قياس حجم الغاز بمرور الزمن – سرعة التفاعل المتوسطة واللحظية

ماذا تعرض

يمكن تتبع سرعة التفاعل بجمع ناتج غازي: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂ أو Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂. وميل منحنى الحجم مع الزمن هو سرعة التفاعل. يكون الميل أكبر ما يمكن في البداية، حين يكون تركيز الحمض ومساحة السطح المعرّضة للتفاعل في أعلى قيمهما، ثم يتناقص حتى يصل إلى الصفر عند استهلاك المادة المحددة للتفاعل. في هذا النموذج تتناسب السرعة طرديًا مع [H⁺] ومع مساحة السطح، وتتضاعف مع كل ارتفاع في درجة الحرارة قدره 10 °C، أما الحجم النهائي للغاز فيعتمد فقط على كمية المادة المحددة للتفاعل.

طريقة الاستخدام

اختر المادة الصلبة وشكل المادة الصلبة وكتلة المادة الصلبة وتركيز HCl ودرجة الحرارة، ثم اضغط ابدأ وراقب امتلاء المحقن الغازي. اسحب العلامتين t₁ و t₂ على الرسم البياني لتحصل على السرعة المتوسطة من القاطع والسرعة اللحظية من المماس. اضغط تجربة جديدة، وغيّر عاملًا واحدًا فقط، ثم قارن المنحنيات وجدول النتائج؛ أما زر مسح الرسم فيبدأ مجموعة جديدة من التجارب.

المعاملات القابلة للتغيير

• المادة الصلبة CaCO₃ (الحجر الجيري) – جمع CO₂, Zn – جمع H₂
• شكل المادة الصلبة قطع صغيرة (مساحة سطح صغيرة), مسحوق (مساحة سطح كبيرة)
• كتلة المادة الصلبة 0.1–0.5 g
• تركيز HCl (50 mL) 0.2–2 M
• درجة الحرارة 15–55 °C

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يكون منحنى V(t) أشد انحدارًا في البداية ثم يستوي تدريجيًا؟
2. هل تعطي القطع الصغيرة والمسحوق من الكتلة نفسها الحجم النهائي نفسه من الغاز، ولماذا؟
3. كيف يتغير زمن جمع نصف الحجم النهائي من الغاز عند رفع درجة الحرارة بمقدار 10 °C؟