Transcript الــــمتابعة الـــــزمنية لــــــتطور جملة كـــــــــــــميائية الـــــمحاليل المـــــــستعملة في الــــــــــتجربة من اعداد االستاذة بـــــهاز مــــليكة

‫الــــمتابعة الـــــزمنية لــــــتطور جملة كـــــــــــــميائية‬
‫الـــــمحاليل المـــــــستعملة في الــــــــــتجربة‬
‫من اعداد االستاذة‬
‫بـــــهاز مــــليكة‬
‫المتابعة الزمنية لتحول كيميائي‬
‫المقصود بالمتابعة الزمنية لتحول كيميائي يحدث في جملة كيميائية هو القيام بجملة‬
‫من القياسات في لحظات‬
‫زمنية مختلفة تخص عدد موالت او التركيز المولي لفرد من االفراد المتفاعلة‬
‫او فرد من االفراد الناتجة‬
‫هناك عدة طرق للمتابعة الزمنية منها الفيزيائية مثل‬
‫قياس الناقلية‬
‫المتابعة عن طريق الطيفية‬
‫المتابعة بقياس الحجم‬
‫المتابعة بقياس الضغط‬
‫او الطريقة الكيميائية‬
‫تعتمد هذه الطريقة على مالحظة التغير في اللون عند اللحظة التي يتم فيه التكافؤ‬
‫بين الفرد الكيميائي المعا َير و الفرد الكيميائي الذي يستعمل للمعايرة‬
‫مثل المتابعة بالمعايرة اللونية‬
‫المتابعة الزمنية لتحول كيميائي بالمعايرة اللونية ‪.‬‬
‫نمزج محلول ‪ s1‬من الماء االكسجين ‪ H2O2‬حجمه ‪50ml‬‬
‫وتركيزه المولي ‪C1=56 10-3 mol/L‬‬
‫مع ‪ 1ml‬من حمض الكبريت تركيزه المولي ‪ 3mol/L‬ثم نخلط المزيج‬
‫مع ‪ 50ml‬محلول ‪ S2‬من يود البوتاسيوم )‪ K+(aq)+I- (aq‬تركيزه المولي‬
‫‪C2=0.2 mol/L‬‬
‫نمزج المحاليل ونشغل الكرونومتر نالحظ ان التفاعل بطيء و يستمر‬
‫في التطور‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫اليود‬
‫على ثنائي‬
‫لتشكل‬
‫الكميائية ‪:‬‬
‫الجملة‬
‫)‪I2 (aq‬‬
‫محلول اليود‬
‫نحصل‬
‫صلب ولما نحله‬
‫تطور جسم‬
‫ثنائي اليود‬
‫‪H+‬‬
‫الفرد الكيميائي‬
‫‪I-‬‬
‫‪H2o2‬‬
‫‪10‬المستعملة‬
‫‪2.8‬المادة االبتدائية للمحاليل‬
‫نحسب كمية‬
‫‪6‬‬
‫)‪I2(aq) + 4H+(aq‬‬
‫‪2I -(aq)+‬‬
‫)‪2H+(aq‬‬
‫التقدم‬
‫‪2.8 10-3‬‬
‫‪2.8 10-3_ Xmax=0‬‬
‫‪-3‬‬
‫=‪Xmax‬‬
‫‪2.8‬‬
‫‪10‬‬
‫_‪-2‬‬
‫‪2.8 10-3_ X‬‬
‫‪X‬‬
‫‪10 2X‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪10 _ 2Xmax=0‬‬
‫‪Xmax‬‬
‫كمية المادة المتشكلة في الوسط التفاعلي )‪n(I2‬‬
‫المعادلة‬
