تكرر هذا السؤال كثيرا على محرك البحث جوجل من قبل طلاب الصف الثالث المتوسط في المملكة العربية السعودية في مادة العلوم، وتتعلق هذه الأسئلة بتقييم سرعة التفاعلات الكيميائية. ويشير هذا السؤال إلى أن التفاعلات الكيميائية ليست جميعها تحدث بنفس السرعة، فبعضها يحتاج إلى محفزات لزيادة سرعة التفاعل وبعضها يحتاج إلى مثبطات لتبطئة سرعته. ويتعين علينا استخدام جميع التفاعلات الكيميائية بالطريقة المناسبة للاستفادة الكاملة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك هو تأثير الحرارة على الأطعمة، حيث تتلف عندما يتعرضون لدرجات حرارة عالية وتظل طازجة عندما يتم وضعها في الثلاجة بفضل درجات الحرارة المنخفضة. في هذا المقال على موقع الموسوعة، سنتعرف بشكل أكبر على سرعة التفاعلات والعوامل التي تساعد في زيادتها أو تبطئتها.
سرعة التفاعلات الكيميائية
- تختلف سرعة التفاعلات الكيميائية وليس كلها تحدث تلقائيا، فبعضها يحدث بشكل تلقائي بدون تدخل من الإنسان وبعضها الآخر يحدث بشكل غير تلقائي ويحتاج إلى تدخل من الإنسان.
- ما هي طاقة التنشيط ؟
- تكون الجزيئات متقاربة بشكل يسمح لها بالاصطدام ببعضها البعض والتفاعل مع بعضها لتشكيل روابط كيميائية جديدة.
- يشترط حدوث التفاعل أن يكون هناك كمية كافية من الطاقة حتى يمكن للجزيئات التصادم بقوة لكسر الروابط وبالتالي تمكين الجزيئات من التفاعل وتكوين روابط جديدة.
- طاقة التنشيط: هو الحد الأدنى من الطاقة الذي يساعد على حدوث التفاعل الكيميائي.
- هناك بعض التفاعلات الكيميائية التي تفرز طاقة، وعلى الرغم من ذلك فإنها تحتاج إلى طاقة لتفعيل التفاعل وبدء العملية، فعند اشتعال الوقود يكون من الصعب التحكم فيه ولكنه لا يشتعل بمفرده بل يحتاج إلى إشعاله في البداية مثلما يحدث في موقد الألعاب الأولمبية.
أسباب تغير سرعة التفاعلات الكيميائية
- سرعة التفاعل الكيميائي تعبر عن مدى سرعة التفاعلات الكيميائية منذ بدايتها وخلال فترة زمنية محددة.
- لإيجاد سرعة التفاعل يجب إيجاد السرعة التي حدث بها:
- استهلاك أحد المتفاعلات.
- تكون أحد النواتج.
- تشير سرعة استهلاك أحد المتفاعلات أو سرعة تكون أحد المنتجات إلى كمية التغير التي يحدثها المواد في وقت محدد.
- يمكن استفادة قياس سرعة التفاعلات الكيميائية، حيث تعتمد بعض الصناعات على تكوين المنتجات في فترة زمنية أقصر، مما يقلل التكلفة، على العكس من الصناعات الأخرى التي تتطلب سرعة تفاعل بطيئة لأنها غير مرغوبة.
- الظروف والعوامل التي تؤثر في سرعة التفاعلات الكيميائية هي:
الحرارة
- تؤثر درجة الحرارة على سرعة التفاعلات الكيميائية. وبالتالي، عند وضع الفاكهة في الثلاجة، فإنها لا تفسد في وقت قصير، أي أنها تحتاج إلى درجة حرارة منخفضة لتبطئ التفاعلات التي تؤدي إلى فسادها.
- هناك علاقة عكسية بين سرعة التفاعلات الكيميائية ودرجة الحرارة، حيث تزداد سرعة التفاعلات الكيميائية مع زيادة درجة الحرارة.
- توجد الجزيئات والذرات في حركة مستمرة، وتتأثر سرعتها بالحرارة، حيث تزداد سرعة الجزيئات مع زيادة درجة الحرارة مما يؤدي إلى زيادة اصطدامها، وهذا يسبب كسر الروابط الكيميائية وتكوين روابط جديدة (طاقة التنشيط).
التركيز
- عندما تكون الذرات المكونة للمواد داخل التفاعل الكيميائي قريبة من بعضها البعض، فإن التصادم يزداد وهذا يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل.
- كلما زاد تركيز المادة، زاد عدد جسيمات المادة في وحدة الحجم، مما يؤدي إلى زيادة الاحتكاك والتصادم.
مساحة السطح
- كلما زادت مساحة السطح المعرض للتفاعل الكيميائي زادت سرعة التفاعل.
- التفاعل يحدث فقط في الجزيئات الخارجية للمواد المتفاعلة عندما تتلامس مع بعضها.
- كلما زادت مساحة السطح المكشوفة أثناء التفاعل، زادت سرعة التفاعل، وكلما قلت المساحة المعرضة للتفاعل، قلت سرعة التفاعل، ولا يتفاعل الجزيئات الداخلية للمواد التي لا تكشف على سطحها.
إبطاء التفاعلات
- يتم استخدام بعض المواد التي تساعد في تباطؤ عملية التفاعل الكيميائي وتعرف هذه المواد بمثبطات ويمكن تعريفها على أنها:
- تعتبر المواد التي تبطئ التفاعل الكيميائي هي التي تجعله يحدث في وقت أطول أو يتوقف تماما عن التفاعل.
- تحدث تفاعلات كيميائية سريعة جدا في المواد الغذائية والأدوية وتؤدي إلى فسادها بسرعة شديدة، وللحفاظ عليها لفترات أطول يتم إضافة مواد مثبطة تقلل من سرعة التفاعل أو توقفها تماما.
تسريع التفاعلات
- بالإضافة إلى ذلك، يمكن تبطئة أو إيقاف التفاعلات الكيميائية، وبالتالي يمكن أيضا تسريعها باستخدام بعض المواد المعروفة بالمحفزات وتشتهر بها على أنها:
- مواد تساعد على تسريع التفاعل الكيميائي.
- المواد المحفزة لا تظهر في التفاعلات الكيميائية، لذا فهي لا تتغير أو تؤثر في نتائج التفاعل الكيميائي، وتعتبر مواد غير قابلة للتغيير أو الاستهلاك.
- التفاعلات الكيميائية التي يتم فيها استخدام محفز تكون أسرع من التفاعلات التي لا يتم فيها استخدام محفز، على الرغم من أن النتائج في كلا التفاعلات تكون متماثلة ولا يؤثر استخدام المحفز عليها.
- تختلف المحفزات في عملها داخل التفاعل الكيميائي فمنها ما يعمل على:
- توفير سطح مناسب يساعد المواد على التصادم والتفاعل، وبالتالي يساهم في زيادة سرعة التفاعل.
- قلل من طاقة التنشيط التي تزيد سرعة التفاعل في بعض التفاعلات.
قارن بين المحفزات والمثبطات
بعد أن عرفنا الفرق بين المثبطات والمحفزات وعوامل تأثير سرعة التفاعل، حان وقت الإجابة على سؤال الكتاب المدرسي الذي هو:
السؤال
- قارن بين المحفزات والمثبطات.
الإجابة
المحفزات
- تستخدم في التفاعل الكيميائي لزيادة سرعة التفاعل الكيميائي.
- هي مواد ثابتة وغير مستهلكة، وبالتالي لا تؤثر على نتائج التفاعلات الكيميائية.
- عند إضافة المحفزات إلى بعض التفاعلات، تعمل على زيادة سرعة التفاعل من خلال زيادة مساحة السطح.
- وعند إضافتها لتفاعلات أخرى، تعمل على إبطاء التفاعل من خلال خفض وتقليل طاقة التنشيط التي تساعد على بدء التفاعل.
المثبطات
- هي مواد تستخدم في التفاعل الكيميائي وتساعد على تباطؤ التفاعل بين جزيئات المواد المتفاعلة ويمكن أيضا أن تساعد في إيقاف التفاعل الكيميائي.
- تستخدم المثبطات في المواد الغذائية والأدوية لتبطئ سرعة التفاعل وتحافظ على صلاحيتها لفترات أطول دون أن تتلف.
نتمنى أننا قد قمنا بتقديم شرح شامل للإجابة على سؤال يقوم بمقارنة المحفزات والمثبطات وأن يساعد في فهم الدرس بشكل أفضل، وللحصول على المزيد من المعلومات يمكنك قراءة الموضوعات المتعلقة بالتفاعلات الكيميائية والتي نقدمها لكم على موقع الموسوعة
المراجع: