السنة الثالثة ثانوي
المتابعة الزمنية لتحول كيميائي
أمثلة محلولة
اقترح لكل حالة من الحالات التالية الطريقة الأنسب للمتابعة الزمنية، مع تعليل مقتضب:
تفاعل ينتج عنه غاز في وعاء مفتوح على الهواء.
تفاعل تستبدل فيه شوارد بشوارد .
تفاعل يتشكل فيه ثنائي اليود ذو اللون البني.
تفاعل ينتج غازا داخل حوجلة مغلقة حجمها ثابت.
قياس حجم الغاز المنطلق، لأن الضغط ثابت (وعاء مفتوح): .
قياس الناقلية النوعية: عدد الشوارد ثابت هنا لكن طبيعتها تتغير، و (بـ )، فتتغير وتكون شاهدا على التقدم.
المعايرة اللونية بعد الخمود: ملون، ويمكن معايرته بالثيوكبريتات بوجود صمغ النشاء.
قياس الضغط: الحجم ثابت والغاز محتجز، فيرتفع الضغط بتقدم التفاعل وفق .
نضع كتلة من مسحوق المغنيزيوم في من محلول حمض كلور الماء تركيزه . التحول بطيء وتام.
اكتب معادلة التفاعل.
عين المتفاعل المحد و .
احسب حجم ثنائي الهيدروجين المنطلق في النهاية وكتلة المغنيزيوم المتبقية. معطيات: ، .
أكسدة: ، إرجاع: ، ومنه:
و .
| الحالة | التقدم | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| ابتدائية | |||||
| انتقالية | |||||
| نهائية |
مقارنة النسبتين: و . النسبة الصغرى لشوارد الهيدرونيوم، إذن المتفاعل المحد هو و .
انتبه: ومع ذلك فإن هو المحد، لأن معامله 2. لا تقارن كميتي المادة مباشرة، بل النسبتين .
بتعويض في سطر الحالة النهائية من الجدول:
، أي من المغنيزيوم لم تتفاعل.
تابعنا التفاعل السابق بقياس حجم ثنائي الهيدروجين المنطلق، فاستقر المنحنى عند ، وبلغ عند اللحظة . المماس المرسوم عند يمر بالنقطتين و .
عين زمن نصف التفاعل.
احسب السرعة الحجمية للتفاعل عند .
ثنائي الهيدروجين ناتج ومعامله 1، فعند يبلغ حجمه نصف قيمته النهائية:
ميل المماس عند :
وبما أن :
وهي السرعة الأعظمية، لأن تراكيز المتفاعلات أعظمية عند .
نتابع تشكل ثنائي اليود في مزيج تفاعلي حجمه الكلي . عند لحظة نأخذ عينة حجمها ، نصبها في ماء مثلج، ثم نعاير ما فيها من بمحلول ثيوكبريتات الصوديوم تركيزه ، فنجد حجم التكافؤ . معادلة المعايرة: .
ما دور الماء المثلج؟ وهل يؤثر على ؟
احسب تقدم التفاعل عند هذه اللحظة.
الماء المثلج يحقق الخمود: التبريد يبطئ التفاعل إلى حد يمكن إهماله، والتمديد يخفض التراكيز فيقل تواتر التصادمات. وهو لا يؤثر على ، لأنه لا يغير كمية مادة ثنائي اليود الموجودة في العينة، بل تركيزها فقط.
عند التكافؤ، وحسب معاملات معادلة المعايرة:
وبما أن العينة مأخوذة من مزيج متجانس، فالتقدم في كامل المزيج:
الخطأ الأكثر شيوعا هنا هو التوقف عند كمية العينة ونسيان الضرب في .