فيديو السؤال: تحديد الترتيب الصحيح لمعدلات التفاعل لتفاعلات مختلفة العلوم • الصف الثالث الإعدادي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل الآتي أربعة تفاعلات مختلفة لعينة من فلز مع حمض. أي من الآتي يتوقع أن يكون ترتيب معدل التفاعل للتفاعلات الأربعة من الأبطأ إلى الأسرع؟ افترض أن الكتلة الكلية للفلز وتركيز الحمض ودرجة الحرارة هي نفسها لجميع التفاعلات. (أ) ‪A‬‏، ‪C‬‏، ‪B‬‏، ‪D‬‏؛ (ب) ‪D‬‏، ‪B‬‏، ‪C‬‏، ‪A‬‏؛ (ج) ‪C‬‏، ‪B‬‏، ‪A‬‏، ‪D‬‏؛ (د) ‪B‬‏، ‪D‬‏، ‪C‬‏، ‪A‬‏؛ (هـ) ‪D‬‏، ‪A‬‏، ‪C‬‏، ‪B‬‏.

كل كأس زجاجية من الكؤوس الموضحة تمثل تفاعلًا بين فلز وحمض. وعرفنا من السؤال أن الكتلة الكلية للفلز، وتركيز الحمض، ودرجة الحرارة هي نفسها لجميع التفاعلات. لكن في كل تفاعل من هذه التفاعلات، قسم الفلز إلى عدد مختلف من القطع. وعلينا تحديد كيف سيؤثر ذلك على معدل التفاعل، ثم ترتيب التفاعلات من الأبطأ إلى الأسرع.

معدل التفاعل هو قياس مدى التغير في تركيز أو كتلة أو حجم المتفاعل أو الناتج خلال الزمن. بعبارة أبسط، يمكن تعريف معدل التفاعل بأنه سرعة حدوث التفاعل الكيميائي. وتحدث التفاعلات الكيميائية عندما تتصادم الجسيمات بنجاح بعضها ببعض. إذا تمكنا من زيادة عدد التصادمات بين الجسيمات، فستزداد فرصة حدوث تصادم ناجح وسيزيد معدل التفاعل. بعبارة أخرى، زيادة عدد التصادمات تؤدي إلى حدوث تفاعل بمعدل أسرع. دعونا ننظر إلى التفاعل بين الجسيمات البرتقالية والوردية. في هذا المثال، المادة الوردية هي مادة صلبة ذات جسيمات متراصة بإحكام.

ولكي يحدث التفاعل، يجب أن تتصادم الجسيمات البرتقالية بنجاح مع الجسيمات الوردية. في البداية، يمكن للجسيمات البرتقالية أن تتصادم فقط مع الجسيمات الوردية الخارجية. ولا يمكن للجسيمات الداخلية أن تتفاعل إلا بعد تفاعل الجسيمات الخارجية، لكن دعونا نفكر فيما سيحدث إذا قسمنا المادة الصلبة إلى نصفين. يظل العدد الكلي للجسيمات الوردية كما هو. لكن عند تقسيم المادة الصلبة إلى نصفين، نكون قد زدنا عدد الجسيمات الخارجية التي يمكنها أن تتفاعل في البداية. وإذا قسمنا هذين النصفين من المادة الصلبة مرة أخرى، فسيتفاعل المزيد من الجسيمات الوردية مع الجسيمات البرتقالية. ففي كل مرة تقسم فيها المادة الصلبة، يزيد عدد الجسيمات المتاحة للتفاعل في البداية. ومن ثم، سيزداد عدد التصادمات الناجحة ويزيد معدل التفاعل.

بتقسيم المادة الصلبة، يكون ما فعلناه هو زيادة مساحة سطحها. ومن ثم، فإن زيادة مساحة السطح تزيد من عدد التصادمات، وهو ما يزيد من معدل التفاعل. وعليه، فإن أبطأ تفاعل بين فلز وحمض هو التفاعل الذي يكون للفلز فيه أصغر مساحة سطح. وأسرع تفاعل هو التفاعل الذي يكون للفلز فيه أكبر مساحة سطح. إذن، لترتيب التفاعلات من الأبطأ إلى الأسرع، يجب أن نسرد التفاعلات بالترتيب من أصغر مساحة سطح للفلز إلى أكبر مساحة سطح له.

الفلز المستخدم في التفاعل ‪A‬‏ له أصغر مساحة سطح؛ لذا يجب أن يكون هذا التفاعل هو الأبطأ. وبتقسيم المادة الصلبة إلى قطعتين تزيد مساحة السطح؛ لذا يجب أن يكون التفاعل ‪C‬‏ أسرع من التفاعل ‪A‬‏. كلما يزيد عدد مرات تقسيم الفلز، تصبح مساحة السطح أكبر. إذن، الفلز الموجود في التفاعل ‪B‬‏، الذي قسم إلى 20 قطعة، يجب أن يكون له مساحة سطح أكبر من الفلز في التفاعل ‪C‬‏. والفلز الموجود في التفاعل ‪D‬‏، الذي قسم إلى 80 قطعة، يجب أن تكون مساحة سطحه هي الأكبر. لذا، يجب أن نتوقع أن يكون التفاعل ‪B‬‏ أسرع من التفاعل ‪C‬‏ ويكون التفاعل ‪D‬‏ هو التفاعل الأسرع من كل هذه التفاعلات.

لقد حددنا أن التفاعلات من الأبطأ إلى الأسرع هي ‪A‬‏، ‪C‬‏، ‪B‬‏، ‪D‬‏، وهو ما يتوافق مع الخيار (أ).