Sciences physiques🎓 objectif bac

مراقبة تطور جملة كيميائية

الأسترة و إماهة الأستر: تعريف و تسمية، الكحولات، الأحماض و الإسترات

🔊 La maîtresse lit pour toi
توجد في الفواكه والخضر والأزهار والزيوت عائلة من الجزيئات يمكن اصطناعها في المخبر انطلاقا من كحول وحمض كربوكسيلي. ما هي هذه العائلة، وكيف نسمّي أفرادها، وماذا يحدث بالضبط حين نمزج كحولا بحمض ؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • أن تتعرّف على وظيفة الكحول ووظيفة الحمض الكربوكسيلي ووظيفة الأستر من الصيغة
  • أن تسمّي كحولا وحمضا كربوكسيليا وأسترا انطلاقا من صيغته النصف مفصّلة
  • أن تصنّف كحولا إلى أوّلي أو ثانوي أو ثالثي بعدّ السلاسل المرتبطة بالكربون الوظيفي
  • أن تكتب معادلة تفاعل الأسترة ومعادلة تفاعل إماهة الأستر
  • أن تحسب النسبة النهائية للتقدّم وتستنتج أنّ التحوّل محدود
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • الصيغة العامّة للألكانات وتسميتها وترقيم السلسلة الكربونية
  • جدول تقدّم تفاعل والتقدّم الأعظمي والمتفاعل المحدّ
  • ثابت التوازن المرفق بمعادلة تفاعل وعبارته بدلالة كمّيات المادة

❓إشكالية: رائحة الفواكه والأزهار ليست حكرا على الطبيعة. فالكيميائي يعرف كيف يجمع كحولا بحمض كربوكسيلي فيحصل على جزيئة من العائلة نفسها. لكنّ هذا الجمع لا يمضي إلى آخره كما نتوقّع.

  1. ما هي الوظائف الثلاث التي يقوم عليها هذا الدرس، وكيف نميّزها من الصيغة ؟
  2. كيف نسمّي كلّ فرد من هذه العائلات تسمية لا لبس فيها ؟
  3. وماذا يحدث للمزيج بعد ساعات: هل يختفي المتفاعلان تماما ؟

سنبني الدرس على الترتيب نفسه: الكحولات أوّلا، ثمّ الأحماض الكربوكسيلية، ثمّ الإسترات، ثمّ التفاعل الذي يجمع الاثنين الأوّلين ليعطي الثالث.

الكحولات

تعريف: الكحول جزيئة تحمل مجموعة الهيدروكسيل مرتبطة بذرّة كربون. ونقول إنّه أحادي الوظيفة إذا حمل مجموعة واحدة، ومشبع إذا كانت سلسلته الكربونية خالية من الروابط المضاعفة.
الصيغة العامّة للكحولات أحادية الوظيفة المشبعة
R-OH
Rجذر ألكيلي، أي ما يتبقّى من ألكان بعد نزع ذرّة هيدروجين
الصيغة المجملة للكحولات أحادية الوظيفة المشبعة
Cn H2n+2 O ; n ≥ 1

ويُشتقّ اسم الكحول من اسم الألكان الموافق بإضافة المقطع « ول » في آخره. ويُعطى أصغر رقم ممكن للكربون الوظيفي، أي للكربون الحامل لمجموعة الهيدروكسيل، ويُكتب هذا الرقم قبل المقطع.

📌المعطى: ثلاثة كحولات وأسماؤها
الصيغة النصف مفصّلةالتسمية
CH3-CH2-CH2-OHبروبان-1-ول
⁦CH3-CH(OH)-CH₃⁩بروبان-2-ول
⁦CH3-C(CH₃)(OH)-CH₃⁩2-مثيل بروبان-2-ول
المقطع « ول » في آخر الاسم هو علامة وظيفة الكحول، والرقم الذي يسبقه هو رقم الكربون الحامل لمجموعة الهيدروكسيل

أصناف الكحولات

صنف الكحول لا يُقرأ من الصيغة المجملة ولا من الاسم وحده: يُقرأ من عدد السلاسل الكربونية المرتبطة بالكربون الحامل لمجموعة الهيدروكسيل. ولذلك نحتاج إلى الصيغة المفصّلة، لا إلى الصيغة المجملة.

