معادلة متوسط سرعة التفاعل - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 معدل التفاعل (حساب متوسط السرعة)

المفاهيم الأساسية

متوسط سرعة التفاعل: التغير في تركيز المواد المتفاعلة في وحدة الزمن، مع وضع إشارة سالبة لضمان أن تكون قيمة السرعة موجبة.

خريطة المفاهيم

```markmap

سرعة التفاعلات الكيميائية

الفكرة العامة

• لكل تفاعل سرعة محددة
• يمكن تغيير السرعة بتغيير ظروف التفاعل

1-2 نظرية التصادم

• المفتاح لفهم الاختلاف في سرعة التفاعلات

2-2 العوامل المؤثرة

• طبيعة المواد المتفاعلة
• التركيز
• درجة الحرارة
• مساحة السطح
• المحفزات

3-2 قوانين السرعة

• علاقة رياضية تحدد بالتجربة
• تربط بين سرعة التفاعل وتركيز المادة المتفاعلة

4-2 التعبير عن سرعة التفاعل

• لا نستخدم مصطلحات غير دقيقة (سريع/بطيء)
• نستخدم علاقة رياضية للتعبير عن متوسط السرعة
• متوسط\ السرعة = \frac{Δ quantity}{Δ t}
• يقاس بوحدات مثل: mol/L·s
• تعريف سرعة التفاعل: التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في وحدة الزمن
• وحدة القياس: mol/L·s
• الرمز [X]: يمثل التركيز المولاري للمادة X
• حساب متوسط السرعة: Rate = \frac{Δ[NO]}{Δt} = \frac{[NO]_{t2} - [NO]_{t1}}{t2 - t1}
• مثال: Rate = \frac{0.010 M - 0.000 M}{2.00 s - 0.00 s} = 0.0050 mol/L·s

5-2 معادلة متوسط سرعة التفاعل (للمواد المتفاعلة)

• الصيغة العامة: Rate = - \frac{Δ[reactants]}{Δt}
• Δ[reactants]: التغير في تركيز المواد المتفاعلة.
• Δt: التغير في الزمن (t₂ - t₁).
• سبب الإشارة السالبة: لأن تركيز المواد المتفاعلة يقل مع الزمن، والإشارة السالبة تجعل قيمة السرعة موجبة.
• مثال تطبيقي (1-2):

- تفاعل: C₄H₉Cl مع الماء.

- المعطيات:

- [C₄H₉Cl] عند t₁=0.00s = 0.220 M

- [C₄H₉Cl] عند t₂=4.00s = 0.100 M

- الحل:

Rate = - \frac{0.100 - 0.220}{4.00 - 0.00}

Rate = - \frac{-0.120}{4.00} = 0.0300 \ mol/L.s

أنشطة تمهيدية

تجربة استهلالية

• الهدف: تسريع تفاعل بطيء
• المواد: فوق أكسيد الهيدروجين (H₂O₂)، خميرة الخبز
• خطوات العمل

- املأ بطاقة السلامة

- سجل المشاهدات في جدول

- أضف فوق أكسيد الهيدروجين (10 مل) وسجل الملاحظات

- أضف خميرة الخبز (0.1 جم) وحرك بلطف وسجل الملاحظات

• التحليل

- حدد نواتج تحلل فوق أكسيد الهيدروجين

- فسر ظهور الفقاعات بعد إضافة الخميرة

• استقصاء

- تأثير تغيير كمية الخميرة

- تأثير عدم مزج المخلوط

منظم أفكار (مطوية)

• الغرض: تنظيم المعلومات حول العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل
• العناوين: المحفزات، درجة الحرارة، مساحة السطح، التركيز، طبيعة المواد المتفاعلة

المفردات الجديدة

• سرعة التفاعل الكيميائي
• نظرية التصادم
• المعقد المنشط
• طاقة التنشيط
• التركيز (Concentration)

حقائق كيميائية

• نظام الاحتراق الداخلي اخترعه ألفونس بيير دي روشاز (1862م)
• احتراق البنزين مع الأكسجين ينتج:

- ثاني أكسيد الكربون

- بخار الماء

- طاقة لتحريك السيارة

```

نقاط مهمة

• عند حساب سرعة التفاعل بناءً على استهلاك المواد المتفاعلة، يجب وضع إشارة سالبة في المعادلة لضمان الحصول على قيمة موجبة للسرعة.
• وحدة قياس سرعة التفاعل هي mol/L.s (مول لكل لتر في الثانية).
• خطوات حل مسألة حساب متوسط السرعة:

1. كتابة المعادلة: Rate = - \frac{Δ[المادة المتفاعلة]}{Δt}

2. تعويض قيم التركيز الابتدائي والنهائي والزمن.

3. إجراء الحساب مع مراعاة الإشارات للحصول على قيمة موجبة.

