شیمی دوازدهم صفحه ۹۸ - با هم بیندیشیم
با توجه به نمودارهای زیر به پرسش ها پاسخ دهید.
آ) گرماده یا گرماگیر بودن هر یک از واکنشها را مشخص کنید و پاسخ خود را توضیح دهید.
ب) کدام واکنش در شرایط یکسان سریعتر انجام میشود؟ چرا؟
پ) فسفر سفید برخلاف گاز هیدروژن در هوا و در دمای اتاق میسوزد. با توجه به این واقعیت کدام نمودار به کدام واکنش مربوط است؟ چرا؟
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۹۸ - با هم بیندیشیم
سلام به شیمیدانهای عزیز! در این فعالیت میخواهیم با تحلیل نمودارهای انرژی، تفاوت بین پایداری ترمودینامیکی و سرعت واکنش (سینتیک) را درک کنیم.
**پاسخ بخش آ (نوع واکنش از نظر گرمادهی):**
هر سه واکنش نشان داده شده در ردیف بالا **گرماده** هستند.
**توضیح**: با نگاه به نمودارها متوجه میشویم که سطح انرژی فرآوردهها (بخش انتهایی منحنی) پایینتر از سطح انرژی واکنشدهندهها (بخش ابتدایی منحنی) قرار دارد.
این تفاوت انرژی به صورت گرما به محیط آزاد میشود، بنابراین واکنشها گرماده محسوب میشوند.
**پاسخ بخش ب (بررسی سرعت واکنش):**
واکنش شماره **(۳)** در شرایط یکسان سریعتر انجام میشود.
**دلیل علمی**: سرعت یک واکنش مستقیماً به مقدار **انرژی فعالسازی** ($E_a$) آن بستگی دارد.
انرژی فعالسازی در واقع همان تپه انرژی است که واکنشدهندهها باید از آن عبور کنند.
در نمودار (۳)، مقدار این انرژی ($30\,kJ$) از بقیه کمتر است؛ بنابراین ذرات بیشتری در واحد زمان انرژی لازم برای عبور از این سد را دارند و واکنش سریعتر پیش میرود.
**پاسخ بخش پ (تخصیص نمودار به مواد):**
* نمودار **(۲)** با انرژی فعالسازی بالا ($E_a = 50\,kJ$) مربوط به واکنش **گاز هیدروژن** است.
* نمودار **(۳)** با انرژی فعالسازی پایین ($E_a = 30\,kJ$) مربوط به واکنش **فسفر سفید** است.
**دلیل**: واکنشهایی که در دمای اتاق خودبهخود یا سریع شروع میشوند (مثل سوختن فسفر سفید)، سد انرژی کوچکی دارند.
در مقابل، گاز هیدروژن با وجود اینکه تمایل زیادی به سوختن دارد (گرماده است)، اما به دلیل انرژی فعالسازی بالا، در دمای اتاق بدون جرقه یا کاتالیزور واکنش نمیدهد.
دان
1404/03/20
عالی