خمسة عوامل تؤثر على معدلات التفاعل

يعد معدل التفاعل أحد الاعتبارات المهمة جدًا في الكيمياء ، خاصةً عندما تكون التفاعلات ذات أهمية صناعية. رد الفعل الذي يبدو مفيدًا ولكنه يستمر ببطء شديد لن يكون مفيدًا فيما يتعلق بصنع منتج. على سبيل المثال ، يُفضل تحويل الماس إلى جرافيت بواسطة الديناميكا الحرارية ، ولكن لحسن الحظ يستمر بشكل غير محسوس تقريبًا. على العكس من ذلك ، يمكن أن تصبح ردود الفعل التي تتحرك بسرعة كبيرة خطرة في بعض الأحيان. يتم التحكم في معدل التفاعل من خلال عوامل متعددة ، يمكن تغييرها جميعًا في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

في معظم الحالات تقريبًا ، يؤدي رفع درجة حرارة المواد الكيميائية إلى زيادة معدل تفاعلها. رد الفعل هذا يرجع إلى عامل يعرف باسم "طاقة التفعيل. "طاقة التنشيط للتفاعل هي الحد الأدنى من الطاقة التي يحتاجها جزيءان للتصادم معًا بقوة كافية للتفاعل. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتحرك الجزيئات بقوة أكبر ، ولدى المزيد منها طاقة التنشيط المطلوبة ، مما يزيد من معدل التفاعل. من القواعد التقريبية التقريبية أن معدل التفاعل يتضاعف لكل 10 درجات مئوية ارتفاع في درجة الحرارة.

عندما تكون المتفاعلات الكيميائية في نفس الحالة - كلاهما مذاب في سائل ، على سبيل المثال - يؤثر تركيز المواد المتفاعلة عادةً على معدل التفاعل. تؤدي زيادة تركيز واحد أو أكثر من المواد المتفاعلة إلى زيادة معدل التفاعل إلى حد ما ، حيث سيكون هناك المزيد من الجزيئات التي تتفاعل في كل وحدة زمنية. درجة سرعة التفاعل تعتمد على "ترتيب" التفاعل. في تفاعلات الطور الغازي ، غالبًا ما تؤدي زيادة الضغط إلى رفع معدل التفاعل بطريقة مماثلة.

يمكن أن يكون للوسط المعين المستخدم لاحتواء التفاعل أحيانًا تأثير على معدل التفاعل. تحدث العديد من التفاعلات في مذيب من نوع ما ، ويمكن للمذيب أن يزيد أو ينقص معدل التفاعل ، بناءً على كيفية حدوث التفاعل. يمكنك تسريع التفاعلات التي تتضمن نوعًا وسيطًا مشحونًا ، على سبيل المثال ، باستخدام علامة عالية المذيب القطبي مثل الماء الذي يثبت ذلك النوع ويعزز تكوينه وما يليه تفاعل.

تعمل المحفزات على زيادة معدل التفاعل. يعمل المحفز عن طريق تغيير الآلية الفيزيائية الطبيعية للتفاعل إلى عملية جديدة ، والتي تتطلب طاقة تنشيط أقل. هذا يعني أنه في أي درجة حرارة معينة ، ستمتلك جزيئات أكثر طاقة تنشيط أقل وستتفاعل. تنجز المحفزات ذلك بعدة طرق ، على الرغم من أن إحدى العمليات هي أن يعمل المحفز كمحفز السطح حيث يتم امتصاص الأنواع الكيميائية وإبقائها في وضع ملائم للتفاعل اللاحق.

بالنسبة للتفاعلات التي تتضمن واحدًا أو أكثر من المواد الصلبة المتفاعلة ، يمكن أن تؤثر مساحة السطح المكشوفة لتلك المرحلة الصلبة على المعدل. التأثير الملاحظ عادة هو أنه كلما زادت مساحة السطح المكشوفة ، كان المعدل أسرع. يحدث هذا لأن المرحلة السائبة ليس لها تركيز على هذا النحو ، وبالتالي يمكن أن تتفاعل فقط عند السطح المكشوف. من الأمثلة على ذلك الصدأ أو الأكسدة لقضيب حديدي ، والذي سيستمر بسرعة أكبر في حالة تعرض المزيد من مساحة سطح الشريط.