الشكل 11-2

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 المحفزات والمثبطات

المفاهيم الأساسية

المحفز: مادة تزيد سرعة التفاعل الكيميائي عن طريق خفض طاقة التنشيط، دون أن تُستهلك أو تُكتب في المعادلة النهائية.

المثبط: مادة تُبطئ سرعة التفاعل الكيميائي أو تمنعه.

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.

التركيز

التعريف: كمية المادة المتفاعلة في حجم معين.
التأثير: كلما زاد تركيز المواد المتفاعلة، زادت سرعة التفاعل.
السبب (حسب نظرية التصادم): زيادة عدد الجسيمات يؤدي إلى زيادة عدد الاصطدامات بينها في وحدة الزمن.
مثال توضيحي (الشكل 8-2): شمعة تحترق بسرعة أكبر ولهب أكثر إضاءة في وعاء يحتوي على أكسجين تركيزه 100% مقارنة بالهواء الجوي.

درجة الحرارة

التأثير: تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة سرعة التفاعل الكيميائي.
مثال واقعي: التفاعلات التي تسبب تلف الأطعمة تكون أسرع عند درجة حرارة الغرفة منها في الثلاجة.
القاعدة العامة: زيادة درجة الحرارة بمقدار 10K تؤدي إلى مضاعفة سرعة التفاعل تقريباً.
السبب حسب نظرية التصادم:

- تزيد من متوسط الطاقة الحركية للجسيمات.

- تزيد من عدد التصادمات.

- تزيد من عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة مساوية أو أكبر من طاقة التنشيط (Ea).

التمثيل البياني (الشكل 10-2):

- رسم بياني يوضح أن سرعة التفاعل تزداد بسرعة مع زيادة درجة الحرارة.

- رسم بياني لتوزيع طاقة الجسيمات (منحنى ماكسويل-بولتزمان) يوضح أن المساحة تحت المنحنى (عدد الجسيمات) التي تمتلك طاقة ≥ Ea تكون أكبر عند درجة حرارة أعلى (T2 > T1).

مساحة السطح

التعريف: المساحة المعرضة للتفاعل.
التأثير: كلما زادت مساحة سطح المادة المتفاعلة، زادت سرعة التفاعل.
السبب (حسب نظرية التصادم): زيادة مساحة السطح تزيد من نقاط التلامس بين الجسيمات المتفاعلة، مما يزيد من فرص الاصطدامات.
مثال توضيحي (الشكل 9-2): سلك تنظيف الأواني المعدنية (له مساحة سطح كبيرة) يشتعَل بشدة في وجود الأكسجين مقارنة بكتلة معدنية صلبة.

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.

10-2 تجربة عملية: العلاقة بين السرعة ودرجة الحرارة

الهدف

دراسة تأثير درجة الحرارة في سرعة التفاعل الكيميائي.

خطوات العمل (باستخدام الأقراص الفوارة)

1. تعبئة بطاقة السلامة.
2. تجزئة القرص الفوار إلى أربع قطع متساوية.
3. قياس درجة حرارة الماء (حوالي 25°C).
4. وضع قطعة القرص في الماء وتسجيل وقت بدء التفاعل وانتهائه.
5. حساب سرعة التفاعل (كتلة المادة المتفاعلة المستهلكة في الثانية).

التحليل

تحديد الكتلة الابتدائية والنهائية والزمن لكل محاولة.
حساب سرعة التفاعل.
وصف العلاقة بين سرعة التفاعل ودرجة الحرارة.
توقع سرعة التفاعل عند درجات حرارة أعلى (مثل 40°C أو 50°C) وتفسير التوقع.

11-2 المحفزات والمثبطات

المحفزات

التعريف: مواد تزيد سرعة التفاعل.
مثال رئيسي: الإنزيمات في التفاعلات الحيوية.
الاستخدام: تستخدم في الصناعات لإنتاج كمية أكبر من المنتج بسرعة وتقليل التكلفة.
ملاحظة مهمة: لا يزيد المحفز من ناتج التفاعل ولا يُكتب في المعادلة الكيميائية.
آلية العمل: يخفض طاقة التنشيط (Ea) للتفاعل.

- التمثيل البياني (الشكل 11-2): يبين أن طاقة تنشيط التفاعل المحفز أقل من طاقة تنشيط التفاعل غير المحفز.

- النتيجة: ينتج التفاعل المحفز النواتج بسرعة أكبر.

- التشبيه (الشكل 12-2): مثل القفز فوق حاجز منخفض (محفز) بدلاً من حاجز مرتفع (غير محفز).

المثبطات

التعريف: مواد تُبطئ سرعة التفاعل.
آلية العمل: تعمل بطرائق متنوعة:

- تغلق المسارات المتفرعة.

- تتفاعل مع المحفز وتمنعه من أداء وظيفته.

