الكيمياء
العضوية
القسم
الأول
33- طاقة التنشيط - Energy of activation
لمعرفة ما يحدث فعلا خلال
تفاعل كيميائي، دعونا ننظر بشكل أدق إلى مثال محدد هو هجوم ذرات الكلور على الميتان
:
إن هذا التفاعل، بسیط
نسبيا ويحدث في الطور الغازي، لذلك لا يعتقد بوجود المذيب، يتضمن تأثرة بين ذرة مفردة
وأبسط جزيء عضوي. ومع ذلك لا يمكن أن نتعلم منه بعض المبادئ التي تطبق على أي تفاعل.
ما الذي يجب أن يحدث ليحصل
هذا التفاعل؟ قبل كل شيء، يجب على ذرة الكلور وجزيء الميتان أن يتصادما لما كانت القوى
الكيميائية قصيرة المدى جدا، فإن الرابطة هيدروجين - كلور، لا تتشكل إلا عندما تكون
الذرتان على تماس مباشر.
ولكي يكون التصادم فعا"،
يجب عليه، أيضا، أن يقدم كمية معينة دنيا من الطاقة. |
إن تشكل الرابطة ( H - CI
) يحرر
كمية من الطاقة مقدارها 103 کیلو حریرة مول، أما كسر الرابطة 3CH- H ) فيتطلب 104 کیلو حريرة أمول. قد تتوقع أنه يلزم فقط 1 کیلو حريرة
أمول من الطاقة الإضافية ليحدث التفاعل؛ ولكن الأمر ليس كذلك.
إن كسر رابطة وتشكل أخرى
ليس متواقتة بشكل تام، وكذلك فإن الطاقة المتحررة ليست متوافرة تماما للأخرى. فقد أثبتت
التجارب أنه يلزم تقديم (4 كيلو حريرة مول) من الطاقة كي يحدث التفاعل
تدعى كمية الطاقة الدنيا
التي يجب أن تقدم عن طريق التصادم لكي يجري التفاعل «طاقة التنشيط» (Eact).
|
وتستمد هذه الطاقة من
الطاقة الحركية للجسيمات المتحركة. تولد أغلب التصادمات طاقة أقل من هذا الحد الأدنى،
ولذا فهي غير مثمرة، وعندها ترتد الجسيمات الأصلية متباعدة ببساطة تامة
وتؤدي، فقط، التصادمات
الصلبة بين الجسيمات إلى تحرك أحدهما أو كلاهما بسرعة غير عادية وتكون نشطة وكافية
لحدوث التفاعل. وفي مثالنا الحالي، يكون تصادم واحد فقط من أصل (40) ذا طاقة كافية
لحدوث التفاعل في درجة حرارة (275°س).. وأخيرا، بالإضافة إلى أن التصادمات ذات طاقة كامنة فإنها يجب
أن تحدث عندما تتوجه الجسيمات بشكل مناسب.
إذن، يجب على جزيء الميتان،
في لحظة التصادم، أن يدور بحيث يجعل ذرة الهيدروجين تتلقی کامل قوة الصدم. ففي مثالنا
الحالي، يكون هنالك، فقط، تصادم واحد من كل ثمانية موجهة بشكل مناسب.
وبشكل عام، يتطلب التفاعل
الكيميائي تصادمات ذات طاقة كافية (East) وتوجه مناسب. وتوجد طاقة تنشيط، الكل تفاعل
تتفكك فيها الروابط، حتى في التفاعلات الناشرة للحرارة، حيث طاقة تشكل الرابطة تزيد
عن تلك التي يستهلكها في كسر الرابطة
إن هجوم ذرة البروم على
جزيء الميتان أكثر امتصاص للطاقة حيث تبلغ HΔ= 16 کیلو حريرة أمول.
يحتاج كسر الرابطة (CH3
- H ) 104 کیلو
حریرة مول، ويتولد من تشكل الرابطة H- Br) فقط (88 کیلو حريرة مول). من المؤكد أنه، حتى لو كانت كمية الطاقة
المتحررة متوافرة تماما من أجل كسر الرابطة، فإنه يلزم، على الأقل تقديم طاقة إضافية
مقدارها (16 کیلو حريرة مول) عن طريق التصادم، وبتعبير آخر، يجب أن تكون طاقة التنشيط
(Exc)،
لتفاعل ماص للحرارة مساوية على الأقل أكبر من (HΔ). وكما هو عموما صحيح، فإن (East) للتفاعل السابق هي 18 کیلو حريرة مول وهي أكبر
قليلا من قيمة (HΔ).
Organic Chemistry
Robert T. Morrison
Robert N. Boyd
Translation copyright © 2000 by Arab Centre for Arabization,
Translation, Authorship & Publication (ACATAP, branch of ALECSO).
Original English language title: Organic Chemistry, 6th edition by
Robert T. Morrison and Robert N. Boyd. Copyright © 1992. All Rights Reserved.
Published by arrangement with the Original publisher, Prentice Hall Inc, A
Pearson Education Company.
Comments
Post a Comment