كيف يمكن زيادة سرعة التفاعل الكيميائي

الكاتب: المدير -
كيف يمكن زيادة سرعة التفاعل الكيميائي
"محتويات
تعريف التفاعل الكيميائي
أنواع التفاعلات الكيميائية
كيف يمكن زيادة سرعة التفاعل الكيميائي
العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي
الطبيعة الكيميائية للمواد المتفاعلة
حالة التقسيم الفرعي للمتفاعلات
درجة حرارة المتفاعلات
تراكيز المتفاعلات
وجود محفز
تعريف التفاعل الكيميائي

تحدث التفاعلات الكيميائية عندما تتشكل ، أو تنكسر الروابط الكيميائية بين الذرات ، وتسمى المواد التي تدخل في تفاعل كيميائي بالمواد المتفاعلة ، والمواد التي يتم إنتاجها في نهاية التفاعل ، تعرف بالنواتج ويتم رسم سهم بين المواد المتفاعلة ، والنواتج للإشارة إلى اتجاه التفاعل الكيميائي ، على الرغم من أن التفاعل الكيميائي ليس دائمًا ، طريقًا أحادي الاتجاه ، تحدث التفاعلات الكيميائية في كل مكان على الإطلاق ، بينما نربط أحيانًا التفاعلات الكيميائية بالبيئة المعقمة لأنبوب الاختبار ، والمختبر لا شيء أبعد عن الحقيقة في الواقع ، يؤدي العدد الهائل من التحولات إلى مجموعة مذهلة ، وغير مفهومة تقريبًا من المواد الجديدة ، وتغيرات الطاقة التي تحدث في عالمنا كل ثانية من كل يوم .

في الطبيعة ، يمكن أن تكون التفاعلات الكيميائية أقل تحكمًا بكثير مما ستجده في المختبر ، وأحيانًا تكون أكثر فوضوية ، وتحدث بشكل عام سواء أردت ذلك أم لا سواء أكان حريقًا مشتعلًا عبر الغابة ، أو العملية البطيئة لصدأ الحديد في وجود الأكسجين ، والماء على مدى سنوات ، أو الطريقة الدقيقة التي تنضج بها الفاكهة على الشجرة ، عملية تحويل واحدة مجموعة من المواد الكيميائية (المتفاعلات) لمجموعة أخرى من المواد (المنتجات) ، تعرف باسم تفاعل كيميائي ، وعند الحديث عن التفاعل الكيميائي لا يجب إهمال الحديث عن نظرية التصادم وسرعة التفاعل الكيميائي .

أنواع التفاعلات الكيميائية

وهناك أنواع مختلفة من التفاعلات الكيميائية منها :

تفاعل تركيبي .
تفاعل الاستبدال الفردي .
رد فعل الاستبدال المزدوج .
رد فعل التحلل .
تفاعل الاحتراق .

ويتم إستخدام قوانين سرعة التفاعل الكيميائي ، لقياس معدل التفاعل .

كيف يمكن زيادة سرعة التفاعل الكيميائي

على الرغم من أن تفاعل المواد الكيميائية المتفاعلة يعد عاملاً مهمًا في سرعة تقدم التفاعلات الكيميائية ، إلا أن هناك العديد من العوامل الأخرى التي يمكن التحكم فيها من أجل تسريع التفاعل أو إبطائه ، قد تكون التفاعلات الكيميائية أيضًا قابلة للانعكاس ، وبالتالي يجب فهم تأثير العوامل المختلفة والتحكم فيها من أجل تعظيم العائد من المنتج المرغوب ، على سبيل المثال مهم جدًا للاقتصاديات الفعالة لعملية كيميائية في الصناعة ، لذلك يجب معرفة كيف تقاس سرعة التفاعل الكيميائي  .

العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي

تختلف معدلات استهلاك المواد المتفاعلة ، وتشكيل المنتجات أثناء التفاعلات الكيميائية اختلافًا كبيرًا ، يمكننا تحديد خمسة عوامل تؤثر على معدلات التفاعلات الكيميائية ، الطبيعة الكيميائية للمواد المتفاعلة ، حالة التقسيم (كتلة كبيرة واحدة مقابل العديد من الجسيمات الصغيرة) للمواد المتفاعلة ، درجة حرارة المواد المتفاعلة تركيز المواد المتفاعلة ، ووجود عامل مساعد.

تحدث التفاعلات الكيميائية بمعدلات مختلفة إلى حد كبير على مدى فترات من جزء من الثانية إلى أيام أو سنوات .

وسنتناول بعض من العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل ، في السطور التالية بشيء من التفصيل .

