הצגת המקור של הדף "טיוטה:מולקולריות"

'''מולקולריות'''

מולקולריות היא מספר המולקולות שמתחברות יחד כדי להגיב ב[[תגובה אלמנטרית]] (חד-שלבית), והיא שווה לסכום המקדמים ה[[סטויכיומטריה|סטוכיומטריים]] של המגיבים בתגובה האלמנטרית.<ref name=':1'>Temkin, O. N. State-of-the-Art in the Theory of Kinetics of Complex Reactions in Homogeneous Catalysis with Metal Complexes: Kinetic Aspects and Mechanisms. John Wiley and Sons Ltd, 2012.</ref> במשמעות המושג מולקולריות קיימת הבחנה בין תגובה חד-מולקולרית, דו-מולקולרית ותלת-מולקולרית בהתאם למספר המולקולות הנפגשות בתגובה (תגובה תלת-מולקולרית נדירה יחסית לאחרות<ref>Burke, M. P., & Klippenstein, S. J. (2017). Ephemeral collision complexes mediate chemically termolecular transformations that affect system chemistry. Nature chemistry, 9(11), 1078-1082. </ref>).[[משוואת קצב|הסדר הקינטי]] של כל תגובה או שלב תגובה אלמנטרי שווה למולקולריות שלו, ולכן ניתן לקבוע את משוואת הקצב של תגובה אלמנטרית על ידי בדיקה, מתוך המולקולריות.
תגובה מורכבת (רב-שלבית) מורכבת ממספר שלבים אלמנטריים ולכן הסדר הקינטי שלה אינו שווה בהכרח למספר המולקולות המעורבות. מושג המולקולריות שימושי רק לתיאור תגובות או שלבים אלמנטריים.

== תגובות חד-מולקולריות ==
תגובה חד- מולקולרית כוללת שינוי בסידור אטומים שמקורם במולקולה יחידה, ליצירת מולקולה או מספר מולקולות חדשות.<ref name=':3'>Atkins, P.; de Paula, J. Physical Chemistry. Oxford University Press, 2014</ref> תגובה מסוג זה מתוארת על-ידי המשוואה הבאה:<chem display="block">A -> P</chem>כאשר האות P מייצגת את התוצר או התוצרים המתקבלים.

כאשר מתקבלת בתגובה מולקולת תוצר יחידה, התגובה היא פעמים רבות תגובת איזומריזציה (אִזְמוּר<ref name=':14' >	מילון הנדסה כימית [כימיה] (תשמ"ט), באתר האקדמיה ללשון העברית</ref>)- תגובה בה משתנה המבנה המרחבי של מולקולת המגיב או אופן הקישור בין האטומים בה, אך ההרכב הכימי נשמר.<ref name=":4">The Editors of Encyclopedia Britannica. "isomerization". Encyclopedia </ref> דוגמה לתגובה מסוג זה היא תגובת האזמור של ציקלופרופאן לפרופאן:
[[קובץ:Izomerization of cyclopropane.jpg|גבול|מרכז|לא ממוסגר|372x372 פיקסלים]]
מהגדרתה של תגובת האזמור, נובע שהצורונים המשתתפים בה הם בהכרח מולקולריים. עם זאת, תנאי זה אינו מחייב עבור תגובות שלהן תוצר יחיד. דוגמה לכך היא דעיכה רדיואקטיבית של אטום יוד מעורער:<ref>Houston, L. P. Chemical Kinetics and Reaction Dynamics. Dover Publications Inc.; Mineola, New York, 2001.</ref><math display="block">\text{I}^* \xrightarrow{k_{\text{rad}}} \text{I} + h\nu</math>

כאשר <math>\mathrm{I}^*</math> הוא האטום המעורער, <math>k_{\mathrm{rad}}</math> הוא קבוע הקצב והביטוי <math>h\nu</math> הוא אנרגיית הפוטון שנפלטה כתוצאה מהדעיכה למצב היסוד (<math>h</math> קבוע פלאנק ו-<math>\nu</math> תדירות הגל).תגובה בה מתקבלות מספר מולקולות תוצר היא תגובת דיסוציאציה (הִתְפָּרְדוּת<ref name=":14" />). בתגובה זו מולקולת המרכיב מתפרקת ליצירת מולקולות בעלות הרכב כימי פשוט יותר.<ref name=":4" /> הפירוק הפוטוכימי של מולקולת חנקן דו-חמצני למולקולת חנקן חד-חמצני ואטום חמצן הוא דוגמה לתגובת [[דיסוציאציה (כימיה)|דיסוציאציה]]:<ref name=":6">	Turányi, T. Tomlin, A. S. Analysis of Kinetic Reaction Mechanisms. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2014.</ref>

