Question

كيف يتم حساب رتبة التفاعل reaction order

حساب رتبة التفاعل reaction order

Answer 1

 رتبة التفاعل Reaction Order

- يمكن توضيح ماذا نعني برتبة التفاعل من خلال التفاعل التالي: 

A → B 

وقد وجد أن سرعة هذا التفاعل تتناسب طردياً مع تركيز المادة ( A ) مرفوعا لقوة معينة X

rate α [A]^X

 rate = k [A]^X

- فإذا كانت قيمة ( 1 = X ) فإن التفاعل من الدرجة ( الرتبة ) الأولى.

- فإذا كانت قيمة ( 1/2 = X ) فإن التفاعل من الدرجة ( الرتبة ) الكسرية.

- فإذا كانت قيمة ( 2 = X ) فإن التفاعل من الدرجة ( الرتبة ) الثانية.

- فإذا كانت قـيـمـة ( X = zero ) فإن الـتـفـاعل من الدرجـة ( الرتبة ) الصفرية ، وفي هذه الحالة فإن زيادة أو نقص تركيز هذه المادة لا يؤثر في سرعة التفاعل.

تعريف رتبة التفاعل

- رتبة التفاعل: هي مجموع الأسس لتراكيز المواد في قانون سرعة التفاعل.

- ثابت سرعة التفاعل: هو الثابت الموجود في قانون سرعة التفاعل ، وهو ثابت عند نفس درجة الحرارة وكل تفاعل له ثابت مميز له.

- لا تنس أن رتبة التفاعل تعتمد على طبيعة المواد المتفاعلة . رتبة التفاعل لأي مادة ، أو رتبة التفاعل الكلية لا يمكن تحديدها بمجرد النظر للمعادلة ، بل من خلال النتائج التي تخرج من التجربة الكيميائية.

- عند معرفة رتبة التفاعل للمواد المتفاعلة فإنه يمكن التوصل لقانون سرعة التفاعل . كما في المثال التالي:

حسب التفاعل التالي:

A + bB → cC + d D

فإذا تبين لنا من التجربة أن: 

(1) رتبة التفاعل للمادة A تساوي x .

(2) رتبة التفاعل للمادة B تساوي y .

فإنه يمكن التوصل لقانون سرعة التفاعل كما يلي:

rate = k [A]^X [B]^Y

ملاحظات

-  يمكن أن تكون قيم ( x,y) أعداد صحيحة أو كسرية أو تساوي صفراً . 

- عندما تكون رتبة التفاعل لأي مادة متفاعلة تساوي صفر ، فإن هذا يعني أن زيادة أو نقص تركيز هذه المادة لا يؤثر في سرعة التفاعل.

مسائل محلولة على رتبة التفاعل

مثال (1): يتم التفاعل التالي:

 N₂ + 3H₂ → 2 NH₃ 

برتبة تفاعل تساوي صفر ، أحسب قيمة (k) إذا كانت سرعة التفاعل 0.3mol / L 

الحل:

 قانون سرعة التفاعل هو:

rate = k [N₂]⁰ [H₂]⁰

rate = k = 0.3 mol / L

 مثال (2): حسب التفاعل التالي : 

A + B → C

فإذا كانت رتبة الـتـفـاعل للمادة A من الدرجـة الأولى وللمـادة B من الدرجـة الـثـانـيـة فـأوجـد قانون سرعة التفاعل.

الحل:

قانون سرعة التفاعل هو :

rate = k [A] [B]²

فتكون رتبة التفاعل الكلية من الرتبة الثالثة.

مثال (3): حسب التفاعل التالي:

A → B

ومن التجربة تبين أن قانون سرعة التفاعل هو rate = k [A] فأوجد رتبة التفاعل للمادة A ، ورتبة التفاعل الكلية .

الحل:

 رتبة التفاعل للمادة A هي 1

 رتبة التفاعل الكلية = 1

فيكون التفاعل من الدرجة الأولى.

مثال (4): حسب التفاعل التالي:

 H₂ + I₂ → 2 HI 

ومن التجربة تبين أن قانون سرعة التفاعل هو:

rate = k [H₂] [I₂]

 فالوجد رتبة التفاعل للمواد المتفاعلة ، ورتبة التفاعل الكلية . 

الحل: 

رتبة التفاعل للمادة H₂ هي 1

رتبة التفاعل للمادة I₂ هي 1 

إذاً رتبة التفاعل الكلية = 1 + 1 = 2 فيكون التفاعل من الدرجة الثانية.

Answer 2

مثال (5): حسب التفاعل التالي:

 2NO + Br₂ → 2NOBr

ومن التجربة تبين أن قانون سرعة التفاعل هو: 

rate = k [NO]² [Br₂] 

فأوجد رتبة التفاعل للمواد المتفاعلة ورتبة التفاعل الكلية.

الحل:

 رتبة التفاعل للمادة NO هي 2

 رتبة التفاعل للمادة  Br₂ هي 1

رتبة التفاعل الكلية = 2+ 1 = 3

التفاعل من الدرجة الثالثة .

