الأهداف - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

المفاهيم الأساسية

التركيز: طريقة قياس كمية مادة محددة من المذاب أو المذيب أو كليهما في كمية محددة من المحلول.

المحفزات: (مصطلح جديد ذُكر دون تعريف في الصفحة).

المثبطات: (مصطلح جديد ذُكر دون تعريف في الصفحة).

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
• التعريف: وجوب تصادم الذرات والأيونات والجزيئات ببعضها لكي يتم التفاعل.
• شرح: يجب أن تتصادم جزيئات المواد المتفاعلة معًا لتكوين النواتج.
• مثال: تفاعل A₂ + B₂ → 2AB.
• ملاحظة: عدد قليل فقط من الاصطدامات ينتج نواتج.

2-2 العوامل المؤثرة

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

طبيعة المواد المتفاعلة

• تتفاعل بعض المواد أسرع من غيرها.
• مثال: تفاعل الخارصين مع نترات الفضة أسرع من تفاعل النحاس مع نفس المحلول.
• السبب: الخارصين أنشط كيميائياً من النحاس.

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

6-2 شروط التصادم الفعال

• الاتجاه المناسب: يجب أن يكون اتجاه الجزيئات مناسبًا أثناء التصادم.

- مثال: في تفاعل CO مع NO₂، يجب أن تلامس ذرة الكربون (من CO) ذرة الأكسجين (من NO₂) في لحظة الاصطدام.

- نتيجة الاتجاه غير المناسب: تردد الجزيئات دون تكوين روابط، ولا يحدث تفاعل.

• طاقة كافية: يجب أن تتصادم الجزيئات بقوة كافية (طاقة حركية كافية).

- سبب عدم التفاعل: عدم توافر طاقة كافية لحدوث التفاعل.

- تعريف طاقة التنشيط (Ea): الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لتكوين المعقد المنشط وإحداث التفاعل.

• المعقد المنشط (Activated Complex):

- التعريف: جسيمات عمرها قصير، وهي حالة غير مستقرة من تجمع الذرات.

- ما يحدث فيه: تكسير الروابط القديمة وتكوين روابط جديدة.

- مصيره: قد يؤدي إلى تكوين المواد الناتجة، أو يتكسر ليعود إلى المواد المتفاعلة.

7-2 شروط التصادم الفعال أو المثمر

• الشرط الأول: يجب أن تتصادم (ذرات أو أيونات أو جزيئات) المواد المتفاعلة.
• الشرط الثاني: ليس من الضروري أن يؤدي كل تصادم إلى حدوث تفاعل.
• علاقة طاقة التنشيط بالسرعة:

- Ea عالية: عدد قليل من الاصطدامات له طاقة كافية، وبالتالي تكون سرعة التفاعل بطيئة.

- Ea منخفضة: عدد كبير من الاصطدامات له طاقة كافية، وبالتالي يكون التفاعل أسرع.

• مخطط الطاقة للتفاعل الطارد للحرارة:

- الخاصية: طاقة النواتج أقل من طاقة المواد المتفاعلة.

- المسار: المواد المتفاعلة → (تتغلب على حاجز طاقة التنشيط) → المعقد المنشط → النواتج.

- مثال: تفاعل أول أكسيد الكربون (CO) مع ثاني أكسيد النيتروجين (NO₂).

8-2 التفاعلات الانعكاسية

• التعريف: عمليات يمكن فيها التحول بين المواد المتفاعلة والناتجة.
• مثال: التفاعل العكسي للغازين CO و NO₂ لإعادة إنتاج CO و NO.
• طاقة التفاعل الانعكاسي:

- مستوى طاقة التفاعلات أدنى من مستوى طاقة النواتج.

- يجب التغلب على طاقة التنشيط لإعادة إنتاج المواد الأصلية.

- إذا احتاج التفاعل العكسي إلى طاقة تنشيط أعلى من التفاعل الأمامي، فسيكون مستوى طاقته أعلى.

