طاقة التنشيط

2011 الطاقة و التفاعلات

گريس گوپر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

عندما يصطدم جزيئان ببعضهما،

يلتصقان معاً في بعض الأحيان ويكوّنا جزيئاً مؤقتاً. هذه الجزيئات الوسيطة المؤقتة، التي يُطلق عليها اسم «المعقد النشط»، لها في أغلب الأحيان طاقة كبيرة لكنها تظل موجودة لفترة قصيرة فقط، حيث تتفكك إلى جزيئات نواتج أو تتحول إلى جزيئات تفاعل. تؤدي هذه العملية دوراً مهماً جداً في التفاعلات. تصوّر اصطدام جزيئين ببعضيهما لتكوين معقد نشط، و بعد فترة قصيرة يتفكك، مكوناً جزيئات

الناتج. وكي نكوّن المعقد النشط، لابدّ للمتفاعلات أن تستهلك كمية محددة من الطاقة. يُطلق على الفرق بين هذه الطاقة ووسطي طاقة جزيئات المتفاعل اسم «طاقة التنشيط». وكلما كان هذا الفرق أكبر، تكوّن المعقد النشط ببطء أشد، ولا يحدث التفاعل من تلقاء ذاته في هذه الحالة حتى ولو كان من النوع الطارد للحرارة (بمعنى أن طاقة النواتج أقل من طاقة المتفاعلات).ولابدّ من تزويد الجزيئات بطاقة تنشيط قبل أن يبدأ التفاعل، ويمكن تشبيه هذا الوضع بمثال

برميل النفط الموجود داخل حفرة في أعلى الهضبة، إذ لابدّ من دفع البرميل خارج الحفرة كي يبدأ في التدحرج إلى أسفل الهضبة. ونستطيع تشبيه الطاقة الممنوحة لدفع البرميل إلى الأعلى بطاقة التنشيط التي نحتاج إليها كي نكوّن المعقد النشط. إذا كان التفاعل كله طارداً للحرارة، تنبعث الطاقة بين مرحلتي بداية ونهاية

التفاعل؛ لذلك عندما يتفكك المعقد النشط خلال التفاعل الطارد للحرارة، يحرر كمية من الطاقة تفوق كمية الطاقة التي امتصها أثناء تكوّنه، ويفسر هذا سبب

إطلاق التفاعل ككل للطاقة. من جهة أخرى، إذا كان التفاعل ماصاً للحرارة (ممتصاً للطاقة)؛ فإن المعقد النشط يحرر كمية طاقة خلال تفككه تقل عن تلك التي استهلكت أثناء تكوينه. إن العديد من المحفِّزات تعمل من خلال تخفيض طاقة تنشيط التفاعل، كي يبدأ التفاعل بسهولة وتتكوّن النواتج بسرعة.