التتبع الزمني لتحول كيميائي

‫ﻣﻌﻬﺪ ﺍﻟﻴﻘﻈﺔ‬
‫ﻉ‪.‬ﺣﻤﻴﻢ‬
‫‪1‬‬
‫اﻟﺘﺘﺒﻊ اﻟﺰﻣﻨﻲ ﻟﺘﺤﻮل ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ‪-‬ﴎﻋﺔ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ‪1/3‬‬
‫ﺍﻟﺘﺘﺒﻊ ﺍﻟﺰﻣﲏ ﻟﺘﺤﻮﻝ ﻛﻴﻤﻴﺎﺋﻲ‪ -‬ﺳﺮﻋﺔ ﺍﻟﺘﻔﺎﻋﻞ‬
‫‪Suivi temorel d'une transformation- vitesse de réaction‬‬
‫اﻟﺘﺘﺒﻊ اﻟﺰﻣﻨﻲ ﻟﺘﺤﻮل ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ‬
‫ﻳﻘﺘﴤ ﺗﺘﺒﻊ اﻟﺘﻄﻮر اﻟﺰﻣﻨﻲ ﻟﺘﺤﻮل ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ ﺗﺤﺪﻳﺪ ﺗﺮﻛﻴﺐ اﳌﺠﻤﻮﻋﺔ ﰲ ﻟﺤﻈﺎت‬
‫ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ‪ .‬وﻤﻳﻜﻦ أن ﻧﺴﺘﻌﻤﻞ ﻟﻬﺬا اﻟﻐﺮض ﻃﺮﻗﺎ ﻛﻴﻤﻴﺎﺋﻴﺔ أو ﻓﻴﺰﻳﺎﺋﻴﺔ‪.‬‬
‫‪ -1.1‬اﻟﻄﺮﻳﻘﺔ اﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻴﺔ‬
‫ﺗﺮﺗﻜﺰ ﻫﺬه اﻟﻄﺮﻳﻘﺔ ﻋﲆ ﻣﻌﺎﻳﺮة ﻧﻮع ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ ذي ﻟﻮن ﻣﻤﻴﺰ )ﻧﺸﺎط ‪ .(1‬وﺗﺘﻢ‬
‫ﻋﱪ اﳌﺮاﺣﻞ اﻟﺘﺎﻟﻴﺔ‪:‬‬
‫ﻋﻨﺪ ﻟﺤﻈﺔ ﺗﺎرﻳﺨﻬﺎ ‪ t = 0‬ﻧﺨﻠﻂ اﳌﺘﻔﺎﻋﻼت‪ ،‬وﻧﺠﺰئ اﻟﺨﻠﻴﻂ اﳌﺘﻔﺎﻋﻞ إﱃ ﻋﺪة‬
‫أﺟﺰاء‪.‬‬
‫ﻛﻴﻒ ﻧﺤﺪد اﳌﻌﺎﻣﻞ اﳌﻮﺟﻪ‬
‫ﳌﺴﺘﻘﻴﻢ؟؟؟‬
‫ﻧﺄﺧﺬ ﺗﺒﺎﻋﺎ وﰲ ﻟﺤﻈﺎت ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ ﺟﺰءا ﻣﻦ اﻟﺨﻠﻴﻂ اﳌﺘﻔﺎﻋﻞ‪ ،‬وﻧﻌﺎﻳﺮ ﻛﻤﻴﺔ ﻣﺎدة‬
‫أﺣﺪ اﳌﺘﻔﺎﻋﻼت أو اﻟﻨﻮاﺗﺞ‪.‬‬
‫ﻳﺠﺐ أن ﻳﻜﻮن ﺗﻔﺎﻋﻞ اﳌﻌﺎﻳﺮة ﺗﺎﻣﺎ وﴎﻳﻌﺎ واﻧﺘﻘﺎﺋﻴﺎ‪.‬‬
‫ﻧﺨﺘﺎر ﻧﻘﻄﺘﻦﻴ‪ -‬ﻣﺘﺒﺎﻋﺪﺗﻦﻴ‪ A -‬و ‪ B‬ﻣﻦ اﳌﺴﺘﻘﻴﻢ ؛‬