- في التفاعلات الحيوية: ترتبط مع الإنزيمات فتمنع حدوث التفاعل.

التطبيق في الصناعة: تسمى المواد الحافظة أو المواد المضادة للأكسدة في صناعة الأغذية، لتعطي فترة صلاحية أطول.

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

التقويم 2-2

الخلاصة

تتضمن العوامل الرئيسية التي تؤثر في سرعة التفاعل: طبيعة المواد المتفاعلة، والتركيز، ومساحة السطح، والحرارة، والمحفزات.

أسئلة التقويم

12: وضح سبب سرعة تفاعل فلز المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك HCl مقارنة بالحديد.
13: فسر تأثير التركيز في سرعة التفاعل حسب نظرية التصادم.
14: قارن بين المحفزات والمثبطات.
15: صف تأثير طحن إحدى المواد الداخلة في التفاعل على شكل مسحوق بدلاً من وضعها قطعة واحدة في سرعة التفاعل.
16: استنتج إذا كانت زيادة درجة حرارة التفاعل بمقدار K 10 يؤدي إلى تضاعف سرعة التفاعل، فما تتوقع أن يكون أثر زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 K في سرعة التفاعل.
17: ابحث في كيفية استعمال المحفزات في الصناعة، أو الزراعة، أو في معالجة التربة الملوثة، أو النفايات، أو الماء الملوث.

```

نقاط مهمة

آلية عمل المحفز: يزيد سرعة التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط المطلوبة لبدء التفاعل، دون أن يستهلك أو يغير ناتج التفاعل.
التمثيل البصري: الرسم البياني (الشكل 11-2) يوضح أن منحنى الطاقة للتفاعل المحفز له قمة (طاقة تنشيط) أقل من التفاعل غير المحفز.
التشبيه: يمكن اعتبار طاقة التنشيط عقبة. المحفز يجعل هذه العقبة أقل ارتفاعاً، مما يسهل تخطيها (كما في تشبيه القفز فوق الحواجز في الشكل 12-2).
أنواع المثبطات: تعمل بطرق مختلفة مثل إغلاق مسارات التفاعل أو الارتباط بالمحفزات (كالإنزيمات) لتعطيلها.
تطبيق عملي: المثبطات تستخدم كمواد حافظة في الأغذية لإطالة عمرها الافتراضي.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

يبين الشكل أن طاقة تنشيط التفاعل المحفز أقل من طاقة تنشيط التفاعل غير المحفز، لذا ينتج التفاعل المحفز النواتج بسرعة أكبر من التفاعل غير المحفز.

اختبار الرسم البياني

نوع: محتوى تعليمي

حدد من الرسم البياني كيف أثر استعمال العامل المحفز في الطاقة المنطلقة من التفاعل؟

نوع: محتوى تعليمي

يبين الرسم البياني في الشكل 11-2 خطط الطاقة لتفاعل كيميائي طارد للطاقة. ويمثل الخط الأحمر مسار التفاعل دون وجود أي محفز، في حين يمثل الخط الأزرق سير التفاعل بوجود المحفز. لاحظ أن طاقة التنشيط للمحفز أقل كثيراً من طاقة التنشيط في التفاعل غير المحفز. ويمكنك اعتبار طاقة التنشيط في التفاعل عقبة يجب تخطيها، كما هو مبين في الشكل 12-2. ففي هذا السياق يحتاج الحصان والفارس مثلاً طاقة أقل كثيراً لاجتياز الحاجز المنخفض، مقارنة بالطاقة اللازمة للقفر فوق الحاجز المرتفع.

نوع: محتوى تعليمي

تعمل المثبطات بطرائق متنوعة، فبعضها يغلق المسارات المتفرعة، وتعمل مثبطات أخرى على التفاعل مع المحفز، وتمنعه أو تمنعه من أداء وظيفته. وفي أحيان أخرى، كما في التفاعلات الحيوية، ترتبط المثبطات مع الإنزيمات التي تحفز التفاعل، فتمنع حدوثه. أما في صناعة الأغذية فتسمى المثبطات المواد الحافظة، أو المواد المضادة للأكسدة، وتعطي فترة صلاحية أطول للغذاء.

الشكل 12-2

نوع: محتوى تعليمي

طاقة تنشيط أعلى تعني أنه يجب أن يكون للجسميات طاقة أعلى لكي تتفاعل؛ فالحصان والفارس يحتاجان إلى القليل من الطاقة للقفز فوق حاجز منخفض، بينما يحتاجان إلى مزيد من السرعة والطاقة للقفر حاجز المرتفع.

التقويم 2-2

نوع: محتوى تعليمي

الخلاصة

نوع: محتوى تعليمي

تتضمن العوامل الرئيسية التي تؤثر في سرعة التفاعل طبيعة المواد المتفاعلة، والتركيز، ومساحة السطح، والحرارة، والمحفزات.

12

نوع: QUESTION_HOMEWORK

الفكرة الرئيسية: وضح سبب سرعة تفاعل فلز المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك HCl مقارنة بالحديد.

