معدل التفاعل الكيميائي

معدل التفاعل الكيميائي- التغير في كمية إحدى المواد المتفاعلة لكل وحدة زمنية في وحدة مساحة التفاعل. هو مفهوم رئيسي في الحركية الكيميائية. يكون معدل التفاعل الكيميائي دائمًا قيمة موجبة، لذلك إذا تم تحديده بواسطة المادة الأولية (التي ينخفض ​​تركيزها أثناء التفاعل)، فسيتم ضرب القيمة الناتجة بـ −1.

على سبيل المثال لرد الفعل:

سيبدو التعبير عن السرعة كما يلي:

.

يتناسب معدل التفاعل الكيميائي في أي وقت مع تراكيز المواد المتفاعلة المرفوعة إلى قوى تساوي معاملاتها المتكافئة.

• بالنسبة للتفاعلات الأولية، غالبًا ما يكون أس تركيز كل مادة مساويًا لمعاملها المتكافئ؛ أما بالنسبة للتفاعلات المعقدة، فلا يتم ملاحظة هذه القاعدة. بالإضافة إلى التركيز، تؤثر العوامل التالية على معدل التفاعل الكيميائي:
• طبيعة المواد المتفاعلة،
• وجود محفز،
• درجة الحرارة (قاعدة فانت هوف)،
• ضغط،

المساحة السطحية للمواد المتفاعلة. وإذا نظرنا إلى أبسط تفاعل كيميائي A + B → C، فسنلاحظ ذلكفوري

سرعة التفاعل الكيميائي ليست ثابتة.

• الأدب
• Kubasov A. A. الحركية الكيميائية والحفز الكيميائي.
• Prigozhin I.، Defey R. الديناميكا الحرارية الكيميائية. نوفوسيبيرسك: ناوكا، 1966. 510 ص.

Yablonsky G.S.، Bykov V.I.، Gorban A.N.، النماذج الحركية للتفاعلات الحفزية، نوفوسيبيرسك: Nauka (Sib. Department)، 1983. - 255 ص.

مؤسسة ويكيميديا.

2010. انظر ما هو "معدل التفاعل الكيميائي" في القواميس الأخرى:

المفهوم الأساسي للحركية الكيميائية. بالنسبة للتفاعلات المتجانسة البسيطة، يتم قياس معدل التفاعل الكيميائي بالتغير في عدد مولات المادة المتفاعلة (عند حجم ثابت للنظام) أو بالتغير في تركيز أي من المواد البادئة...القاموس الموسوعي الكبير معدل التفاعل الكيميائي

- المفهوم الأساسي للكيمياء. الحركية، والتي تعبر عن نسبة كمية المادة المتفاعلة (بالمولات) إلى الفترة الزمنية التي حدث خلالها التفاعل. وبما أن تركيزات المواد المتفاعلة تتغير أثناء التفاعل، فإن المعدل عادة ما يكون ...- الكمية التي تميز شدة التفاعل الكيميائي. معدل تكوين منتج التفاعل هو كمية هذا المنتج نتيجة التفاعل لكل وحدة زمنية لكل وحدة حجم (إذا كان التفاعل متجانسًا) أو لكل... ...

المفهوم الأساسي للحركية الكيميائية. بالنسبة للتفاعلات المتجانسة البسيطة، يتم قياس معدل التفاعل الكيميائي بالتغير في عدد مولات المادة المتفاعلة (عند حجم ثابت للنظام) أو بالتغير في تركيز أي من المواد البادئة... القاموس الموسوعي

كمية تميز شدة التفاعل الكيميائي (انظر التفاعلات الكيميائية). معدل تكوين منتج التفاعل هو مقدار هذا المنتج الناتج من التفاعل لكل وحدة زمنية لكل وحدة حجم (إذا... ...

أساسي مفهوم الكيمياء حركية. لتفاعلات متجانسة بسيطة من S. x. ص. يتم قياسه بالتغير في عدد الشامات المتفاعلة في va (مع حجم ثابت للنظام) أو بالتغير في تركيز أي من va الأولي أو منتجات التفاعل (إذا كان حجم النظام ...