‫ﻧﺴﺘﻨﺘﺞ ﺗﻘﺪم اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ وﻧﺤﺪد ﺗﺮﻛﻴﺐ اﳌﺠﻤﻮﻋﺔ‪.‬‬
‫ﻧﺤﺪد اﻷﻓﺼﻮﻟﻦﻴ ) ‪ x A‬و ‪ ،( x B‬واﻷرﺗﻮﺑﻦﻴ ) ‪y A‬‬
‫ﻣﻠﺤﻮﻇﺔ‪:‬‬
‫و ‪ (y B‬ﻟﻠﻨﻘﻄﺘﻦﻴ ‪ A‬و‪ B‬دون إﻏﻔﺎل ﺳﻠﻤﻲ اﳌﺤﻮرﻳﻦ‪.‬‬
‫اﻟﻄﺮﻳﻘﺔ اﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻴﺔ ﺳﻬﻠﺔ ﻟﻜﻦ ﻟﻬﺎ ﻋﻴﻮب ﻧﺬﻛﺮ ﻣﻨﻬﺎ‪:‬‬
‫ﻧﺤﺪد اﳌﻌﺎﻣﻞ اﳌﻮﺟﻪ ﺑﺎﺳﺘﻌﺎﻤل اﻟﻌﻼﻗﺔ‪:‬‬
‫‪y -y‬‬
‫ﺗﺘﻢ ﻣﺘﺎﺑﻌﺔ اﻟﺘﺤﻮل ﺑﻄﺮﻳﻘﺔ ﻣﺘﻘﻄﻌﺔ؛‬
‫‪a= B A‬‬
‫‪xB - xA‬‬
‫ﺗﺘﻄﻠﺐ ﻛﻤﻴﺎت ﻣﺎدة ﻛﺒﺮﻴة؛‬
‫ﻳﺠﺐ أن ﻳﻜﻮن ﺗﻔﺎﻋﻞ اﳌﻌﺎﻳﺮة ﴎﻳﻌﺎ ﺟﺪا ﻣﻘﺎرﻧﺔ ﻣﻊ اﻟﺘﺤﻮل اﳌﺪروس‪.‬‬
‫‪a>0‬‬
‫‪a <0‬‬
‫‪ -2.1‬اﻟﻄﺮق اﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺋﻴﺔ‬
‫ﻟﺘﺘﺒﻊ ﺗﺤﻮل ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ ﺑﺎﻟﻄﺮق اﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺋﻴﺔ ﻧﺘﺒﻊ اﳌﺮاﺣﻞ اﻟﺘﺎﻟﻴﺔ‪:‬‬
‫ﻉ‪.‬ﺣﻤﻴﻢ‬
‫ﻧﻘﻴﺲ ﺗﻐﺮﻴات ﻣﻘﺪار ﻓﻴﺰﻳﺎﻲﺋ ﻳﺮﺗﺒﻂ ﺑﻌﻼﻗﺔ ﺑﺴﻴﻄﺔ ﺑﻜﻤﻴﺔ ﻣﺎدة أﺣﺪ‬
‫ﻣﺘﻔﺎﻋﻼت أو ﻧﻮاﺗﺞ اﳌﺠﻤﻮﻋﺔ‪.‬‬
‫ﻧﺴﺘﻨﺘﺞ ﻛﻤﻴﺔ ﻣﺎدة اﳌﺘﻔﺎﻋﻞ أو اﻟﻨﺎﺗﺞ‪ ،‬وﻧﺤﺪد ﺗﻘﺪم اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ‪.‬‬
‫ﻧﺤﺪد ﺗﺮﻛﻴﺐ اﳌﺠﻤﻮﻋﺔ‪.‬‬
‫ﺑﻌﺾ اﻟﻄﺮق اﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺋﻴﺔ‬
‫اﻟﺘﺘﺒﻊ ﺑﻘﻴﺎس اﻟﻀﻐﻂ‪ :‬ﺗ ُﺴﺘﻌﻤﻞ ﻫﺬه اﻟﻄﺮﻳﻘﺔ ﻋﻨﺪﻣﺎ ﻳﻜﻮن أﺣﺪ اﳌﺘﻔﺎﻋﻼت أو‬
‫اﻟﻨﻮاﺗﺞ ﰲ اﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﻐﺎزﻳﺔ )ﻤﺗﺮﻳﻦ ‪.(1‬‬
‫اﻟﺘﺘﺒﻊ ﺑﻘﻴﺎس اﻟﺤﺠﻢ‪ :‬ﺗ ُﺴﺘﻌﻤﻞ ﻫﺬه اﻟﻄﺮﻳﻘﺔ ﻋﻨﺪﻣﺎ ﻳﻜﻮن أﺣﺪ اﻟﻨﻮاﺗﺞ ﰲ‬
‫اﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﻐﺎزﻳﺔ )ﻤﺗﺮﻳﻦ ‪.(2‬‬
‫اﻟﺘﺘﺒﻊ ﺑﻘﻴﺎس اﳌﻮاﺻﻠﺔ‪ :‬ﺗ ُﺴﺘﻌﻤﻞ ﻫﺬه اﻟﻄﺮﻳﻘﺔ ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﺘﻐﺮﻴ ﻣﻮﺻﻠﻴﺔ اﳌﺤﻠﻮل‬
‫ﻧﺘﻴﺠﺔ اﺧﺘﻔﺎء أو ﻇﻬﻮر أﻳﻮﻧﺎت ﺟﺪﻳﺪة ﰲ اﻟﺨﻠﻴﻂ اﳌﺘﻔﺎﻋﻞ )ﻤﺗﺮﻳﻦ ‪.(3‬‬
‫‪B‬‬
‫‪xB x‬‬
‫‪A‬‬
‫‪y‬‬
‫‪B‬‬
‫‪yA‬‬
‫‪A‬‬
‫‪yB‬‬
‫‪xA‬‬
‫‪y‬‬
‫‪yB‬‬
‫‪yA‬‬
‫‪x‬‬
‫‪xB‬‬
‫‪xA‬‬
‫ﻣﻌﻬﺪ ﺍﻟﻴﻘﻈﺔ‬
‫‪2‬‬
‫اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻞ‬
‫) ‪ f’(x o‬ﻤﻳﺜﻞ ﻗﻴﻤﺔ اﳌﻌﺎﻣﻞ اﳌﻮﺟﻪ ﻟﻠﻤﺎﻤس ﳌﻨﺤﻨﻰ‬
‫اﻟﺪاﻟﺔ )‪ y=f(x‬ﻋﻨﺪ اﻟﻨﻘﻄﺔ ذات اﻷﻓﺼﻮل ‪.x = xo‬‬
‫‪ -1.2‬ﺗﻌﺮﻳﻒ‬
‫‪y‬‬
‫اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻞ‪v‬ﻫﻲ اﳌﺸﺘﻘﺔ اﻷوﱃ ﺑﺎﻟﻨﺴﺔ ﻟﻠﺰﻣﻦ ﻟﺘﻘﺪم اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ‪x‬‬
‫‪1 dx‬‬
‫‪Vs dt‬‬
‫ﻋﲆ ﺣﺠﻢ اﳌﺤﻠﻮل ‪ ، Vs‬وﺗﻌﺒﺮﻴﻫﺎ ﻫﻮ‪:‬‬
‫‪yB‬‬
‫=‪v‬‬
‫‪α‬‬
‫‪x‬‬
‫ﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻷﺑﻌﺎد ﻟﻠﻌﻼﻗﺔ اﻟﺴﺎﺑﻘﺔ ﻫﻲ‪:‬‬
‫‪1 N‬‬
‫] ‪ [ v ]= 1 . [ x‬أي‪:‬‬
‫‪[ v ]= 3 .‬‬
‫‪L T‬‬
‫‪[ Vs ] T‬‬
‫وﺣﺪة اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻞ ﰲ اﻟﻨﻈﺎم اﻟﻌﺎﳌﻲ ﻟﻠﻮﺣﺪات ﻫﻲ‪mol.s -1.m -3 :‬‬
‫‪xB‬‬
‫‪yA‬‬
‫‪xA xo‬‬
‫‪yB - yA‬‬
‫‪= tan α‬‬
‫‪xB - xA‬‬
‫= ) ‪f'(x o‬‬
‫‪ -2.2‬ﺗﺤﺪﻳﺪ اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻞ‬
‫ﻟﺘﺤﺪﻳﺪ ﴎﻋﺔ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ﻋﻨﺪ ﻟﺤﻈﺔ ‪ t‬اﻧﻄﻼﻗﺎ ﻣﻦ ﻣﻨﺤﻨﻰ ﺗﻐﺮﻴات ﺗﻘﺪم اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ‪x‬‬
‫ﺑﺪﻻﻟﺔ اﻟﺰﻣﻦ ﻧﺘﺒﻊ اﳌﺮاﺣﻞ اﻟﺘﺎﻟﻴﺔ‪:‬‬
‫ﻧﺮﺳﻢ اﳌﺎﻤس ﻟﻠﻤﻨﺤﻨﻰ )‪ x=f(t‬ﻋﻨﺪ اﻟﻠﺤﻈﺔ ‪ ،t‬وﻧﺤﺪد ﻣﻌﺎﻣﻠﻪ اﳌﻮﺟﻪ ‪.‬‬
‫ﻧﺤﺼﻞ ﻋﲆ ﻗﻴﻤﺔ اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻞ ﺑﻘﺴﻤﺔ ﻗﻴﻤﺔ اﳌﻌﺎﻣﻞ ﻋﲆ ﺣﺠﻢ‬
‫اﳌﺤﻠﻮل‪.‬‬
‫)‪x(mmol‬‬
‫ﺗﻄﺒﻴﻖ ‪1‬‬
‫ﻤﻳﺜﻞ ﻣﻨﺤﻨﻰ اﻟﺸﻜﻞ ‪ 1‬ﺗﻐﺮﻴات ﺗﻘﺪم ﺗﺤﻮل ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ ﺑﺪﻻﻟﺔ اﻟﺰﻣﻦ‪.‬‬
‫‪ -1‬ﺣﺪد اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻞ ﻋﻨﺪ اﻟﻠﺤﻈﺔ ‪ t=5min‬ﻋﻠﺎﻤ أن ﺣﺠﻢ‬
‫اﳌﺤﻠﻮل ﻳﺴﺎوي ‪.100mL‬‬
‫‪ -2‬ﻛﻴﻒ ﺗﺘﻐﺮﻴ اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﻠﺘﻔﺎﻋﻞ ﻣﻊ اﻟﺰﻣﻦ؟ ﻋﻠﻞ ﺟﻮاﺑﻚ‪.‬‬
‫‪ -3‬ﻣﺎ اﻟﻌﺎﻣﻞ اﻟﺤﺮﻲﻛ اﳌﺴﺆل ﻋﻦ ﺗﻐﺮﻴ ﴎﻋﺔ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ﻣﻊ اﻟﺰﻣﻦ؟‬
‫‪5‬‬
‫)‪t(min‬‬
‫‪3‬‬
‫زﻣﻦ ﻧﺼﻒ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ‪ t1/2‬ﻫﻮ اﳌﺪة اﻟﺰﻣﻨﻴﺔ اﻟﻼزﻣﺔ ﻟﻴﺼﺒﺢ ﺗﻘﺪم اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ﻣﺴﺎوﻳﺎ‬
‫ﻉ‪.‬ﺣﻤﻴﻢ‬
‫ﻟﻨﺼﻒ ﻗﻴﻤﺘﻪ اﻟﻨﻬﺎﺋﻴﺔ‬
‫‪xf ‬‬
‫‪‬‬
‫‪2 ‬‬
‫= ) ‪.  x (t1/2‬‬
‫‪‬‬
‫ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ﺗﺎم)ﻛﲇ( ﻳﻜﻮن اﻟﺘﻘﺪم اﻟﻨﻬﺎﻲﺋ ﻣﺴﺎوﻳﺎ ﻟﻠﺘﻘﺪم اﻷﻗﴡ) ‪. ( x f = x max‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2‬‬
