واکنشهای تجزیه

S H i M A

کاربر فعال تالار شیمی
کاربر ممتاز

واکنش تجزیه ، واکنشی است که در طی آن یک ماده مرکب به مواد ساده‌تری تبدیل می‌شود.

یک واکنش شیمیایی شامل تجزیه ، ترکیب یا بازآرایی اتم‌هاست.

برای انجام یک واکنش شیمیایی، ابتدا پیوندهای شیمیایی بین اتم‌ها در مواد اولیه شکسته

میشود. سپس پیوندهای دیگری برای به وجود آوردن فراورده های جدید تشکیل می‌شوند. به

عبارتی، در یک واکنش، آرایش الکترونی اتمها در مولکولها تغییر می‌یابد و مواد جدیدی با خواص

متفاوت از مواد اولیه تولید می‌شود.

البته باید توجه داشت که در جریان یک واکنش شیمیایی ، اتم‌ها نه بوجود می‌آیند و نه از بین

می‌روند، فقط ساختار اتمهای تشکیل دهنده مولکول‌ها تغییر می‌یابد. صدها نوع واکنش شیمیایی

وجود دارد ولی می‌توان آنها را در پنج نوع کلی زیر طبقه‌بندی نمود:


· واکنش سوختن

· واکنش تجزیه

· واکنش ترکیبی

· واکنش جابجایی یگانه

· واکنش جابجایی دوگانه



واکنش ترکیبی

واکنشی است که در آن ، چند ماده با هم ترکیب می‌شوند و یک یا چند فراورده تازه‌ای با ساختاری

پیچیده‌تر تولید می‌کنند. برای نمونه ، واکنش اتم هیدروژن و اکسیژن منجر به تشکیل مولکول آب

می‌شود یا در واکنشهای پلیمریزاسیون که در آنها از تجمع مولکولهای منفرد ، درشت مولکولهایی به

نام پلیمر تشکیل می‌شود.




واکنش سوختن

واکنشی است که در طی آن یک ماده ، به سرعت با اکسیژن ترکیب و طی آن ، مقدار زیادی انرژی

بصورت نور و گرما آزاد می‌شود. امروزه هنوز هم واکنش سوختن برای تولید انرژی استفاده می‌شود،

زیرا سوخت‌های فسیلی ، اصلی‌ترین و ارزان‌ترین منبع تولید انرژی هستند. سوختن هیدروکربن‌ها و

واکنش فلزات قلیایی و قیایی خاکی (بجز Be) و بعضی ترکیب‌های دیگر یا اکسیژن از نوع سوختن

هستند و با آزاد کردن گرما و نور شدید همراهند.


گرما + اکسید فلز <----- (حرارت) اکسیژن + فلز


واکنش جابجایی یگانه


در واکنش جانشینی یگانه ، یک عنصر یا یون ، جایگزین عنصر یا یون دیگری در یک ترکیب می‌شود.

برای مثال ، واکنش فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی با آب که به تولید گاز هیدروژن می‌انجامد، از

جمله واکنش‌های جابجایی یگانه بشمار می‌آیند.


(2K(s) + 2H[SUB]2[/SUB]O(l)→H[SUB]2[/SUB](g) + 2KOH (aq


واکنش جانشینی دوگانه


در این نوع واکنش ، جای دو عنصر در ترکیب با هم عوض می‌شود. واکنش‌های رسوبی که در آنها

مخلوط کردن محلول دو نمک به تشکیل یک نمک نامحلول می‌انجامد، از مهم‌ترین واکنش‌ها در این

دسته است. واکنش اسیدها با بازها هم از این دسته واکنش‌هاست.


NaOH + HCl→H[SUB]2[/SUB]O + NaCl

Pb(NO[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB](aq) + 2KI(aq)→ PbI[SUB]2[/SUB](s) + 2KNO[SUB]3[/SUB]


واکنش تجزیه


واکنشی است که در آن ، یک ماده به دو یا چند ماده ساده‌تر تبدیل می‌شود. در واقع در واکنش تجزیه ،

پیوند شیمیایی بین اتم ها در یک ماده شکسته می‌شود و برای این منظور ، باید انرژی مصرف شود.

