كيفية زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية: نصائح وتقنيات

معدل سرعة التفاعل

معدل سرعة التفاعل (بالإنجليزية: reaction rate) هو عبارة عن السرعة التي يتقدم فيها التفاعل الكيميائي، والتي يتمّ التعبير عنها عادةً بأنها تركيز المواد الناتجة في وحدة الزمن أو تركيز المواد المتفاعلة المستهلكة في وحدة الزمن.¹

قانون معدل سرعة التفاعل

يتم التعبير عن قانون معدل سرعة التفاعل الكيميائي للمعادلة (A+ B→ C) كما يأتي:²

• معدل التفاعل= التغير في التركيز/ التغير في الزمن.
• معدل التفاعل للمادة A= – التغير في تركيز المادة A/ التغير في الزمن.
• معدل التفاعل للمادة B= – التغير في تركيز المادة B/ التغير في الزمن.
• معدل التفاعل للمادة C= التغير في تركيز المادة C/ التغير في الزمن.
• معدل التفاعل= – التغير في تركيز المادة A/ التغير في الزمن= -التغير في تركيز المادة B/ التغير في الزمن= التغير في تركيز المادة C/ التغير في الزمن.

مثال على قانون معدل التفاعل: في التفاعل الكيميائي لأكسدة الأمونيا 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O يكون معدل تكوين N₂ هو 0.27 مول/لتر×ثانية، وبالتالي فإن معدل تكوين الماء هو التغير في تركيز [H2O]= التغير في تركيز [N2] ويساوي = 6/2×[N2] ويساوي = 3×0.27= 0.81 مول/لتر×ثانية.

العوامل المؤثرة على معدل التفاعل الكيميائي

تتأثر سرعة التفاعلات الكيميائية بعوامل عدة، وهي كما يأتي:³

• تركيز المواد المتفاعلة: يزداد معدل التفاعل مع زيادة تركيز المواد المتفاعلة، بسبب زيادة عدد الجزيئات المتصادمة في وحدة الزمن.
• درجة الحرارة: يزداد معدل التفاعل بزيادة درجة الحرارة، حيث تلعب درجة الحرارة دوراً في زيادة الطاقة الحركية للجزيئات المتصادمة في وحدة الزمن.
• وسط التفاعل وطبيعة المواد المتفاعلة: يعتمد معدل التفاعل الكيميائي على الوسط الذي يحدث فيه، سواءً كان مائياً أو عضوياً، وقطبياً أم غير قطبياً، وفي الحالة الصلبة أم السائلة أم الغازية.
• وجود العوامل المساعدة: تعمل العوامل المساعدة أو المحفزات عمل الإنزيمات على خفض طاقة تنشيط التفاعل الكيميائي، وزيادة معدل التفاعل الكيميائي، بسبب زيادة عدد الجزيئات المتصادمة بين المواد المتفاعلة، كما تساعد العوامل المساعدة على تحفيز سير التفاعل للوصول إلى التوازن بسرعة.
• الضغط: يزداد معدل التفاعل بزيادة الضغط.
• مزج المواد المتفاعلة: يُساهم مزج المواد المتفاعلة مع بعضها البعض على زيادة قدرتها على التفاعل، وبالتالي فإنه يزيد من معدل التفاعل الكيميائي.