در حال پالایش مطالب میباشیم تا اطلاع ثانوی مطلب قرار نخواهد گرفت.
    توجه : تمامی مطالب این سایت از سایت های دیگر جمع آوری شده است. در صورت مشاهده مطالب مغایر قوانین جمهوری اسلامی ایران یا عدم رضایت مدیر سایت مطالب کپی شده توسط ایدی موجود در بخش تماس با ما بالای سایت یا ساماندهی به ما اطلاع داده تا مطلب و سایت شما کاملا از لیست و سایت حذف شود. به امید ظهور مهدی (ع).

    به موادی که باعث افزایش سرعت واکنش مواد شیمیایی می شوند چه می گویند علوم هشتم

    1 بازدید

    به موادی که باعث افزایش سرعت واکنش مواد شیمیایی می شوند چه می گویند علوم هشتم را از سایت نکس درجه دریافت کنید.

    علوم کلاس هشتم

    تاثیر دما بر سرعت واکنش‌های شیمیایی
    افزایش دما تقریبا" همیشه باعث افزایش سرعت واکنش می‌شود. واکنش‌های پختن با افزایش دما با سرعت بیشتری انجام می‌شوند. برای جلوگیری از فساد غذاها، آن‌ها را در یخچال با دمای تقریبی 5 درجه سانتیگراد نگه‌داری می‌کنند. برای اینکه روند فاسد شدن غذا از این هم کندتر شود، می‌توان آن را در فریزر با دمای 15- درجه سانتیگراد قرار داد.
    جانوران خونگرم دمای بدنشان را ثابت نگه می‌دارند، همان کاری که انسان انجام می‌دهد. سرعت سوخت و ساز (تولید و مصرف انرژی) این جانوران مستقل از دمای هوا است. ولی این مسئله در حیواناتی که خواب زمستانی دارند متفاوت است. آن‌ها با کاهش دمای بدن خود، سرعت سوخت و ساز را تا مقدار زیادی کاهش می‌دهند. چربی بدن به آهستگی مصرف می‌شود و این حیوانات می‌توانند بدون آنکه در زمستان چیزی بخورند، زنده بمانند.
    برای ارزیابی تاثیر دما بر سرعت واکنش غالبا" از قاعده‌ای استفاده می‌شود: با 10 درجه سانتیگراد افزایش دما، سرعت واکنش تقریبا" دو برابر می‌شود. بنابراین اگر دمای دیگ زودپز از 100 درجه به 110 درجه سانتیگراد افزایش یابد، زمان لازم برای طبخ غذا به نصف تقلیل می‌یابد. همچنین زمان سالم ماندن شیر در یخچال 5 درجه سانتیگراد، چهار برابر زمانی است که شیر در دمای 25 درجه نگه‌داری می‌شود.
    افزایش دما، حرکت مولکول‌ها را سرعت می‌بخشد و درنتیجه تعداد برخوردها را افزایش می‌دهد. اما اثر دما را با استفاده از انرژی فعال‌سازی بهتر می‌توان توضیح داد.
    می دانیم که برخورد مولکول‌ها مقدمه‌ی انجام واکنش می‌باشد. اما واقعیت آن است که برخورد مولکول‌ها با انرژی کافی منجر به انجام واکنش می‌شود. شکل زیر نشان می‌دهد که افزایش دما برخورد (تصادم) مولکول‌ها را زیاد کرده است


    اگر حداقل میزان انرژی لازم برای انجام یک واکنش را انرژی فعال‌سازی بنامیم، می‌توان گفت که افزایش دما به میزان کم، تعداد مولکول‌ها با انرژی بالا (انرژی فعال‌سازی) را به میزان زیادی افزایش می‌دهد.


    ب) غلظت :

     با افزایش غلظت برخورد مؤثر بین مولکول های واکنش دهنده بیشتر و واکنش سریعتر می شود نمودار مقابل رابطه غلظت با سرعت را نشان می دهد

    یکی از مسائل واضح در بحث سینتیک یا بررسی سرعت واکنشها این است که سرعت واکنش با غلظت مواد اولیه ارتباط مستقیم دارد، به عبارت دیگر افزایش غلظت مواد اولیه، باعث افزایش سرعت و کاهش غلظت مواد اولیه سبب کاهش سرعت واکنش می گردد. این مطلب، کند شدن سرعت واکنش با گذشت زمان را توجیه می‌کند؛ در ابتدا غلظت مواد اولیه زیاد است، درنتیجه سرعت واکنش نیز زیاد می‌باشد، با پیشرفت واکنش، مواد اولیه مصرف می‌شوند و غلظت آن‌ها کاهش می‌یابد، درنتیجه سرعت واکنش نیز کم می‌شود.


    برای اینکه واکنشی انجام شود، لازم است دو مولکول با یکدیگر برخورد کنند. در غلظت‌های کم، مولکولها از یکدیگر دور هستند، درنتیجه برای برخورد با یکدیگر باید مسیر زیادی را طی کنند. بنابراین تعداد برخوردها در یک زمان معین کم است و بالطبع واکنش به آهستگی انجام می‌شود.
    در غلظت‌های بالاتر، مولکول‌ها فاصله کمتری با یکدیگر دارند و بنابراین برخوردهای بین آنها افزایش یافته و درنتیجه سرعت واکنش نیز افزایش می‌یابد.