<math display="block">\mathrm{NO_2} + h\nu \rightarrow \mathrm{NO} + \mathrm{O}</math>

עבור כל אחד מהמקרים, קצב התגובה או השלב האלמנטרי מתואר על ידי [[קינטיקה כימית|משוואת קצב]] מסדר ראשון<math display="block">\frac{\text{d}[A]}{\text{d}t} = -k[A]</math>כאשר ריכוז צורון A מיוצג על-ידי [A], זמן על-ידי t, וקבוע קצב התגובה על-ידי k.כפי שניתן להסיק ממשוואת הקצב, קצב הפירוק של המולקולות מסוג A פרופורציונלי למספר המולקולות הזמינות.
ניתן להסביר תגובות חד-מולקולריות באמצעות מנגנון לינדמן-הינשלווד([[:en:Lindemann mechanism|Lindemann- Hinshelwood]]) .

== תגובות דו-מולקולריות ==
בתגובה דו-מולקולרית, שתי מולקולות מתנגשות ומחליפות אנרגיה, אטומים או קבוצות אטומים.<ref name=':3'/>ניתן לתאר זאת במשוואה הבאה:<chem display="block">A +B -> P
</chem>ועבור שלב אלמנטרי נקבל קצב תגובה לפי:<math display="block">\frac{\text{d}[A]}{\text{d}t} = -k[A][B]</math>כאן, קצב התגובה הוא פרופורציונלי לקצב שבו המגיבים מתנגשים, והוא תלוי בריכוז שני המגיבים. דוגמה לתגובה דו-מולקולרית היא ההחלפה הנוקלאופילית מסוג <math>\text{S}_\text{N}2</math> של מתיל ברומיד על ידי יון הידרוקסיד:<ref>Morrison R.T. and Boyd R.N. Organic Chemistry (4th ed., Allyn and Bacon 1983) p.215.</ref><math display="block">\mathrm{CH_3Br} + \mathrm{OH^-} \rightarrow \mathrm{CH_3OH} + \mathrm{Br^-}</math>
== תגובות תלת-מולקולריות ==
תגובה תלת-מולקולרית בפאזה נוזלית או גזית כוללת שלושה מגיבים המתנגשים בו זמנית, עם כיוון מתאים ואנרגיה מספקת.<ref>J.I. Steinfeld, J.S. Francisco and W.L. Hase Chemical Kinetics and Dynamics (2nd ed., Prentice Hall 1999) p.5</ref> מאחר שההסתברות שתתרחש התנגשות מסוג זה היא נמוכה ביותר, תגובות אלמנטריות תלת-מולקולריות הן נדירות.<ref name=':6'/> עם זאת, המונח "תגובה תלת-מולקולרית" משמש גם בהקשר לתגובות בהן משתתפים שלושה אלמנטים, מהסוג:<math display="block">A+B \xrightarrow{M} C</math>כאשר M הוא גוף שלישי הנדרשת תגובה איתו על מנת לעמוד ב[[חוק שימור האנרגיה|חוק שימור אנרגיה]] וה[[חוק שימור התנע|תנע]]. לאחר ההתנגשות הבי-מולקולרית הראשונית של A ו B נוצר תוצר ביניים מעורר אנרגטית, לאחר מכן הוא מתנגש בגוף M בתגובה דו-מולקולרית שנייה, ומעביר אליו את האנרגיה העודפת.<ref name=':3'/>ניתן להסביר את התגובה כשתי תגובות עוקבות:<chem display="block">A + B -> AB*</chem><chem display="block"> AB* + M -> C + M</chem>עבור תגובות אלו קיים לעיתים קרובות תחום של ערכי לחץ וטמפרטורה בו מתרחש מעבר בין קינטיקה מסדר שני לקינטיקה מסדר שלישי.<ref> IUPAC definition of Troe expression, a semiempirical expression for the rate constant of termolecular reactions (reference 1.).</ref>תגובות [[זרז|קטליטיות]] הן לרוב תלת-מרכיביות, אך בפועל נוצר תחילה תצמיד (קומפלקס) של חומרי המוצא, והשלב הקובע את הקצב הוא התגובה של פירוק התצמיד לתוצרים, ולא התנגשות מקרית בין שני המינים והזרז. לדוגמה, ב[[הידרוגנציה|הידרוגציה]] עם זרז מתכת, מימן דו מולקולרי מתפרק תחילה על פני המתכת לאטומי מימן הספוחים אל פני השטח, והמימנים הללו הם שמגיבים עם חומר המוצא, שגם הוא נספח בעבר על פני השטח.
תגובות בעלות מולקולריות גבוהה יותר אינן נצפות בשל הסתברות נמוכה מאוד לאינטראקציה בו זמנית בין ארבע מולקולות או יותר.<ref name=':6' /><ref>	Carr, R. W. Chemical Kinetics. In Encyclopedia of Applied Physics. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, 2003.</ref>