13

نوع: QUESTION_HOMEWORK

فسر تأثير التركيز في سرعة التفاعل حسب نظرية التصادم.

14

نوع: QUESTION_HOMEWORK

قارن بين المحفزات والمثبطات.

15

نوع: QUESTION_HOMEWORK

صف تأثير طحن إحدى المواد الداخلة في التفاعل على شكل مسحوق بدلاً من وضعها قطعة واحدة في سرعة التفاعل.

16

نوع: QUESTION_HOMEWORK

استنتج إذا كانت زيادة درجة حرارة التفاعل بمقدار K 10 يؤدي إلى تضاعف سرعة التفاعل، فما تتوقع أن يكون أثر زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 K في سرعة التفاعل.

17

نوع: QUESTION_RESEARCH

ابحث في كيفية استعمال المحفزات في الصناعة، أو الزراعة، أو في معالجة التربة الملوثة، أو النفايات، أو الماء الملوث. اكتب تقريرًا قصيرًا يلخص النتائج التي حصلت عليها حول دور المحفزات في أحد هذه التطبيقات.

نوع: METADATA

وزارة التعليم
Ministry of Education
2025 - 1447

نوع: METADATA

62

🔍 عناصر مرئية

طاقة التفاعل

Graph shows two curves representing activation energy. The upper curve represents uncatalyzed reaction with higher activation energy. The lower curve represents catalyzed reaction with lower activation energy. Both curves show reactants, transition state, and products.

Photograph of a horse and rider jumping over an obstacle. The rider is leaning forward, and the horse is in mid-air. The obstacle is a series of hurdles.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: الشكل 11-2 ---
يبين الشكل أن طاقة تنشيط التفاعل المحفز أقل من طاقة تنشيط التفاعل غير المحفز، لذا ينتج التفاعل المحفز النواتج بسرعة أكبر من التفاعل غير المحفز.

--- SECTION: اختبار الرسم البياني ---
حدد من الرسم البياني كيف أثر استعمال العامل المحفز في الطاقة المنطلقة من التفاعل؟

يبين الرسم البياني في الشكل 11-2 خطط الطاقة لتفاعل كيميائي طارد للطاقة. ويمثل الخط الأحمر مسار التفاعل دون وجود أي محفز، في حين يمثل الخط الأزرق سير التفاعل بوجود المحفز. لاحظ أن طاقة التنشيط للمحفز أقل كثيراً من طاقة التنشيط في التفاعل غير المحفز. ويمكنك اعتبار طاقة التنشيط في التفاعل عقبة يجب تخطيها، كما هو مبين في الشكل 12-2. ففي هذا السياق يحتاج الحصان والفارس مثلاً طاقة أقل كثيراً لاجتياز الحاجز المنخفض، مقارنة بالطاقة اللازمة للقفر فوق الحاجز المرتفع.

تعمل المثبطات بطرائق متنوعة، فبعضها يغلق المسارات المتفرعة، وتعمل مثبطات أخرى على التفاعل مع المحفز، وتمنعه أو تمنعه من أداء وظيفته. وفي أحيان أخرى، كما في التفاعلات الحيوية، ترتبط المثبطات مع الإنزيمات التي تحفز التفاعل، فتمنع حدوثه. أما في صناعة الأغذية فتسمى المثبطات المواد الحافظة، أو المواد المضادة للأكسدة، وتعطي فترة صلاحية أطول للغذاء.

--- SECTION: الشكل 12-2 ---
طاقة تنشيط أعلى تعني أنه يجب أن يكون للجسميات طاقة أعلى لكي تتفاعل؛ فالحصان والفارس يحتاجان إلى القليل من الطاقة للقفز فوق حاجز منخفض، بينما يحتاجان إلى مزيد من السرعة والطاقة للقفر حاجز المرتفع.

--- SECTION: التقويم 2-2 ---
الخلاصة

تتضمن العوامل الرئيسية التي تؤثر في سرعة التفاعل طبيعة المواد المتفاعلة، والتركيز، ومساحة السطح، والحرارة، والمحفزات.

--- SECTION: 12 ---
الفكرة الرئيسية: وضح سبب سرعة تفاعل فلز المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك HCl مقارنة بالحديد.

--- SECTION: 13 ---
فسر تأثير التركيز في سرعة التفاعل حسب نظرية التصادم.

--- SECTION: 14 ---
قارن بين المحفزات والمثبطات.

--- SECTION: 15 ---
صف تأثير طحن إحدى المواد الداخلة في التفاعل على شكل مسحوق بدلاً من وضعها قطعة واحدة في سرعة التفاعل.

--- SECTION: 16 ---
