برای افزودن گره واکنش ( ) یا روی گره Chemistry
کلیک راست کنید یا روی نوار ابزار Chemistry روی Reaction کلیک کنید .
کلیک راست کنید یا روی نوار ابزار Chemistry روی Reaction کلیک کنید .فرمول واکنش
فرمول
یک معادله شیمیایی را در قسمت Formula وارد کنید . معادله شیمیایی باید با فرمت ” A + B arrow C + D ” باشد. در اینجا، A و B واکنش دهنده هستند، C و D گونه های محصول هستند، و فلش نشان دهنده یک فلش واکنش است. گونه های شرکت کننده باید با نام گونه های معتبر نوشته شوند . فلش‌های واکنش معتبر برای واکنش برگشت‌پذیر « <=> »، برای واکنش برگشت‌ناپذیر « => » و برای واکنش تعادلی « = » هستند. می توان به گونه ها نام های بی اهمیت داد یا از فرمول های شیمیایی آنها به عنوان نام استفاده کرد. نمونه هایی از فرمول های معتبر عبارتند از ” کربن + اکسیژن => کربن دی اکسید“، و ” C(s)+O2(g)=>CO2(g) “.
روی Apply کلیک کنید تا رابط به بررسی گونه‌های شرکت‌کننده در معادله شیمیایی بپردازد و به‌طور خودکار ویژگی‌های Species مرتبط را به Model Builder اضافه کند.
موجودی ( 
)
)از دکمه تعادل برای محاسبه خودکار ضرایب استوکیومتری استفاده کنید به طوری که تعداد اتم های هر نوع در هر دو طرف واکنش یکسان باشد. برای مثال، فرمول «H2+O2=>H2O» را به «2H2+O2=>2H2O» تبدیل می‌کند. تعادل شامل تجزیه همه گونه های شرکت کننده برای عناصر در جدول تناوبی است. بنابراین لازم است که همه گونه‌ها در فیلد فرمول یا با استفاده از فرمول شیمیایی خود، مثلاً «H2O» نوشته شوند، یا اینکه هر گونه در واکنش دارای یک فیلد فرمول شیمیایی فعال در گره گونه‌های خود باشد. به عنوان مثال، تا زمانی که یک گره گونه با نام «آب» از قبل وجود داشته باشد و یک فرمول شیمیایی فعال وجود داشته باشد، می توان فرمول «H2+O2=>آب» را متعادل کرد..
برای موفقیت آمیز بودن تعادل واکنش خودکار، نیاز است که مشکل به خوبی مطرح شود. یکی از نمونه‌های مسئله‌ای که به خوبی مطرح نشده است، «C+H2=>CH4+ C2H6 » است، در این صورت هر نسبت CH4 /C2H6 را می‌توان به‌دست آورد . مثال دیگر “H2=>O2” است که در آن همه عناصر در هر دو طرف وجود ندارند.
نوع واکنش
نوع واکنش – برگشت پذیر ، برگشت ناپذیر یا تعادل – را انتخاب کنید یا عبارت را مستقیماً در قسمت Formula ویرایش کنید . در مورد دوم، نوع واکنش را با جداکننده ای که دو طرف معادله را از هم جدا می کند، مشخص کنید:
• | <=> نشان دهنده یکواکنش برگشت پذیر است |
• | => نشان دهنده یکواکنش برگشت ناپذیر است |
• | = نشان دهنده یک واکنش در تعادل شیمیایی است |
هر نوع واکنش دارای مجموعه ای از سینتیک های واکنش است:
• | اگر واکنش برگشت پذیر یا برگشت ناپذیر باشد ، سرعت واکنش برای واکنش i به شکل زیر به تغییر گونه i کمک می کند: |
(6-11)
که ν ij ضریب استوکیومتری است.
• | اگر یک واکنش تعادلی باشد ، عبارت تعادل برابر با ثابت تعادل است: |
سرعت واکنش
این بخش زمانی در دسترس است که نوع واکنش برگشت پذیر یا غیر قابل برگشت باشد .
