الكيمياء الفيزيائية: الحركية الكيميائية – الكيمياء الجامعية

الكيمياء الفيزيائية: الحركية الكيميائية

الكيمياء الفيزيائية (Physical Chemistry) تدمج بين مبادئ الفيزياء والكيمياء لدراسة التفاعلات الكيميائية. الحركية الكيميائية (Chemical Kinetics) تدرس معدلات التفاعلات الكيميائية والعوامل المؤثرة فيها. هذا الدرس مخصص لطلاب الكيمياء والصيدلة.

أولاً: مفهوم معدل التفاعل

معدل التفاعل الكيميائي هو التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في وحدة الزمن. يقاس المعدل بوحدة mol/(L·s). هناك عدة عوامل تؤثر على معدل التفاعل: تركيز المواد المتفاعلة، درجة الحرارة، وجود العوامل المساعدة، ومساحة السطح.

ثانياً: قانون السرعة (Rate Law)

للتعبير عن معدل التفاعل: v = k[A]^{m}[B]^{n} حيث k ثابت السرعة، m رتبة التفاعل بالنسبة للمادة A، n رتبة التفاعل بالنسبة للمادة B. مجموع m+n يعطي الرتبة الإجمالية للتفاعل.

ثالثاً: نظرية التصادم (Collision Theory)

لكي يحدث التفاعل، يجب أن تتصادم الجزيئات المتفاعلة بالاتجاه الصحيح وبطاقة كافية (طاقة التنشيط). معادلة أرهينيوس (Arrhenius): k = A · e^{-Ea/RT} حيث Ea طاقة التنشيط.

رابعاً: تفاعلات الرتبة الأولى

في تفاعل الرتبة الأولى: ln[A] = -kt + ln[A]₀
عمر النصف (Half-life): t_{1/2} = ln2/k

مثال

إذا كان ثابت سرعة تفاعل من الرتبة الأولى k = 0.05 s⁻¹، فما عمر النصف؟
t_{1/2} = 0.693/0.05 = 13.9 ثانية

للاستزادة، راجع درس الوقود والاحتراق ودرس الموارد الطبيعية.