    در واکنش بین گازها می‌توان غلظت یکی از مواد واکنش‌دهنده را با اضافه کردن مقداری از آن ماده به مخلوط زیاد کرد و در صورتیکه بخواهیم غلظت همه اجزای گازی را در یک زمان افزایش دهیم، می‌توانیم حجم مخلوط را کم کنیم. این عمل غلظت مواد تشکیل دهنده را بالا می‌برد و درنتیجه سرعت واکنش‌هایی که در آن محیط روی می‌دهند، افزایش می‌یابد. در واکنش میان فلز روی (جامد) و سولفوریک اسید (مایع) واکنش در سطح فلز روی صورت می‌گیرد که سطح مشترک بین دو فاز می باشد. هر چه سطح بیشتری در معرض واکنش قرار گیرد، واکنش سریعتر انجام می‌گیرد. افزایش مساحت باعث افزایش تعداد مولکول‌های سطحی در همان محدوده می‌شود. پس هر چه سطح بیشتری در معرض واکنش قرار گیرد، غلظت بیشتر می‌شود. به عبارت دیگر افزایش مساحت سطح بر سرعت واکنش می‌افزاید.
    افزایش فشار بر روی گاز در دمای ثابت، به کاهش حجم اشغال شده به وسیله‌ی مولکولها منجر می‌شود و چون تعداد بیشتری مولکول در واحد حجم حضور خواهند داشت، غلظت افزایش می‌یابد. بنابراین افزایش فشار یک گاز نیز سبب افزایش سرعت واکنش می‌گردد



    د) سطح تماس:

     با افزایش سطح تماس سرعت واکنش زیاد تر می شود به همین علت است که خاک اره سریعتر از تنه درخت می سوزد و یا خوب جویدن غذا هضم آن را آسانتر می کند

    سرعت واکنش‌های شیمیایی جامدات معمولا" با افزایش سطح تماس، زیاد می‌شود. برای افروختن آتش به جای استفاده از کنده‌های بزرگ چوب و یا زغال‌های درشت، از تراشه‌های چوب و خرده‌زغال‌ها استفاده می‌شود. آهن نمی‌سوزد، اما با پاشیدن پودر آهن بر روی شعله‌ی یک چراغ الکلی می‌توان شاهد گداخته شدن ذرات بسیار کوچک (پودر آهن) بود.
    افزایش سطح تماس باعث می شود که واکنش با اکسیژن هوا سریع‌تر صورت گیرد. اگر جامدی در جهت انجام واکنش، به صورت پودر درآورده شود، سرعت واکنش حتی از میزان مورد نظر نیز بیشتر می‌شود. آتش‌سوزی‌های وسیع ناشی از جرقه‌ای کوچک در یک کارخانه چوب‌بری ناشی از بالا بودن سرعت سوختن خاک‌اره‌ها می‌باشد.
    علت افزایش سرعت واکنش بر اثر افزایش سطح تماس بسیار ساده و روشن است. در جامدات، واکنش باید در سطح جامد صورت گیرد، زیرا تنها ذرات موجود در سطح در معرض ماده اولیه دیگر قرار می‌گیرند. ذرات (مولکول‌ها یا یون‌هایی) که در سطح ماده قرار دارند، به مراتب کمتر از کل ذراتی هستند که در کل یک مکعب جامد وجود دارد. در مکعبی به ضلع 1 سانتی‌متر، از هر 108 مولکول، تنها یک مولکول در سطح قرار می‌گیرد. سایر مولکول‌ها در داخل مکعب پنهان شده‌اند و در واکنش شرکت نمی‌کنند

    چنانچه جامد به قطعات کوچک تقسیم شود، سطح تماس افزایش می‌یابد. به عنوان مثال اگر مکعب 1Cm3 ی به هشت مکعب تقسیم شود، هر ضلع آن 5/0 سانتی‌متر خواهد بود که سطح تماس را دو برابر می‌کند. شکل زیر این موضوع را نشان می‌دهد:


     فعالیت:
    مقداری پر منگنات پتاسیم را روی تکه ای کاشی یا سنگ بریزید . چند قطره گلیسرین روی آن بچکانید و چند لحظه صبر کنید.
    بار دیگر همین آزمایش را انجام دهید اما این بار قبل از چکاندن گلیسرین ، پرمنگنات را در هاون کاملا نرم کنید
    تفاوت نتیجه این مرحله با مرحله قبل را تفسیر کنید.


    تذکر: این آزمایش را با احتیاط و زیر نظر بزرگتر ها انجام دهید.

    ج) کاتالیزگر:

     موادی هستند که سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و در پایان واکنش دست نخورده باقی می مانند مثلا هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) در گرما و نور به آب و گاز اکسیژن تجزیه می شود افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن را افزایش می دهد. اگر مقداری گرد دی اکسید منگنز به آب اکسیژنه اضافه کنیم سرعت واکنش بحدی افزایش می یابد که شروع به جوشیدن می کند و گرمای قابل ملاحظه ای ازاد می شود.(واکنش گرماده)

    نقش کاتالیزور در تولید روغن‌های نباتی جامد
    روغن‌های نباتی در اصل به‌ صورت مایع بدست‌می‌آید که به همان صورت نیز قابل مصرف می‌باشد لیکن دوام آنها نسبت به روغن‌های جامد کمتر است و زودتر فاسد می‌شوند. همچنین در موقع سرخ کردن غذا که روغن به دمای بیش از صد درجه می‌رسد پایداری روغن‌های جامد بیشتر است و دیرتر تجزیه می‌شود به این دلیل مقدار زیادی از روغن‌های مایع را از راه ترکیب شیمیایی با گاز هیدروژن به صورت جامد درمی‌آورند و روی قوطی یا حلب محتوی آنها معمولا" کلمه «هیدروژنه» نوشته می‌شود.
    ترکیب شدن گاز هیدوژن با روغن مایع نیاز به کاتالیزور دارد .این کاتالیزور ذرات فلز نیکل است که روی پودرهای سیلیسی مانند دیاتومیت نشانده (چسبانده) شده است. پودر کاتالیزور با روغن مایع مخلوط و هیدروژن در آن دمیده می‌شود. پس از انجام واکنش کاتالیزور را از روغن جدا می‌کنند.
    برای توجه به اهمیت نقش کاتالیزور باید دانست که در این واکنش باید ابتدا ملکول هیدروژن شکسته شده به هیدروژن اتمی تبدیل گردد. آنگاه اتم هیدروژن خواهد توانست با ملکول روغن ترکیب گردد. نقش کاتالیزور این است که ملکول دو اتمی هیدروژن را شکسته و هر اتم نیکل با یک اتم هیدروژن پیوندی ناپایدار تشکیل می‌دهد. در مرحله بعد هیدروژن اتمی از نیکل جدا و با ملکول روغن ترکیب می‌گردد. ملکول‌های جدید دارای نقطه ذوب بالا بوده و در دمای محیط تقریبا" جامد می‌باشند که محتوای روغن جامد عرضه می‌گردد