للتفاعلات المعقدة التي تتكون من عدة المراحل (تفاعلات بسيطة أو أولية)، الآلية عبارة عن مجموعة من المراحل، ونتيجة لذلك يتم تحويل المواد الأولية إلى منتجات. يمكن للجزيئات أن تعمل كوسيط في هذه التفاعلات... ... العلوم الطبيعية. القاموس الموسوعي

- (eng. تفاعل الاستبدال المحب للنواة) تفاعلات الاستبدال التي يتم فيها تنفيذ الهجوم بواسطة كاشف أليف النواة يحمل زوجًا وحيدًا من الإلكترونات. تسمى المجموعة المغادرة في تفاعلات الاستبدال المحبة للنواة بـ nucleofuge. كل شيء... ويكيبيديا

تحويل بعض المواد إلى مواد أخرى تختلف عن المواد الأصلية في التركيب أو التركيب الكيميائي. العدد الإجمالي لذرات كل عنصر معين، وكذلك العناصر الكيميائية نفسها التي تتكون منها المواد، تبقى في R. x. دون تغيير؛ هذا ر.س... الموسوعة السوفيتية الكبرى

سرعة الرسم- السرعة الخطية لحركة المعدن عند الخروج من القالب، م/ث. في آلات الرسم الحديثة تصل سرعة الرسم إلى 50-80 م/ث. ومع ذلك، حتى عند سحب الأسلاك، فإن السرعة، كقاعدة عامة، لا تتجاوز 30-40 م / ث. في… … القاموس الموسوعي للمعادن

معدل التفاعلات الكيميائية. التوازن الكيميائي

يخطط:

1. مفهوم معدل التفاعل الكيميائي.

2. العوامل المؤثرة على معدل التفاعل الكيميائي.

3. التوازن الكيميائي. العوامل المؤثرة على توازن الإزاحة. مبدأ لو شاتيليه.

تحدث التفاعلات الكيميائية بمعدلات مختلفة. تحدث التفاعلات بسرعة كبيرة في المحاليل المائية. على سبيل المثال، إذا تم تصريف محاليل كلوريد الباريوم وكبريتات الصوديوم، يترسب على الفور راسب أبيض من كبريتات الباريوم. يقوم الإيثيلين بسرعة، ولكن ليس على الفور، بتغيير لون ماء البروم. يتشكل الصدأ ببطء على الأجسام الحديدية، وتظهر البلاك على منتجات النحاس والبرونز، وتتعفن أوراق الشجر.

يدرس العلم معدل التفاعل الكيميائي، وكذلك تحديد مدى اعتماده على ظروف العملية - الحركية الكيميائية.

إذا حدثت التفاعلات في وسط متجانس، على سبيل المثال، في محلول أو مرحلة غازية، فإن تفاعل المواد المتفاعلة يحدث في كامل الحجم. تسمى ردود الفعل هذه متجانس.

إذا حدث تفاعل بين مواد في حالات تجميع مختلفة (على سبيل المثال، بين مادة صلبة وغاز أو سائل) أو بين مواد غير قادرة على تكوين وسط متجانس (على سبيل المثال، بين سائلين غير قابلين للامتزاج)، فإنه يحدث فقط على سطح التلامس للمواد. تسمى ردود الفعل هذه غير متجانسة.

يتم تحديد υ من التفاعل المتجانس من خلال التغير في كمية المادة لكل وحدة لكل وحدة حجم:

υ =Δn / Δt ∙V

حيث Δ n هو التغير في عدد مولات إحدى المواد (غالبًا ما تكون المادة الأصلية، ولكنها قد تكون أيضًا منتج تفاعل)، (mol)؛

V – حجم الغاز أو المحلول (لتر)

بما أن Δn / V = ​​ΔC (التغير في التركيز)، إذن

υ =Δ C / Δt (مول/لتر∙ث)

يتم تحديد υ من التفاعل غير المتجانس من خلال التغير في كمية المادة لكل وحدة زمنية على وحدة سطح ملامسة المواد.

υ =Δn / Δt ∙ S

حيث Δ ن - التغير في كمية المادة (الكاشف أو المنتج)، (مول)؛

Δt – الفاصل الزمني (ث، دقيقة)؛

S – مساحة سطح ملامسة المواد (سم2، م2)

لماذا معدلات ردود الفعل المختلفة ليست هي نفسها؟

لكي يبدأ التفاعل الكيميائي، يجب أن تتصادم جزيئات المواد المتفاعلة. ولكن ليس كل تصادم يؤدي إلى تفاعل كيميائي. لكي يؤدي الاصطدام إلى تفاعل كيميائي، يجب أن تتمتع الجزيئات بطاقة عالية بما فيه الكفاية. تسمى الجسيمات التي يمكن أن تخضع لتفاعل كيميائي عند الاصطدام نشيط.لديهم طاقة زائدة مقارنة بمتوسط ​​طاقة معظم الجزيئات - طاقة التنشيط الفعل ه.تحتوي المادة على عدد أقل بكثير من الجزيئات النشطة مقارنة بمتوسط ​​الطاقة، لذلك لكي تبدأ العديد من التفاعلات، يجب إعطاء النظام بعض الطاقة (ومضة من الضوء، التسخين، الصدمة الميكانيكية).

حاجز الطاقة (القيمة الفعل ه) يختلف باختلاف التفاعلات، فكلما كان أقل، كان التفاعل أسهل وأسرع.

2. العوامل المؤثرة υ(عدد تصادمات الجسيمات وكفاءتها).

1) طبيعة المواد المتفاعلة:تكوينها وبنيتها => طاقة التنشيط

▪ أقل الفعل هكلما كان υ أكبر؛

لو الفعل ه < 40 кДж/моль, то это значит, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к их взаимодействию, и скорость такой реакции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, т.к. в этих реакциях участвуют разноименнозаряженные частицы, и энергия активации в этих случаях ничтожно мала.

لو الفعل ه> 120 كيلوجول/مول، هذا يعني أن جزءًا صغيرًا فقط من التصادمات بين الجسيمات المتفاعلة يؤدي إلى تفاعل. معدل ردود الفعل هذه منخفض جدا. على سبيل المثال، صدأ الحديد، أو

يكاد يكون من المستحيل ملاحظة حدوث تفاعل تخليق الأمونيا في درجات الحرارة العادية.

لو الفعل هإذا كانت قيمها متوسطة (40 – 120 كيلوجول/مول)، فإن معدل هذه التفاعلات سيكون متوسطاً. وتشمل هذه التفاعلات تفاعل الصوديوم مع الماء أو الإيثانول، وتغير لون ماء البروم مع الإيثيلين، وما إلى ذلك.

2) درجة حرارة: عند t لكل 10 0 درجة مئوية، υ 2-4 مرات (قاعدة فانت هوف).

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

عند t، عدد الجزيئات النشطة (s الفعل ه) واصطداماتها النشطة.

المهمة 1.معدل تفاعل معين عند 0 0 C يساوي 1 mol/l ∙ h، ومعامل درجة حرارة التفاعل هو 3. ما معدل هذا التفاعل عند 30 0 C؟

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

υ 2 =1∙3 30-0/10 = 3 3 =27 مول/لتر∙ساعة

3) تركيز:كلما زاد عدد الاصطدامات و υ. عند درجة حرارة ثابتة للتفاعل mA + nB = C طبقاً لقانون فعل الكتلة:

υ = ك ∙ ج أ م ∙ ج ب ن

حيث k هو المعدل الثابت؛

ج – التركيز (مول/لتر)

قانون الفعل الجماعي:

تتناسب سرعة التفاعل الكيميائي مع حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة بقوى تساوي معاملاتها في معادلة التفاعل.

Z.d.m. لا يأخذ في الاعتبار تركيز المواد المتفاعلة في الحالة الصلبة، لأن تتفاعل على الأسطح وعادة ما تظل تركيزاتها ثابتة.

