درس العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

الدرس 2-2: العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

Factors Affecting Reaction Rates — كيمياء، الصف الثاني الثانوي

نظرة عامة — العوامل الخمسة المؤثرة في سرعة التفاعل
① طبيعة المواد المتفاعلة
بعض المواد أكثر نشاطًا كيميائيًا من غيرها
② التركيز
زيادة التركيز ← زيادة التصادمات ← سرعة أعلى
③ مساحة السطح
تقسيم المادة ← مساحة أكبر ← سرعة أعلى
④ درجة الحرارة
رفع الحرارة ← طاقة حركية أعلى ← سرعة أعلى
⑤ المحفزات والمثبطات
محفز ← يخفض طاقة التنشيط ← سرعة أعلى | مثبط ← يرفع طاقة التنشيط ← سرعة أقل
أولًا: طبيعة المواد المتفاعلة
تتفاعل بعض المواد أسرع من غيرها بسبب اختلاف نشاطها الكيميائي.
مثال: وضع شريط نحاس وشريط خارصين (زنك) كلٍّ في محلول نترات الفضة بتركيز 0.05 M:
• الخارصين أنشط كيميائيًا من النحاس
• الخارصين يتفاعل بسرعة أكبر ← ينتج كمية فضة أكبر خلال نفس الزمن
• السبب: طبيعة المادة (نشاطها الكيميائي) وليس فقط ظروف التفاعل
ثانيًا: التركيز
زيادة تركيز المواد المتفاعلة → زيادة عدد الجسيمات → زيادة عدد التصادمات → سرعة تفاعل أعلى.
مثال: شمعة تحترق في هواء عادي (أكسجين ~20%) مقارنة بشمعة داخل وعاء أكسجين نقي (100%):
الشمعة في الأكسجين النقي تحترق بلهب أشد إضاءة وأسرع بكثير، لأن تركيز الأكسجين أعلى بـ 5 أضعاف ← تصادمات أكثر بين جزيئات الشمع والأكسجين.
قاعدة: إذا زاد تركيز مادة متفاعلة A أو B، ازداد عدد التصادمات بينهما، وبالتالي ازدادت سرعة التفاعل.
ثالثًا: مساحة السطح
زيادة مساحة السطح → مزيد من الجسيمات المعرضة للتصادم → سرعة أعلى.
مثال: مقارنة بين مسمار حديد ساخن وكتلة سلك تنظيف معدنية في الأكسجين:
• المسمار: مساحة سطح صغيرة → يتوهج ببطء
• سلك التنظيف: مساحة سطح كبيرة جدًا → يشتعل بشدة وبسرعة
السبب: السلك مقطّع إلى خيوط رفيعة توفر مساحة سطح أكبر بكثير.
تطبيق عملي: طحن المادة إلى مسحوق يزيد مساحة سطحها ويسرّع التفاعل.
رابعًا: درجة الحرارة
رفع درجة الحرارة يزيد من متوسط الطاقة الحركية للجسيمات → تصادمات أكثر وأقوى → سرعة أعلى.
قاعدة تجريبية: زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 K تؤدي إلى مضاعفة سرعة التفاعل تقريبًا.

من الرسم البياني:
• عند 290 K → السرعة النسبية = 2
• عند 300 K → السرعة النسبية = 4
• عند 310 K → السرعة النسبية = 8
• عند 320 K → السرعة النسبية = 16
• عند 330 K → السرعة النسبية = 32
التفسير: عند درجة الحرارة العالية T₂، عدد الجسيمات التي تمتلك طاقة ≥ طاقة التنشيط أكبر بكثير مما في T₁ → اصطدامات مثمرة أكثر.
خامسًا: المحفزات والمثبطات
المحفز (Catalyst)
• يزيد سرعة التفاعل
• يخفّض طاقة التنشيط Eₐ
• لا يُستهلك في التفاعل
• لا يُضمَّن في المعادلة الكيميائية
• مثال: الإنزيمات في جسم الإنسان
المثبط (Inhibitor)
• يبطئ سرعة التفاعل أو يوقفه
• يرفع طاقة التنشيط
• يمكنه تدمير المحفز
• مثال: المواد الحافظة في الأغذية (مضادات الأكسدة)
مخطط الطاقة مع المحفز وبدونه:
المسار بدون محفز: طاقة تنشيط عالية → تفاعل بطيء
المسار مع محفز: طاقة تنشيط أقل بكثير → نفس المنتجات ← تفاعل أسرع
ملاحظة: المحفز لا يغير كمية الطاقة المنطلقة (ΔH) — يغير فقط الطريق!
ملخص المفردات الجديدة
المحفزات
المثبطات
طاقة التنشيط Eₐ
تركيز المواد
مساحة السطح
الإنزيمات
0/10