    در اثر سوختن بنزین در موتور خودروها گازهای آلاینده هوا از قبیل کربن مونوکسید که گازی سمی است، نیتروژن‌اکسید و هیدروکربن‌های نسوخته پدید می‌آیند. کاتالیزگرهایی موسوم به "مبدل‌های کاتالیزوری"در اگزوز خودروها وجود دارند که باعث می‌شوند گازهای فوق به گازهایی بی‌خطر به ترتیب، کربن‌دی‌اکسید، نیتروژن، کربن‌دی‌اکسید و بخار آب تبدیل شوند.


    به عنوان مثال نیتروژن اکسید در سطح کاتالیزگرها به گازهای نیتروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود و سپس مولکول‌های نیتروژن و اکسیژن را پدید می‌آورند. نیتروژن و اکسیژن هر دو از گازهای موجود در هوا می‌باشد.


    انزیم ها


     هر موجود زنده درست مانند یک کارخانه‌ی تولید مواد شیمیایی یا مواد غذایی و ... می‌باشد. در داخل سلول‌ها سوخت‌وسازی صورت می‌گیرد که به متابولیسم معروف است. نتیجه‌ی این فعالیت‌ها، تولید ساختارهای سلولی، درهم‌شدن ساختارهای مولکولی بزرگ، استفاده از انرژی مواد غذایی و دفع مواد زاید غذاها می‌باشد. متابولیسم یک موجود زنده مجموع واکنش‌های شیمیایی است که در سراسر بدن موجود زنده رخ می‌دهد. این واکنش‌ها همچون دیگر واکنش‌های شیمیایی خودبخود صورت نمی‌گیرند و نیازمند انرژی و کاتالیزگرهایی که آنزیم نامیده می‌شوند، هستند تا واکنش‌ها به شکل مناسب و در دمای پایین صورت گیرند.
    آنزیم‌ها مولکول‌های پروتئینی پیچیده‌ای هستند که به طور کاملا" اختصاصی عمل می‌کنند، یعنی آن‌ها تنها با یک مولکول (ماده) خاص واکنش می‌دهند. این ماده، زمینه یا سوبسترا خوانده می‌شود که در مقایسه با آنزیم بسیار کوچک است. با پایان یافتن واکنش، سوبسترا آزاد می‌شود و آنزیم آماده‌ی پذیرش مولکول زمینه یا سوبسترای دیگر می‌شود.
    آنزیم‌ها معمولا" پسوند "آز" دارند، به عنوان مثال آنزیم مالتاز، مالتوز (قند شیر) را به دو مولکول گلوکز (قند ساده) هیدرولیز می‌کند.
    در ابتدا تصور می‌شد که مولکول آنزیم و مولکول زمینه (سوبسترا) باید مانند یک قفل و کلید با یک‌دیگر جفت‌و‌جور شوند، اما پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که ربایش اجزای قطبی هر مولکول آنزیم و سوبسترا به اجزای قطبی مولکول دیگر، ممکن است موجب اندکی تغییر شکل هر دو مولکول شود تا بتوانند با یک‌دیگر بیشتر جفت‌و‌جور شوند. تغییر شکل سوبسترا، آن را مستعد می‌سازد تا جذب مولکول دیگر شود.
    معروف‌ترین آنزیم‌ها، آنزیم‌های گوارشی هستند که یکی از آن‌ها به نام پتیالین در بزاق و دیگری به نام پپسین در شیره‌ی معده یافت می‌شود. وظیفه‌ی مشترک این دو آنزیم، تسریع شکستن مولکول‌های بزرگ موادی مانند نشاسته و پروتئین می‌باشد.


    نمودار الف تجزیه این ماده بدون حضور کاتالیزگر و نمودار ب تجزیه این ماده با حضور کاتالیزگر را نشان می دهد.

      

      اصول اولیه انفجار
    مواد منفجره، به زبان ساده، موادی هستند که در صورت آغاز فرآیند انفجار، با سرعت بالایی واکنش می‌دهند و حجم زیادی گاز تولید می‌کنند. بطور کلی، تعریف انفجار، یعنی آزاد شدن مقدار زیادی گاز با سرعت و فشار بالا. این آزاد شدن گاز به نوبه خود می‌تواند باعث پرتاب شدن قطعات و اشیاء اطراف و تبدیل شدن آنها به ترکش شود. مواد منفجره انواع زیادی دارند (شیمیایی، اتمی، پلاسما...) مواد منفجره شیمیایی از دو جز اکسیدکننده، و سوخت تشکیل شده‌اند. هر ماده سوختنی، در حرارت مناسب و در مجاورت اکسیژن آتش می‌گیرد و شروع به سوختن می‌کند. اما به دلیل اینکه در هوا، اکسیژن به صورت خالص وجود ندارد، سوختن این مواد به تدریج صورت می‌گیرد. در موا منفجره، در کنار سوخت، ماده اکسید کننده اضافه می‌شود. ماده اکسید کننده، مثل پتاسیم پرمنگنات، در هنگام واکنش مقدار زیادی اکسیژن آزاد می‌کند و این اکسیژن با سوخت ترکیب شده و باعث واکنش ناگهانی کل سوخت می‌شود و انفجار به وجود می‌آید. به یاد داشته باشید که مواد منفجره برای واکنش نیازی به هوا ندارند و اکسیژن مورد نیاز خود را از درون خود تأمین می‌کنند
    توجه داشته باشید که هر چه انرژی فعال سازی (حداقل انرژی لازم برای شروع واکنش) کمتر باشد سرعت واکنش بیشتر است.