الفرق الوحيد بين الأصناف الثلاثة هو عدد السلاسل الكربونية المرتبطة بالكربون الحامل لمجموعة الهيدروكسيل
أصناف الكحولات الثلاثة
  • الكحول الأوّلي: الكربون الوظيفي مرتبط بسلسلة كربونية واحدة، ويحمل ذرّتي هيدروجين.
  • الكحول الثانوي: الكربون الوظيفي مرتبط بسلسلتين كربونيتين، ويحمل ذرّة هيدروجين واحدة.
  • الكحول الثالثي: الكربون الوظيفي مرتبط بثلاث سلاسل كربونية، ولا يحمل أيّ ذرّة هيدروجين.
الصيغة العامّة للكحول الأوّلي
R-CH2-OH
مثال 1: كلّ الكحولات الممكنة لصيغة مجملة واحدة

نعتبر كحولا أحاديّ الوظيفة مشبعا صيغته المجملة تحمل أربع ذرّات كربون وعشر ذرّات هيدروجين وذرّة أكسجين واحدة. وهي تحقّق قاعدة الكحولات المشبعة، لأنّ ضعف أربعة زائد اثنين يساوي عشرة.

🎯المطلوب: اكتب كلّ الصيغ النصف مفصّلة الممكنة لهذا الكحول مع تسميتها و تحديد صنفها

📌المعطى
C4 H10 O
🔹الخطوة 1: الهيكلان الكربونيان الممكنان

لأنّ أربع ذرّات كربون لا تُرتّب إلّا في هيكلين اثنين: سلسلة مستقيمة من أربع ذرّات، أو سلسلة من ثلاث ذرّات تحمل تفرّعا واحدا في وسطها

C-C-C-C ; C-C(C)-C
🔹الخطوة 2: الوضع الأوّل على السلسلة المستقيمة

لأنّ مجموعة الهيدروكسيل يمكن أن تُوضع على كربون طرفي من السلسلة المستقيمة: الكربون الوظيفي يحمل حينئذ ذرّتي هيدروجين، فالكحول أوّلي، واسمه بيوتان-1-ول

CH3-CH2-CH2-CH2-OH
🔹الخطوة 3: الوضع الثاني على السلسلة المستقيمة

لأنّ المجموعة يمكن أن تُوضع كذلك على الكربون الثاني من السلسلة المستقيمة: الكربون الوظيفي يحمل حينئذ سلسلتين وذرّة هيدروجين واحدة، فالكحول ثانوي، واسمه بيوتان-2-ول

CH3-CH2-CH(OH)-CH₃
🔹الخطوة 4: الوضع الأوّل على السلسلة المتفرّعة

لأنّ الهيكل المتفرّع يقبل بدوره وضعين: الأوّل على الكربون الطرفي، والكربون الوظيفي يحمل ذرّتي هيدروجين فالكحول أوّلي، واسمه 2-مثيل بروبان-1-ول

(CH₃)2CH-CH2-OH
🔹الخطوة 5: الوضع الثاني على السلسلة المتفرّعة

لأنّ الوضع الثاني هو على الكربون المركزي الحامل للتفرّع: هذا الكربون مرتبط بثلاث سلاسل ولا يحمل أيّ هيدروجين، فالكحول ثالثي، واسمه 2-مثيل بروبان-2-ول

(CH₃)3C-OH
✅النّتيجة: عدد المتماكبات

لأنّ أربع صيغ نصف مفصّلة مختلفة تشترك في الصيغة المجملة نفسها: اثنتان لكحول أوّلي، وواحدة لكحول ثانوي، وواحدة لكحول ثالثي. وهذه الجزيئات الأربع تسمّى متماكبات

4
لا تبحث عن المتماكبات عشوائيا: ابدأ دائما بالهياكل الكربونية الممكنة، ثمّ ضع المجموعة الوظيفية على كلّ موضع غير مكرّر. هكذا لا يفوتك متماكب ولا تعدّ الواحد مرّتين.

