خطوات الاستخدام
الخطوة 1: فهم قانون السرعة العام. قانون السرعة العام للتفاعل هو: السرعة = k [A]^m [B]^n ... حيث k ثابت السرعة، وm, n هما رتب التفاعل بالنسبة للمواد المتفاعلة. تحتاج إلى تحديد هذه الرتب من البيانات التجريبية.
الخطوة 2: إدخال بيانات التجارب. أدخل تراكيز المواد المتفاعلة والسرعة الابتدائية لكل تجربة. يجب أن يكون لديك على الأقل تجربتين مع تغير تركيز مادة واحدة في كل مرة لعزل تأثيرها. على سبيل المثال: تجربة1: [A]=0.1 M, [B]=0.1 M, السرعة=0.01 M/s; تجربة2: [A]=0.2 M, [B]=0.1 M, السرعة=0.04 M/s.
الخطوة 3: حساب رتبة كل مادة على حدة. قارن بين تجربتين حيث يتغير تركيز مادة واحدة فقط. إذا تضاعف التركيز وتضاعفت السرعة (أي النسبة =1)، فالرتبة =1. إذا تضاعف التركيز وتضاعفت السرعة 4 مرات (النسبة=2)، فالرتبة=2. استخدم العلاقة: الرتبة = log(نسبة السرعة) / log(نسبة التركيز).
الخطوة 4: إيجاد الرتبة الكلية. الرتبة الكلية للتفاعل هي مجموع الرتب الفردية. مثلاً إذا كانت رتبة A=1 ورتبة B=2، فالرتبة الكلية =3.
الخطوة 5: (اختياري) استخدام طريقة الرسم البياني أو التكامل للتأكد. يمكنك أيضاً رسم ln(السرعة) مقابل ln(التركيز) للحصول على ميل يساوي الرتبة، أو استخدام معادلات التركيز-الزمن المكاملة للتحقق.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على رتبة التفاعل بخطوات الحل كاملة.
الحل
نلاحظ أن عند مضاعفة تركيز A من 0.05 إلى 0.10، تتضاعف السرعة أيضاً من 2.5×10⁻⁴ إلى 5.0×10⁻⁴ (نسبة السرعة=2، نسبة التركيز=2). الرتبة = log(2)/log(2)=1. عند الانتقال من 0.10 إلى 0.20، تتضاعف السرعة أيضاً، مما يؤكد أن الرتبة=1. إذاً التفاعل من الدرجة الأولى بالنسبة لـ A. الرتبة الكلية تعتمد أيضاً على B، لكن إذا كان تركيز B ثابتاً في هذه التجارب، فنحتاج تجارب أخرى لتحديد رتبة B. في هذا المثال، يمكننا حساب الرتبة الكلية بعد تجارب إضافية.
الحل
للتحقق من الرتبة الأولى، نستخدم قانون التركيز-الزمن للرتبة الأولى: ln([A]₀/[A]) = kt. نحسب ln([A]₀/[A]) لكل زمن: عند 50s: ln(0.100/0.0707)=0.346; عند 100s: ln(0.100/0.0500)=0.693; عند 200s: ln(0.100/0.0250)=1.386. نلاحظ أن القيمة تتضاعف كل 100 ثانية تقريباً (0.693→1.386). أيضاً 0.346 * 2 = 0.692 (قريب). لذا فإن ln([A]₀/[A]) تتناسب طرداً مع الزمن، وهذا يؤكد أن التفاعل من الرتبة الأولى. ثابت السرعة k = (ln([A]₀/[A]))/t = 0.693/100 = 6.93×10⁻³ s⁻¹. هذا التطبيق يوضح كيفية استخدام البيانات الزمنية لتحديد رتبة التفاعل.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة رتبة التفاعل.
قيم مُدخَلة قياسية
- بيانات التجارب (تركيز:سرعة ثم فاصلة منقوطة)
- 1:0.02;2:0.08;3:0.18
قيم مُدخَلة مرتفعة
- بيانات التجارب (تركيز:سرعة ثم فاصلة منقوطة)
- 1:0.05;2:0.1;4:0.2