‫‪H2o2(aq) +‬‬
‫المادة‬
‫كمية‬
‫تقدمُحدالتفاعل‬
‫ننشئ‬
‫الذي‬
‫جدول الم‬
‫المتفاعل‬
‫يمكن معرفة‬
‫‪-2‬‬
‫‪10‬‬
‫‪0‬سيوقف هذا التحول الكيميائي‬
‫‪10-2_ 2Xmax‬‬
‫كمية المادة‬
‫)‪(mlmol‬‬
‫‪2.8 10-3_ Xmax‬‬
‫‪0‬‬
‫حالة الجملة‬
‫حالة الجملة‬
‫االبتدائية‬
‫‪ X‬حالة الجملة‬
‫االنتقالية‬
‫‪ Xmax‬حالة الجملة‬
‫األعظمية‬
‫معادلة كمية المادة المتبقية في الوسط التفاعلي‬
‫يسمح جدول تقدم التفاعل بالربط بين كمية المادة للمتفاعالت و‬
‫النواتج في تحول كيميائي‬
‫)‪4H+(aq‬‬
‫‪2H+(aq) +‬‬
‫‪2I -(aq)+‬‬
‫‪H2o2(aq) +‬‬
‫‪X‬‬
‫‪2X‬‬
‫‪10-2_ 2X‬‬
‫‪2.8 10-3_ X‬‬
‫‪ X‬حالة الجملة‬
‫في لحظة ‪t‬‬
‫)‪10-2_ 2 n(I2) 2n(I2‬‬
‫)‪2.8 10-3_ n(I2‬‬
‫‪ X‬حالة الجملة‬
‫في لحظة ‪t‬‬
‫)‪n(I2‬‬
‫الحظ أنه بحساب كمية المادة لثنائي اليود في‬
‫لحظات زمنية مختلفة يمكن استنتاج كمية المادة‬
‫لكل فرد من األفراد الكيميائية المتواجدة في‬
‫الجملة المتطورة‬
‫لتحديد كمية مادة اليود المتشكل بالطريقة الكيميائية‬
‫نتبع البرتوكول التالي‬
‫• نأخد عينة من الوسط التفاعلي ‪10ml‬‬
‫• نقوم بسقي )‪ (trempage‬العينة لتوقيف التفاعل‬
‫هناك نوعيين من السقي‬
‫السقي الفيزيائي ‪ :‬نضع االنبوب الذي يحتوي علي العينة في الثلج‬
‫السقي الكيمائي التمديد و التبريد‬
‫نضع في االنبوب ماء شديد البرودة ف ُنوقف التفاعل ومن جهة أخرى‬
‫نؤثر على التراكيز االبتدائية للمتفاعالت فتنعدم حركة الجزيئات‬
‫ندون الزمن الذي وقفنا فيه التفاعل‬
‫•‬
‫نحضركمية من الماء شديد البرودة ونضيف‬
‫قطرات من محلول تيودان‬
‫مادة التيودان هي النشأ ممزوج‬
‫مع مادة البولة‬
‫نأخد عينة معلومة الحجم من الوسط التفاعلي‬
‫نضيف للعينة الماء شديد البرودة المحظرمع قطرات من محلول‬
‫تيودان أو صمغ النشا‬
‫اللون األزرق الداكن داللة على تواجد ثنائي اليود‬
‫ال ُيضاف صمغ النشا قبل المعايرة بل قبل التكافؤ ألن المركب‬
‫الذي ينتج عن ثنائي اليود مع صمغ النشا بكمية كبيرة يؤثر‬
‫المعاير مما يؤدى الى خطأ في المعايرة‬
‫ببطء شديد في شوارد المحلول‬
‫ِ‬
‫نعاير العينة بمحلول معلوم‬
‫التركيز‬
‫وليكن محلول ثيوكبريتات الصوديوم‬
‫)‪2Na(aq)+S2O3-2(aq‬‬
‫تركيزه ‪c=0.04mol/L‬‬
