Introduction to kinetics | Energy and enzymes | Biology | Khan Academy

by: Khan Academy

Download this transcript

Transcript:

[0.0]
- عندما كنت تدرس الكيمياء، غالباً ما ترى تفاعلات كيميائية. في الواقع، يمكنك دائماً رؤية التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال، إذا كان لديك غاز الهيدروجين، وهو جزيء ثنائي لأن الهيدروجين يرتبط مع نفسه في الحالة الغازية، بالإضافة إلى غاز اليود I2. وهذا أيضا في الحالة الغازية. فمن السهل جداً أن أقول، أوه، كما تعلمون، إذا وضعتهم معا، أنهما سيتفاعلان ويكونان مركب إذا كان لديك 2 جزيئات من الهيدروجين، 2 من جزيئات اليود، لذا سيكون لجزيئات النموذج 2 من يوديد الهيدروجين. وهذا شيء جميل وأنيق، ويجعل الأمر يبدو وكأنه عملية نظيفة جداً تحدث دون ضجة كبيرة، ولكننا نعرف أن هذه ليست الحقيقة. ونحن نعرف أيضا أن هذا لا يحدث على الفور. أنها ليست مثلاً بسهولة أن تأخذ بعض الهيدروجين وتضعه مع بعض اليود وأنها مجرد طريقة سحرية يتحول إلى يوديد الهيدروجين. وهناك عملية تحتم على هذه الجزيئات الغازية التي تتقافز في الأرجاء وبطريقة ما تتقافز إلى بعضها البعض وتكسر الروابط التي كانت عليها قبل وتشكل أخرى جديدة. وهذا ما سنقوم بدراسته الآن. هذه الدراسة المتعلقة بآلية التفاعالات و معدلات هذه التفاعلات تسمى بالحركية كلمة براقة جداً! ولكن ربما كنتم على دراية بهذه الكلمة لأن تحدثنا كثيرا عن الطاقة الحركية. الحركية، التي هي مجرد دراسة للمعدل من التفاعلات،و مدى سرعة القيام بحدوثها وكيفية حدوثها. لذلك دعونا فقط في عقولنا نأتي بطريقة بديهية بأن الهيدروجين واليود يمكن أن يجتمعان لذلك دعونا نفكر في الهيدروجين كيف يبدو. إذا نظرنا للجدول الدوري ، الهيدروجين لديها واحد إلكترون تكافئ، حتى إذا كان لديهم اثنين من ذرات الهيدروجين، فأنهم يمكن أن تتشارك الإلكترونات مع بعضها البعض. وثم باليود سبعة إلكترونات التكافؤ، إذاً لو أنهما تشاركا إلكترون واحد فستكتمل مدارات التكافؤ في كل منها سنستعرض هذا الآن لذا الهيدروجين، هذا الهيدروجين، لديه الكترون واحد. حسنا، أنه لديه إلكترون واحد إلى هناك. ومن ثم يمكن أن يكون هنالك هيدروجين آخر يحتوي على إلكترون آخر من هناك. ومن ثم إذا شكلا رابطة، فسيتشاركان هذا يمكن أن يدّعي هذا الهيدروجين أنه لديه هذا الإلكترون. يومكن أن يدّعي هذا الهيدروجين أنه لديه الإلكترون، و من ثم أنهم سعداء. أنهم على حد سواء يشعرون أنهم لقد أكملت بهم 1s وهو مدار الطاقة الأول. نفس الشيء على الجانب اليود حيث لديك إيودينين اثنين. كلا لديهم سبعة إلكترونات التكافؤ. أنه من الهالوجينات. أنت تعرف ذلك بالفعل. الهالوجينات هي عناصر المجموعة 7، إذاً لديهم سبعة الكترونات هذا ليه واحد هنا هذا لديه واحد هنا إذاً يمكن أن يدّعي هذا هنا بأنه لديه هذا الإلكترون، وسعيد بذلك. لديه ثمانية إلكترونات التكافؤ. وايضاً نفس الحالة هنا يمكنه أن يدّعي بأن الألكترون له إذاً يوجد رابطة هنا، وهذا السبب الذي يجعل من الهيدروجين الغاز ثنائي الجزيئ، وهذا هو السبب اليود هو نفسه. الآن، عندما كانا في الحالة الغازية، لديك باقة من هذه الأشياء التي تتحرك حولها، وارتطام بعضهم البعض. سوف تفعل مثل هذا، بحيث قد تبدو الهيدروجين شيء من هذا القبيل. والهيدروجين لديه اثنان من المدارات الذرية مرتبطان معاً لديهم هذه الإلكترونات بينهم التي تبقيهما مرتبطان و اليود قد تبدو شيئا مثل هذا. هو جزيء أكبر كثيرا حيث يرتبطان معا مثل هذا. هو أيضا تقاسم بعض الإلكترونات في