Transcript Télécharger
التحوالت السريعة والتحوالت البطيئة Les transformations rapides et les transformations lentes .Iتفاعالت األكسدة اختزال .1تعاريف المؤكسِ د هو نوع كيميائي قادر على اكتساب إلكترون أو أكثر. المختزل هو نوع كيميائي قادر على فقدان إلكترون أو أكثر. ِ والمختزل . تفاعل األكسدة-اختزال هو انتقال الكترونات بين متفاعلين ,المؤكسِ د ِ .2 مزدوجات مؤكسد-مختزل ox/red تتكون مزدوجة مؤكسد-مختزل من مؤكسد ومختزل مرافقين مرتبطين بنصف معادلة أكسدة-اختزال. red مثال: .3 ox + ne- خالل التفاعل بين فلز األلمنيوم وأيونات النحاس IIتتدخل المزدوجتان Al3+/Alو Cu2+/Cuحسب نصفي المعادلة: 2+ + 2eAl3+ + 3e- Al Cu Cu و معادلة تفاعل األكسدة-اختزال خالل تفاعل األكسدة-اختزال يحدث انتقال الكترونات من مختزل red1لمزدوجة ox1/red1إلى مؤكسد ox2 لمزدوجة أخرى .ox2/red2 نستنتج معادلة األكسدة-اختزال انطالقا من نصفي معادلتي المزدوجتين المتدخلتين )n2(red1 ox1 + n1e- )n1(ox2 + n2e- red2 n2ox1 + n1red2 n2red1 + n1ox2 التحوالت السريعة والتحوالت البطيئة أمثلة: .iأكسدة فلز األلمنيوم بأيونات النحاس ,IIخالل هذا التفاعل تتدخل المزدوجتان Al3+/Alو Cu2+/Cuوبالتالي معادلة أكسدة-اختزال هذا التفاعل هي : 2(Al )Al3+ + 3e- 2+ )3(Cu + 2e Cu 2Al + 3Cu2+ 2Al3+ + 3Cu .ii أكسدة ثنائي أكسيد الكبريت SO2بأيونات البرمنغنات ,MnO-4خالل هذا التحول تتدخل المزدوجتان MnO4-/Mn2+و SO42-/SO2وبالتالي معادلة أكسدة-اختزال هذا التفاعل هي : 2MnO4- + 5SO2 + 2H2O 2Mn2+ + 5SO42+ + 4H+ 5(SO2 + 2H2O )SO42- + 4H+ + 2e- )Mn2+ + 4H2O 2(MnO4- + 8H+ + 5e- نشاط :1تحوالت سريعة وتحوالت بطيئة تجربة :1إبراز وجود تحوالت كيميائية سريعة .1بمجرد إضافتنا لمحلول هيدروكسيد الصوديوم نالحظ تكون راسب. .2ظهور الراسب في الكأس كان لحظيا ,إذن نصف التحول بالسريع. .3نسمي هذا التفاعل بتفاعل الترسب .معادلته الكيميائية هيCu(OH)2(s) : تجربة :2إبراز وجود تحوالت بطيئة .1نالحظ تلون المحلول تدريجيا باللون األصفر. .2نصف التحول بالبطيء. )Cu2+(aq) + 2HO-(aq S2O32- + 6H+ + 4 e2S + 3H2O .3 S2O32- + H2O 2SO2 + 2H+ + 4e2S + 2SO2 + 2H2O 2S2O32- + 4H+ التحوالت السريعة والتحوالت البطيئة .IIالتحوالت السريعة والتحوالت البطيئة .1التحوالت السريعة تحدث التحوالت السريعة في وقت وجيز ,بحيث ال يمكن تتبع تطورها بواسطة آالت القياس. أمثلة: I2 + 2e2I احتراق الشهب النارية. 2S2O32 تفاعل ثنائي اليود I2مع ثيوكبريتات الصوديوم )S4O62- + 2e- .