يلي:
2A → products (2) A +
B → products (3)
تتناسب سرعة التفاعل مع CA2 , CA . CB على التوالي
A + 2B → products (4)
2A + B → products (5)
– تتناسب سرعة التفاعل مع CB2 , CA . CA2 . CB على التوالي.
– يتضح مما سبق أن السرعة تختلف باختلاف نوع التفاعل وعدد الجزيئات الداخلية فيه عند ثبوت درجة الحرارة.
– وللتمييز بين هذه التفاعلات يستعمل الاصطلاح المعروف برتبة التفاعل.
– وتعرف رتبة التفاعل الكيميائي أنها (مجموع الأسس التي ترفع إليها تركيزات المواد المتفاعلة في معادلة السرعة) أو (عدد الجزيئات أو الذرات التي تعتمد على تركيزها سرعة التفاعل).
– فإذا كانت معادلة السرعة كما يلي:
حيث K هي ثابت فإن رتبة التفاعل بالنسبة للمكونات المنفردة هي: n1 , n2 , n3 الخ ورتبة التفاعل الكلية هي كما يلي:
n = n1 + n2 + n3 + ……..
وعلى هذا فأن التفاعل (1) أعلاه يسمى تفاعلاً من الرتبة الأولى والتفاعلات (2)، (3) من الرتبة الثانية والتفاعلات (4) ، (5) من الرتبة الثالثة.
جزيئية التفاعل Molecularity of reaction
– تعرف جزيئية التفاعل بأنها عدد الجزيئات الداخلة في الخطوة المؤدية للتفاعل.
– علاوة على ذلك يلاحظ في الأمثلة من (1) إلى (5) أن رتبة التفاعل تتشابه مع جزيئية التفاعل.
– فالتفاعل الأول عبارة عن تفاعل من الرتبة الأولى وأحادي الجزيئية.
– كما أن التفاعلان الثاني والثالث عبارة عن تفاعلين من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية.
– أما التفاعلات الرابع والخامس فهي تفاعلات من الرتبة الثالثة وثلاثية الجزيئية.
– وبالرغم من أن هذا التشابة يلاحظ في التفاعلات الكثيرة إلا أنه ليس قاعدة عامة.
– فمثلاً بالنسبة للتفاعلات الآتية كما يلي:
CH3CHO → CH4 + CO
3KClO → KClO3 + 2KCl
– كما نتوقع أن يكون التفاعل الأول من الرتبة الأولى والثاني من الرتبة الثالثة. ولكن حقيقة وجد أن التفاعلين هما من الرتبة الثانية.
– وبما أن رتبة التفاعل يمكن أن تختلف عن جزيئيته فإنه يجب التمييز بينهما وعلى هذا فإن التفاعلات تسمي أحادية الجزيئية أو ثنائية الجزيئية…… الخ .
– إذا كانت عدد الجزيئات الداخلة في التفاعل هي جزئ واحد أو اثنين … الخ على التوالي.
– أما رتبة التفاعل فتطلق على العلاقة بين سرعة التفاعل وتركيز المواد المتفاعلة.
مسائل محلولة لحساب رتبة التفاعل
(1) رتبة التفاعل في تفاعل تحلل الفوسجين
COCl2 → CO + Cl2
Rate = dx/dt = – K CCOCl2
– تتناسب سرعة التفاعل مع تركيز الفوسجين مرفوع إلى أس واحد ولهذا فهو تفاعل من الرتبة الأولى وكذلك أحادي الجزيئية لأنه يتضمن جزئ واحد فقط.
(2) التحلل الحراري لأنهدريد الخليك
CH3CO2)2O → CH3COOH + CH2 = C = O)
Rate = – K C(CH3CO2)2O
– تتناسب سرعة التفاعل مع تركيز الأنهيدريد مرفوع إلى أس واحد ولهذا فهو تفاعل من الرتبة الأولى وكذلك أحادي الجزيئية لأنه يتضمن جزئ واحد فقط.
(3) تحلل خامس أكسيد النيتروجين
N2O5 → ½ O2 + NO2
Rate = – K CN2O5
– هذا التفاعل من الرتبة الأولى وأحادي الجزيئية.