استنتج إذا كانت زيادة درجة حرارة التفاعل بمقدار K 10 يؤدي إلى تضاعف سرعة التفاعل، فما تتوقع أن يكون أثر زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 K في سرعة التفاعل.

--- SECTION: 17 ---
ابحث في كيفية استعمال المحفزات في الصناعة، أو الزراعة، أو في معالجة التربة الملوثة، أو النفايات، أو الماء الملوث. اكتب تقريرًا قصيرًا يلخص النتائج التي حصلت عليها حول دور المحفزات في أحد هذه التطبيقات.

وزارة التعليم
Ministry of Education
2025 - 1447

62

--- VISUAL CONTEXT ---
**GRAPH**: طاقة التفاعل
Description: Graph shows two curves representing activation energy. The upper curve represents uncatalyzed reaction with higher activation energy. The lower curve represents catalyzed reaction with lower activation energy. Both curves show reactants, transition state, and products.
X-axis: سير التفاعل
Y-axis: الطاقة
Data: Comparison of activation energy with and without a catalyst.
Key Values: طاقة تنشيط التفاعل غير المحفز, طاقة تنشيط التفاعل المحفز
Context: Illustrates how catalysts lower activation energy, leading to faster reaction rates.

**FIGURE**: Untitled
Description: Photograph of a horse and rider jumping over an obstacle. The rider is leaning forward, and the horse is in mid-air. The obstacle is a series of hurdles.
Data: Visual analogy for activation energy, comparing a low obstacle (low activation energy) with a high obstacle (high activation energy).
Context: Provides a real-world analogy to understand the concept of activation energy and how catalysts reduce it.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 7

سؤال اختبار الرسم البياني: حدد من الرسم البياني كيف أثر استعمال العامل المحفز في الطاقة المنطلقة من التفاعل؟

الإجابة: لا يغير المحفز مقدار الطاقة المنطلقة من التفاعل (ΔH ثابتة)، وإنما يقلل طاقة التنشيط فقط.

خطوات الحل:

**الشرح:** لنفهم هذا السؤال: الرسم البياني يوضح العلاقة بين طاقة التفاعل ومسار التفاعل. العامل المحفز هو مادة تُضاف لتغيير سرعة التفاعل دون أن تُستهلك. الفكرة هنا هي أن المحفز يوفر مساراً بديلاً للتفاعل يحتاج إلى طاقة تنشيط أقل، مما يسهل حدوث التفاعل. لكن الطاقة الكلية للتفاعل (الفرق بين طاقة المواد المتفاعلة والمنتجات) تبقى كما هي. لذلك، المحفز لا يغير مقدار الطاقة المنطلقة أو الممتصة في التفاعل (ΔH ثابتة)، بل يقلل فقط طاقة التنشيط المطلوبة لبدء التفاعل.

سؤال 12: الفكرة الرئيسة وضح سبب سرعة تفاعل فلز الماغنسيوم مع حمض الهيدروكلوريك HCl مقارنة بالحديد.

الإجابة: لأن الماغنسيوم أنشط كيميائياً من الحديد (أعلى في سلسلة النشاط)، فيفقد إلكتروناته بسهولة أكبر؛ لذلك يتفاعل مع حمض HCl بسرعة أكبر.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن الفلزات تختلف في نشاطها الكيميائي، ويتم ترتيبها في سلسلة النشاط الكيميائي. الفلزات الأعلى في السلسلة (أكثر نشاطاً) تفقد إلكترونات بسهولة أكبر وتتفاعل بسرعة أكبر مع الأحماض.
**الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا على السؤال: الماغنسيوم (Mg) والحديد (Fe) كلاهما فلزات. الماغنسيوم يقع أعلى من الحديد في سلسلة النشاط الكيميائي، مما يعني أنه أكثر نشاطاً.
**الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، عند تفاعلهما مع حمض الهيدروكلوريك (HCl)، يفقد الماغنسيوم إلكتروناته بسهولة أكبر من الحديد، مما يؤدي إلى تفاعل أسرع. إذن الإجابة هي: **لأن الماغنسيوم أنشط كيميائياً من الحديد (أعلى في سلسلة النشاط)، فيفقد إلكتروناته بسهولة أكبر؛ لذلك يتفاعل مع حمض HCl بسرعة أكبر.**

سؤال 13: فسر تأثير التركيز في سرعة التفاعل حسب نظرية التصادم.

