X
تبلیغات
آموزش شیمی - سینتیک شیمیایی
chemistry

 

سینتیک شیمیایی یکی از شاخه های علم شیمی است که به مطالعه  سرعت واکنش شیمیایی ، عوامل موثر بر سرعت این واکنش ها و چگونگی انجام آن ها می پردازد .

مفهوم سرعت

تغییر وضعیت یک پدیده در زمان معین سرعت آن پدیده می گویند. به طور مثال وقتی گفته می شود اتومبیلی با سرعت 120 کیلومتردرساعت حرکت می کند یا شخصی 150 کلمه در دقیقه می خواند سرعت میزان تغییر موقعیت برروی جاده و صفحه را با زمان توصیف می کند. همیشه سرعت برابر است با تغییر یک کمیت تقسیم بر زمانی که برای انجام این تغییر لازم است .

پیشرفت واکنش با زمان و مفهوم سرعت واکنش

 

مقدار پیشرفت یک واکنش در واحد زمان  سرعت واکنش می گویند . سرعت واکنش به ما می گوید واکنش تا چه حد سریع  روی داده است.

مفهوم سرعت واکنش

سرعت واکنش کمیتی تجربی است و با اندازه گیری سرعت مصرف واکنش دهنده ها ، یا سرعت تولید فرآورده ها با اندازه گیری ویژگی هایی  قابل اندازه گیری واکنش دهنده ها یا فرآورده ها مانند تغییر جرم ،حجم ،غلظت و رنگ و با توجه به شرایط لازم  برای انجام واکنش به  ویژه دما  و فشار

می­توان سرعت واکنش را به دست آورد.

واکنش میان برمید هیدروژن و بخار آب را در دمای   750K  در نظر می گیریم

دراین واکنش Br2  بخار برم که ماده ای رنگین است تولید می­شود . هرگاه این واکنش در ظرف سربسته ای و در دمای ثابت در حال پیشرفت باشد با گذشت زمان بر شدت رنگ برم در ظرف افزوده می شود . از روی میزان تغییر رنگ برم   Br2 برحسب زمان ، می توان به میزان تولید در واحد زمان  پی برد . برای این کار می توان از یک فتومتر رنگی ساده یا رنگ سنج کمک گرفت .

از طرف دیگر ، از معادله شیمیایی واکنش پیداست که در آن در ازای از بین رفتن 5 مولکول گاز فقط 4 مولکول گاز حاصل می شود . پس اگر  این واکنش در یک ظرف سربسته ( حجم ثابت ) در حال انجام باشد ، با پیشرفت واکنش ، فشار مخلوط گاز در ظرف کم می شود . از روی همین کاهش فشار می توان به میزان از مصرف هریک از واکنش دهنده ها یا تولید هریک از فرآورده ها برحسب زمان پی برد. در واکنش هایی مانندخنثی شدن اسیدها و بازها که محلول های بی رنگی هستند و فرآورده هاهم آب ونمک محلول می باشند  ، پیشرفت واکنش را می توان فقط با شناساگر ( معرّف ) مناسب و تغییر رنگ آن مشاهده کرد.

توجه‼ :

سرعت واکنش را می توان برحسب تعداد مول های مصرف شده توسط یکی از واکنش دهنده ها در واحد زمان یا تعداد مول های تولید شده توسط یکی از فرآورده ها در واحد زمان بیان کرد .

مثال :

در واکنش

 

در مدت 5 دقیقه  مقدار  0015/0 مول  Br2 ایجاد شده است سرعت متوسط تولید آن را به دست آورید .

پاسخ :

 

در محاسبات علمی معمولا از ثانیه بیشتر استفاده می شود

 

توجه‼ :

از آنجایی که در سینتیک شیمیایی سرعت منفی معنی ندارد، همیشه باید سرعت را به صورت مثبت گزارش کنیم .

منظور از i  گونه مورد نظر است .

مثلا سرعت متوسط  N 2 در واکنش به صورت

نوشته می شود.