الطبيعة الكيميائية للمواد المتفاعلة

معدل التفاعل يعتمد على طبيعة المواد المشاركة ، قد يكون للتفاعلات التي تبدو متشابهة معدلات مختلفة في ظل نفس الظروف ، اعتمادًا على هوية المتفاعلات، فعلى سبيل المثال ، عندما تتعرض قطع صغيرة من فلزات الحديد ، والصوديوم للهواء ، يتفاعل الصوديوم تمامًا مع الهواء طوال الليل ، في حين أن الحديد بالكاد يتأثر، يتفاعل كل من المعادن النشطة كالسيوم ، والصوديوم مع الماء لتكوين غاز الهيدروجين وقاعدة ، ومع ذلك ، يتفاعل الكالسيوم بمعدل معتدل ، بينما يتفاعل الصوديوم بسرعة كبيرة بحيث يكون التفاعل شبه متفجر .

حالة التقسيم الفرعي للمتفاعلات

باستثناء المواد الموجودة في الحالة الغازية ، أو في المحلول، تحدث التفاعلات عند الحدود ، أو السطح البيني بين مرحلتين ومن ثم ، فإن معدل التفاعل بين مرحلتين يعتمد إلى حد كبير على التلامس السطحي بينهما ، تحتوي المادة الصلبة المقسمة بدقة على مساحة سطح متاحة للتفاعل أكبر من مساحة قطعة واحدة كبيرة من نفس المادة ، وهكذا يتفاعل السائل بسرعة أكبر مع مادة صلبة مقسمة بدقة أكثر من تفاعل قطعة كبيرة من نفس المادة الصلبة ، على سبيل المثال، تتفاعل قطع الحديد الكبيرة ببطء مع الأحماض ، يتفاعل الحديد المقسم جيدًا بسرعة أكبر ، القطع الصغيرة تحترق بسرعة ، وغبار المنشار يحترق بشكل متفجر .

درجة حرارة المتفاعلات

تحدث التفاعلات الكيميائية عادة بشكل أسرع في درجات حرارة أعلى يمكن أن يفسد الطعام بسرعة عند تركه على طاولة المطبخ ، ومع ذلك، فإن درجة الحرارة المنخفضة داخل الثلاجة تبطئ هذه العملية بحيث يظل الطعام نفسه طازجًا لعدة أيام ، نستخدم موقدًا ، أو طبقًا ساخنًا في المختبر لزيادة سرعة التفاعلات التي تسير ببطء في درجات الحرارة العادية ، في كثير من الحالات ، تؤدي زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية فقط إلى ضعف معدل التفاعل في نظام متجانس .

تراكيز المتفاعلات

معدلات العديد من التفاعلات تعتمد على تركيزات المواد المتفاعلة ، تزداد المعدلات عادة عندما يزداد تركيز مادة ، أو أكثر من المواد المتفاعلة على سبيل المثال ، كربونات الكالسيوم يتدهور نتيجة تفاعله مع ثاني أكسيد الكبريت الملوث ، معدل هذا التفاعل يعتمد على كمية ثاني أكسيد الكبريت في الهواء كأكسيد حمضي، يتحد ثاني أكسيد الكبريت مع بخار الماء في الهواء لإنتاج حامض الكبريتيك في جو ملوث ، حيث يكون تركيز ثاني أكسيد الكبريت مرتفعًا ، تتدهور كربونات الكالسيوم بسرعة أكبر من الهواء الأقل تلوثًا وبالمثل ، فإن الفسفور يحترق بسرعة أكبر في جو من الأكسجين النقي منه في الهواء ، وهو حوالي 20? أكسجين فقط .

وجود محفز

رغوة محلول بيروكسيد الهيدروجين عند سكبها على جرح مفتوح لأن المواد الموجودة في الأنسجة المكشوفة تعمل كمحفزات ، مما يزيد من معدل تحلل بيروكسيد الهيدروجين ومع ذلك ، في حالة عدم وجود هذه المحفزات (على سبيل المثال، في الزجاجة في خزانة الأدوية) يمكن أن يستغرق التحلل الكامل شهورًا ، ومحفز هو المادة التي تزيد من سرعة التفاعل الكيميائي عن طريق خفض طاقة التنشيط دون حد ذاته يتم استهلاكه من رد الفعل ، طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة للتفاعل الكيميائي للمضي قدمًا في الاتجاه الأمامي ، يزيد المحفز من معدل التفاعل من خلال توفير مسار ، أو آلية بديلة لمتابعة التفاعل .

المراجع"
شارك المقالة:
14 مشاهدة
هل أعجبك المقال
0
0

مواضيع ذات محتوي مطابق

التصنيفات تصفح المواضيع دليل شركات العالم
youtubbe twitter linkden facebook