قوانين سرعة التفاعل الكيميائي هي قوانين تشير إلى العلاقة بين التغير في تركيزات المواد المتفاعلة بالنسبة لتغير الزمن، حيث توجد بعض التفاعلات التي تحدث بصورة سريعة جدًا ولا يمكن حساب معدل سرعة التفاعل، وهناك تفاعلات قد تستغرق سنوات حتى تحدث وأيضًا قياس سرعة التفاعل لها تكون صعبة، ويوجد نوع آخر تكون سرعة التفاعل فيه ملحوظ ويمكن قياسه، وفيما يلي عبر موقع زيادة سوف نتعرف على تلك القوانين بالتفصيل.
قوانين سرعة التفاعل الكيميائي
- قوانين سرعة التفاعل الكيميائي تختلف باختلاف نوع ورتبة التفاعل، حيث تعبر كلمة رتبة على عدد المولات للمواد المتفاعلة، وهي قوانين تمثل العلاقة بين السرعة التي يحدث بها التفاعل الكيميائي وتركيز المواد المتفاعلة،
- وليس بمجرد معرفتنا للمعادلة الكيميائية التي تعبر عن التفاعل، يمكننا معرفة قانون سرعة هذا التفاعل، حيث وجد أن هناك بعض المعادلات الكيميائية التي تتشابه ولكن قانون السرعة الخاص بكلا منهما يختلف تمامًا.
- المعادلة التي تعبر عن قانون سرعة التفاعل الكيميائي هي:
A+B→C
حيث أن معدل سرعة التفاعل كما ذكرنا هو العلاقة بين التغير في التركيز مع وحدة الزمن، وبالتالي فأن:
- معدل تفاعل المادة A هو التغير في تركيز المادة A بالسالب بالنسبة للتغير في الزمن، ويمكن التعبير عنها بالمعادلة التالية: dt -d[A]
- معدل تفاعل المادة B هو التغير في تركيز المادة B بالسالب بالنسبة للتغير في الزمن، ويمكن التعبير عنها بالمعادلة التالية: d[B]/dt
- معدل تفاعل المادة C هو التغير في تركيز المادة C بالنسبة للتغير في الزمن، ويمكن التعبير عنها بالمعادلة التالية: – d[C]/dt
وبالتالي فإن قانون سرعة التفاعل الكيميائي يمكن التعبير عنه بالمعادلة التالية:
معدل سرعة التفاعل الكيميائي= – التغير الذي يحدث في تركيز المادة A / التغير الحادث للزمن= – التغير الحادث في تركيز المادة B/ التغير الحادث في الزمن= التغير الحادث في تركيز المادةC/ التغير الحادث في الزمن
ويمكن التعبير عن ذلك بالمعادلة الكيميائية التالية:
Rate of reaction= -d[A]/dt(s)=-d[B]/dt(s)=d[C]/dt(s)
مثال: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
ملحوظة: المعادلة السابقة تعبر عن معادلة أكسدة غاز الأمونيا NH3 (أي تفاعل الأمونيا مع الأكسجين)
نجد أن معدل تكوين غاز النيتروجين N2 كمادة ناتجة عن التفاعل هو 27. mole/s. L
وبالتالي فإن حساب معدل تكوين الماء يساوي التغير الحادث في تركيز الماء=التغير الحادث في تركيز N2: وبالتالي فإن معدل تكوين الماء=. 27× 3=. 81. Mole/L. S.
سرعة التفاعل الكيميائي
تعني سرعة التفاعل الكيميائي التغيير الذي يحدث في التركيز الخاص بالمواد المتفاعلة والمواد الناتجة من التفاعل بالنسبة لوحدة الزمن، وهي الثانية، حيث إنه بعدما يبدأ التفاعل الكيميائي.
نلاحظ أنه مع مرور الزمن أن المواد المتفاعلة يبدأ تركيزها في النقصان، في الوقت الذي تبدأ فيه المواد الناتجة من التفاعل في زيادة تركيزها، ويحكم ذلك قانون حفظ المادة، وهناك العديد من العوامل التي تؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي.
كما ندعوك للتعرف على مزيد من المعلومات من خلال: العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي وأنواعه
العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل الكيميائي
فيما يلي أبرز العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل الكيميائي:
تركيز المواد الداخلة في التفاعل
- كلما ازداد تركيز المواد الداخلة في التفاعل، كلما زاد معدل التفاعل، وحدث التفاعل بشكل أسرع، حيث إنه بزيادة التركيز تزداد أعداد الجزيئات التي تتصادم مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل.
طبيعة المواد الداخلة في التفاعل
- يتأثر معدل سرعة التفاعل الكيميائي بطبيعة المواد المتفاعلة، حيث إنه كلما زادت مساحة سطح المادة المتفاعلة كلما كان التفاعل يسير بشكل أسرع.
- بناء عليه فإنه التفاعل الذي تكون فيه المادة المتفاعلة على شكل مسحوق يتم بشكل أسرع منه إذا كانت المادة عبارة عن قطع صلبة، وأيضًا إذا كانت المادة المتفاعلة على هيئة محلول، فإن التفاعل الكيميائي يحدث بشكل أسرع من الحالات الأخرى.
