درجة الحرارة

إن رفع درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل.

تفسير أثر درجة الحرارة على سرعة التفاعل حسب نظرية التصادم:

توزيع ماكسويل - بولتزمان لتفاعل عند درجتين حراريتين مختلفتين:

دلالات الرموز:

A₁: متوسط الطاقة الحركية للجسيمات عند درجة T₁ (الدرجة الحرارية الأقل).

A₂: متوسط الطاقة الحركية للجسيمات عند درجة T₂ (الدرجة الحرارية الأعلى).

    لاحظ أن زيادة درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة متوسط الطاقة الحركية للجسيمات.

N₁: عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة التنشيط عند درجة T₁ (الدرجة الحرارية الأقل).

N₂: عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة التنشيط عند درجة T₂ (الدرجة الحرارية الأعلى).

    لاحظ أن زيادة درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة التنشيط.

المساحة تحت كل منحنى تمثل النسبة المئوية للجسيمات عند درجة حرارة معيننة.

المساحة المظللة الصغرى: الجسيمات التي تمتلك طاقة كافية للتفاعل عند درجة T₁ .

المساحة المظللة الكبرى: عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة كافية للتفاعل عند درجة T₂ .

التعليل:

زيادة درجة الحرارة تؤدي إلى زيادة متوسط الطاقة الحركية للجسيمات (من A₁ إلى A₂) مع بقاء طاقة التنشيط ثابتة، وهذا يؤدي إلى زيادة عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة التنشيط (من N₁ إلى N₂)، وتزداد عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة كافية للتفاعل (المساحة المظللة)، فتزداد عدد التصادمات الفعالة، وهذا من شأنه زيادة سرعة التفاعل.

سؤال 1 :

من خلال دراستك لمنحنى ماكسويل - بولتزمان ولنظرية التصادم، ما أثر زيادة درجة الحرارة على كلّ من:

1- متوسط (معدل) الطاقة الحركية للجسيمات.

2- عدد التصادمات الفعالة.

3- عدد الجزيئات التي تمتلك طاقة التنشيط.

4- عدد الجزيئات التي تمتلك طاقة التنشيط أو أكبر منها.

5- سرعة التفاعل.

6- طاقة التنشيط.

7- زمن حدوث التفاعل.

 سؤال 2 :

الشكل المجاور يمثل منحنى ماكسويل – بولتزمان لتفاعل ما عند درجة 300 كلفن. ادرس الشكل ثم أجب عن الأسئلة التي تحاذيه:

1- ماذا تمثل الرموز: س ، ص ، ع ، ل؟

2- ماذا يحدث لقيمة كلّ من: س ، ص ، ل ، ع إذا أصبحت قيمة درجة الحرارة 400 K ؟

 سؤال 3 :

الشكل المجاور يمثل منحنى ماكسويل – بولتزمان لتفاعل ما عند درجتين حراريتين مختلفتين. أجب عن الأسئلة التالية:

1- ما رمز المنحنى الذي يمثل درجة الحرارة الأعلى؟

2- ما الذي يمثله الرمز Q ؟

3- ما رمز المنحنى الذي تكون عنده سرعة التفاعل أعلى؟ ما السبب وفق هذا المنحنى؟

سؤال 4 :

من خلال دراستك للشكل الآتي والذي يمثل منحنى ماكسويل - بولتزمان لتوزيع الطاقة الحركية لتفاعل ما عند درجتي حرارة 70^oC ، 90^oC ، أجب عما يلي:

1- ما مقدار طاقة التنشيط للتفاعل؟

2- ماذا يمثل الرمزين (X) و (Y)؟

3- ما دلالة مقدار الطاقة الحركية (20 kJ)؟

4- هل يمكن لجزيء طاقته الحركية (40 kJ) أن يتفاعل؟