ملخص نظرية التصادم والعوامل المؤثرة في سرعة التفاعل، الكيمياء

نظرية التصادم

• نظرية التصادم: لحدوث تفاعلٍ كيميائيّ يجب تصادم جسيمات الموادّ المتفاعلة معًا، سواء أكانت ذرّاتٍ أم أيوناتٍ أم جزيئات، وأن تكون طاقة التصادم كافيةً لتكسير الروابط بين الجسيمات المتفاعلة وتكوين روابط جديدة، وأن يكون اتجاه تصادم هذه الجسيمات صحيحًا
• تصادم جسيمات الموادّ المتفاعلة معًا، سواء أكانت ذرّاتٍ أم أيوناتٍ أم جزيئات.
• أن تكون طاقة التصادم كافيةً لتكسير الروابط بين الجسيمات المتفاعلة وتكوين روابط جديدة.
• أن يكون اتجاه تصادم هذه الجسيمات صحيحًا.

اتجاه التصادم والمعقّد المنشط

• التصادم الفعّال: التصادم الذي يمتلك طاقةً كافية ويؤدّي إلى حدوث التفاعل وتكوين النواتج
• المعقّد المنشّط: حالةٌ انتقاليّة غير مستقرّة من تجمّع الذرّات يبدأ فيها تكسير الروابط وتكوين روابط جديدة، ولها أعلى طاقة
• أن يكون تصادم الجسيمات المتفاعلة في الاتجاه الصحيح (الاتجاه المناسب).
• أن تمتلك الحدّ الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل.

طاقة التنشيط

• طاقة التنشيط: الحدّ الأدنى من الطاقة الحركيّة التي يجب أن تكتسبها الجسيمات المتصادمة كي تبدأ التفاعل وتكوّن المعقّد المنشّط
• التغيّر في المحتوى الحراري للتفاعل: فرق الطاقة بين طاقة الموادّ المتفاعلة وطاقة الموادّ الناتجة
• طاقة تنشيط التفاعل العكسي: فرق الطاقة بين طاقة الموادّ الناتجة وطاقة المعقّد المنشّط
• أنّ طاقة التنشيط في الشكل ⁦(a)⁩ أقلّ منها في الشكل ⁦(b)⁩، وبالتالي فإنّ عدد الجسيمات التي تمتلك هذه الطاقة أكبر؛ فتكون سرعة التفاعل في الشكل ⁦(a)⁩ أكبر، ويزداد احتمال تكوّن النواتج.
• أمّا في الشكل ⁦(b)⁩ فألاحظ أنّ طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل عالية؛ وهذا يعني أنّ عددًا قليلًا من الجسيمات يمكن أن يمتلك طاقةً كافية لتكوين المعقّد المنشّط؛ فتكون سرعة التفاعل أبطأ.
• $\ce{CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g)}$
• الموادّ المتفاعلة تمتلك كمّيّةً من الطاقة تسمّى: طاقة الموادّ المتفاعلة أو المحتوى الحراريّ للموادّ المتفاعلة، ويُرمَز إليها بالرمز $H_R$.
• الموادّ الناتجة تمتلك كمّيّةً من الطاقة تسمّى: طاقة الموادّ الناتجة أو المحتوى الحراريّ للموادّ الناتجة، ويُرمَز إليها بالرمز $H_P$.
• $\Delta H = H_P - H_R$
• يبدأ تكسير الروابط وتكوين روابط جديدة.
• ومن ثمّ يتكوّن المعقّد المنشّط.
• ثمّ تتكوّن الموادّ الناتجة.
• $\Delta H = Ea_1 - Ea_2$

درجة الحرارة

• تمثّل المساحة تحت كلّ منحنى عدد الجسيمات عند درجة حرارة معيّنة.
• بزيادة درجة الحرارة فإنّ متوسّط الطاقة الحركيّة $A_2$ للجسيمات عند درجة الحرارة $T_2$ أعلى من متوسّط الطاقة الحركيّة $A_1$ عند درجة الحرارة $T_1$.
• طاقة التنشيط للتفاعل $E_a$ لا تتغيّر بتغيّر درجة الحرارة.

العامل المساعد (الحفاز)

• طاقة التنشيط للتفاعل بوجود العامل المساعد $Ea^*_1$، أقلّ منها للتفاعل من دون وجود العامل المساعد $Ea_1$.
• طاقة الموادّ المتفاعلة والناتجة لا تتأثّر بوجود العامل المساعد.

الإثراء والتوسع: تقليل تلف الأطعمة

• المثبّطات: مواد تقلل من سرعة التفاعل عن طريق زيادة طاقة التنشيط
• تزداد سرعة التفاعل بزيادة درجة الحرارة.
• فعند إعداد الطعام نزيد درجة الحرارة لإنضاجه.
• ولكن ترك الأطعمة في درجة حرارة الغرفة مدّة طويلة يؤدي إلى تلفها.
• بسبب حدوث تفاعلات كيميائية، فالتفاعلات الكيميائية التي تسبب تلف الأطعمة تكون أسرع كثيرًا عند درجة حرارة الغرفة منها عند وضع الأطعمة في الثلاجة.