التحولات الكيميائية السريعة و البطيئة

التحولات الكيميائية ليست دائما سريعة ، يمكن أ، تكون بطيئة ، جد بطيئة.دراسة تطور المجموعات الكيميائية مع مرور الزمن

يشكل الحركية الكيميائية.

فيما يلي سنشير إلى المكتسبات السابقة : مثل المزدوجات مؤكسد- مختزل . وكتابة المعادلات الكيميائية

وبعد دراسة بعض التحولات السرعة والبطيئة سنشير ال تأثير العوامل الحركية على سرعة التفاعل.

1– الأكسدة والاختزال

1-1 تعار يف

المؤكسد كل نوع كيميائي قادر على اكتساب إلكترون أو عدة الكترونات خلال تفاعل كيميائي.

المختزل كل نوع كيميائي قادر على فقدان إلكترون أو عدة الكترونات خلال تفاعل كيميائي.

1-2 مزدوجة مؤكسد- مختزل

المزدوجة مؤكسد - مختزل نوعين كيميائيين مرافقين قادرين على تبادل إلكترون أو عدة الكترونات

وفق التمثيل التالي : ( نصف معادلة الأكسدة والاختزال) Red <——> Ox + n e-

مثال

عندما نضيف حمض النيتريك إلى النحاس يتأكسد هذا الأخير.حيث تتكون ايونات النحاس II ذات اللون الأزرق.

المزدوجة الموافقة Cu2+/Cu

نصف المعادلة : Cu2+(aq)+ 2 e- <——> Cu(S)

1-3 تفاعلات الأكسدة والاختزال

الأكسدة هي فقدان الالكترونات ، و الاختزال هو اكتساب الالكترونات.

لنعتبر مزدوجتين : Ox1/Red1 و Ox2/Red2

نسمي تفاعل أكسدة ,اختزال ، انتقال الالكترونات من Red 1 مختزل المزدوجة Ox1/Red1 الىOx2 مؤكسد المزدوجة Ox2/Red2 .

Red 1 <——> Ox1 + n1e- (.n2)

Ox2 + n2e- <——> Red2 (.n1)



n2 Red1 + n1 Ox2 ———> n2 Ox1 + n1 Red2



أمثلة :

التفاعل نين المزدوجتين Cu2+/Cu , Ag+/Ag

Cu <—-> Cu2+ +2e-

2Ag+ +2e- <----> 2Ag



Cu(S) + 2Ag+ ——> Cu2+(aq)+ 2Ag



التفاعل بين المزدوجتين I2(aq)/I- و O (l) H2 / H2 O2 (a q)



المزدوجة ايون يودور/ ثنائي اليود 2I-(aq) <——> I2(aq) + 2e-



H2O2(aq) + 2 H3O+ + 2e- <——-> 4 H2O(l)
المزدوجة ماء/ ماء أوكسيجيني ( أوكسيد الهيدروجين)

تفاعل الأكسدة والاختزال

H2O2(aq) +2 H3O+ + 2I-(aq) ————->4 H2O(l) +I2(aq)



التفاعل بين المزدوجتين Fe3+(aq)/Fe2+(aq) , MnO-4/Mn2+



Mn O-4 ايون البرمنغنات ،Mn2+ ايون المنغنيز

MnO-4 (aq) + 8H+(aq)+ 5 e- ——> Mn2+(aq) + 4H2O(l) (.1)



Fe2+(aq)<———> Fe3+(aq) + 1e- (.5)



MnO-4 (aq) + 8H+(aq) +5Fe2+(aq) ——-> Mn2+(aq) + 4H2O(l) +5 Fe3+ (aq) المعادلة الحصيلة




-2 التمييز بين التحولات السريعة والبطيئة

ينتقل التحول الكيميائي من حالة بدئية إلى حالة نهائية، وتختلف التحولات الكيميائية من حيث مدة حدوثها

ونصنفها إلى سريعة وبطيئة.