    قانون پایستگی جرم:
    لاوازیه در سال 1782 به این نتیجه رسید که وقتی ماده ای به ماده دیگر تبدیل می شود وزن کلی آن تغییر نمی کند . به عبارت دیگر در یک تغییر شیمیایی همواره مجموع جرم واکنش دهنده ها برابر مجموع جرم فراورده هاست یعنی جرم ثابت باقی می ماند.

    مثلا از سوختن چوب در هوا، موادی مانند کربن، دود، خاکستر، بخار آب و ... پدید می آید جرم کربن، دود ، خاکستر ، بخار آب و هوای مصرف شده برابر جرم چوب اولیه خواهد بود.
    و یا اگر 4 گرم آهن و 7 گرم گوگرد را با هم حرارت دهیم حتما 11 گرم آهن سولفید حاصل می شود

    جرم مواد اولیه (قبل از واکنش) با جرم فراورده های واکنش (محصولات بعد از واکنش) با هم مساوی است.
    مقدار جرم در واکنش های شیمیایی


    اگر نسبت مواد اولیه به محصولات واکنش مشخص باشد با داشتن مقدار مواد موجود در هر یک از دو طرف یک معادله شیمیایی مقدار مواد دیگر قابل محاسبه می باشد (استوکیومتری).
    پایستگی جرم در واکنش جانشینی ساده


    در این واکنش منیزیم (Mg) جای مس (Cu) را در مس اکسید می گیرد.
    جرم واکنش دهنده ها و فراورده ها مساوی است.


    نمایشی از قانون پایستگی جرم

    منبع مطلب : oloom8-3-4.blogfa.com

    مدیر محترم سایت oloom8-3-4.blogfa.com لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.

    عوامل موثر برسرعت واکنش

    تغییر های شیمیایی با سرعت های متفاوتی روی می دهند.در واقع برخی آهسته و برخی تند پیش می روند.

    این سرعت را می توان به دو طریق محاسبه کرد.

    ۱٫اندازه گیری سرعت مصرف شدن مواد واکنش دهنده به طور مثال چندین روز طول می کشد که آهن زنگ ب بزند.

    ۲٫اندازه گیری سرعت تولید شدن فرآورده ها مثلاً ماده منفجره در کمتر از یک ثانیه ناپدید می شود.

    در این صورت واکنشی مانند انفجار مواد منفجره، که در آن دهها یا صدها کیلوگرم ماده منفجره در کمتر از یک ثانیه مصرف می شود را می توان یک واکنش بسیار سریع دانست. این در حالی است که روزها طول می کشد تا فقط سطح یک تیرآهن زنگ آهن پوشیده شود. به این علت زنگ زدن آهن از جمله واکنش های شیمیایی آهسته به شمار می آید.

    عوامل موثر برسرعت واکنش

    الف ) افزایش دما :

    با افزایش دما سرعت واکنش افزایش می یابد. به مثال های زیر در این زمینه توجه کنید.

    مواد غذایی در خارج از یخچال سریعتر فاسد می شوند.

    آب از هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است . این دو گاز در دمای معمولی هرگز با هم ترکیب نمی شوند اما اگر مخلوط این دو گاز را تا حدود ۷۰۰ درجه سانتیگراد حرارت دهیم به سرعت با هم ترکیب می شوند و آب پدید می آید.

    ب ) غلظت واکنش دهنده ها :

    با افزایش غلظت واکنش دهده ها سرعت واکنش زیاد می شود.زیرا تعداد مولکول هایی که با هم برخورد کرده و واکنش می دهند بیشتر می شود.

    در تصویر زیر میزان نشت گاز شهری در هر سه تصویر برابر است ولی چون در تصویر الف پنجره بسته است ، بر غلظت گاز افزوده می شود و بنابراین اتاق سریعتر دچار آتش سوزی می شود.

    پ )حالت فیزیکی یا اندازه ذرات (سطح تماس) :

    با افزایش سطح تماس سرعت واکنش زیاد تر می شود به مثال های زیر در این زمینه توجه کنید.

    خاک اره سریعتر از تنه درخت می سوزد و همین طور کاغذ خرد شده سریعتر از یک ورق کاغذ می سوزد.

    خوب جویدن غذا هضم آن را آسانتر می کند.

    ت ) کاتالیزگرها :

    یکی دیگر از عواملی که باعث افزایش سرعت واکنش های شیمیایی می شود، افزودن موادی به واکنش دهنده هاست. این مواد که کاتالیزگرها نامیده می شوند، موادی هستند که سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و در پایان واکنش دست نخورده باقی می مانند.

    آب اکسیژنه یا هیدروژن پر اکسید مایعی بیرنگ ، بسیار سمی و به شدت سوزش آور است.در صنعت از آب اکسیژنه برای سفید کردنپارچه های رنگی و خمیر کاغذ و در بیمارستان ها برای ضد عفونی کردن زخم ها استفاده می شود. این محلول در بطری های تیره در آزمایشگاه و بیمارستان ها نگاه داری می کنند.آب اکسیژنه در گرما و نور به آب و گاز اکسیژن تجزیه می شود.افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن را افزایش می دهد به طوری که حباب های زیادی در آب اکسیژنه ایجاد می شود.بنابراین در این جا زنگ آهن کاتالزگرآب اکسیژنه محسوب می شود.

