تفاعلات الرتبة الثالثة Third Order Reactions

تعريف تفاعلات الرتبة الثالثة Third Order Reactions

– تفاعلات الرتبة الثالثة هي التفاعلات التي تعتمد فيها سرعة التفاعل على ثلاث تركيزات ويمثل التفاعل بالمعادلة العامة التالية: 

A + B + C → Products

– ويوجد ثلاث حالات من هذة التفاعلات كما يلي:

الحالة الأولى

– عندما تكون المواد الثلاثة المتفاعلة في تركيزات أولية مختلفة a , b , c ويمثل التفاعل كما بالمعادلة العامة التالية:

A + B + C → Products

 – وإذا كانت الكمية المتفاعلة من كل منهما هي x عند زمن t فإن معادلة السرعة تكون كما يلي:

– والصورة التكاملية لهذه المعادلة معقدة وتعطي في النهاية النتيجة التالية كما يلي:

– وفي الحالة البسيطة عندما يتساوى تركيزان من الثلاثة مثلاً a = b فان المعادلة تصبح كما يلي:

– وتعطي بعد التكامل النتيجة الآتية كما يلي:

الحالة الثانية

– وهى عندما تتفاعل جزئيين من مادة واحدة مع جزئ واحد من مادة أخري وتمثل بالمعادلة العامة كما يلي:

2A + B → Products

– وتكون التركيزات عند أي زمن (a – 2x) ، (b – x) وتصبح معادلة السرعة كما يلي:

– وبإجراء التكامل نحصل على المعادلة الآتية كما يلي:

الحالة الثالثة

– أبسط الحالات عندما تتفاعل ثلاث جزيئات من مادة واحدة وتمثل بالمعادلة العامة:

3A → Products

– وهو نفس التفاعل الأول عندما a = b = c وتصبح معادلة السرعة كما يلي:

– وبإجراءالتكامل بين الحدود كما يلي:

– وهي معادلة السرعة لتفاعل بسيط من الرتبة الثالثة وبرسم العلاقة بين 1/(a-x)² مع الزمن نحصل على خط مستقيم له ميل يساوي 2k وتقاطع يساوي. 1/a²

وحدات ثابت السرعة لتفاعلات الرتبة الثالثة (K) 

– يتضح من المعادلة رقم (5) أن وحدات ثابت السرعة K هي كما يلي:

– أي أن القيمة العددية لثابت السرعة في تفاعل الرتبة الثانية تختلف عن الرتبة الأولى في أنها تعتمد على التركيز والزمن.

فترة نصف العمر Half Life period

– تعرف فترة نصف العمر لأي تفاعل بأنها (الزمن اللازم لكي ينخفض تركيز المادة المتفاعلة إلى نصف قيمته الأولية) أو (الزمن اللازم لإتمام نصف التفاعل)

– إذا عوضنا فى المعادلة (5) عن قيمة (x) بالقيمة a/2 يمكن الحصول على فترة نصف العمر كما يلي:

– أى انه في تفاعلات الرتبة الثانية تتناسب فترة نصف العمر تناسباً عكسياً مع مربع التركيز الأولى (الابتدائي)

أمثلة لتفاعلات الرتبة الثالثة

(أ) تفاعلات غازية من الرتبة الثالثة

– لا يعرف على وجه التأكيد إلا خمسة تفاعلات غازية متجانسة من الرتبة الثالثة وكلها تتضمن تفاعل أكسيد النيتريك مع أي من الكلور ، البروم ، الأكسجين والهيدروجين أو الديوتيريوم.

– ففي حالة التفاعل مع الهيدروجين مثلاً كما يلي:

2NO + H₂ → N₂O + H₂O

– وفي وجود زيادة من الهيدروجين يعطي ثابت السرعة بالمعادلة (**)  أعلاه عند زمن t عندئذ تستهلك نصف كمية اكسيد النيتريك أى أن (2x = a/2) وتصبح المعادلة كالآتي:

(ب) تفاعلات الرتبة الثالثة في المحاليل

– ومن أمثلتها كما يلي:

• أكسدة كبريتات الحديدوز في الماء
• التفاعل بين أيونات اليوديد والحديديك في المحاليل المائية
• التفاعل بين كلوريد البينزويل والكحولات في محلول الأثير
• كذلك تحلل حمض الهيبوبروموز في درجة حموضة ثابتة.