همواره برای آغاز یک واکنش به مقداری انرژی نیاز است. به حداقل انرژی لازم برای شروع یک واکنش

شیمیایی انرژی فعال‌سازی می گویند. دادن گرما ، تابش نور ، ایجاد جرقه ، تخلیه الکتریکی یا وارد

کردن یک شوک مانند ضربه یا افزایش ناگهانی فشار ، این انرژی فعال‌سازی را تامین می‌کند.

بعد از شکسته شدن پیوندها در ماده اولیه ، پیوندهای جدیدی تشکیل می‌شود که منجر به تولید دو

یا چند ماده جدید می‌شود. واکنش تجزیه ممکن است بر روی یک ماده ساده که فقط از دو نوع اتم

تشکیل شده باشد صورت گیرد که در این صورت ، یک مولکول به اتم‌های سازنده‌اش تفکیک می‌شود.



ترکیب می‌تواند تجزیه شود

نمونه‌هایی از واکنش تجزیه:

تجزیه مولکول آب نمونه‌ای از این واکنشهاست.


(H[SUB]2[/SUB]O→H[SUB]2[/SUB](g) + 1/2 O[SUB]2[/SUB](g

و همچنین اگر ماده‌ای با انواع اتم‌ها داشته باشیم، در اینصورت ، در اثر واکنش تجزیه ، یک مولکول

به دو یا چند مولکول ساده دیگر تبدیل می‌شود. برای نمونه ، کربنات‌ها و بی‌کربنات‌ها بر اثر گرما تجزیه

می‌شوند و گاز کربن دیاکسید آزاد می‌کنند.


2NaHCO[SUB]3[/SUB](s) →Na[SUB]2[/SUB]CO[SUB]3[/SUB](s) + H[SUB]2[/SUB]O(g)+CO[SUB]2
[/SUB]


CaCO[SUB]3[/SUB](s)→CaO(s) + CO[SUB]2[/SUB]

ترکیب‌هایی مانند نیترات‌ها و کلرات‌ها بر اثر گرما ، اکسیژن آزاد می‌کنند.


2KClO[SUB]3[/SUB](s)→2KCl(s) + 3O[SUB]2[/SUB]


2KNO[SUB]3[/SUB](s)→2KNO[SUB]2[/SUB] + O[SUB]2[/SUB]

واکنش از دست دادن آب تبلور نمکها هم از این دسته واکنشهاست.
 

S H i M A

کاربر فعال تالار شیمی
کاربر ممتاز

واکنش خنثی شدن

تیتراسیونهای خنثی‌شدن بطور گسترده در تعیین غلظت آنالیتهایی کاربرد دارند که یا اسید

و یا باز هستند، یا با استفاده از روشهای مناسب به چنین گونه‌هایی تبدیل می‌شوند. آب ،

حلال معمول برای تیتراسیون خنثی‌شدن است، زیرا بسادگی در دسترس و ارزان و غیرسمی

است. پایین بودن ضریب انبساط دمایی آن یک خاصیت اضافی دیگر است.
ولی بعضی از آنالیتها

در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند،زیرا انحلال پذیری آنها بسیار پایین است، یا چون قدرتهای

اسیدی یا بازی آن چندان زیاد نیست که نقاط پایان رضایت بخشی را فراهم کنند. غلظت چنین

موادی را اغلب می‌توان با تیتر کردن آنها در حلال دیگر به غیر از آب تعیین کرد.



نظریه تیتراسیونهای خنثی‌کردن

محلولهای استاندارد اسیدها و بازهای قوی را بطور گسترده‌ای برای تعیین آنالیتهایی بکار میبرند

که خود اسید یا بازند یا می‌توانند با اعمال شیمیایی به چنین گونه‌هایی تبدیل شوند.



واکنشگرها برای واکنشهای خنثی‌شدن


محلولهای استاندارد برای تیتراسیونهای خنثی شدن همواره از اسیدها یا بازهای قوی تهیه

میشوند،زیرا این نوع واکنشگرها تیزترین نقطه پایانی را ارائه می‌کنند.



محلولهای استاندارد

محلولهای استاندارد بکار گرفته شده در تیتراسیونهای خنثی شده ، اسیدهای قوی یا بازهای قوی

هستند. زیرا این اجسام در مقایسه با اسیدهای ضعیف و بازهای ضعیف بطور کاملتر با آنالیت

واکنش می‌دهند. اسیدهای استاندارد از اسید هیدرو کلرویک ، اسید پرکلریک و اسید سولفوریک

تهیه می‌شوند. اسید نیتریک بندرت بکار برده می‌شود، زیرا خاصیت آن بعنوان یک اکسنده ، عامل

بالقوه‌ای برای واکنشهای جانبی ناخواسته است.