‫ﺷﻜﻞ ‪1‬‬
‫ﻣﺎ اﻟﻔﺎﺋﺪة ﻣﻦ ﻣﻌﺮﻓﺔ زﻣﻦ‬
‫ﻧﺼﻒ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ؟؟؟‬
‫ﻣﻠﺤﻮﻇﺔ‪ :‬ﺗﺘﻨﺎﻗﺺ اﻟﴪﻋﺔ اﻟﺤﺠﻤﻴﺔ ﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ﻣﻊ اﻟﺰﻣﻦ ﻧﺘﻴﺠﺔ ﺗﻨﺎﻗﺺ ﺗﺮﻛﻴﺰ‬
‫اﳌﺘﻔﺎﻋﻼت ﻣﻊ اﻟﺰﻣﻦ‪.‬‬
‫زﻣﻦ ﻧﺼﻒ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ‬
‫ﺗﻌﺮﻳﻒ‬
‫اﻟﺘﺘﺒﻊ اﻟﺰﻣﻨﻲ ﻟﺘﺤﻮل ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ‪-‬ﴎﻋﺔ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ‪2/3‬‬
‫ﻣﻠﺤﻮﻇﺔ‪ :‬اﻟﻄﺮق اﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺋﻴﺔ أﻛﺮﺜ ﻧﺠﺎﻋﺔ ﻣﻦ اﻟﻄﺮﻳﻘﺔ اﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻴﺔ ﻟﻸﺳﺒﺎب اﻟﺘﺎﻟﻴﺔ‪:‬‬
‫اﻟﻄﺮق اﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺋﻴﺔ ﴎﻳﻌﺔ‪.‬‬
‫ﺗﺘﻄﻠﺐ ﻛﻤﻴﺎت ﻣﺎدة ﻗﻠﻴﻠﺔ‪.‬‬
‫ﺗﻜﻮن اﻟﻘﻴﺎﺳﺎت أﻛﺮﺜ دﻗﺔ‪.‬‬
‫ﻣﺎذا ﻤﻳﺜﻞ ) ‪ f’(xo‬اﺷﺘﻘﺎق‬
‫اﻟﺪاﻟﺔ )‪ f(x‬ﻋﻨﺪ اﻟﻨﻘﻄﺔ ذات‬
‫اﻷﻓﺼﻮل ‪ x o‬؟؟؟‬
‫ﻣﻌﺮﻓﺔ زﻣﻦ ﻧﺼﻒ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ﻤﺗﻜّﻦ ﻣﻦ اﺧﺘﻴﺎر ﻃﺮﻳﻘﺔ‬
‫ﻟﺘﺘﺒﻊ اﻟﺘﺤﻮل‪ .‬ﺗﻜﻮن ﻃﺮﻳﻘﺔ ﻣﻨﺎﺳﺒﺔ ﻟﺘﺘﺒﻊ ﺗﺤﻮل‬
‫ﻛﻴﻤﻴﺎﻲﺋ إذا ﻛﺎﻧﺖ ﻣﺪة اﻟﻘﻴﺎس أﺻﻐﺮ ﻣﻦ ‪. t1/2‬‬
‫‪10‬‬
‫زﻣﻦ ﻧﺼﻒ اﻟﺘﻔﺎﻋﻞ ﻳﻌﻄﻲ ﻓﻜﺮة ﻋﻦ ﻣﺪة اﻟﺘﺤﻮل‪.‬‬
‫ﺗﺪوم اﻟﺘﺤﻮﻻت اﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻴﺔ ﻣﺪة ﺗﺴﺎوي ﺗﻘﺮﻳﺒﺎ‬
‫‪5t1/2‬‬