== ההבדל בין מולקולריות לסדר התגובה ==
חשוב להבחין בין מולקולריות לסדר התגובה. סדר התגובה הוא ערך אמפירי שנקבע באמצעות מדידת קצב התגובה, והוא סכום החזקות של ריכוזי ה[[צורון כימי|צורונים]] במשוואת הקצב.<ref>Rogers, D. W. Chemical Kinetics. In Concise Physical Chemistry, John Wiley and Sons, Inc. 2010.</ref> לעומת זאת, המולקולריות נגזרת ממנגנון התגובה האלמנטרית ומשמשת רק בהקשר של תגובה אלמנטרית.

ניתן להדגים הבדל זה באמצעות הסינתזה של מימן ברומי ממימן וברום:<ref>	Atkins, P.; de Paula, J. Physical Chemistry. 8th ed., Oxford University Press, 2006, pp. 791–830. </ref><chem display="block">H2 + Br2 -> 2HBr</chem>תגובה זו בעלת סטוכיומטריה פשוטה מאוד, אולם משוואת הקצב המתקבלת היא מורכבת יותר:<math display="block">r = \frac{k_r [\mathrm{H_2}] [\mathrm{Br_2}]^{3/2}}{[\mathrm{Br_2}] + k' [\mathrm{HBr}]}</math>על פי משוואת הקצב, התגובה היא מסדר ראשון ביחס למימן, אך מסדר בלתי מוגדר ביחס לברום. כאשר הביטוי k'[HBr] יהיה קטן מספיק, כך שיהיה זניח ביחס ל-[<chem>Br2</chem>], אז סדר התגובה שימידד יהיה (לכאורה) חצי ביחס לברום. מאחר שמשוואת הקצב של תגובה זו היא מורכבת (ולא משקפת ישירות את הסטרויכיומטריה של התגובה), ניתן להסיק שהתגובה אינה אלמנטרית, אלא כוללת מספר שלבים אלמנטריים. לפיכך, ניתן להגדיר את המולקולריות לכל שלב אלמנטרי בנפרד לפי מספר המולקולות המשתתפות בו (למשל, שלב דו-מולקולרי או תלת-מולקולרי), אך לא ניתן להקצות "מולקולריות" לתגובה כולה במובן הפשוט של תכונה הזו.

דוגמה נוספת הממחישה את ההבדל בין סדר תגובה ומולקולריות היא התגובת המהפך (inversion) של סוכרוז (<math>\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}</math>):<ref>Upadhyay, K. U. Chemical Kinetics and Reaction Dynamics. Springer 233 Spring Street, New York 10013, USA and Anamaya Publishers, New Delhi, India, 2006.</ref><chem display="block">C12H22O11 + H2O -> C6H12O6 + C6H12O6</chem>שקצבהּ מקיים:<math display="block">r = k [\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}] [\mathrm{H_2O}]</math>על פי המשוואה הכימית, ערך המולקולריות של התגובה הוא שתיים, מאחר שמגיבות בה שתי מולקולות. כמו כן, נדמה על פי משוואה הקצב, שהתגובה היא מסדר שני, כלומר מסדר ראשון הן ביחס למים והן ביחס לסוכרוז. עם זאת, ריכוז המים במערכת נותר קבוע, שכן הם משמשים גם כממס ונמצאים בכמות גדולה. לפיכך, התגובה היא בפועל מסדר ראשון ביחס לסוכרוז בלבד. במקרה זה, סדר התגובה שונה מהמולקולריות, על אף שהתגובה אלמנטרית.

== ראו גם ==
* [[שם ערך]]

== לקריאה נוספת ==
* שם סופר, '''שם ספר''', שם הוצאה, תאריך הוצאה

== קישורים חיצוניים ==
* [http://www.example.com התוכן בקישור], באתר (שם האתר)

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}

[[קטגוריה:ויקיפדיה: ערכים של משתמשים חדשים|2025 03]]