كيف تقاس سرعة التفاعل .. العوامل التي تؤثر في معدل سرعة التفاعل

كيف تقاس سرعة التفاعل ؟  سؤال مهم فسرعة التفاعل تساعدنا على معرفة سرعة استهلاك المواد المتفاعلة، وسرعة تكون المواد الناتجة، كما وتعتمد على مجموعة من العوامل التي تزيد من سرعة التفاعل أو تقلله، كل هذه الأمور سنناقشها في هذه المقالة.

سرعة التفاعل

سرعة التفاعل هي السرعة التي يحدث بها التفاعل الكيميائي، وبالتالي يمكن تعريفه أيضًا بأنه كمية المواد الناتجة أو المتفاعلة في وحدة الزمن، فإذا كانت سرعة التفاعل منخفضة فهذا يعني أن الجزيئات تتحد بسرعة أبطأ من عندما يكون التفاعل بمعدل مرتفع، كما من الممكن أن يحدث التفاعل بدقائق أو ساعات وربما حتى آلاف السنين، بينما يمكن أن يحدث البعض الآخر في أقل من ثانية، ومثال على التفاعل البطيء والذي أساسه سرعة تفاعل بطيء المدة التي تستغرقها النباتات والأسماك القديمة لتصبح أحافيرًا، كما وتعتمد سرعة التفاعل أيضًا على نوع الجزيئات التي تتحد مع بعضها البعض.

إذا كان يوجد تركيزات منخفضة لعنصر أو مركب أساسي، فسيكون التفاعل أبطأ، أو يمكن تفسير ذلك بناءً على ما يسمى بنظرية الاصطدام حيث تنص نظرية الاصطدام على أنه مع حدوث المزيد من الاصطدامات للجزيئات في نظام ما، سيكون هناك المزيد من مجموعات الجزيئات التي تصطدم ببعضها البعض، وبالتالي تزداد الفرصة لتفاعل الجزيئات مع بعضها البعض. [1]

العوامل التي تؤثر في معدل سرعة التفاعل

للإجابة على سؤال كيف تقاس سرعة التفاعل، من المهم التطرق إلى أن سرعة التفاعل تتأثر بمجموعة من العوامل، وهذه العوامل إما تزيد من سرعة التفاعل، أو تقلل منه، وهذه العوامل هي درجة الحرارة، والتركيز، بالإضافة إلى الضغط، كما وتتاثر سرعة التفاعل بنوع المواد المتفاعلة إن كانت صلبة أو سائلة أو غازية. [1]

درجة الحرارة

عندما ترتفع درجة الحرارة في نظام ما، فإن الجزيئات تصطدم ببعضها البعض أكثر بكثير من لو لم ترتفع درجات الحرارة، وبالتالي يصبح لهذه الجزيئات الكثير من الطاقة التي تساعدها على التحرك بشكل أسرع وبالتالي ارتباط الجزيئات مع بعضها البعض وتكوين مواد جديدة، وبالتالي تزيد من سرعة التفاعل، لكن عندما تخفض درجة الحرارة تكون الجزيئات أبطأ وتصطدم بشكل أقل، وهذا الانخفاض في درجة الحرارة يقلل من إنتاج مواد جديدة وبالتالي يقلل من سرعة التفاعل.

التركيز

ويقصد بالتركيز هو كمية المادة المتفاعلة أو الناتجة، فإذا كان هناك المزيد من المادة في أي محلول أو مادة متفاعلة  فهناك فرصة أكبر لتصادم الجزيئات وتسريع معدل التفاعل، وإذا كان التركيز أقل فسيكون هناك عدد أقل من الاصطدامات ومن المحتمل أن يحدث التفاعل بسرعة أبطأ، فبذلك كلما زاد تركيز المادة زادت سرعة التفاعل، وكلما قل تركيز المادة قلت سرعة التفاعل.

الضغط

يؤثر الضغط على سرعة التفاعل خاصة في الغازات، فعندما يزيد الضغط يكون للجزيئات مساحة أقل يمكن أن تتحرك فيها، وبزيادة الضغط فإن الكثافة العالية للجزيئات تزيد من عدد الاصطدامات مما يزيد من سرعة التفاعل، لكن عندما يقل الضغط لا تصطدم الجزيئات ببعضها كثيرًا وتنخفض سرعة التفاعل؛ كما ويرتبط الضغط أيضًا بالتركيز والحجم، حيث من خلال تقليل الحجم المتاح لجزيئات الغاز، يزيد من تركيز الجزيئات في مساحة معينة، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل،  ودائمًا الغازات هي التي تتأثر بالضغط بينما المواد الصلبة والسوائل لا تتأثر بزيادة الضغط.

كيف تقاس سرعة التفاعل

يمكن الحصول على ناتج سرعة التفاعل في أي نظام وتفاعل بطريقتين: احداهماعن طريق مراقبة إستهلاك ونضوب المادة المتفاعلة بمرور الوقت، والثانية من خلال مراقبة تكوين المواد الناتجة بمرور الوقت، فبذلك تكون سرعة التفاعل تساوي التغير في التركيز لأحد المواد الناتجة أو المتفاعلة مقسومًا على الزمن. 

فإذا كان لدينا المعادلة الآتية: aA+bB→cC+dD ، فإن المواد المتفاعلة هي A و B، بينما المواد الناتجة هي C و D، بالتالي يمكن التعبير عن معدل سرعة التفاعل بالعلاقات الآتية:

• معدل استهلاك المواد المُتفاعلة = -Δ [ المواد المُتفاعلة] ÷ Δ ز.
• معدل تكوُّن المواد الناتجة = Δ [المواد الناتجة] ÷ Δ ز.

وبالتالي سرعة التفاعل = Δ[A] / a*Δt –= – Δ[B] / b*Δt=Δ[C] / c*Δt= Δ[D] / d*Δt

حيث تم وضع الإشارة السالبة للمواد المتفاعلة لأن المواد المتفاعلة تستهلك بمرور الزمن فبذلك يكون التغير بالتركيز متناقصً، ووضعنا الإشارة السالبة لتكون سرعة التفاعل موجبة، لأن أي سرعة في الوجود تكون بإشارة موجبة. [2]

وفي ختام هذه المقالة نؤكد على أهمية معرفة كيف تقاس سرعة التفاعل ؟ وذلك لأنها تساعدنا في معرفة السرعة التي يتم فيها حدوث التفاعل الكيميائي وبالتالي معرفة كمية المواد الناتجة أو المتفاعلة في وحدة الزمن.