Tusaalaha Su'aalaha Doodda Aragtida Isku-dhaca
Pendahuluan
Aragtida isku dhaca waa fikrad aasaasi ah oo ku saabsan kiimikada taasoo sharraxaysa sida iyo sababta falgallada kiimikada ay u dhacaan. Waxaa markii ugu horreysay soo jeediyay Max Trautz iyo William Lewis horraantii qarnigii 20aad. Sida laga soo xigtay aragtidan, falgallada kiimikada waxay dhacaan marka walxaha falgalayaasha falgalayaasha ay isku dhacaan iyagoo wata tamar ku filan iyo jihada saxda ah.
Maqaalkani wuxuu ka hadli doonaa dhowr tusaale oo dhibaatooyin ah oo la xiriira aragtida isku dhaca iyo xalalkooda si loo helo faham qoto dheer oo ku saabsan fikraddan. Dhammaadka maqaalka, akhristayaashu waa inay awoodaan inay fahmaan farsamooyinka aasaasiga ah ee aragtida isku dhaca iyo sida loogu dabaqo xaaladaha kala duwan ee dhibaatooyinka kiimikada.
Aragtida Isku-dhaca Aasaasiga ah
Aragtida isku dhaca waxay soo jeedinaysaa in laba arrimood oo waaweyn ay go'aamiyaan in isku dhacu uu keeni doono falgal kiimiko ah:
1. Tamarta Firfircoonida (Ea): Tamarta ugu yar ee looga baahan yahay isku dhaca u dhexeeya molecules-ka fal-celinta si loo soo saaro alaabada.
2. Jihaynta Molekulada: Booska molekulada marka ay isku dhacaan sidoo kale aad ayuu muhiim u yahay. Isku dhacu wuxuu keeni karaa oo keliya falcelin haddii molekulada si sax ah loo jiheeyo.
Arrimaha Saameynaya Aragtida Isku-dhaca
1. Xoojinta: Inta badan ee xoogga falgalayaasha ay sare u kacaan, ayaa suurtogalnimada in molecules-ka falgalayaasha ay isku dhacaan.
2. Heerkulka: Kordhinta heerkulka badanaa waxay kordhisaa tamarta dhaqdhaqaaqa ee molecules-ka, taasoo keeni karta isku dhacyo badan oo leh tamar ka sarreysa tamarta kicinta.
3. Katalistaha: Shaqada kataliyayaasha waa inay hoos u dhigto tamarta kicinta si isku dhacyo badan ay u guuleystaan.
Su'aalo iyo Doodo Tusaale ah
Su'aal Tusaale ah 1: Saamaynta Xoog-saarista
Su'aal:
Haddii isku-darka molecule A ee falgalka `A + B -> C` uu labanlaabmo, sidee buu heerka falgalku isu beddeli doonaa iyadoo loo eegayo aragtida isku dhaca?
Dood:
Sida laga soo xigtay aragtida isku dhaca, heerka falcelinta waxay ku xiran tahay inta jeer ee isku dhaca walxaha A iyo B. Haddii isku-darka A uu labanlaabmo, tirada isku dhaca u dhexeeya molecules-ka A iyo B ayaa sidoo kale kordhi doona. Guud ahaan, waxaan dhihi karnaa heerka falcelinta ayaa labanlaabmi doona.
Si kastaba ha ahaatee, xaalado badan, falcelintu waxay leedahay nidaam aad u adag. Falcelinta amarka koowaad marka loo eego A, labanlaabidda xoogga A waxay sababi doontaa labanlaab heerka falcelinta:
\[ r = k[A][B] \rightarrow r' = k[2A][B] = 2r \]
Su'aal Tusaale ah 2: Saamaynta Heerkulka
Su'aal:
Falgalku wuxuu leeyahay tamar firfircoon oo ah 50 kJ/mol. Haddii heerkulku ka kordho 300 K ilaa 310 K, sidee buu heerka falgalku isu beddeli doonaa iyadoo loo eegayo aragtida isku dhaca iyo qodobka Arrhenius?