    همانطور که در تصویر مشاهده می کنید که با افزوده شدن زنگ آهن به آب اکسیژنه ، گاز اکسیژن خارج می شود و بادکنک را باد می کند؛ آب نیزدر ظرف باقی می ماند.

    پتاسیم پرمنگنات و دی اکسید منگنز نیز از دیگر کاتالیزگرهایی هستند که سرعت تجزیه آب اکسیژنه را به شدت افزایش می دهند .

    در صنعت از کاتالیزگرهای بسیاری برای افزایش سرعت واکنش های شیمیایی استفاده می شود. برای مثال گَرد فلز نیکل به عنوان کاتالیزگر برای تبدیل روغن های گیاهی مایع به روغن های جامد به کار می رود.

    حبه قندی را بر روی شعله قرار می دهیم . سرعت واکنش و ذوب شدن قند را ملاحظه می کنیم .با فرو بردن حبه ی قند در خاک گلدان دوباره آزمایش را انجام می دهیم . مشاهده می کنیم سرعت انجام واکنش افزایش می یابد. زیرا مواد موجود در خاک گلدان بهعنوان کاتالیزگر عمل میکند و به سوختن حبه قند کمک می کند.

    Picture3

    سرعت آن دسته از واکنش های شیمیایی که در بدن انجام می گیرند و به واکنش های زیستی معروفند به وسیله آنزیم ها افزایش می یابد که نوعی پروتئین هستند.به همین علت آنزیم ها را کاتالیزگرهای زیستی می گویند.بدون وجود چند صد آنزیمی که تاکنون شناخته شده ، ادامه زندگی برای انسان غیر ممکن خواهد بود

    کاتالیزگر ها همیشه باعث افزایش سرعت واکنش نمی شوند حتی بعضی ازکاتالیزگرها وجوددارند که موجب کندشدن سرعت واکنش می شوند.

    ت ) انرژی فعال سازی :

    هر چه انرژی فعال سازی (حداقل انرژی لازم برای شروع واکنش) کمتر باشد سرعت واکنش بیشتر است.به طور مثال واکنش سوختن بنزین که به انرژی فعال سازی کمی نیاز دارد سریعتر از واکنش سوختن ذغال سنگ است که به انرژی فعال سازی زیادی نیاز دارد.

    منبع مطلب : olumtaheri.ir

    مدیر محترم سایت olumtaheri.ir لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.

    تغییرات شیمیایی(سرعت واکنش های شیمیایی) قسمت7 | علوم تجربی

    تغییرات شیمیایی(سرعت واکنش های شیمیایی) قسمت7 | علوم تجربی

    :مقداری پر منگنات پتاسیم را روی تکه ای کاشی یا سنگ بریزید . چند قطره گلیسرین روی آن بچکانید و چند لحظه صبر کنید.
    بار دیگر همین آزمایش را انجام دهید اما این بار قبل از چکاندن گلیسرین ، پرمنگنات را در هاون کاملا نرم کنید
     

    سرعت واکنش های شیمیایی : واکنش های شیمیایی با سرعت های متفاوتی انجام می شوند.
    سرعت واکنش شیمیایی یعنی سرعت تولید فراورده ها و یا سرعت مصرف واکنش دهنده ها به بیان دیگر سرعت واکنش شیمیایی یعنی «تولید فراورده یا مصرف واکنش دهنده در واحد زمان

    عوامل موثربرسرعت واکنش های شیمییایی


    الف) دما :

    آب از هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است . این دو گاز در دمای معمولی هرگز با هم ترکیب نمی شوند اما اگر مخلوط این دو گاز را تا حدود ۷۰۰ درجه سانتیگراد حرارت دهیم بسرعت با هم ترکیب می شوند و آب پدید می آید

    تاثیر دما بر سرعت واکنش‌های شیمیایی
    افزایش دما تقریبا” همیشه باعث افزایش سرعت واکنش می‌شود. واکنش‌های پختن با افزایش دما با سرعت بیشتری انجام می‌شوند. برای جلوگیری از فساد غذاها، آن‌ها را در یخچال با دمای تقریبی ۵ درجه سانتیگراد نگه‌داری می‌کنند. برای اینکه روند فاسد شدن غذا از این هم کندتر شود، می‌توان آن را در فریزر با دمای ۱۵- درجه سانتیگراد قرار داد.
    جانوران خونگرم دمای بدنشان را ثابت نگه می‌دارند، همان کاری که انسان انجام می‌دهد. سرعت سوخت و ساز (تولید و مصرف انرژی) این جانوران مستقل از دمای هوا است. ولی این مسئله در حیواناتی که خواب زمستانی دارند متفاوت است. آن‌ها با کاهش دمای بدن خود، سرعت سوخت و ساز را تا مقدار زیادی کاهش می‌دهند. چربی بدن به آهستگی مصرف می‌شود و این حیوانات می‌توانند بدون آنکه در زمستان چیزی بخورند، زنده بمانند.
    برای ارزیابی تاثیر دما بر سرعت واکنش غالبا” از قاعده‌ای استفاده می‌شود: با ۱۰ درجه سانتیگراد افزایش دما، سرعت واکنش تقریبا” دو برابر می‌شود. بنابراین اگر دمای دیگ زودپز از ۱۰۰ درجه به ۱۱۰ درجه سانتیگراد افزایش یابد، زمان لازم برای طبخ غذا به نصف تقلیل می‌یابد. همچنین زمان سالم ماندن شیر در یخچال ۵ درجه سانتیگراد، چهار برابر زمانی است که شیر در دمای ۲۵ درجه نگه‌داری می‌شود.
    افزایش دما، حرکت مولکول‌ها را سرعت می‌بخشد و درنتیجه تعداد برخوردها را افزایش می‌دهد. اما اثر دما را با استفاده از انرژی فعال‌سازی بهتر می‌توان توضیح داد.
    می دانیم که برخورد مولکول‌ها مقدمه‌ی انجام واکنش می‌باشد. اما واقعیت آن است که برخورد مولکول‌ها با انرژی کافی منجر به انجام واکنش می‌شود. شکل زیر نشان می‌دهد که افزایش دما برخورد (تصادم) مولکول‌ها را زیاد کرده است


