العوامل الموثرة على معدل (سرعة) التفاعل Rate of reaction
تعتمد سرعة التفاعلات الكيميائية على عدة عوامل أهمها مايلي:
(1) طبيعة المواد المتفاعلة Nature of reactants
تتغير السرعة من تفاعل إلى آخر تبعاً للحالة الطبيعية للمواد المتفاعلة ( غاز – سائل – صلب) ونوعها (أيون – جزئ متعادل – شق حر) وأيضاً تبعاً لتركيبها الكيميائي.
(2) درجة الحرارة Temperature
- تزداد سرعة التفاعل في معظم الأحيان بزيادة درجة الحرارة.
- وجد أنه في حالات كثيرة تتضاعف سرعة التفاعل مرتين أو ثلاث مرات لكل زيادة في درجة الحرارة قدرها 10Co
(3) التركيز Concentration
- في معظم الحالات تكون سرعة التفاعل الكيميائي دالة لتركيز بعض أو كل المواد المشتركة في التفاعل (مواد متفاعلة وناتجة) ولكن في العادة المواد المتفاعلة فقط.
- الزيادة في تركيز المواد المتفاعلة عموماً تزيد من سرعة التفاعل.
- يجب أن نضع في الاعتبار أن سرعة أي تفاعل لا تظل ثابتة طوال سير التفاعل ولكنها تكون أعلى ما يمكن فى البداية ثم تقل تدريجياً مع الزمن كلما استهلكت المواد المتفاعلة.
- من الوجهة النظرية تحتاج سرعة التفاعل إلى وقت لا نهائي لكي تصل إلى الصفر. وعملياً فإن السرعة تصبح أقل ما يمكن بعد فترة عندها يصبح من المستحيل قياس سرعة التفاعل.
(4) الضغط والحجم Volume and Pressure
- عند دراسة التفاعلات الغازية نجد أنه من الممكن تثبيت حجم النظام أو ضغطه ، وأبسط طريقة هي تثبيت النظام الغازي في الوعاء الحاوي له ثم ندرس الزيادة في الضغط مع الزمن وهي غالباُ ما تكون دالة مباشرة للتغير في التركيز مع الزمن.
- وفي التفاعلات التي تتم في الأنظمة السائلة والصلبة يسهل التحكم في الضغط.
(5) العوامل المساعدة Catalysts
- يتأثر عدد كبير من التفاعلات بوجود كميات صغيرة جداً من مواد لها القدرة على إسراع أو إبطاء سرعة هذه التفاعلات. وتسمى هذه المواد بالعوامل المساعدة.
- تعرف التفاعلات التي تتأثر بها بالتفاعلات المحفزة Catalyzed reactions ويطلق على اسم الحفز Catalysis.
- يعرف العامل الحفاز بأنه المادة التي تستعمل أثناء تفاعل كيميائي ولكنها تسترد في نهاية التفاعل دون أن تتأثر كيميائياً. أي أن العامل المساعد يتدخل في التفاعل في أحد مراحله المتوسطة فقط ولكنه يسترد في النهاية كما كان.
- إذا سبب العامل المساعد زيادة في سرعة التفاعل فأنه يسمى عامل مساعد موجب وإذا سبب نقصاً في السرعة فيعرف بالعامل المساعد السالب.
(6) وسط التفاعل
- يكون للوسط الذي يتم فيه التفاعل في حالة التفاعلات السائلة تأثيراً كبيراً على السرعة وقد وجد أن تغيير المذيب يمكن أن يغير من سرعة التفاعل السائل إلى عدة أضعافها.
- ومن الأمثلة المشهورة لهذه الحالة تفاعل يوديد الإيثيل مع ثلاثي ميثيل أمين لتكوين ملح أمونيومي رباعي ، حيث وجد أن سرعة التفاعل تزداد إلى 1000 ضعف إذا تغير المذيب الهكسان الحلقي إلى النيتروبنزين عند نفس الظروف.
(7) مساحة السطح Surface area
- يطلق اصطلاح التفاعلات المتجانسة على كل التفاعلات التي تتم في حالة طبيعية واحدة (غازية أو سائلة) وهي عموماً حالة معظم التفاعلات البسيطة التي تتم فى المحاليل
- أما التفاعلات التي تتم فقط على سطح الانفصال بين حالتين مختلفتين فتسمى بالتفاعلات غير المتجانسة.
- حجم المادة الصلبة (مساحة السطح المعرض) مھم جدا في تحديد سرعة التفاعل، حيث لوحظ أن المواد الصلبة الموجودة على ھيئة كتل كبيرة تتفاعل ببطء عما لو كانت موجودة على صورة مسحوق أو بودرة.
- وجد أن القطع الكبيرة من معظم المعادن ال تحترق ولكن مساحيق كثيرة من المعادن تحترق بسھولة.
- حمض الھيدروكلوريك (HCl) يتفاعل بسرعة أكبر مع كربونات الصوديوم (Na2CO3) الموجودة على ھيئة مسحوق عما لو كانت موجودة على ھيئة متبلرة
- كلما زادت درجة تجزء المادة المتفاعلة زادت قدرتھا على التفاعل بصورة أكبر، ويفســر ذلــك بأنه عند سحق المادة المتبلرة (المتكتلة) إلى مسحوق، فأن ذلك يزيد من مساحة سطح تلك المادة، وبالتالي يزداد الجزء الذي يشترك في حدوث التفاعل الكيميائي، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل الكيميائي.
- برادة الحديد تصدأ بتفاعلھا مع الأكسجين بشكل أسرع من تفاعل قضيب الحديد إذا تساوت كتلتيھما والسـبب أن مساحة منطقة التماس لبرادة الحديد المعرضة للأكسجين أكبر من قضيب الحديد.
- إذا كان لديك مسحوق من الخارصين وقطعة من الخارصين فاياً منهما يكون سريع التفاعل مع HCl؟ ، مسحوق الخارصين يتفاعل مع HCl بسرعة وينتج غاز الهيدروجين وذلك لزيادة مساحة منطقة التماس المعرضة لحمض الكلور مقارنة بقطعة الخارصين.
يمكنك قراءة الموضوع بالتفصيل من خلال هذا الرابط:
معدل سرعة التفاعل الكيميائي