2-1 التحول السريع

تحدث التحولات السريعة خلال مدة وجيزة جدا بحيث لا يمكننا تتبع تطورها بالحواس أ, بواسطة وسائل

القياس الموجودة في المختبر.

تجربة

نصب في كأس 20ml من محلول كبريتات الصوديوم (2Na++S2O32-)

نضيف له تدريجيا 5ml من محلول ثنائي اليود I2 البني اللون .و نضيف

صمغ النشا ككاشف ملون .

تحليل

خلال التجربة يختفي اللون البني المميز لليود .

اللون الأزرق الداكن هو لون الكاشف الملون يظهر عند اختفاء اليود.

الاختفاء اللحظي للون البني يدل على حدوث تفاعل بين I2(aq) و S2O3(aq)2-

المزدوجتان المتدخلتان في التفاعل هي :



I2(aq) <——> 2I-(aq) + 2e- :
المميزة بنصف التفاعل I2 (aq ) / I-(aq)



2 S2O2-3(aq) + 2e- <———->S4O2-6 (a q)
المميزة بنصف التفاعل : S4O2-6 (a q) /S2O2-3 (aq)

معادلة التفاعل كالتالي :



2S2O2-3(aq) + I2(aq) ——> S4O2-6(aq) + 2I-(aq)



هذا التفاعل سريع : فهو يحدث خلال مدة وجيزة لاتسمح بتتبع تطوره بواسطة العين المجردة.



أمثلة أخرى :

ترسيب كلورور الفضة Ag+(aq) + Cl-(aq) ——-> AgCl(s)



ترسيب هيدروكسيد الحديد Fe2+(aq) + 2OH-(aq) ——-> Fe(OH)2(s)



تفاعل حمض—قاعدة H3O+ + OH-(aq) ——-> 2H2O(l)

2-2 التحول البطيء

يمكن تتبع تطور تحول بطيء بالملاحظة وبأجهزة القياس وذلك خلال عدة ثوان أ, دقائق أو ساعات.

أمثلة :

تفاعل الأكسدة والاختزال بين الزنك وايونات النحاس II .

تكون الصدأ .

تخمر كحولي .

تفاعل حمض الكلوريدريك مع الزنك .

تفاعل الماء الاوكسيجيني مع ايونات اليودور في وسط حمضي. ...



تجربة1 : تفاعل حمض الكلوريدريك مع الزنك

نتبع تطور تفاعل حمض الكلوريدريك مع الزنك بواسطة PH متر كما توضح الصورة جانبه

ونمثل المنحنى PH = f(t)

المزدوجتان المتدخلتان في التفاعل :

Zn2+(aq)/Zn(s) الموافقة لنصف المعادلة :
Zn(s) < ——-> Zn2+(aq) +2 e-



2H3O+ + 2e- <——-> 2H2O(l) +H2(g)
الموافقة لنصف المعادلة : H3O+/ H2O(l)



المعادلة الحصيلة Zn(s) + 2H3O+ ——->Zn2+(aq)+ H2(g)+ 2H2O(l)



تجربة2 : التفاعل بين يودور البوتاسيوم والماء الأوكسيجيني في وسط محمض.

نمزج 40ml من محلول يودور البوتاسيوم مع 40ml من الماء الأوكسيجيني

محمض ببعض قطرات من حمض الكبريتيك.

المزدوجتان المتدخلتان في التفاعل :



الماء/ الماء الأوكسيجيني H2O2(aq)/H2O(l)


H2O2(aq)+2H+(aq)+2e-<——-> 2H2O(l)



ايون اليودور/ ثنائي اليودI2(aq)/I-

2I-(aq) <—->I2(aq)+ 2e-

معادلة التفاعل الحاصل : H2O2(aq)+ 2H+(aq)+2I-(aq) ——> H2O(l) + I2’aq)



خلاصة :

استعمال الأجهزة لتتبع التحولات البطيئة يتطلب معرفة بض التقنيات الفيزيائية مثل :

· استعمال مانومتر : في حالة قياس تغير مع الزمن لضغط الخليط .