الأحماض الكربوكسيلية

تعريف: الحمض الكربوكسيلي جزيئة تحمل مجموعة الكربوكسيل، وهي ذرّة كربون مرتبطة بذرّة أكسجين برابطة مضاعفة وبمجموعة هيدروكسيل. ونقول إنّه أحادي الوظيفة مشبع إذا حمل مجموعة واحدة وكانت سلسلته خالية من الروابط المضاعفة بين الكربونات.
الصيغة العامّة للأحماض الكربوكسيلية أحادية الوظيفة المشبعة
R-COOH
الصيغة المجملة للأحماض الكربوكسيلية أحادية الوظيفة المشبعة
Cn H2n O2 ; n ≥ 1

ويُشتقّ اسم الحمض من اسم الألكان الموافق متبوعا بالمقطع « ويك »، وتُسبق التسمية بكلمة حمض. وترقيم السلسلة هنا لا اختيار فيه: يبدأ دائما من ذرّة كربون مجموعة الكربوكسيل، فهي الكربون رقم واحد.

📌المعطى: أربعة أحماض كربوكسيلية وأسماؤها
الصيغة النصف مفصّلةاسم الحمض
HCOOHحمض الميثانويك
CH3-COOHحمض الإيثانويك
⁦CH3-CH(CH₃)-COOH⁩2-مثيل حمض البروبانويك
⁦CH3-CH(CH₃)-CH2-COOH⁩3-مثيل حمض البيوتانويك
الرقم في الاسم هو رقم الكربون الحامل للتفرّع، والعدّ يبدأ من كربون مجموعة الكربوكسيل
لحمض الإيثانويك اسم شائع تجده في المراجع وفي الاستعمال اليومي: حمض الخلّ. الأسماء الشائعة لا تُغني عن التسمية النظامية، لكنّها تربط الدرس بما تعرفه من قبل.
مثال 2: من الاسم إلى الصيغة

التسمية تعمل في الاتّجاهين: من الصيغة نستخرج الاسم، ومن الاسم نعيد بناء الصيغة. والاتّجاه الثاني هو الذي يكشف إن كنت فهمت الترقيم فعلا. نعتبر الحمض المسمّى 2-مثيل حمض البيوتانويك.

🎯المطلوب: اكتب الصيغة النصف مفصّلة لهذا الحمض ثمّ تحقّق من صيغته المجملة

📌المعطى
R-COOH ; Cn H2n O2
🔹الخطوة 1: السلسلة الأساسية

لأنّ المقطع « بيوتان » يدلّ على سلسلة أساسية من أربع ذرّات كربون، والمقطع « ويك » يدلّ على أنّ إحدى هذه الذرّات الأربع هي كربون مجموعة الكربوكسيل نفسها

C-C-C-COOH
🔹الخطوة 2: موضع التفرّع

لأنّ الترقيم يبدأ من كربون مجموعة الكربوكسيل، فالكربون رقم اثنين هو الملاصق لها مباشرة، وهو الذي يحمل مجموعة المثيل التي يذكرها الاسم

CH3-CH2-CH(CH₃)-COOH
✅النّتيجة

لأنّ عدّ الذرّات في هذه الصيغة يعطي خمس ذرّات كربون وعشر ذرّات هيدروجين وذرّتي أكسجين، وهو بالضبط ما تعطيه قاعدة الأحماض الكربوكسيلية عند خمس ذرّات كربون

C5 H10 O2
خطأ الترقيم هو الأكثر تكرارا في هذا الدرس. في الحمض الكربوكسيلي لا يوجد اختيار: الكربون رقم واحد هو دائما كربون مجموعة الكربوكسيل. لا تبدأ الترقيم من الطرف الآخر ولو بدا لك أقصر.

الإسترات

تعريف: الأستر جزيئة تنتج عن تفاعل حمض كربوكسيلي مع كحول. وفيها ذرّة كربون مرتبطة بذرّة أكسجين برابطة مضاعفة، وبذرّة أكسجين ثانية تصل إلى سلسلة كربونية أخرى.
الصيغة العامّة للإسترات
R-COO-R'
Rالجذر الألكيلي الآتي من الحمض الكربوكسيليR'الجذر الألكيلي الآتي من الكحول
الصيغة المجملة للإسترات
Cn H2n O2 ; n ≥ 2
ما يميّز الأستر عن الحمض هو ذرّة الأكسجين الجسر: الأولى مضاعفة الرابطة، والثانية تصل إلى سلسلة ثانية

ويتكوّن اسم الأستر من جزأين: اسم الحمض الذي جاء منه، محوّلا إلى صيغة « ألكانوات »، متبوعا باسم الجذر الألكيلي الآتي من الكحول. وإذا كان أحد الجزأين متفرّعا حمل بدوره رقم موضع تفرّعه.

