2010רותי שטנגר, )גרסה מותאמת(

( -Kineticsקינטיקה )

ענף בכימיה פיזיקלית שעוסק בחקר התרחשותן של תגובות כימיותקצב

2

מהו קצב תגובה?את קצב התגובה מודדים בצורה אמפירית )ע"י

ניסויים במעבדה(.

3

A Cנתונה התגובה

?C קצב יצירת התוצרכיצד מחשבים את ניתן לחשב זאת בעזרת הנוסחה:

tC

][

Cהשינוי בריכוז הזמן שעבר

4

A Cנתונה שוב התגובה

?A קצב היעלמות המגיבכיצד מחשבים את ניתן לחשב זאת בעזרת הנוסחה:

tA

][

Aהשינוי בריכוז הזמן שעבר

5

, שכן ריכוז שלילי בתגובה השינוי בריכוז הוא מגיבעבור המגיב יורד עם הזמן )המגיב נעלם(.

לכן קצב היעלמות המגיב הוא מספר שלילי.

, שכן ריכוז חיובי בתגובה, השינוי בריכוז הוא תוצרעבור התוצר עולה עם הזמן )התוצר נוצר(.

לכן קצב היווצרות התוצר הוא מספר חיובי.

תוצר

מגיב

וזיכ

ר

זמן

6

חישוב קצב תגובהקצב היווצרות תוצר או קצב היעלמות מגיב מתייחסים

לחומר אחד בלבד. חומר מסוימת ולא עבור תגובהקצב התגובה מחושב עבור

. בדרך כלל מודדים את קצב התגובה בהתחלת מסויםהניסוי.

קצב התגובה נמדד ביחידות של ריכוז מולרי ליחידת זמן- .M/s) או ) M/secבד"כ לשנייה:

של אחד השינוי בריכוזאת קצב התגובה ניתן לחשב ע"י יחידת זמן.החומרים המשתתפים בתגובה ב

A Cדוגמה: נתונה התגובה ניתן לחשב את קצב התגובה ע"פ קצב ההיווצרות של

A.7, או ע"פ קצב ההיעלמות של המגיב Cהתוצר

כדי שלא נקבל עבור אותה תגובה גם קצב תגובה חיובי וגם קצב תגובה שלילי )תלוי אחר ריכוז איזה חומר

ע"פ שינוי עוקבים(, כאשר מחשבים את קצב התגובה מגיבבריכוז

מוסיפים סימן שלילי לפני הביטוי. מכאן, שקצב התגובה יהיה תמיד מספר חיובי.

tתוצר

][

tקצב][מגיב

=תגובה

8

tA

קצב][

=תגובה

tC

קצב][

=תגובה

, ניתן לחשב C Aבמקרה זה, עבור התגובה את קצב התגובה ע"פ:

או ע"פ:

9

בדיוק כמו שבמפעל ארטיקים ניתן למדוד את קצב הייצור ע"פמספר הארטיקים שמיוצרים ביום, או ע"פ כמות החלב שנצרכת

ביום.

10

[C6H5N2Cl], M זמן, שניות

0.071 0

0.047 6

0.032 12

0.021 18

0.014 24

0.0096 30

C6H5N2Clלפניכם נתונים על שינוי בריכוז החומר בתגובה מסוימת עם הזמן:

הוא מגיב או תוצר בתגובה? C6H5N2Clא. האם בראשית C6H5N2Clב. חשבו את קצב השינוי בריכוז

התגובה.

11

יש 1בתגובות שבהן המקדמים הסטויכיומטריים שונים מ- כשמחשבים קצב תגובה.להתחשב במקדמים

דוגמה:

נתונה התגובה

כיצד נחשב את קצב התגובה ע"פ כל אחד מהמגיבים או התוצרים?

tNO

2][

tO

]2[t

NO

2

קצב ]2[התגובה = = =

12

ובצורה כללית, עבור התגובה:

aA + bB → pP + qQ

קצב התגובה יחושב כך:

                                                      ,

taA

][tbB

][tpP

קצב ][התגובה = = = tq

Q

][=

13

שימו :

קצב התגובה יכול להימדד גם ביחידות אחרות, תלויאחר איזו תכונה אנו עוקבים:

התכונה שאחר השינוי בה אנו

עוקבים

היחידות של קצב התגובה

שינוי בריכוז אחד התוצרים או אחד

המגיבים

M / s

pHשינוי ב- pH / s

שינוי בלחץ בכלי התגובה atm / s

שינוי במס' המולים של אחד המגיבים או אחד

התוצרים

mol / s

בד"כ נעסוק בשאלות שבהן עוקבים אחרי שינוי בריכוז.

