أمثلة على التفاعلات الكيميائية السريعة
تتجلى التفاعلات الكيميائية في حياتنا اليومية من خلال ظواهر عديدة، مثل تكوّن الصدأ على الحديد نتيجة تعرضه للرطوبة، وتحول الحليب إلى قوام كثيف عند تركه خارج الثلاجة لفترات قصيرة خلال أيام الصيف، بالإضافة إلى تغير لون التفاح إلى البني بعد تقطيعه وتركه في الهواء لفترة قصيرة. فيما يلي بعض الأمثلة على التفاعلات الكيميائية السريعة:
- تفاعل حامض الخليك (CH3COOH) مع بيكربونات الصوديوم (NaHCO3).
- إشعال عود الثقاب بواسطة الاحتكاك.
- احتراق الغاز الطبيعي كما يحدث مع البنزين.
- احتراق الغاز الطبيعي المسال في المطبخ خلال ثوانٍ.
- تفاعل الأحماض مثل حمض الهيدروكلوريك مع القواعد مثل هيدروكسيد الصوديوم، مما ينتج عنه ملح كلوريد الصوديوم والماء خلال ثوانٍ.
- التفاعل بين المحلول المائي لكلوريد الباريوم (BaCl2) وحمض الكبريتيك (H2SO4) لإنتاج كبريتات الباريوم (BaSO4) وحمض الهيدروكلوريك (HCl).
- تفاعلات الفيمتو الكيميائية الحركية.
مفهوم التفاعلات الكيميائية السريعة
تُعرَف التفاعلات الكيميائية السريعة بأنها تلك التفاعلات التي يتم خلالها كسر روابط جزيئات المواد المتفاعلة، وتكوين روابط جديدة في الجزيئات الناتجة، مما يؤدي إلى إنشاء مواد جديدة تختلف في خصائصها عن خصائص المواد الأصلية. تحدث هذه العملية في زمن قصير، وتتميز التفاعلات الكيميائية السريعة بالخصائص التالية:
- تحدث هذه التفاعلات بسرعة كبيرة عندما تمتزج المواد المتفاعلة.
- تُعرف كثيرًا بالتفاعلات الأيونية نظرًا لأنها غالباً ما تحتوي على تفاعلات أيونية.
تراجع زمن التنفيذ لهذه التفاعلات إلى أجزاء من الثانية، تتراوح بين 10^-14 إلى 10^-16 ثانية.
- في بعض الحالات، يكون من الصعب التنبؤ بمعدلات ردود الأفعال لهذه التفاعلات.
تتميز التفاعلات الكيميائية السريعة بانخفاض طاقة التنشيط الخاصة بها، مما يؤدي إلى اختصار زمن حدوثها، ويساهم ذلك في رفع معدل التفاعل. تميل هذه التفاعلات إلى الحدوث فور اتحاد المواد المتفاعلة.
العوامل المؤثرة على سرعة التفاعلات الكيميائية
تتفاوت المدة الزمنية اللازمة لإتمام التفاعلات الكيميائية بناءً على خصائص المواد المتفاعلة، ونواتج هذه التفاعلات، والظروف التي تتم فيها. يهتم علم الكيمياء الحركية بدراسة معدلات وسرعات التفاعلات الكيميائية، وكيفية تغيير معدلات التفاعل في ظل الظروف المختلفة، وآلية استمرار التفاعل. تتأثر سرعة ومعدل التفاعلات الكيميائية بمجموعة متنوعة من العوامل، منها:
- تركيز المواد المتفاعلة: فكلما زاد التركيز، زادت سرعة التفاعل الكيميائي.
- درجة الحرارة: حيث كلما ارتفعت درجة الحرارة، ازدادت سرعة التفاعلات الكيميائية.
- الحالة الفيزيائية للمواد: المواد المسحوقة تتفاعل بشكل أسرع مقارنةً بالمواد الكتلية.
- مساحة السطح: كلما كانت المساحة أكبر، كانت سرعة التفاعل أعلى.
- المحفز: هي مادة كيميائية تُضاف لزيادة سرعة التفاعل، وقد تكون عبارة عن تركيز كيميائي أو مادة فيزيائية.
- الضوء: يمكن للأطوال الموجية المحددة أن تساهم في تسريع عملية التفاعل الكيميائي.