تبلیغات
علم و دانش - مطالب سینتیک شیمیایی(شیمی)
آموختن علم و دانش بیشتر

تاریخچه سینتیک شیمیایی

تاریخ:سه شنبه 12 مرداد 1395-06:13


تاریخچه سینتیک شیمیایی

از نظر تاریخی مطالعه سرعت واکنشها یکی از قدیمی‌ترین موضوعات شیمی فیزیک بوده است. و نزل در سال 1777 سرعت انحلال فلزات در اسیدها را مطالعه کرد. ویلهمی در سال 1850 هیدرولیز بوسیله اسیدها را مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسید که سرعت واکنش هیدرولیز ساکاروز متناسب با غلظت ساکاروز تجزیه نشده است. ویلهمی را می‌توان پایه گذار سینتیک نامید. درسال 1862 برتلو و سن ژیل نیز نتایج مشابهی روی هیدرولیز استرها در محیط اسیدی داشتند، سرانجام درسال 1863 گولدبرگ و واگ نتایج فوق را تعمیم داده و به صورت قانون اثر غلظت‌ها بیان کردند




نظریه برخورد

تاریخ:دوشنبه 11 مرداد 1395-06:09


در نظریه برخورد ذره های واکنش دهنده به صورت گوی های سخت در نظر گرفته می شوند و یک واکنش شیمیایی زمانی صورت می گیرد که بین ذره های واکنش دهنده برخورد مناسب و موثری صورت پذیرد. یک برخورد موثر سه ویژگی دارد: 1- تعداد برخوردها 2- جهت گیری مناسب ذره ها هنگام برخورد 3- انرژی مناسب ذره ها هنگام برخورد

تعداد برخوردها

بر اساس نظریه برخورد سرعت واکنش به تعداد برخوردهای بین ذرات واکنش دهنده در واحد حجم و در واحد زمان بستگی دارد. این یعنی با افزایش غلظت ذرات واکنش دهنده، تعداد برخوردها در واحد حجم و در واحد زمان زیادتر شده و در نتیجه سرعت واکنش هم افزایش می یابد. همان طور که قبلا گفته شد یکای سرعت mol.l-1.s-1  است که مول مصرفی واکنش دهنده ها در اینجا نشان دهنده تعداد برخوردهاست.

جهت گیری مناسب ذره ها هنگام برخورد

در صورتی که ذرات واکنش دهنده از جهت مناسبی به یکدیگر نزدیک شوند، برخورد صورت می گیرد. برای تشخیص جهت برخورد مناسب باید ابتدا فرمول ها و ساختار لوویس واکنش دهنده ها و فراورده ها را بررسی کنیم تا ببینیم چه پیوندهایی باید شکسته و یا تشکیل شوند. برخورد باید بین اتم هایی از واکنش دهنده ها انجام شود که قرار است با هم تشکیل پیوند بدهند. برای مثال در واکنش زیر تولید فراورده ی Cl2  نشان می دهد برخورد باید بین رادیکال کلر و اتم کلر در مولکولNO2Cl  انجام پذیرد. ( در مطالب بعدی راجع به رادیکال توضیح داده خواهد شد.)

انرژی مناسب ذره ها هنگام برخورد

در زمان برخورد ذرات واکنش دهنده باید انرژی کافی داشته باشند تا پیوندهای اولیه شکسته شوند. حداقل میزان انرژی لازم برای شروع یک واکنش را انرژی فعالسازی یا اکتیواسیون می گویند. در صورتی برخورد با جهت گیری مناسب نتیجه بخش خواهد بود که ذرات واکنش دهنده از این حداقل انرژی برخوردار باشند.

ایرادهای نظریه برخورد

نظریه برخورد ذرات را جدا و مستقل از هم فرض می کند و این فرض در واقع فقط در فاز گازی صادق است. لذا نظریه برخورد در سایر فازها ( محلول، جامد یا مایع) قابل استفاده نیست. همان طور که گفته شد در نظریه برخورد، ذرات واکنش دهنده به صورت گوی های سخت در نظر گرفته می شوند که برخوردی کشسان دارند، منظور از برخورد کشسان برخوردی است که در آن هیچ انرژی صرف تغییر شکل ساختار گوی ها نمی شود.

 امروزه می دانیم که برخورد بین اتم ها کشسان نیست زیرا اتم ها بر یکدیگر اثر می گذارند مانند هم پوشانی در پیوند کووالانسی. در این نظریه تنها حرکت انتقالی ذرات در نظر گرفته شده و به تاثیر حرکات چرخشی و ارتعاشی در واکنش توجهی نشده است. هم چنین با استفاده از نظریه برخورد می توان گفت انرژی فعال سازی وجود دارد اما مقدارش را نمی توان محاسبه کرد.

