تفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي أسرع من تفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي لعدة أسباب، منها:
- البنية الكيميائية: البرمجنات (K2Cr2O7) هي مركب أيوني، بينما الأكسلات (K2C2O4) هي مركب ثنائي القطب. يؤدي هذا إلى أن تكون البرمجنات أكثر قابلية للذوبان في الماء من الأكسلات، مما يسهل وصولها إلى أيونات الحديد الثنائي.
- الحالة الأكسدة: البرمجنات في حالة أكسدة +6، بينما الأكسلات في حالة أكسدة +3. يؤدي هذا إلى أن تكون البرمجنات أكثر قدرة على قبول الإلكترونات من الأكسلات.
- الطاقة الحركية للتنشيط: الطاقة الحركية للتنشيط لتفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي أقل من الطاقة الحركية للتنشيط لتفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي. يؤدي هذا إلى أن يكون تفاعل البرمجنات أكثر احتمالاً من تفاعل الأكسلات.
بشكل عام، يمكن التعبير عن سرعة التفاعل الكيميائي بالمعادلة التالية:
سرعة التفاعل = ثابت السرعة * [المادة المتفاعلة]^n
حيث:
- ثابت السرعة: هو قيمة ثابتة تعتمد على نوع التفاعل وظروفه.
- [المادة المتفاعلة]: هي تركيز المادة المتفاعلة.
- n: هو معامل الترتيب.
في حالة تفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي، يكون ثابت السرعة أعلى من ثابت السرعة لتفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي. كما أن تركيز البرمجنات في الماء أعلى من تركيز الأكسلات في الماء. بالإضافة إلى ذلك، يكون معامل الترتيب لتفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي أقل من معامل الترتيب لتفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي. كل هذه العوامل تؤدي إلى أن يكون تفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي أسرع من تفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي.
فيما يلي شرح أكثر تفصيلاً لكل سبب من الأسباب المذكورة أعلاه:
-
البنية الكيميائية: البرمجنات هي مركب أيوني، مما يعني أن لديها شحنة كهربائية موجبة. هذه الشحنة تجعل البرمجنات أكثر قابلية للذوبان في الماء من الأكسلات، وهي مركب ثنائي القطب. عندما تكون المادة المتفاعلة أكثر قابلية للذوبان في الماء، فإنها تكون أكثر عرضة للتفاعل مع المادة الأخرى.
-
الحالة الأكسدة: البرمجنات في حالة أكسدة +6، بينما الأكسلات في حالة أكسدة +3. هذا يعني أن البرمجنات لديها القدرة على قبول 3 إلكترونات من أيونات الحديد الثنائي، بينما يمكن للأكسلات قبول إلكترونين فقط. عندما تكون المادة المتفاعلة أكثر قدرة على قبول الإلكترونات، فإنها تكون أكثر عرضة للتفاعل مع المادة الأخرى.
-
الطاقة الحركية للتنشيط: الطاقة الحركية للتنشيط هي الطاقة اللازمة لبدء التفاعل الكيميائي. عندما تكون الطاقة الحركية للتنشيط أقل، يكون التفاعل أكثر احتمالاً. في حالة تفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي، تكون الطاقة الحركية للتنشيط أقل من الطاقة الحركية للتنشيط لتفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي. هذا يعني أن تفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي أكثر احتمالاً من تفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي.
بشكل عام، يمكن تلخيص الأسباب التي تجعل تفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي أسرع من تفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي على النحو التالي:
- البرمجنات أكثر قابلية للذوبان في الماء من الأكسلات.
- البرمجنات أكثر قدرة على قبول الإلكترونات من الأكسلات.
- الطاقة الحركية للتنشيط لتفاعل البرمجنات مع أيونات الحديد الثنائي أقل من الطاقة الحركية للتنشيط لتفاعل الأكسلات مع الحديد الثنائي.
