التفاعلات متعددة الخطوات

غالبا ما يتم تمثيل التفاعل الكيميائي بمعادلة كيميائية متوازنة شاملة تشير إلى المواد المتفاعلة والمنتجات.

ومع ذلك ، غالبا ما يكون التفاعل الفعلي أكثر تعقيدا ويحدث في خطوات متعددة. على سبيل المثال ، يحدث تفاعل أكسيد النيتريك مع الهيدروجين الذي يشكل غاز النيتروجين والماء في ثلاث خطوات متتالية ومتميزة. تسمى هذه الخطوات آلية التفاعل.

تسمى

كل خطوة في آلية التفاعل بالتفاعل الأولي وتمثل التفاعل ، مثل كسر الرابطة أو تكوينها ، بين الأنواع المتفاعلة.

تتشكل جزيئات معينة ، مثل ثاني أكسيد النيتروجين وأكسيد النيتروز ، خلال خطوة أولية وتستهلك خلال خطوة أخرى. تسمى هذه الأنواع بوسيطة التفاعل.

المواد الوسيطة للتفاعل ليست هي نفسها الحالات الانتقالية ، والتي توجد فقط أثناء تحويل المواد المتفاعلة إلى منتجات.

يتم افتراض آليات التفاعل بناء على معادلاتها الكيميائية المتوازنة ، وقوانين المعدل المحددة تجريبيا لكل خطوة أولية.

كل خطوة لها معدل تفاعل محدد ومعدل ثابت وطاقة تنشيط. تسمى أبطأ خطوة بخطوة تحديد المعدل وتؤثر على معدل التفاعل الصافي. يمكن استخدامه للتحقق من قانون المعدل للتفاعل الكلي والتحقق من صحة آلية التفاعل المقترحة.

ضع في اعتبارك تحلل أكسيد النيتروز إلى نيتروجين وأكسجين. لا يتوافق قانون المعدل المحدد تجريبيا مع التعبير عن معدل تفاعل أحادي الخطوة ، والذي يؤكده الوجود الملحوظ لذرات الأكسجين - وهو تفاعل وسيط.

ومن ثم ، يتم اقتراح آلية تفاعل حيث تتراكم جميع الخطوات لإعطاء التفاعل الكلي.

أولا ، تشير ثوابت المعدل إلى أن الخطوة الأولى هي خطوة تحديد المعدل. إنه الأبطأ ، وبالتالي يؤثر على معدل التفاعل الإجمالي. يمكن تعيين قانون سعر الفائدة المقترح من هذه الخطوة مساويا لقانون السعر الإجمالي.

يتطابق قانون المعدل المقترح هذا ، المشتق مباشرة من التركيز الجزيئي للمتفاعل الأولي ، مع قانون المعدل التجريبي ويتحقق من آلية التفاعل المتوقعة.

هذا النص مقتبس من Openstax ، الكيمياء 2 ه ، 12.6: آليات التفاعل.