    اگر حداقل میزان انرژی لازم برای انجام یک واکنش را انرژی فعال‌سازی بنامیم، می‌توان گفت که افزایش دما به میزان کم، تعداد مولکول‌ها با انرژی بالا (انرژی فعال‌سازی) را به میزان زیادی افزایش می‌دهد.


    ب) غلظت :

    با افزایش غلظت برخورد مؤثر بین مولکول های واکنش دهنده بیشتر و واکنش سریعتر می شود نمودار مقابل رابطه غلظت با سرعت را نشان می دهد

    یکی از مسائل واضح در بحث سینتیک یا بررسی سرعت واکنشها این است که سرعت واکنش با غلظت مواد اولیه ارتباط مستقیم دارد، به عبارت دیگر افزایش غلظت مواد اولیه، باعث افزایش سرعت و کاهش غلظت مواد اولیه سبب کاهش سرعت واکنش می گردد. این مطلب، کند شدن سرعت واکنش با گذشت زمان را توجیه می‌کند؛ در ابتدا غلظت مواد اولیه زیاد است، درنتیجه سرعت واکنش نیز زیاد می‌باشد، با پیشرفت واکنش، مواد اولیه مصرف می‌شوند و غلظت آن‌ها کاهش می‌یابد، درنتیجه سرعت واکنش نیز کم می‌شود.


    برای اینکه واکنشی انجام شود، لازم است دو مولکول با یکدیگر برخورد کنند. در غلظت‌های کم، مولکولها از یکدیگر دور هستند، درنتیجه برای برخورد با یکدیگر باید مسیر زیادی را طی کنند. بنابراین تعداد برخوردها در یک زمان معین کم است و بالطبع واکنش به آهستگی انجام می‌شود.
    در غلظت‌های بالاتر، مولکول‌ها فاصله کمتری با یکدیگر دارند و بنابراین برخوردهای بین آنها افزایش یافته و درنتیجه سرعت واکنش نیز افزایش می‌یابد.


    در واکنش بین گازها می‌توان غلظت یکی از مواد واکنش‌دهنده را با اضافه کردن مقداری از آن ماده به مخلوط زیاد کرد و در صورتیکه بخواهیم غلظت همه اجزای گازی را در یک زمان افزایش دهیم، می‌توانیم حجم مخلوط را کم کنیم. این عمل غلظت مواد تشکیل دهنده را بالا می‌برد و درنتیجه سرعت واکنش‌هایی که در آن محیط روی می‌دهند، افزایش می‌یابد. در واکنش میان فلز روی (جامد) و سولفوریک اسید (مایع) واکنش در سطح فلز روی صورت می‌گیرد که سطح مشترک بین دو فاز می باشد. هر چه سطح بیشتری در معرض واکنش قرار گیرد، واکنش سریعتر انجام می‌گیرد. افزایش مساحت باعث افزایش تعداد مولکول‌های سطحی در همان محدوده می‌شود. پس هر چه سطح بیشتری در معرض واکنش قرار گیرد، غلظت بیشتر می‌شود. به عبارت دیگر افزایش مساحت سطح بر سرعت واکنش می‌افزاید.
    افزایش فشار بر روی گاز در دمای ثابت، به کاهش حجم اشغال شده به وسیله‌ی مولکولها منجر می‌شود و چون تعداد بیشتری مولکول در واحد حجم حضور خواهند داشت، غلظت افزایش می‌یابد. بنابراین افزایش فشار یک گاز نیز سبب افزایش سرعت واکنش می‌گردد

    د) سطح تماس:

    با افزایش سطح تماس سرعت واکنش زیاد تر می شود به همین علت است که خاک اره سریعتر از تنه درخت می سوزد و یا خوب جویدن غذا هضم آن را آسانتر می کند

    سرعت واکنش‌های شیمیایی جامدات معمولا” با افزایش سطح تماس، زیاد می‌شود. برای افروختن آتش به جای استفاده از کنده‌های بزرگ چوب و یا زغال‌های درشت، از تراشه‌های چوب و خرده‌زغال‌ها استفاده می‌شود. آهن نمی‌سوزد، اما با پاشیدن پودر آهن بر روی شعله‌ی یک چراغ الکلی می‌توان شاهد گداخته شدن ذرات بسیار کوچک (پودر آهن) بود.
    افزایش سطح تماس باعث می شود که واکنش با اکسیژن هوا سریع‌تر صورت گیرد. اگر جامدی در جهت انجام واکنش، به صورت پودر درآورده شود، سرعت واکنش حتی از میزان مورد نظر نیز بیشتر می‌شود. آتش‌سوزی‌های وسیع ناشی از جرقه‌ای کوچک در یک کارخانه چوب‌بری ناشی از بالا بودن سرعت سوختن خاک‌اره‌ها می‌باشد.
    علت افزایش سرعت واکنش بر اثر افزایش سطح تماس بسیار ساده و روشن است. در جامدات، واکنش باید در سطح جامد صورت گیرد، زیرا تنها ذرات موجود در سطح در معرض ماده اولیه دیگر قرار می‌گیرند. ذرات (مولکول‌ها یا یون‌هایی) که در سطح ماده قرار دارند، به مراتب کمتر از کل ذراتی هستند که در کل یک مکعب جامد وجود دارد. در مکعبی به ضلع ۱ سانتی‌متر، از هر ۱۰۸ مولکول، تنها یک مولکول در سطح قرار می‌گیرد. سایر مولکول‌ها در داخل مکعب پنهان شده‌اند و در واکنش شرکت نمی‌کنند

