درجة التفاعل: الفرق بين النسختين

حيث يتحد 2 [[جزيئ]] من المركب A مع 1 جزيئ من المركب B فينتجا المركب C ، فتعطينا [[ديناميكا حرارية|الديناميكا الحرارية]] [[معادلة معدل التفاعل ]] كالآتي:

وتكون '''درجة التفاعل ''' بالنسبة للمادة A هي 2 وتكون بالنسبة إلى المادة B هي 1 ، وتكون درجة التفاعل الكلية مساوية 1 = 3. ولا يلزم لأن تكون درجة التفاعل عددا صحيحا ، فيمكن أن تساوي صفرا أو عددا أقل من 1 ، ولكنها تميل لأن تكون أعدادا صحيحة في أغلب الأحوال . ويمكن تعيين درجة التفاعل من التجربة فقط ، واستنباطها يتطلب معرفة خط سير التفاعل .

وليس من الضروري أن تمثل الأسات في معادلة المعدل [[حساب العناصر المتفاعلة]] ما عدا في حالة التفاعل الأولي فيكونوا متساويين . أما في حالة التفاعلات المعقدة فقد لا يكون لها درجة تفاعل مساوية لمعاملات حساب العناصر المتفاعلة .

* وعلى سبيل المثال فإن عملية اتحاد [[إيثيل الأسيتات ]] لأيون [[هيدروكسيد|الهيدروكسيد]] فهو تفاعل معقد :<ref>Kenneth A. Connors Chemical Kinetics, the study of reaction rates in solution, 1990, VCH Publishers</ref>:

::CH₃COOC₂H₅ + OH^&minus;− → CH₃COO^&minus;− + C₂H₅OH.

ويمكن وصفه [[معادلة المعدل |بمعادلة معدل التفاعل ]] r:

* ومعدل تفاعل إيثيل الأسيتات في وجود [[تحفيز|العامل المساعد]] إميدازول :

* وفي حالة تفاعل [[أيون|أيونات]] أريلديازونيومaryldiazonium مع النيوكليوفيل nucleophiles

: ArN₂⁺ + X^&minus;− → ArX + N₂

فهل يعني ذلك حقيقة أن جزيئين من المادة A تتصادم مع جزيئ واحد من B وجزيئ C وجزيئ D في نفس الوقت لكي تنتج المادة E ؟

واحتمال تصادم جزيئين أو ثلاثة جزيئات فينتج عنه "ناتج وسطي " يكون أكبر بكثير من احتمال تصادم أربعة أو خمسة جزيئات. وعندما تتصادم جزيئات وسطية مع جزيئات أخرى تنشأ "جزيئات وسطية "أخرى ويستمر ذلك حتى يتكون الناتج E . أي يمكن أن يتم التفاعل على مراحل بالشكل التالي:

ويمكن عن طريق التجربة تعيين كيف تتغير سرعة كل تفاعل أولي بتغير [[تركيز ]] كل من المواد

A و B و C و D .

ويسمى اعتماد سرعة التفاعل على [[أس|الأس]] الذي ترفع إليه [[تركيز]] أحد المواد المتفاعلة '''"درجة التفاعل" لتلك المادة .

نعتبر أن سرعة التفاعل الأولي الأول أعلاه تعتمد على مربع تركيز المادة A فنجد أنه من الدرجة الثانية بالنسبة للمادة A. ونظرا لعدم اشتراك مادة أخرى في هذا التفاعل تكون درجة هذا التفاعل من الدرجة الثانية.

ولننظر إلى سرعة التفاعل الثاني أعلاه ونجد أنها معتمدة خطيا على [[تركيز]] A₂ وكذلك خطيا على تركيز B ولا تعتمد على تركيز C . فيكون التفاعل من الدرجة الأولى بالنسبة إلى A₂, ومن الدرجة الأولى بالنسبة إلى B و من الدرجة صفر بالنسبة إلى تركيز C.

وبافتراض أن سرعة التفاعل الثالث تعتمد خطيا مع تركيز المادة A₂BC,

ولا تعتمد عل تركيز D ، فيكون تفاعل من الدرجة الأولى بالنسبة إلى A₂BC ومن الدرجة صفر بالنسبة إلى المادة D .

لا تعتمد تلك التفاعلات على [[تركيز]] المواد المتفاعلة ، وتكون سرعة التفاعل ثابتة . ويحدث ذلك على سبيل المثال في التفاعلات التي تعتمد على الضوء (فيكون المعامل ''k'' معتمدا على شدة الضوء) [ مع اعتبار [[فوتون|الفوتونات ]] جسيمات .