باید بخاطر داشت که محلولهای گرم و غلیظ اسید سولفوریک و اسید پرکلریک نیز عوامل اکسنده

مستعدی هستند و بنابراین پرخطرند.

بنابراین ، خوشبختانه ، محلولهای رقیق این واکنشگرها نسبتا بی‌خطرند و می‌توانند بدون احتیاطهای

خاص بجز محافظت چشم ، در آزمایشهای شیمی تجزیه‌ای بکار برده شوند. محلولهای استاندارد بازی

معمولا از هیدروکسید سدیم ، هیدروکسید پتاسیم و گهگاه از هیدروکسید باریم تهیه می‌شوند.

مجددا ، هنگام کار با این واکنشگرها و محلولهای آنها باید همیشه چشمها محافظت شوند.



نظریه رفتار شناساگر


بسیاری از اجسام طبیعی و سنتزی ، رنگهایی از خود نشان می‌دهند که به HP محلولی که این

اجسامدر آن حل شده‌اند، بستگی دارند. برخی از این اجسام که طی قرنها برای نشان دادن خاصیت

قلیایی یا اسیدی آب بکار برده شده‌اند، در سالهای اخیر به عنوان شناساگر اسید و باز بکار گرفته

میشوند.

بطور کلی ، شناساگرهای اسید و باز ، اسیدها و بازهای ضعیف آلی هستند که بسته به تفکیک یا

تجمع ، متحمل تغییرات ساختاری درونی می‌شوند که به تغییر در رنگ منجر می‌شود.



کاربردهای نوعی تیتراسیونهای خنثی‌شدن

تیتراسیونهای خنثی‌شدن در اندازه گیری آن دسته از گونه‌های بی‌شمار معدنی ، آلی و زیستی که

خواص اسیدی یا بازی ذاتی دارند بکار برده می‌شوند. ولی کاربردهای بسیاری به همان اندازه اهمیت

وجود دارند که در آنها ترکیب مورد تجزیه با یک واکنشگر مناسب به یک اسید یا باز تبدیل و سپس با یک

باز یا اسید قوی استاندارد تیتر می‌شود.

دو نوع عمده از نقاط پایانی بطور گسترده در تیتراسیونهای خنثی‌شدن بکار برده می‌شود. نوع اول یک نقطه

پایانی بصری است و بر پایه تغییر رنگ شناساگر قرار دارد. نوع دوم یک نقطه پایانی پتانسیومتری است

که در آن پتانسیل یک سیستم الکترود شیشه - کامومل با یک وسیله اندازه گیری ولتاژ تعیین می‌شود.

پتانسیل اندازه گیری شده مستقیما متناسب با PH است.



تجزیه عنصری


تعدادی از عناصر مهم را که در سیستمهای آلی و زیستی دخالت می‌کنند، می‌توان به سهولت با روش

هایی که در مرحله پایانی به یک تیتراسیون اسید و باز ختم می‌شوند، اندازه گیری کرد. عموما عناصری

که قابلیت این نوع تجزیه را دارند، غیر فلزند و شامل کربن ، نیتروژن ، گوگرد ، کلر ، برم ، فلوئور و چند

گونه نامتداول دیگرند. در هر مورد ، عنصر به یک اسید یا باز معدنی تبدیل و متعاقبا تیتر می شود.

بعنوان مثال ، نیتروژن در بسیاری از مواد با اهمیت در پژوهش ، صنعت ، کشاورزی یافت می‌شود. مثلا

نیتروژن در اسیدهای آمینه ، پروتئینها ، داروهای سنتزی ، کودهای شیمیایی ، مواد منفجره ، خاک ،

آبهای آشامیدنی و رنگها وجود دارد. پس روشهای تجزیه‌ای برای تعیین نیتروژن بویژه در مواد آلی از اهمیت

بسیاری برخوردارند.


اندازه گیری مواد معدنی

تعداد زیادی از گونه‌های معدنی را می‌توان توسط تیتراسیون با اسیدها یا بازهای قوی اندازه گیری کرد.

