نظرية التصادم

تشير الظواهر إلى أنه لكي يبدأ تفاعل لا بد وأن يحدث تصادم بين الجزيئات المتفاعلة حيث تتعدى طاقة حركة الاصطدام قدرا معينا (يمثل بتل طاقة) من الطاقة فترتبط المكونات بعضها البعض. وعلى سبيل المثال لنأحذ تفاعل بين مادتين:

A + B → P

حيث تنتج المادة P . فتكتب معادلة سرعة التفاعل كالآتي:

${\displaystyle {\frac {d[A]}{dt}}=-{\mathit {k}}[A][B]}$

وتعني هنا الأقواس القائمة أنها تعبر عن تركيز المادتين الداخلتين في التفاعل.

حيث تهتم نظرية الاصطدام بتعيين معامل سرعة التفاعل k. من أجل ذلك نحتاج لمعرفة معدل التصادم، أي معرفة عدد التصادمات بين A و B في الثانية ولكل سنتيمتر مكعب.

${\displaystyle Z_{AB}=\sigma \left({\frac {8{\mathit {k_{B}}}T}{\pi \mu }}\right)^{\frac {1}{2}}N_{A}^{2}[A][B]}$

وتعني σ مقطع الاصطدام ويحسب من قطري الجسيمين المصتدمين،

و µ الكتلة المخفضة للجسيمين A و B

و N_A عدد أفوجادرو، الذي يعطي عدد الجزيئات في 1 مول من المادة.

وتعبر نظرية التصادم عن تغير تركيز A بالمعامل:

${\displaystyle f=e^{-{\frac {E_{A}}{RT}}}}$

الذي يعطي احتمال أن ينتج تفاعل عن التصادم بين الجزيئين. ونجد في هذا المعامل طاقة التنشيط E_A ،

و R ثابت الغازات العام

T درجة الحرارة بالكلفن.

تصبح معادلة سرعة التفاعل والتي تعبر عن معدل تغير تركيز [A] مع الزمن:

${\displaystyle {\frac {d[A]}{dt}}=-{\frac {Z_{AB}{\mathit {f}}}{N_{A}}}}$

وعندما نقرن بين المعادلتين نحصل على:

${\displaystyle {\frac {d[A]}{dt}}=-\sigma \left({\frac {8{\mathit {k_{B}}}T}{\pi \mu }}\right)^{\frac {1}{2}}N_{A}e^{-{\frac {E_{A}}{RT}}}[A][B]}$

ويمكن تبسيط المعادلة فنحصل على معادلة أرينيوس:

${\displaystyle k=\sigma \left({\frac {8{\mathit {k_{B}}}T}{\pi \mu }}\right)^{\frac {1}{2}}N_{A}e^{-{\frac {E_{A}}{RT}}}=Ae^{-{\frac {E_{A}}{RT}}}}$

وتعطينا نظرية الاصطدام نتائج دقيقة في حالة تفاعل غازين حيث تعتبر جزيئات كل غاز بأنها كروية الشكل. إلا أنها لا تصلح في حالة الجزيئات معقدة الشكل. ويزداد عدم صلاحية تلك النظرية كلما ابتعد شكل الجزيئات عن الشكل الكروي. ولكن يمكن الاقتراب من نتائج دقيقة عن طريق إدخال «معامل للشكل» P في المعادلة:

${\displaystyle k=\sigma P\left({\frac {8{\mathit {k_{B}}}T}{\pi \mu }}\right)^{\frac {1}{2}}N_{A}e^{-{\frac {E_{A}}{RT}}}=Ae^{-{\frac {E_{A}}{RT}}}}$

ويبلغ مقدار P أقل كثيرا من 1 لمعظم الجزيئات. ومن أجل الحصول على قيم دقيقة ل P نظريا فيجب الرجوع إلى معادلة ايرينج التي تراعي تكوّن «جزيئ وسطي» أثناء التفاعل.

1. يحدث التفاعل الكيميائي كنتيجة لتصادم الجزيئات المتفاعلة مع بعضها البعض
2. لا تؤدي جميع التصادمات الحادثة بين الجزيئات إلى تفاعلها كيميائيا
3. الكسر من الجزيئات المنشطة والتي تملك طاقة تساوي أو تزيد من طاقة التنشيط للتفاعل تعطى بعامل بولتزمان
4. رفع درجة الحرارة يؤدي إلى هذا الكسر للجزيئات المنشطة
5. يكون معدل التفاعل مساويا لعدد التصادمات المنشطة في وحدة الحجوم وفي وحدة الزمن

• تركيز
• تخفيف (كيمياء)
• معدل التفاعل
• ثابت معدل التفاعل
• توازن ترموديناميكي
• توازن دينامي
• مول
• جزء مولي
• كتلة مولية
• نظام حركة حرارية
• غاز
• معادلة ايرينج
• مبدأ لو شاتيليه

• بوابة الفيزياء
• بوابة كيمياء فيزيائية
• بوابة كيمياء تحليلية
• بوابة الكيمياء