درجة حرارة التفاعل
- من المعروف أنه بزيادة درجة حرارة التفاعل تزداد سرعة حدوثه، والسبب في ذلك أن درجة الحرارة المرتفعة تعمل على تزويد الطاقة الحركة الخاصة بجزيئات المواد المتفاعلة، مما يسرع من حدوث التفاعل الكيميائي.
العوامل المساعدة
- العوامل المساعدة أو كما يعرف بالعوامل المحفزة للتفاعل، هي عبارة عن مواد تضاف إلى وسط التفاعل بهدف تسريعه، حيث تعمل هذه المواد على جعل جزيئات المواد المتفاعلة تصطدم ببعضها البعض كما أنها تعمل أيضًا على تقليل طاقة التنشيط للتفاعل، مما يترتب عليه زيادة معدل سرعة التفاعل.
- كما تعمل المواد الحافزة أيضًا على مساعدة التفاعل للوصول إلى نقطة الاتزان في وقت أسرع، وهذه المواد تختلف باختلاف نوع التفاعل الكيميائي باختلاف المواد الداخلة والخارجة من التفاعل، وتتميز بأنها لا يتم استهلاكها ولا دخولها في التفاعل الكيميائي ولكنها فقط تؤثر على سرعة التفاعل الكيميائي.
يرشح لك موقع زيادة قراءة: العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي وخصائصه
الضغط
- كما يتأثر معدل سرعة التفاعل بدرجة الحرارة، فإنه يتأثر أيضا بالضغط، حيث تكون العلاقة بين الضغط وسرعة التفاعل الكيميائي علاقة طردية، أي أنه كلما زاد الضغط كلما حدث التفاعل بشكل سريع، والعكس صحيح.
مزج المواد المتفاعلة
- يؤدي مزج المواد المتفاعلة قبل بدء التفاعل تسريع معدل التفاعل الكيميائي.
قياس سرعة التفاعل الكيميائي
يمكن قياس سرعة التفاعل الكيميائي بالعديد من الطرق سواء الطرق الكيميائية أو الطرق الطبيعية، واليكم هذه الطرق:
الطرق الكيميائية
- ويتم ذلك بقياس تركيز إحدى المواد الداخلة أو الخارجة من التفاعل وذلك باستخدام التحليل الوزني والحجمي، حيث يفضل التحليل الحجمي، نظرًا لحدوثه بشكل أسرع، فيتم أخذ بعض العينات من التفاعل في فترات زمنية مختلفة، ثم يتم إيقاف التفاعل ونقوم بتحليل هذه العينات، لقياس تركيزها.
الطريقة الطبيعية
- تعتبر هذه الطريقة أفضل من الطريقة الكيميائية، ويتم في هذه الطريقة دراسة التفاعل الكيميائي بواسطة إحدى الخصائص الطبيعية التي تتغير مع تغير الزمن، ويمكن من خلالها حساب التركيز.
- فمثلا بالنسبة للتفاعلات الغازية التي يتغير فيها الحجم مع مرور الوقت في وجود ضغط ثابت، فإنه يمكن دراسة التفاعل عن طريق دراسة تغيير الحجم مع ثبوت الضغط، ومن مميزات هذه الطريقة أنها سريعة.
- ويمكن من خلالها تسجيل العديد من النتائج في وقت قصير، ولكن من عيوبها أنها لا تقدم قيمة مباشرة للتركيز، كما أن هناك بعض الأخطاء التي تنتج بوضوح نتيجة لحدوث بعض التفاعلات الجانبية.
لمزيد من الإفادة يمكنك معرفة: سرعة التفاعلات الكيميائية وتقسيم التفاعلات الكيميائية حسب سرعتها
فوائد قياس سرعة التفاعلات الكيميائية
هناك عدة فوائد لقياس معدل سرعة التفاعل الكيميائي، والتي يمكن الاستدلال عليه من خلال قوانين سرعة التفاعل الكيميائي، وهذه الفوائد هي:
- يمكننا قياس سرعة التفاعل الكيميائي من التعرف على الكيفية أو الديناميكية التي تحدث بها التفاعلات الكيميائية.
- التعرف على السرعة التي تحدث بها التفاعلات الكيميائية.
- حتى يتم التعرف وتجميع الحقائق عن الطريقة التي يتم بها تسريب المواد، وذلك للتمكن من الحكم النظري على التفاعلات الكيميائية.
- نستطيع من خلال قياس سرعة التفاعل الكيميائي أن نتحكم في التفاعل الكيميائي ونقوم بتوجيه تبعا لجميع الأغراض التي نريدها.
اقرأ أيضًا من هنا: نظرية التصادم وسرعة التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة عليه
إلى هنا نكون قد تحدثنا عن قوانين سرعة التفاعل الكيميائي، كما ذكرنا لكم العوامل التي تؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي، حيث تختلف سرعة التفاعل من تفاعل لآخر، اعتمادًا على بعض العوامل كالضغط والحرارة وجود العوامل الحافزة، وأيضًا عدد الجزيئات للمواد المتفاعلة، ووحدة قياس سرعة التفاعل الكيميائي هي Mole/ s. Liter.