9-2 حساب سرعة التفاعل من البيانات التجريبية

• التفاعل المدروس: 2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g)
• البيانات التجريبية: جدول يبين تركيز N₂O₅ مقابل الزمن عند 45°C.
• طريقة الحساب:

- احسب متوسط سرعة التفاعل خلال فترات زمنية مختلفة (مثل 0-20 دقيقة).

- عبر عن السرعة بقيمة موجبة وبوحدة mol/L.s.

- استخدم المعادلة الكيميائية لربط سرعة اختفاء N₂O₅ بسرعة ظهور NO₂.

التقويم 1-2

الفكرة الرئيسية

• جد العلاقة بين نظرية التصادم وسرعة التفاعل.

أسئلة التقويم

• 5: فسر علام تدل سرعة التفاعل الكيميائي محددة؟
• 6: قارن بين تركيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة خلال فترة التفاعل.
• 7: فسر لماذا يعتمد متوسط سرعة التفاعل على طول الفترة الزمنية؟
• 8: صف العلاقة بين طاقة التنشيط وسرعة التفاعل الكيميائي.
• 9: لخص ماذا يحدث خلال فترة تكون المعقد المنشط القصيرة؟
• 10: طبق نظرية التصادم لتفسر لماذا لا تؤدي الاصطدامات بين جسيمات التفاعل دائماً إلى تفاعل؟
• 11: احسب متوسط سرعة التفاعل بين جزيئات A و B إذا تغير تركيز A من 1.00 M إلى 0.5 M خلال 2.00 s

```

نقاط مهمة

• الأهداف من الدرس: تحديد العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل، وتفسير دور العوامل المحفزة.
• العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي: طبيعة المواد المتفاعلة، التركيز، درجة الحرارة، مساحة السطح، المحفزات.
• طبيعة المواد المتفاعلة هي أحد هذه العوامل: المواد الأكثر نشاطاً كيميائياً تتفاعل بسرعة أكبر (مثال: الخارصين أنشط من النحاس).
• مثال توضيحي: عند وضع شريط من الخارصين وشريط من النحاس في محلول نترات الفضة بتركيز 0.05 M، يتفاعل الخارصين أسرع وينتج كمية أكبر من الفضة.

تحدد العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل. تفسر دور العوامل المحفزة.

التركيز: طريقة قياس كمية مادة محددة من المذاب أو المذيب أو كليهما في كمية محددة من المحلول.

المحفزات المثبطات

العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي، منها: طبيعة المواد المتفاعلة، والتركيز، ودرجة الحرارة، ومساحة السطح، والمحفزات.

الرئيسة سرعة انتشار النار في غابة إذا كانت أشجارها متباعدة بعضها عن بعض أو كان الخشب رطباً؟ وبشكل مماثل، تعتمد سرعة التفاعل الكيميائي على عدة عوامل، منها تركيز المواد المتفاعلة، وخواصها الفيزيائية.

The Nature of Reactants

تتفاعل بعض المواد أسرع من غيرها. فمثلاً يتشابه فلز النحاس والخارصين (الزنك) في خواصهما الفيزيائية؛ بسبب قرب موقعهما في الجدول الدوري، ومع ذلك فهما يتفاعلان بسرعات مختلفة عند وضع كل منهما في كأس تحتوي على محلول نترات الفضة بتركيز 0.05 M. فعند وضع شريط من الخارصين في محلول نترات الفضة تركيزه 0.05 M، كما في الشكل 7a، يتفاعل النحاس مع نترات الفضة ليكون فلز الفضة ومحلول نترات النحاس II. وعند وضع شريط من الخارصين في محلول نترات الفضة تركيزه 0.05 M، كما في الشكل 7b-2، يتفاعل الخارصين مع محلول نترات الفضة ليكون فلز الفضة وكمية الفضة المتكونة في كلتا الحالتين هو موضح في الشكل 7-2، يظهر أن كمية الفضة المتكونة من تفاعل الخارصين مع نترات الفضة أكبر من الكمية الناتجة عن تفاعل النحاس مع نترات الفضة. كما أن تفاعل الخارصين مع نترات الفضة أسرع؛ لأن الخارصين أنشط كيميائياً من النحاس.