رابطة تساهمية وكل شيء احتمالي. وعليه من أجل أن تتحول هذه الجزيئات إلى هذا، فإن هذه الروابط يجب أن تنكسر وروابط جديدة تبدأ تتكون وما يجب أن يحدث أن هؤلاء-هناك طن من هؤلاء. أستطيع أن أرسم مجموعة منهم أو أن أتمكن من نسخ ولصق. لذا هناك حفنة من جزيئات الهيدروجين حولها، وبعض هذه الجزيئات غاز اليود حولها. - ذلك ما يجب أن يحدث في الأمر بالنسبة لنا للحصول على المركب يجب أن تتصادما ويجب أن تصطدم بالطريقة الصحيحة. لذلك دعونا نقول هذا -في الواقع، يمكن أن أوضح لكم. دعونا نقول أنه يتحرك. هذا أنيق. أنا مجرد سحب وإسقاط. بل أنه يتحرك. يجب أن يصتطدم جزيء الهيدروجين هذا بطريقة صحيحه. وربما إذا اصتطدم و أرتد مع ما يكفي من الطاقة، ثم فجأة، لنفترض أن وصلنا إلى هذه النقطة هنا. هذه الإلكترونات سوف أتول، ياه هذا شيء جيد أن نكون مشتركين بهذه الطريقة. نحن في تكوين مستقر نحن نملء هذا 1s مدار الطاقة الأول، ولكن انظروا إلى هذا. يوجد هذا اليود الذي يقع بالقرب منه و أنهم يريدوني حقاً. أنهم كهربية أكبر بكثير مني إلى الهيدروجين، ولذلك ربما أنه يوجد نوع من التجاذب هنا أنهم لا يعرفون ما إذا كانوا يريدون أن يكونوا هنا وبالتالي سيدخلون حالة عالية من الطاقة وعلى نحو مماثل، هؤلاء، أنهم يقولون، مهلا، أليس من ألأفضل لا يجب أن أكون هنا. استطيع أن أذهب لذرتي الأم وهذا يأتي هنا، لأننا سنكون ثمانية إلكترونات تكافؤ، ويحدث الشيء نفسه هنا. وهذا المركب هنا عندما يبدأ الإصطدام يحدث، هذا في الواقع حالة حالة الطاقة العالية أو الحالة الإنتقالية للتفاعل وهذا ما يسمى مركب نشط - تعلمون لقد رسمته كنوع من التوضيح البياني يمكنكم رسمه بهذا الشكل الهيدروجين رابطة تساهمية مع الهيدروجين آخر. ومن ثم تأتي هنا بعض اليود الذي يحتوي رابطة تساهمية مع بعض اليود الأخرى. ولكن فجأة، مثل هؤلاء يرغبون بالإرتباط، ولذلك يبدأون في تشكيل-حتى يكون هناك نوع من قليلاً قليلاً من الجاذبية على هذا الجانب، أيضا. لذلك هذا طريقة أخرى لرسم المركب النشط ولكن هذه الحالة من الطاقة العالية تمهد للأكترون الإنتقال من تلك الرابطة أو هذه الرابطة أو تلك الرابطة وللعودة يجب أن يدخلوا في حالة أعلى من الطاقة أٌل ثباتاً من الحالة التي كانوا عليها سابقاً ولكن يفعلون ذلك إذا كان هناك ما يكفي من الطاقة، لأنه بإمكانك التنقل بين جميع هؤلاء بشكل منفصل اسمحوا لي فقط أن ارسمهم بشكل منفصل لديك كل منهما منفصل لديك الهيدروجين بالإضافة إلى اليود منفصلين يذهبون إلى هذا والذي هو في حالة عالية من الطاقة يمكنهم أن يصلوا إلى مستوى أعلى من الطاقة ما يكفي من الطاقة للتصادم ولديهم ما يكفي من الطاقة الحركية حيث يتصادمون في الاتجاه الصحيح، ثم من هذا المركب النشط أو هذه الحالة الأعلى من الطاقة، فإنه سوف تذهب إلى حالة الطاقة الدنيا. واقل حالة طاقة هي مركب يوديد الهيدروجين وبس! أريد أن أرسم اليود ثم الهيدروجين. --- وهذا في الواقع حالة الطاقة أقل من هذا. ولكن من أجل الحصول على هذا عليك أن تذهب من خلال أعلى حالة للطاقة. وسأقوم بذلك من خلال رسم تخطيطي للطاقة. حتى إذا قلنا أن المحور السيني هو التطور التفاعل وفي الواقع، أننا لا نعرف كم سرعة تقدمه ولكن يمكنك من مشاهدته كوقت ف بعض البعد، ونفترض أن هذا هو الطاقة الكامنة. أنا لا إميل إلى رسم خطوط أكثر سمكا. هذه هي الطاقة الكامنة هنا. واسمحوا لي أيضا في جعل هذا الخط أكثر سمكا. --- هذه هي الطاقة الكامنة. لذا في البداية، يمكنك القيام بمشاهدته كالطاقة الكامنة مجتمعة. لذلك، نبدأ هنا، وهذا هو H2 زائد I2. وأقل طاقة كامنة عندما نكون في يوديد الهيدروجين، لذلك هذا هو انخفاض الطاقة الكامنة هنا إلى أسفل. --- وهذا هو 2HI، أليس كذلك؟ ولكن للوصول إلى هنا، علينا أن أدخل هذا التنشيط الأعلى طاقة، حيث الإلكترونات يجب أن يكون لديها بعض من الطاقة حتى تتمكن على الأقل من معرفة ما يريدون القيام به مع حياتهم. وعليه يجب أن تضيف طاقة للنظام لا يجب عليك دائماً إضافة طاقة للنظام و لكن إذا لم يحدث ذلك عفويا، فيجب عليك أن تضيف بعض الطاقة لتنشيط النظام للوصول إلى هذه الحالة، صح؟ نحن هنا تماماً نحن هناك، وعليه بعض الطاقة يجب أن تكون في النظام. وهذه الطاقة، والفرق بين الطاقة التي كنا عليها عندما كنا مجرد جزيئات الهيدروجين واليود والطاقة التي لدينا للوصول لهذا الحالة النشطة - هذه المسافة هنا- هذه هي طاقة التنشيط. ---- إذا نحن قادرون على وضع ما يكفي من الطاقة على نحو ما في النظام، ثم أن هذا الشيء سوف يحدث. أنهم سوف يتصادمون مع ما يكفي من الطاقة وسوف تكون الروابط مكسورة ومن ثما يُعاد تشكيلها طاقة التنشيط. في بعض الأحيان مكتوبة هو Ea طاقة التنشيط. وفي المستقبل، ربما سنقوم بالتفاعلات حيث أننا في الواقع نقوم بقياس طاقة التنشيط، ولكن الشيء المهم أن مبدئياً نفهم أن لا توجد تفاعلات عفوية تحدث من هنا إلى هنا. ولن أخوض عميقا في المواد المحفزة الآن ولكن ربما كنت قد سمعت عن كلمة محفز أو شيء من هذا ويجري تحفيز. وهذا عامل آخر في التفاعلات الآن، لدينا H2 بالإضافة إلى I2 نلحم 2 الهيدروجين اليود. الآن، يمكن أن يكون لدينا عامل محفز، وأنا سأقول فقط بأنه C وفي الواقع لا أعرف ما سيكون محفز جيدا ل هذا التفاعل الكيميائي وكيف يعمل المحفز هل أنها يمكن أن تعمل فعلا في طرق مختلفة كثيرة، ولهذا السبب لا أرغب أن اشرحها في هذا الفيديو. ولكن المحفز هو مادة لاتتغير و لا تستهلك في التفاعل الكيمائي والمحفز الذي كان موجود من قبل التفاعل ونفس التفاعل سيكون موجود بنهاية التفاعل ولكن ما يفعله أنه يجعل التفاعل يحدث إما أسرع، أو أنه يخفض كمية الطاقة اللازمة لإحداث التفاعل إذا كان لديك محفز، ثم هذا طاقة التنشيط فسوف تكون أقل. ما يفعله هو أنه قد يجعل من انتقال الجزيء إلى حالة المركب النشط سهل جداً بتقليل طاقته وبالتالي تحتاج إلى حرارة أقل أو أقل تركيز من الجزيئات لتصطدم بعضها البعض في نفس الاتجاه للوصول إلى تلك الحالة الأخرى، حيث تتطلب قدرا أقل من الطاقة. لذلك كيف نفهم كيف تحدث هذه الحركية، أو هذه الجزيئات تتفاعل مع بعضها البعض، ماذا تعتقد الأشياء التي تدفع ---- التفاعل للحدوث من عدمه؟ نحن نعلم بالفعل أنه إذا كان لدينا محفز إيجابيا، هناك شيء يسمى محفز سلبيا وسوف في الواقع تبطئ ردود فعل. ولكن إذا كان لدينا محفز إيجابيا، من الواضح أن يخفض طاقة التنشيط وهذا يجعل التفاعل أسرع. ---- ستكون أكثر الجزيئات تصطدم بعضها البعض فقط لأنها تكون قادرة على تجاوز هذه المطب وسيكون حجمه أقل عندما يكون لديك محفز. أيضا، إذا قمت بزيادة التركيز، أليس كذلك؟ إذا قمت بزيادة التركيز الخاص بك من الجزيئات، إذا التركيز ترتفع، ثم لديك فقط المزيد من الأشياء تصطدم بعضها البعض، أليس كذلك؟ هو مجرد احتمال. كل شيء احتمال. عندما يكتب الناس التفاعلات فإنها تبدو واضحة جداً وبسيطة وجميلة، وهو يحدث. ولكن لا، في العالم الحقيقي، على لأشياء الارتطام ببعضهم البعض. وعندما نقوم بذلك بأشرطة الفيديو عن البيولوجيا، سيكون من الرائع الحديث تقريبا، لأن كل عملية بيولوجية مجرد عملية كيميائية، وأنها ناتج ثانوي لكل هذه الأشياء التي ترتطم ببععضها البعض. ويمكنك أن تتخيل، كلما زاد تركيز الأشياء التي تحتاج إلى الإصطدام في بعضها البعض، على الأرجح ستحصل على التفاعل المثالي بكمية من الطاقة الحركية المناسبة لإحداث التفاعل - هذا التفاعل قد تقولون، حسنا، لدى بعض--دعونا نرى، وأنا في هذه الطاقة. كيف يمكنني الحصول على هذا؟ كيف يتفاعل هذا؟ حسنا، تذكر في الغازات، الطاقات الحركية لكافة الجزيئات، غير موحدة. وسيكون بعض جزيئات الطاقة الحركية أعلى؛ والبعض سوف يكون أقل. فقط يعطيك درجة الحرارة في المتوسط. حتى لا يكون هناك دائماً بعض الاحتمالات التي ربما سوف تصطدم الجزيئات عالية الطاقة الحركية بعضها البعض فقط لنحد من الطاقة الحكية بحيث يكون لدينا طاقة كافية فقط لندخل في حالة التنشيط ومن ثم يمكنهم التموضع فحالة أقل، وهو يوديد الهيدروجين. في جميع درجات الحرارة سوف يحدث هذا، لكن من الواضح أنه إذا كنت في درجة الحرارة العالية، فإن أن التفاعل أكثر احتمالاً. هذا هو الآخر. هكذا، درجة الحرارة. -- درجة الحرارة هو على الأرجح أهم عامل في جعل التفاعل يحدث أسرع. لذلك كل من هذه الأشياء، كنت تريد درجة حرارة أعلى، تفاعل أعلى. وثم فقط إذا كنت ترغب في التفكير بالجزيئات نفسها، إذا كان لديك الجزيئات التي تكون فيها روابطها الأصلية ضعيفة، وأنهم أكثر احتمالاً أن تكون قادرة على التفاعل. وهناك أمور أخرى يمكن أن تتحدث عن: الشكل الجزيئي، كيف ذرات معينة مستعدة للتفاعل مع الذرات الأخرى. هذا يصبح مهم عندما ابدأ الخوض في علم الأحياء. وآخر واحد، و ربما تددركون هذا، هو مجرد المساحة السطحية. إذا قمت بزيادة مساحة السطح-حيث كنا نفعل فقط تفاعلات غاز، والتي لها مساحة سطح جيد جداً. ولكن إذا كانت مساحة السطح ترتفع، ثم التفاعل يرتفع، معدل التفاعل. وكيف ترون ذلك؟ حسنا، أعتقد حول التفاعل --كما تعلمون، لقد فعلنا هذا عدة مرات. كلوريد الصوديوم-الصلبة-المياه المالحة، بالإضافة إلى الماء السائل يؤدي إلى الصوديوم-حسنا، يمكن أن نفكر في ذلك الكثير من طرق مختلفة، ولكن نحن يمكن أن نفكر في أنه كأيون الصوديوم مائي بالإضافة إلى كلوريد الأنيونات-هذه هي الموجبة وشاردة- مائي، حيث أنه يحصل له ذوبان وكيف يحدث ذلك؟ إذا كان لديك كتلة كبيرة من الجليد-لا، ليس الجليد، من الملح. سأكتب الملح بالرمادي. إذا كان لديك كتلة كبيرة من الملح هناك، و باقة من ذرات الصوديوم والكلوريد في ذلك. ولديك الماء من حوله، والمياه لن يؤدي إلا إلى تكون قادرة على التفاعل مع الجزيئات السطحية و ببطء تقوم بإذابة الملح، ببطء مما جعل الروابط قطبية. وهذه روابط ثنائي القطب القطبي فعلا مع أيونات الصوديوم أو الكلوريد مختلفة. ولكن إذا كنت تريد كسر هذا إلى مكعبات أصغر، إذا كنت تريد سحقه لجزيئات اصغر فجأة المساحة السطحية التي يمكن أن تتفاعل مع جزيئات الماء، فإنه يمكن أن تتفاعل في الواقع مع أكثر من كلوريد الصوديوم، لذا سيتم التفاعل أسرع. لذا سطح المنطقة،إذا قمت بزيادة مساحة السطح من التفاعل، فإنك سوف أيضا تزيد معدل التفاعل. إذا كنت تحاول أن تفعل ذلك مع اثنين من السوائل، ما يمكن أن تفعله هو يمكن أن تذر نوع من رذاذ السائل واحدة إلى أخرى، حتى يمكنك الحصول على قطرات ضئيلة، لذا يمكنك أيضا زيادة مساحة السطح. ذلك على أية حال، هذا نوع من مقدمة لفكرة الحركية، ولكن نأمل أن يعطيك إحساس بأن هذه التفاعلات --وأنا أريد منك أن نفكر حقاً في الكيمياء بهذه الطريقة. - لنتذكر أن هذه حقاً هي المطبات بين الذرات. وهي فوضوية. وحقاً علينا أن نفكر في ما سوف تجعل من احتمال تصادم هذه الأشياء ك



