تعريف سرعة التفاعل الكيميائي
تُعرّف سرعة التفاعل الكيميائي (بالإنجليزيّة: Chemical Reaction Rate) على أنها معدل اختفاء المواد المتفاعلة في وحدة الزمن، أو معدل ظهور مواد ناتجة جديدة في وحدة الزمن، وبمعنى آخر فإن سرعة التفاعل هي مقياس لمقدار تغير كمية المواد المتفاعلة أو الناتجة خلال وحدة الزمن، وتختلف سرعة التفاعل باختلاف طبيعة المواد المتفاعلة، ودرجة الحرارة، والعديد من العوامل الأخرى.[١]
العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي
من أهم العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل الكيميائي ما يأتي:[١][٢]
- نوع التفاعل الكيميائي: حيث إن تفاعلات الاتحاد؛ أي اتحاد الذرات أو الأيونات مع بعضها البعض، تحدث بسرعة أكبر من تفاعلات الاستهلاك؛ والتي يتم فيها كسر الروابط التساهمية الموجودة بين ذرات المواد المتفاعلة.
- الزمن: إذ تتباطأ السرعة مع مرور الوقت؛ بسبب استنفاذ تراكيز المواد المتفاعلة.
- وجود العامل المساعد: العامل المساعد هو عبارة عن مادة تُضاف إلى التفاعل الكيميائي بهدف زيادة سرعة حدوثه؛ دون أن تدخل في التفاعل وتشارك فيه.
- تركيز المواد المتفاعلة: كلما زادت تركيز مادة واحدة من المواد المتفاعلة؛ تزداد سرعة التفاعل، وذلك بسبب زيادة عدد التصادمات بين جزئيات المتفاعلات في وحدة الزمن.
- مساحة سطح المواد المتفاعلة: إذ تؤدي زيادة مساحة السطح للمواد المتفاعلة (يتم زيادة مساحة السطح عن طريق سحق المادة المتفاعلة أو تقسيمها إلى قطع)، تؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل.
- درجة الحرارة: تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة الطاقة الحركية لجزيئات المواد المتفاعلة، إذ يزداد عدد الجزيئات التي تمتلك الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لحدوث التصادم الفعّال، والذي يؤدي بدوره إلى تسريع التفاعل.
حساب سرعة التفاعل الكيميائي
يمكن حساب سرعة التفاعل الكيميائي من خلال حساب التغير في تراكيز المواد المتفاعلة أو المواد الناتجة خلال وحدة الزمن؛ باستخدام القانون الآتي:[٣]
سرعة التفاعل الكيميائي = - (التغير في تركيز المواد المتفاعلة/ التغير في الزمن)
أو:
سرعة التفاعل الكيميائي = التغير في تركيز المواد الناتجة/ التغير في الزمن
ويمكن حساب سرعة التفاعل الكيميائي من خلال تراكيز المواد المتفاعلة الداخلة في التفاعل فقط؛ إذ تتناسب التراكيز تناسبًا طرديًا مع سرعة التفاعل، من خلال القانون الآتي:[٤]
حيث إن:
[A]: تركيز المادة المتفاعلة الأولى.
[B]: تركيز المادة المتفاعلة الثانية.
K: ثابت سرعة التفاعل.
m: رتبة التفاعل الكيميائي للمادة المتفاعلة الأولى.
n: رتبة التفاعل الكيميائي للمادة المتفاعل الثانية.
أمثلة على حساب سرعة التفاعل الكيميائي
فيما يأتي بعض الأمثلة التي توضح كيفية حساب سرعة التفاعل الكيميائي:
في التفاعل الآتي H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g) إذا كان التركيز الابتدائي للمادة H2O2 يساوي 0.2546 مول، وسرعة التفاعل تساوي 9.32× 10-4 احسب التركيز النهائي للمادة H2O2 عند الزمن 35 ثانية.[٥]
- من خلال القانون؛ سرعة التفاعل= - (التغير في تركيز المواد المتفاعلة/ التغير في الزمن)
9.32×10-4= -([H2O2] -0.2546)÷(0-35)
-9.32 ×10-4= ([H2O2] -0.2546)÷ 35
- ومنه:
[H2O2]= 0.222 مول.
في تجربة لقياس سرعة التفاعل الكيميائي لتفاعل ثاني أوكسيد النيتروجين مع أول أكسيد الكربون؛ كما في المعادلة الآتية: NO2(g)+CO(g) ⟶ NO(g)+CO2(g)، وجد أن ثاني أكسيد النيتروجين ثنائي الرتبة، ورتبة أول أكسيد الكربون تساوي صفر، اكتب قانون سرعة التفاعل.[٤]
- قانون سرعة التفاعل:
- حيث إن: m=2، وn=0
- تعوض القيم في القانون فينتج أن:
المراجع
- ^ أ ب "Reaction rate", britannica, Retrieved 30/8/2021. Edited.
- ↑ Jessie A. Key, "Factors that Affect the Rate of Reactions", opentextbc, Retrieved 30/8/2021. Edited.
- ↑ "Determining Reaction Rates", chem.purdue, Retrieved 8/9/2021. Edited.
- ^ أ ب "12.3 Rate Laws", openstax, Retrieved 30/8/2021. Edited.
- ↑ "Practice Problems Chemical Kinetics: Rates and Mechanisms of Chemical Reactions", chm.uri, Retrieved 8/9/2021. Edited.
