بسم الله الرحمان الرحيم 530 كيم الحركية الكيميائية د. عمار بن محمد تيغزه Email: ammar@ksu.edu.sa هاتف: 4675954 Web: HTTP://faculty.ksu.edu.sa/tighezza

الكتب المرجعية الحركية الكيميائية وميكانيكيات التفاعلات د. سليمان بن حمد الخويطر Kinetics and Mechanism Arthur A. Frost and Ralph G. Pearson

الفصول المطلوبة الفصول الخمسة الأولى من الكتاب العربي (الخويطر) الفصول الثلاثة الأولى من الكتاب الأنجليزي (Frost)

مراجعة أساسيات الحركية الكيميائية تغير التركيز مع الزمن سرعة التفاعل قانون سرعة التفاعل رتبة التفاعل تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل

تغير التركيز مع الزمن R  X  P

سرعة التفاعل تعريف السرعة : هي مقدار التغير في تركيز مادة ما (متفاعلة كانت أو ناتجة) في خلال وحدة الزمن. عبارات السرعة: dC / dt أو ΔC / Δt سرعة لحظية سرعة متوسطة

العلاقة بين سرعات المتفاعلات والنواتج ترتبط سرعة التفاعل مع سرعات المتفاعلات والنواتج من خلال معاملاتها في معادلة التفاعل الموزونة، فبالنسبة للتفاعل : a A + b B  x X + y Y لدينا:

لا علاقة للمعاملين a و b مع الأسين α و β قانون السرعة بالنسبة لتفاعل من الشكل: aA + bB  Products تكون عبارة قانون السرعة: Rate = k [A]α [B]β ملاحظة: لا علاقة للمعاملين a و b مع الأسين α و β

بصورة عامة من أجل التفاعل : A + B + C + …  Products Rate = k [A]α [B]β [C]γ… حيث تمثل α ، β و γ .... الرتب الجزئية ويمثل مجموعها n = α + β + γ + …. الرتبة الكلية للتفاعل

العبارات التفاضلية والتكاملية لقانون السرعة نعتبر تفاعل بسيط من الشكل: A  Products نفترض أن A يعبر عن تركيز المادة A وأن a يعبر عن تركيزها الإبتدائي A = [A]t = a – x , a = [A]0

تفاعل الرتبة صفر العبارة التفاضلية للسرعة: - dA/dt = kA0 = k العبارة التكاملية للسرعة: A = a – k t or x = k t

Ln(a/A) = k t or Ln(a/a-x) = k t تفاعل الرتبة الأولى العبارة التفاضلية للسرعة: - dA/dt = kA1 = kA العبارة التكاملية للسرعة: Ln(a/A) = k t or Ln(a/a-x) = k t

1/A = 1/a + k t or x /a(a-x) = k t تفاعل الرتبة الثانية العبارة التفاضلية للسرعة: - dA/dt = kA2 العبارة التكاملية للسرعة: 1/A = 1/a + k t or x /a(a-x) = k t

تفاعل الرتبة n (n ≠ 1) العبارة التفاضلية للسرعة: - dA/dt = kAn العبارة التكاملية للسرعة: 1/An-1 = 1/an-1 + (1-n)k t

حركية التفاعلات البسيطة التي تحتوي أكثر من متفاعل واحد ملخص لقوانين السرعة في حالتي الرتبة الثانية والثالثة

الرتبة الثانية الحالة العامة: (a ≠ b) الحالة الخاصة: (a = b) A + B  Product الحالة العامة: (a ≠ b) الحالة الخاصة: (a = b) الحالة الخاصة: (A  B + Prod) Rate = kAB

الرتبة الثانية zA + yB  Prod الحالة العامة: الحالة الخاصة: or or

الرتبة الثالثة A + B + C  Prod الحالة العامة: (a ≠ b ≠ c)

تعيين رتبة التفاعل وثابت السرعة طريقة التكامل طريقة التفاضل طريقة عمر النصف طريقة العزل

طريقة التكامل تتمثل هذه الطريقة في رسم تغيرات إحدى العبارات التكاملية للتركيز (التي رأيناها سابقا) مع الزمن والتأكد من أنها خطية ملاحظة: تستلزم هذه الطريقة العلم المسبق للرتبة و إلا تجرب كل الرتب لغاية الحصول على الرتبة الصحيحة

Log(Rate) = Log(k [B]β [C]γ… ) + α Log([A]) طريقة التفاضل تعتمد هذه الطريقة على العبارات التفاضلية للسرعة، حيث ترسم تغيرات لوغاريتم السرعة [Log(Rate)]مع لوغاريتم تركيز أحد المتفاعلات مع تثبيت تراكيز المتفاعلات الأخرى: Rate = k [A]α [B]β [C]γ… Log(Rate) = Log(k [B]β [C]γ… ) + α Log([A])

نلاحظ أنه عند رسم Log(Rate) مع Log(A) نحصل على مستقيم ميله يساوي α (الرتبة الجزئية بالنسبة لـ A) تستخدم هذه الطريقة على وجهين مختلفين: * طريقة السرعة اللحظية (تجربة واحدة) * طريقة السرعات الإبتدائية (عدة تجارب)