شرح الدرس الثاني سرعة التفاعلات الكيميائية مع أسئلة مجاب عنها علوم الثالث الاعدادى ترم ثانى

الدرس الثاني سرعة التفاعلات الكيميائية
التفاعل الكيميائي عملية تتحول فيها مادة كيميائية إلى مادة أخرى . وتختلف التفاعلات الكيميائية في سرعة حدوثها , فهناك تفاعلات تتم في وقت قصير جدا مثل الألعاب النارية , كما أن هناك تفاعلات ذات معدل بطيء نسبيا , مثل تفاعل الزيوت مع الصودا الكاوية , وهناك تفاعلات بطيئة جدا تحتاج لعدة شهور مثل صدأ الحديد , وهناك تفاعلات بطيئة جدا جدا تحتاج لعشرات أو مئات السنين كالتفاعلات التي تحدث في باطن الأرض لتكوين النفط .
فما هي سرعة التفاعل الكيميائي ؟
وما العوامل المؤثرة عليها ؟
تعريف سرعة التفاعل الكيميائي
للتعرف على معنى سرعة التفاعل الكيميائي ندس التفاعل الكيميائي التالي :
يتفكك غاز خامس أكسيد النيتروجين إلى غاز ثاني أكسيد النيتروجين وغاز الأكسجين تبعا للمعادلة التالية :
N2O5 2NO2 + ½ O2
وتتجمع ذرات الأكسجين مكونة جزيئات تتصاعد , ويوضح الرسم البياني التالي معدل تفكك غاز خامس أكسيد النيتروجين مع الزمن , حيث يمثل التركيز (مول/لتر) على المحور الرأسي , والزمن (دقيقة) على المحور الأفقي :
• الخط البياني الأزرق يعبر عن التغير في تركيز خامس أكسيد النيتروجين .
• الخط البياني الأحمر يعبر عن تركيز ثاني أكسيد النيتروجين .
• الخط البياني الأخضر يعبر عن تغير تركيز الأكسجين .
نلاحظ في بداية التفاعل أن تركيز خامس أكسيد النيتروجين 0.16 مول/لتر أي بنسبة 100% بينما يكون تركيز غازي ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين صفر% , وبمرور الزمن يبدأ تركيز غاز خامس أكسيد النيتروجين في الانخفاض , بينما يزيد تركيز غازي ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين , وفي نهاية التفاعل يكون تركيز غاز خامس أكسيد النيتروجين صفر مول/ لتر , أي بنسبة صفر % بينما يزيد تركيز غازي ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين 100%
لاحظ الرسم البياني جيدا وأكمل الجدول التالي :

الزمن (دقيقة) تركيز المواد المتفاعلة (مول/ لتر) تركيز المواد الناتجة (مول /لتر)
N¬2O5 NO2 O2
بداية التفاعل
بعد دقيقتين
بعد 4 دقائق
بعد 8 دقائق
نهاية التفاعل
ويمكن تعريف سرعة التفاعل الكيميائي كالآتي :
سرعة التفاعل الكيميائي : "التغير في تركيز المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في وحدة الزمن" .
وتقاس سرعة التفاعل عمليا بمعدل اختفاء إحدى المواد المتفاعلة أو معدل ظهور إحدى المواد الناتجة.
عند إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى محلول كبريتات النحاس الأزرق يتكون كبريتات صوديوم عديمة اللون , وراسب أزرق من هيدروكسيد النحاس , وتقاس سرعة هذا التفاعل بمعدل اختفاء لون كبريتات النحاس أو معدل ظهور الراسب .
العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي
تتوقف سرعة التفاعل الكيميائي على عدة عوامل منها :
• طبيعة المتفاعلات .
• تركيز المتفاعلات .
• درجة حرارة التفاعل .
• العوامل الحفازة .
(1) طبيعة المتفاعلات :
من عوامل زيادة سرعة التفاعل الكيميائي طبيعة المواد المتفاعلة , ويقصد بها عاملان هما :
• نوع الترابط في المواد المتفاعلة .
• مساحة المادة المعرضة للتفاعل .
نوع الترابط في المواد المتفاعلة :
المركبات التساهمية : تكون بطيئة في تفاعلاتها , لأنها لا تتفكك أيونيا وتكون التفاعلات بين جزيئات المركبات التساهمية .
المركبات الأيونية : تكون سريعة في تفاعلاتها لأنها تتفكك أيونيا , ويكون التفاعل بين الأيونات وبعضها مثل تفاعل كلوريد الصوديوم مع نترات الفضة , حيث يتفكك كل مركب منهما إلى أيوناته , ويتم التفاعل بين الأيونات .
NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3
Na+ Cl- + Ag+ NO3- Ag+ Cl- + Na+ + NO3-
مساحة المادة المعرضة للتفاعل :
مساحة سطح المواد المتفاعلة تؤثر أيضا في سرعة التفاعل الكيميائي , فكلما زادت مساحة سطح المواد المتفاعلة زادت سرعة التفاعل الكيميائي .
مساحة السطح المعرض للتفاعل صغيرة , حيث تتفاعل الجزيئات (ذات اللون الأحمر) مع جزيئات الطبقة الخارجية فقط , ولا تتفاعل مع الجزيئات في عمق المادة .
عند تفتيت المادة تزداد مساحة السطح المعرض للتفاعل , فتتفاعل الجزيئات (ذات اللون الأحمر) مع معظم جزيئات الطبقة الخارجية والجزيئات التي كانت في عمق المادة .
نشاط : اكتشف تأثير مساحة السطح على سرعة التفاعل الكيميائي .
الأدوات : حجمان متساويان من حمض الهيدروكلوريك المخفف – كتلتان متساويتان من الحديد إحداهما على شكل برادة والأخرى قطعة واحدة – أنبوبتا اختبار .
الخطوات :
1- ضع في الأنبوبة (أ) برادة الحديد وفي الأنبوبة (ب) قطعة الحديد .
2- ضع في كل من الأنبوبتين حجما متساويا من حمض الهيدروكلوريك المخفف .
ماذا تلاحظ ؟
أي التفاعلين يحدث أسرع ؟
بم تفسر ذلك ؟

