أحدث الموضوعات

رتبة وجزيئية التفاعلات Order and Molecularity of Reactions



1- رتبة التفاعل Order of Reaction

** يعبر عن التغير في سرعة التفاعل مع التغير في تركيز المواد المتفاعلة بواسطة قانون فعل الكتلة. وينص هذا القانون على أنه " تتناسب سرعة التفاعل في أي لحظة مع تركيز المواد المتفاعلة مرفوعاً إلى أس يساوي عدد جزئيات كل مادة داخلة في التفاعل فمثلاً بالنسبة للتفاعل:

A → products                  (1)

تتناسب سرعة التفاعل مع CA وبالنسبة للتفاعلات:

2A → products                (2)
A + B → products           (3)


تتناسب سرعة التفاعل مع CA2 , CA . CB على التوالي.

A + 2B → products           (4)
2A + B → products           (5)

  تتناسب سرعة التفاعل مع CB2  , CA . CA2 . CB على التوالي.

** يتضح مما سبق أن السرعة تختلف باختلاف نوع التفاعل وعدد الجزيئات الداخلية فيه عند ثبوت درجة الحرارة. وللتمييز بين هذه التفاعلات يستعمل الاصطلاح المعروف برتبة التفاعل وتعرف رتبة التفاعل الكيميائي أنها "مجموع الأسس التي ترفع إليها تركيزات المواد المتفاعلة في معادلة السرعة" أو "عدد الجزيئات أو الذرات التي تعتمد على تركيزها سرعة التفاعل" فإذا كانت معادلة السرعة كالآتي:


حيث K هي ثابت فإن رتبة التفاعل بالنسبة للمكونات المنفردة هي :
n1 , n2 , n3  الخ ورتبة التفاعل الكلية هي:

n = n1 + n2 + n3 + ........

وعلى هذا فأن التفاعل (1) أعلاه يسمى تفاعلاً من الرتبة الأولى والتفاعلات (2),(3) من الرتبة الثانية والتفاعلات (4) , (5)  من الرتبة الثالثة.

2- جزيئية التفاعل Molecularity of reaction

** تعرف جزيئية التفاعل بأنها "عدد الجزيئات الداخلة فلي الخطوة المؤدية للتفاعل". ويلاحظ في الأمثلة من (1) إلى (5) أن رتبة التفاعل تتشابه مع جزيئية التفاعل -  فالتفاعل الأول عبارة عن تفاعل من الرتبة الأولى وأحادي الجزيئية والتفاعلان الثاني والثالث عبارة عن تفاعلين من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية. أما التفاعلات الرابع والخامس فهي تفاعلات من الرتبة الثالثة وثلاثية الجزيئية. وبالرغم من أن هذا التشابة يلاحظ في التفاعلات الكثيرة إلا أنه ليس قاعدة عامة. فمثلاً بالنسبة للتفاعلات الآتية:

CH3CHO → CH4 + CO

3 KClO → KClO3 + 2KCl

** نتوقع أن يكون التفاعل الأول من الرتبة الأولى والثاني من الرتبة الثالثة. ولكن حقيقة وجد أن التفاعلين هما من الرتبة الثانية. وبما أن رتبة التفاعل يمكن أن تختلف عن جزيئيته فإنه يجب التمييز بينهما وعلى هذا فإن التفاعلات تسمي أحادية الجزيئية أو ثنائية الجزيئية...... الخ . إذا كانت عدد الجزيئات الداخلة في التفاعل هي جزئ واحد أو اثنين ... الخ على التوالي. أما رتبة التفاعل فتطلق على العلاقة بين سرعة التفاعل وتركيز المواد المتفاعلة.

3- أمثلة توضيحية

1- تحلل الفوسجين

COCl2 → CO + Cl2
Rate = dx/dt = - K CCOCl2

تتناسب سرعة التفاعل مع تركيز الفوسجين مرفوع إلى أس واحد ولهذا فهو تفاعل من الرتبة الأولى وكذلك أحادي الجزيئية لأنه يتضمن جزئ واحد فقط.

