سرعة التفاعل الكيميائي

^ مقدمة ^

& عند كتابة معادلة موزونة لتفاعل كيميائي لا نحصل منها على أي معلومات تنبئنا أن هذا التفاعل سريع أم بطيء ، وهل حدث فسي مرحلة واحدة أم في مراحل عدة &

& إن معرفة سرعة التفاعل أمر مهم وضروري . ففي الصناعة مثلا" : إذا كان لدينا تفاعلان ينتجان المواد نفسها ولكن أحدهما بطيء ومردوده عال ، والأخر سريع ومردوده منخفض ، فإننا قد نختار التفاعل الثاني من الناحية الاقتصادية ، أو قد لا نختار التفاعل السريع أساسا" إذا كان ينتج عنه انفجارات وأخطار . من جهة ثانية هناك تفاعلات كيميائية غير مرغوب فيها كتفاعلات الصدأ وتآكل المعادن وتعفن بعض المواد الغذائية ، لذلك نعمل على تبطئة هذه التفاعلات بإضافة المواد المضادة للتآكل أو بخفض درجة حرارة التفاعل وذلك بحفظ بعض المواد الغذائية كالحليب في الثلاجة &

& وفي ضوء ذلك نرى أنه من المهم أن يجري التفاعل الكيميائي وفق السرعة المطلوبة ، لذا لا بد من التحكم بسرعة التفاعل بمعرفة العوامل التي تؤثر فيها لكي نحصل على أفضل نتائج &

** تصنيف التفاعلات الكيميائية من حيث سرعتها **

 أ- تفاعلات سريعة جدا" ( آنية ) :

& أضف قليلا" من محلول يحوي أيون الفضة إلى محلول يحوي أيون الكلوريد ماذا تلاحظ ؟ هل التفاعل بطيء أم سريع ؟ يتشكل راسب أبيض هو كلوريد الفضة AgCl بشكل آني وكذلك فإن التفاعلات تعد تفاعلات سريعة جدا" &

ب- تفاعلات بطيئة :

& اترك مسمار نظيفا" من الحديد ساعات عدة في تماس مع الماء أو الهواء الرطب , ماذا تلاحظ ؟ تشكل طبقة من صدأ الحديد &

ج- تفاعلات بطيئة جدا" :

& هل فكرت كيف ومتى تكون البترول والفحم الحجري في باطن الأرض ؟ لقد تكون خلال ملايين السنين نتيجة تحلل بعض البقايا النباتية والحيوانية تحت ضغط شديد ودرجة حرارة مرتفعة &

** مفهوم سرعة التفاعل الكيميائي **

& كيف تقاس سرعة السيارة ؟ وكيف تقاس غزارة نهر ؟ بقياس المسافة التي تقطعها السيارة خلال وحدة الزمن – بقياس كمية الماء المتدفقة خلال وحدة الزمن ، تقاس سرعة أي حدث كيميائي أو فيزيائي أو بيولوجي أو... بمقدار التغير الذي يطرأ عليه خلال واحدة الزمن &

& وبالمثل يمكن التعبير عن السرعة الوسطية لتفاعل كيميائي بأنه نسبة التغير الحادث في كمية ( تركيز ) إحدى المواد المتفاعلة أو الناتجة إلى زمن التفاعل ، أي إنه : معدل التغير في تركيز إحدى المواد المتفاعلة أو الناتجة في وحدة الزمن أي : &

حيث C₁ تركيز أحد مكونات التفاعل في اللحظة t₁ C₂ , تركيزه في اللحظة t₂

* ملاحظات *

& - كي تكون السرعة الوسطية لتفاعل ما موجبة دوما" يجب عند التعبير عنها بدءا" من تغير تركيز المواد المتفاعلة أن نسبق الطرف الأيمن في العلاقة السابقة بإشارة سالبة , أما عند التعبير عنها بدلالة تغيرات تراكيز المواد الناتجة فلا داعي للإشارة السالبة .

- تعرف السرعة اللحظية للتفاعل الكيميائي بالعلاقة V = dc / dt : .

- في كثير من التفاعلات لا تتساوى السرعات الوسطية لاستهلاك المواد المتفاعلة فيما بينها وكذلك قد تختلف عن السرعات الوسطية لتشكل نواتج التفاعل وذلك نتيجة لاختلاف الأمثال التفاعلية &

** نظرية التصادم **

& وضعت تفسيرات عدة لشرح كيفية حصول التفاعلات ، ولماذا توجد تفاعلات سريعة وأخرى بطيئة ومن النظريات الأكثر شيوعا" نظرية التصادم حيث تعتمد هذه النظرية على فرضين رئيسيين هما :

1- لايحدث التفاعل الكيميائي إلا إذا تصادمت جزيئات أو أيونات أو ذرات المواد المتفاعلة .

2 – ليس بالضرورة أن يؤدي كل تصادم بين جزيئين إلى حدوث تفاعل بينهما ، فهناك تصادمات فعالة و أخرى غير فعالة &

& ولكي يكون التصادم فعال ( ينتج عنه جزيء جديد ) ينبغي توافر الشرطين الآتيين :

الشرط الأول : أن تأخذ الجزيئات المتصادمة وضعا" مناسبا" من حيث المسافة و الاتجاه .

الشرط الثاني : أن تمتلك الجزيئات المتصادمة حدا" أدنى من الطاقة ( طاقة التنشيط ) ، يكفي لتحطيم الروابط الكيميائية بين الذرات المكونة لجزيئات المواد المتفاعلة ، وإعادة بناء روابط جديدة بين الذرات لتشكيل جزيئات المواد الناتجة &

** طاقة التنشيط **

& هي الحد الأدنى من الطاقة اللازم توافرها للجزيئات المتصادمة كي يكون التصادم فعال ,