العوامل المؤثر في معدل سرعة التفاعل الكيميائي

 

العوامل الرئيسية المؤثرة  على معدل سرعة التفاعل الكيميائي

هناك اربع عوامل رئيسية مؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي هي : 

1- مساحة سطح المواد المتفاعلة

2- تركيز المواد المتفاعلة

3- درجة الحرارة التي يحدث عنها التفاعل

4- استخدام عامل حفاز

رابط تحميل الفيديو

اولاً: تأثير مساحة سطح المواد المتفاعلة الصلبة على سرعة التفاعل الكيميائي

كلما كان مسحوق المادة الصلبة ناعما كان معدل سرعة التفاعل الكيميائي أكبر

مسحوق المادة الصلبة تمتلك مساحة سطح أكبر معدل سرعة التفاعل أسرع.

مثال : قطع من الخشب تمتلك مساحة سطح أكبر لذلك تحترق بسرعة.

جذع كبير من الخشب يمتلك مساحة سطح أقل لذلك يحترق ببطء (من الصعب حرقه)

عبوة من الطحين يمتلك مساحة سطح أقل لذلك لا تحترق بسهولة.

غبار الطحين في المطحنة يمتلك مساحة سطح كبيرة وعلى تماس مباشر مع الهواء شرارة بسيطة تحدث تفاعل متفجر.

تفاعل مادتين صلبتين تم سحقهما ستكونان على تماس مباشر وتتفاعلان بصورة أسرع.

تفاعل المادة الصلبة والمادة السائلة(محلول)

يكون التماس بين المواد المتفاعلة أكبر عندما تكون مساحة المادة المتفاعلة أكبر.

الحجرالجيري وقطع الرخام 

(شكلان لكربونات الكالسيوم)

كتل قطع الرخام في الدورقين متساويتين

تركيز حمض الهيدروكلوريك متساوي في الدروقين.

وضع سدادة من القطن على الدورقين لمنع تسرب رذاذ السائل وللسماح بخروج ثاني أكسيد الكربون ,

يتم وضع الدورقين على الميزان الالكتروني لمراقبة الكتلة على فترات زمنية منتظمة.

الرسم البياني للتجربة يوضح ان التفاعل يكون اسرع في البداية ، ثم يتباطأ التفاعل نتيجة لاستهلاك المواد المتفاعلة.

يجب ان تفهم كيف تفسر الأجزاء المختلفة للتمثيلات البيانية التي تم الحصول عليها.

تبين النتائج ان معدل سرعة التفاعل يزداد عندما تزداد مساحة سطح المواد المتفاعلة الصلبة.

ثانيا: تأثير تركيز المواد المتفاعلة على سرعة التفاعل

تفيد التفاعلات المنتجة لمواد غازية في دراسة تأثير تركيز المحلول 

على معدل سرعة التفاعل مثل تفاعل الماغنسيوم مع حمض الهيدروكلوريك .

تركيز الحمض في الدورق الاول ضعف تركيز الحمض في الدورق الثاني.

حجم الحمض ودرجة الحرارة وكتلة الماغنسيوم هي نفسها في الدورقين.

يتم جمع الغاز في محقن الغاز و قياس حجمه خلال فترات زمنية منتظمة.

يظهر الرسم البياني ان معدل سرعة التفاعل في الدورق الاول الذي يمثل

 التجربة الاولى والذي يحتوي على ضعف التركيز للحمض أكبر

 من الدورق الثاني الذي يمثيل التجربة الثانية .

لكن حجم الحمض الناتج في التجربتين يكون متساوي على الرغم 

من ان التجربة الاولى تنتج الغاز بشكل اسرع.

تبين النتائج أن معدل سرعة التفاعل يزداد عندما يزداد تركيز المواد المتفاعلة في المحلول.

ثالثاً: تأثير درجة الحرارة التي يحدث عندها التفاعل على سرعة التفاعل

يتم التحكم في سرعة التفاعلات الكيميائية بتغيير درجة الحرارة ،

 لهذا يتم وضع الأطعمة في الثلاجة لحفظها 

اذ يكون معدل سرعة تفاعلات التحلل والاكسدة أبطأ عند درجات الحرارة المنخفضة.

