سرعة التفاعل الكيميائي هو السرعة التي يقوم فيها التفاعل الكيميائي بالتقدم، والتي يعبر عنها في الغالب بأنها التركيز الخاص بالمواد التي تنتج في وحدة الزمن، أو التركيز الخاص بالمواد التي تفاعلت والمستهلكة في وحدة الزمن.
تحديد سرعة التفاعل الكيميائي
تتباين سرعة كل تفاعل كيميائي عن الآخر، فهناك من يتفاعل بصورة سريعة، ووقت قصير، وذلك مثل انفجار البارود، وأخرى قد تتطلب زمن طويل، وهذا يتوقف على مجموعة عوامل تقوم بتحديد سرعة هذا التفاعل الكيميائي، ومنها:
- الطبيعة الخاصة بالمواد المتفاعلة.
- حجم جزئيات المتفاعلات.
- التركيز الخاص بالمواد المتفاعلة.
- الضغط الخاص بالمواد الغازية المتفاعلة.
- درجة الحرارة.
- وجود محفزات.
يمكنك الاطلاع أيضًا على: حفّازات كيميائية بكلفة منخفضة تعزز استخلاص الهيدروجين من الماء
العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل
يتأثر المعدل الخاص بالتفاعل الكيميائي بمجموعة عوامل، وتزيد هذه السرعة كلما تواجدت تلك العوامل والتي تجعل تلك التصادمات أزيد بين الجزئيات، وتقل السرعة عند تواجد عوامل تقلل منها، ومن تلك العوامل:
-
التركيز الخاص بالمواد المتفاعلة:
يترتب على زيادة التركيز الخاص بالمواد المتفاعلة إلى زيادة التصادمات الفعالة أثناء وحدة الزمن، مما يرفع نسبة معدل التفاعل، ويترتب على ذلك إلى جانب ذلك أن يكون زيادة التركيز في المواد الناتجة مرتبطة بقلة معدل التفاعل.
-
درجة الحرارة:
يتصل بارتفاع درجة الحرارة ارتفاع معدل التفاعل في العادة، حيث أنه كلما ارتفعت درجات الحرارة كلما زاد معدل طاقة جزئيات المادة الحركية.
وبهذا تزيد بينها التصادمات أثناء وحدة الزمن، كما تم إثبات أن المعدل الخاص بتفاعل غالبية تفاعلات الكيمياء وليس كلها تتضاعف عندما ترتفع درجة الحرارة بما يعادل 10 درجات مئوية، ولكن قد يصبح أبطأ عندما تصل إلى درجة حرارة محددة.
-
طبيعة وسط التفاعل:
الوسط الذي يحدث فيه chemical reaction rate يؤثر فيه، إذ يتباين هذا المعدل إذا كان هذا الوسط صلب، أو سائل، أو غازي أو مائي، أو عضوي، أو حتى قطبي أو ليس قطبي.
كما يؤثر شكل المواد المتفاعلة وحجمها في معدل التفاعل، إذا كانت في صورتها الصلبة.
-
الضغط:
يترتب على ارتفاع الضغط داخل التفاعل، إلى جعل احتمالية التفاعل الواقع على المواد المتفاعلة سويًا أفضل، ويعتبر ذلك العامل هام في التفاعلات المحتوية على غازات، وذلك على عكس أي تفاعل يحتوي على مادة صلبة أو سائلة، لأن وقتها لا يعتبر عامل هام.
-
المزج:
يرفع معدل التفاعل الكيميائي، بسبب جعل المواد المتفاعلة تمتزج سويًا، حيث يعمل على المساعدة على رفع القدرة على التفاعل.
-
وجود المواد المحفِّزة أو المسّرعة:
تقوم المحفزات بمثل عمل الإنزيمات على سبيل المثال، بتقليل الطاقة الخاصة بتنشيط التفاعل الكيميائي؛ ورفع المعدل الخاص بالتفاعل، وهذا عبر رفع معدل تصادمات المواد المتفاعلة، وجعل فاعليتها أزيد، وبهذا يقل ترابط جزئيات المواد التي تفاعلت سويًا أو أن تمنح كثافة إلكترونية لتلك المواد ليتزن التفاعل بشكل أسرع.
يمكنك الاطلاع أيضًا على: Acid-Base Titration معايرة حمض-أساس
قانون سرعة التفاعل الكيميائي ومعادلتها
يعبر عنها بالمعادلة (A+ B→ C) كما يلي:
- معدل التفاعل= التغير في التركيز/ التغير في الزمن.
- كما معدل التفاعل للمادة A= – التغير في تركيز المادة A/ التغير في الزمن.
- معدل التفاعل للمادة B= – التغير في تركيز المادة B/ التغير في الزمن.
- كما معدل التفاعل للمادة C= التغير في تركيز المادة C/ التغير في الزمن.
- معدل التفاعل= – التغير في تركيز المادة A/ التغير في الزمن= -التغير في تركيز المادة B/ التغير في الزمن= التغير في تركيز المادة C/ التغير في الزمن.
مثال على سرعة التفاعل الكيميائي
- مثال على قانون معدل التفاعل: في التفاعل الكيميائي لأكسدة الأمونيا 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O يكون معدل تكوين N2 هو 0.27 مول/لتر×ثانية، وبهذا فإن معدل تكوين الماء هو التغير في تركيز [H2O]= التغير في تركيز [N2] ويساوي = 6/2×[N2] ويساوي = 3×0.27= 0.81 مول/لتر×ثانية.
المراجع
- Parker, RA, Edge, DB, 1976, J Kim, Phys. 64: 4411-16 50. Markovic, N., Nyman, G., Nordholm, 1989, Chem. Phys. Lett, 159: 435-39
- Turulski, J., Niedzielski, J. 1989, Chem. Phys. 91: 3795-96
- Clary, DC, Smith, D., Adams, NJ. 1985, Kim, Phys. Lett. 119: 320-26
- Rowe, b. R. 1988. See ref. 7, pp. 135-52 54. Herbs