بعنوان مثال ، نمکهای آمونیوم را می‌توان بسادگی با تبدیل به آمونیاک توسط باز قوی و سپس تقطیر در

دستگاه کلدال اندازه گیری کرد. آمونیاک طبق روش کلدال جمع آوری و تیتر می‌شود. روشی را که

برای نمکهای آمونیوم بیان شد، می‌توان برای اندازه گیری نیترات و نیتریت معدنی تعمیم داد.



تعیین گروههای عاملی آلی


تیتراسیونهای خنثی‌شدن برای سنجش مستقیم و غیر مستقیم انواع گروههای عاملی آلی روش

های ساده‌ای را فراهم می‌کنند.



کاربرد واکنشهای خنثی شدن در محیط غیر آبی


دو نوع از ترکیباتی را که در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند، می‌توان با تیتراسیون خنثی‌شدن در

حلالهای غیر آبی مناسب اندازه گیری کرد. دسته اول ، اسیدها و بازهای آلی با وزن مولکولی زیادند

که انحلال‌پذیری محدودی در آب دارند. نوع دوم ترکیبات معدنی یا آلی هستند که از نظر اسید و باز

آنقدر ضعیف هستند ( یا کوچکتر از ) که نقاط پایانی رضایتبخشی در محیط آبی ارائه نمی‌دهند.

مثالهایی از این دسته عبارتند از آمینهای آروماتیک ، فنلها و نمکهای مختلفی از اسیدهای معدنی و

کربوکسیلیک. اغلب ترکیباتی که نقاط پایانی رضایت بخشی در آب ندارند، در حلالهایی که خاصیت

اسیدی یا بازی آنها را افزایش می‌دهند نقاط پایانی تیزی را ارائه می‌دهند.

هر چند تیتراسیونهای غیر آبی ، اندازه گیری گونه‌ای را که در آب قابل تیتراسیون نیست، امکان پذیر

می‌سازند، معایب چندی نیز در استفاده از آنها وجود دارد. معمولا حلالها ، گران و اغلب فرار و

سمی‌اند. همچنین اکثر آنها ضرایب انبساط کاملا بزرگی دارند و کنترل بیشتری دمای واکنشگر برای

جلوگیری از بروز خطاهای نامعین در اندازه گیری حجم لازم است.
 

S H i M A

کاربر فعال تالار شیمی
کاربر ممتاز

واکنش گرمازا

بسیاری از واکنش های شیمیایی با آزاد کردن انرژی همراه هستند. این انرژی آزاد شده می‌تواند

بصورت گرما ، نور یا صدا باشد. چنین واکنش‌هایی را واکنش گرماده می‌گویند. روزانه از واکنشهای

گرماده زیادی برای منظورهای مختلف استفاده می‌کنیم.

ساده‌ترین این واکنش‌ها روشن کردن کبریت است که واکنشی بین اکسیژن هوا و ماده آتشگیر

آن رخ می‌دهد که با آزاد کردن نور و گرما همراه است. سوخت‌های طبیعی ترکیبات پیچیده‌ای از کربن

و هیدروژن هستند. وقتی که این مواد در اکسیژن می‌سوزند دی اکسید کربن ، آب و حرارت ایجاد

می‌کنند.

برخی از سوختها مانند هیدروژن و مواد منفجره مانند TNT و دینامیت‌ها در اثر واکنش ظرفیتهای بالایی

از انرژی را در مدت زمان کوتاهی آزاد می‌کنند، بنابراین انفجار را می‌توان واکنش گرماده در نظر گرفت

که انرژی زیادی را بصورت گرما ، صدا و نور در زمان کمتری آزاد می‌کند.



انجام واکنش گرماده از لحاظ تئوری

طبق قانون بقای انرژی ، انرژی از بین نمی‌رود اما بصورت‌های دیگر تبدیل می‌شود، بنابراین انرژی یک

سیستم مقدار ثابتی است. بعنوان مثال انرژی امروزی جهان با انرژی آن در هزاران سال پیش برابر است.