    چنانچه جامد به قطعات کوچک تقسیم شود، سطح تماس افزایش می‌یابد. به عنوان مثال اگر مکعب ۱Cm3 ی به هشت مکعب تقسیم شود، هر ضلع آن ۵/۰ سانتی‌متر خواهد بود که سطح تماس را دو برابر می‌کند. شکل زیر این موضوع را نشان می‌دهد:


    فعالیت:
    مقداری پر منگنات پتاسیم را روی تکه ای کاشی یا سنگ بریزید . چند قطره گلیسرین روی آن بچکانید و چند لحظه صبر کنید.
    بار دیگر همین آزمایش را انجام دهید اما این بار قبل از چکاندن گلیسرین ، پرمنگنات را در هاون کاملا نرم کنید
    تفاوت نتیجه این مرحله با مرحله قبل را تفسیر کنید.


    تذکر: این آزمایش را با احتیاط و زیر نظر بزرگتر ها انجام دهید.

    ج) کاتالیزگر:

    موادی هستند که سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهند اما خود دچار تغییر شیمیایی نمی شوند و در پایان واکنش دست نخورده باقی می مانند مثلا هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) در گرما و نور به آب و گاز اکسیژن تجزیه می شود افزودن زنگ آهن سرعت تجزیه شدن را افزایش می دهد. اگر مقداری گرد دی اکسید منگنز به آب اکسیژنه اضافه کنیم سرعت واکنش بحدی افزایش می یابد که شروع به جوشیدن می کند و گرمای قابل ملاحظه ای ازاد می شود.(واکنش گرماده)

    نقش کاتالیزور در تولید روغن‌های نباتی جامد
    روغن‌های نباتی در اصل به‌ صورت مایع بدست‌می‌آید که به همان صورت نیز قابل مصرف می‌باشد لیکن دوام آنها نسبت به روغن‌های جامد کمتر است و زودتر فاسد می‌شوند. همچنین در موقع سرخ کردن غذا که روغن به دمای بیش از صد درجه می‌رسد پایداری روغن‌های جامد بیشتر است و دیرتر تجزیه می‌شود به این دلیل مقدار زیادی از روغن‌های مایع را از راه ترکیب شیمیایی با گاز هیدروژن به صورت جامد درمی‌آورند و روی قوطی یا حلب محتوی آنها معمولا” کلمه «هیدروژنه» نوشته می‌شود.
    ترکیب شدن گاز هیدوژن با روغن مایع نیاز به کاتالیزور دارد .این کاتالیزور ذرات فلز نیکل است که روی پودرهای سیلیسی مانند دیاتومیت نشانده (چسبانده) شده است. پودر کاتالیزور با روغن مایع مخلوط و هیدروژن در آن دمیده می‌شود. پس از انجام واکنش کاتالیزور را از روغن جدا می‌کنند.
    برای توجه به اهمیت نقش کاتالیزور باید دانست که در این واکنش باید ابتدا ملکول هیدروژن شکسته شده به هیدروژن اتمی تبدیل گردد. آنگاه اتم هیدروژن خواهد توانست با ملکول روغن ترکیب گردد. نقش کاتالیزور این است که ملکول دو اتمی هیدروژن را شکسته و هر اتم نیکل با یک اتم هیدروژن پیوندی ناپایدار تشکیل می‌دهد. در مرحله بعد هیدروژن اتمی از نیکل جدا و با ملکول روغن ترکیب می‌گردد. ملکول‌های جدید دارای نقطه ذوب بالا بوده و در دمای محیط تقریبا” جامد می‌باشند که محتوای روغن جامد عرضه می‌گردد

    در اثر سوختن بنزین در موتور خودروها گازهای آلاینده هوا از قبیل کربن مونوکسید که گازی سمی است، نیتروژن‌اکسید و هیدروکربن‌های نسوخته پدید می‌آیند. کاتالیزگرهایی موسوم به “مبدل‌های کاتالیزوری”در اگزوز خودروها وجود دارند که باعث می‌شوند گازهای فوق به گازهایی بی‌خطر به ترتیب، کربن‌دی‌اکسید، نیتروژن، کربن‌دی‌اکسید و بخار آب تبدیل شوند.


    به عنوان مثال نیتروژن اکسید در سطح کاتالیزگرها به گازهای نیتروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود و سپس مولکول‌های نیتروژن و اکسیژن را پدید می‌آورند. نیتروژن و اکسیژن هر دو از گازهای موجود در هوا می‌باشد.