كما يمكنك تحديد سرعة التفاعل بمعرفة متوسط سرعة استهلاك غاز CO، كما في العلاقة الآتية:

Rate = Δ[CO] / Δt = [CO]t₂ - [CO]t₁ / t₂ - t₁

هل تتوقع أن تكون قيمة سرعة التفاعل السابقة أم موجبة؟ في هذه الحالة تكون القيمة سالبة، مما يعني أن تركيز CO يقل مع استمرار التفاعل. ولكن يجب أن تكون سرعة التفاعل دائماً موجبة. لذلك يضع العلماء إشارة سالبة عندما يقومون بحساب سرعة التفاعل بناءً على مقدار استهلاك المواد المتفاعلة. وبذلك تكون معادلة حساب سرعة استهلاك المواد المتفاعلة هي:

معادلة متوسط سرعة التفاعل

Rate = - Δ[reactants] / Δt

حيث تمثل Δ [reactants] التغير في تركيز المواد المتفاعلة.

Δt تمثل التغير في الزمن t₂ - t₁

مثال 1-2

حساب متوسط سرعة التفاعل إذا علمت أن تركيز كلوريد البيوتيل C₄H₉Cl في بداية تفاعله مع الماء 0.22 M ثم أصبح 0.100 M بعد مرور 4.00 ثوانٍ على التفاعل. احسب متوسط سرعة التفاعل خلال هذه الفترة بوحدة mol/L.s

تحليل المسألة

لقد أعطيت التركيز الابتدائي والنهائي لـ C₄H₉Cl، لذا يمكنك حساب متوسط سرعة التفاعل الكيميائي باستعمال التغير في تركيز كلوريد البيوتان خلال أربع ثوانٍ.

المعطيات

t₁ = 0.00 s t₂ = 4.00 s [C₄H₉Cl]t₁ = 0.220 mol/L [C₄H₉Cl]t₂ = 0.100 mol/L

حساب المطلوب

اكتب معادلة متوسط سرعة التفاعل

عوض عن الزمن والتركيز الابتدائي والنهائي

احسب الناتج بوحدة mol/L.s

Rate = - [C₄H₉Cl]t₂ - [C₄H₉Cl]t₁ / t₂ - t₁

= - 0.100 mol/L - 0.220 mol/L / 4.00 s - 0.00 s

= - 0.120 mol/L / 4.00 s

= 0.0300 mol/L.s

تقويم الإجابة

متوسط سرعة التفاعل 0.0300 mol/L.s ، وهو قيمة مناسبة اعتمادًا على الكمية الموجودة في بداية التفاعل ونهايته.

كما يمكنك تحديد سرعة التفاعل بمعرفة متوسط سرعة استهلاك غاز CO، كما في العلاقة الآتية: Rate = Δ[CO] / Δt = [CO]t₂ - [CO]t₁ / t₂ - t₁ هل تتوقع أن تكون قيمة سرعة التفاعل السابقة أم موجبة؟ في هذه الحالة تكون القيمة سالبة، مما يعني أن تركيز CO يقل مع استمرار التفاعل. ولكن يجب أن تكون سرعة التفاعل دائماً موجبة. لذلك يضع العلماء إشارة سالبة عندما يقومون بحساب سرعة التفاعل بناءً على مقدار استهلاك المواد المتفاعلة. وبذلك تكون معادلة حساب سرعة استهلاك المواد المتفاعلة هي: --- SECTION: معادلة متوسط سرعة التفاعل --- معادلة متوسط سرعة التفاعل Rate = - Δ[reactants] / Δt حيث تمثل Δ [reactants] التغير في تركيز المواد المتفاعلة. Δt تمثل التغير في الزمن t₂ - t₁ --- SECTION: مثال 1-2 --- مثال 1-2 حساب متوسط سرعة التفاعل إذا علمت أن تركيز كلوريد البيوتيل C₄H₉Cl في بداية تفاعله مع الماء 0.22 M ثم أصبح 0.100 M بعد مرور 4.00 ثوانٍ على التفاعل. احسب متوسط سرعة التفاعل خلال هذه الفترة بوحدة mol/L.s --- SECTION: تحليل المسألة --- تحليل المسألة لقد أعطيت التركيز الابتدائي والنهائي لـ C₄H₉Cl، لذا يمكنك حساب متوسط سرعة التفاعل الكيميائي باستعمال التغير في تركيز كلوريد البيوتان خلال أربع ثوانٍ. --- SECTION: المعطيات --- المعطيات t₁ = 0.00 s t₂ = 4.00 s [C₄H₉Cl]t₁ = 0.220 mol/L [C₄H₉Cl]t₂ = 0.100 mol/L --- SECTION: حساب المطلوب --- حساب المطلوب اكتب معادلة متوسط سرعة التفاعل عوض عن الزمن والتركيز الابتدائي والنهائي احسب الناتج بوحدة mol/L.s Rate = - [C₄H₉Cl]t₂ - [C₄H₉Cl]t₁ / t₂ - t₁ = - 0.100 mol/L - 0.220 mol/L / 4.00 s - 0.00 s = - 0.120 mol/L / 4.00 s = 0.0300 mol/L.s --- SECTION: تقويم الإجابة --- تقويم الإجابة متوسط سرعة التفاعل 0.0300 mol/L.s ، وهو قيمة مناسبة اعتمادًا على الكمية الموجودة في بداية التفاعل ونهايته.