توجه‼ :

هرگاه واکنش دهنده ها و فرآورده های یک واکنش به حالت محلول ویا در فاز گازی باشند می توان سرعت متوسط مصرف یا تولید آن ها را برحسب تغییر غلظتشان برحسب زمان بیان کرد . برای این منظور از روابط زیراستفاده می کنیم .

 

 توجه‼ :

وقتی فرمول یا نماد ماده ای را داخل [   ]  قرار می دهیم منظور بیان غلظت مولاریته ی آن ماده است .

&نكته  :

تغییر زمان  ،   Dt، ممکن است برحسب ثانیه ،  s  ، دقیقه  ، min  ، ساعت وغیره بیان شود به این ترتیب  سرعت واکنش  برحسب      mol.min-1       و      mol.L-1.min-1  و mol.s-1     و     mol.L-1.s-1 و... بیان شود .

&نكته  :

اگر به جای مول ماده ، گرم ماده جامد   و یا لیترماده گازی شکل داده شده باشدبا استفاده از رابطه های زیر آن ها را به مول ماده تبدیل می کنیم :

&نكته  :

حجم سیستم همان حجم مخلوط گازهای شرکت کننده در واکنش و حجم حاصل ،  شامل واکنش دهنده ها و فرآورده ها است

&نكته  :

سرعت واکنش با گذشت زمان کاهش می یابد چه سرعت متوسط تولید فرآورده ، چه سرعت متوسط واکنش دهنده ، زیرا با گذشت زمان واکنش دهنده کمتری برای واکنش باقی می ماند و با مصرف کمتر ، فرآورده ی کمتری تولید می گردد

&نكته  :

باید توجه داشت که حجم مولی هر گاز در شرایط استاندارد ( STP ) یا فشار یک امسفر و دمای صفر درجه سلسیوس برابر22.4   لیتر یا 22400 میلی لیتر است  و اگر در مسأله ای در شرایط غیر استاندارد باشد و حجم مولی گاز را هم نداده باشند آن وقت ناچاریم با استفاده از رابطه های زیر تعداد مول های گاز را تعیین کنیم .

 

یا

توجه‼ :

در معادله حالت     اگر P را برحسب  پاسکال و V برحسب مترمکعب باشد  P V برحسب ژول خواهد بود .

می توان  P را برحسب  اتمسفر و V برحسب لیتر باشد P V   برحسب لیتر اتمسفر خواهد بود و معادله حالت را به صورت   به کار می بریم .

&نكته  :

برای به دست آوردن مولاریته یک ماده از رابطه زیراستفاده می کنیم

 

رابطه سرعت واکنش و ضرایب استوکیومتری

سرعت یک واکنش متناسب با ضرایب استوکیومتری در معادله موازنه شدهآن واکنش است و سرعت نسبت به ماده ای که ضریب کمتری دارد کمتر است و نسبت به ماده ای که ضریب بیشتری دارد بیشتر است .اگر چند گونه در معادله موازنه شدهواکنش  ضرایب استوکیومتری یکسانی داشته باشند سرعت واکنش نسبت به آن ها یکسان است. سرعت واکنش با سرعت متوسط گونه (ها )یی برابر است که ضرایب استوکیومتری آن (ها ) 1 باشد. با تقسیم سرعت متوسط مصرف  یا تولیدیک ماده شرکت کننده در واکنش بر ضرایب استوکیومتری آن در معادله موازنه شده، سرعت واکنش به دست می آید . واکنش کلی را در نظر بگیرید :

مثلا در واکنش     می توان نوشت :

 

و از آنجا خواهیم داشت :

 

کاربرد :

محاسبه سرعت متوسط به طور غیر مستقیم .

توجه‼ :

هنگامی می توان از رابطه

استفاده کرد که سرعت ها برحسب یک یکا و فرآیند به صورت موازنه شده باشد .