الإجابة: بزيادة التركيز يزداد عدد الجسيمات في وحدة الحجم فتزداد عدد التصادمات (والتصادمات الفعالة) في وحدة الزمن، فتزداد سرعة التفاعل.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** نظرية التصادم تفسر سرعة التفاعلات الكيميائية. تقول النظرية أن التفاعل يحدث عندما تتصادم الجسيمات المتفاعلة (ذرات، جزيئات) بطاقة كافية (طاقة التنشيط) وباتجاه مناسب. سرعة التفاعل تعتمد على عدد التصادمات الفعالة في وحدة الزمن.
**الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا على تأثير التركيز: التركيز هو عدد جسيمات المادة المتفاعلة في وحدة الحجم. عند زيادة تركيز المواد المتفاعلة، يزداد عدد الجسيمات في نفس الحجم.
**الخطوة 3 (النتيجة):** هذه الزيادة في عدد الجسيمات تؤدي إلى زيادة عدد التصادمات بينها في وحدة الزمن، وبالتالي زيادة عدد التصادمات الفعالة التي تؤدي إلى التفاعل. لذلك، تزداد سرعة التفاعل. إذن الإجابة هي: **بزيادة التركيز يزداد عدد الجسيمات في وحدة الحجم فتزداد عدد التصادمات (والتصادمات الفعالة) في وحدة الزمن، فتزداد سرعة التفاعل.**

سؤال 14: قارن بين المحفزات والمثبطات.

الإجابة: المحفزات: تزيد سرعة التفاعل بتوفير مسار بديل أقل طاقة تنشيط. المثبطات: تبطئ سرعة التفاعل (بتقليل التصادمات الفعالة).

خطوات الحل:

**الشرح:** لنفهم هذا السؤال: المحفزات والمثبطات كلاهما مواد تؤثر على سرعة التفاعلات الكيميائية دون أن تُستهلك في التفاعل. الفكرة هنا هي المقارنة بينهما من حيث التأثير على سرعة التفاعل. المحفزات تزيد سرعة التفاعل عن طريق توفير مسار بديل للتفاعل يحتاج إلى طاقة تنشيط أقل، مما يجعل التفاعل أسرع. أما المثبطات فهي مواد تقلل سرعة التفاعل، غالباً عن طريق تقليل عدد التصادمات الفعالة بين الجسيمات المتفاعلة، مما يبطئ التفاعل.

سؤال 15: صف تأثير طحن إحدى المواد الداخلة في التفاعل على شكل مسحوق بدلاً من وضعها قطعة واحدة في سرعة التفاعل.

الإجابة: الطحن يزيد مساحة السطح المعرض للتفاعل، فتزداد فرص التصادمات بين المواد المتفاعلة، فتزداد سرعة التفاعل.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن سرعة التفاعل الكيميائي تعتمد على مساحة السطح المعرض للتفاعل، خاصة في التفاعلات غير المتجانسة (حيث تكون المواد في حالات مختلفة، مثل صلب مع سائل).
**الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا على السؤال: عند طحن مادة صلبة إلى مسحوق ناعم بدلاً من تركها قطعة واحدة، تزداد مساحة سطحها الكلية بشكل كبير.
**الخطوة 3 (النتيجة):** هذه الزيادة في مساحة السطح تزيد من فرص التلامس والتصادمات بين جسيمات المادة الصلبة والمواد المتفاعلة الأخرى (مثل السائل أو الغاز). نتيجة لذلك، تزداد سرعة التفاعل. إذن الإجابة هي: **الطحن يزيد مساحة السطح المعرض للتفاعل، فتزداد فرص التصادمات بين المواد المتفاعلة، فتزداد سرعة التفاعل.**

سؤال 16: استنتج إذا كانت زيادة درجة حرارة التفاعل بمقدار 10 K يؤدي إلى تضاعف سرعة التفاعل، فما تتوقع أن يكون أثر زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 K.

الإجابة: تتضاعف سرعة التفاعل بمقدار 20K السرعة مرتين: 2×2=4، أي تزداد سرعة التفاعل إلى 4 أضعاف.

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 كلفن (K) تؤدي إلى تضاعف سرعة التفاعل (أي تصبح السرعة ضعف السرعة الأصلية). - نريد معرفة تأثير زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 K.
**الخطوة 2 (المنطق):** نفترض أن العلاقة بين درجة الحرارة وسرعة التفاعل تتبع قاعدة تقريبية: كل زيادة بمقدار 10 K تضاعف السرعة. إذا كانت الزيادة 20 K، فهذا يعني زيادة مرتين بمقدار 10 K لكل منهما.
**الخطوة 3 (الحل):** بالتطبيق: إذا تضاعفت السرعة مرة واحدة عند زيادة 10 K (تصبح 2× السرعة الأصلية)، فعند زيادة أخرى بمقدار 10 K (ليصبح المجموع 20 K)، ستتضاعف السرعة مرة ثانية. لذلك، السرعة النهائية = 2 × 2 = 4 أضعاف السرعة الأصلية.
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن الإجابة هي: **تزداد سرعة التفاعل إلى 4 أضعاف (أي تتضاعف مرتين: 2×2=4).**

