- הקצב הוא כמות לימי שנייה — לקריאתו מטבלות, גרפים ומשיפי מגע; תורת ההתנגשויות מסבירה כל גורם המשנה אותו.
- תגובות הפיכות מגיעות לאיזון דינמי; (HT) עקרון לה-שאטליيه חוזה כיצד כל תנאי מזיז את האיזון.
- בתעשייה מיטביים יחד את הקצב והתפוקה — תנאים מאוזנים.
קצב ומידת שינוי כימי
AQA · GCSE · Chemistry · נושא 6
6.1
הקצב וההיקף של שינוי כימי
6.1
קצב תגובה (4.6.1)
סיילבוס
קצב תגובה (AQA 8462 ניסוחים 4.6.1.1-4.6.1.5).
- חשב קצבים ממוצעים ב-g/s, cm3/s ו-(HT) mol/s, וקרא גרפים של תוצר-זמן עם מגעים.
- זכור את חמישת הגורמים המשפיעים על הקצב ובדוק ריכוז (RP5).
- הסבר כל גורם באמצעות תיאוריית ההתנגשות ואנרגיית פעולה.
- תאר זרזים והשפעתם על פרופיל התגובה, כולל אנזימים.
מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
חישוב קצבים: קצב תגובה = כמות חומר מוצא שנצרך ÷ זמן, או כמות מוצר שנוצר ÷ זמן — ביחידות g/s או cm³/s (HT גם mol/s). פרש גרפים של מוצר מול זמן (התחלה תלולה יותר, התיישבות כשהחומר המוצא נגמר); צייר משיפי מגע והשתמש במשיפם כקצב ברגע נתון (HT חשב אותו).
גורמים המשפיעים על הקצב: ריכוז (תמיסה), לחץ (גז), שטח פני שטח (מוצק), טמפרטורה, זרזים. RP5: חקור ריכוז באמצעות (א) מדידת נפח הגז שנוצר וב(ב) תצפית בשינוי צבע/ערפול — הנחה, משתנים, חזרות.
תורת ההתנגשויות: תגובות מתרחשות רק כאשר חלקיקים מתנגשים עם לפחות אנרגיית השפעול. העלאת הריכוז/הלחץ מעמיסה את החלקיקים — התנגשויות תדירות יותר; חתיכות מוצק קטנות מעלות את יחס שטח-לנפח — שטח חשוף יותר, התנגשויות תדירות יותר; העלאת הטמפרטורה נותנת לחלקיקים יותר אנרגיה — יותר התנגשויות AND יותר התנגשויות שעוברות את אנרגיית השפעול.
זרזים: משנים את הקצב אך אינם מתכלים; לכל תגובה יש זרז משלו; אנזימים הם זרזים ביולוגיים. הזרז מציע מסלול חלופי בעל אנרגיית שפעול נמוכה — מזהים אותו בהאצת התגובה אך ללא הופעתו במשוואה. פרופיל התגובה שלו שומר על אותה אנרגיה כוללת אך עם כיפה נמוכה יותר:
מילון מונחים
אימון
| English | עברית |
|---|---|
| rate of reaction/reɪt ɒv rɪˈækʃn/ | קצב תגובה |
| collision theory/kəˈlɪʒn ˈθɪəri/ | תורת ההתנגשות |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | אנרגיית השפעול |
| catalyst/ˈkætəlɪst/ | קטליזטור |
| reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ | תגובה הפיכה |
| dynamic equilibrium/daɪˈnæmɪk ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | איזון דינמי |
| Le Chatelier principle/lə ˈtʃeɪtlɪə ˈprɪnsɪpl/ | עקרון לה-שיטלר |
| tangent/ˈtændʒənt/ | משיק |
6.2
תגובות הפיכות ואיזון דינמי (4.6.2)
סיילבוס
תגובות הפיכות ומערכת איזון דינמי (AQA 8462 ניסוחים 4.6.2.1-4.6.2.3).
- ייצג תגובות הפיכות והפרשי האנרגיה ההפוכים שלהן.
- הגדר איזון דינמי במערכת סגורה.
- (HT) נבא את השפעת שינויים בריכוז, לחץ וטמפרטורה לפי עקרון לה-שטליה, והשפעה אפסית של הזרז.
מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
תגובות הפיכות: המוצרים יכולים להגיב חזרה לחומרי המוצא — נכתבים עם חץ ⇌. אם האקסותרמית בכיוון אחד, אנדותרמית בכיוון השני, העברת אותה כמות אנרגיה.
איזון: במערכת סגורה, האיזון מושג כאשר קצבי הקדימה וההפיכה שווים — הריכוזים מפסיקים להשתנות אף על פי שהתגובות ממשיכות (דינמי).
(HT) עקרון לה-שאטלייה: מערכת במצב איזון מגיבה כדי להתנגד לשינוי כלשהו:
- ריכוז ↑ של תגובה → נוצר יותר מוצר (ולהפך);
- לחץ ↑ → המיקום זז לצד עם מספר פחות מולקולות גז;
- טמפרטורה ↑ → המיקום זזה בכיוון האנדותרמי (↓ לכיוון האקסותרמי).
קטליזטור אינו מזיז את המיקום — הוא מגיע לאיזון מהר יותר. בתעשייה נבחרים תנאי מתווך מאזנים בין קצב, תפוקה, בטיחות ועלות (למשל, תהליך ההבר באזור 10).
6.2
רשימת בדיקה לפני סיום נושא זה
- קצב מתוך טבלה, מתוך שיפוע הגרף, ו-(HT) מתוך שיפוע המשיק.
- הסבר כל אחד מחמשת הגורמים על ידי תיאוריית ההתנגשויות, עם ציון מה קורה לתדירות ההתנגשות ואנרגיה.
- השפעת הקטליזטור על הפרופיל; אינו נצרך; אנזימים.
- החץ ; איזון כקצבים שווים; (HT) לחזות את שלושת שינויי התנאים לפי לה-שאטלייה; הנמנת תנאי המתווך.