‫في نقطة التكافؤ يصبح المزيج عديم اللون دليل‬
‫على اختفاء ثنائي اليود‬
‫قبل التكافؤ‬
‫عند التكافؤ‬
‫أثناء المعايرة‬
‫المعادالت النصفية‬
‫اإللكترونية‬
‫شاردة ثيوكبريتات‬
‫المعادلة المنمدجة‬
‫لتحول المعايرة‬
‫جــــدول تـــقدم الــــتفاعل عـــند الــــمعايـــرة‬
‫)‪S4o6-2 (aq‬‬
‫‪2I- (aq)+‬‬
‫‪I2 (aq)+‬‬
‫‪0‬‬
‫‪X‬‬
‫‪2X‬‬
‫‪Xeq‬‬
‫‪Xeq‬‬
‫)‪n(I2‬‬
‫‪n(I2)-X‬‬
‫معادلة‬
‫التفاعل‬
‫‪2S2o3-2 (aq) +‬‬
‫كـــــمية الـــــــــــــــــــــــــــــمـــــــــــــــــادة‬
‫‪0‬‬
‫شاردة ‪tetrathionate‬‬
‫)‪n(S2o3-2‬‬
‫‪n(S2o3-2)-X‬‬
‫‪n(S2o3-2) -Xeq n(I2)-Xeq‬‬
‫التقدم‬
‫حالة الجملة‬
‫حالة الجملة‬
‫‪0‬‬
‫االبتدائية‬
‫‪X‬‬
‫الحالة الجملة‬
‫االنتقالية‬
‫‪ Xmax‬حالة الجملة‬
‫عند التكافؤ‬
‫المعاير‬
‫العالقة بين المحلول الم َعا َير المحلول‬
‫ِ‬
‫)‪S4o6-2 (aq‬‬
‫‪2I- (aq)+‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫المعايرة تام‬
‫بمأن تفاعل)‪n(I2‬‬
‫‪-2‬‬
‫وسريع‪n(S‬‬
‫) ‪2o3‬‬
‫‪X‬‬
‫‪2X‬‬
‫‪n(I2)-X‬‬
‫‪n(S2o3-2)_X‬‬
‫‪Xeq‬‬
‫‪Xeq‬‬
‫‪n(I2)-Xeq =0‬‬
‫‪n(S2o3-2)_Xeq =0‬‬
‫‪I2 (aq)+‬‬
‫معادلة التفاعل‬
‫‪2S2o3-2 (aq) +‬‬
‫التقدم‬
‫كمية المادة‬
‫‪0‬‬
‫فانه عند التكافؤ يتحقق ما يلي‬
‫‪X‬‬
‫‪Xmax‬‬
‫حالة الجملة‬
‫حالة الجملة‬
‫االبتدائية‬
‫الحالة الجملة‬
‫االنتقالية‬
‫حالة الجملة‬
‫اعند التكافؤ‬
‫)‪n(S2o3-2)=2 n(I2‬‬
‫‪n(S2o3-2)_2Xeq=0‬‬
‫‪n(I2)-Xeq=0‬‬
‫ومنه‬
‫)‪n(S2o3-2‬‬
‫= )‪n(I2‬‬
‫‪2‬‬
‫نجد كمية المادة في العينة المعا َيرة هي‬
‫تركيز المحلول‬
‫المعاير‬
‫ِ‬
‫حجم‬
‫العينة‪10mL‬‬
‫‪n(I2)=C.Veq /2‬‬
‫‪I2=C.Veq /2V‬‬
‫نسجل الحجم الالزم للحصول على التكافؤ ونكرر هذه العملية في أزمنة مختلفة‬
‫‪1800‬‬
‫‪1440‬‬
‫‪1080‬‬
‫‪900‬‬
‫‪720‬‬
‫‪510‬‬
‫‪360‬‬
‫‪270‬‬
‫‪160‬‬
‫‪14.5‬‬
‫‪12-5 13.5‬‬
‫‪11.5‬‬
‫‪10.5‬‬
‫‪9.0‬‬
‫‪7.5‬‬
‫‪6.5‬‬
‫‪2.2 4.8‬‬
‫‪2.8‬‬
‫‪2.7‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪2.3‬‬
‫‪2.1‬‬
‫‪1.8‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪1.3‬‬
‫‪0.4 0.96‬‬
‫‪4‬‬
‫‪28‬‬
‫‪27‬‬
‫‪25‬‬
‫‪23‬‬
‫‪21‬‬
‫‪18‬‬
‫‪15‬‬
‫‪13‬‬
‫‪9.6‬‬