أمثلة لتلك التفاعلات نجدها في التفاعلات الكيميائية الضوئية وفي [[تحفيز |التفاعلات المحفزة]].

نجد تلك تلك التفاعلات في [[تحفيز |التفاعلات المحفزة]] عند استخدام عامل مساعد وفي عمليات [[تحلل إشعاعي|. التحلل الإشعاعي]] . وتعتمد سرعة التفاعل هنا على [[تركيز]] [[عنصر|العنصر ]] المتحلل فقط.

: A]_''t''] – تركيز المادة A عند النقطة الزمنية ''t''،

: A]₀] – التركيز الابتدائي A .

في تلك التفاعلات تتفاعل مادتين لتكوين مركب أو أكثر . وفيها تعتمد سرعة التفاعل على [[تركيز|تركيزي]] المادتين المتفاعلتين :

وبالتكامل نحصل على تركيز المادة A عند الزمن t:

:[A] –[[تركيز]] المادة A ،

وعند اختلاف المادتين المتفاعلتين

A و B ( وغالبا ما يكون ذلك في [[تفاعل كيميائي|التفاعلات الكيميائية]] ) واختلاف تركيز كل منهما فنجد عند تكامل معادلة السرعة : <ref> Lothar Papula,Enke Verlag (1977), Übungen und Anwendung zur Mathematik für Chemiker, Seite 382-385</ref>:

: A₀ - تركيز المادة A عند الزمن t=0 ،

: B₀ - تركيز المادة B عند الزمن t=0 .

ونجد منها حالات خاصة يكون أحد المادتين المتفاعلتين ذات تركيز عالي جدا بحيث يجعل تغير التركيز مع الزمن خلال سير التفاعل قليل جدا . ونجد مثل ذلك التفاعل مثلا عندما يجري التفاعل في الماء ويكون الماء في تلك الحالة أحد المادتين المتفاعلتين وفي نفس الوقت المذيب للمادة الثانية ، مثلما في التحليل الكهربائي للإستر . في تلك الحالة تتبع سرعة التفاعل نفس سلوك تفاعل من الدرجة الأولى. ونظرا لكون هذا التفاعل على الرغم من ذلك تفاعل بين مادتين فيسمى هذا النوع من التفاعلات "شبه تفاعل من الدرجة الأولى".

كما نجد حالة خاصة أخرى عندما نعين درجة تفاعل عمليا ونجده تفاعل من الدرجة صفر (بالرغم من حدوث تفاعل درجته أعلى من ذلك) ، فيسمى ذلك التفاعل "شبه تفاعل من الدرجة صفر". ونجد ذلك النوع في [[تحفيز| التفاعلات المحفزة]] مثل تحفيز [[الإنزيمات]] أو تحفيز [[ إيثان| الإيثان ]] لاكتساب [[هيدروكسيل]] .

في تلك التفاعلات تتفاعل ثلاثة مواد لإنتاج مركب أو أكثر. ويندر هذا النوع من التفاعلات ، (ومن الوجهة الإحصائية يكون احتمال تصادم بين ثلاثة جزيئات في نفس اللحطة وبالطاقة الكافية نادرا جدا) . في تلك الحالات نجد تفاعل لمادتين يبدأ العملية ثم يتلوها تفاعل مع المادة الثلاثة فتنتج المركب الناتج . ونذكر هنا على سبيل المثال تفاعل الثلاثة جزيئات في [[تفاعل إعادة الارتباط ]] .

بالنسبة إلى التفاعل الأولي <math>\mathrm{3 \, A \ \longrightarrow \ A_2 + A}</math>

ونلاحظ هنا أن المعامل 1/2 يأتي من [[حساب العناصر المتفاعلة]] <math>\mathrm{2A = A_2 }</math> وليس من التفاعل الأولي (بينما كان من المفروض أن نعتبر [[أس |الأس ]] 3 من التفاعل الأولي).

ومن أمثلة تلك التفاعلات نجد التفاعل : <math>\mathrm{3 \, H \ \longrightarrow \ H_2 + H}</math>

* [[تركيز]]

* [[ معدل التفاعل ]]

* [[توازن دينامي]]

* [[توازن ترموديناميكي]]

* [[مول]]

* [[جزء مولي]]

* [[كتلة مولية]]

* [[ثابت معدل التفاعل]]

* [[معادلة معدل التفاعل]]

* [[معادلة ايرينج]]