· استعمال مقياس المواصلة: في حالة تدخل الأيونات في التحول الكيميائي.

· استعمال PHمتر : في حالة تدخل H3O+ أو aq))- OH في التحول الكيميائي.



2-3 تحول لا متناهي في البطء

تظهر بعض التحولات وكأنها لا تحدث ، يعني جد بطيئة ، فهي متوقفة حركيا.

· التفاعل التالي لا يحدث إلا بوجود لهب أو البلاتين 2H2(g) + O2(g) ———> 2 H2O(l) .

·

· التفاعل التالي بطيء جدا ، يسرعه الضوء
H2O2(aq) ——-> O2(g) + 2 H2O(l)

3- العوامل الحركية

المقدار الذي يمكن من تغيير سرعة تطور مجموعة كيميائية يسمى العامل الحركي.

3-1 تأثير درجة الحرارة

نمزج من محلول يودور البوتاسيوم مع من الماء الأوكسيجيني

محمض ببعض قطرات من حمض الكبريتيك.

نضع ثلاث أنابيب اختبار من الخليط في ثلاث كؤؤس مختلفة درجة الحرارة

كما تبين الصورة جانبه.

H2O2(aq)+ 2H+(aq)+2I-(aq) ——> H2O(l) + I2’aq)



تزداد سرعة تحول كيميائي مع ارتفاع درجة حرارة المجموعة الكيميائية.


3-2 تأثير تركيز المتفاعلات

في أعلى الصورة ثلاث كؤؤس من محلول الماء الأوكسيجيني

ذي تركيز 6.10-2mol/l . الكؤؤس A1 , A2 , A3

أسفل الصورة ثلاث كؤؤس من محلول يودور البوتاسيم

ذي تركيز0,4mol/l مع قطرة من حمض الكيبريتيك.

الكؤؤس B1 , B2 , B 3

I2(aq) + H2O(l) 2 <—— aq)) I- 2 + H+(aq) 2 + H2O2(aq)
نحصل على النتائج التجريبية التالية :

خلال العملية I تكون ثنائي اليود بسرعة لأن تركيز المتفاعلات

كان كبيرا مقارنة مع العمليات الأخرى.


يكون تطور مجموعة كيميائية أسرع ، كلما كان

التركيز ألبدئي للمتفاعلات أكبر.



4- تطبيقات العوامل الحركية



العوامل الحركية تؤثر على سرعة التفاعل ، عندما نرغب في التحكم في سرعة التفاعل

فقد نلجأ إليها في حياتنا اليومية. كأمثلة :

4-1 تسريع تحول كيميائي

عندما نريد استثمار التحولات البطيئة ،فقد نلجأ إلى رفع درجة حرارة الوسط التفاعلي

لكي تصبح التحولات سريعة.

· استعمال طنجرة الضغط لطهي المواد الغذائية.

· يصنع الأمونياك NH3 انطلاقا من ثنائي الهيدروجين وثنائي الأزوت عند C 5000 و بوجود الحديد كحفاز.

· التسخين بالارتداد لصناعة اللينالول C10H18O .

· تكرير البترول لتكوين هيدروكربورات عند C 5000 .

4-2 تخفيض سرعة تفاعل أ, توقيفه

نستعمل العوامل الحركية لتخفيض سرعة التحولات السريعة ، ويمكن انخفاض درجة الحرارة من توقيف التفاعلات

التي تكون سريعة عند درجة الحرارة الاعتيادية.

· استعمال الثلاجة في المنزل لخفض سرعة تحلل المواد الغذائية.

· وكل تحول نريد التحكم فيه ( التحكم في الطاقة المحررة أ, توقيفه نعمل عل خفض درجة حرارة الوسط)

نحتاج الى تمارين لكي نفهم اكثر وجزاكم الله خيرا وجعله في ميزان حسناتكم
ومشكووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووورين
تحياتي لكم