14

תרגול:

נתונה התגובה:

מהו ההיגד הנכון?

א. ריכוזי כל החומרים משתנים באותו קצבשווה לקצב ההיווצרות HClב. קצב ההיווצרות של

I2של

שווה לקצב ההיעלמות IClג. קצב ההיעלמות של גדול פי שניים HCl ד. קצב ההיווצרות של H2של

מקצב I2 ההיווצרות של

H2(g) + 2 ICl(g) --> I2(g) + 2 HCl(g)

15

תרגול:

רשמו את הנוסחה לחישוב קצב התגובה ע"פ כל אחד מהמגיבים והתוצרים בתגובה הבאה:

16

תרגול: .)N2)g( + 3H2)g( → 2NH3)gנתונה התגובה

.M/s 9.0 x 10–4קצב ההיווצרות של האמוניה הוא .חשבו את קצב ההיעלמות של החנקן.חשבו את קצב ההיעלמות של המימן.חשבו את קצב התגובה

תרגול: מ"ל גז חמצן 50 מ"ל של מלבין התפרקו ויצרו 30oC, 25ב-

שניות.80במשך קצב ההיווצרות של החמצן ניתן ע"י:

a. 50.0 mL/80s b. 50.0 mL/30oC c. 25.0 mL/80s d. 25.0 mL/30oC17

תרגול:נתונה התגובה הבאה )כל החומרים הם גזים(:

עקבו אחר ריכוז החמצן שנוצר במשך זמן מסויים. לפניכם הנתונים שנאספו:

חשבו את קצב התגובה לאחר כל מדידה. האם קצב התגובה נשאר קבוע במהלך התגובה? מדוע? נמקו תוך

התבססות על הרמה המיקרוסקופית.

4200 3000 1800 1200 600 0זמן

)שניות(

0.0072 0.006 0.005 0.004 0.002 0O2ריכוז

(M )

18

החישובים:

,

                                                                              

http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iv/chemical-kinetics/average-rate-reaction.php

O2 ריכוז

התחלתי (M)

O2 ריכוז

(Mסופי )זמן

סופי (s)

זמןהתח-ל

תי

ממוצע

19

תרגול:, קצב התגובה נתון ע"י הביטויA + 3B 2Cעבור התגובה

Δ[A] / Δ t:וכן ע" הביטוי ,-

a. Δ[B] / Δt

b. -)1/3( Δ[B] / Δt

c. -)1/2( Δ[C] / Δt

d. Δ[C] / Δt

20

:תרגולנתונה התגובה

2CaCrO4)s( + 2H3O+)aq( 2Ca2+

)aq( + 3H2O)l( + Cr2O72-

)aq(

)כתום( ניתן לקבוע את קצב התגובה, ע"י מעקב אחרי:

נכון/ לא נכון א. שינוי במסת כלי התגובהנכון/ לא נכון ב. שינוי בצבע התמיסה

נכון/ לא נכון התמיסהpHג. שינוי ב- נכון/ לא נכון ד. שינוי בלחץ בכלי התגובה

:פתרו את אותה השאלה לגבי התגובה הבאה, המתרחשת בכלי פתוח

MgCO3)s( + 2H3O+)aq( Mg+2

)aq( + 3H2O)l( + CO2)g(

21

שימו :

את קצב התגובה ניתן לחשב הן ע"פ מעקב אחר קצב היעלמותאחד המגיבים או קצב היווצרות אחד התוצרים )תוך התחשבות

במקדמים הסטויכיומטריים(קצב היעלמות מגיב וריכוז המגיביםלהזכירכם – קיים קשר הדוק בין

.)או היווצרות תוצר(

הסבירו קשר זה ברמה המיקרוסקופית בעזרת תורת ההתנגשויות((Collision Theory.

30