المهمة 2.يتم التفاعل وفقًا للمعادلة A + 2B → C. كم مرة وكيف يتغير معدل التفاعل عندما يزيد تركيز المادة B بمقدار 3 مرات؟

الحل:υ = k ∙ C A m ∙ C B n

υ = ك ∙ ج أ ∙ ج ب 2

υ 1 = ك ∙ أ ∙ ب ​​2

υ 2 = ك ∙ أ ∙ 3 في 2

υ 1 / υ 2 = أ ∙ في 2 / أ ∙ 9 في 2 = 1/9

الجواب: سيزيد 9 مرات

بالنسبة للمواد الغازية، يعتمد معدل التفاعل على الضغط

كلما زاد الضغط، زادت السرعة.

4) المحفزات– المواد التي تغير آلية التفاعل وتقلل الفعل ه => υ .

▪ تظل المحفزات دون تغيير بعد اكتمال التفاعل

▪ الإنزيمات هي محفزات بيولوجية، وهي بروتينات بطبيعتها.

▪ مثبطات – المواد التي ↓ υ

5) بالنسبة للتفاعلات غير المتجانسة، تعتمد υ أيضًا على:

▪ على حالة سطح التلامس للمواد المتفاعلة.

قارن: تم صب كميات متساوية من محلول حمض الكبريتيك في أنبوبين اختبار وفي نفس الوقت تم إسقاط مسمار حديدي في أحدهما وبرادة الحديد في الآخر، مما أدى إلى زيادة عدد جزيئاته التي يمكن أن تتفاعل في نفس الوقت . لذلك، في أنبوب الاختبار الثاني سيكون معدل التفاعل أكبر منه في الأول.

في الحياة نواجه تفاعلات كيميائية مختلفة. بعضها، مثل صدأ الحديد، يمكن أن يستمر لعدة سنوات. أما البعض الآخر، مثل تخمير السكر وتحويله إلى كحول، فيستغرق عدة أسابيع. يحترق الحطب الموجود في الموقد في غضون ساعتين، ويحترق البنزين في المحرك في جزء من الثانية.

لتقليل تكاليف المعدات، تعمل المصانع الكيميائية على زيادة سرعة التفاعلات. ويجب إبطاء بعض العمليات، مثل تلف الطعام وتآكل المعادن.

معدل التفاعل الكيميائييمكن التعبير عنها ك التغير في كمية المادة (n, modulo) لكل وحدة زمنية (t) - قارن سرعة جسم متحرك في الفيزياء كتغير في الإحداثيات لكل وحدة زمنية: υ = Δx/Δt. بحيث لا تعتمد السرعة على حجم الوعاء الذي يحدث فيه التفاعل، نقسم التعبير على حجم المواد المتفاعلة (v)، أي نحصل علىالتغير في كمية المادة لكل وحدة زمنية لكل وحدة حجم، أو التغير في تركيز إحدى المواد في وحدة الزمن:

ن 2 – ن 1 Δن
υ = –––––––––– = –––––––– = Δс/Δt (1)
(ر 2 − ر 1) الخامس Δt v

حيث c = n / v هو تركيز المادة،

Δ (اقرأ "دلتا") هي تسمية مقبولة بشكل عام للتغيير في القيمة.

إذا كانت المواد لها معاملات مختلفة في المعادلة، فإن معدل التفاعل لكل منها المحسوب باستخدام هذه الصيغة سيكون مختلفًا. على سبيل المثال، تفاعل 2 مول من ثاني أكسيد الكبريت بشكل كامل مع 1 مول من الأكسجين خلال 10 ثوانٍ في 1 لتر:

2SO2 + O2 = 2SO3

معدل الأكسجين سيكون: υ = 1: (10 1) = 0.1 مول/لتر ث

السرعة لثاني أكسيد الكبريت: υ = 2: (10 1) = 0.2 مول/لتر ث- وهذا لا يحتاج إلى حفظ وقول أثناء الامتحان، يتم إعطاء المثال حتى لا يختلط عليك الأمر إذا طرأ هذا السؤال.