واکنش‌های شیمیایی با تغییر انرژی همراه‌اند. در یک واکنش وقتی پیوندهای ناپایدار با پیوندهای پایدارتری

جایگزین می‌شوند مقداری انرژی آزاد می‌شود، بنابراین تشکیل پیوندهای پایدار با آزاد کردن انرژی همراه

است و وقتی میلیون‌ها پیوند پایدار در یک واکنش ایجاد می‌شود این انرژی‌ها با هم جمع شده و انرژی

بالایی را بصورت حرارت ، نور یا انفجار آزاد می‌کنند.

بنابراین در یک واکنش گرماده سطح انرژی کمتر از سطح انرژی مواد واکنش دهنده است و گرمای آزاد

شده را با آنتالپی منفی نمایش می‌دهند.



وقوع واکنش‌های گرماده از لحاظ ترمودینامیکی

برخی از واکنش‌های شیمیایی گرماده بصورت خود بخودی انجام می‌گیرند. میزان خود بخودی بودن یک

واکنش را ΔG که معیاری از آنتروپی و محتوای آنتالپی است، مشخص می‌کند. اما پیش‌گویی خود بخودی

بودن یک واکنش دلیل بر وقوع آن واکنش نیست.

زیرا ترمودینامیک، چیزی در مورد سرعت یک واکنش پیش‌بینی نمی‌کند. بعنوان مثال واکنش کربن با

اکسیژن در دمای 25ْ و فشار 1 atm از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است. اما بدون یک عامل موثر

مثل حرارت ممکن است مخلوط کربن و O[SUB]2[/SUB]مدت‌های مدیدی بدون تغییر باقی بماند.

تغییر آنتروپی یک محیط بر اثر گرمایی که بعلت تغییر آنتالپی واکنش به محیط یا از محیط منتقل می‌شود

بوقوع می‌پیوندد. هر چه H-بزرگ‌تر باشد بی‌نظمی بیشتری در محیط ایجاد می‌شود.

پس در یک واکنش گرماده خود بخودی:


ΔG = ΔH -TΔs < 0


0> ΔH در یک واکنش گرمازا


Δs > 0 میزان بی‌نظمی در یک واکنش خود بخودی


پس T.Δs > 0


آنگاه TΔs < 0- است. چون Δs برای یک تغییر خود بخود بزرگتر از صفر است و TΔs کل هم باید بزرگتر از

صفر باشد در اینصورت T[SUB]S[/SUB]<0بوده برای یک تغییر خود بخود G<0است.

برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی در 25 درجه سانتیگراد و فشار 1atm مقدار مطلق ΔH بسیار

بزرگتر از مقدار TΔs می‌باشد در این شرایط واکنش‌های گرمازا بصورت خود بخود صورت می‌گیرند.



استفاده از واکنش‌های گرمازا در صنعت

بیشتر کوره‌های احتراقی که عملیات گداختن و تصفیه کانی آهن و تولید آهن در آنها انجام می‌گیرد نیاز

به دماهای بسیار بالا برای انجام واکنش دارند. در عملیات ذوب سنگ آهن ، سنگ آهن را با کک و سنگ

آهک در کوره قرار داده و جریانی از هوای داغ را به درون کوره هدایت می‌کنند. واکنش کک ( کربن ) با

اکسیژن بسیار گرمازا است. بنابراین این کوره‌ها را از اکسیژن غنی می‌کنند. کک در اثر گرما هوای داغ

با اکسیژن وارد واکنش شده و Co[SUB]2[/SUB]ایجاد میکند که از گرمای فراوان حاصل از این واکنش برای ذوب سنگ

آهن استفاده می‌شود.
 

S H i M A

کاربر فعال تالار شیمی
کاربر ممتاز

واکنش نوسانی

هرگاه محلولی از مالونیک اسید، نشاسته و یون منگنز II به محلولی از هیدروژن پراکسید، یون

یدات و سولفوریک اسید اضافه شود حبابهای گاز تشکیل می شود و رنگ مخلوط حاصل بصورت

نوسانی مرتبا از بی رنگ به کهربایی و آبی در می آید.

وقتی مخلوط واکنش بهم نخورد نوسانهای رنگ محلول تمام نمی شود. نمایش واکنش الکترودها

نشان میدهد که تغییرات در پتانسیل الکتروشیمیایی با تغییرات رنگ همراهی می کند. سرانجام

تکرار بین نوسانهای طول موجها و تغییرات در پتانسیل کوچکتر میشود تا در آخر تغییراتی مشاهده

نمی شود.