Dood:
Heerkulka oo kordha wuxuu kordhiyaa tamarta dhaqdhaqaaqa ee molecules-ka, taasoo keenta in molecules badan ay yeeshaan tamar ka weyn ama la mid ah tamarta kicinta. Tan waxaa badanaa lagu qeexaa isleegga Arrhenius:
\[
k = Ae^{-\frac{Ea}{RT}}
\]
Halkee:
– \( k \) waa heerka joogtada ah ee falcelinta
– \( A \) waa qodob ka horreeya jibbaarada
– \( Ea \) waa tamarta kicinta
– \( R \) waa joogtada gaaska (8.314 J/mol·K)
– \( T \) waa heerkulka Kelvin
Waxaan qaadan karnaa logarithm-ka dabiiciga ah ee isle'egta Arrhenius:
\[
\ln k = \ln A – \frac{Ea}{RT}
\]
Si loo xisaabiyo isbeddelka heerka falcelinta, waxaan qaadaneynaa saamiga joogtada heerka ee laba heerkul oo kala duwan:
\[
\frac{k_2}{k_1} = \frac{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T2}}}{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T1}}} = e^{\left(-\frac{Ea}{R}\left(\frac{1}{T2} – \frac{1}{T1}\right)\right)}
\]
Gelida qiimayaasha la bixiyay:
\[
k_1 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 300}}
\]
\[
k_2 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 310}}
\]
Xisaabinta isbeddelka:
\[
\frac{k_2}{k_1} = e^{\left(-\frac{50000}{8.314}\left(\frac{1}{310} – \frac{1}{300}\right)\right)}
\]
\[
= e^{\left(-6012.9 \times (-0.00010753)\right)}
\]
\[
= e^{0.646}
\]
\[
\ qiyaastii 1.91
\]
Sidaa darteed, kordhinta heerkulka laga bilaabo 300 K ilaa 310 K waxay ku dhawaad laba jibaaraysaa heerka falcelinta, qiyaastii 91%.
Su'aal Tusaale ah 3: Saamaynta Katalystayaasha
Su'aal:
Falcelinta, ku darista kiciye waxay dedejinaysaa falgalka iyadoo hoos u dhigaysa tamarta firfircoonida laga bilaabo 75 kJ/mol ilaa 50 kJ/mol marka la gaaro 298 K. Xisaabi saamiga heerarka falgalka ee leh kiciye iyo marka aan lahayn.
Dood:
Isticmaal isla'egta Arrhenius si aad u xisaabiso labada joogtada heerka:
\[
k_{uncat} = Ae^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}
\]
\[
k_{cat} = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}
\]
Markaa, saamiga u dhexeeya labadan heer falgal waa:
\[
\frac{k_{cat}}{k_{uncat}} = \frac{e^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}}{e^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}}
\]
\[
= e^{\left(\frac{75000 – 50000}{8.314 \times 298}\right)}
\]
\[
= e^{10.075}
\]
\[
\ qiyaastii 23685
\]
Saamigani wuxuu muujinayaa in marka lagu daro kiciye, heerka falcelintu uu kordhi karo ilaa kumanaan jeer, taas oo aad muhiim u ah.
Gabagabo
Tusaalooyinka kor ku xusan, waxaan ka heli karnaa faham qoto dheer oo ku saabsan sida aragtida isku dhacu u sharraxayso saameynta fiirsashada, heerkulka, iyo kiciyeyaasha heerka falcelinta kiimikada. Mid kasta oo ka mid ah arrimahan waxay leeyihiin saameyn gaar ah oo muhiim ah oo ku saabsan soo noqnoqoshada iyo tamarta isku dhaca, taas oo ugu dambeyntii saameyn ku yeelata sida ugu dhakhsaha badan ee falgalka kiimikada u dhaco. Adigoo adeegsanaya aragtida isku dhaca, waxaan naqshadeyn karnaa tijaabooyin hufan iyo hababka warshadaha kiimikada.
