روشهای تعیین مرتبه واکنش
در مواردی که براساس شواهد تجربی فقط یک ماده واکنش دهنده در معادله سرعت شرکت دارد به صورت معادله زیر
R=k[A]" (1)
با لگاریتم گیری از طرفین معادله معادله زیر بدست می آید logR=logk +nlog[A]
از ترسیم تغییرات logR نسبت به تغییرات log[A] خط راستی با شیب n ( مرتبه واکنش) به دست می آید .
لازم به یادآوری است که با انجام عملیات ریاضی و بدون استفاده از روش ترسیم نیز امکان محاسبه n وجود دارد. بدین منظور، کافی است که معادله (1) با دوغلظت مختلف [A1] و [A2] به شورت زیر نوشته شود.
logR1=logk+nlog[A1]
logR2=logk+nlog[A2]
با کم کردن این دو معادله از یکدیگر وساده کردن نتیجه می شود که
(2)
مثال- با توجه به جدول زیر که اطلعات حاصل از تجزیه شدن HI(g) را نشان می دهد مرتبه واکنش را بدست آورید .
|
درصد HI تجزیه شده |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
سرعت واکنش R |
15/4 |
71/3 |
37/3 |
87/2 |
جواب- با استفاده از اطلاعات جدول می توان جدول کاملتر را ارئه داد.
|
درصد HI تجزیه شده |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
درصد HI باقی مانده |
95 |
90 |
85 |
80 |
|
باقی مانده gog[HI] |
98/1 |
95/1 |
93/1 |
90/1 |
|
سرعت واکنش R |
15/4 |
71/3 |
37/3 |
87/2 |
|
logR |
618/0 |
570/0 |
530/0 |
458/0 |
پس از این مرحله می توان از دوروش مرتبه واکنش را بدست آورد . از روش ترسیم نمودار و با توجه به رابطه شمار (2)
با توجه به رابطه: 2 = 
= 
باید توجه داشت روش ترسیمی نسبت به روش محاسباتی از دقت بیشتری برخوردار است زیرا همانطور که مشاهده می شود در روش محاسباتب فقط از مختصات دو نقطه استفاده می شود، در حالی که در روش ترسیمی معمولا مختصات نقاط بیشتری مورد استفاده قرار می گیرد. هرچند که در روش ترسیمی هم می توان با استفاده از مختصات دو نقطه خط راست ترسیم کرد و لی هر چقدر که تعداد نقاط و فواصل آنها از یکدیگر بیشتر باشد صحت ترسیم و دقت محاسبات بیشتر است .
2- روش دوم
در مواردی که بیش از یک ماده واکنش دهنده در معادله سرعت دخالت دارد، در یک دمای ثابت و با استفاده از معادله ( R=k[A]n[B]m ( ، با تغییر غلظت یکی از مواد واکنش دهنده( حداقل دو مرتبه ) و ثابت نگه داشتن غلظت بقیه واکنش دهنده ها ، می توان با اندازه گیری سرعت واکنش ، مرتبه مرتبه واکنش را نسبت به واکنش دهنده ای که غلظت آن متغیر است تعیین کرد. برغای مثال با توجه به معادله ذکر شده ، معادلات سرعت با دو غلظت متفاوت A و غلظت ثابت بقیه واکنش دهنده ها به صورت زیر در می آید.
R1=k[A1]n[B1]m……=k'[A1]n
R2=k[A2]n[B2]m……=k'[A2]n
اکنون مشابه موارد قبل با لگاریتم گیری از طرفین هر دو معادلهو سپس کم کردن آنها از یکدیگر و ساد کردن معادله بدست زیر به دست می آید. که n بیانگر مرتبه واکنش نسبت به A است .
با روشی مشابه ولی با ثابت نگه داشتن غلظت A و تغییر در غلظت B می توان m ( مرتبه واکنش نسبت به B را نیز تعیین کرد.
با توجه به دو معادله فوق و جمع mو n ، ......... وغیره مرتبه کلی واکنش به دست می آید.لازم به ذکر است استفاده از روش ترسیمی برای مواردی که چند ماده واکنش دهنده در معادله سرعت شرکت دارند نیز امکان پذیر است. دین منظور ، از ترسیم های جداگانه تغییرات logR نسبت به تغییرات log[A] یا log[B] به ترتیب n و m به دست می آیند.
نکته دیگر که باید توجه داشت در واکنش های که کاتالیز گر استفاده می شود می تواند غلظت کاتالیز گر را نیز مانند مواد واکنش دهنده در رابطه ثابت تعادل محاسبه کرد و برای کاتالیز گر نیز مرتبه ی و اکنش بدست آورد .
منابع:
1- سینتیک شیمایی ، تالیف وستون شوارز ، ترجمه میر هاشم ابطحی زاده، انتشارات مر کز نشر دانشگاهی ، 1364
2-سینتیک شیمیایی ، تالیف مرتضی خلخالی ، انتشارات کلمه ، 1368
3-شیمی عمومی 1و2 ، جلد دوم، تالیف چالز مورتیمور ، ترجمه منصور عابدینی و احمد خواجه نصیر طوسی ، انتشارات مرکزی نشر دانشگاهی ، 1363
در این وبلاگ می توان کتاب های علمی که با آرم نواندیشان منتشر می شود جستجو کرد . برای سفارش کتاب شيمي سال سوم می توانید با ایمیل اختصاصی اینجانب تماس بگیرید: