ملخص العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي

هناك عدة عوامل تؤثر على سرعة حدوث التفاعل الكيميائي، وفيها يعتبر العامل الذي يزيد من عدد الاصطدامات بين الجسيمات هو المسؤول عن زيادة معدل وسرعة التفاعل الكيميائي، بينما وفي المقابل يقلل العامل الذي يقلل من عدد الاصطدامات بين الجسيمات من معدل وسرعة التفاعل الكيميائي، وفيما يأتي بيان لأبرز هذه العوامل:^[١]

تركيز المواد المتفاعلة

تؤدي زيادة تركيز المواد المتفاعلة في معظم الحالات إلى زيادة سرعة التفاعل؛ إذ يؤدي زيادة تركيز المواد المتفاعلة إلى زيادة فرصة حدوث الاصطدامات بينها؛ وبالتالي تسريع معدل التفاعل؛ كلما تصادمت الجزيئات المتفاعلة بشكل أكبر، زادت سرعة التفاعل، وهذا ما توضحه نظرية التصادم؛ فعلى سبيل المثال عند حرق قطعة خشبية في الهواء الذي يضم 20% من الأكسجين فقط، فإنها ستحترق بشكل أبطأ مقارنة بحالة التي يتم فيها حرقها في الأكسجين النقي.^[٢]

درجة الحرارة والضغط

تؤدي زيادة درجة الحرارة عادة إلى زيادة معدل وسرعة التفاعل؛ إذ تعتبر درجة الحرارة مقياساً للطاقة الحركية للنظام، وارتفاعها يعني ارتفاع متوسط الطاقة الحركية للجزيئات، وبالتالي حدوث المزيد من الاصطدامات لكل وحدة من الزمن، وهناك قاعدة عامة تنطبق على معظم التفاعلات الكيميائية، وهي أن سرعة أو معدل حدوث التفاعل يتضاعف تقريبًا لكل زيادة مقدارها 10 درجات مئوية في درجة الحرارة، وفي المقابل هناك بعض المواد الكيميائية التي تتغير طبيعتها عندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة معينة، مما يؤدي إلى تباطؤ أو حتى توقف التفاعل الكيميائي.^[١]

تؤدي زيادة الضغط إلى تحسين فرصة اصطدام المواد مع بعضها البعض، وبالتالي زيادة معدل وسرعة التفاعل، ويعتبر هذا العامل أكثر أهمية في تفاعلات الغازات مقارنة بتفاعلات السوائل والمواد الصلبة.^[٢]

طبيعة المواد المتفاعلة

يعتمد معدل التفاعل وسرعة حدوثه على طبيعة المواد فيه، فالتفاعلات المتشابهة قد تحدث بمعدلات مختلفة عندما تتشابه الظروف بسبب اختلاف المواد المتفاعلة؛ فعلى سبيل المثال عندما تتعرض قطعة صغيرة من الحديد للهواء، فإنها ستتأثر بشكل غير ملحوظ، وبينما وفي المقابل عندما تتعرض قطعة صغيرة من الصوديوم للهواء، فإنها ستتفاعل معه طوال الليل، أما عن تفاعل الكالسيوم والصوديوم مع الماء مثلاً لتكوين غاز الهيدروجين والقاعدة؛ فإن تفاعل الكالسيوم يحدث بمعدل معتدل، بينما يتفاعل الصوديوم بسرعة كبيرة جداً، ويكون التفاعل أشبه بالانفجار.^[٣]

يجدر بالذكر هنا أيضاً أن التفاعل يعتمد على مساحة السطح للمواد المتفاعلة، فكلما زادت مساحة السطح المعرضة للتفاعل، زادت سرعته التفاعل؛ فمثلاً عند محاولة حرق قطعة كبيرة من الفحم بواسطة عود الثقاب، فيمكن ملاحظة عدم حدوث أي شيء، ولكن في حال طحن قطعة الفحم وتفتيتها إلى قطع صغيرة جداً، فإن عود الثقاب نفسه سيسبب حدوث انفجار بسبب زيادة مساحة سطح الفحم المتاحة للتفاعل.^[٢]

وجود المواد المحفّزة

تساعد المحفزات على التقليل من طاقة التنشيط للتفاعل الكيميائي، وتزيد من معدله، دون أن يتم استهلاكها فيه، وهي تعمل عن طريق زيادة الاصطدامات بين المتفاعلات، وتغيير اتجاه المواد المتفاعلة لزيادة فرصة حدوث التصادمات الفعالة، وتقليل الترابط داخل الجزيئات المتفاعلة، مما يساعد على زيادة سرعة التفاعل الكيميائي.^[٢]