    انزیم ها


    هر موجود زنده درست مانند یک کارخانه‌ی تولید مواد شیمیایی یا مواد غذایی و … می‌باشد. در داخل سلول‌ها سوخت‌وسازی صورت می‌گیرد که به متابولیسم معروف است. نتیجه‌ی این فعالیت‌ها، تولید ساختارهای سلولی، درهم‌شدن ساختارهای مولکولی بزرگ، استفاده از انرژی مواد غذایی و دفع مواد زاید غذاها می‌باشد. متابولیسم یک موجود زنده مجموع واکنش‌های شیمیایی است که در سراسر بدن موجود زنده رخ می‌دهد. این واکنش‌ها همچون دیگر واکنش‌های شیمیایی خودبخود صورت نمی‌گیرند و نیازمند انرژی و کاتالیزگرهایی که آنزیم نامیده می‌شوند، هستند تا واکنش‌ها به شکل مناسب و در دمای پایین صورت گیرند.
    آنزیم‌ها مولکول‌های پروتئینی پیچیده‌ای هستند که به طور کاملا” اختصاصی عمل می‌کنند، یعنی آن‌ها تنها با یک مولکول (ماده) خاص واکنش می‌دهند. این ماده، زمینه یا سوبسترا خوانده می‌شود که در مقایسه با آنزیم بسیار کوچک است. با پایان یافتن واکنش، سوبسترا آزاد می‌شود و آنزیم آماده‌ی پذیرش مولکول زمینه یا سوبسترای دیگر می‌شود.
    آنزیم‌ها معمولا” پسوند “آز” دارند، به عنوان مثال آنزیم مالتاز، مالتوز (قند شیر) را به دو مولکول گلوکز (قند ساده) هیدرولیز می‌کند.
    در ابتدا تصور می‌شد که مولکول آنزیم و مولکول زمینه (سوبسترا) باید مانند یک قفل و کلید با یک‌دیگر جفت‌و‌جور شوند، اما پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که ربایش اجزای قطبی هر مولکول آنزیم و سوبسترا به اجزای قطبی مولکول دیگر، ممکن است موجب اندکی تغییر شکل هر دو مولکول شود تا بتوانند با یک‌دیگر بیشتر جفت‌و‌جور شوند. تغییر شکل سوبسترا، آن را مستعد می‌سازد تا جذب مولکول دیگر شود.
    معروف‌ترین آنزیم‌ها، آنزیم‌های گوارشی هستند که یکی از آن‌ها به نام پتیالین در بزاق و دیگری به نام پپسین در شیره‌ی معده یافت می‌شود. وظیفه‌ی مشترک این دو آنزیم، تسریع شکستن مولکول‌های بزرگ موادی مانند نشاسته و پروتئین می‌باشد.

     
    نمودار الف تجزیه این ماده بدون حضور کاتالیزگر و نمودار ب تجزیه این ماده با حضور کاتالیزگر را نشان می دهد.

    اصول اولیه انفجار
    مواد منفجره، به زبان ساده، موادی هستند که در صورت آغاز فرآیند انفجار، با سرعت بالایی واکنش می‌دهند و حجم زیادی گاز تولید می‌کنند. بطور کلی، تعریف انفجار، یعنی آزاد شدن مقدار زیادی گاز با سرعت و فشار بالا. این آزاد شدن گاز به نوبه خود می‌تواند باعث پرتاب شدن قطعات و اشیاء اطراف و تبدیل شدن آنها به ترکش شود. مواد منفجره انواع زیادی دارند (شیمیایی، اتمی، پلاسما…) مواد منفجره شیمیایی از دو جز اکسیدکننده، و سوخت تشکیل شده‌اند. هر ماده سوختنی، در حرارت مناسب و در مجاورت اکسیژن آتش می‌گیرد و شروع به سوختن می‌کند. اما به دلیل اینکه در هوا، اکسیژن به صورت خالص وجود ندارد، سوختن این مواد به تدریج صورت می‌گیرد. در موا منفجره، در کنار سوخت، ماده اکسید کننده اضافه می‌شود. ماده اکسید کننده، مثل پتاسیم پرمنگنات، در هنگام واکنش مقدار زیادی اکسیژن آزاد می‌کند و این اکسیژن با سوخت ترکیب شده و باعث واکنش ناگهانی کل سوخت می‌شود و انفجار به وجود می‌آید. به یاد داشته باشید که مواد منفجره برای واکنش نیازی به هوا ندارند و اکسیژن مورد نیاز خود را از درون خود تأمین می‌کنند
    توجه داشته باشید که هر چه انرژی فعال سازی (حداقل انرژی لازم برای شروع واکنش) کمتر باشد سرعت واکنش بیشتر است.

    قانون پایستگی جرم:
    لاوازیه در سال ۱۷۸۲ به این نتیجه رسید که وقتی ماده ای به ماده دیگر تبدیل می شود وزن کلی آن تغییر نمی کند . به عبارت دیگر در یک تغییر شیمیایی همواره مجموع جرم واکنش دهنده ها برابر مجموع جرم فراورده هاست یعنی جرم ثابت باقی می ماند.

    مثلا از سوختن چوب در هوا، موادی مانند کربن، دود، خاکستر، بخار آب و … پدید می آید جرم کربن، دود ، خاکستر ، بخار آب و هوای مصرف شده برابر جرم چوب اولیه خواهد بود.
    و یا اگر ۴ گرم آهن و ۷ گرم گوگرد را با هم حرارت دهیم حتما ۱۱ گرم آهن سولفید حاصل می شود

    جرم مواد اولیه (قبل از واکنش) با جرم فراورده های واکنش (محصولات بعد از واکنش) با هم مساوی است.
    مقدار جرم در واکنش های شیمیایی


    اگر نسبت مواد اولیه به محصولات واکنش مشخص باشد با داشتن مقدار مواد موجود در هر یک از دو طرف یک معادله شیمیایی مقدار مواد دیگر قابل محاسبه می باشد (استوکیومتری).
    پایستگی جرم در واکنش جانشینی ساده


    در این واکنش منیزیم (Mg) جای مس (Cu) را در مس اکسید می گیرد.
    جرم واکنش دهنده ها و فراورده ها مساوی است.
    نمایشی از قانون پایستگی جرم

    منبع مطلب : www.efa.ir

    مدیر محترم سایت www.efa.ir لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.

    جواب کاربران در نظرات پایین سایت

    مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    میخواهید جواب یا ادامه مطلب را ببینید ؟
    M 4 ماه قبل
    1

    لطفابزارید🥺 ممنون میشم💔

    -2
    M 4 ماه قبل

    راست میگه

    برای ارسال نظر کلیک کنید