محتويات
ما دور نشاط المواد المتفاعلة في تحديد سرعة التفاعل الكيميائي والعلاقة بينها
دور نشاط المواد المتفاعلة في تحديد سرعة التفاعل الكيميائي والعلاقة بينها علاقة طردية.
ومعنى ذلك أن العلاقة بين سرعة التفاعل عموما وتركيز المواد المتفاعلة متناسبة طرداً، فكلما ازداد تركيز المواد المتفاعلة ازدادت سرعة التفاعل وفقاً لنظرية التصادم، وبالتالي عندما يكون تركيز المادة أقل فإن معدل التفاعل وسرعته أقل.
أيضاً بالنسبة لقانون فعل الكتلة فإن سُرعة التّفاعل الأولي في المواد تتناسب طرد مع تركيز جزيئات المواد الداخلة في التفاعل، في كل مكان تركيزها أكبر كلما ازدادت سرعه التفاعل.
من هذا نجد أن معدل التفاعل أو سُرعة التفاعل بين المواد تزداد بزيادة تركيز المواد أي بازدياد نشاطها، والعكس صحيح تتنقص سُرعة التفاعل بين المواد بنقصان تركيز المواد، بمعنى أن تركيز المواد الكيميائية المتفاعلة يلعب دور كبير ورئيسي في التأثير على معدل التفاعل. [1]
العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي
- طبيعة المواد المتفاعلة.
- زيادة مساحة سطح الاصطدام.
- تركيز المواد المتفاعلة.
- ضغط المواد المتفاعلة الغازية.
- درجة حرارة.
- المحفزات.
حسب قوانين سرعة التفاعل الكيميائي فإن هناك مجموعة من العوامل تلعب دور في زيادة سُرعة تفاعل المَواد، والتي من شأنها أن تساعد الكيميائيين على زيادة أو إبطاء سُرعة المَواد المُتفاعلة، وفيما يلي يتم بيان هذه العوامل:
طبيعة المواد المتفاعلة: أثناء تفاعل المواد يحدث تصادم بين جزيئات المواد المتفاعلة، كلما كبرت جزيئات المادة المتفاعلة وكانت أكثر تعقيداً، كلما قلت فرصته في التصادم، وهذا يعني سوف تقل سرعة التّفاعل، والعكس صحيح كلما صغرت الجزيئات وكانت أقل تعقيداً ازداد التصادم وبالتالي ازدادت سُرعة تفَاعل المَواد.
زيادة مساحة سطح الاصطدام: تزداد سُرعة المَواد المُتفاعلة بزيادة مساحة سطح الاصطدام، والعكس صحيح كلما قلت مساحة سطح التفاعل قلت السرعة، على سبيل للمثال إذا أحضرت قطعة كبيرة من الفحم، ورميت فوقها عود ثقاب مشتعل فلم يحدث تفاعل لأن مساحة السطح صغيرة، لكن إذا طحنت القطعة ورميتها في الهواء وبنفس الوقت رميت عود ثقاب سوف يحدث انفجار، لأن مساحة السطح ازدادت.
تركيز المواد المتفاعلة: كلما كان تركيز المَواد المُتفاعلة أكبر كلما ازدادت سُرعة التَفاعل حسب نظرية التصادم كما أسلفنا، فعلى سبيل المثال: عندما تضع الأخشاب لتحترق في الهواء الطلق تحترق بشلك أسرع مما هو عليه في المدفأة داخل المنزل، السبب في ذلك أن أكسجين المنزل نقي.
ضغط المواد المتفاعلة الغازية: أيضاً ضغط المواد المتفاعلة الغازية يؤثر على زيادة سُرعة التّفاعل بين المواد، العلاقة بينهما علاقة طردية، فكلما ازداد ضغط المَواد المُتفاعلة ازدادت سُرعة التّفاعل، والعكس صحيح تنقص بنقصانها، السبب في ذلك ازدياد سرعة التصادم.
درجة الحرارة: تلعب درجة الحرارة دور في زيادة سُرعة التّفاعل، وتتحرك الجزيئات بشكل أسرع كلما ازدادت درجة الحرارة، وفقاً لنظرية التصادم تزداد تصادم جزيئات المادة عندما تكون درجة الحرارة عالية، وما يجدر الإشارة له، أن زيادة درجة حرارة المواد المتفاعلة يزيد من الطاقة الحركية لجزيئاتها.
المحفزات: والمقصود بالمحفزات هي عبارة عن مواد يزيد من معدل التفاعل دون أن تغير بالمواد الناتجة عن التفاعل، تزيد المحفزات من سُرعة التّفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط للتفاعل، ويتم ذلك من خلال توفير السطح والتوجيه، أو توفير آلية بديلة. [2]
لماذا تزداد سرعة التفاعل الكيميائي بزيادة تركيز المادة المتفاعلة
تزداد سُرعة التّفاعل الكيميائي بزيادة تركيز المادة المتفاعلة لأن التّركيز العالي للمواد المتفاعلة يؤدي إلى زيادة طاقة الجزئيات المتفاعلة، وبالتالي سوف تتصادم جزيئات المَواد المتَفاعلة خلال مدة زمنية محددة.
وفقاً لنظرية التصادم في التفاعلات الكيميائية، فتزداد سُرعة التّفاعل الكيميائي بين المواد المتفاعلة بازياد تركيز المادة، ويؤدي ذلك إلى حدوث تصادمات أكثر بين المواد المتفاعلة، وكلما زاد تركيز المادة أكثر ازدادت فرص تصادم الجزيئات بشكل أكبر بالتالي سوف يزداد معدل سُرعة التّفاعل الكيميائي.
وتنص نظرية التصادم في التفاعلات الكيميائية كلما كان تركيز المواد المتفاعلة أعلى، فإن جزيئات المواد المتفتعلة سوف تكتسب طاقة حركية أكبر، وبالتالي سوف يزداد عدد مرات التصادم بين المواد لكل وحدة زمنية، ويزداد معه إجمالية معدل التفاعل، أي يكون التفاعل أسرع. [3]
تجربة تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل
يحضر الطالب نفس المواد لخلطها والكشف عن التفاعل فيها، وتوضع نفس المواد ونفس الكمية في وعائي تسخين كيميائي، الأول يعرض لدرجة الحرارة 25 سيليسيوس، والآخر لدرجة حرارة حرارة 50 سيليسيوس، يتم ملاحظة التالي:
- يتأثر مُعدل تفاعل المواد بحسب درجة الحرارة، لأن التفاعل الكيميائي بين المواد يتوقف على سرعة وعدد مرات التصادم بين جزيئاتها، ومن المعروف أن درجة الحرارة من العوامل التي تزيد من التصادم وبالتالي يزداد معدل التفاعل ويصيح أسرع.
- تزيد درجة الحرارة من طاقة الجزيئات المتفاعلة وتجعلها تتحرك بشكل أسرع، ونتيجة ذلك تصطدم الجزيئات ببعضها البعض.
- من هذا نستنتج أن مع زيادة درجة الحرارة أثناء تفاعل المواد، تكتسب جزيئاتها طاقة، وتزيد من عدد التصادمات بينها، يزيد التصادم من معدل التفاعل.
- لملاحظة تأثير درجة الحرارة على معدل التفاعل يمكن ذلك من خلال مشاهدة تأثير تفاعل فقاعات الفوار والماء، وقياس حجم الغاز الناتج. [4]