مثال : تفاعل محلول ثيوكبريتات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك

يتم الاستدلال على معدل سرعة التفاعل الكيميائي بسرعة تكون راسب الكبريت

في البداية : يكون راسب الكبريت الاصفر باهتاً ومع مرور الزمن 

يتكون مزيد من الكبريت ويصبح المحلول عكراً حيث تصبح الرؤية للعلامة أكثر صعوبة. 

يتم تنفيذ التجربة على درجات حرارة مختلفة على ان تبقى ظروف التجربة نفسها

تختفي العلامة بشكل أسرعة عند درجات الحرارة المرتفعة.

كلما كان الزمن اللازم لاختفاء العلامة أقصر كان معدل سرعة التفاعل أكبر .

الرسم البياني لنتائج التجربة يكون منحني وليس خط مستقيماً.

تبين النتائج ان معدل سرعة التفاعل يزداد عندما تزداد درجة حرارة المخلوط المتفاعل.

رابعاً : تأثير عامل حفاز على سرعة التفاعل

العامل الحفاز : مادة كيميائية تضاف إلى التفاعل الكيميائي فتزيد من سرعتة دون أن تستهلك.

مثال : تفكك فوق أكسيد الهيدروجين في وجود وفي عدم وجود عامل حفاز(أكسيد المنغنيز)

يمكن تتبع هذا التفاعل من خلال جمع الاكسجين الناتج عنه في محقن الغاز .

تفكك فوق أكسيد الهيدروجين وتكون غاز الاكسجين بطىء جداً 

ولكن عند اضافة مسحوق أكسيد المنغنيز تجعل هذا التفاعل يحدث بسرعة أكبر .

المسحوق الاسود لا يختفي يتم ترشيحه في النهاية وتجفيفه وتظل كتلته ثابته نفسها 2غم .

اذا أكسيد المنغنيز عامل حفاز.

معدل سرعة التفاعل الكيميائي يزداد عند إضافة العامل الحفاز.

وظيفة العامل الحفاز

يعمل العامل الحفاز على توفير مساحة سطحية تتفاعل عليها الجزيئات والذرات 

بعض العوامل الحفازة تشارك في التفاعل الكيميائي ولكن لا يتغير كيميائياً لهذا تبقى كتلته ثايته في نهاية التفاعل.

نظرية التصادم وتأثيرها على معدل سرعة التفاعل

تنص على ضرورة حدوث تصادم بين دقائق المواد المتفاعلة بعضها على بعض كشرط اساسي لحدوث التفاعل .

هل كل التصادم يؤدي الى تكوين نواتج ؟

يجب ان تتصادم جسيمات المواد المتفاعلة(ذارت ، جزيئات ، أيونات) لكي يحدث تفاعل كيميائي 

لا يؤدي كل تصادم بين الجسيمات الى حدوث تفاعل فهناك تصادمات فعالة تؤدي الى حدوث تفاعل كيميائي 

وهناك تصادمات غير فعالة لا تؤدي الى حدوث تفاعل كيميائي.

نظرية التصادم وزيادة التركيز

عند زيادة تركيز المحلول هذا يعني وجود جسيمات مواد متفاعلة أكثر في حجم معين 

وذلك يتتح لحدوث تصادمات فعالة اكبر وبالتالي يزداد معدل سرعة التفاعل.

نظرية التصادم وزيادة مساحة السطح

عند زيادة مساحة السطح هذا يعني وجود المزيد من جسيمات المواد المتفاعلة المعرضة للتفاعل

 وذلك يتيح لحدوث تصادمات بوتيرة أكبر وبالتالي يزداد معدل سرعة التفاعل. 

نظرية التصادم ودرجة الحرارة

عند زيادة درجة الحرارة تتحرك الجسيمات بمعدل أسرع وهذا يعني أن التصادمات 

ستحدث بدرجة أكثر تكرارا وهذا يتيح الفرصة لحدوث تصادمات فعالة أكثر وبالتالي زيادة معدل سرعة التفاعل.

مثال: التفاعل الذي يحدث بين الخارصين وحمض الهيدروكلوريك

 يتم استخدام نظرية التصادم لتفسير كيف تؤثر العوامل المتنوعة في معدل سرعة التفاعل .