سؤال 17: ابحث في كيفية استعمال المحفزات في الصناعة، أو الزراعة، أو في معالجة التربة الملوثة، أو النفايات، أو الماء الملوث. اكتب تقريراً قصيراً يلخص النتائج التي حصلت عليها حول دور المحفزات في أحد هذه التطبيقات.

الإجابة: تُستعمل المحفزات في الصناعة لزيادة سرعة التفاعلات وتقليل استهلاك الطاقة. مثال: في عملية هابر-بوش لإنتاج الأمونيا يُستخدم محفز الحديد لتقليل طاقة التنشيط، مما يسمح بإنتاج الأمونيا بكفاءة أعلى وتكلفة أقل لدعم صناعة الأسمدة.

خطوات الحل:

**الشرح:** لنفهم هذا السؤال: المطلوب هو كتابة تقرير قصير عن دور المحفزات في أحد التطبيقات مثل الصناعة أو الزراعة أو معالجة التلوث. الفكرة هنا هي أن المحفزات تُستخدم على نطاق واسع لتحسين كفاءة العمليات الكيميائية. في الصناعة، على سبيل المثال، تُستخدم المحفزات لزيادة سرعة التفاعلات الإنتاجية وتقليل استهلاك الطاقة، مما يخفض التكاليف ويجعل العمليات أكثر استدامة. مثال شائع هو عملية هابر-بوش لإنتاج الأمونيا (NH₃) من النيتروجين والهيدروجين. في هذه العملية، يُستخدم محفز من الحديد لتقليل طاقة التنشيط المطلوبة للتفاعل، مما يسمح بإنتاج الأمونيا بكفاءة أعلى عند درجات حرارة وضغوط معتدلة نسبياً. هذا الإنتاج الحيوي للأمونيا يدعم صناعة الأسمدة الزراعية، مما يساهم في زيادة الإنتاج الغذائي عالمياً.

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 10 بطاقة لهذه الصفحة

وضح سبب سرعة تفاعل فلز المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك HCl مقارنة بالحديد.

أ) لأن المغنيسيوم أقل كثافة من الحديد، فيطفو على سطح الحمض.
ب) لأن المغنيسيوم أنشط كيميائياً من الحديد (أعلى في سلسلة النشاط)، فيفقد إلكتروناته بسهولة أكبر؛ لذلك يتفاعل مع حمض HCl بسرعة أكبر.
ج) لأن الحديد يحتوي على شوائب تبطئ تفاعله مع الأحماض.
د) لأن حمض الهيدروكلوريك يتفاعل مع جميع الفلزات بنفس السرعة تقريباً.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأن المغنيسيوم أنشط كيميائياً من الحديد (أعلى في سلسلة النشاط)، فيفقد إلكتروناته بسهولة أكبر؛ لذلك يتفاعل مع حمض HCl بسرعة أكبر.

الشرح: ١. الفلزات مرتبة في سلسلة النشاط الكيميائي حسب سهولة فقدها للإلكترونات. ٢. المغنيسيوم (Mg) يقع أعلى من الحديد (Fe) في هذه السلسلة، مما يعني أنه أكثر نشاطاً. ٣. الفلز الأكثر نشاطاً يفقد إلكتروناته بسهولة أكبر عند تفاعله مع الحمض. ٤. نتيجة لذلك، يتفاعل المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك بسرعة أكبر من الحديد.

تلميح: تذكر أن الفلزات تختلف في نشاطها الكيميائي حسب موقعها في سلسلة النشاط.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

فسر تأثير التركيز في سرعة التفاعل حسب نظرية التصادم.

أ) زيادة التركيز تقلل من طاقة التنشيط المطلوبة للتفاعل، مما يزيد السرعة.
ب) زيادة التركيز تزيد من مساحة سطح التلامس بين الجسيمات، فتزيد السرعة.
ج) بزيادة التركيز يزداد عدد الجسيمات في وحدة الحجم، فتزداد عدد التصادمات (والتصادمات الفعالة) في وحدة الزمن، فتزداد سرعة التفاعل.
د) زيادة التركيز تغير مسار التفاعل وتوفر مساراً بديلاً أسرع.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: بزيادة التركيز يزداد عدد الجسيمات في وحدة الحجم، فتزداد عدد التصادمات (والتصادمات الفعالة) في وحدة الزمن، فتزداد سرعة التفاعل.

الشرح: ١. نظرية التصادم تقول: التفاعل يحدث عندما تتصادم الجسيمات المتفاعلة بطاقة كافية (طاقة التنشيط) وباتجاه مناسب. ٢. سرعة التفاعل تعتمد على عدد التصادمات الفعالة في وحدة الزمن. ٣. التركيز هو عدد جسيمات المادة المتفاعلة في وحدة الحجم. ٤. زيادة التركيز → زيادة عدد الجسيمات في نفس الحجم → زيادة عدد التصادمات في وحدة الزمن → زيادة سرعة التفاعل.

