عندما تكون طاقة التنشيط للمعقد النشط عاليه فأن سرعة التفاعل الكيميائي

المعقد النشط هو الحالة الوسط عند تحول المتفاعلات الى نواتج، أما طاقة التنشيط فهي الفرق بين طاقة المعقد النشط وبين طاقة المواد المتفاعلة، وهي الطاقة اللازمة لكسر الروابط بين الجزيئات المتفاعلة كي تصبح حرة وتتفاعل مع بعضها البعض، ويتشكل المعقد النشط.

ببساطة إذا كانت :

عندما تكون طاقة التنشيط عالية يكون التفاعل بطيء
عندما تكون طاقة التنشيط قليلة يكون التفاعل سريع

والسبب هو أن الجزيئات المتفاعلة يجب أن يكون لديها الطاقة الكافية من أجل التغلب على حاجز يسمى حاجز طاقة التنشيط، وهو بمثابة التل، يجب على المواد المتفاعلة أن تتجاوزه قبل أن تنتقل إلى الضفة الأخرى وهي المواد الناتجة

يجب أن يملك الشخص فكرة أكبر عن طاقة التنشيط والمعقد النشط كي يستطيع التفسير والاستنتاج بنفسه حول العلاقة بينهما، ولنبدأ بتخيل تفاعل كيميائي بين المادة المتفاعلة أ، والمادة المتفاعلة ب، والمواد الناتجة هي المادة الناتجة د، والمادة الناتجه ه، من المنطق أن تتصادم المواد المتفاعلة مع بعضها البعض وتتفاعل لتشكيل المنتجات،

العوامل التي تحسن من سرعة التفاعل الكيميائي

وهناك العديد من العوامل التي تحسن من سرعة التفاعل الكيميائي مثل:

وجود المحفزات
زيادة درجة الحرارة
زيادة تركيز المواد المتفاعلة

يشكل تفاعل المواد المتفاعلة مع بعضها البعض تشكيل معقد نشط هو المعقد أ-ب، هذا المعقد لا يتشكل إلا بوجود طاقة تنشيط كافية، وتكون طاقة المعقد النشط أعلى من طاقة المواد المتفاعلة، ولهذا دور كبير في عدم ثبات المواد المتفاعلة، وإذا لم تكن طاقة المعقد النشط كافية لتشكيل المنتجات، يعود التفاعل بالاتجاه المعاكس لتشكيل المواد المتفاعلة من جديد، أما إذا كانت الطاقة كافية، فتتشكل المنتجات.

وتنتج التفاعلات وتتشكل المواد الناتجة في حالات معينة

عند درجة حرارة الغرفة: إذا تم خلط المواد مع بعضها البعض، ويكون هناك عدد كافي من الجزيئات المنشطة في درجة حرارة الغرفة
عند إعطاء طاقة لتنشيط عدد قليل من الجزيئات، فإن هذه الجزيئات بعد تفاعلها يمكن أن تعطي طاقة، وهذه الطاقة تقوم بتنشيط الجزيئات المتبقية، وبذلك يستمر التفاعل الكيميائي
أحيانًا يجب أن يتم إعطاء الطاقة بشكل مستمر للمواد المتفاعلة كي تصل إلى حالة نشطة، ويستمر التفاعل. [1] [2]

وتعتمد سرعة التفاعل على عدة عوامل وهي:

طاقة التنشيط
درجة الحرارة، فكلما زادت درجة الحرارة تزيد سرعة التفاعل

إذا زادت درجة الحرارة، تزيد الطاقة الحركية للجزيئات المتفاعلة، وبالتالي تزيد فرصة امتلاك الجزيئات المتفاعلة للطاقة لتجاوز حاجز التنشيط. [4]

تعمل المحفزات على زيادة سرعة التفاعل الكيميائي

للمحفزات دور أساسي في زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية، إما بشكل مباشر أو غير مباشر، فمثلًا يمكن للمحفزات أن تقلل من درجة الحرارة أو الضغط اللازم لبدء التفاعل الكيميائي، بدون أن يتم استهلاك المحفز في التفاعل الكيميائي، أي أن المحفز يدخل ويخرج من التفاعل كما هو، فقط يؤدي وظيفته المطلوبة منه من أجل تسهيل التفاعل.

خلال التفاعل الكيميائي، نعلم جميعنا أن الروابط بين المواد المتفاعلة تتحطم من أجل سهولة التفاعل فيما بينها، وتشكيل ناتج مؤقت هو المعقد النشط، وبعد ذلك يتفكك ليشكل المواد الناتجة، في هذه الأثناء، يتم كسر الروابط، وإعادة ترتيبها وبنائها، ويتم ربط الذرات في جزيئات جديدة، وللمحفز وظيفة في إتمام التفاعل فهو يقوم ب

تقليل طاقة المعقد النشط، وهي حاجز طاقي يجب على المواد المتفاعلة أن تتجاوزه من أجل أن يتم التفاعل الكيميائي
المحفزات تزيد من سرعة كسر الروابط بين المواد المتفاعلة والارتباط بين المواد الكيميائية وتشكيل روابط جديدة من أجل الحصول على نواتج جديدة.
استعمال المحفزات في التفاعل الكيميائي يؤدي إلى تفاعل أسرع
المحفزات تساهم في انتقائية التفاعلات، اي أنها تساهم في توجيه التفاعلات إلى تشكيل المنتج المطلوب وتقليل المنتج غير المرغوب بشكل كافي، ومن خلال استعمال المحفزات، يمكن التحكم بشكل جزئي بنوعية المواد الناتجة.
من المحفزات الشائع استعمالها الانزيمات، محفزات القاعدة الحمضية، محفزات غير متجانسة

وتعتمد آلية المحفزات على طريقتين وهما

تقليل الطاقة الانتقالية، هذا يعني أن المحفزات تقلل من طاقة المعقد النشط
تغيير آلية التفاعل، وبالتالي تغيير طاقة الحالة الانتقالية [3] [4]

من شروط التصادم الفعال أن يكون في الاتجاه الصحيح

من شروط حدوث التفاعل الكيميائي حدوث التصادم بين الجزيئات الكيميائية، وكلما تصادمت الجزيئات مع بعضها البعض، كلما زادت سرعة التفاعل فيما بينها، ولكي يحدث التصادم بين الجزيئات، هناك شرطين يجب أن يتحققا:

أن تتصادم الجزيئات بالاتجاه الصحيح كي يكون التصادم فعالًا
أن تكون طاقة التصادم كافية لكسر الروابط بين المواد المتفاعلة

التصادم الفعال هو التصادم بالاتجاه الصحيح

: يجب أن تتصادم الجزيئات بالشكل الصحيح من أجل أن تتكسر الروابط بين المواد المتفاعلة وتتشكل روابط جديدة لتشكيل المواد الناتجة، ويجب أن يكون اتجاه الجزيئات صحيحًا باتجاه بعضها البعض كي لا يكون التصادم عشوائي بدون هدف واضح، ألا وهو تشكيل المواد الناتجة.

طاقة التنشيط

: طاقة التنشيط هي الطاقة الأدنى اللازمة للجزيئات من أجل تحقيق تصادم فعال، ويُشار إليها أيضًا بأنها الحاجز الطاقي الذي يجب على الجزيئات أن تتجاوزه من أجلا أن يحدث التفاعل

وهناك نقاط أساسية يجب معرفتها في كل تفاعل كيميائي وهي:

التفاعل الذي يحتاج لطاقة تنشيط قليلة يحدث بسرعة أكبر من التفاعل الذي يحتاج لطاقة تنشيط عالية
التفاعل الذي لديه طاقة تنشيط عالية يتطلب كمية كبيرة من الطاقة لبدء التفاعل، ويجب تطبيق كمية اكبر من الحرارة للتفاعل ذو طاقة التنشيط العالية وذلك من أجل تجاوز حاجز طاقة التنشيط، وإعطاء الجزيئات المتفاعلة الطاقة الكافية لبدء التفاعل. [5]

العلاقة بين طاقة التنشيط ودرجة الحرارة

كلما زادت درجة الحرارة، تزيد الطاقة الحركية للمواد المتفاعلة، وبالتالي تزيد قدرة الجزيئات المتفاعلة على تجاوز الحاجز للمعقد النشط، والوصول إلى المواد الناتجة.

كما أن زيادة درجة الحرارة ضروري من أجل حدوث التصادم الفعال بين الجزيئات المتفاعلة الذي بدوره يؤدي إلى تفاعل ناجح بعد تجاوز حاجز طاقة التنشيط، أي أن جميع العوامل ترتبط ببعضها البعض من أجل الوصول في النهاية إلى النواتج.

أما إذا انخفضت درجة الحرارة، فتنخفض قدرة الجزيئات على تجاوز حاجز طاقة التنشيط، وبالتالي لا يحدث التفاعل، ولا تتشكل المواد الناتجة.