تآكل الحديد : تفاعل أكسدة اختزال لماذا لا يتم التفاعلان في نفس المدة الزمنية ؟ احتراق عود الثقاب : تفاعل أكسدة اختزال

1 ـ المزدوجات مختِزل / مؤكِسد ( تذكير ): Les couples (oxydant / réducteur) 1 ـ 1 ـ تعاريف. تفاعل الأكسدة – اختزال تفاعل يتم خلاله تبادل الإلكترونات بين متفاعلين : المختِزل والمؤكِسد. المؤكِسد نوع كيميائي قادر على اكتساب إلكترون أو أكثر خلال تفاعل كيميائي. المختِزل نوع كيميائي قادر على فقدان إلكترون أو أكثر خلال تفاعل كيميائي.

2 ـ 1 ـ المزدوجات مختِزل / مؤكِسد. Couples (Ox/red) تتكون المزدوجة مختِزل / مؤكِسد ( ox / réd) من نوعين كيميائيين مترافقين، أحدهما مؤكِسد والآخر مختِزل يمكنهما تبادل إلكترون أو أكثر حسب نصف المعادلة : مثال: خلال التفاعل بين أيونات الفضة وفلز النحاس

نصفي المعادلتين: تتدخل المزدوجتان مختِزل / مؤكِسد: Ag + (aq) / Ag و Cu 2+ (aq) / Cu حسب المعادلة الحصيلة :

3 1 ـ تفاعل الأكسدة – اختزال : Réaction d'oxydoréduction الأكسدة فقدان للإلكترونات بينما الاختزال اكتساب للإلكترونات وهما ظاهرتان متلازمتان تتمان في آن واحد. تفاعل الأكسدة - اختزال إذن هو انتقال للإلكترونات من مختِزل réd 1 ينتمي لمزدوجة ox 1 /réd 1 إلى مؤكِسد ox 2 ينتمي لمزدوجة ox 2 /réd 2. ومنه نكتب :

4 ـ 1 ـ أمثلة لتفاعلات أكسدة – اختزال. مثال 1: أكسدة فلز الزنك Zn بأيونات النحاس Cu 2+.

المزدوجتان المتفاعلتان هما : Cu 2+ (aq) / Cu و Zn 2+ (aq) / Zn.

مثال 2: أكسدة أيونات الحديد Fe 2+ بواسطة أيونات البرمنغنات MnO 4 - في وسط حمضي. المزدوجتان المتفاعلتان هما : Fe 3+ (aq) / Fe 2+ (aq) و MnO 4 - / Mn 2+.

MnO 4(aq) - Mn 2+ (aq) + 8H + (aq) + 4H 2 O (ℓ) + 5e - 5 x ( Fe 2+ (aq) Fe 3+ (aq ) + 1e - )

2 ــ التحولات السريعة والتحولات البطيئة : Transformations rapides et transformations lentes 1 ــ 1 ــ نشاطـ تجريبي 1 ( أنظر الوثيقة ) ما هو التحول البطيء؟ وما هو التحول السريع؟ وما الفرق بينهما؟ ــ مناولة 1: نأخذ في أنبوب اختبار قليلا من محلول كبريتات النحاس II ثم نضيف إليه قليلا من محلول هيدروكسيد الصوديوم

Cu 2+ (aq) +SO 2- 4(aq) ماذا تلاحظ ؟ نلاحظ تكون راسب أزرق لهيدروكسيد النحاس II

هل التحول الملاحظ سريع أم بطيء؟ علل جوابك التحول الملاحظ سريع لأن الراسب يظهر في نفس اللحظة التي يتم فيها خلط المحلولين ما اسم هذا النوع من التفاعل، استنتج المعادلة الكيميائية للتفاعل الحاصل يسمى هذا التفاعل : تفاعل ترسب المعادلة الكيميائية للتفاعل الحاصل

ــ مناولة 2: نمزج في كأس 20mL من محلول ثيوكبريتات الصوديوم (2Na + (aq) + S 2 O 3 2- (aq) ) مع 20mL من محلول حمض الكلوريدريك

ــ استثمار 2: ماذا تلاحظ؟ يكون المحلول في البداية عديم اللون وبعد لحظات يظهر الكبريت ( لون أبيض مصفر ) بشكل تدريجي. هل التحول الملاحظ سريع أم بطيء؟ علل جوابك التحول الملاحظ بطيء، لأننا يمكن أن نقيس مدته اكتب نصفي المعادلتين والمعادلة الحصيلة لهذا التحول. المزدوجتان ox/réd المتفاعلتان هما : SO 2 (aq) / S 2 O 3 2- (aq) و S 2 O 3 2- (aq) /S (s).