 




تفاوت های سینتیک و ترمودینامیک

تاریخ:یکشنبه 10 مرداد 1395-21:03


تفاوتهای سینتیک و ترمودینامیک

علم ترمودینامیک بیشتر مبتنی بر تغییر انرژی و آنتروپی است که معمولا همراه با تغییر در سیستم می‌باشد و با استفاده از انرژی آزاد یک واکنش و همچنین ثابت تعادل آن امکان انجام یا عدم انجام یک واکنش شیمیایی را پیش‌بینی می‌کند. اما نتایج ترمودینامیکی به هیچ وجه نمی‌تواند سرعت تغییرات شیمیایی و یا مکانیسم تبدیل واکنش دهنده‌ها اطلاعاتی به ما بدهد. به عنوان مثال اکسیژن و نیتروژن موجود در جو زمین می‌توانند با آب اقیانوسها وارد واکنش شده و اسید نیتریک رقیق تولید کنند.

بر اساس اطلاعات ترمودینامیکی ، این واکنش به صورت خودبه‌خودی می‌تواند انجام شود. اما طبق اطلاعات سینتیکی خوشبختانه سرعت آن خیلی کم می‌باشد. تفاوت مهم دیگر بین سینتیک و ترمودینامیک این است که طبق اصول اساسی ترمودینامیک مقدار ثابت تعادل برای واکنشها مستقل از مسیری است که واکنش دهنده‌ها را به فراورده تبدیل می‌کند اما در سینتیک مسیر واکنش بسیار اهمیت دارد، زیرا کلیه مراحل و مکانیسم واکنشهای شیمیایی را تشکیل می‌دهد.




نکات مبحث سینتیک برای کنکوری ها

تاریخ:جمعه 23 آبان 1393-19:53

1. همواره بین مفاهیم ترمودینامیک و سنتیک تفاوت قائل شوید ، زیرا ترمودینامیک امکان وقوع واکنش را بررسی می کند و پس از آن سنتیک درباره ی چگونگی تبدیل آنها به یکدیگر و شرایط بهینه برای انجام واکنش گفت وگو می کند.

2. اگر مقایسه ی سرعت دو ماده بایک ماده مطرح شود . عامل موثر بر سرعت واکنش ، ماهیت واکنش دهنده است.

3. رابطه قانون سرعت و مفاهیم آن را با حل تمرین به خوبی فراگیرید ، زیرا در کنکور سراسری سال های اخیر از این قسمت سوال طرح شده است .

4. دما یکی از مهم ترین عوامل موثر بر سرعت واکنش های شیمیایی است ، نه مهم ترین عامل

5. بریلیم با آب و بخار آب داغ واکنش نمی دهد ، ولی منیزیم هم با آب سرد وهم با آب گرم واکنش می دهد .

6. در واکنش های چند مرحله ی ، سرعت آهسته ترین مرحله معادل سرعت واکنش کلی است .

7 . با مطالعه ی صفحه های 25 تا 27 ، بین مفاهیم برقراری تعادل شیمیایی و سرعت سنج ارتباط برقرار کنید .

8. فکر کنید صفحه ی 28 نمودارهای آن بسیار مهم می باشد

9. برای تسلط بر انواع مسائل تعادل ؛ سوال های اخیر کنکور سراسری را با دقت حل کنید و به دفتر خودآموزی خود برا ی حل مسائلی در آن ها مشکل داشته اید مراجعه کنید .

10. برای حل مسائل تعادل ، بادر نظر گرفتن مقدار اولیه ی مواد ، جدول ویژه ی تشکیل دهید این جدول شامل سه ردیف است :


ردیف اول
ردیف دوم
ریف سوم

غلظت اولیه ی مواد شرکت کننده را در تعادل شامل می شود
غظلت مواد شرکت کننده از زمان شروع واکنش تا زمان تعادل قرار می دهیم
غلظت های تعادلی مواد موجود در تعادل است




پس از تنظیم جدول ، غلظت های تعادلی را در رابطه ی ثابت تعادل قرار داده و مجهول را به دست می آوریم.

11. در قسمت محاسبه ی ثابت تعادل دو نوع تیپ بندی را مد نظر داشته باشید و از هر تیپ به اندازه ی کافی تمرین وتست کار کنید : - تیپ اول : غلظت های مواد اولیه وفراورده را میدهند واز شماثابت تعادل را می خواهد . - تیپ دوم : ثابت تعادل را می دهند ، غلظت تعادلی همه ی گونه های شرکت کننده در تعادل را می خواهند. در هر دو تیپ شما باید بر نحوه ی محاسبه ی غلظت ها از ر.ی داده های مساله تبحر داشته باشید . همچنین تغییر غلظت مواد واکنش دهنده و فراورده را در هر سه مرحله ی شروع واکنش ، لحظه ی تعادل و پایان واکنش تحلیل کنید.

