فسر تأثير التركيز في سرعة التفاعل حسب نظرية التصادم

معدل التفاعل الكيميائي

معدل التفاعل بأنه السرعة التي يجري فيها التفاعل الكيميائي، وحيثُ يتم 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.

أولا : نظرية التصادم

تتضمن نظرية التصادم عدة افتراضات أهمها:

الافتراض الأول: ينص على أن التصادم بين دقائق المواد المتفاعلة شرط أساسي لحجوت التفاعل الكيميائي، وهذا يعني عدم حدوث تفاعل بين المواد دون حدوث تصادم بين دقائقها.

الافتراض الثاني: ينص على أن سرعة التفاعل الكيميائي تتناسب طرديا مع عدد التصادمات الحاصلة بين دقائق المواد المتفاعلة في وحدة الزمن.

الافتراض الثالث : ينص على أن ضرورة أن يكون التصادم بين دقائث المواد المتفاعلة تصادما فعالا لكي يحدث التفاعل.

شروط التصادم الفعال:

– الشرط الأول :

أن يكون اتجاه التصادم بين دقائق المواد المتفاعلة مناسبا؛ أي أن تتصادم الدقائق بالاتجاه الذي يؤدي إلى تكوين النواتج.

الشرط الثاني :

أن تمتلك الدقائق المتفاعلة عند تصادمها حدا أدنى من الطاقة يكفي لكسر الروابط بين ذراتها، وتكوين ورابط جديدة تؤدي الى تكوين النواتج.

عند حدوث التصادم الفعال، تتضعف الروابط بين ذرات المواد المتفاعلة، ويبدأ تكون روابط جديدة بين هذه الذرات.

نص نظرية التصادم

“لحدوث تفاعل كيميائي لا بد أن يحدث تصادم بين الجزيئات المتفاعلة بحيث تمتلك الجزيئات المتصادمة الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لحدوث تصادم فعال”

ثانيا : العلاقة بين التنشيط والتغير في المحتوى الحراري للتفاعل

إن طاقة وضع المواد المتفاعلة تزداد أثناء سير التفاعل بسبب تصادمها، حتى تصل إلى أعلى قيمة لها تسمى (طاقة وضع المعقد المنشط).

وفي التفاعلات الطاردة للطاقة تكون طاقة وضع المواد الناتجة أقل من طاقة وضع المواد المتفاعلة؛ لذلك تكون إشارة دلتا H سالبة.

مثال:

ثالثا : العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

1. تركيز المواد المتفاعلة

مثال :

ازدياد تركيز HCl –> ازدياد عدد الدقائق في وحدة الحجم –> ازيداد عدد التصادمات الكلية المحتملة –> ازدياد عدد التصادمات الفعالة –> زيادة سرعة التفاعل.

2. طبيعة المادة المتفاعلة

مثال:

الصوديوم يتفاعل مع الماء بسرعة أكبر من المغنيسيوم؛ لأنه أكثر نشاطا، ويعود ذلك إلى طبيعة تركيبه الكيميائي فهو يحتوي على إلكترون واحد في مداره الأخير مما يسهل فقده.

لتصادمات الكلية المحتملة ،فيزداد عدد التصادمات الفعالة، فتزداد سرعة التفاعل.

3. زيادة درجة الحرارة

يوضح المخطط التالي أثر زيادة درجة الحرارة في سرعة التفاعل:

زيادة درجة الحرارة –> زيادة متوسط الطاقة الحركية للجزيئات –> زيادة عدد الجزيئات التي تمتلك طاقة التنشيط –> زيادة عدد التصادمات الفعالة –> زيادة سرعة التفاعل الكيميائي.

5. العوامل المساعدة

العوامل المساعدة هي مواد تزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية دون أن تستهلك أثناء التفاعل.

كما تقل طاقة وضع المعقد المنشط بالمقدار نفسه فيقل زمن حدوث التفاعل، ولكنه لا يؤثر في طاقة وضع كل من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة. كما لا يؤثر في قيمة دلتا H.

لاحظ الشكل الذي يوضح أثر العامل المساعد في سرعة التفاعل

حيثُ أن :

Ea1 طاق التنشيط للتفاعل الامامي من دون عامل مساعد

Ea1* طاقة التنشيط للتفاعل الأمامي بوجود عامل مساعد

Ea2 طاقة التنشيط للتفاعل العكسي من دون عامل مساعد

Ea2* طاقة التنشيط للتفاعل العكسي بوجود عامل مساعد