غالبًا ما يتم التعبير عن معدل التفاعلات غير المتجانسة (التي تتضمن المواد الصلبة) لكل وحدة مساحة من الأسطح الملامسة:

Δن
υ = –––––– (2)
Δ س

تسمى التفاعلات غير متجانسة عندما تكون المواد المتفاعلة في مراحل مختلفة:

• مادة صلبة مع مادة صلبة أو سائلة أو غازية أخرى،
• اثنين من السوائل غير القابلة للامتزاج
• سائل مع غاز.

تحدث تفاعلات متجانسة بين المواد في مرحلة واحدة:

• بين السوائل المخلوطة جيدًا،
• الغازات,
• المواد في المحاليل.

الظروف التي تؤثر على معدل التفاعلات الكيميائية

1) تعتمد سرعة التفاعل على طبيعة المواد المتفاعلة. ببساطة، تتفاعل المواد المختلفة بمعدلات مختلفة. على سبيل المثال، يتفاعل الزنك بعنف مع حمض الهيدروكلوريك، بينما يتفاعل الحديد ببطء شديد.

2) كلما زادت سرعة التفاعل، كلما كان أسرع تركيزالمواد. سوف يتفاعل الزنك لفترة أطول مع حمض مخفف للغاية.

3) تزداد سرعة التفاعل بشكل ملحوظ مع الزيادة درجة حرارة. على سبيل المثال، لكي يحترق الوقود، من الضروري إشعاله، أي زيادة درجة الحرارة. بالنسبة للعديد من التفاعلات، تكون زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية مصحوبة بزيادة في المعدل بمقدار 2-4 أضعاف.

4) السرعة غير متجانسةردود الفعل تزداد مع الزيادة أسطح المواد المتفاعلة. عادة ما يتم طحن المواد الصلبة لهذا الغرض. على سبيل المثال، لكي تتفاعل مساحيق الحديد والكبريت عند تسخينها، يجب أن يكون الحديد على شكل نشارة ناعمة.

يرجى ملاحظة أنه في هذه الحالة يتم تضمين الصيغة (1)! الصيغة (2) تعبر عن السرعة لكل وحدة مساحة، وبالتالي لا يمكن أن تعتمد على المساحة.

5) تعتمد سرعة التفاعل على وجود المحفزات أو المثبطات.

المحفزات- المواد التي تتسارع التفاعلات الكيميائية، لكنهم أنفسهم لا يستهلكون. مثال على ذلك هو التحلل السريع لبيروكسيد الهيدروجين مع إضافة محفز - أكسيد المنغنيز (IV):

2H2O2 = 2H2O + O2

يبقى أكسيد المنغنيز (IV) في القاع ويمكن إعادة استخدامه.

مثبطات- المواد التي تبطئ التفاعل. على سبيل المثال، تتم إضافة مثبطات التآكل إلى نظام تسخين المياه لإطالة عمر الأنابيب والمشعات. وفي السيارات، تتم إضافة مثبطات التآكل إلى سائل الفرامل وسائل التبريد.

بعض الأمثلة الأخرى.

معدل التفاعل الكيميائي- التغير في كمية إحدى المواد المتفاعلة لكل وحدة زمنية في وحدة مساحة التفاعل.

تتأثر سرعة التفاعل الكيميائي بالعوامل التالية:

• طبيعة المواد المتفاعلة.
• تركيز المواد المتفاعلة.
• سطح التلامس للمواد المتفاعلة (في التفاعلات غير المتجانسة)؛
• درجة حرارة؛
• عمل المحفزات.

نظرية الاصطدام النشطيسمح لنا بشرح تأثير عوامل معينة على معدل التفاعل الكيميائي. الأحكام الرئيسية لهذه النظرية:

• تحدث التفاعلات عندما تصطدم جزيئات المواد المتفاعلة التي لها طاقة معينة.
• كلما زاد عدد الجسيمات المتفاعلة، كلما اقتربت من بعضها البعض، زادت احتمالية اصطدامها وتفاعلها.
• التصادمات الفعالة فقط هي التي تؤدي إلى رد فعل، أي: تلك التي يتم فيها تدمير أو إضعاف "الروابط القديمة" وبالتالي يمكن تشكيل روابط "جديدة". للقيام بذلك، يجب أن يكون لدى الجزيئات طاقة كافية.
• يسمى الحد الأدنى من الطاقة الزائدة اللازمة للتصادم الفعال للجزيئات المتفاعلة طاقة التنشيط إيا.
• نشاط المواد الكيميائيةيتجلى في انخفاض طاقة التنشيط للتفاعلات التي تنطوي عليها. كلما انخفضت طاقة التنشيط، زاد معدل التفاعل.على سبيل المثال، في التفاعلات بين الكاتيونات والأنيونات، تكون طاقة التنشيط منخفضة جدًا، لذلك تحدث مثل هذه التفاعلات على الفور تقريبًا

تأثير تركيز المواد المتفاعلة على سرعة التفاعل

مع زيادة تركيز المواد المتفاعلة، يزداد معدل التفاعل. لكي يحدث التفاعل، يجب أن يجتمع جزيئين كيميائيين معًا، وبالتالي فإن معدل التفاعل يعتمد على عدد التصادمات بينهما. تؤدي الزيادة في عدد الجزيئات في حجم معين إلى حدوث تصادمات أكثر تكرارًا وزيادة في معدل التفاعل.

إن الزيادة في معدل التفاعل الذي يحدث في الطور الغازي سوف تنتج عن زيادة الضغط أو انخفاض الحجم الذي يشغله الخليط.

بناءً على البيانات التجريبية في عام 1867، توصل العلماء النرويجيون K. Guldberg وP. Waage، وبشكل مستقل عنهم في عام 1865، العالم الروسي N.I. صاغ بيكيتوف القانون الأساسي للحركية الكيميائية اعتماد معدل التفاعل على تركيزات المواد المتفاعلة -

قانون العمل الجماعي (LMA):

تتناسب سرعة التفاعل الكيميائي مع حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة بقوى تساوي معاملاتها في معادلة التفاعل. ("الكتلة الفعالة" مرادف لمفهوم "التركيز" الحديث)

أأ +ب =ج +د د,أين ك- معدل التفاعل ثابت

يتم تنفيذ ZDM فقط للتفاعلات الكيميائية الأولية التي تحدث في مرحلة واحدة. إذا استمر التفاعل بالتتابع عبر عدة مراحل، فإن السرعة الإجمالية للعملية بأكملها يتم تحديدها من خلال أبطأ جزء فيها.

عبارات لمعدلات أنواع مختلفة من ردود الفعل

يشير ZDM إلى ردود فعل متجانسة. إذا كان التفاعل غير متجانس (الكواشف في حالات مختلفة من التجميع)، فإن معادلة ZDM تتضمن الكواشف السائلة فقط أو الكواشف الغازية فقط، ويتم استبعاد الكواشف الصلبة، مما يؤثر فقط على المعدل الثابت k.

جزيئية التفاعلهو الحد الأدنى لعدد الجزيئات المشاركة في عملية كيميائية أولية. بناءً على الجزيئية، تنقسم التفاعلات الكيميائية الأولية إلى جزيئية (A →) وثنائية الجزيئية (A + B →)؛ التفاعلات الثلاثية الجزيئية نادرة للغاية.

معدل التفاعلات غير المتجانسة

• يعتمد على مساحة سطح الاتصال بين المواد، أي. على درجة طحن المواد واكتمال خلط الكواشف.
• ومن الأمثلة على ذلك حرق الخشب. يحترق الجذع بأكمله ببطء نسبيًا في الهواء. إذا قمت بزيادة سطح ملامسة الخشب للهواء، وتقسيم السجل إلى رقائق، فسوف يزيد معدل الاحتراق.
• يُسكب الحديد القابل للاشتعال على ورقة من ورق الترشيح. أثناء السقوط، تسخن جزيئات الحديد وتشعل النار في الورق.

تأثير درجة الحرارة على معدل التفاعل

في القرن التاسع عشر، اكتشف العالم الهولندي فانت هوف بشكل تجريبي أنه مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، تزيد معدلات العديد من التفاعلات بمقدار 2-4 مرات.

قاعدة فانت هوف

ولكل زيادة بمقدار 10 درجات مئوية في درجة الحرارة، يزداد معدل التفاعل بمقدار 2-4 مرات.

هنا γ (الحرف اليوناني "جاما") - ما يسمى بمعامل درجة الحرارة أو معامل فانت هوف، يأخذ القيم من 2 إلى 4.

لكل تفاعل محدد، يتم تحديد معامل درجة الحرارة تجريبيا. إنه يوضح بالضبط عدد المرات التي يزيد فيها معدل تفاعل كيميائي معين (وثابت معدله) مع كل زيادة بمقدار 10 درجات في درجة الحرارة.

تُستخدم قاعدة فانت هوف لتقريب التغير في ثابت معدل التفاعل مع زيادة أو انخفاض درجة الحرارة. تم إنشاء علاقة أكثر دقة بين ثابت المعدل ودرجة الحرارة من قبل الكيميائي السويدي سفانتي أرينيوس:

كيف أكثر E رد فعل محدد، لذلك أقل(عند درجة حرارة معينة) سيكون المعدل الثابت k (والمعدل) لهذا التفاعل. تؤدي الزيادة في T إلى زيادة ثابت المعدل، وهذا ما يفسره حقيقة أن الزيادة في درجة الحرارة تؤدي إلى زيادة سريعة في عدد الجزيئات "النشطة" القادرة على التغلب على حاجز التنشيط Ea.

تأثير المحفز على معدل التفاعل

يمكنك تغيير معدل التفاعل باستخدام مواد خاصة تعمل على تغيير آلية التفاعل وتوجيهها على طول مسار أكثر ملاءمة للطاقة مع طاقة تنشيط أقل.

المحفزات- هي المواد التي تشارك في التفاعل الكيميائي وتزيد من سرعته ولكنها في نهاية التفاعل تبقى دون تغيير نوعيا وكميا.

مثبطات- المواد التي تبطئ التفاعلات الكيميائية.

يسمى تغيير معدل التفاعل الكيميائي أو اتجاهه باستخدام المحفز الحفز .

سرعة رد الفعليتم تحديده من خلال التغير في التركيز المولي لأحد المواد المتفاعلة:

V = ± ((C 2 - C 1) / (t 2 - t 1)) = ± (DC / Dt)

حيث C 1 و C 2 هما التركيزات المولية للمواد في الأوقات t 1 و t 2، على التوالي (علامة (+) - إذا تم تحديد المعدل بواسطة منتج التفاعل، علامة (-) - بواسطة مادة البداية).

تحدث التفاعلات عندما تصطدم جزيئات المواد المتفاعلة. يتم تحديد سرعتها من خلال عدد الاصطدامات واحتمالية أن تؤدي إلى التحول. يتم تحديد عدد التصادمات من خلال تركيزات المواد المتفاعلة، ويتم تحديد احتمال التفاعل من خلال طاقة الجزيئات المتصادمة.
العوامل المؤثرة على سرعة التفاعلات الكيميائية.
1. طبيعة المواد المتفاعلة. تلعب طبيعة الروابط الكيميائية وبنية جزيئات الكاشف دورًا مهمًا. تسير التفاعلات في اتجاه تدمير الروابط الأقل قوة وتكوين مواد ذات روابط أقوى. ومن ثم، فإن كسر الروابط في جزيئات الهيدروجين والنيتروجين يتطلب طاقات عالية؛ هذه الجزيئات متفاعلة قليلاً. يتطلب كسر الروابط في الجزيئات ذات القطبية العالية (HCl، H 2 O) طاقة أقل، ومعدل التفاعل أعلى بكثير. تحدث التفاعلات بين الأيونات في محاليل الإلكتروليت على الفور تقريبًا.
أمثلة
يتفاعل الفلور مع الهيدروجين بشكل انفجاري في درجة حرارة الغرفة، ويتفاعل البروم مع الهيدروجين ببطء عند تسخينه.
يتفاعل أكسيد الكالسيوم مع الماء بقوة، ويطلق الحرارة؛ أكسيد النحاس - لا يتفاعل.

