أمور هامة يجب الأخذ بها قبل دراسة الكيمياء الحركية
(1) إنّ التفاعل كعملية يحدث مع الزمن، وبالتالي يجب تحديد سرعته وتغيّرها مع سير العملية، والعلاقة بين السرعة وتراكيز المواد المتفاعلة، وكل ذلك يوصف بالعوامل الحركيّة.
(2) تأثير شروط التفاعل، مثل درجة الحرارة وأطوار المواد المتفاعلة والضغط والوسط (المُحل) ووجود شوارد متعادلة ...الخ في سرعة التفاعل والعوامل الحركيّة الأخرى للتفاعل. تمثل النتيجة النهائية لهذه الدراسات العلاقات التجريبية الكمية بين المميزات الحركيّة وشروط التفاعل.
(3) تدرس الحركيّة طرائق ضبط العملية الكيميائية باستخدام الحفازات والمبدءات والمرقيات والكوابح.
(4) تهتم الحركيّة ببيان آلية العملية الكيميائية، وإظهار المراحل العنصرية التي تتكوّن منها، وما هي المركبات المرحليّة المتشكّلة فيها، أي بيان الطرائق التي تتحوّل فيها المواد المتفاعلة إلى نواتج التفاعل، وما هي العوامل المسؤولة عن بنية النواتج.
ونتيجة للدارسة الحركيّة نُركّب نسق آلية العملية ونحلّلها ونقارن مع البيانات التجريبية، ويمكن أن نوجد تجارب اختبارية جديدة لتتطابق الآلية المفروضة مع البيانات التجريبية. تحدّد التفاعلات العنصرية تشكّل وتحوّل الأنواع المرحلية الفعّالة، مثل الجذور الحرة والشوارد والجذور الحرة الشاردية والمعقدات الجزيئية...الخ التي تشارك في كثير من العمليات الكيميائية المعقّدة.
(5) الواجب المهم في الحركيّة هودراسة ووصف التفاعلات العنصرية المتضمنة للأنواع الكيميائية الفعّالة، وهذه التفاعلات العنصرية التي تقوم بالتحوّل الكيميائي تكون متنوعة، ويمكن وصفها نظرياً بطرائق الميكانيك الكوانتي والإحصاءالرياضي.
(6) تدرس الحركيّة العلاقة بين بنية جُسيمة المادة المتفاعلة وفعاليتها.
ففي معظم الحالات يبدأ التحوّل بعمليات فيزيائية تُنشط فيها جسيمات المواد المتفاعلة، وهذه العمليات غالباً ت ا رفق العمليات الكيميائية وتُظهر نفسها عند شروط معيّنة مؤدّية إلى تهييج أو اضط ا رب التوزّع الطاقي للجسيمات، وتُدرس هذه العمليات في الحركيّة غير المتوازنة (nonequilibrium kinetics)
(7) إنّ التحوّلات الكيميائية في الشروط المخبرية والتكنولوجية غالباً ما تترافق مع انتقال الكتلة والحرارة، وتُدرس هذه في الحركيّة العيناتية (Macrokinetics)باستخدام الطرائق الرياضية للتحليل والوصف.
الجوانب المهمة في دراسة الكيمياء الحركية
دراسة الحركية الكيميائية تشمل ثلاث جوانب رئيسية مهمة وهي:
(أ) الجانب الأول: العمل التجريبيي
ويتضمن الآتي:
(1) تجهيز وإجراء التجارب
(2) اختيار الشروط المناسبة للتفاعل
(3) سرعة التفاعل : تحديد سرعة التفاعل، ووضع الشكل التجريبي لقانون السرعة، وتقدير ثابت السرعة أو ثوابت السرعة التي تتضمنها علاقة السرعة التجريبية، ثم تحديد تغيّر ثابت السرعة مع درجة الحرارة لتحديد الطاقة التنشيطية للتفاعل، ودراسة تأثير طبيعة الوسط والعوامل الأخرى المؤثرة في سرعة التفاعل.
(2) الجانب الثاني: آلية التفاعل reaction mechanism
- يعبرعن التفاعل الكيميائي بمعادلة إجمالية تبيّن المواد المتفاعلة والنسب الستيكيومترية التي تتفاعل فيها المواد وكذلك نواتج التفاعل
- تتم معظم التفاعلات عن طريق سلسلة من المراحل المتتابعة تُعرف بالتفاعلات العنصرية (elementary reactions) ولكل مرحلة سرعتها الخاصة وتكون المرحلة الأبطأ هي المرحلة المحدّدة للسرعة (rate-determining step).
- يختلف عدد المراحل تبعاً للتفاعل، وتتضمن هذه المراحل جزيئة أو جزيئتين أو أنواعاً كيميائية مرحليّة غالباً الجذور الحرة والتي لا يمكن التحقق من وجودها دوماً.
- إنّ تفصيل خطوات سير التفاعل الكلّي تُعرف بآلية التفاعل.
- يستخدم عادةً قانون السرعة المعيّن تجريبياً وكذلك جميع المعلومات المتوفرة عن التحوّل الكيميائي لاستنتاج آلية التفاعل المنسجمة مع حركيّة التفاعل، وإذا لم تكن المركبات المرحليّة معروفةً تماماً، وهذا ما يكون غالباً، فإنّه يُفترض آلية التفاعل بحيث تُحقق قانون السرعة التجريبي.
- يمكن أن تكون هناك أكثر من آلية قادرة على شرح البيانات الملاحظة تجريبياً.
(3) الجانب الثالث: نظريات عامة
- تتضمن إيجاد نظريات عامة تلقي ضوءً على المبادئ العامة للفعالية والتى تبيّن:
(1) التفصيلات الحادثة عن الكيفيّة التي يحدث فيها التفاعل الكيميائي عندما تقترب الجزيئات أو الأنواع المتفاعلة من بعضها بعضاً.
(2) المُتطلبات الخاصة التي يجب أن تمتلكها المواد المتفاعلة حتى تتفاعل، وكيف يحدث كسر وتشكّل الروابط.
(3) كيف يمكن معرفة ثابت السرعة من الخواص الجزيئية والمُتطلبات الطاقية.
- وهذه النظريات لا يمكن وضعها عشوائياً وإنّما من جمع نتائج عددٍ كبير من التجارب.
- من أهم النظريات التى تفسر لنا كيف يحدث التفاعل الكيميائي : نظرية التصادمات ونظرية المعقد الفعّال.
كتب ومصادر مهمة عن الكيمياء الحركية
(1) كتاب حركية التفاعلات الكيميائية تأليف/ محمد نصوح علايا
(2) كتاب الحركيات والكيمياء الكهربية تأليف/ عبد الحميد الدباغ
(3) كتاب الكيمياء الحركية والكهربية تأليف/ محمد مجدي واصل
(4) كتاب أسس الكيمياء الحركية تأليف / محمد مجدي واصل
(5) كتاب الكيمياء الحركية والحفز تأليف/ عمر عبدالله الهزازي