 

&نكته  :

سرعت فرآیند به مقدار ماده اولیه بستگی دارد و در اوایل واکنش که مقدار واکنش دهنده ها زیاد است سرعت هم زیاد است ولی با گذشت زمان از مقدار واکنش دهنده ها کم میشود در نتیجه سرعت واکنش نیز کم می شود .

چون سرعت لحظه ای واکنش سرعتی متغیر است ، از سرعت متوسط  استفاده می کنیم  . در واقع ، سرعت واکنش در هرلحظه از زمان ، تابع غلظت واکنش دهنده ها در آن لحظه است .چون غلظت واکنش دهنده ها با زمان تغییر می کند ، پس سرعت واکنش با زمان تغییر می کند

سرعت متوسط ، سرعت واکنش در بازهزمانی Dt است و شیبِ نمودارِ غلظت را در یک بازه زمانی مشخص می کند

 

t2

نمودارهای مربوط به تغییر غلظت مواد واکنش دهنده و فرآورده با تغییر زمان

1 - فرآورده چون از اول وجود ندارد پس نمودار مربوط به آن از نقطه صفر شروع می شود و به تدریج افزایش می یابد و در پایان ثابت می ماند .یعنی با گذشت زمان و با خاتمه واکنش تغییر نمی کند . اما نمودار ماده واکنش دهنده از بالا شروع شده وبه تدریج کاهش می یابدتا در پایان واکنش به صفر برسد

 

. در مورد واکنش فرضی نمودارهای یادشده به صورت زیر است :

فرض براین است که در یک آزمایش 10 مول ماده A  در ظرف واکنش به تدریج به ماده B  تبدیل می شود .

 

A محاسبه می شود با قرار دادن منفی در کنار رابطه سرعت متوسط ضمن تأکید بر مصرف ماده A و در واقع کاهش تعداد مول های آن سرعت متوسط نیز مثبت به دست می آید .

 

اقتباس از http://minashimi.mihanblog.com/More-112.ASPX

+ نوشته شده در  شنبه 1385/12/12ساعت 18:59  توسط مهدی زیلوچی | 
 
صفحه نخست
پست الکترونیک
آرشیو
عناوین مطالب وبلاگ
درباره وبلاگ
در اين وبلاگ سعي شده است كه سرفصل ها و مطالب شيمي تدريس شده در دبيرستان تمرين و تكرار شود

پیوندهای روزانه
جدول تناوبی و خواص عناصر
periodic table
Chemistry animations and movies on the World Wide Web
Flash Animations
پایگاه داده های علوم زمین ایران
آرشیو پیوندهای روزانه
نوشته های پیشین
89/08/22 - 89/08/30
87/11/08 - 87/11/14
87/03/08 - 87/03/14
87/03/01 - 87/03/07
87/02/05 - 87/02/21
87/01/22 - 87/01/31
87/01/05 - 87/01/21
86/12/08 - 86/12/14
86/04/01 - 86/04/07
86/02/08 - 86/02/14
86/02/01 - 86/02/07
85/12/22 - 85/12/29
85/12/05 - 85/12/21
85/12/08 - 85/12/14
85/10/08 - 85/10/14
85/09/05 - 85/09/21
85/09/08 - 85/09/14
85/08/22 - 85/08/30
85/08/05 - 85/08/21
85/08/08 - 85/08/14
آرشیو موضوعی
شیمی 1
ساختار اتمی(شیمی2)
جدول تناوبی (شیمی2)
ترکیبات یونی(شیمی2)
ترکیبات کووالانسی(شیمی2)
شیمی آلی
واکنشهای شیمیایی
ترمودینامیک
محلولها
سینتیک شیمیایی
تعادلهای شیمیایی
اسیدها و بازها
الکتروشیمی
نمونه سوال و حل تمرین شیمی1
نمونه سوال و حل تمرین شیمی2
نمونه سوال و حل تمرین شیمی3
نمونه سوال و حل تمرین شیمی پیش دانشگاهی
نویسندگان
مهدی زیلوچی
علیرضا
 

 RSS

POWERED BY
BLOGFA.COM