آخر تحديث: 2026-07-01

ماذا يصف قانون السرعة

يربط قانون السرعة بين سرعة التفاعل وتراكيز متفاعلاته. وللتفاعل الذي يعتمد على متفاعل واحد A يأخذ الصورة

$$\text{rate} = k\,[A]^{\,n}$$

حيث k هو ثابت السرعة وn رتبة التفاعل بالنسبة إلى A. والرتبة كمية تجريبية: لا يمكن قراءتها من المعادلة الموزونة، بل يجب قياسها. وطريقة السرعات الابتدائية هي أكثر الطرق مباشرة لإيجادها.

طريقة السرعات الابتدائية

الفكرة هي إجراء التفاعل مرتين بتركيزين ابتدائيين مختلفين من A، وتسجيل السرعة الابتدائية في كل مرة — أي السرعة في البداية تماماً، قبل تراكم النواتج. وبكتابة قانون السرعة للتجربتين وقسمة إحداهما على الأخرى يُختزل ثابت السرعة:

$$\frac{r_2}{r_1} = \left(\frac{[A]_2}{[A]_1}\right)^{\,n}$$

ويعزل أخذ اللوغاريتم الرتبة:

$$n = \frac{\ln\left(r_2 / r_1\right)}{\ln\left([A]_2 / [A]_1\right)}$$

وبمعرفة n، يُستخرج ثابت السرعة بتعويضها في إحدى التجربتين:

$$k = \frac{r_1}{[A]_1^{\,n}}$$

الرمز	الكمية	الوحدة
[A]₁، [A]₂	تركيزا A في التجربتين	mol/L
r₁، r₂	السرعتان الابتدائيتان في التجربتين	mol/(L·s)
n	رتبة التفاعل بالنسبة إلى A	بلا أبعاد
k	ثابت السرعة	يعتمد على الرتبة

مثال محلول

يُدرَس تفاعل عند تركيزين من A:

• التجربة 1: ‏[A]₁ = 0٫10 mol/L، ‏r₁ = 0٫0020 mol/(L·s)
• التجربة 2: ‏[A]₂ = 0٫20 mol/L، ‏r₂ = 0٫0080 mol/(L·s)

1. نسبة التركيزين: [A]₂/[A]₁ = 0٫20 / 0٫10 = 2.
2. نسبة السرعتين: r₂/r₁ = 0٫0080 / 0٫0020 = 4.
3. الرتبة: n = ln(4) / ln(2) = 1٫386 / 0٫693 = 2.
4. ثابت السرعة: k = r₁ / [A]₁ⁿ = 0٫0020 / (0٫10)² = 0٫20 L/(mol·s).

أدت مضاعفة التركيز إلى جعل السرعة أربعة أمثالها، وهي السمة المميزة للتفاعل من الرتبة الثانية. ويبلغ ثابت السرعة 0٫20 L/(mol·s).

قراءة الرتبة

للرتب الصحيحة، الطريق المختصر هو ملاحظة أثر تغيّر التركيز في السرعة.

تغيّر التركيز	تغيّر السرعة	الرتبة
مضاعفة [A]	بلا تغيّر	0
مضاعفة [A]	تتضاعف	1
مضاعفة [A]	تصبح أربعة أمثالها	2

يسير التفاعل من الرتبة الصفرية بسرعة ثابتة بصرف النظر عن كمية A الموجودة — وهو أمر شائع عندما يكون سطح أو حفّاز مُشبَعاً. ويتبع التفاعل من الرتبة الأولى التركيز مباشرة، بينما يستجيب التفاعل من الرتبة الثانية لمربعه.

وحدات ثابت السرعة

لأن السرعة تُعطى دائماً بوحدة mol/(L·s) بينما يُرفع التركيز إلى قوى مختلفة، تتغير وحدات k مع الرتبة:

الرتبة	وحدات k
0	mol/(L·s)
1	s⁻¹
2	L/(mol·s)

تعرض هذه الحاسبة k كرقم مجرد؛ أضف الوحدات المناسبة للرتبة التي وجدتها عند تدوين النتيجة.

عندما لا تكون الرتبة عدداً صحيحاً

الرتبة الكسرية — كأن تكون 0٫5 أو 1٫5 — نتيجة حقيقية وشائعة. وهي تدل عادة على أن التفاعل المرصود مجموع عدة خطوات أولية لا تصادم واحد، ومن ثم لا يلزم أن تكون الرتبة الكلية عدداً صحيحاً. وإذا وقع القياس قريباً من عدد صحيح دون أن يطابقه تماماً، فالفرق غالباً مجرد تشتّت تجريبي؛ وتكرار التجربة أو إضافة نقاط تركيز أخرى يصقل التقدير.

حسابات ذات صلة

تدخل الرتبة وثابت السرعة المستخرجان هنا مباشرة في قوانين السرعة المتكاملة التي تصف كيف ينخفض التركيز مع الزمن لتفاعلات الرتبة الصفرية والأولى والثانية. وتساعد أداة متوسط سرعة التفاعل في تحويل بيانات التركيز مقابل الزمن الخام إلى السرعات الابتدائية التي تحتاجها هذه الطريقة.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

ما هي طريقة السرعات الابتدائية؟

تستخرج طريقة السرعات الابتدائية قانون السرعة بمقارنة السرعة الابتدائية للتفاعل عند تراكيز ابتدائية مختلفة. لمتفاعل واحد A يتبع rate = k·[A]ⁿ تكفي تجربتان: نسبة السرعتين تساوي نسبة التركيزين مرفوعة للأس n، فتُستخرج الرتبة بلوغاريتم واحد.

وقياس السرعة في البداية تماماً يتجنب التعقيدات الناتجة عن تراكم الناتج أو التفاعل العكسي.

كيف أجد رتبة التفاعل من تجربتين؟

اقسم السرعة الثانية على الأولى، والتركيز الثاني على الأول، ثم احسب n = ln(r₂/r₁) ÷ ln([A]₂/[A]₁). إذا بقيت السرعة دون تغيّر عند مضاعفة التركيز فالرتبة 0؛ وإذا تضاعفت فالرتبة 1؛ وإذا صارت أربعة أمثالها فالرتبة 2. والانحرافات الصغيرة عن العدد الصحيح تعود عادة إلى خطأ القياس.

كيف أجد ثابت السرعة بعد معرفة الرتبة؟

عوّض الرتبة في rate = k·[A]ⁿ باستخدام أي من التجربتين واستخرج k = السرعة ÷ [A]ⁿ. ينبغي أن تعطي التجربتان القيمة نفسها لـ k ضمن حدود الخطأ التجريبي، وهو فحص مفيد للتأكد من صحة الرتبة.

ما وحدات ثابت السرعة؟

تعتمد وحدات k على الرتبة الكلية كي تبقى rate = k·[A]ⁿ متسقة بوحدة mol/(L·s). فثابت الرتبة الأولى وحدته s⁻¹، وثابت الرتبة الثانية L/(mol·s)، وثابت الرتبة الصفرية mol/(L·s). ولأن الوحدات تتغير مع الرتبة، يُعرض الثابت هنا كرقم مجرد؛ أضف الوحدة المناسبة للرتبة عند تدوينه.