Description:
More from this creator:
Kinetics, activation energy, activated complex and catalysts. Watch the next lesson: https://www.khanacademy.org/science/biology/energy-and-enzymes/introduction-to-enzymes/v/enzymes?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

Missed the previous lesson? https://www.khanacademy.org/science/biology/energy-and-enzymes/atp-reaction-coupling/v/reaction-coupling-to-create-glucose-6-phosphate?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

Biology on Khan Academy: Life is beautiful! From atoms to cells, from genes to proteins, from populations to ecosystems, biology is the study of the fascinating and intricate systems that make life possible. Dive in to learn more about the many branches of biology and why they are exciting and important. Covers topics seen in a high school or first-year college biology course. About Khan Academy: Khan Academy offers practice exercises, instructional videos, and a personalized learning dashboard that empower learners to study at their own pace in and outside of the classroom. We tackle math, science, computer programming, history, art history, economics, and more. Our math missions guide learners from kindergarten to calculus using state-of-the-art, adaptive technology that identifies strengths and learning gaps. We've also partnered with institutions like NASA, The Museum of Modern Art, The California Academy of Sciences, and MIT to offer specialized content. For free. For everyone. Forever. #YouCanLearnAnything Subscribe to Khan Academy's Biology channel: https://www.youtube.com/channel/UC82qE46vcTn7lP4tK_RHhdg?sub_confirmation=1

Subscribe to Khan Academy: https://www.youtube.com/subscription_center?add_user=khanacademy

Disclaimer:
TranscriptionTube is a participant in the Amazon Services LLC Associates Program, an affiliate advertising program designed to provide a means for sites to earn advertising fees by advertising and linking to amazon.com
Contact:
You may contact the administrative operations team of TranscriptionTube with any inquiries here: Contact
Policy:
You may read and review our privacy policy and terms of conditions here: Policy