📌المعطى: خمسة إسترات وأسماؤها
الصيغة النصف مفصّلةالتسمية
HCOO-CH₃ميثانوات المثيل
HCOO-C₂H₅ميثانوات الإيثيل
⁦HCOO-CH(CH₃)-CH₃⁩ميثانوات 1-مثيل الإيثيل
⁦CH3-CH(CH₃)-COO-C₂H₅⁩2-مثيل بروبانوات الإيثيل
⁦CH3-CH(CH₃)-COO-CH(CH₃)-CH₃⁩2-مثيل بروبانوات 1-مثيل الإيثيل
الجزء الأوّل من الاسم يأتي من الحمض والجزء الثاني من الكحول؛ ويحمل كلّ جزء رقم تفرّعه إن وُجد
لا تخلط بين صيغة الأستر وصيغة الحمض: للأستر وللحمض الموافق له الصيغة المجملة نفسها، فهما متماكبان. ما يفصل بينهما هو الجسر: في الأستر ذرّة أكسجين تصل إلى سلسلة ثانية، وفي الحمض ذرّة هيدروجين. اقرأ دائما آخر الصيغة قبل أن تحكم.
مثال 3: الأستر الناتج عن حمض الإيثانويك وبيوتان-1-ول

تفاعل الأسترة يجمع حمضا كربوكسيليا بكحول فينتج أستر وماء. وصيغة الناتج تُبنى مباشرة من صيغتي المتفاعلين، دون حاجة إلى حفظ.

🎯المطلوب: اكتب معادلة تفاعل الأسترة ثمّ عيّن اسم الأستر الناتج

📌المعطى
CH3-COOH ; CH3-CH2-CH2-CH2-OH
🔹الخطوة 1: المعادلة في صورتها العامّة

لأنّ مجموعة الهيدروكسيل التي في الحمض هي التي تغادر، وذرّة الهيدروجين التي في الكحول هي التي تغادر معها: من هاتين القطعتين وحدهما يتشكّل جزيء الماء

R'-OH + R-COOH ⇌ H₂O + R-COO-R'
🔹الخطوة 2: تعويض الجذرين

لأنّ ما تبقّى من الحمض يرتبط بما تبقّى من الكحول عبر ذرّة الأكسجين الجسر، فتُكتب سلسلة الحمض قبل الجسر وسلسلة الكحول بعده. وسلسلة بيوتان-1-ول ذات الذرّات الأربع تُختصر في كتابة المعادلة إلى جذرها الألكيلي

CH3-COOH + C4H9-OH ⇌ CH3-COO-C₄H₉ + H₂O
✅النّتيجة: صيغة الأستر

لأنّ الجزء الأوّل من الاسم يأتي من الحمض، وحمض الإيثانويك يعطي « إيثانوات »، والجزء الثاني يأتي من الكحول، وبيوتان-1-ول يعطي الجذر « بوتيل »: فالأستر هو إيثانوات البوتيل

CH3-COO-C₄H₉
الماء الناتج لا يأتي من متفاعل واحد: مجموعة الهيدروكسيل تأتي من الحمض وذرّة الهيدروجين تأتي من الكحول. تذكّر هذا وأنت تكتب المعادلة، فهو ما يمنعك من نسيان جزيء الماء أو من كتابته مرّتين.

