نبذة تعريفية عن سلوكية “الغاز” والعوامل المؤثرة على سرعة التفاعلات الكيميائية لإنتاجه

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

سلوكية الغاز العوامل المؤثرة على سرعة التفاعلات الكيميائية التفاعلات الكيميائية الكيمياء

الغازات هي مواد ليس لها حجم أو شكل ثابتين، وتتألف من جسيمات متحركة تتمدد عند انتقالها من مناطق ذات تركيز عالٍ إلى مناطق ذات تركيز منخفض.

تحدث التفاعلات الكيميائية دائماً، ويكون ذلك عندما تتحد الذرّات أو الجزيئات لتكوّن مواد كيميائية جديدة.

وقد يستغرق حدوث بعض هذه التفاعلات مئات، بل آلاف السنين، بينما يستغرق بعضها الآخر جزءاً من الثانية.

 

يقيس معدل سرعة التفاعل مدى سرعة حدوث التفاعل، فمعدل السرعة المنخفض أثناء التفاعل يعني اتحاد الذرّات والجزيئات بشكل أبطأ من التفاعل الذي يجري بمعدل أسرع.

تعدّ نظرية الاصطدام طريقة مفيدة لوصف سرعة أو بطء حدوث التفاعل، وتشير هذه النظرية إلى أن التفاعلات تحدث نتيجة الاصطدام بين الذرّات والجزيئات، فكلما ازداد عدد الذرّات والجزيئات في حيّز معيّن من الفراغ ازداد عدد مرات الاصطدام وأصبحت سرعة التفاعل أكبر.

تؤثر عدة عوامل في سرعة التفاعل الكيميائي، وأول هذه العوامل هو تركيز المتفاعلات أو المواد الداخلة في التفاعل، فالتركيز العالي يعني وجود عدد أكبر من الذرّات والجزيئات في حجم معين، ومن شأن ذلك زيادة احتمال اصطدام الجسيمات مع بعضها، وبالتالي يكون التفاعل أسرع.

 

كما تؤثر درجة الحرارة في سرعة التفاعل. ومن المعلوم أن الذرّات والجزيئات تتحرك باستمرار، فعند درجات الحرارة الأعلى، تكتسب الذرّات والجزيئات طاقة أكبر وتزداد حركتها بشكل ملحوظ، وهذا ما يزيد من احتمال اصطدامها وتفاعلها مع بعضها.

ويؤثر الضغط أيضاً في سرعة التفاعلات الكيميائية، فعندما نزيد الضغط يصبح الحيّز الذي تشغله الذرّات والجزيئات أقل، وهذا يزيد من فرصة اصطدامها ببعضها.

 

قياس سرعة التفاعل

من الصعوبة بمكان قياس معدل سرعة بعض التفاعلات لأن حدوث التفاعل لا يكون واضحاً في كثير من الأحيان.

عندما تتفاعل مادتان كيميائيتان لإنتاج غاز ما يكون قياس سرعة التفاعل أسهل أحياناً لأن تمدد الغاز يولّد الضغط.

وفي حال إنتاج كمية كافية من الغاز أثناء التفاعل يستطيع الضغط المتولد دفع الغازات والسوائل الأخرى، بل والأجسام الصلبة أيضاً وإزاحتها عن طريقه.

 

يُطلق على هذه العملية مصطلح «الإزاحة». وتستخدم الإزاحة في بعض الأجهزة، كمطافئ الحريق (انظر الشكل في الجهة اليسرى).

تبين لك الأنشطة الواردة في الصفحات التاية كيفية قياس سرعة التفاعل الكيميائي من خلال مراقبة إزاحة الماء بواسطة الغاز.

 

سلوكية الغاز

تنتشر الغازات أو تتمدد كي تملأ أي حيّز متوافر من الفراغ. عندما تتمدد الغازات، تنتقل دائماً من مناطق ذات تركيز عال.

حيث يكون فيها عدد الجسيمات أكبر، إلى مناطق ذات تركيز منخفض، ويكون فيها عدد الجسيمات أقل، وتسمى هذه العملية بـ "الانتشار".

تستمر الغازات بالانتشار في حيّز مغلق إلى أن تتوزع بالتساوي داخل ذلك الحيّز. تستمر عملية الانتشار لأن الجسيمات التي تكوّن الغازات تحاول إبقاء المسافات فيما بينها متماثلة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]