بررسی ساز و کار دو واکنش دو مرحله ای مهم
در درس قبل ساز و کار واکنش و انواع واکنش ها با توجه به ساز و کار آنها مورد بحث و بررسی قرار گرفتند. در این مطلب به دنبال مبحث قبلی، قصد داریم دو واکنش دو مرحله ای مهم را که در کتاب درسی ذکر شده اند و بارها در آزمون های مختلف مورد سوال قرار گرفتند، تحلیل کنیم. مسلما حفظ این واکنش ها برای داوطلبان کنکور خالی از لطف نیست.
واکنش NO2 (g) + CO(g) →NO(g)+ CO2(g)
همان طور که می بینید مجموع ضرایب استوکیومتری واکنش دهنده ها برابر 2 است، پس یک یا چند مرحله ای بودن واکنش قابل پیش گویی نیست. اما شواهد تجربی نشان داده اند که این واکنش دو مرحله ای است.
مرحله اول: NO2(g) + NO2(g) →آهسته NO(g) + NO3(g)
مرحله دوم: NO3(g)+ CO(g) →سریع NO2(g)+ CO2(g)
واکنش کلی از جمع مراحل یک و دو بدست می آید. مرحله یک چون آهسته تر است، تعیین کننده سرعت واکنش می باشد. در اینجا NO3(g) نقش ذره حد واسط را دارد، چون در مرحله یک تولید و در مرحله دو مصرف می شود.
نکته: مولکول NO2 نمی تواند مستقیما به CO حمله کند زیرا اکسیژن ها در NO2 اوکتت شده اند و انگیزه ای برای حمله به CO ندارند. اما در NO3 اکسیژن، الکترون منفرد دارد و می تواند به CO حمله کند. به دلیل فعال تر بودن NO3 در مرحله دو، واکنش سریع تر انجام می شود .
یادآوری: در مولکول های NO و NO2 نیتروژن در لایه ظرفیت خود هفت الکترون دارد و دارای یک الکترون منفرد است.
تذکر: در یک ساز و کار چند مرحله ای، مراحل یک و دو به طور همزمان انجام می شوند. زیرا با میلیاردها مولکول سر و کار داریم و در یک گوشه ای از ظرف که مرحله یک انجام می شود در گوشه دیگر مرحله دو همزمان انجام می شود.
واکنش 2NO(g)+ 2H2(g)→ N2(g) + 2H2O(g)
شواهد تجربی نشان می دهد این واکنش با ساز و کار دو مرحله ای زیر انجام می گردد:
مرحله اول 2NO(g)+H2(g) →آهسته N2(g) + H2O2(g)
مرحله دوم H2O2(g)+H2(g) → سریع 2 H2 O2(g)
سرعت مرحله یک کمتر از سرعت مرحله دوم است در نتیجه مرحله یک نقش مهمتری در تعیین سرعت واکنش کلی دارد. در واکنش فوق، مولکول H2O2(g) ، ذره حد واسط است.
سوال: با توجه به جمع دو واکنش زیر معلوم کنید ذره حد واسط کدام است؟
پاسخ : یکی از گزینه ها را انتخاب کنید.
1- NO
2- SO3
3- NO2
4- SO2