معدل تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع برادة الحديد أسرع منه مع قطعة من الحديد , لأنه في حالة برادة الحديد تكون مساحة السطح المعرض للتفاعل أكبر من حالة قطعة الحديد , ولذلك ينتهي التفاعل في حالة المسحوق في وقت أقل من قطعة الحديد الواحدة .
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
نستنتج أن سرعة التفاعل الكيميائي تزداد بزيادة مساحة السطح المعرض له .
(2) تركيز المتفاعلات :
أحد عوامل زيادة سرعة التفاعل الكيميائي هو زيادة تركيز المواد المتفاعلة الذي يجعل عدد التصادمات بين الجزيئات أكثر , وبالتالي تصبح سرعة التفاعل أكبر .
يوضح شكل (23) شكل تركيز الأكسجين على معدل الاحتراق , يوضح شكل(أ) احتراق سلك ألومنيوم في أكسجين الهواء الجوي , شكل (ب) احتراق ألومنيوم في دورق يحتوي على أكسجين .
احتراق سلك الألومنيوم في الأكسجين داخل الدورق (تركيز كبير) أسرع من احتراق سلك الألومنيوم في أكسجين الهواء الجوي (تركيز الأكسجين أقل) .
نشاط : تأثير تركيز المتفاعلات على سرعة التفاعل الكيميائي .
المواد والأدوات : قطعتا ماغنسيوم نفس الحجم – 2 أبنوبة اختبار – حمض هيدروكلوريك مخفف وآخر مركز .
الإجراءات :
1- ضع في الأنبوبة (أ) (شكل 24) حمض هيدروكلوريك مخفف وفي الأنبوبة (ب) (شكل 25) نفس الكمية ولكن مع حمض هيدروكلوريك مركز .
2- ضع قطعة ماغنسيوم في كل من الأنبوبتين .
ماذا تلاحظ ؟
أيهما تحتوي على فقاعات أكثر ؟
بم تفسر ذلك ؟

نستنتج من ذلك أن سرعة التفاعل الكيميائي تزداد بزيادة تركيز المواد المتفاعلة .
(3) درجة حرارة التفاعل
العامل الآخر لزيادة سرعة التفاعل الكيميائي هو زيادة درجة الحرارة التي تجعل عدد التصادمات بين الجزيئات أكثر , وبالتالي تصبح سرعة التفاعل أكبر , فمعظم التفاعلات الكيميائية تزداد سرعتها بارتفاع درجة الحرارة .
ماذا تفعل لحفظ الطعام لمدة زمنية كبيرة ؟ وماذا تفعل لطهي الطعام بشكل أسرع ؟
نشاط : اكتشف تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل الكيميائي .
المواد والأدوات : 2 كأس زجاجية متماثلتين – قرصا فوار – ماء بارد – ماء ساخن .
الإجراءات :
1- ضع في الكأس (أ) (شكل 28) ماء باردا إلى منصفه وفي الكأس (ب) ماء ساخنا (شكل 29) إلى منتصفه .
2- ضع قرصا فوارا في كل من الكأسين .
ماذا تلاحظ ؟
أيهما أسرع فورانا ؟
بم تفسر ذلك ؟

