13.11
חקר מנגנונים וקינטיקה של תגובות עוזר לחוקרים לטייב את מהירות התגובה. עלייה בטמפרטורה או בריכוז תאיץ את קצב התגובה אבל עלולה גם להוביל לפירוק או לתוצרי לוואי לא רצויים אם יוגברו יתר על המידה. לחלופין, ניתן להוסיף חומר כימי אחר שיאיץ את קצב התגובה מבלי שיעבור שינוי בלתי הפיך או שיתרכב עם חומרים אחרים.
חומרים אלה נקראים זרזים ויש להם השפעה על קבוע הקצב בכך שהם משנים את אנרגיית השפעול. זכרו שככל שאנרגיית השפעול גבוהה יותר, כך קצב התגובה יהיה איטי יותר. מכאן שתגובות כימיות רבות, כגון פירוק של מי חמצן, מתרחשות באיטיות.
הוספת זרז מפחיתה את אנרגיית השפעול בכך שהיא מוסיפה מנגנון תגובה חליפי ללא השפעה על מצבי האנרגיה של המגיבים והתוצרים. ישנם שני סוגים של זרזים:הומוגניים והטרוגניים. זרז הומוגני מתקיים באותו מצב צבירה כשאר החומרים המגיבים.
לדוגמה, מוסיפים נתרן ברומיד לתמיסת מי חמצן כדי להאיץ את תהליך הפירוק שלהם לגז חמצן ולמים. ראשית, יוני הברומיד מגיבים עם מי החמצן בתווך חומצי ויוצרים תמיסה כתומה של ברום מומס ומים. לאחר מכן, הברום המומס ומי החמצן מגיבים זה עם זה ומשחררים יוני ברומיד, כפי שניתן לזהות לפי התמיסה חסרת הצבע.
באופן טיפוסי לזרז, יוני הברומיד מאיצים את התגובה אבל לא מתרכבים עם חומרים אחרים ולא מופיעים במשוואה המאוזנת הסופית. זרז הטרוגני מופיע במצב צבירה שונה בהשוואה לחומרים המגיבים. זרזים הטרוגניים מאופיינים בארבעה שלבים טיפוסיים ספיחה, דיפוזיה, תגובה ואפרוש.
לדוגמה, תגובת ההידרוגנציה של גז אתן לא רווי לאתן מואצת על ידי חלקיקים קטנטנים של פלדיום מפוזרים על פחם. בדוגמה זו, הזרז הוא במצב מוצק בעוד שהמגיבים הם בצורתם הגזית. במהלך הזירוז ההטרוגני, מולקולות מימן ואתן נספגות על פני השטח של הזרז.
הקשר בין מימן למימן נשבר, מה שמאפשר לאטומי המימן לקיים דיפוזיה על פני השטח של הזרז. כשאטומי מימן העוברים דיפוזיה פוגשים מולקולות אתן ספוגות, הן מגיבות ליצירת אתן רווי. כתוצאה מכך, התוצרים משתחררים ומנתרים מפני השטח של המתכת, וכך מותירים את הזרז ללא שינוי.
נוכחות של זרז משפיעה על קצב התגובה הכימית. זרז הוא חומר שיכול להגביר את קצב התגובה מבלי לצרוך אותו במהלך התהליך. ניתן להבין הבנה בסיסית של תפקידו של ז…
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.