(2Na+ + S2O32- التحوالت البطيئة .2 2I- + S4O62- I2 + 2S2O32- يمكن تتبع تطور التحوالت البطيئة بالمالحظة العينية أو بآالت القياس ,وذلك خالل ثوان أو دقائق أو ساعات. أمثلة: .3 تفاعل أكسدة-اختزال ذاتية أليونات الثيوكبريتات S2O32في وسط حمضي. تكون الصدأ والزنجار. S2O32- + 6H+ + 4 e2S + 3H2O S2O32- + H2O 2SO2 + 2H+ + 4e2S + 2SO2 + 2H2O 2S2O32- + 4H+ تقنيات التتبع الزمني لتحوالت بطيئة تمكن المالحظة العينية من تتبع التحوالت الكيميائية التي تنتج عنها ظواهر مرئية ,وللقيام بدراسة كمية لهذه التحوالت يتم اللجوء إلى تقنيات مثل: قياس المواصلة. قياس pHالمحلول. . ... التحوالت السريعة والتحوالت البطيئة نشاط :2العوامل الحركية .1 تجربة :1تأثير تركيز المتفاعالت على سرعة تفاعل كيميائي كأس رقم حجم محلول )(K++I- حجم حمض الكبريتيك حجم الماء المقطر حجم الماء األكسجيني حجم الخليط التفاعلي التركيز البدئي [I-]0 التركيز البدئي [H+]0 التركيز البدئي [H2O2]0 المدة الزمنية ()3 ()2 ()1 40 mL 20 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 30 mL 50 mL 60 mL 20 mL 20 mL 20 mL 100 mL 100 mL 100 mL 8 10-2 mol.L-1 4 10-2 mol.L-1 2 10-2 mol.L-1 5 10-2 mol.L-1 5 10-2 mol.L-1 5 10-2 mol.L-1 10-2 mol.L-1 10-2 mol.L-1 10-2 mol.L-1 t3 < t2 t2 < t1 t1 .2خالل هذا التحول تتدخل المزدوجتان: نصف معادلتها: • )I2(aq)/I-(aq ) H2O2(aq)/H2O(lنصف معادلتها: • 2e)2H2O(l )2H2O(l) + I2(aq 2I- I2(aq) + H2O2(aq) + 2H+(aq) + 2e)(aq )H2O2(aq) + 2I-(aq) + 2H+(aq .3انطالقا من نتائج التجربة نستنتج أنه كلما زاد تركيز أحد المتفاعالت إال وزادت سرعة التحول. التحوالت السريعة والتحوالت البطيئة تجربة :2تأثير درجة الحرارة على سرعة تفاعل كيميائي .1اختفاء اللون البنفسجي كان أسرع في الكأس الموضوعة في حمام مريم .نستنتج إذن أن ارتفاع درجة الحرارة يزيد من سرعة التفاعل. .IIIالعوامل الحركية .1تعريف العوامل الحركية هي العوامل التي تؤثر على حركية التحوالت الكيميائية ,وذلك برفع سرعة تفاعل جد بطيء ,أو بخفض سرعة تفاعل سريع ,أو غير مرغوب فيه. .2 تأثير تركيز المتفاعالت بصفة عامة ,تزداد سرعة تحول كيميائي كلما كان التركيز البدئي لمتفاعل واحد أو عدة متفاعالت أكبر. أنظر النشاط – 2تجربة .1 مثال: .3 تأثير درجة الحرارة بصفة عامة ,تزداد سرعة تحول كيميائي مع ارتفاع درجة حرارة المجموعة الكيميائية. أنظر النشاط – 2تجربة .2 مثال: .4 تطبيقات يحتفظ بالمواد الغذائية داخل الثالجة قصد إبطال تفاعالت التحلل. يكون طهي المواد الغذائية أسرع في طنجرة الضغط ,حيث يرفع الضغط الزائد درجة حرارة غليان الماء إلى 120°Cتقريبا ,وهكذا تتقلص مدة الطهي. في المختبر ,تتطلب عدة تحوالت تسخين المجموعة المتفاعلة ,مثل تمييز األلدهيدات بواسطة كاشف فيهلين أو كاشف تولينس.