سرعة التفاعل – نموذج التصادم (التركيز، درجة الحرارة، الحفاز، مساحة السطح)

ماذا تعرض

تفسّر نظرية التصادم سرعة التفاعل على مستوى الجسيمات: يجب أن تتصادم الجسيمات، ولا يؤدي إلى النواتج إلا التصادم الذي يملك طاقة التنشيط Ea على الأقل. يزيد التركيز الأعلى عدد التصادمات، ويكشف سحق المادة الصلبة سطحًا أكبر، ويوفّر الحفاز مسارًا بطاقة Ea أقل. ويوضح منظر «توزيع الطاقة» سبب الأثر الكبير لدرجة الحرارة: يتسطح منحنى ماكسويل–بولتزمان ويمتد نحو طاقات أعلى مع بقاء مساحته ثابتة، فيرتفع كثيرًا جزء الجسيمات التي لها E ≥ Ea. ويربط منظر «مخطط أرهينيوس» ذلك بثابت السرعة k = A·e^(−Ea/RT)، ويجد Ea من ميل ln k مقابل 1/T.

طريقة الاستخدام

في «الجسيمات» شغّل الإعدادات الافتراضية، ثم اضغط «إعادة الضبط (مع المنحنى السابق)» وغيّر عاملًا واحدًا، مثل «T +10 °C» أو الحفاز، لتقارن الميل بالمنحنى الرمادي. في «توزيع الطاقة» حرّك منزلق Ea أو اسحب على المنحنى، وفعّل «قارن مع T₂» وقارن الأجزاء المظللة. في «مخطط أرهينيوس» اضغط «قِس k عند T» عند عدة درجات حرارة واقرأ Ea من خط أفضل مطابقة.

المعاملات القابلة للتغيير

• عدد جسيمات A (التركيز) 10–80 جسيم
• درجة الحرارة 0–100 °C
• وجود الحفاز
• شكل المادة الصلبة B قطعة (مساحة سطح صغيرة), مسحوق (مساحة سطح كبيرة)
• المنظر الجسيمات, توزيع ماكسويل–بولتزمان للطاقة, مخطط أرهينيوس (ln k مقابل 1/T)
• طاقة التنشيط Ea (دون حفاز) 10–100 kJ/mol
• درجة حرارة المقارنة T₂ 0–500 °C
• ارسم أيضًا المنحنى عند T₂

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يحترق مسحوق الفحم أسرع بكثير من قطعة فحم لها الكتلة نفسها؟
2. يزيد رفع درجة الحرارة سرعة التفاعل لسببين. ما هما، وأيهما أهم؟
3. هل يُستهلك الحفاز في التفاعل، وكيف يسرّع تكوّن C؟