با بهم زدن محلول:

محلولی از مالونیک اسید، نشاسته و کاتالیست منگنز II به محلولی از هیدروژن پراکسید، یدات

و سولفوریک اسید اضافه می شود. واکنش شامل چندین مرحله است:

یک مرحله تولید میکند ید، گاز هیدروژن، گاز کربن دی اکسید وقتی غلظت ید به اندازه کافی باشد

تری یدید پدید می آید و کمپلکس آبی رنگی با نشاسته تولید می شود.

مرحله دوم استفاده از ید، تغییر میدهد تشکیل کمپلکس آبی را.بر اساس نوسانات غلظت ید، رنگ

محلول تغییر میکند از بی رنگ به کهربایی تا آبی.









بدون بهم زدن :

واکنش را بدون بهم زدن تکرار می کنیم در نتیجه نوسانات رنگ کل مخلوط منظم نمی شود. تغییر

رنگ ظاهر میشود مانند یک موج در بین مخلوط. همچنین تشکیل حبابهای گاز هم نوسانی است.

(بدقت گوش کنید که تغییر صدای فش فش هماهنگ با تغییر نوسانی رنگ است.)









واکنش زیر نظر گرفته شده با الکترودها:

محلولی از مالونیک اسید، نشاسته و کاتالیست منگنز II به محلولی از هیدروژن پراکسید، یدات

و سولفوریک اسید اضافه می شود.

پتانسیل الکتریکی محلول زیرنظر گرفته میشود با الکترود پلاتین متصل به یک نوار ثبت کننده نمودار.

تغییر هر رنگ همراه با تغییر ولتاژ است. با پیشرفت واکنش، زمان تغییر بین رنگ و ولتاژ زیاد میشود.

سرانجام نوسانات رنگ دیگر قابل مشاهده نیست، و نوسانات ولتاژ خیلی کم خواهد شد. تولید ید

ادامه خواهد یافت تا یکی از واکنش دهنده ها تمام شود.











 

S H i M A

کاربر فعال تالار شیمی
کاربر ممتاز

واکنش زنجیری

واکنشی را که دارای چندین مرحله است و در هر مرحله آن یک جسم واکنش پذیر بوجود می‌آید که

موجب اجرا شدن مرحله بعدی می‌شود، واکنش زنجیری می‌نامند. گرچه ممکن است واکنشهای

زنجیری در جزئیات با یکدیگر تفاوتهای زیادی داشته باشند،همگی در بعضی ویژگیهای اساسی وجه

مشترک دارند.


کلراسیون متان ، یک واکنش زنجیری:


1- مرحله آغاز زنجیر


نخستین مرحله در واکنشهای زنجیری ، مرحله آغاز زنجیر است که در آن ، انرژی جذب می‌شود و یک ذره

واکنش پذیر بوجود می‌آید.این مرحله، در واکنش کلراسیون متان، گسستن مولکول کلر به اتمهای کلر است.

گرما یا نور






2- مرحله انتشار زنجیر


چند مرحله انشتار زنجیر وجود دارد در هر یک از این مراحل ، یک ذره واکنش پذیر مصرف میشود و ذره‌ای دیگر

بوجود می‌آید، در واکنش کلراسیون متان ، این مراحل عبارتند از واکنشهای اتمهای کلر با متان:




و واکنش رادیکالهای متیل به مولکول کلر:





3- مرحله پایان زنجیر


سرانجام مراحل پایان زنجیر وجود دارند. در این مراحل ، ذرات واکنش پذیر مصرف می‌شوند، ولی بوجود نمی‌آیند.

در کلراسیون متان، این مراحل شامل اتحاد دو ذره واکنشپذیر یا جذب یکی از آنها بوسیله دیواره‌های ظرف واکنش

است.



>



در شرایط معین به ازای هر کوانتوم نور (فوتون) جذب شده ، در حدود 10000 مولکول متیل کلرید تشکیل می‌شود.

هر فوتون موجب گسستن یک مولکول کلر به دو اتم کلر می‌شود و هر اتم کلر یک زنجیر آغاز می‌کند، بطور میانگین

هر زنجیر پیش از آنکه در نهایت پایان پذیرد، در چرخه انتشار زنجیر 5000 بار تکرار می‌شود.