المعادلة الحصيلة

2 ـ 2 ـ الحركية الكيميائية (cinétique chimique) 1 ـ 2 ـ 2 ـ التحولات السريعة التحولات السريعة هي تحولات تحدث في مدة وجيزة لا يمكن تتبع تطورها بواسطة الملاحظة أو بواسطة آلات القياس تهتم الحركية الكيميائية بدراسة التطور الزمني للتحولات الكيميائية. تختلف التحولات الكيميائية من حالتها البدئية إلى حالتها النهائية من حيث مدة حدوثها، ويمكن تصنيفها إلى تحولات سريعة وأخرى بطيئة أمثلة احتراق الشهب النارية - بعض تفاعلات الترسب – بعض تحولات الأكسدة واختزال

احتراق الشهب النارية ترسب هيدروكسيد الحديد III

2 ـ ـ التحولات البطيئة. التحولات البطيئة هي تحولات تحدث في مدة زمنية ( ثوان – دقائق – ساعات ) يمكن تتبع تطورها بواسطة الملاحظة أو بواسطة آلات القياس أمثلة أكسدة الحديد في الهواء – الأسترة والحلمأة - تفاعل ثيوكبريتات الصوديوم مع محلول حمض الكلوريدريك

تفاعل ثيوكبريتات الصوديوم مع من محلول حمض الكلوريدريك

1 ــ تقنيات التتبع الزمني للتحولات البطيئة يمكن تتبع التحولات الكيميائية التي تنتج عنها ظواهر مرئية : ظهور واختفاء جسم ملون. تصاعد غاز. ترسب جسم صلب. لدراسة هذه التحولات كميا يتم اللجوء إلى تقنيات قياس ملائمة :  لتتبع تحول ينتج عنه غاز، يمكن قياس حجم الغاز المتصاعد فوق حوض من الماء أو تتبع ارتفاع ضغط الخليط ( إناء مغلق ) أو تتبع تغير كتلة الخليط التفاعلي ( إناء مفتوح ) 1 ـ 3 ـ تقنيات التتبع الزمني من خلال الطرق الفيزيائية

 لتتبع تحول في محلول تتدخل فيه أيونات، يمكن دراسة تغير موصلية المحلول ( استعمال مقياس المواصلة ) أو قياس pH المحلول عندما تتدخل الأيونات H 3 O + أو O - H في هذا التحول

 لتتبع تحول يتغير فيه لون أحد المتفاعلات أو النواتج يمكن اعتماد جهاز المستضوي الطيفي Spectrophotomètre

خلاصة : تسمح الطرق الفيزيائية بتسجيل مستمر لتطور كمية مادة أو تركيز متفاعل أو ناتج دون التشويش على الوسط التفاعلي. 2 ـ 3 ـ تقنيات التتبع الزمني من خلال الطرق الكيميائية ترتكز هذه الطرق على معايرة أحد الأنواع الكيميائية المتدخلة ( متفاعل أو ناتج ) خلال التفاعل وبالتالي تتبع تطور كمية مادته. ملحوظة لا تسمح الطرق الكيميائية بتسجيل مستمر لتطور كمية مادة أو تركيز متفاعل أو ناتج خلال الزمن.

# تهدف المعايرة إلى البحث عن كمية مادة أو تركيز نوع كيميائي في محلول ( يسمى المتفاعل المعايَر ) وذلك بجعله يتفاعل مع نوع كيميائي آخر في محلول تركيزه معروف ( يسمى المحلول المعايِر ). 3 ـ 3 ـ المعايرة: تذكير Le dosage: rappel # ينبغي لتفاعل المعايرة أن يكون : ــ كليا : يستهلك خلاله المتفاعل المحد كليا. ــ سريعا : ينتهي لحظيا أو بعد مدة جد قصيرة. ــ انتقائيا : لا يتفاعل النوع المعايِر الذي تم اختياره إلا مع النوع المعايَر.