2- التحلل الحراري لأنهدريد الخليك

CH3CO2)2O → CH3COOH + CH2 = C = O)
Rate = - K C(CH3CO2)2O

تتناسب سرعة التفاعل مع تركيز الأنهيدريد مرفوع إلى أس واحد ولهذا فهو تفاعل من الرتبة الأولى وكذلك أحادي الجزيئية لأنه يتضمن جزئ واحد فقط.

3- تحلل خامس أكسيد النيتروجين

 N2O5 → ½ O2 + NO2
Rate = - K CN2O5

هذا التفاعل من الرتبة الأولى وأحادي الجزيئية.

4- التميؤ القاعدي لأي أستر كخلات الإيثيل مثلاً:

CH3CO2C2H5 + NaOH → CH3CO3CO2Na + C2H5OH
Rate = - K Cester . CNaOH

هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية.

5- التفاعل بين اليود والهيدروجين

H2 + I2 → 2HI
 Rate = - K CH2 . CI2

هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية.

6- تحلل فوق أكسيد النتروجين

2 NO2 → 2 NO + O2
Rate = - K C2NO2

هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثنائي الجزيئية.

7- أكسدة أكسيد النيتريك (عكس التفاعل السابق)

2 NO + O2 → 2 NO2
Rate = - K C2NO . CO2

هذا التفاعل من الرتبة الثالثة وثلاثي الجزيئية.

8- التفاعل بين أكسيد النيتريك والبروم

2 NO + Br2 → 2 NOBr
Rate = - K C2NO . CBr2

هذا التفاعل من الرتبة الثالثة وثلاثي الجزيئية.

9- تفاعل كلوريد البنزويل مع الميثانول

وكما ذكر من قبل فأنه لا يشترط أن تتساوى رتبة التفاعل والجزيئية. ومن أمثلة ذلك تفاعل كلوريد البنزويل مع الميثانول.

(C6H5)3CCl + CH3OH → (C6H5)3COCH3+ HCl        

وجد أن التفاعل من الرتبة الثالثة (رتبة ثانية بالنسبة لكلوريد البنزويل ورتبة أولى بالنسبة للميثانول) ومعادلة السرعة كالأتي:

Rate = - K C(C6H5)3CCl . C2CH3OH

10- تحلل هيبوكلوريت البوتاسيوم

3 KClO → KClO3 + 2 KCl

هذا التفاعل من الرتبة الثانية وثلاثي الجزيئية.

Rate = - K C2KClO

11- تحلل غاز الأمونيا في وجود عامل مساعد (موليبدنيوم ساخن)

2 NH3 → N2 + 3 H2

التفاعل ثنائي الجزيئية ولكنه من الرتبة الصفرية وهذا سيوضح بالتفصيل في الموضوعات القادمة بإذن الله

Rate = - K C2NH3 = - K

12- تحلل يوديد الهيدروجين في وجود عامل مساعد (الذهب)

2 HI → H2 + I2

نفس المثال السابق يكون التفاعل ثنائي الجزيئية ولكنه من الرتبة الصفرية

Rate = - K C2HI = - K

13- التحلل الحراري للإسيتالدهيد 

التحلل الحراري للإسيتالدهيد في الحالة الغازية عند 450Co تحت ظروف معينة يمكن أن تكون رتبة التفاعل كسراً مثل هذا التفاعل:

+ CO→ CH4  CH3CHO

التفاعل أحادي الجزيئية ولكنه من الرتبة الصفرية ووجد أن رتبة التفاعل = 3/2

Rate = - K C3/2CH3CHO

14- التفاعل بين الهيدروجين والديوتيريوم (الهيدروجين الثقيل)

H2 + D2 → 2HD

الذي يتم بميكانيكية الهيدروجين الذري وتساوى الرتبة 3/2

أي أن التفاعل الكيميائي يكون كالآتي:

H + D2 → HD + D

إقرأ هذة الموضوعات المهمة : (أضغط على الموضوع الذي تريده)




المراجع :
- الكيمياء الحركية والكهربية.محمد مجدي عبد الله واصل ، الطبعة لأولى (1425هـ - 2004م) / دار النشر للجامعات - القاهرة - جمهورية مصر العربية