سرعة التفاعلات الكيميائية

يعد علم الكيمياء من العلوم التجريبية الأهم في قائمة العلوم التجريبية، حيث يضيف هذا العلم الكثير على الصناعة، والزراعة، والطب، ومجالات كثيرة تنفع الإنسان، والحيوان، والأرض بشكل كبير، فكان لهذا العلم الأثر الكبير، وكان له بنوده وتفاصيله العظيمة، التي زادت من أهميته وتفاصيله المستمرة، فهو علم لا يعتمد إلا على التجربة، والبرهان الحسي المباشر، فإن لم يتم تجريب ذلك فهو مرفوض تماماً.

من الطريف أن هذا العلم يعتمد بكامله على أمر واحد فقط، وهو التفاعل بين العناصر، والذرات، والجزيئات، فهو لا يبحث في الذرات إلا لأجل التفاعلات، ولا في أي بند من تلكم البنود إلا لتفاعله سواء مع الطبيعة، أو الإنسان، أو الكون بشكل عام، وكذلك في الصناعة، وضرره على الإنسان، وغير ذلك من التطبيقات التي تفيد في تحسين حياة البشر وتقدمها.

في هذه المقالة أود أن أقدم التفاعلات وأهميتها، ثم نقدم عن سرعتها، والمسرعات التي يمكن أن نستخدمها في ذلك، وأهمية تسريع التفاعلات والفائدة من ذلك.

أولاً: التفاعلات هي عبارة عن تأثير عنصرين على بعضهما البعض، لإنتاج عنصر جديد في التفاعل، أو شكل جديد من أشكال المادة، فهناك منها التفاعلات التي تساعد على فك عنصر معين من المادة وتنقيته، وأحيانا دعم المادة بعنصر نوعي يساعد على الحصول على مركب جديد أقوى، وبصفات أفضل من المركب الأصلي.

أما عن سرعة التفاعل الكيميائي، فهو عبارة عن معدل الوقت الذي تحتاجه المادة، للتغير من تركيزها الأولي إلى التركيز المطلوب، فعندما نريد حساب السرعة الأصلية لذلك التفاعل، نثبت في ذلك الزمن فنقول أن الزمن في التفاعل هو دقيقة، ونلاحظ تركيز المادة منذ الصفر وحتى مضي دقيقة واحد، فيكون قسمة التركيز على وحدة الزمن المعينة (الدقيقة)، هي معدل سرعة التفاعل في تلكم الحقبة الزمنية.

وتقع أهمية تسريع التفاعلات في الحصول على المادة المطلوبة في وقت أقل، كما أنه يفيد في معرفة نوع المادة من نوع التفاعل، وأنواع العوامل التي تعمل على تسريع التفاعلات، فمن العوامل التي تساهم في تسريع التفاعلات الكيميائية هي طبيعة المواد المتفاعلة، كونها أيونات، أو جزيئات، أو ذرات، وتركيز المواد الداخلة في التفاعل، والمواد المحفزة للتفاعل، ودرجة حرارة الجو المحيط لبيئة التفاعل، فكلما زادت الحرارة تزداد سرعة التفاعل، والضغط من البيئة المحيطة للتفاعل، فكلما زاد الضغط كلما زادت سرعة التفاعل.

ومن التطبيقات المهمة جداً في هذا المجال، عند تسريع التفاعلات في التطبيقات الهندسية المختصة بتفاعلات مادة الإسمنت الصناعية مع المياه، فعندما تزداد درجة التفاعل تزداد سرعة التفاعل، فيضطر المهندسون إلى قياس تلك السرعة لاختيار مثبط مناسب، وكذلك في درجات الحرارة المنخفضة باستخدام مسرعات، بحسب قياسهم لسرعة التفاعل للتفاعل في كل درجة من درجات الحرارة، ومن التطبيقات أيضاً، التطبيقات المتعلقة بصناعة الأجهزة الحديثة الحساسة جداً للمجالات المغناطيسية، حيث يعتمد تصنيعها على تفاعل في زمن ثابت لا يجب أن يزيد أو ينقص؛ لحساسية المواد في النقل، فعند قياس السرعة، يتم بالنسبة لدرجة الحرارة والعوامل الأخرى قياس السرعة المناسبة لتحقيق ذلك الوقت بدقة.