مثال (6) حسب التفاعل التالي :

H₂O₂ + 3I^- + H⁺ → I₃^- + H₂O

ومن التجربة تبين أن قانون سرعة التفاعل هو

rate = k [H₂O₂] [I^-]

فأوجد رتبة التفاعل للمواد المتفاعلة ورتبة التفاعل الكلية

الحل: 

رتبة التفاعل للمادة H₂O₂ هي 1

رتبة التفاعل للمادة I^- هي 1

رتبة التفاعل للمادة ⁺zero = H

 رتبة التفاعل الكلية = 1 + 1 = 2

التفاعل من الدرجة الثانية

ملاحظة: نظراً لأن رتبة التفاعل لـ (⁺H)من الدرجة صفر فإن زيادة أو نقصان تركيز (⁺H) لا يؤثر على سرعة التفاعل.

مثال (7): حسب التفاعل التالي:

2Br^- + H₂O₂ + 2H⁺ → Br₂+ 2H₂O

فإذا كانت رتبة التفاعل هي الأولى لكل من المواد المتفاعلة فاجب عما يلي:

(1) أكتب معادلة معدل سرعة التفاعل 

(2) اكتب قانون سرعة التفاعل

(3) ما رتبة التفاعل الكلية

الحل:

(۱) معادلة معدل سرعة التفاعل:

(۲) قانون سرعة التفاعل :

(۳) رتبة التفاعل = 1 + 1 + 1 = 3

مثال (8): إذا كان لدينا التفاعل التالي: 

A → B

وعند مضاعفة التركيز سوف يتضاعف سرعة التفاعل ، فكم تصبح رتبة التفاعل للمادة A .

الحل: 

قانون سرعة التفاعل الافتراضية قبل التغيير:

rate = k [A]^X 

 قانون سرعة التفاعل الافتراضية بعد التغيير:

2rate = k (2[A])^X 

بقسمة المعادلة الثانية على المعادلة الأولى :

X = 1

رتبة التفاعل للمادة (A) من الدرجة الأولى.

قانون سرعة التفاعل هو:

rate = k [A]

نستنتج ، انه عندما يؤدي مضاعفة التركيز لمادة ما إلى مضاعفة سرعة التفاعل فإن رتبة التفاعل بالنسبة لهذه المادة من الدرجة الأولى.

 مثال ( 9): إذا كان لدينا التفاعل التالي: 

A → B

وعند مضاعفة التركيز مرتان سوف تتضاعف سرعة التفاعل أربع مرات ، فكم تصبح رتبة التفاعل للمادة A .

الحل:

قانون سرعة التفاعل الافتراضية قبل التغيير:

rate = k [A]^X 

 قانون سرعة التفاعل الافتراضية بعد التغيير:

4rate = k (2[A])^X 

بقسمة المعادلة الثانية على المعادلة الأولى:

رتبة التفاعل للمادة (A) من الدرجة الثانية.

قانون سرعة التفاعل هو:

rate = k [A]²

نستنتج : انه عندما يؤدي مضاعفة التركيز لمادة ما إلى مضاعفة سرعة التفاعل أربع مرات فإن رتبة التفاعل بالنسبة لهذه المادة من الدرجة الثانية.

Answer 3

مثال (10): إذا كان لدينا التفاعل التالي : 

A → B

وعند مضاعفة التركيز مرتان سوف تتضاعف سرعة التفاعل ثمان مرات ، فكم تصبح رتبة التفاعل للمادة A .

الحل:

قانون سرعة التفاعل الافتراضية قبل التغيير:

rate = k [A]^X 

 قانون سرعة التفاعل الافتراضية بعد التغيير:

8rate = k (2[A])^X 

بقسمة المعادلة الثانية على المعادلة الأولى:

رتبة التفاعل للمادة (A) من الدرجة الثالثة.

قانون سرعة التفاعل هو:

rate = k [A]³

نستنتج : أنه عندما يؤدي مضاعفة التركيز لمادة ما إلى مضاعفة سرعة التفاعل ثمان مرات فإن رتبة التفاعل بالنسبة لهذه المادة من الدرجة الثالثة.

مثال (11): حسب التفاعل التالي:

CH₃Cl + H₂O → CH₃OH + HCl

فإذا علمت أن سرعة التفاعل تتضاعف مرتين عند مضاعفة تركيز CH₃C1 مرتين ، كما تتضاعف السرعة أربع مرات عند مضاعفة تركيز H₂O مرتين.

(۱) احسب رتبة التفاعل لكل من المادتين H₂O, CH₃Cl

(۲) اكتب قانون سرعة التفاعل .

(۳) عندما يكون تركيز CH₃Cl] = [H₂O] = 0.2 mol / L] أحسب قيمة ثابت سرعة التفاعل

إذا كانت سرعة التفاعل تساوي 1.5mol / L s

الحل:

(1) نلاحظ ان سرعة التفاعل تتضاعف مرتين عند مضاعفة تركيز CH₃Cl مرتين .

اذاً رتبة التفاعل لـ CH₃Cl من الدرجة الأولى .

نلاحظ أن سرعة التفاعل تتضاعف أربع مرات عند مضاعفة تركيز H₂O مرتين .

إذاً رتبة التفاعل لـ CH₃Cl من الدرجة الثانية .

ملاحظة : يمكن استنتاج واثبات ذلك كما في الأمثلة السابقة .

(2) قانون سرعة التفاعل :

(3)