نستنتج من ذلك أن سرعة التفاعل الكيميائي تزداد بزيادة درجة حرارة التفاعل .
(4) العوامل الحفازة :
العامل الحفاز هو مادة تزيد من معدل التفاعل الكيميائي دون أن تشترك فيه , فبعض التفاعلات الكيميائية تكون بطيئة جدا وعند إضافة عامل مساعد جد أن سرعة التفاعل تزداد بشكل أكبر , وأغلب العوامل المساعدة تزيد من سرعة التفاعل ويسمى حفزا موجبا , وبعضها يقلل من سرعة التفاعل ويسمى حفزا سالبا .
للعامل المساعد بعض الخواص منها :
1- أنه يغير من سرعة التفاعل , ولكنه لا يؤثر على بدء أو إيقاف التفاعل .
2- لا يحدث له أي تغيير كيميائي أو نقص في الكتلة قبل وبعد التفاعل .
3- يرتبط أثناء التفاعل بالمواد المتفاعلة , ثم ينفصل عنها بسرعة لتكوين النواتج في نهاية التفاعل .
4- يقلل من الطاقة اللازمة للتفاعل .
5- غالبا ما تكفي كمية صغيرة من العامل الحفاز لإتمام التفاعل .
نشاط : اكتشف تفكك فوق أكسيد الهيدروجين .
المواد والأدوات : فوق أكسيد الهيدروجين – ثاني أكسيد المنجنيز – أنبوبتا اختبار .
الإجراءات :
1- ضع في كل من الأبنوبتين حجما متساويا من فوق أكسيد الهيدروجين .
2- ضع في إحدى الأنبوبتين كمية صغيرة من ثاني أكسيد المنجنيز .
ماذا تلاحظ ؟

أيهما يصدر فقاعات أكسجين أكثر ؟

بم تفسر ذلك ؟

نشاط : اكتشف تأثير الإنزيمات على سرعة التفاعل الكيميائي .
المواد والأدوات : فوق أكسيد الهيدروجين – قطعة بطاطا – كأس زجاجية .
الإجراءات :
* املأ الكأس الزجاجية حتى منتصفها بفوق أكسيد الهيدروجين .
ماذا تلاحظ ؟

* ضع قطعة البطاطا في الكأس الزجاجية كما بالشكل (31)
ماذا تلاحظ ؟

أي الحالتين تصدر فقاعات أكسيجن أكثر ؟

بم تفسر ذلك ؟

الارتباط بالعلوم الأخرى :
علم الأحياء :
• يحتوي جسم الإنسان على آلاف من أنواع الإنزيمات , ويؤدي كل نوع وظيفة واحدة محددة وبدون الإنزيمات لا يمكن للمرء أن يتنفس أو يتحرك أو يهضم الطعام .
• ويمكن لجزئ إنزيم واحد أن يؤدي عمله كاملا مليون مرة في الدقيقة , ويحدث التفاعل في وجود الإنزيمات بسرعة تفوق سرعة حدوثه بدون الإنزيم بآلاف أو حتى ملايين المرات .

تدريبات على الدرس الثاني
(1) أكمل العبارات التالية :
1- في بداية التفاعل تكون نسبة تركيز المتفاعلات تساوي ................ %
2- التغير في تركيز المواد المتفاعلة والناتجة في وحدة الزمن ............
3- زيادة تركيز المواد المتفاعلة تجعل سرعة التفاعل الكيميائي ...............
4- المركبات التساهمية تكون تفاعلاتها ...............
5- مسحوق كلوريد الصوديوم يتفاعل ............. من مكعب كلوريد الصوديوم مساو له في الكتلة.
6- مادة تزيد من سرعة التفاعل الكيميائي دون أن تدخل في التفاعل تسمى ..............
(2) تم تفسر :
1- تستخدم الثلاجة في حفظ الأطعمة ؟
2- يستخدم النيكل المجزأ في هدرجة الزيوت بدلا من قطع النيكل ؟
3- التفاعلات بين المركبات الأيونية سريعة والتساهمية بطيئة ؟
4- تزداد سرعة التفاعل الكيميائي بزيادة تركيز المواد المتفاعلة ؟
(3) المعادلة التالية تفسر تفكك مركب .
2X 2Y + Z
المخطط التالي يوضح التغير في تركيز المتفاعلات والنواتج حسب الزمن . اكتب مستعينا بالمخطط الذي أمامك اسم المركب الذي يشير إليه كل رقم .
(4) أكمل المعادلات الآتية :
NaCl + AgNO3 ……….. + ……….
Cu (OH)2 ……….. + ……….
2NaNO3 ……….. + ……….
2HgO ……….. + ……….
(5) وضح بتجربة عملية كلا من :
1- أهمية العامل المساعد في التفاعلات الكيميائية .
2- تأثير مساحة السطح على سرعة التفاعل الكيميائي .
3- تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل الكيميائي .