بحث عن سرعة التفاعلات الكيميائية

المقصود بسرعة التفاعلات الكيميائية هو معدل التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو تغير نواتج التفاعل في وحدة الزمن، فهو زيادة تركيز النواتج بمرور الوقت، ووفقًا لقانون معدل السرعة، هناك علاقة عكسية بين تركيز المواد الناتجة وتركيز المواد المتفاعلة، فكلما زاد تركيز المواد الناتجة قل تركيز المواد الداخلة في التفاعل، وفي هذا المقال سنتعرف تفصيًلا عن سرعة التفاعلات الكيميائية وقانون التفاعل والعوامل المؤثرة في سرعة التفاعل.

تعريف سرعة التفاعلات الكيميائية

المقصود بسرعة التفاعل الكيميائي أو معدل التفاعل هو معدل النقص في أي من المواد المتفاعلة أو الزيادة في تركيز إحدى المواد الناتجة عن التفاعل خلال فترة زمنية محددة.

فمثلًا عند تفاعل (H2+ I2 → 2 HI)، ينتج زيادة تركيز يود الهيدروجين HI، بينما يقل تركيز اليود وتركيز الهيدروجين الداخلين في التفاعل، ويعلل ذلك لأن مع مرور الوقت على التفاعل الكيميائي تنقص سرعة تركيز المتفاعلات وتقل سرعة التفاعل، ويزداد تركيز النواتج.

قانون سرعة التفاعل

يتمثل قانون التفاعل الكيميائي في التغير في تركيز المواد المتفاعلة مع مرور الوقت، إذ ينقص تركيز المواد المتفاعلة ويزيد تركيز المواد الناتجة مع سير التفاعل ومرور الزمن، بينما تتغير سرعة التفاعل مع بتغير تركيز المواد المتفاعلة فقط.

بمعنى أن سرعة التفاعل لا علاقة لها بتركيز المواد الناتجة، فقانون السرعة يوضح العلاقة بين سرعة التفاعل وتركيز المواد المتفاعلة، ويمثل رياضيًا A+B → C

• معدل التفاعل = التغير في التركيز/ التغير في الزمن
• معدل تفاعل المادة A= التغير في تركي المادة A/ التغير في الزمن
• معدل تفاعل المادة B= التغير في تركيز المادة B/ التغير في الزمن
• معدل تفاعل المادة C= التغير في تركيز المادة C/ التغير في الزمن
• معدل التفاعل= التغير في تركيز المادة A/ على التغير في الزمن = التغير في تركيز المادة B/ التغير في الزمن = التغير في تركيز المادة C/ التغير في الزمن.

مثال على معدل التفاعل الكيميائي 

التفاعل الكيميائي لأكسيد الأمونيا 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O، يمثل معدل N2 هو 0.27 مول/لتر في الثانية، ومعدل تكوين الماء هو تغير تركيز H2O =التغير في تركيز N2 يساوي  6/2×[N2] يساوي  3×0.27= 0.81 مول/ لتر في الثانية.

شاهد أيضًا: آثار التفاعلات الكيميائية علي البيئة

العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

يوجد مجموعة من العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل الكيميائي، وكل عامل منهم يسهم في زيادة التصادم بين الجسيمات مما ينتج عنه زيادة في سرعة التفاعلات الكيميائية، وعلى عكس ذلك في حالة العامل الذي يقلل التصادم يقلل من سرعة التفاعل الكيميائي، وتتمثل العوامل في:

درجة الحرارة 

كلمات ارتفعت درجة الحرارة، كلما زاد معدل التفاعل، حيث تعتبر درجة الحرارة معيار قياسي للطاقة الحركية للنظام، في ارتفاعها وزيادتها يعني ارتفاع متوسط الطاقة الحركية للجزيئات.

مما ينتج عنه صدام لكل وحدة من الزمن، كما أن هناك قاعدة عامة يمكن تطبيقها عل كافة التفاعلات الكيميائية، وتتمثل في:

سرعة التفاعل تتضاعف مقابل كل 10 درجات مئوية في درجة الحرارة، وكما أن هناك مواد كيميائية تتغير طبيعتها عند درجة حرارة معينة، حينها يحدث بطء في التفاعل أو توقف كامل.

الضغط 

يؤدي زيادة الضغط إلى زيادة فرصة التصادم بين المواد، وبالتالي زيادة معدل التفاعل، ويعد عامل الضغط من أكثر العوامل أهمية في تفاعل الغازات.

تركيز المواد المتفاعلة 

تتناسب سرعة التفاعل طرديًا مع تركيز المواد المتفاعلة، إذ كلما زاد تركيز المواد المتفاعلة، زادت فرصة حدوث صدامات بينها مما ينتج عنه سرعة أكبر في معدل التفاعل، فعند اشعال قطعة فحم في مكان به 15% أكسجين يكون معدل التفاعل أقل وأبطأ من حرقها في الهواء الطلق.

طبيعة المواد المتفاعلة 

تؤثر طبيعة المواد على سرعة التفاعل، بمعنى أن كل مادة لها خواص مختلفة في تكوين الروابط والجزيئات، كما أن الحالة التي عليها المادة سواء سائلة أو غازية أو صلبة.

تؤثر في سرعة التفاعل، مثال على ذلك أن تركنا قطعة من الحديد في الهواء يختلف تفاعلها عن قطعة من الصوديوم.

مساحة السطح 

تقول القاعدة أن كلما زادت مساحة السطح المعرض للتفاعل زادت سرعة التفاعل، مثال على ذلك عند إشعال قطعة من الفحم صلبة كبيرة بعود ثقاب ربما لا تحترق، إلا أن في حالة تفتيت قطعة الفحم لقطع صغيرة، يمكن حينها أن يشعل عود الثقاب كل الفحم المطحون.

المواد المحفزة 

يمكن للمواد المحفزة أن تحد او تزيد من طاقة التنشيط الخاصة بالتفاعل الكيميائي دون أن تستهلك فيه، كما أنها تعمل على زيادة التفاعل الكيميائي عن طريق زياد التصادم بين المتفاعلات الناتج عن تغير أتجاه المواد المتفاعلة وتقليل الترابط بين الجزيئات المتفاعلة.

الدمج 

يسهم خلط المواد في زيادة سرعة التفاعل الكيميائي، وذلك نتيجة لدمج المواد الداخلة في التفاعل معًا.

الضوء

يساعد الضوء في زيادة التفاعل الكيميائي للمواد الحساسة للضوء، فبالأطاول الموجية تزيد من طاقة التفاعلات الكيميائية، فمادة البوليسترين حساسة للأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي لزيادة سرعة التفاعل عن طريق تكسير الضوء لروابط الجزيئات.

شاهد أيضًا: بحث عن الكيمياء والمادة

بذلك نكون وصلنا لنهاية مقال بحث عن سرعة التفاعلات الكيميائية، والذي تعرفنا من خلاله على تعريف معدل التفاعل وقانون سرعة التفاعل، كما عرضنا تفصيًلا العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل.