13.11
دراسة آليات وحركيات التفاعل،تساعد الباحثين في تحسين سرعة التفاعل. إن الزيادة في درجة الحرارة أو التركيز،ستزيد من معدل سرعة التفاعل،لكنها قد تؤدي كذلك إلى تحلل أو نواتج جانبية،إذا كانت الزيادة مفرطة. وعوضًا عن ذلك،هناك مواد كيميائية تزيد من معدل سرعة التفاعل،دون أن تتغير أو تُستهلك بشكل دائم،يمكن اضافتهاإلى خليط التفاعل.
هذه المواد تُسمى محفزات،وتؤثر في ثابت معدل التفاعل بتغييرها طاقة التنشيط. تذكروا أنه كلما ارتفعت طاقة التنشيط،انخفض معدل سرعة التفاعل. وعليه،فالعديد من التفاعلات الكيميائية،كتحلل بيروكسيد الهيدروجين المائي،تتقدم ببطء.
إضافة محفّز،يخفض طاقة التنشيط عن طريق تقديم آلية تفاعل بديلة دون أن تؤثر وضع الطاقة،في المواد المتفاعلة وفي النواتج. يوجد نوعان من المحفّزات متجانس وغير المتجانس. يتواجد المحفّز المتجانس في المرحلة ذاتها حيث تتواجد المواد المتفاعلة.
على سبيل المثال،يُضاف بروميد الصوديوم إلى بيروكسيد الهيدروجين المائي،لزيادة سرعة تحلله إلى أكسجين في الحالة الغازية وماء. أولاًتتفاعل أيونات البروميد مع بيروكسيد الهيدروجين،داخل وسط حمضي لتشكل محلولًا برتقاليًا من البروم المائي والماء. وبعد ذلك،يتفاعل البروم المائي مع بيروكسيد الهيدروجين،وينتج عن ذلك أيونات بروميد،يدل على وجودها محلول عديم اللون.
وكخاصية المحفزات،تعمل أيونات البروميد على زيادة سرعة التفاعل لكنها لا تُستهلك ولا تظهر في المعادلة الإجمالية المتوازنة. أما المحفّز غير المتجانس،فيتواجد بحالات مادية مختلفة،مقارنة بالمواد المتفاعلة. يمكن تقسيم المحفزات غير المتجانسة إلى أربع خطوات أساسية الادمصاص،الانتشار،التفاعل،والانتزاز على سبيل المثال،تفاعل الهدرجة الذي يحول غاز الإيثين غير المشبع إلى إيثان،تُزاد سرعته بواسطة نثر البالاديوم بدقة على الفحم النباتي.
هنا يكون المحفز في حالة الصلابة،بينما المواد المتفاعلة في الحالة الغازية. أثناء عملية التحفيز غير المتجانسة هذه،تكون جزيئات الإيثين والهيدروجين طبقة رقيقة على سطح المحفّز. تتحطم الرابطة بين جزيئات الهيدروجين،فتسمح لذرات الهيدروجين بالانتشار على سطح المحفّز.
عندما تواجه ذرات الهيدروجين المنتشرة جزيئات الإيثين على سطح المحفز،تتفاعل لتشكل الإيثان المشبع. وبعد ذلك،تُلفظ النواتج وتبتعد عن السطح المعدني،تاركة المحفز خلفها سليمًا.
يؤثر وجود عامل تحفيز في معدّل التفاعل الكيميائي. المحفّز هو مادة يمكنها زيادة معدّل التفاعل دون استهلاكها أثناء العملية. يمكن الحصول على فهم أساسي لدو…
2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.