Омилҳое, ки ба суръати реаксия таъсир мерасонанд
Реаксияи кимиёвӣ равандест, ки дар он як ё якчанд моддаҳо барои ташкил додани як ё якчанд моддаҳои нав тағйир меёбанд. На ҳама реаксияҳои кимиёвӣ бо суръати якхела ба амал меоянд; баъзеҳо метавонанд хеле зуд бошанд, масалан, таркиш, дар ҳоле ки дигарон метавонанд хеле суст бошанд, масалан, занг задани оҳан. Омилҳои гуногун ба суръати реаксияи кимиёвӣ таъсир мерасонанд. Дар ин мақола, мо баъзе аз омилҳои асосиеро, ки ба суръати реаксия таъсир мерасонанд, аз ҷумла консентратсияи реактивҳо, ҳарорат, фишор, масоҳати сатҳ ва мавҷудияти катализатор, баррасӣ хоҳем кард.
Консентратсияи реактив
Яке аз омилҳое, ки мустақиман ба суръати реаксияи химиявӣ таъсир мерасонад, консентратсияи реактивҳо мебошад. Мувофиқи назарияи бархӯрд, реаксияи химиявӣ вақте рух медиҳад, ки зарраҳои реактив бо энергияи кофӣ, ки аз энергияи фаъолсозии зарурӣ барои реаксия зиёдтар аст, бархӯрд мекунанд. Аз ин рӯ, ҳар қадар консентратсияи реактивҳо баландтар бошад, эҳтимолияти бархӯрдҳои муассир байни зарраҳои реактивӣ ҳамон қадар зиёдтар аст, ки ин дар навбати худ суръати реаксияро зиёд мекунад.
Масалан, агар мо шакарро дар об ҳал кунем ва сипас кислотаи хлорид илова кунем, реаксия бо афзоиши консентратсияи кислотаи хлорид суръат мегирад. Ин аз он сабаб аст, ки молекулаҳои бештари кислотаи хлорид барои бархӯрд бо молекулаҳои шакар мавҷуданд ва бо ин васила суръати реаксияро метезонанд.
Суху
Ҳарорат инчунин ба суръати реаксияҳои кимиёвӣ таъсири назаррас мерасонад. Баландшавии ҳарорат одатан суръати реаксияро зиёд мекунад, зеро зарраҳо энергияи кинетикии бештар ба даст меоранд. Ин афзоиши энергияи кинетикӣ маънои онро дорад, ки зарраҳои бештар энергияи кофӣ барои бартараф кардани энергияи фаъолсозии зарурӣ барои реаксия доранд.
Тағйирёбии ҳарорат дар назорати реаксияҳои кимиёвӣ дар саноат ва лабораторияҳо нақши муҳим мебозад. Масалан, ферментатсияи дар истеҳсоли спирт истифодашавандаро бо баланд бардоштани ҳарорат суръат бахшидан мумкин аст; аммо, агар ҳарорат аз ҳад зиёд баланд бошад, реаксия метавонад қатъ шавад, зеро ферментҳо (катализаторҳои биологӣ) метавонанд денатуратсия шаванд.
Текан
Фишор пеш аз ҳама ба суръати реаксияҳои газ таъсир мерасонад. Бо зиёд кардани фишор, мо асосан ҳаҷми системаи реаксияро кам мекунем, ки консентратсияи зарраҳои газро дар фазои маҳдуд зиёд мекунад. Ин эҳтимолияти бархӯрд байни зарраҳои реактивро боз ҳам зиёд мекунад ва бо ин васила суръати реаксияро афзоиш медиҳад.
Масалан, дар синтези аммиак аз нитроген ва гидроген (раванди Габер), афзоиши фишор метавонад реаксияро тезтар ва самараноктар гардонад. Аммо, барои афзоиши фишор пеш аз расидан ба нуқтае, ки афзоиши минбаъда дигар дар муқоиса бо хароҷоти иловагӣ ва мушкилоти техникии марбут ба системаҳои фишори баланд манфиатҳои назаррас намедиҳад, маҳдудияти амалӣ вуҷуд дорад.
Масоҳати сатҳ
Масоҳати сатҳи реактивҳо низ дар муайян кардани суръати реаксия нақши муҳим мебозад. Ҳар қадар масоҳати сатҳи мавҷуда калонтар бошад, ҳамон қадар бархӯрди зарраҳои реактив осонтар мешавад. Ин махсусан барои реактивҳо дар фазаи сахт дуруст аст.
Масалан, хокаи магний нисбат ба пораҳои калон бо кислотаи хлорид хеле зудтар вокуниш нишон медиҳад. Ин аз он сабаб аст, ки хокаи магний масоҳати хеле калонтар дорад, ки метавонад бо молекулаҳои кислотаи хлорид самараноктар ҳамкорӣ кунад.
Катализатор
Катализатор моддаест, ки суръати реаксияро бе он ки дар худи реаксия истеъмол шавад, зиёд мекунад. Катализаторҳо бо роҳи пешниҳоди роҳи алтернативӣ барои реаксияе кор мекунанд, ки энергияи фаъолшавии камтар аз роҳи реаксияи катализнашуда дорад. Бо паст кардани энергияи фаъолшавӣ, катализатор ба молекулаҳои бештари реактивҳо имкон медиҳад, ки энергияи кофӣ барои реаксия дар ҳамон ҳарорат дошта бошанд.
Ду намуди катализаторҳо мавҷуданд: катализаторҳои гетерогенӣ ва катализаторҳои якхела. Катализаторҳои гетерогенӣ дар фазаи дигар аз реактивҳо, ба монанди маъдани платина, ки дар табдилдиҳандаҳои каталитикии автомобилӣ истифода мешавад, қарор доранд. Аз тарафи дигар, катализаторҳои якхела дар фазаи якхела бо реактивҳо, ба монанди кислотаи сулфат, ки дар эфиризатсия истифода мешавад, қарор доранд.
Истифодаи катализаторҳо дар саноати кимиёвӣ, ки дар он самаранокии реаксияҳо барои некӯаҳволии иқтисодӣ муҳим аст, аҳамияти калон дорад. Масалан, дар истеҳсоли гази сулфур аз сӯхтани сулфур, истифодаи катализаторҳо ба суръат бахшидани реаксияҳо ва кам кардани ниёз ба энергия мусоидат мекунад.
Мавҷудияти ингибиторҳо
Дар ҳоле ки катализаторҳо суръати реаксияро зиёд мекунанд, ингибиторҳо моддаҳое мебошанд, ки онро суст мекунанд. Ингибиторҳо бо роҳҳои гуногун, аз ҷумла зиёд кардани энергияи фаъолсозӣ ё вайрон кардани катализатор, кор мекунанд. Масалан, консервантҳои хӯрокворӣ ба монанди кислотаи бензой барои боздоштани афзоиши микроорганизмҳо тавассути дахолат ба ферментҳои зарурӣ барои афзоиши онҳо истифода мешаванд.
Аҳамияти самтгирии молекулавӣ
На ҳама бархӯрдҳо байни молекулаҳои реактивӣ ба реаксияи кимиёвӣ оварда мерасонанд; самти молекулаҳо ҳангоми бархӯрд низ муҳим аст. Бархӯрди муассир вақте рух медиҳад, ки молекулаҳо дар самти дуруст барои ташкили маҳсулоти нав вомехӯранд. Масалан, дар реаксияи байни молекулаҳои гидроген ва йод барои ҳосил кардани йодиди гидроген, молекулаҳои гидроген ва йод бояд ба тарзе бархӯранд, ки атомҳои гидрогенро мустақиман бо атомҳои йод тамос гиранд.
Хулоса
Суръати реаксияи химиявӣ аз омилҳои гуногун, аз ҷумла консентратсияи реактивҳо, ҳарорат, фишор, масоҳати сатҳ ва мавҷудияти катализаторҳо ё ингибиторҳо таъсир мегирад. Фаҳмидани он, ки ҳар яки ин омилҳо чӣ гуна нақш мебозанд, метавонад ба мо дар тарҳрезии реаксияҳои кимиёвии зудтар ва самараноктар, ҳам дар миқёси лабораторӣ ва ҳам дар саноатӣ, кӯмак кунад.
Дар амалияи воқеӣ, беҳсозии реаксияҳои кимиёвӣ аксар вақт равиши бисёромилиро талаб мекунад. Масалан, дар саноати дорусозӣ, ҳатто афзоиши ночизи суръати реаксия метавонад боиси фарқиятҳои назаррас дар ҳосилнокӣ ва самаранокии истеҳсолот гардад ва дар ниҳоят хароҷот ва вақти истеҳсолотро коҳиш диҳад.
Аз ин рӯ, фаҳмиши амиқи омилҳое, ки ба суръати реаксия таъсир мерасонанд, на танҳо дар заминаи илмӣ, балки инчунин дорои аҳамияти васеи амалӣ мебошад.