واکنش گاز
و گاز
:


واکنش بین گاز و بخار Br[SUB]2[/SUB] ، در C[SUP]0[/SUP] 200 نمونه‌ای دیگر از واکنش زنجیری است. می‌توان مراحل این نوع واکنش

را بصورت زیر نشان داد:


1- مرحله آغاز زنجیر: برخی از مولکولهای Br[SUB]2[/SUB] به اتمهای آن تفکیک می شود:






2-مرحله انتشار زنجیر: رادیکالهای Br ، واسطهای فعالی هستند که پیشبرنده‌های زنجیر نامیده می‌شوند. یک

رادیکال Br با یک مولکول H[SUB]2[/SUB] ترکیب می‌شود:





در این واکنش ، یک مولکول محصول HBr ، و یک پیشبرنده دیگر ، یک اتم H[SUP]0[/SUP] (رادیکال) ، تولید می‌شود. رادیکال

H[SUP]0[/SUP] با مولکول Br[SUB]2[/SUB] ترکیب می‌شود:





در این واکنش یک مولکول دیگر HBr و یک رادیکال Br[SUP]0[/SUP] که پیشبرنده اصلی زنجیر است، تولید می‌شود. اتم Br

با یک مولکول دیگر H[SUB]2[/SUB] ترکیب می‌شود و این چرخه مجددا آغاز می گردد. این دو مرحله ، چندین بار تکرار می‌شود.


3- مرحله بازداری زنجیر: با برخورد یک رادیکال H[SUP]0[/SUP] با یک مولکول HBr ، واکنشها رخ می‌دهد که بازدارنده واکنش

کل است:




چون در این مرحله ، یک مولکول محصول (
) مصرف شده و یک مولکول واکنش دهنده (
) تولید می‌گردد،

این مرحله واکنش کل را آهسته می‌کند، ولی موجب گسسته شدن زنجیر یا توقف واکنش نمی‌شود.

زیرا پیشبرنده زنجیر (
) نیز در این مرحله تولید می‌شود.


4-مرحله پایان زنجیر: وقتی دو پیشبرنده بهم می‌رسند، انتهای دو زنجیر بسته می‌شود:










 

S H i M A

کاربر فعال تالار شیمی
کاربر ممتاز
ادامه واکنشهای زنجیری

ادامه واکنشهای زنجیری


باور بر این است که مکانیسم واکنش
و
نظیر این مکانیسم باشد مخلوطی از این دو

گاز را میتوان در دمای معمولی و در تاریکی به مدت مدیدی نگهداری کرد، بدون اینکه باهم ترکیب شوند.

ولی اگر این مخلوط در معرض نور قرار گیرد، واکنشی بسیار سریع صورت می‌گیرد. باور بر این است که

مولکولهای
در معرض نور به اتمهای کلر تفکیک شده و واکنش زنجیری را آغاز می‌کنند. واکنش


و
نیز به نور حساسیت دارد ولی این واکنش در دمای معمولی آهسته‌تر است.


بازدارنده‌های واکنش زنجیری


هر جسمی که حتی به مقدار کم از سرعت یک واکنش بکاهد و یا آن را متوقف کند، بازدارنده نامیده میشود.

مدت زمانی را که در جریان آن عمل بازدارندگی طول میکشد و بعد از آن ، واکنش بطور عادی پیشرفت میکند،

دوره بازداری می‌نامند.

بازداشتن بوسیله مقدار نسبتا" کم از یک ماده افزودنی ، یکی از ویژگیهای انواع واکنشهای زنجیری است و

اغلب یکی از سرنخهایی است که در مراحل ابتدایی به ما می‌گوید با یک واکنش زنجیری سر و کار داریم.

فهمیدن این مطلب که چگونه شمار کمی مولکول میتوانند از واکنش آن همه مولکول جلوگیری کنند، دشوار

است.

بعنوان مثال مقدار کمی اکسیژن از سرعت واکنش کلراسیون متان برای مدتی، که به مقدار اکسیژن بستگی

دارد، می‌کاهد و بعد از آن واکنش با سرعت معمولی خود پیش می رود. تصور می‌رود که اکسیژن با رادیکال

متیل می‌دهد و یک رادیکال جدید بوجود می‌آورد:





رادیکال
خیلی واکنش ناپذیرتر از رادیکال
است و برای ادامه زنجیر ، کارآیی چندانی ندارد.