‫‪60‬‬
‫)‪Veq(ml‬‬
‫)‪nI2(mlmol‬‬
‫كمية المادة في‬
‫العينة‬
‫)‪I2(mlmol/L‬‬
‫‪4.4‬‬
‫عينة)‪n(I2‬‬
‫العالقة التي تربط العينة بالوسط‬
‫التفاعلي هي تساوي التراكيز‬
‫العالقة بين كمية مادة اليود المتشكل‬
‫في الوسط التفاعلي‬
‫و كمية اليود المتشكل في العينة هي‬
‫)‪t(S‬‬
‫=‬
‫عينة ‪V‬‬
‫وسط تفاعلي )‪n(I2‬‬
‫وسط تفاعلي‬
‫‪V‬‬
‫=‬
‫عينة)‪n(I2‬‬
‫عينة ‪V‬‬
‫‪I2‬‬
‫‪XMAX=0.28 mmol‬‬
‫نرسم منحنى كمية المادة لثنائي اليود المتشكلة بداللة الزمن‬
‫يكون تطور الجملة في البداية سريعا‬
‫و تتناقص سرعة التطور مع مرور الزمن في نهاية التفاعل‬
‫الحظ ميل المماس يتناقص الى أن ينعدم‬
‫العالقة بين سرعات المتفاعالت وسرعات النواتج‬
‫لدينا التحول الكيميائي التالي‬
‫‪c +DD‬‬
‫‪VD‬‬
‫‪d‬‬
‫‪C‬‬
‫=‬
‫‪aA +bB‬‬
‫‪VC‬‬
‫‪c‬‬
‫=‬
‫‪VB‬‬
‫‪b‬‬
‫=‬
‫‪Va‬‬
‫‪a‬‬
‫استخراج نصف زمن التفاعل ‪t1/2‬‬
‫منحنى تقدم التفاعل لناتج التفاعل بداللة الزمن‬
‫)‪x (mol‬‬
‫‪xmax‬‬
‫‪ .1‬يفيد في المقارنة بين تطور جملتين‬
‫‪ .2‬بينت التجارب ان الجملة الكيميائية تتوقف تقريبا عن التطور‬
‫لما تصبح مدة التفاعل تساوي‬
‫‪t=t1/2 .a‬‬
‫حيث ‪ a‬محصور بين ‪ 4‬الى ‪7‬‬
‫‪t‬‬
‫‪xmax/2‬‬
‫‪t1/2‬‬
‫‪0‬‬
‫تأثير الحرارة‬
‫العوامل الحركية‬
‫و نضع‬
‫المحمض‬
‫أنبوب‬
‫نمزج في انبوب اختبار محلول لحمض األوكساليك و محلول برمنغنات البوتاسيوم نضع‬
‫أنبوب أخر‬
‫في حمام مائي‬
‫في حمام‬
‫‪20°‬‬
‫مائي ‪60°‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫نسمي الحظ‬
‫الزمنيغير سرعة التفاعل‬
‫بمرور كل ما‬
‫اللون كيميائي‬
‫تطور لتفاعل‬
‫عامال حركيا‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫يكون تطور جملة كميائية اسرع كلما ارتفعت درجة الحرارة‬
‫التراكيز‬
‫تأثير التراكيز األولية للمتفاعالت‬
‫األولية‬
‫للمتفاعالت‪1‬‬
‫‪mol/L‬‬
‫‪2‬‬
‫التراكيز األولية‬
‫للمتفاعالت‬
‫‪0.5mol/L‬‬
‫‪1‬‬
‫الحظ تطور اللون بمرور الزمن‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫يكون تطور جملة كميائية اسرع كلما كانت التراكيز األولية للمتفاعالت أكبر‬
‫يصبح التفاعل الكميائي اسرع اذا كان الصدم فعاال‬
‫وتوجه األفراد الكميائية توجها سليما‬