مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
📘 بطاقة الدرس
- المادة: العلوم الفيزيائية (فيزياء وكيمياء)
- المستوى: السنة الثالثة ثانوي – جميع الشعب العلمية (بكالوريا)
- الوحدة: التحولات الكيميائية – الحركية الكيميائية
- المدة: حصتان (ساعتان)
🎯 أهداف التعلم
- أن يحدد مفهوم سرعة التفاعل الكيميائي.
- أن يميز بين السرعة الحجمية والسرعة اللحظية والسرعة المتوسطة.
- أن يتعرف على العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي (التركيز، درجة الحرارة، المحفزات).
- أن يطبق قانون سرعة التفاعل في تمارين بكالوريا محلولة.
📝 تمهيد
عندما نخلط مواد كيميائية في أنبوب اختبار، لا تتم التفاعلات كلها بنفس السرعة. فبعض التفاعلات تحدث في أجزاء من الثانية (مثل انفجار البارود)، بينما يستغرق بعضها الآخر أياماً أو حتى سنوات (مثل صدأ الحديد). تهدف الحركية الكيميائية (Chemical Kinetics) إلى دراسة سرعة التفاعلات الكيميائية والعوامل التي تؤثر فيها، وهذا ما سنتعلمه في هذا الدرس.
🔬 1. تعريف سرعة التفاعل الكيميائي
سرعة التفاعل الكيميائي هي مقدار التغير في تركيز مادة متفاعلة أو ناتجة خلال وحدة الزمن. نرمز لها بالرمز v.
باعتبار التفاعل: aA + bB → cC + dD
يمكن التعبير عن سرعة التفاعل بدلالة اختفاء المتفاعلات أو ظهور النواتج:
v = -(1/a) × d[A]/dt = -(1/b) × d[B]/dt = (1/c) × d[C]/dt = (1/d) × d[D]/dt
📊 2. أنواع السرعات
- السرعة المتوسطة (v_moy): متوسط تغير التركيز بين لحظتين زمنيتين.
v_moy = |ΔC|/Δt - السرعة اللحظية (v_inst): ميل المماس للمنحنى البياني C = f(t) عند لحظة معينة.
v_inst = |dC/dt| - السرعة الحجمية (v_vol): السرعة مقسومة على حجم الوسط التفاعلي.
v_vol = (1/V) × dξ/dtحيث ξ هي درجة تقدم التفاعل.
⚙️ 3. العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي
- تركيز المتفاعلات: كلما زاد التركيز زادت سرعة التفاعل (حسب قانون السرعة).
- درجة الحرارة: رفع درجة الحرارة يزيد من الطاقة الحركية للجزيئات وبالتالي يزيد سرعة التفاعل (قاعدة فانت هوف: كل ارتفاع بمقدار 10°C يضاعف السرعة تقريباً).
- المحفزات (Catalysts): مواد تزيد سرعة التفاعل دون أن تُستهلك، وتعمل على تقليل طاقة التنشيط.
- مساحة السطح: في المواد الصلبة، كلما زادت مساحة السطح (مسحوق بدلاً من كتلة) زادت سرعة التفاعل.
🧪 4. قانون السرعة ودرجة التفاعل
قانون السرعة يربط سرعة التفاعل بتركيز المتفاعلات:
v = k × [A]^m × [B]^n
حيث:
k: ثابت سرعة التفاعل (يعتمد على درجة الحرارة)m, n: رتب التفاعل الجزئية (تحدد تجريبياً)m + n: الرتبة الكلية للتفاعل
📌 مثال تطبيقي (بكالوريا 2021)
تفاعل تحلل فوق أكسيد الهيدروجين: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
الجدول التالي يبين تغير تركيز H₂O₂ بدلالة الزمن:
| الزمن (min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| [H₂O₂] M | 0.8 | 0.6 | 0.45| 0.34| 0.25| 0.19|
1. احسب السرعة المتوسطة بين t=0 و t=10 min:
v_moy = |[H₂O₂]₁₀ – [H₂O₂]₀| / 10 = |0.45 – 0.8| / 10 = 0.035 mol·L⁻¹·min⁻¹
2. احسب السرعة اللحظية عند t=5 min:
نرسم المماس عند t=5 min على المنحنى [H₂O₂] = f(t) ونحسب ميله.
v(5) = |d[H₂O₂]/dt| ≈ (0.6 – 0.3)/(5 – 15) = 0.03 mol·L⁻¹·min⁻¹
✏️ تمرين بكالوريا مقترح
تفاعل : A + 2B → 3C
عند t=0، لدينا [A]₀ = 0.5 mol/L و [B]₀ = 0.8 mol/L. عند t=10s، [A]₁₀ = 0.3 mol/L.
1. احسب كمية B المتفاعلة وكمية C الناتجة عند t=10s.
2. احسب متوسط سرعة اختفاء A والتشكل C بين t=0 و t=10s.
الحل:
1. Δ[A] = 0.5 – 0.3 = 0.2 mol/L. وفقاً للمعاملات: Δ[B] = 2 × Δ[A] = 0.4 mol/L، و [B]₁₀ = 0.8 – 0.4 = 0.4 mol/L. Δ[C] = 3 × Δ[A] = 0.6 mol/L، و [C]₁₀ = 0.6 mol/L.
2. v_moy(A) = 0.2/10 = 0.02 mol·L⁻¹·s⁻¹، v_moy(C) = 0.6/10 = 0.06 mol·L⁻¹·s⁻¹.
📌 خلاصة
- سرعة التفاعل الكيميائي تقيس مدى سرعة تحول المتفاعلات إلى نواتج.
- هناك ثلاثة أنواع من السرعات: المتوسطة واللحظية والحجمية.
- العوامل المؤثرة: التركيز، درجة الحرارة، المحفزات، مساحة سطح المواد الصلبة.
- قانون السرعة: v = k × [A]^m × [B]^n، وتحدد الرتب تجريبياً.
- المحفز يقلل طاقة التنشيط ويسرع التفاعل دون أن يُستهلك.