هنگامی که قانون عمل جرم انتخاب می شود (پیش فرض)، بیان نرخ به طور خودکار از ضرایب استوکیومتری در فرمول واکنش مشتق می شود:
• | برای یک نوع واکنش برگشت ناپذیر ، سرعت واکنش به صورت زیر می شود: |
(6-12)
• | برای یک نوع واکنش برگشت پذیر ، عبارت به صورت زیر می شود: |
(6-13)
ترتیب کلی واکنش استنتاج شده در متن زیر معادله مربوطه در بخش نرخ واکنش نشان داده شده است .
بیان نرخ دلخواه
اگر ترتیب واکنش با ضرایب استوکیومتری متفاوت است، یا اگر عبارات نرخ دلخواه قابل اعمال است، نرخ واکنش را به تعریف شده توسط کاربر تغییر دهید . یک فیلد عبارت r ظاهر می شود که عبارت پیش فرض آن از قانون عمل جمعی است. در زیر این فیلدهایی برای تنظیم ترتیب واکنش وجود دارد. برای یک واکنش برگشت پذیر، ترتیب واکنش معکوس ممکن است علاوه بر واکنش رو به جلو مشخص شود. واحد ثابت سرعت k (یا ضریب فرکانس A در مورد رفتار آرنیوس)، از ترتیب واکنش، در واحدهای SI مشتق شده است: (m3 / mol) α – 1 /s، که در آن αبا توجه به گونه های حجمی برابر است. هنگامی که گونه های سطحی وجود دارند – که با پسوند “(تبلیغات)” آنها مشخص می شوند – واحد به جای آن با m3α +2β- 2 /mol α+β-1 /s داده می شود، که در آن β مرتبه با توجه به گونه های سطحی است.
برای مثال واکنش را در نظر بگیرید:
ترتیب واکنش استنتاج خودکار سه است، با این حال، در موردی که آب حلال است، ترتیب احتمالاً باید دو باشد. این به صورت زیر مشخص می شود:
شکل 6-3: ترتیب واکنش را می توان به صورت دستی برای سرعت واکنش تعریف شده توسط کاربر مشخص کرد.
نرخ ثابت ها
این بخش برای واکنش های برگشت پذیر یا برگشت ناپذیر اعمال می شود و ثابت های سرعت واکنش مورد استفاده در سرعت واکنش را تعریف می کند.
ثابت نرخ رو به جلو و ثابت نرخ معکوس
ثابت سرعت پیشرو kf برای هر دو واکنش برگشت پذیر و غیر قابل برگشت استفاده می شود. ثابت سرعت معکوس kr فقط برای واکنش های برگشت پذیر استفاده می شود ( معادله 6-12 ).
واحدهای SI ثابت های سرعت به طور خودکار بر اساس ترتیب واکنش با توجه به غلظت ها، همانطور که در فرمول واکنش تعریف شده است، است .
ثابت تعادل را مشخص کنید
چک باکس تعیین ثابت تعادل برای واکنش های برگشت پذیر موجود است . اگر چک باکس انتخاب شده باشد، ثابت‌های سرعت به روشی متفاوت تعریف می‌شوند و ثابت نرخ معکوس از عبارت زیر محاسبه می‌شود:
بنابراین، در این مورد، ثابت سرعت رو به جلو و ثابت تعادل برای واکنش مورد نیاز است. ثابت تعادل در قسمت تنظیمات تعادل ویرایش می شود .
از عبارات آرنیوس استفاده کنید
هنگامی که کادر بررسی استفاده از عبارات Arrhenius انتخاب می شود، پارامترهای Arrhenius به طور خودکار در عبارات از پیش تعریف شده برای ثابت های سرعت رو به جلو و معکوس kf و kr استفاده می شوند .
انرژی فعال سازی و ضریب فرکانس را در عبارات آرنیوس برای محاسبه تغییرات دما مشخص کنید. دمای مرجع، T ref برابر با 1 K است. فیلدهای موجود بر اساس نوع واکنش انتخاب شده در گره واکنش هستند . مقادیر یا عبارات را برای هر یک از موارد زیر وارد کنید (عبارات معکوس فقط برای واکنش های برگشت پذیر در دسترس هستند):
• | ضریب فرکانس رو به جلو A f و ضریب فرکانس معکوس A r (واحد بستگی به ترتیب واکنش دارد) |
• | نماي دماي رو به جلو n f و نماي دماي معكوس n r |
• | انرژی فعال سازی رو به جلو E f و انرژی فعال سازی معکوس Er (واحد SI: J/mol) |
تنظیمات تعادل
این بخش برای واکنش‌های تعادلی و برای واکنش‌های برگشت‌پذیر زمانی که چک باکس تعیین ثابت تعادل انتخاب شده باشد، در دسترس است.
بیان تعادل
برای یک واکنش تعادلی، عبارت Equilibrium را مشخص کنید . هنگامی که عبارت Equilibrium روی Automatic تنظیم می شود عبارت زیر استفاده می شود:
User defined را از لیست عبارت Equilibrium انتخاب کنید تا به جای آن یک عبارت تعادلی تعریف شده دستی را وارد کنید.
ثابت تعادل
ثابت تعادل K eq0 را برای یک واکنش تعادلی، یا برای یک واکنش برگشت پذیر زمانی که چک باکس تعیین ثابت تعادل انتخاب شده است (در بخش ثابت های سرعت ) مشخص کنید .
ثابت تعادل می تواند تعریف شده توسط کاربر باشد ، یا زمانی که روی Automatic یا Thermodynamics تنظیم شود، به طور خودکار تعریف شود .
از گزینه Automatic برای محاسبه ثابت تعادل برای یک سیستم ایده آل استفاده کنید .
گزینه ترمودینامیک زمانی در دسترس است که همه واکنش‌ها در رابط واکنش‌های تعادلی باشند و رابط به طور کامل با یک سیستم ترمودینامیک جفت شده باشد (به تطبیق گونه‌ها مراجعه کنید ). از این تنظیم برای محاسبه خودکار ثابت تعادل برای یک سیستم ایده آل یا غیر ایده آل، بسته به مدل ترمودینامیکی اعمال شده برای سیستم جفت شده استفاده کنید.
با استفاده از خودکار یا ترمودینامیک ، K eq0 از انرژی آزاد گیبس واکنش محاسبه می شود. برای جزئیات بیشتر به بخش ثابت تعادل و ثابت تعادل تعریف شده خودکار در آن مراجعه کنید.
خواص ترمودینامیکی واکنش
این بخش حاوی اطلاعاتی در مورد خواص ترمودینامیکی است که به یک واکنش انتخابی مربوط می شود. چندین تعریف خودکار در اینجا موجود است.
آنتالپی واکنش
آنتالپی واکنش H (واحد SI: J/mol) توسط رابط از ویژگی‌های گونه‌ها و ضرایب استوکیومتری مربوطه محاسبه می‌شود:
(6-14)
آنتروپی واکنش
آنتروپی واکنش S (واحد SI: J/(mol·K)) از یک عبارت مشابه می آید:
(6-15)
در معادله 6-14 و معادله 6-15 ، h i و s i به ترتیب آنتالپی مولی و آنتروپی مولی گونه هستند.
این مقادیر را در قسمت Species Thermodynamic Expressions برای گره Species یا با استفاده از چند جمله ای از پیش تعریف شده یا با ارائه یک عبارت سفارشی یا ثابت وارد کنید.
ضرایب استوکیومتری، ν ij ، برای واکنش دهنده ها منفی و برای محصولات مثبت تعریف می شوند. استفاده از معادله 6-14 و معادله 6-15 برای معادل سازی انرژی آزاد گیبس باعث می شود که ثابت تعادل مطابق با معادله 14-6 بیان شود .
منبع حرارتی واکنش
منبع حرارتی واکنش (واحد SI: W/m 3 ) به طور خودکار از گرمای هر واکنش j محاسبه می‌شود که توسط:
 | با استفاده از گره واکنش |