تلميح: تذكر أن نظرية التصادم تربط بين عدد التصادمات الفعالة وسرعة التفاعل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

قارن بين المحفزات والمثبطات.

أ) المحفزات: تستهلك في التفاعل. المثبطات: لا تستهلك في التفاعل.
ب) المحفزات: تزيد سرعة التفاعل بتوفير مسار بديل أقل طاقة تنشيط. المثبطات: تبطئ سرعة التفاعل (بتقليل التصادمات الفعالة).
ج) المحفزات: تغير نواتج التفاعل. المثبطات: تحافظ على النواتج الأصلية.
د) المحفزات والمثبطات لهما نفس التأثير في زيادة سرعة التفاعل.

الإجابة الصحيحة: b

الشرح: ١. المحفزات والمثبطات مواد تؤثر على سرعة التفاعلات الكيميائية دون أن تُستهلك. ٢. المحفزات: تزيد سرعة التفاعل عن طريق توفير مسار بديل للتفاعل يحتاج إلى طاقة تنشيط أقل. ٣. المثبطات: تقلل سرعة التفاعل، غالباً عن طريق تقليل عدد التصادمات الفعالة بين الجسيمات المتفاعلة. ٤. التأثير: المحفزات تسرع، المثبطات تبطئ.

تلميح: كلاهما يؤثر على سرعة التفاعل دون أن يُستهلك، لكن بتأثير معاكس.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: سهل

صف تأثير طحن إحدى المواد الداخلة في التفاعل على شكل مسحوق بدلاً من وضعها قطعة واحدة في سرعة التفاعل.

أ) الطحن يقلل من كتلة المادة، مما يجعلها تتفاعل ببطء أكبر.
ب) الطحن يغير التركيب الكيميائي للمادة، فيبطئ التفاعل.
ج) الطحن يزيد مساحة السطح المعرض للتفاعل، فتزداد فرص التصادمات بين المواد المتفاعلة، فتزداد سرعة التفاعل.
د) الطحن لا يؤثر على سرعة التفاعل إذا كانت كمية المادة نفسها.

الإجابة الصحيحة: c

الشرح: ١. سرعة التفاعل تعتمد على مساحة السطح المعرض للتفاعل، خاصة في التفاعلات غير المتجانسة. ٢. طحن المادة الصلبة إلى مسحوق ناعم يزيد مساحة سطحها الكلية بشكل كبير. ٣. زيادة مساحة السطح تزيد من فرص التلامس والتصادمات بين جسيمات المادة الصلبة والمواد المتفاعلة الأخرى. ٤. نتيجة لذلك، تزداد سرعة التفاعل.

تلميح: فكر في العلاقة بين مساحة السطح وفرص التلامس بين الجسيمات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

استنتج: إذا كانت زيادة درجة حرارة التفاعل بمقدار 10 K تؤدي إلى تضاعف سرعة التفاعل، فما تتوقع أن يكون أثر زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 K في سرعة التفاعل؟

أ) تزداد سرعة التفاعل إلى 3 أضعاف.
ب) تزداد سرعة التفاعل إلى 4 أضعاف (أي تتضاعف مرتين: 2×2=4).
ج) تزداد سرعة التفاعل إلى 20 ضعفاً.
د) تزداد سرعة التفاعل إلى 2 أضعاف فقط (نفس تأثير 10 K).

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تزداد سرعة التفاعل إلى 4 أضعاف (أي تتضاعف مرتين: 2×2=4).

الشرح: ١. المعطى: زيادة 10 K → تضاعف السرعة (تصبح 2× السرعة الأصلية). ٢. المطلوب: تأثير زيادة 20 K. ٣. الزيادة 20 K = زيادة 10 K + زيادة 10 K أخرى. ٤. التطبيق: السرعة بعد الزيادة الأولى = 2×. بعد الزيادة الثانية = 2 × (2×) = 4× السرعة الأصلية. ٥. النتيجة: تزداد السرعة إلى 4 أضعاف.

تلميح: فكر في أن الزيادة 20 K تعادل زيادتين متتاليتين بمقدار 10 K لكل منهما.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

كيف يؤثر استعمال العامل المحفز في طاقة التنشيط للتفاعل الكيميائي؟

أ) يزيد من طاقة التنشيط المطلوبة لحدوث التفاعل.
ب) يقلل من طاقة التنشيط المطلوبة لحدوث التفاعل.
ج) يغير من الطاقة المنطلقة من التفاعل.
د) يوقف التفاعل تماماً.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يقلل من طاقة التنشيط المطلوبة لحدوث التفاعل.

الشرح: ١. المحفز يوفر مساراً بديلاً للتفاعل. ٢. هذا المسار البديل يتطلب طاقة أقل للبدء. ٣. انخفاض طاقة التنشيط يعني أن عدداً أكبر من الجسيمات يمتلك الطاقة الكافية للتفاعل. ٤. النتيجة: زيادة سرعة التفاعل دون تغيير الطاقة المنطلقة أو الممتصة.