(4) التميؤ القاعدي لأي أستر كخلات الإيثيل
CH3CO2C2H5 + NaOH → CH3CO3CO2Na + C2H5OH
Rate = – K Cester . CNaOH
– هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية.
(5) حساب رتبة التفاعل بين اليود والهيدروجين
H2 + I2 → 2HI
Rate = – K CH2 . CI2
– ولذلك فأن هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية.
(6) تحلل فوق أكسيد النتروجين
2 NO2 → 2 NO + O2
Rate = – K C2NO2
– هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية.
(7) حساب رتبة التفاعل في تفاعل أكسدة أكسيد النيتريك (عكس التفاعل السابق)
2 NO + O2 → 2 NO2
Rate = – K C2NO . CO2
– ولذلك فأن هذا التفاعل من الرتبة الثالثة وثلاثي الجزيئية.
(8) التفاعل بين أكسيد النيتريك والبروم
2NO + Br2 → 2NOBr
Rate = – K C2NO . CBr2
– ولذلك فأن هذا التفاعل من الرتبة الثالثة وثلاثي الجزيئية.
(9) تفاعل كلوريد البنزويل مع الميثانول
– كما ذكر من قبل فأنه لا يشترط أن تتساوى رتبة التفاعل والجزيئية.
– ومن أمثلة ذلك تفاعل كلوريد البنزويل مع الميثانول كما يلي:
(C6H5)3CCl + CH3OH → (C6H5)3COCH3+ HCl
– وجد أن التفاعل من الرتبة الثالثة (رتبة ثانية بالنسبة لكلوريد البنزويل ورتبة أولى بالنسبة للميثانول) ومعادلة السرعة كما يلي:
Rate = – K C(C6H5)3CCl . C2CH3OH
(10) تحلل هيبوكلوريت البوتاسيوم
3 KClO → KClO3 + 2 KCl
– هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثلاثي الجزيئية كما يلي.
Rate = – K C2KClO
(11) تحلل غاز الأمونيا في وجود عامل مساعد (موليبدنيوم ساخن)
2 NH3 → N2 + 3 H2
– ولذلك فأن التفاعل ثنائي الجزيئية ولكنه من الرتبة الصفرية وهذا سيوضح بالتفصيل في الموضوعات القادمة بإذن الله
Rate = – K C2NH3 = – K
(12) تحلل يوديد الهيدروجين في وجود عامل مساعد (الذهب)
2 HI → H2 + I2
– نفس المثال السابق يكون التفاعل ثنائي الجزيئية ولكنه من الرتبة الصفرية كما يلي:
Rate = – K C2HI = – K
(13) حساب رتبة التفاعل في التحلل الحراري للإسيتالدهيد
– التحلل الحراري للإسيتالدهيد في الحالة الغازية عند 450Co تحت ظروف معينة يمكن أن تكون رتبة التفاعل كسراً مثل هذا التفاعل كما يلي:
+ CO→ CH4 CH3CHO
– ولذلك فأن التفاعل أحادي الجزيئية ولكنه من الرتبة الصفرية ووجد أن رتبة التفاعل = 3/2
Rate = – K C3/2CH3CHO
(14) التفاعل بين الهيدروجين والديوتيريوم (الهيدروجين الثقيل)
H2 + D2 → 2HD
– الذي يتم بميكانيكية الهيدروجين الذري وتساوى الرتبة 3/2– أي أن التفاعل الكيميائي يكون كما يلي:
H + D2 → HD + D
موضوعات متعلقة برتبة التفاعل
– إقرأ هذة الموضوعات المهمة كما يلي : (أضغط على الموضوع الذي تريده)
(1) رتبة التفاعل Order of reaction
(2) تفاعلات الرتبة الصفرية Zero order reaction
(3) تفاعلات الرتبة الأولي First order reaction
(4) تفاعلات الرتبة الثانية Second order reaction
(5) تفاعلات الرتبة االثالثة Third order reaction
(6) طرق تعيين رتبة التفاعل Determining of Order reaction
(7) مسائل محلولة على رتبة التفاعل Solved Problems On Order reaction
المراجع : – الكيمياء الحركية والكهربية.محمد مجدي عبد الله واصل ، الطبعة لأولى (1425هـ – 2004م) / دار النشر للجامعات – القاهرة – جمهورية مصر العربية
