شرح نظرية التصادم وسرعة التفاعل الكيميائي

مفهوم نظرية التصادم

هي تلك النظرية التي قام بابتكارها كل من ماكس تراوتز ووليام لويس، لتفسير حدوث بعض التفاعلات الكيميائية، وأيضا جاءت لتفسير الاختلاف في سرعة التفاعل مع بعضها.^[١]تقوم هذه النظرية بتفسير حدوث التفاعل كنتيجة لاصطدام الجسيمات المتفاعلة بعضها مع بعض، ولكن هذا لا يعني أن ينتج بالضرورة عن كل اصطدام تفاعل كيميائي، وإنما عدد محدد من هذه التصادمات يملك الطاقة اللازمة التي تكفي لحدوث تلامس فعال.^[١]يؤدي إلى تحول المتفاعلات إلى نواتج، يعود هذا الأمر إلى عدد محدد من الجزيئات تملك الطاقة اللازمة والتوجه المناسب أثناء التصادم من أجل كسر الروابط الموجودة وتشكيل روابط أخرى جديدة، تدعى التصادمات الفعالة بالتصادمات المثمرة.^[١]

نص نظرية التصادم

تعتبر هذه النظرية من النظريات القوية في التفاعل الكيميائي وتنص على ما يأتي:^[٢]

• من أجل حدوث عملية التفاعل الكيميائي يجب أن يحدث نوع من أنواع التصادم بين الجزيئات الداخلة في التفاعل.
• ولا بد أن تكون الجزيئات المتفاعلة هي التي تمتلك حد كبير من الطاقة اللازمة.
• وأن النصين السابقين يجب أن ينتج عنهما حدوث نوع من أنواع التصادم الفعالة.

فرضيات نظرية التصادم

فيما يأتي فرضيات النظرية:^[٣]

• يحصل التفاعل الكيميائي نتيجة تصادم دقائق المواد المتفاعلة مع بعضها وافترضت النظرية بأن شكل الدقائق المتصادمة كروية.
• تتناسب سرعة التفاعل طردياً مع عدد التصادمات الحاصلة بين دقائق المواد المتفاعلة في وحدة الزمن، حيث كلما زاد عدد التصادمات بين دقائق المواد المتفاعلة زادت احتمالية حدوث التفاعل.
• ليس من الضروري أن تكون جميع التصادمات فعالة وتقود إلى تكوين نواتج، وذلك لأن عدد التصادمات الحاصلة بين الدقائق عدد هائل في الظروف الاعتيادية، فلهذا إذا كان مثل هذا العدد الهائل من التصادمات دائما سوف يؤدي إلى تكوين نواتج لاكتملت جميع التفاعلات في لحظة دمج المواد المتفاعلة، لذلك فإن معظم التصادمات تكون غير فعالة ولا تؤدي دائما إلى إنتاج النواتج المطلوبة.

العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي

يوجد عدة عوامل مؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي، وفيما يأتي توضيحها:^[٤]

• تركيز المواد المتفاعلة

يوجد هناك علاقة طردية بينهما، فزيادة تركيز المواد المتفاعلة تؤدي إلى زيادة عدد التصادمات، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل.

• طبيعة المادة المتفاعلة

تختلف سرعة التفاعل للمواد، نتيجة لاختلاف التركيب الكيميائي لها، مثال: سرعة التفاعل الكيميائي للماء مع الصوديوم أكبر من تفاعله مع المغنيسيوم؛ وذلك لأن الصوديوم يعد أكثر نشاطًا من المغنيسيوم؛ بسبب احتواء الصوديوم في مداره الأخير على إلكترون واحد فقط فيسهل عليه فقده.

• مساحة سطح المواد المتفاعلة في الحالة الصلبة

يوجد علاقة طردية تربط ما بين سرعة التفاعل ومساحة السطح، فزيادة مساحة السطح تؤدي إلى زيادة عدد التصادمات، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل الكيميائي.

فمثلًا، يعد تفاعل الخل مع مسحوق الطباشير تفاعل سريع، حيث ينتج عنه كمية كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون، ويرجع ذلك إلى أن مساحة السطح المعرض للتفاعل في هذه الحالة أكبر؛ وهذا يزيد من عدد التصادمات الكلية المحتملة، فيزداد عدد التصادمات الفعالة، فتزداد سرعة التفاعل.

• زيادة درجة الحرارة

تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة عدد التصادمات، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل.

• العوامل المساعدة

تعتبر العوامل المساعدة، هي المواد التي تعمل على زيادة سرعة التفاعل الكيميائي دون أن يتم استهلاكها في التفاعل، حيث يبحث العامل المساعد عن مسار بديل للتفاعل، وتكون طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل بالمسار البديل الذي يوجد به العامل المساعد أقل منها في حالة إجراء التفاعل بغيابه.

يؤدي ذلك إلى تقليل طاقة تنشيط في كلا التفاعلين الأمامي والعكسي، كما تقل طاقة وضع المعقد المنشط بالمقدار نفسه فيقل زمن حدوث التفاعل، ولكن ذلك لا يؤثر في طاقة وضع كل من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة، ولا يؤثر في قيمة التغير في H.

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} The Editors of Encyclopaedia Britannica (22-7-2021), "collision theory"، britannica, Retrieved 10-4-2022. Edited.
2. ↑ "The Collision Theory", chem.libretexts,22-8-2020، Retrieved 7-4-2022. Edited.
3. ↑ William R (14-2-2019), Chemistry 2e, Pembroke: University of North Carolina, Page Chapter 12, Part Chapter 12. Edited.
4. ↑ "Factors Affecting Reaction Rates", Chemistry LibreTexts,17-7-2020، Retrieved 10-4-2022. Edited.