تفاعل الأسترة

تعريف: الأسترة تفاعل بين حمض كربوكسيلي وكحول، ينتج عنه أستر وماء.
معادلة تفاعل الأسترة
R'-OH + R-COOH ⇌ H₂O + R-COO-R'

نشاط 2: متابعة تفاعل الأسترة في الزمن

📌التجربة:

  1. نضع في حوجلة مولا واحدا من حمض كربوكسيلي ومولا واحدا من كحول أوّلي، فيكون المزيج الابتدائي متساوي كمّية المادة.
  2. نغلق الحوجلة ونحفظ درجة حرارتها ثابتة طوال التجربة.
  3. نأخذ في لحظات متتالية عيّنة صغيرة من المزيج ونقدّر فيها كمّية مادة الأستر المتشكّل.
  4. نرسم في معلم واحد كمّية مادة الأستر المتشكّل وكمّية مادة الحمض المتبقّية بدلالة الزمن.

🔍الملاحظة: تتزايد كمّية مادة الأستر بسرعة في البداية ثمّ يتباطأ التزايد، وينتهي المنحنى إلى مستوى أفقي لا يتجاوزه عند 0,67 مول. وفي الوقت نفسه يهبط منحنى الحمض من مول واحد ويستقرّ عند 0,33 مول. والمزيج بعد ذلك لا يتغيّر مهما طال الانتظار.

المستويان الأفقيان هما الدليل المرئي على أنّ الأسترة تحوّل محدود: التفاعل يتوقّف قبل أن ينفد المتفاعل
تفاعل الأسترة تحوّل محدود: التقدّم النهائي أصغر تماما من التقدّم الأعظمي، والمزيج يستقرّ على حالة توازن يبقى فيها المتفاعلان موجودين إلى جانب الناتجين. وهو فوق ذلك تحوّل بطيء ولاحراري: لا يفقد حرارة من الوسط الخارجي ولا يكتسبها منه.
📌المعطى: جدول تقدّم تفاعل الأسترة
الحالةكمّية مادة الأستركمّية مادة الماءكمّية مادة الحمضكمّية مادة الكحول
الحالة الابتدائية00n₀n₀
الحالة النهائيةxx⁦n₀ − x⁩⁦n₀ − x⁩
كمّيات المادة بالمول؛ والتقدّم هو العدد الوحيد الذي يتغيّر، ويأخذ عند نهاية التفاعل قيمته النهائية
النسبة النهائية لتقدّم التفاعل
τf = xfxmax
xfالتقدّم النهائي، مقروء على المستوى الأفقي(mol)xmaxالتقدّم الأعظمي، أي التقدّم لو كان التحوّل تامّا(mol)
مثال 4: هل الأسترة تحوّل تامّ ؟

المزيج الابتدائي متساوي كمّية المادة: مول واحد من الحمض ومول واحد من الكحول الأوّلي. والبيان يعطي كمّية مادة الأستر عند نهاية التفاعل، وهي 0,67 مول.

🎯المطلوب: احسب النسبة النهائية لتقدّم التفاعل و ناقش النتيجة

📌المعطى
n0 = 1 mol ; xf = 0,67 mol
🔹الخطوة 1: التقدّم الأعظمي

لأنّ المتفاعلين مأخوذان بكمّيتين متساويتين، فكلاهما محدّ، ولو كان التحوّل تامّا لنفدا معا: التقدّم الأعظمي يساوي إذن الكمّية الابتدائية لأحدهما

xmax=n0=1 mol
🔹الخطوة 2: النسبة النهائية للتقدّم

لأنّ النسبة النهائية للتقدّم هي حاصل قسمة التقدّم النهائي المقروء على البيان على التقدّم الأعظمي، وهي عدد بلا وحدة

τf=xfxmax=0,671
✅النّتيجة

لأنّ النسبة أصغر تماما من واحد: التحوّل ليس تامّا. بقي في الحوجلة 0,33 مول من الحمض و 0,33 مول من الكحول لم يتفاعلا أبدا، مهما طال الانتظار

τf = 0,67 < 1
لا تخلط بين « التفاعل توقّف » و « التحوّل تامّ ». هنا توقّف التغيّر عند 0,67 مول والمتفاعلان ما زالا موجودين في الحوجلة: هذا توازن، لا نفاد.

المردود وثابت التوازن

تعريف: مردود التفاعل هو النسبة النهائية للتقدّم معبّرا عنها بالمائة.
مردود التفاعل
r = τf × 100

ولنكتب الآن ثابت التوازن المرفق بمعادلة الأسترة. عبارته هي عبارة كسر التفاعل عند التوازن: جداء تركيزي الناتجين على جداء تركيزي المتفاعلين.