وقتی یک مولکول اکسیژن با یک رادیکال متیل ترکیب میشود، یک زنجیر را می‌شکند و به این ترتیب از تشکیل

شدن هزاران مولکول متیل کلرید جلوگیری می‌کند. البته این کار فوق‌العاده از سرعت واکنش می‌کاهد. بعد

از آنکه تمام مولکولهای اکسیژن موجود با رادیکالهای متیل ترکیب شدند، واکنش آزاد است که با سرعت

معمولی خود پیشرفت کند.
 

S H i M A

کاربر فعال تالار شیمی
کاربر ممتاز

فرایند الکتروشیمیایی زنگ زدگی



زنگ زدن به معنی تحلیل و پوسیدگی مواد توسط فرایند شیمیایی است. مهمترین فرایند زنگ زدن،

پوسیدگی شیمیایی فلزات است که فرایند اکسایش فلز M → M+ + e[SUP]–[/SUP] در حضور یک پذیرنده

مناسب الکترون اتفاق می افتد.


می توان گفت که زنگ زدن همان بازگشت خود به خودی فلز به سنگ معدن خود است؛ این فرایند

(در حالت ساده و عادی) بدون حضور آب نمی تواند اتفاق بیفتد (البته وجود لایه نازکی رطوبت برروی

فلز هم برای انجام این عمل کافی است)، برای همین مانع انواع دیگر عوامل خوردگی مانند اکسایش

در دمای بالا یا سولفیده شدن (اتصال شیمیایی یک اتم گوگرد به یک ماده مرکب) می شود.


در این واکنش یک فلز با محیط اطراف خود واکنش می دهد تا اکسید یا مواد مرکب دیگر تشکیل دهد.

سلولی که باعث این فرایند می شود، سه جزء اصلی دارد:


یک آند، یک کاتد و یک الکترولیت (محلولی که جریان الکتریسیته را هدایت می کند).

آند قسمتی است که فلز در آن قسمت دچار پوسیدگی و زنگ زدگی می شود. الکترولیت، محیطی

است که باعث عمل خوردگی و پوسیدگی می شود و کاتد (قسمتی از سطح همان فلز یا سطح یک

فلز دیگر که در تماس با فلز پوسیده است) الکترود (قطب دیگری) در سلول تشکیل می دهد و در طی

فرایند زنگ زدن دچار خوردگی نشده و مصرف نمی شود.





در قسمت آند، فلز خورده شده از میان الکترولیت به سمت یون های بار مثبت حرکت کرده و با آزاد

کردن الکترون های خود در واکنش کاتدی شرکت می کند.



از این رو جریان خوردگی شیمیایی بین آند و کاتد از الکترون هایی که درون فلز جریان دارند و یونهایی

که درون الکترولیت جریان دارند، تشکیل شده است.



سطح یک فلز ممکن است آند شود و جزء دیگر در تماس با آن، کاتد خواهد بود.





معمولا تعداد سلول های زنگ زدگی زیاد است و به صورت اجزای کوچک در نقاط مختلف سطح همان

جزء از فلز به وجود می آیند.


آندها و کاتدها ممکن است به دلیل تفاوت فازهای اجزا خود فلز ، تفاوت در رسوب یا روکش های روی

سطح فلز یا تفاوت در الکترولیت به وجود بیایند.


سرعت فرایند زنگ زدن به طور قابل توجهی به رسانندگی الکتریکی محلول الکترولیت آن بستگی دارد.

آب خالص، رسانندگی الکتریکی ضعیفی دارد و سرعت زنگ زدن با این الکترولیت، خیلی کمتر از محلول

اسیدی (با رسانندگی بالا) خواهد بود.





واکنش آندی ، چیزی مانند این معادله است:



Fe(s) → Fe[SUP]2+[/SUP](aq) + 2 e[SUP]–[/SUP]

و فرایند کاتدی می تواند هر کدام از این واکنش ها باشد:


O[SUB]2[/SUB] + 2 H[SUB]2[/SUB]O + 4e[SUP]–[/SUP] → 4 OH[SUP]–[/SUP]

(H[SUP]+[/SUP] + e[SUP]– [/SUP]→ ½ H[SUB]2[/SUB](g

(M[SUP]2+[/SUP] + 2 e[SUP]–[/SUP] → M(s


که M به معنی فلز است.



 

Similar threads

بالا