12. افزودن کاتالیزگر ثابت سرعت واکنش رابه یک نسبت و انرژی فعال سازی واکنش رفت وبرگشت را به یک اندازه کاهش می دهد.



داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

قانون سرعت در سینتیک شیمیایی

تاریخ:جمعه 23 آبان 1393-19:47

رابطه اصلی در بررسی سینتیکی، قانون سرعت (یا معادله سرعت) واکنش مورد نظر است. قانون سرعت، سرعت را به صورت تابعی از غلظت واکنش دهنده ها، غلظت فراورده ها و دما ارائه می دهد. اگر واکنش هایی را در نظر بگیریم که فراورده ها در قانون سرعت ظاهر نشوند، سرعت واکنش در چنین مواردی صرفاً به غلظت واکنش دهنده ها و دما بستگی دارد.

برای واکنش عمومی

aA + bB + … → cC + dD + …

قانون سرعت به شکل زیر است.

R = k[A]m[B]n

نماهای n , m را مرتبه واکنش می نامند. که نشان می دهند چطور سرعت تحت تاثیر غلظت قرار می گیرد. بنابر این اگر با دو برابر کردن [A] سرعت دو برابر شد، سرعت به [A] به توان یک [A]1 بستگی دارد. در این صورت 1= m خواهد بود. به طور مشابه اگر با دو برابر کردن [B] سرعت چهار برابر شود، سرعت به [B] به توان دو، [B]2 بستگی دارد. و در این صورت 2=n خواهد بود. ممکن است در واکنشی سرعت با دو برابر کردن [A] تغییر نکند. در چنین موردی سرعت به [A] وابسته نیست. به عبارت دیگر، سرعت با [A] به توان صفر، [A]0 بستگی دارد. لذا، 0= m خواهد بود.

یک واکنش، مرتبه خاصی نسبت به هر واکنش دهنده و همچنین یک مرتبه کلی دارد. که در مورد مرتبه کلی به سادگی از جمع مرتبه های نسبت به تمام اجزاء به دست می آید.

واکنشی با تنها واکنش دهنده A در ساده ترین حالت از مرتبه اول است اگر، سرعت مستقیماً با [A] متناسب باشد.

R = k[A]

اگر با توان دوم [A] متناسب باشد، در کل از مرتبه دوم می باشد.

R = k[A]2

نویسنده بهزاد میرزایی، وبلاگ دهکده، آموزش شیمی

اگر اصلاً به [A] وابسته نباشد، از مرتبه کلی صفر است. وضعیتی که عموماً در فرآیند کاتالیزور فلزی و بیوشیمیایی اتفاق می افتد.

R = k[A]0 = k(1) = k

یک نکته اصلی این است که از معادله موازنه شده نمی توان مرتبه ها را استنتاج کرد. مرتبه ها باید از قانون سرعت تعیین شوند. ( به جز واکنش های بنیادی که در آن ها مرتبه ها با ضرایب استوکیومتری واکنش موازنه شده برابرند)

مرتبه ها معمولاً اعداد صحیح مثبت یا صفرند. اما ممکن است کسری یا منفی هم باشند. برای واکنش:

CHCl3(g) + Cl2(g) → CCl4(l) + HCl(g)

مرتبه کسری در قانون سرعت آن ظاهر می گردد.

R = k[CHCl3][Cl2

این مرتبه واکنش به این مفهوم است که سرعت به جذر غلظت 2Cl بستگی دارد. برای مثال اگر [Cl2] چهار برابر شود، سرعت با فاکتور2 ، جذر تغییر [Cl2] افزایش می یابد.

نمای منفی به این مفهوم است که با افزایش غلظت آن جزء، سرعت کم می شود. اغلب مرتبه منفی در واکنش هایی دیده می شود که قانون سرعت آن ها فراورده ها را شامل می شود. برای مثال در واکنش جوی:

2O3(g) ⇌ 3O2(g)

قانون سرعت آن چنین تعیین شده است.

R = k[O3]2[O2]-1

با دو برابر شدن غلظت 2O ، سرعت انجام واکنش نصف می گردد.



منبع: اصول شیمی عمومی جلد دوم. تالیف مارتین سیلبربرگ.



داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر دهید()