كيف يتم قياس معدل التفاعل؟ سؤال مهم، سرعة التفاعل تساعدنا على معرفة سرعة استهلاك المواد المتفاعلة، وسرعة تكوين المواد الناتجة، كما أنها تعتمد على مجموعة من العوامل التي تزيد أو تنقص من سرعة التفاعل، كل ذلك هذه الأمور سنناقشها في هذا المقال.
سرعة رد الفعل
سرعة التفاعل هي السرعة التي يحدث بها التفاعل الكيميائي، وبالتالي يمكن تعريفها أيضًا على أنها كمية المواد المنتجة أو المتفاعلة لكل وحدة زمنية. أو ساعات وربما آلاف السنين، في حين أن بعضها الآخر يمكن أن يحدث في أقل من ثانية. مثال على التفاعل البطيء، الذي يعتمد على سرعة التفاعل البطيء، هو المدة التي تستغرقها النباتات والأسماك القديمة لتصبح حفريات. تعتمد سرعة التفاعل أيضًا على نوع الجزيئات التي تتحد مع بعضها البعض.
إذا كانت هناك تركيزات أقل من عنصر أساسي أو مركب، فسيكون التفاعل أبطأ، أو يمكن تفسير ذلك بناءً على ما يسمى بنظرية الاصطدام حيث تنص نظرية الاصطدام على أنه كلما اصطدم المزيد من الجزيئات في النظام، سيكون هناك المزيد من المجموعات من تصادم الجزيئات مع بعضها البعض، مما يزيد من فرصة تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض.
العوامل المؤثرة على معدل سرعة التفاعل
وللإجابة على سؤال كيفية قياس معدل التفاعل من المهم الإشارة إلى أن معدل التفاعل يتأثر بمجموعة من العوامل، وهذه العوامل إما أن تزيد معدل التفاعل أو تنقصه، وهذه العوامل هي درجة الحرارة، التركيز بالإضافة إلى الضغط، كما يتأثر معدل التفاعل بنوع المواد المتفاعلة سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية.
درجة حرارة
عندما ترتفع درجة الحرارة في نظام ما، فإن الجزيئات تصطدم ببعضها البعض بشكل أكبر بكثير مما لو لم ترتفع درجات الحرارة، وبالتالي تمتلك هذه الجزيئات الكثير من الطاقة التي تساعدها على التحرك بشكل أسرع وبالتالي ربط الجزيئات مع بعضها البعض وتكوين مواد جديدة ، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل ولكن عندما تخفض درجة الحرارة فإن الجزيئات تكون أبطأ وتتصادم بشكل أقل، وهذا الانخفاض في درجة الحرارة يقلل من إنتاج مواد جديدة وبالتالي يقلل من معدل التفاعل.
التركيز
والمقصود بالتركيز هو كمية المادة المتفاعلة أو الناتجة، فإذا كانت المادة أكثر في أي محلول أو مادة متفاعلة تكون فرصة تصادم الجزيئات أكبر وتتسارع سرعة التفاعل، وإذا كان التركيز أقل تكون هناك فرصة أكبر لتصادم الجزيئات. كلما كانت التصادمات أقل ومن المرجح أن يحدث التفاعل بسرعة أبطأ، لذلك كلما زاد تركيز المادة، كلما كان التفاعل أسرع، وكلما انخفض تركيز المادة، كان التفاعل أبطأ.
الضغط
يؤثر الضغط على سرعة التفاعل خاصة في الغازات. عندما يزداد الضغط، يكون لدى الجزيئات مساحة أقل يمكنها التحرك فيها. ومع زيادة الضغط، فإن الكثافة العالية للجزيئات تزيد من عدد التصادمات، مما يزيد من معدل التفاعل. ولكن عندما ينخفض الضغط، لا تصطدم الجزيئات ببعضها البعض بنفس القدر، وينخفض معدل التفاعل. كما وويرتبط الضغط أيضًا بالتركيز والحجم، حيث أنه بتقليل الحجم المتاح لجزيئات الغاز، فإنه يزيد من تركيز الجزيئات في منطقة معينة، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل، ودائمًا ما تكون الغازات هي التي تتأثر بالضغط، بينما المواد الصلبة و لا تتأثر السوائل بزيادة الضغط.
كيف يتم قياس معدل التفاعل؟
يمكن الحصول على ناتج معدل التفاعل في أي نظام وتفاعل بطريقتين: الأولى من خلال ملاحظة استهلاك واستنفاد المادة المتفاعلة مع مرور الوقت، والثانية من خلال ملاحظة تركيبة المنتجات المنتجة مع مرور الوقت، وبالتالي فإن معدل التفاعل هو يساوي التغير في تركيز أحد النواتج أو المواد المتفاعلة مقسوما على الزمن.
إذا كانت لدينا المعادلة التالية: أأ+بب→جج+دد، المواد المتفاعلة هي A وB، في حين أن المنتجات هي C وD، لذلك يمكن التعبير عن معدل التفاعل بالعلاقات التالية:
- معدل استهلاك المواد المتفاعلة = -Δ [ المواد المُتفاعلة] ÷ Δ ز.
- معدل تكوين المادة = Δ [المواد الناتجة] ÷ Δ ز.
وبالتالي معدل التفاعل = Δ[A] /أ*Δt –= – Δ[B] /ب*Δt=Δ[C] / ج*Δt= Δ[D] / د*Δt
حيث تم وضع إشارة السالب للمواد المتفاعلة لأن المواد المتفاعلة تستهلك مع مرور الزمن فيتناقص التغير في التركيز، ونضع إشارة السالب بحيث تكون سرعة التفاعل موجبة، لأن أي سرعة في الوجود تكون ذات سرعة علامة إيجابية.
وفي ختام هذا المقال نؤكد على أهمية المعرفة كيف يتم قياس معدل التفاعل؟ وذلك لأنه يساعدنا على معرفة السرعة التي يحدث بها التفاعل الكيميائي وبالتالي معرفة كمية المواد المنتجة أو المتفاعلة في وحدة الزمن.