أولًا: سرعة التفاعل الكيميائي — التعريف والوحدة

سرعة التفاعل الكيميائي هي التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في وحدة الزمن.

الوحدة: mol/L·s (مول لكل لتر في الثانية)
الأقواس [ ] تشير إلى التركيز المولاري — مثال: [NO₂] = التركيز المولاري لـ NO₂

المعادلة العامة:

متوسط السرعة = Δكمية المادة ÷ Δt

للمواد الناتجة (تزداد):
Rate = Δ[ناتج] ÷ Δt
القيمة موجبة دائمًا

للمواد المتفاعلة (تنقص):
Rate = −Δ[متفاعل] ÷ Δt
نضع (−) لأن التركيز يقل

ثانيًا: حساب متوسط سرعة التفاعل — مثال محلول

المسألة: تركيز كلوريد البيوتيل C₄H₉Cl كان 0.220 mol/L عند t=0.00s ثم أصبح 0.100 mol/L بعد 4.00s. احسب متوسط سرعة التفاعل.

الحل:
Rate = −(Δ[C₄H₉Cl] ÷ Δt)
= −(0.100 − 0.220) ÷ (4.00 − 0.00)
= −(−0.120) ÷ 4.00
= 0.0300 mol/L·s

ملاحظة: سرعة التفاعل دائمًا موجبة. إذا حسبناها من استهلاك مادة متفاعلة، نضع إشارة (−) أمام المعادلة لنضمن النتيجة الموجبة.

ثالثًا: نظرية التصادم

نظرية التصادم تنص على أنه يجب أن تتصادم الذرات والأيونات والجزيئات بعضها ببعض لكي يتم التفاعل الكيميائي.

لكن ليس كل تصادم ينتج تفاعلًا!
رغم أن عدد الاصطدامات في الثانية الواحدة هائل جدًا، إلا أن عدد التصادمات التي تنتج نواتج قليل جدًا.

شرطان لحدوث تصادم فعّال (مثمر):

1

الاتجاه الصحيح: يجب أن تتصادم الجزيئات بالاتجاه المناسب — بحيث ترتبط الذرات الصحيحة معًا في لحظة التصادم.

2

الطاقة الكافية: يجب أن يمتلك الجزيئان طاقة كافية لتكوين المعقد المنشط وإحداث التفاعل.

رابعًا: المعقد المنشَّط وطاقة التنشيط

عندما يكون الاتجاه والطاقة كافيين، يتكون المعقد المنشَّط (Activated Complex) — وهو حالة انتقالية غير مستقرة من تجمع الذرات، يحدث خلالها تكسير الروابط القديمة وتكوين روابط جديدة.

المعقد المنشط قد يؤدي إلى:
• تكوين المواد الناتجة (التفاعل يكتمل)
• أو التكسر لإعادة تكوين المواد المتفاعلة

طاقة التنشيط (Eₐ) هي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لتكوين المعقد المنشط وإحداث التفاعل.

Eₐ عالية
تصادمات ناجحة قليلة
التفاعل بطيء

Eₐ منخفضة
تصادمات ناجحة كثيرة
التفاعل سريع

خامسًا: مخطط الطاقة للتفاعل

مخطط طاقة التفاعل بين CO و NO₂:

المعقد المنشط

← طاقة التنشيط Eₐ

CO + NO₂
(متفاعلات)

طاقة أعلى

→

CO₂ + NO
(منتجات)

طاقة أقل

ΔH سالب ← تفاعل طارد للحرارة

التفاعل العكسي (CO₂ + NO → CO + NO₂) ماص للحرارة، ويحتاج طاقة تنشيط أكبر من التفاعل الأمامي.

ملخص المفردات الجديدة

سرعة التفاعل الكيميائي

نظرية التصادم

المعقد المنشَّط

طاقة التنشيط (Eₐ)

التركيز المولاري [M]

الحالة الانتقالية

درس نظرية التصادم وسرعة التفاعل الكيميائي التفاعلي مع اختبار

الدرس 2-1: نظرية التصادم وسرعة التفاعل الكيميائي