الخارصين أنشط من النحاس، لذلك يتفاعل مع نترات الفضة أسرع من تفاعل النحاس.

اكتب المعادلات الكيميائية الموزنة التي تمثل التفاعلات الظاهرة في الشكل.

--- SECTION: الأهداف --- تحدد العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل. تفسر دور العوامل المحفزة. --- SECTION: مراجعة المفردات --- التركيز: طريقة قياس كمية مادة محددة من المذاب أو المذيب أو كليهما في كمية محددة من المحلول. --- SECTION: المفردات الجديدة --- المحفزات المثبطات العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي، منها: طبيعة المواد المتفاعلة، والتركيز، ودرجة الحرارة، ومساحة السطح، والمحفزات. الرئيسة سرعة انتشار النار في غابة إذا كانت أشجارها متباعدة بعضها عن بعض أو كان الخشب رطباً؟ وبشكل مماثل، تعتمد سرعة التفاعل الكيميائي على عدة عوامل، منها تركيز المواد المتفاعلة، وخواصها الفيزيائية. --- SECTION: طبيعة المواد المتفاعلة --- The Nature of Reactants تتفاعل بعض المواد أسرع من غيرها. فمثلاً يتشابه فلز النحاس والخارصين (الزنك) في خواصهما الفيزيائية؛ بسبب قرب موقعهما في الجدول الدوري، ومع ذلك فهما يتفاعلان بسرعات مختلفة عند وضع كل منهما في كأس تحتوي على محلول نترات الفضة بتركيز 0.05 M. فعند وضع شريط من الخارصين في محلول نترات الفضة تركيزه 0.05 M، كما في الشكل 7a، يتفاعل النحاس مع نترات الفضة ليكون فلز الفضة ومحلول نترات النحاس II. وعند وضع شريط من الخارصين في محلول نترات الفضة تركيزه 0.05 M، كما في الشكل 7b-2، يتفاعل الخارصين مع محلول نترات الفضة ليكون فلز الفضة وكمية الفضة المتكونة في كلتا الحالتين هو موضح في الشكل 7-2، يظهر أن كمية الفضة المتكونة من تفاعل الخارصين مع نترات الفضة أكبر من الكمية الناتجة عن تفاعل النحاس مع نترات الفضة. كما أن تفاعل الخارصين مع نترات الفضة أسرع؛ لأن الخارصين أنشط كيميائياً من النحاس. --- SECTION: الشكل 7-2 --- الخارصين أنشط من النحاس، لذلك يتفاعل مع نترات الفضة أسرع من تفاعل النحاس. اكتب المعادلات الكيميائية الموزنة التي تمثل التفاعلات الظاهرة في الشكل. --- VISUAL CONTEXT --- **IMAGE**: شريط خارصين في محلول نترات الفضة Description: A beaker containing a blue solution with a strip of metal (likely zinc) immersed in it. The metal strip appears to be undergoing a reaction, with a powdery substance forming on its surface. The label indicates this is 'شريط خارصين في محلول نترات الفضة' (Zinc strip in silver nitrate solution). Context: Illustrates the reaction between zinc and silver nitrate solution, showing the formation of silver. **IMAGE**: شريط نحاس في محلول نترات الفضة Description: A beaker containing a clear blue solution with a strip of metal (likely copper) immersed in it. The metal strip appears to be undergoing a reaction, with a powdery substance forming on its surface. The label indicates this is 'شريط نحاس في محلول نترات الفضة' (Copper strip in silver nitrate solution). Context: Illustrates the reaction between copper and silver nitrate solution, showing the formation of silver.