التفاعلات الكيميائية موجودة في كل مكان من حولك وداخلك. بالإضافة إلى التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تسمح لك بتحويل الجزيئات التي تتناولها وتتنفسها إلى طاقة قابلة للاستخدام ، هناك المعامل الصناعية في المدن حول العالم تنتج المواد الكيميائية وكذلك المنتجات التي تعتمد على المواد الكيميائية في إنتاجها صناعة.
أحد أهم جوانب التفاعل ، بالإضافة إلى المنتج أو المنتجات المنتجة وامتلاك إمداد مناسب من المواد المتفاعلة ، هو مدى السرعة التي يمكن توقع أن يبدأ بها التفاعل. يمكن أن يكون لذلك تأثير على السلامة وجودة المنتج والنتائج الأخرى. من العوامل التي تؤثر على معدلات التفاعل والتي يمكن تغييرها بسهولة في معظم الحالات في المختبر درجة الحرارة. يمكن أن يكون لتأثير درجة الحرارة على معدل التفاعل تأثير هائل.
فكر للحظة في الكيفية التي يُتوقع أن تؤثر بها درجة الحرارة على معدلات التفاعل ، واقرأ لمزيد من المعلومات حول الأشياء المختلفة التي يمكن أن تسرع التفاعلات الكيميائية أو تبطئها.
ما العوامل التي تؤثر على معدلات التفاعل؟
يعد تأثير درجة الحرارة على معدل التفاعل أحد الأشياء التي يمكن أن تؤثر على كيفية حدوث التفاعل ، أي مدى سرعة تحويل المواد المتفاعلة إلى منتجات. بالطبع ، العديد من هذه العوامل نشطة في جميع الأوقات ويمكن أن يكون لها تأثيرات متنافسة على المعدل الإجمالي لرد فعل معين.
- تركيز المادة المتفاعلة: كلما زاد تركيز المحلول ، كان المعدل أسرع. بالنسبة للغازات ، فإن زيادة الضغط بشكل غير مباشر له هذا التأثير عن طريق زيادة التركيز.
- الحالة الفيزيائية للمتفاعلات: المساحيق المتساقطة في المحلول تتفاعل بشكل أسرع من الكتل الصلبة مثل الأقراص لأنها تعرض مساحة سطح أكبر لتحدث التفاعلات على الفور.
- وجود ونوع وتركيز المحفز أو المانع: يعمل المحفز على تسريع التفاعل ، بينما تعمل المثبطات على إبطائها.
- ضوء: يمكن للضوء ذي الطول الموجي المعين أن يسرع بعض التفاعلات.
-
درجة حرارة: تتسارع معظم ردود الفعل مع ارتفاع درجة الحرارة ، وأنت على وشك معرفة السبب.
تأثير درجة الحرارة على معدل التفاعل
كقاعدة عامة ، فإن ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية يضاعف معدل التفاعل. لماذا قد تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى تغيير معدل التفاعل الكيميائي؟
إذا كنت تعتقد أن السبب في ذلك هو أن الجزيئات المعنية تتحرك بسرعة أكبر عندما تكون درجة الحرارة أعلى ، فأنت على الطريق الصحيح. درجة الحرارة هي في الواقع مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجزيئات المتحركة.
تميل الجزيئات المتحركة إلى البقاء في حالة حركة حتى تواجه قوة خارجية ، وعندما تختلط جزيئات متفاعلة مختلفة معًا ، فليس لديها الكثير لتتصادم معه بجانب بعضها البعض.
عندما ترتفع درجة الحرارة ، تزداد كمية الاصطدامات الذرية أو الجزيئية بين الجزيئات. لكن التغير في معدل التفاعل مع درجة الحرارة ليس مجرد دالة على درجة الحرارة ؛ بدلاً من ذلك ، تؤثر الزيادات في درجة الحرارة فعليًا على ثوابت المعدل (مكتوبة ك) للتفاعلات بطريقة يمكن التنبؤ بها.
ما هي نظرية الاصطدام في معدلات التفاعل؟
عندما تصطدم الجزيئات ، يمكنها القيام بعدد من الأشياء. وينطبق الشيء نفسه على أي شيئين يقابلان بعضهما البعض في العالم الحقيقي. إذا كنت تقود سيارتك بشكل أعمى أثناء محاولة وقوف سيارتك بشكل عشوائي في أماكن وقوف السيارات دون النظر عند الخطوط الموجودة على الرصيف ، سيكون لديك فرصة ضئيلة نسبيًا للنجاح في محاذاة السيارة بصورة صحيحة. ولكن إذا فعلت ذلك بسرعة أكبر ، فستحصل على المزيد مجموع نجاحات حتى لو كان خطأك معدل بقيت على حالها.
هذا نوع مما يحدث عندما تصطدم جزيئات المادة المتفاعلة. يجب أن يتصادموا من أجل أن يكونوا قريبين بدرجة كافية من بعضهم البعض للتفاعل ، ولكن في حين أن هذا الشرط ضروري ، فهو غير كافٍ. يجب أن تكون الجزيئات أيضًا في الاتجاه الأمثل في الفضاء لتحفيز التفاعل.
في النهاية ، يتم تحديد تأثير درجة الحرارة على معدل التفاعل من خلال تأثيرها على معدل ثابت k ، والذي بدوره يعتمد على طاقة التنشيط هـأ من رد الفعل في السؤال. ستشهد درجات الحرارة المرتفعة حصول جزء أكبر من الجزيئات على هذا الحد الأدنى من الطاقة الحركية اللازمة لبدء التفاعل.