معدل التفاعل الكيميائي
يُعرَف معدل التفاعل بأنه السرعة التي يجري فيها التفاعل الكيميائي، ويتم التعبير عنه من خلال تركيز المواد الناتجة التي تكونت خلال مدة زمنية معينة، أو المواد المُتفاعلة التي استُهلِكت خلال مدّة زمنية معينة، كما يمكن تعريفه بأنه كمية المواد المُتفاعلة أو الناتجة في وحدة الزمن،[1] ويتم التعبير عنه كما يأتي:[2]
- معدل استهلاك المواد المُتفاعلة: -Δ [ المواد المُتفاعلة] ÷ Δ ز.
- معدل تكوُّن المواد الناتجة: Δ [المواد الناتجة] ÷ Δ ز.
العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل
يتأثر معدل التفاعل الكيميائي بعدة عوامل، والذي يزداد عند وجود العوامل التي تزيد من التَّصادمات بين الجزيئات، ويقل بوجود العوامل التي تقلل منها، ومن هذه العوامل ما يأتي:[3]
- تركيز المواد المُتفاعلة: يؤدي زيادة تركيز المواد المُتفاعلة إلى المزيد من التصادمات الفعالة خلال وحدة الزمن، مما يزيد من معدل التفاعل، وينتج عن ذلك أيضاً ارتباط زيادة تركيز المواد الناتجة بانخفاض معدل التفاعل.
- درجة الحرارة: يترافق ارتفاع درجات الحرارة بزيادة معدل التفاعل عادةً، حيث يزيد ارتفاع الحرارة من معدل الطاقة الحركية لجزيئات المادة، وبالتالي زيادة التصادمات بينها خلال وحدة الزمن، كما قد وُجِد أن معدل التفاعل لأغلب التفاعلات الكيميائية ( ليس جميعها) يتضاعف عند زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، ولكنه قد يتباطئ بوصول درجة الحرارة إلى درجة معينة.
- طبيعة وسط التفاعل: يتأثر معدل التفاعل الكيميائي بالوسط الذي يحدث فيه، حيث يختلف معدل التفاعل إذا كان الوسط سائلاً، أو صلباً، أو غازياً، أو مائياً، أو عضوياً، أو قطبياً، أو غير قطبي، كما يتأثر معدل التفاعل بشكل وحجم المواد المتفاعلة إذا كانت صلبةً، بالإضافة إلى مساحة السطح بالنسبة للمواد السائلة والصلبة.
- الضغط: يؤدي زيادة الضغط في التفاعل إلى تحسين احتمالية تفاعل المواد المتفاعلة معاً، وبالتالي زيادة معدل التفاعل، ويعدّ هذا العامل مهمّاً في التفاعلات التي تحتوي غازات، على عكس تفاعلات المواد الصلبة والسائلة، حيث لا يعتبر حينها عاملاً مهمّاً.
- المزج: يزيد معدل التفاعل الكيميائي نتيجة مزج المواد المتفاعلة معاً؛ حيث يُساعد على زيادة قدرتها على التفاعل.
- وجود المواد المحفِّزة أو المسّرعة: تعمل المحفزات (بالإنجليزية: Catalysts) كالإنزيمات مثلاً على تقليل طاقة تنشيط التفاعل الكيميائي وزيادة معدل التفاعل، وذلك من خلال زيادة معدل التصادمات بين المواد المتفاعلة، وزيادة فعاليتها، وبالتالي تقليل الترابط بين جزيئات المواد المتفاعلة أو منح كثافة إلكترونية لها ليصل التفاعل إلى الإتزان بسرعة أكبر، بالإضافة إلى وجود تأثير للعوامل كيميائية الأخرى مثل درجة حموضة المحاليل الكيميائية التي تغيِّر معدل التفاعل، وبعض الجزيئات الكيميائية التي تتنافس مع المواد المتفاعلة، أو تغيِّر الاتجاه أو الكثافة الالكترونية أو الترابط أو غيرها، وبالتالي تقلِّل معدل التفاعل.
الاتزان الكيميائي
يُعرَف الاتزان الكيميائي بأنه الحالة الديناميكية التي يتساوى فيها معدل التفاعل الأمامي مع معدل التفاعل العكسي، أي لا يوجد تغيير صافٍ في تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة،[4] وفيما يأتي بعض خصائص وشروط النظام الكيميائي أثناء حالة الاتزان:[5]
- يجب أن يكون النظام مغلقاً، أي أنّه لا تخرج منه أي مواد، ولا تدخل إليه أي مواد أخرى.
- التوازن هو عملية ديناميكية يحدث فيها التفاعل الأمامي والعكسي.
- يتساوى معدل التفاعل الأمامي مع معدل التفاعل العكسي.
- ليس بالضرورة أن تتساوى كمية المواد المتفاعلة والناتجة، ولكن الكميات تبقى ثابتة بعد تحقيق حالة االتوازن.
المراجع
- ↑ Keith J. Laidler, "Reaction rate"، www.britannica.com, Retrieved 24-3-2018. Edited.
- ^ أ ب "The Rate of a Chemical Reaction", www.chem.libretexts.org,22-7-2015، Retrieved 24-3-2018. Edited.
- ↑ .Anne Marie Helmenstine, Ph.D (30-6-2017), "Factors that Affect the Chemical Reaction Rate"، www.thoughtco.com, Retrieved 24-3-2018. Edited.
- ↑ "Principles of Chemical Equilibrium", www.chem.libretexts.org,3-1-2014، Retrieved 24-3-2018. Edited.
- ↑ Allison Soult (13-10-2017), "8.2:Chemical Equilibrium"، www.chem.libretexts.org, Retrieved 24-3-2018. Edited.