2. التركيز. مع زيادة التركيز (عدد الجزيئات لكل وحدة حجم)، تحدث تصادمات جزيئات المواد المتفاعلة في كثير من الأحيان - يزداد معدل التفاعل.
قانون العمل الجماعي (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
يتناسب معدل التفاعل الكيميائي طرديا مع ناتج تراكيز المواد المتفاعلة.

أأ + ب ب + . . . ® . . .

• [أ] أ [ب] ب. . .

يعتمد ثابت معدل التفاعل k على طبيعة المواد المتفاعلة ودرجة الحرارة والمحفز، ولكنه لا يعتمد على تركيزات المواد المتفاعلة.
المعنى الفيزيائي لثابت المعدل هو أنه يساوي معدل التفاعل عند وحدة تركيز المواد المتفاعلة.
بالنسبة للتفاعلات غير المتجانسة، لا يتم تضمين تركيز الطور الصلب في التعبير عن معدل التفاعل.

3. درجة الحرارة. ولكل زيادة بمقدار 10 درجات مئوية في درجة الحرارة، يزيد معدل التفاعل بمقدار 2-4 مرات (قاعدة فانت هوف). مع زيادة درجة الحرارة من t 1 إلى t 2، يمكن حساب التغير في معدل التفاعل باستخدام الصيغة:

		(ر2 - ر1) / 10
فت 2 / فت 1	= ز

(حيث Vt 2 و Vt 1 هما معدلا التفاعل عند درجتي الحرارة t 2 و t 1 على التوالي؛ g هو معامل درجة الحرارة لهذا التفاعل).
تنطبق قاعدة Van't Hoff فقط في نطاق درجات حرارة ضيق. والأكثر دقة هي معادلة أرهينيوس:

• ه-EA/RT

أين
A ثابت حسب طبيعة المواد المتفاعلة؛
R هو ثابت الغاز العالمي؛

Ea هي طاقة التنشيط، أي. هي الطاقة التي يجب أن تمتلكها الجزيئات المتصادمة لكي يؤدي التصادم إلى تحول كيميائي.
مخطط الطاقة للتفاعل الكيميائي.

رد فعل طارد للحرارة	رد فعل ماص للحرارة

أ - الكواشف، ب - المركب المنشط (الحالة الانتقالية)، ج - المنتجات.
كلما زادت طاقة التنشيط Ea، زاد معدل التفاعل مع زيادة درجة الحرارة.

4. سطح الاتصال للمواد المتفاعلة. بالنسبة للأنظمة غير المتجانسة (عندما تكون المواد في حالات مختلفة من التجميع)، كلما زاد حجم سطح التلامس، كلما حدث التفاعل بشكل أسرع. يمكن زيادة المساحة السطحية للمواد الصلبة عن طريق طحنها، وللمواد القابلة للذوبان عن طريق إذابتها.

5. الحفز. تسمى المواد التي تشارك في التفاعلات وتزيد من سرعتها، وتبقى دون تغيير في نهاية التفاعل، بالمحفزات. ترتبط آلية عمل المحفزات بانخفاض طاقة التنشيط للتفاعل بسبب تكوين مركبات وسيطة. في الحفز المتجانستشكل الكواشف والمحفز مرحلة واحدة (في نفس حالة التجميع)، مع الحفز غير المتجانس- مراحل مختلفة (في حالات مختلفة من التجميع). في بعض الحالات، يمكن إبطاء حدوث العمليات الكيميائية غير المرغوب فيها بشكل حاد عن طريق إضافة مثبطات إلى وسط التفاعل ("الظاهرة"). التحفيز السلبي").