تلميح: فكر في الرسم البياني الذي يقارن بين مسار التفاعل مع المحفز وبدونه.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

كيف تؤثر المثبطات على التفاعلات الحيوية؟

أ) تزيد من نشاط الإنزيمات المحفزة.
ب) تحل محل المواد المتفاعلة في التفاعل.
ج) ترتبط مع الإنزيمات التي تحفز التفاعل فتمنع حدوثه.
د) تزيد من طاقة التنشيط للتفاعل.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: ترتبط مع الإنزيمات التي تحفز التفاعل فتمنع حدوثه.

الشرح: ١. المثبطات هي مواد تقلل من سرعة التفاعل. ٢. في التفاعلات الحيوية، تعمل الإنزيمات كمحفزات. ٣. ترتبط بعض المثبطات بمواقع محددة على الإنزيم. ٤. هذا الارتباط يمنع الإنزيم من أداء وظيفته التحفيزية، مما يبطئ أو يوقف التفاعل.

تلميح: تذكر أن الإنزيمات هي محفزات بيولوجية.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

ما الاسم الذي يُطلق على المثبطات في صناعة الأغذية؟

أ) المنكهات أو الملونات.
ب) المواد الحافظة أو المواد المضادة للأكسدة.
ج) المحفزات الصناعية.
د) المواد المضافة لتحسين القوام.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: المواد الحافظة أو المواد المضادة للأكسدة.

الشرح: ١. المثبطات في سياق صناعة الأغذية تهدف إلى إبطاء التفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها. ٢. هذه التفاعلات تشمل التزنخ (الأكسدة) أو نمو الكائنات الدقيقة. ٣. المواد الحافظة تمنع نمو البكتيريا والفطريات. ٤. المواد المضادة للأكسدة تمنع أكسدة الدهون والزيوت. ٥. النتيجة: إطالة فترة صلاحية الغذاء.

تلميح: هذه المواد تهدف إلى إطالة مدة صلاحية المنتج الغذائي.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما العلاقة بين ارتفاع طاقة التنشيط وسرعة التفاعل؟

أ) طاقة التنشيط الأعلى تعني تفاعلاً أسرع لأن الطاقة المنطلقة أكبر.
ب) طاقة التنشيط الأعلى تعني أن عدداً أقل من الجسيمات يمتلك الطاقة الكافية للتفاعل، مما يؤدي إلى تفاعل أبطأ.
ج) لا توجد علاقة بين طاقة التنشيط وسرعة التفاعل.
د) طاقة التنشيط الأعلى تعني أن جميع الجسيمات ستتفاعل على الفور.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: طاقة التنشيط الأعلى تعني أن عدداً أقل من الجسيمات يمتلك الطاقة الكافية للتفاعل، مما يؤدي إلى تفاعل أبطأ.

الشرح: ١. طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل. ٢. وفقاً لنظرية التصادم، يجب أن تمتلك الجسيمات المتصادمة طاقة تساوي أو تزيد عن طاقة التنشيط. ٣. كلما ارتفعت طاقة التنشيط، قلت نسبة الجسيمات التي تمتلك هذه الطاقة. ٤. انخفاض عدد الجسيمات المؤهلة يعني انخفاض عدد التصادمات الفعالة في وحدة الزمن. ٥. النتيجة: سرعة تفاعل أبطأ.

تلميح: فكر في تشبيه الحصان والقفز فوق الحاجز.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما العوامل الرئيسية التي تؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي كما وردت في خلاصة الدرس؟

أ) اللون، الرائحة، الكتلة، الحجم، والكثافة.
ب) طبيعة المواد المتفاعلة، التركيز، مساحة السطح، الحرارة، والمحفزات.
ج) الضغط، المغناطيسية، الذوبانية، التوصيل الكهربائي، واللون.
د) درجة الغليان، درجة الانصهار، الكثافة، اللزوجة، والطاقة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: طبيعة المواد المتفاعلة، التركيز، مساحة السطح، الحرارة، والمحفزات.

الشرح: ١. طبيعة المواد المتفاعلة: تختلف الفلزات في نشاطها، وتختلف الأحماض في قوتها. ٢. التركيز: زيادة تركيز المواد المتفاعلة تزيد من عدد التصادمات. ٣. مساحة السطح: زيادة مساحة السطح (مثل الطحن) تزيد من فرص التلامس. ٤. الحرارة: زيادة درجة الحرارة تزيد من طاقة وعدد التصادمات الفعالة. ٥. المحفزات: تقلل طاقة التنشيط فتزيد السرعة دون أن تُستهلك.

تلميح: هناك خمسة عوامل رئيسية مذكورة.

التصنيف: ملخص | المستوى: سهل