ثابت التوازن المرفق بمعادلة الأسترة
K=[R-COO-R'] × [H₂O][R'-OH] × [R-COOH]

وبما أنّ الأفراد الأربعة توجد في المزيج التفاعلي نفسه، وحجمه واحد وثابت، فإنّ هذا الحجم يظهر في البسط وفي المقام مرّتين ويزول. ولذلك يمكن الاشتغال بكمّيات المادة مباشرة بدل التراكيز.

ثابت التوازن عند مزيج ابتدائي متساوي كمّية المادة
K = xf2(n0 - xf)2
مثال 5: ثابت توازن الأسترة وثابت التفاعل المعاكس

المزيج الابتدائي متساوي كمّية المادة، مول واحد من كلّ متفاعل، والكحول أوّلي. والتقدّم النهائي المقروء على البيان هو 0,67 مول.

🎯المطلوب: احسب ثابت التوازن المرفق بمعادلة الأسترة ثمّ استنتج ثابت التفاعل المعاكس

📌المعطى
n0 = 1 mol ; xf = 0,67 mol
🔹الخطوة 1: العبارة بدلالة التقدّم

لأنّ الناتجين يتشكّلان بكمّية تساوي التقدّم النهائي، والمتفاعلين ينقصان بالكمّية نفسها: فالبسط جداء التقدّم في نفسه، والمقام جداء الفرق في نفسه

K = xf2(n0 - xf)2
🔹الخطوة 2: التعويض

لأنّ التعويض المباشر يعطي 0,4489 في البسط، و 0,1089 في المقام لأنّ الفرق بين واحد و 0,67 هو 0,33

K=(0,67)2(1 - 0,67)2=0,44890,1089
🔹الخطوة 3: ثابت توازن الأسترة

لأنّ حاصل هذه القسمة هو 4,12، وهو عدد بلا وحدة كما ينبغي لثابت توازن

K = 4,12
🔹الخطوة 4: ثابت التفاعل المعاكس

لأنّ التفاعل المعاكس يُكتب بالمعادلة نفسها مقلوبة، فيصير البسط مقاما والمقام بسطا: ثابته هو إذن مقلوب ثابت الأسترة

K'=1K=14,12
✅النّتيجة

لأنّ مقلوب 4,12 يساوي 0,24 بتقريب رقمين بعد الفاصلة

K' = 0,24
ثابت التوازن لا يتعلّق بالكمّيات الابتدائية: لو انطلقتَ من نصف مول من كلّ متفاعل لوجدتَ النسبة النهائية نفسها والثابت نفسه. الذي يتغيّر بتغيّر الكمّيات الابتدائية هو المردود وحده.

إماهة الأستر

لمّا كان تفاعل الأسترة عكوسا فإنّه يتمّ في اتّجاهين متعاكسين. والتفاعل المعاكس له اسم خاصّ: إماهة الأستر. وهو تفاعل بين الماء والأستر ينتج عنه كحول وحمض كربوكسيلي.

معادلة تفاعل إماهة الأستر
H₂O + R-COO-R' ⇌ R'-OH + R-COOH

نشاط 3: متابعة إماهة الأستر في الزمن

📌التجربة:

  1. نضع في حوجلة مولا واحدا من الأستر ومولا واحدا من الماء، فيكون المزيج الابتدائي متساوي كمّية المادة، كما في نشاط الأسترة.
  2. نغلق الحوجلة ونحفظ درجة حرارتها ثابتة.
  3. نأخذ في لحظات متتالية عيّنة ونقدّر فيها كمّية مادة الحمض الكربوكسيلي المتشكّل.
  4. نرسم في معلم واحد كمّية مادة الأستر المتبقّي وكمّية مادة الحمض المتشكّل بدلالة الزمن.

🔍الملاحظة: يستقرّ منحنى الحمض المتشكّل عند 0,33 مول ولا يتجاوزه، ويستقرّ منحنى الأستر المتبقّي عند 0,67 مول. والمستويان هما نفس المستويين اللذين وجدناهما في الأسترة، لكن متبادلين. وتُقرأ الأزمنة هنا بالساعات لا بالدقائق.

