أحدث الموضوعات

تفاعلات الرتبة الصفرية : zero-order reactions



 zero-order reactions

لمتابعة الدرس السابق عن تعريف رتبة التفاعل  Order of reaction
أضغط هنا 

دعونا أولا نتعرف على بعض المفاهيم الهامة قبل الدخول لشرح موضوع اليوم :


معدل سرعة التفاعل الكيميائي Rate of Reaction

تتفاوت التفاعلات فى سرعتها فبعضها :
  1. تفاعلات سريعة : مثل الانفجارات
  2. تفاعلات متوسطة : مثل إحتراق الوقود
  3. تفاعلات بطيئة : مثل صدأ الحديد

تعريف معدل سرعة التفاعل

هو معدل التغير فى تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في وحدة الزمن

ν = dC/dt                                
                             
  
حيث يمكن قياس معدل سرعة التفاعل الكيميائي من خلال :
  1. تحديد مقدار الزيادة فى تركيز أحد المواد الناتجة فى وحدة الزمن 
  2. تحديد مقدار الانخفاض فى تركيز أحد المواد المتفاعلة فى وحدة الزمن

ملاحظات 

  1. التغير فى كميات المواد المتفاعلة يكون دائماً سالب لأنها تتناقص بمرور الزمن 
  2. التغير فى كميات المواد الناتجة يكون دائماً سالب لأنها تزداد بمرور الزمن

قانون معدل سرعة التفاعل

قانون معدل سرعة التفاعل 

أما أذا كانت تركيزات المتفاعلات غير متساوية فأن معدل سرعة التفاعل تمثل بالعلاقة الآتية : 



  تفاعلات الرتبة الصفرية :  zero-order reactions

المعادلة الحركية العامة 

نفترض ان تركيز المادة A = تركيز المادة B


 zero-order reactions

ومن الصورة السابقة وبما أن معدل سرعة التفاعل يتناسب طردياً مع حاصل ضرب تركيز المتفاعلات فأن

V = k ( a – x ) ( a – x )


وإذا كان هناك أكثر من مادة متفاعلة فأن القانون يمثل بالعلاقة

 V = k ( a – x )n   
        
حيث n تسمى برتبة التفاعل order of reaction 


وبما أن سرعة التفاعل هى معدل تغير تركيز المتفاعلات فى وحدة الزمن

v = dx/dt

ومن هذه المعادلة و المعادلة السابقة يمكننا استنتاج المعادلة الحركية العامة

 dx/dt = k ( a – x )  

ويمكن حل تلك المعادلة بإجراء عملية التكامل بعد وضع قيمة (n) 

تفاعلات الرتبة الصفرية : zero-order reactions

وهى التفاعلات التى لا تعتمد سرعتها على تركيز المواد المتفاعلة حيث n = 0 وبالتعويض فى المعادلة السابقة نحصل على هذه المعادلة : 
dx/dt = K

 zero-order reactions

وبإجراء التكامل للمعادلة السابقة نحصل على معادلة الرتبة الصفرية :

X = k t

ومن التمثيل البيانى للعلاقة بين التركيز والزمن فى تفاعلات الرتبة الصفرية نجد ان الميل = k ثابت سرعة التفاعل كما بالصورة

 zero-order reactions
من معادلة الرتبة الصفرية يمكننا إستنتاج وحدة قياس ثابت معدل التفاعل K  وتكون mole/L . t-1   ( وحدة تركيز / وحدة الزمن )

حساب زمن نصف عمر التفاعل Half-life time t0.5

هو الزمن اللازم لاستهلاك نصف الكتلة الفعاله للمادة المتفاعلة وتحويلها إلى نواتج

وذلك بتعويض فى المعادلة         X = k t
 عن                             t = t0.5 ، X = a/2
a/2 = k t0.5
t0.5 = a/2k

وكما هو واضح فأن زمن نصف عمر التفاعل يزداد بزيادة التركيز الابتدائي للمادة المتفاعلة ( a )

إمثلة على تفاعلات الرتبة الصفرية

1- التحلل الضوئي لغاز الكلور photolysis OF Chlorine gas


حيث لا تعتمد سرعة التحلل على ضغط الغاز ( تركيزه) ولكن تعتمد على عوامل أخري من كمية الضوء والطول الموجى له وعلى درجة الحرارة

    2- تفكك غاز أكسيد النيتروز decomposition of NO2

 zero-order reactions
حيث لا تعتمد سرعة التفكك على ضغط الغاز ( تركيزه) ولكن تعتمد على عوامل أخري مثل وجود العامل الحفاز ( البلاتين ) وعلى درجة الحرارة.

شاهد الموضوع بالفيديو: