المنحنيات البيانية للتفاعلات

2011 الطاقة و التفاعلات

گريس گوپر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

كي نقيس مدى سرعة حدوث التفاعل، نحتاج لقياس إما سرعة تكوّن ناتج واحد أو أكثر من نواتج التفاعل، أو معدل سرعة استهلاك المتفاعل خلال هذه العملية، وهذا يعني ضرورة معرفة الكمية الموجودة من الناتج أو

الكمية المتبقية من المتفاعل في أوقات مختلفة. ويتم ذلك عن طريق أخذ قياسات خلال فواصل زمنية محددة، وعلى سبيل المثال يتفكك مركّب فوق أكسيد الهيدروجين (H2O2)، كي يكوّن الأكسجين والماء. (يحدث هذا التفاعل ببطء ملحوظ عند درجة حرارة الغرفة، لكننا نستطيع تسريعه عن طريق رفع درجة الحرارة بإضافة مادة محفِّزة.) ولو رسمنا مخططاً بيانياً

لتركيزات فوق أكسيد الهيدروجين التي قمنا بقياسها مقابل مرور الزمن، سنحصل على منحنى بياني يظهر معدل سرعات التفاعل أثناء حدوث عملية

التفكك. يبيّن المخطط البياني (1) أن تركيز فوق أكسيد الهيدروجين يكون في أعلى مستوياته عند بدء التفاعل، لكنه ينخفض تدريجياً مع مرور الزمن أثناء تفكك فوق أكسيد الهيدروجين، ويصبح المنحنى البياني في أقصى درجات انحداره أثناء بدء التفاعل، مبيناً بأن تفاعل التفكك يبلغ أقصى سرعته عندما تكون مستويات فوق أكسيد الهيدروجين في أعلى درجاتها.

إذا نظرنا إلى النواتج المتكوّنة خلال التفاعل وليس إلى المتفاعلات المتلاشية، سنلاحظ بأن منحنى التفاعل يأخذ شكلاً مختلفاً. تصوّر، مثلاً، بأن متفاعلين يتفاعلان معاً كي يكوّنا ناتجين. فلو قمنا برسم مخطط بياني لتركيز أحد الناتجين مقابل الزمن، فقد يبدو مثل المخطط البياني رقم (2) على الصفحة (47).

وهنا أيضاً يكون التفاعل في أقصى سرعة في البداية، حيث المنحنى البياني في أعلى درجات انحداره. يكون التركيز على هذا المنحنى مرتفعاً؛ لأن المنحنى يظهر الناتج في حالة التكوّن خلال التفاعل، وليس أثناء تلاشي المتفاعل، ومع استمرار عملية التفاعل، تُستهلك المتفاعلات ويتباطأ معدل سرعة التفاعل، وبالتالي يستوي المنحنى. وفي النهاية، يتوقف التفاعل عن تكوين المزيد من النواتج، فيصبح منحنى التفاعل عبارة عن خط مستقيم ومنبسط.