التفاعلان المتعاكسان يبلغان حالة التوازن نفسها، ولهما الخصائص نفسها: كلاهما بطيء ومحدود
للأسترة ولإماهة الأستر الخصائص نفسها: كلاهما بطيء، لاحراري، محدود وعكوس. وهما في الحقيقة تفاعل واحد يُقرأ في اتّجاهين متعاكسين.
النسبة النهائية لتقدّم الإماهة
τf=xfxmax=0,331=0,33
نتيجة: انطلقنا مرّة من الحمض والكحول، ومرّة من الأستر والماء، فبلغنا في الحالتين التركيب نفسه: 0,33 مول من الحمض ومن الكحول، و 0,67 مول من الأستر ومن الماء. ومجموع النسبتين النهائيتين يساوي واحدا بالضبط: ما تركته الأسترة دون تحويل هو بعينه ما تحوّله الإماهة.
تكامل التفاعلين المتعاكسين
0,67 + 0,33 = 1

سرعة التفاعل والتوازن الديناميكي

سرعة التفاعل هي تغيّر التقدّم بالنسبة إلى الزمن، وتساوي ميل المماس لمنحنى التقدّم عند اللحظة المدروسة. وهي كبيرة في البداية ثمّ تتناقص تدريجيّا إلى أن تنعدم.

سرعة التفاعل
v(t) = dxdt
انعدام السرعة لا يعني أنّ التفاعل توقّف. عند التوازن تتحوّل المتفاعلات إلى نواتج والنواتج إلى متفاعلات بالسرعة نفسها: هو توازن ديناميكي. الذي لا يتغيّر هو التركيب، لا الحركة.
في البكالوريا يأتي هذا الدرس في تمرين الأسترة: «سمِّ الأستر والكحول والحمض الموافقين»، و«صنّف الكحول»، و«اكتب معادلة الأسترة أو الإماهة»، و«احسب النسبة النهائية للتقدّم والمردود». جهّز ثلاثة عناصر: ① التسمية بقاعدة ثابتة: المقطع «ول» للكحول، والمقطع «ويك» للحمض، و«ألكانوات الألكيل» للأستر ؛ وصنف الكحول بعدّ السلاسل المرتبطة بالكربون الوظيفي (أوّلي، ثانوي، ثالثي) ؛ ② الخصائص: الأسترة والإماهة كلاهما بطيء، لاحراري، عكوس، محدود، والإماهة هي المعادلة نفسها في الاتّجاه المعاكس ؛ ③ الحساب: ⁦τf = xf/xmax⁩ والمردود ⁦r = τf × 100⁩ ؛ وفي نشاطي الدرس كانت النسبة 0,67 في الأسترة و 0,33 في الإماهة، ومجموعهما واحد لأنّ الحالة النهائية واحدة. ⚠️ الخطأ الشائع: الخلط بين الأستر والحمض المتماكبين ؛ لهما الصيغة المجملة نفسها، والفاصل هو الجسر: ذرّة أكسجين تصل إلى سلسلة ثانية في الأستر. ⚠️ وخطأ ثانٍ: القول إنّ التفاعل توقّف عند التوازن ؛ هو توازن ديناميكي يجري فيه التفاعلان بالسرعة نفسها، والذي لا يتغيّر هو التركيب.
خلاصة: الكحول والحمض الكربوكسيلي والأستر ثلاث وظائف تُقرأ من الصيغة المفصّلة، وتُسمّى كلّ واحدة بقاعدة ثابتة: المقطع « ول » للكحول، والمقطع « ويك » للحمض، و « ألكانوات الألكيل » للأستر. وتجمع الأسترة بين حمض وكحول فتعطي أسترا وماء، وتقرأ الإماهة المعادلة نفسها في الاتّجاه المعاكس. والتحوّل في الحالتين بطيء، لاحراري، عكوس ومحدود: النسبة النهائية للتقدّم هي 0,67 في الأسترة و 0,33 في الإماهة، ومجموعهما واحد لأنّ الحالة النهائية واحدة.

Page 1/16

© Madrassati — leçon rédigée par Madrassati · madrassati.net