تعليمنظريات علمية
تعريف نظرية التصادم
ماهي نظرية التصادم
- تم ابتكار نظرية مبتكرة بواسطة شخص يدعى ماكس تراوتز في الفترة ما بين عام 1916 وعام 1918.
- تشير هذه النظرية إلى حدوث جميع التفاعلات الكيميائية وتفسير اختلاف سرعة هذه التفاعلات وشرح مدلولات هذه الاختلافات.
- تعتمد نظرية التصادم على حتمية حدوث التصادم بين الجسيمات التي تتفاعل حتى يتم إتمام التفاعل.
- هناك قسم معين ومحدد من عدد التصادمات يملك كمية كافية من الطاقة المطلوبة لحدوث حالة التلامس الفعالة التي تسبب عملية تحويل المتفاعلات إلى نتائج نهائية.
- يعود سبب ذلك إلى وجود عدد قليل من الجزيئات التي تحمل الطاقة اللازمة أثناء حدوث الاصطدام، وتتسبب في كسر الروابط القديمة وتشكيل روابط جديدة.
- يتم تعريف التصادمات المثمرة على أنها التصادمات التي تتفاعل وتؤدي إلى تشكيل النتائج النهائية.
- يُشار إلى الحد الأدنى للطاقة المطلوبة لحدوث عملية التصادم باسم طاقة التنشيط.
افتراضات نظرية التصادم
- الافتراض الأول : تكون حدوث حالة التصادم بين الدقائق المنتمية للمواد التي تتفاعل شرطًا مهمًا وضروريًا لحدوث التفاعل الكيميائي.
- الافتراض الثاني : هناك علاقة عكسية بين عدد حالات التصادم التي تحدث بين الجزيئات التي تتفاعل في وحدة زمنية محددة وسرعة المواد الكيميائية المتفاعلة أو التفاعل الكيميائي.
- الافتراض الثالث : يتطلب حدوث تفاعل صحيح بين المتفاعلات المختلفة وجود تفاعل نشط بينها.
تعريف التصادم الفعال
- عبارة عن التفاعل المؤدي للنتائج.
- يتطلب حدوث التصادم الفعال توفر شروط محددة.
- الشرط الأول : توفير طاقة تعرف باسم طاقة التنشيط.
- الشرط الثاني : يجب أن تكون اتجاهات التصادم متوافقة ومناسبة حتى يكون لها تأثير فعال.
تعريفات متعلقة بـ نظرية التصادم
مفهوم طاقة التنشيط
- يشير مصطلح “طاقة التفاعل الحراري الحد الأدنى” إلى أدنى كمية من الطاقة التي يتم استخدامها في تكسير الروابط بين الدقائق أو الجزيئات في المواد التي تشارك في التفاعل، وذلك لتكوين روابط جديدة.
- هناك علاقة عكسية بين سرعة التفاعل الكيميائي وطاقة التنشيط، حيث أنه كلما قلت طاقة التنشيط زادت سرعة التفاعل الكيميائي.
المعقد النشط
- يشير هذا المصطلح إلى بناء لا يتمتع بحالة استقرار بين المواد التي تتفاعل والمواد التي تنتج عن تفاعلها، ويتميز المعقد النشط بطاقة عالية تسمى بطاقة الوضع المرتفعة.
التصادم المرن
- يحدث التصادم المرن عندما تكون طاقة الحركة الكلية قبل وبعد التصادم متساوية.
- يحدث التصادم المرن عندما لا يتحول أي جزء من طاقة الحركة الكلية، حتى لو كان صغيرًا، بعد وقوع التصادمات إلى طاقات من نوع آخر.
- تتحول طاقة الحركة في حالة حدوث تصادم إلى طاقة تعرف باسم طاقة الوضع، وتكون هذه الطاقة مصحوبة بردة فعل معينة تكون طاردة وتوجد بين الأجسام، ثم بعد ذلك يتم تحويلها من طاقة وضع إلى طاقة حركة مرة أخرى وتحدث انقسام على الأجسام المختلفة حسب الكتل المختلفة لكل جسم من هذه الأجسام.
- تؤدي بعض التصادمات التي تحدث في الحياة الواقعية إلى فقدان طاقة الحركة في أشكال مختلفة مثل الصوت والحرارة وغيرها.
- من النادر حدوث حالات تصادم ذات مرونة وارتخاء.
- تؤدي بعض الأنظمة الفيزيائية إلى فقدانها لبعض طاقة الحركة، بشكل نسبي، وقد يتم تقريبها إذا كانت تصادماتها تتمتع بخاصية المرونة مثل لعبة البندول البسيطة أو كرات البيلياردو.
- في لعبة البلياردو، عندما تصطدم الكرات، تكون الطاقة التي تفقدها صغيرة جدًا، ويمكن تقديرها بشكل جيد، بشرط الحفاظ على طاقة الحركة خلال عملية التصادم.
الحفاز غير المتجانس
- هو عبارة عن محفز بحالة فيزيائية مختلفة تمامًا عن حالة المواد التي يتفاعل معها.
الحفاز المتجانس
- هو حفاز يتمتع بحالة مشابهة للحالة الفيزيائية التي تنتمي إليها المواد التي يحدث لها تفاعلات كيميائية.
نظرية التصادم وسرعة التفاعل
ماهو ثابت سرعة التفاعل
- ثابت التناسب بين تركيز المواد التي تتفاعل وسرعة التفاعل هو الثابت الموجود في هذه الحالة.
- القانون المستخدم في الربط بين تركيز المواد التي تتفاعل وسرعة التفاعلات الكيميائية، هو علاقة رياضية.
- يتضمن هذا القانون معادلة يجب اتباعها لحدوث عملية الربط التي تم ذكرها.
ماهي رتبة التفاعل الكيميائي
- تعني رتبة التفاعل الكيميائي مجموع الرتب للمواد التيتخضع لتفاعلات كيميائية في قانون سرعة التفاعل الكيميائي الشهير.
ماهي السرعة اللحظية والابتدائية
- تشير سرعة التفاعل الكيميائي إلى مقدار التغير في اللحظة المحددة من مرور الزمن.
- السرعة اللحظية هي السرعة التي يتم قياسها في بداية التفاعل الكيميائي.
مفهوم سرعة التفاعل الكيميائي
- هو معدل التغير الذي يحدث في تركيز المواد المشاركة في عملية التفاعل أو المواد المتولدة عن هذا التفاعل، بالنسبة للزمن، حيث تكون العلاقة بين نظرية التصادم وسرعة التفاعل واضحة
كيف تؤثر نظرية التصادم على سرعة التفاعلات
- تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل الكيميائي كبير جدا، فكلما ارتفعت درجة الحرارة زادت سرعة التفاعل الكيميائي. توجد علاقة تناسبية مباشرة بين درجة الحرارة وسرعة التفاعلات الكيميائية، وبالتالي يزيد تصادم الجزيئات والأيونات بشكل كبير عند زيادة درجة الحرارة وتحقيقها لمستوى 10 درجات، وفي هذه الحالة يحدث تضاعف في سرعة التفاعل الكيميائي مرتين. ينطبق هذا على جميع التفاعلات الكيميائية.
- عملية التحريك هي إحدى الخطوات التي يتم فيها تحريك المواد التي تتفاعل كيميائياً لتحقيق التصادم، وبالتالي زيادة سرعة التفاعل الكيميائي.
- يختلف الوقت اللازم لانتهاء جميع التفاعلات الكيميائية المختلفة بين المواد المتفاعلة، وذلك يتوقف على خصائص المواد التي تشارك في العملية الكيميائية بالإضافة إلى النتائج التي تتم الحصول عليها.
- عملية التركيز هي إحدى العمليات المهمة والتي لها تأثير كبير وفعال على التفاعل الكيميائي. يوجد علاقة عكسية بين تركيز المواد المشاركة في التفاعل الكيميائي وبين التفاعل الكيميائي نفسه. كلما زادت سرعة التفاعل الكيميائي، زادت تركيزات المواد المشاركة في التفاعل الكيميائي. يحدث ذلك لأنها تكون قوية بما يكفي لحدوث تصادم بين الأيونات والجزيئات وغيرها.
- مساحة التفاعلات التي تتمتع بخواص متغيرة هي المساحة التي يتم فيها التفاعل الكيميائي الذي يحتوي على مواد صلبة وسائل وغازية صلبة أيضا. في هذه الحالات المختلفة، يتم استخدام سطح المادة الصلبة في عملية التفاعل الكيميائي، ويتحدد عدد المواد التي تشترك في التفاعل كذلك بحجم الجسيمات الصلبة. وهناك علاقة عكسية.
- الضغط هو أيضًا عامل يؤثر على سرعة التفاعل الكيميائي، حيث يزيد زيادة الضغط من معدل تفاعل الغازات بسبب زيادة الغاز، ولذلك يوجد علاقة طردية بين معدل تفاعل الغازات والضغط.
- تزيد المحفزات من سرعة التفاعلات الكيميائية، ويحدث هذا بفضل العامل الحفاز أو العامل المساعد الذي يلعب دورًا كبيرًا في تسريع التفاعلات الكيميائية في الاتجاهين الأمامي والعكسي على حد سواء.