مسابقه 262
در این مسابقه می‌خواهیم مطلبی در مورد سینتیک شیمیایی بیان کنیم و در پایان سؤالی را که به راحتی می‌توانید با اطلاعات خود و اطلاعاتی که در مطلب آمده در این مسابقه می‌خوانید و کمی دقت به آن پاسخ دهید.
شیمی سینتیکی که با واکنش سینتیکی نیز شناخته می‌شود علم مطالعه‌ی سرعت فرآیند‌های شیمیایی گفته می‌شود. شیمی سینتیک شامل تحقیقاتی در مورد عوامل مختلفی است که بر سرعت و بازده یک واکنش اثر می‌گذارد و مکانیسم واکنش و حالت انتقالی (حالت گذار) و روابط ریاضی که رفتار واکنش‌ها را بیان می‌کند، می‌باشد. در سال 1864، پیتر واگ (Peter Waage) و کاتو گولدبرگ (Cato Guldberg)، از پیشگامان علم سینتیک بودند که با فرمول‌بندی کردن قانون کنش جرم (جنبش جرمی) که بیانگر این بود که سرعت واکنش شیمیایی به مقدار واکنش‌دهنده‌ها بستگی دارد، پیشرفت بسیاری را در این علم حاصل ساختند.
سینتیک شیمیایی شامل آزمایش‌هایی است که سرعت واکنش را توسط قوانین سرعت و ثابت سرعت محاسبه می‌کن. فاکتورهای اصلی که بر روی سرعت واکنش تاثیر می‌گذارند شامل طبیعت یا ذات واکنش‌دهنده‌ها، حالت فیزیکی، غلظت، دما و کاتالیزور می‌باشد.
1) طبیعت واکنش‌دهنده‌ها: بنابر نوع واکنش‌دهنده سرعت واکنش نیز متفاوت است، مثلا اسید یا باز که در واکنش‌ها به صورت تولید نمک و مبادله‌ی یون واکنش می‌دهند جزء واکنش‌های سریع و واکنش‌هایی که در آن واکنش‌دهنده‌ها دارای پیوندهای کووالانسی قوی بین مولکول‌های خود می‌باشند، واکنش با سرعت کمی انجام می‌گیرد.
2) حالت فیزیکی: حالت فیزیکی (جامد، مایع و گاز) واکنش‌دهنده‌ها نیز بسیار در تغییر سرعت تاثیرگذار است؛ مثلا اگر دو واکنش‌دهنده در یک فاز باشند برای مثال در محلول‌های آبی مولکول‌ها بیش‌تر به هم برخورد می‌کنند تا حالتی که در فازهای متفاوت قرار داشته باشند که تنها مجاورت واکنش‌دهنده‌ها به مرز میان آن‌ها محدود می‌شود. پس هر چقدر برخورد و سطح تماس دو واکنش‌دهنده بیش‌تر باشد سرعت واکنش بیش‌تر می‌شود.
3) دما: افزایش دما معمولا باعث افزایش سرعت واکنش می‌شود. اما این نکته را نیز بهتر است بدانیم که در دمای بالاتر برخورد واکنش‌دهنده‌ها به خاطر جنبش بیش‌ترشان، بیش‌تر می‌شود ولی افزایش دما در دماهای پایین‌تر (دمای 20 درجه بشود 70) تاثیر بیش‌تری در افزایش سرعت واکنش دارد تا در دماهای بالاتر (دمای 120 درجه بشود 170).
4) کاتالیزور: کاتالیزورها موادی هستند که باعث افزایش سرعت واکنش شیمیایی می‌شوند، آن‌ها در واکنش شرکت می‌کنند ولی در پایان واکنش بدون تغییر باقی می‌مانند. کاتالیزورها مکانیسم واکنش را تغییر می‌دهند و با تغییر مسیر واکنش (همان‌طور که در شکل می‌بینید) انرژی اکتیواسیون (انرژی فعالسازی: حداقل انرژی لازم برای شروع واکنش می‌باشد) را کاهش می‌دهد و در نتیجه سرعت واکنش را افزایش می‌دهد. هر واکنش دارای کاتالیزورهای مخصوص خود می‌باشد یعنی هر ماده‌ای که در یک واکنش به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود دلیلی ندارد که باعث افزایش سرعت در واکنش دیگری شود.
برای محاسبه‌ی سرعت متوسط واکنش تنها کافی است مقدار تغییرات غلظت واکنش‌دهنده یا محصول را بر زمان انجام واکنش تقسیم کنید؛ علامت منفی که در فرمول سرعت برای تغییر غلظت واکنش‌دهنده است حاکی بر مصرف واکنش‌دهنده است تا جلوگیری کند از منفی شدن مقدار سرعت.
حال تنها با کمی دقت و استفاده از مطلب بند آخر می‌توانید پاسخ صحیح این سؤال را بدهید.
واکنش تولید گاز دی‌نیتروژن پنتااکسید به صورت زیر است:
سرعت تولید نیتروژن پنتااکسید را در صورتی که 69.015 گرم نیتروژن دی‌اکسید و 2 مول اکسیژن داشته باشیم و ظرف دارای حجم 4 لیتر و زمان انجام واکنش 0.3 ثانیه باشد،را بیابید. { جرم مولی N و O در صورت نیاز به ترتیب برابر 14.01 و 16.00 می‌باشد}
1. 0.625
2. 0.833
3. 2.5
4. 0.104