خطوات الاستخدام
أدخل جميع القيم المعروفة في الحقول المخصصة. تأكد من إدخال ثابت السرعة (k) إن كان معروفاً، وتركيز المواد المتفاعلة (مثل [A] و[B])، ورتب التفاعل الخاصة بكل مادة (مثل m و n). إذا كنت تعرف معدل التفاعل (rate)، فأدخله أيضاً. سيحدد النظام المتغير المجهول بناءً على الحقول الفارغة.
حدد المتغير الذي تريد حسابه: معدل التفاعل (rate)، ثابت السرعة (k)، تركيز مادة، أو رتبة تفاعل. يعتمد ذلك على البيانات المتوفرة. مثلاً، إذا كنت تعرف k، وتركيز المواد، ورتب التفاعل، يمكنك حساب معدل التفاعل. أو إذا كنت تعرف معدل التفاعل وباقي المعطيات، يمكنك حساب k.
طبق قانون السرعة العام: rate = k × [A]^m × [B]^n. يعبر هذا القانون عن العلاقة بين سرعة التفاعل وتركيز المواد المتفاعلة. عند حساب معدل التفاعل، اضرب k في حاصل ضرب كل تركيز مرفوع إلى رتبته. عند حساب k، قسّم معدل التفاعل على ( [A]^m × [B]^n ). عند حساب التركيز أو الرتبة، استخدم اللوغاريتمات أو الطرق الجبرية المناسبة.
بالنسبة لحساب رتبة التفاعل (إذا كانت مجهولة)، يجب استخدام بيانات من تجربتين أو أكثر مع تغيير تركيز مادة واحدة في كل مرة. قارن النسب بين التغير في التركيز والتغير في سرعة التفاعل لتحديد الرتبة. مثلاً، إذا تضاعف التركيز وتضاعفت السرعة، فالرتبة = 1. وإذا تضاعف التركيز وتضاعفت السرعة 4 مرات، فالرتبة = 2. وهكذا.
تأكد من دقة الوحدات: عادة ما تكون وحدة معدل التفاعل (mol/L·s)، ووحدة ثابت السرعة تعتمد على الرتبة الكلية. مثلاً، للتفاعل من الرتبة الأولى: k تكون بوحدة (s⁻¹). للتفاعل من الرتبة الثانية: k بوحدة (L/mol·s). تأكد من توافق الوحدات قبل إدخال القيم.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على قانون السرعة بخطوات الحل كاملة.
الحل
بما أن التفاعل من الرتبة الأولى بالنسبة لـ N₂O₅ (رتبة كلية = 1)، فإن قانون السرعة هو: rate = k [N₂O₅]. نعوض القيم: rate = 0.05 s⁻¹ × 0.2 M. نحصل على معدل التفاعل = 0.01 mol/(L·s). هذا يعني أن في بداية التفاعل، يستهلك N₂O₅ بمعدل 0.01 مول لكل لتر في الثانية. مع مرور الوقت، ينخفض التركيز ويقل المعدل. يمكن استخدام هذه المعلومة لحساب الزمن اللازم لنصف التركيز (عمر النصف) والذي يساوي ln2 / k = 0.693 / 0.05 ≈ 13.86 ثانية.
الحل
قانون السرعة للتفاعل من الرتبة الثانية (رتبة كلية = 2) هو: rate = k [HI]². نعوض القيم: 0.0025 = k × (0.5)². إذن 0.0025 = k × 0.25، ومنه k = 0.0025 / 0.25 = 0.01 L/(mol·s). وحدة k توضح أن التفاعل من الرتبة الثانية. يمكن استخدام ثابت السرعة لحساب معدل التفاعل عند أي تركيز. مثلاً عند [HI] = 1 M، يصبح المعدل = 0.01 × 1² = 0.01 mol/(L·s). لاحظ أن مضاعفة التركيز تضاعف المعدل أربع مرات، وهذا يتوافق مع الرتبة الثانية.