المتفاعل المعايَر المحلول المعايِر

4 ـ العوامل الحركية Les facteurs cinétiques 1 ـ 4 ـ نشاط تجريبي.( أنظر الوثيقة ) ما هي العوامل المؤثرة في مدة تطور تحول كيميائي؟ بماذا تسمى؟ وكيف نبرزها تجريبيا؟ تجربة 1: انطلاقا من محلول (S) ليودور البوتاسيوم (K + (aq) + I - (aq) ) تركيزه C = 0,2mol.L -1 نحضر ثلاثة محاليل مخففة ومحمضة ليودور البوتاسيوم في ثلاثة كؤوس كما يلي :

نأخذ الكؤوس التي تحتوي كل منها على 50mL من محلول محمض ليودور البوتاسيوم ونصب فيها في آن واحد عند اللحظة t = 0 حجما 50mL من محلول للماء الأوكسيجيني تركيزه C' = 1, mol.L -1. الكأس أ : تحتوي على 10mL من المحلول (S) و 10mL من محلول حمض الكبريتيك و 30mL من الماء المقطر. الكأس ب : تحتوي على 20mL من المحلول (S) و 10mL من محلول حمض الكبريتيك و 20mL من الماء المقطر. الكأس ج : تحتوي على 40mL من المحلول (S) و 10mL من محلول حمض الكبريتيك و 0mL من الماء المقطر.

(أ)(أ)(ب)(ب)(ج)(ج) H2O2H2O2 H2O2H2O2 H2O2H2O2 KI في لحظة t

ــ استثمار 1: اكتب نصفي المعادلة والمعادلة الحصيلة بالنسبة للتفاعل الحاصل علما أن المزدوجتين المتفاعلتين هما : I 2(aq) / I - (aq) و H 2 O 2(aq) / H 2 O ( l ).

احسب التركيز البدئي o [ I - ] لأيون اليودور في كل كأس ( قبل إضافة محلول الماء الأوكسجيني ).

قارن تركيز ثنائي اليود المتكون عند نفس اللحظة t في الكؤوس الثلاثة باعتماد الألوان الملاحظة. يختلف تركيز ثنائي اليود المتكون عند نفس اللحظة t في الكؤوس الثلاثة. ما تأثير التركيز البدئي o [I - (aq) ] لأيونات اليودور على تطور التفاعل الحاصل ؟ تزداد سرعة التفاعل الكيميائي الحاصل كلما كان التركيز البدئي o [I - (aq) ] أكبر

ــ تجربة 2: نحضر ثلاثة كؤوس تحتوي على ماء لها درجات حرارة مختلفة : ( 0 o C و 25 o C و 60 o C). ندخل في كل كأس أنبوبي اختبار يحتوي أحدهما على 5mL من محلول ليودور البوتاسيوم المحمض بـ 1mL من محلول حمض الكبريتيك والآخر على 5mL من محلول للماء الأوكسيجيني. عند اللحظة t = 0 نمزج في آن واحد محتوى الأنبوبين الموجودين في كل كأس.

كيف يتطور لون الخليط التفاعلي في الأنابيب الثلاثة بعد مرور مدة كافية؟ يتغير لون الخليط التفاعلي إلى الأصفر البني بسرعة أكبر في الأنبوب الذي له أعلى درجة حرارة تزداد سرعة تحول كيميائي مع ارتفاع حرارة المجموعة الكيميائية. استنتج تأثير درجة الحرارة على مدة تطور التحول.

2 ـ 4 ـ تعاريف 1 ـ 2 ـ 4 ـ العوامل الحركية. العامل الحركي هو كل عامل يؤثر على سرعة تكون أو اختفاء مركب كيميائي. 2 ـ 2 ـ 4 ـ تأثير تركيز المتفاعلات. تزداد سرعة التفاعل بازدياد التركيز الأولي للمتفاعلات مثال : تفاعل أيون الثيوكبريتات بتراكيز مختلفة مع الأيونات H 3 O +

التركيز البدئي لأيونات الثيوكبريتات على اليمين هو ضعف التركيز البدئي لنفس الأيونات على اليسار.

3 ـ 2 ـ 4 ـ تأثير درجة الحرارة نعتبر تفاعل أكسدة أيونات I - بالماء الأوكسيجيني H 2 O 2 حسب المعادلة التالية : H 2 O 2 + 2H 3 O + +2I - →I 2 + 4H 2 O تكون اليود يكون أسرع عند درجة حرارة مرتفعة ، مما يدل على أن سرعة التفاعل تزداد بازدياد درجة الحرارة.