حل أسئلة التفكير الناقد

55. ميّز. بين المناطق المظللة في الشكل 15-3 عند درجتي الحرارة T₁ و T₂ بالاعتماد على عدد الاصطدامات التي تحدث في وحدة الزمن والتي لها طاقة أكبر من أو تساوي طاقة التنشيط.

الحل: المنطقة المظللة تحت المنحنى تمثل عدد الاصطدامات التي لها طاقة متساوية أو أكبر من طاقة التنشيط، فعند T₂ درجة الحرارة العالية عدد الاصطدامات العالية الطاقة أكبر بكثير من عدد الاصطدامات عند درجة الحرارة المنخفضة T₁.

56. تأمل. مخطط الطاقة لتفاعل ماص للطاقة، مكوّن من خطوة واحدة، ثم قارن ارتفاع طاقة التنشيط للتفاعل الأمامي والتفاعل العكسي.

طاقة التنشيط للتفاعل الأمامي أكبر من طاقة التنشيط للتفاعل العكسي.

57. طبق. طريقة مقارنة السرعات الابتدائية لتحديد رتبة التفاعل الكيميائي بالنسبة للمادة المتفاعلة x واكتب مجموعة البيانات التجريبية الافتراضية التي تقود إلى استنتاج أن تفاعل المادة x من الرتبة الثانية.

بدراسة المحاولتين 1و2 فان مضاعفة تركيز المادة [X] يؤدي إلى مضاعفة سرعة التفاعل 4 أضعاف ولأن 2ⁿ = 4 فإن قيمة n = 2 لذلك فرتبة التفاعل ثنائية بالنسبة للمادة X.

وبدراسة المحاولتين 1و3 فإن مضاعفة تركيز المادة [X] 4 أضعاف يؤدي إلى مضاعفة سرعة التفاعل 16 ضعف ولأن 16 = 4ⁿ فإن قيمة n = 2 لذلك أيضاً ينتج لدينا أن رتبة التفاعل ثنائية بالنسبة للمادة X.

²[R=k[X

58. طبّق. نظرية التصادم لتفسير سببين لماذا تؤدي الزيادة في درجة حرارة التفاعل بمقدار 10 k غالباً إلى مضاعفة سرعة التفاعل.

1. إن زيادة درجة الحرارة بمقدار $k$ 10 تزيد من متوسط سرعة تفاعل الجسيمات وعليه تزاد وتيرة التصادمات.
2. تزداد أيضاً عدد التصادمات التي لها طاقة كافية لتكوين المعقد المنشَّط بمقدار الضعف في معظم الأحيان.

59. ارسم. مخططاً يبين جميع الاحتمالات للتصادمات بين جزيئين من المادة المتفاعلة A، وجزيئين من المادة المتفاعلة B، ثم زد عدد جزيئات A من 2 الى 4، وارسم جميع احتمالات التصادم التي يتحد فيها A مع B كم سيزداد عدد التصادمات التي ينتج عنها اتحاد A مع B؟ وعلام يدل ذلك فيما يتعلق بسرعة التفاعل؟

الحل: في البداية كان عدد التصادمات بين A وB وعند زيادة عدد الجزيئات: سيزداد عدد التصادمات بين A وB من 4 إلى 8 أي ما يساوي الضعف وبما أن سرعة التفاعلات تعتمد على عدد التصادمات، فستتضاعف السرعة على الأرجح.

60. صمّم. جدولاً لكتابة تراكيز المواد المتفاعلة في المعادلة التالية مبتدءاً ب 0.1 لكل المتفاعلات ثم حدد قانون سرعة التفاعل باستعمال طريقة مقارنة السرعات الابتدائية: النواتج$\to$aA + bB + cC

بدراسة المحاولتين 1و2 فإن مضاعفة تركيز المادة [A] يؤدي إلى مضاعفة سرعة التفاعل، لذا فرتبة التفاعل أحادية بالنسبة للمادة A وبدراسة المحاولتين 1 و3 فإن مضاعفة تركيز المادة [B] يؤدي إلى مضاعفة سرعة التفاعل 4 أضعاف ولأن 2ⁿ=4 فإن قيمة n=2 لذا فرتبة التفاعل ثنائية بالنسبة للمادة B بدراسة المحاولتين 1 و4 فإن مضاعفة تركيز المادة [D] يؤدي إلى مضاعفة سرعة التفاعل، لذا فرتبة التفاعل أحادية بالنسبة للمادة D.

وبالتالي فإن قانون سرعة التفاعل:

R = k [ِA]¹ [B]² [D]¹ = k [ِA] [B]² [D]