محاضرات مادة الكيمياء الفيزيائية التطبيقية PDF

Lecture 1 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 2 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 3 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 4 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 5 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركي...

Lecture 1 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 2 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 3 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 4 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 5 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 6 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 7 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 8 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 9 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬  Lecture 10 Chemical Kinetic ‫كيمياء حركية‬ Lecture 11 Catalysis ‫حفز‬  ‫ميكانيكية نظرية لورى –برونشتد عن الحفز الحمض‪ -‬القاعدى‬ ‫تفسر هذه النظرية جميع التفاعالت التى يعمل فيها‬ ‫الحمض أو القاعدة كعامل حفز لتفاعل فى محلول مائى‬ ‫وطبقا لهذه النظرية ينتقل بروتون من عامل حفز الى‬ ‫ليكون مركب وسيط ‪A‬المادة المتفاعلة ولتكن‬ ‫أخرى والذى بدوره يتفاعل معطيا بروتون الى مادة‪AH‬‬ ‫لها القدرة على أستقباله فالماء (مادة مترددة ) يمكن أن‬ ‫تعطى أو تأخذ بروتون كما يتضح من المعادالت التالية‬ ‫‪H2O→H+ +OH-‬‬ ‫‪H2O+ H+ →H3O+‬‬ ‫فعند اضافة حمض قوى أو قاعدة قوية الى المحلول المائى‬ ‫تزداد قدرة الماء على اعطاء أو أكتساب بروتون ‪.‬‬ ‫مثال على الحفز الحمضى‪:‬‬ ‫تكوين االستر من الكحول وحمض الخليك فى وجود حمض الكبريتيك ‪-‬‬ ‫‪C2H5OH + CH3COOH‬‬ ‫‪𝑯+‬‬ ‫‪CH3COOC2H5+H2O+H+‬‬ ‫ميكانيكية التفاعل ‪:‬‬ ‫‪- C2H5OH + H+→ C2H5OH2+‬‬ ‫‪- C2H5OH 2+ +CH3COOH→CH3COOC2H5+H2O+ H+‬‬ ‫الحفز القاعدى ‪:‬‬ ‫مثال ‪ :‬تحلل النتراميد الى أوكسيد النيتروز‬ ‫‪NH2NO2 →N2O+OH-‬‬ ‫ميكانيكية التفاعل ‪:‬‬ ‫‪a- NH2NO2 + OH- →NHNO2+H2O‬‬ ‫‪b- NHNO2 → N2O + OH-‬‬  ‫‪-5‬النظرية االلكترونية (أشباه الموصالت )‬ ‫تصف هذه النظرية العالقة بين الفاعلية الحفزية والخواص االلكترونية‬ ‫للمادة الحفازة ‪ ,‬فكلما كانت المادة تحتوى على الكترونات حرة كلما كان‬ ‫نشاطها عالى ‪،‬كل عوامل الحفز شبه الموصلة تنطبق عليها هذه النظرية‬ ‫حيث يحدث امتزاز للمادة المتفاعلة على االلكترونات الموجودة بالتالى‬ ‫يحدث تداخل وترابط بين المادة المتفاعلة وبين االلكترونات الموجودة على‬ ‫سطح العامل الحافز ‪.‬وينتج عن هذا الترابط ثالث أنواع‬ ‫أ‪.‬رباط متجانس ضعيف ‪.‬‬ ‫يحدث تداخل ذرة من مادة التفاعل على سطح العامل الحافز الذى يحتوى‬ ‫على الكترونات حرة ‪.‬‬ ‫ب‪.‬رباط متجانس قوى‬ ‫يحدث ارتباط بين ذرة من مادة التفاعل على سطح العامل الحافز الذى‬ ‫يحتوى على الكترونات حرة‪.‬‬ ‫ج‪.‬رباط متجانس أيونى‬ ‫يحدث ارتباط بين الكترونات المادة التفاعل وبين االلكترون الحر على‬ ‫سطح العامل الحافز‬  ‫الحفز األنزيمي‬ ‫يتم تحفيز العمليات الكيميائية داخل الخلية بوا سطة عوامل مساعدة‬ ‫متخصصة تسمى االنزيمات ‪.‬‬ ‫االنزيمات كعوامل حافز‬ ‫تعريف االنزيم ‪:‬عبارة عن بروتين ذو جزئيات كبيرة ( الوزن‬ ‫يتم تصنيعه بواسطة الكائن‪104,106‬الجزئيي يتراوح ما بين‬ ‫)‬ ‫الحي وبداخله ويقوم العامل الحفاز بتسريع العمليات العضوية الحيوية‬ ‫التي تتم داخل خاليا الكائنات الحية ‪.‬وتعتمد فاعلية االنزيم على‬ ‫) ‪Na+ , K+‬وجود مواد غير بروتينية (مثل األيونات المعدنية‬ ‫ويؤدي االنزيم عمله بكفاءة تامة عند درجة حرارة الجسم العادية للكائن‬ ‫الحي ‪ ,‬واذا ارتفعت حرارة الجسم تحطم وتكسر التركيب الجزئيي‬ ‫للبروتين ويصبح االنزيم غير فعال ‪ ,‬مما يتسبب في حدوث خلل في‬ ‫سير العمليات الحيوية التي تتم داخل جسم الكائن الحي‬  ‫مميزات (خصائص)االنزيمات كعوامل حفازة ‪:‬‬ ‫تتميز عمليات الحفز االنزيمي بمجموعة من الخصائص‬ ‫التي تتشابه إلى حد ما مع تلك للتفاعالت الحفزية غير‬ ‫المتجانسة كما يلي‪:‬‬ ‫االنزيمات مثل عوامل الحفز غير العضوية التؤدى الى االخالل بحالة ‪1.‬‬ ‫االتزان فى التفاعل العكسى‪.‬‬ ‫سرعة التفاعل غالبا تتناسب مع تركيز االنزيم‪2..‬‬ ‫االنزيمات متخصصة جدا فى حفزها فلكل تفاعل االنزيم الخاص به ‪3..‬‬ ‫عند درجات حرارة عالية تتجمع وتفقد فاعلتها ‪4..‬‬ ‫يمكنها أن تتسمم وتسترجع نشاطها مثل العوامل الحافزة العادية ‪5..‬‬ ‫تتجمع عند اضافة كميات قليلة من الكتروليتات وتفقد نشاطها ‪6..‬‬ ‫االشعة فوق البنفسجية تحطمها ‪7..‬‬  ‫أمثلة على الحفز االنزيمى ‪:‬‬ ‫‪ -‬تحلل السكروز الى جلوكوز وفركتوز بواسطة انزيم انفرتيز (سكريز )‬ ‫انفرتيز انزيم‬ ‫تحلل اليوريا ‪:‬‬ ‫‪C12H22O11+H2O‬‬ ‫‪C6H12O6+C6H12O6‬‬ ‫في وجود انزيم يوراز ‪ ,‬يزداد معدل التفاعل‬ ‫‪-‬بدرجة كبيرة‬ ‫يوراز‬ ‫‪H2N-CO-NH2+H2O‬‬ ‫‪2NH3+CO2‬‬ ‫العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل والنشاط االنزيمى‬ ‫‪-2‬تركيز المواد المتفاعلة‪.‬‬ ‫‪ -1‬االس ( الرقم ) الهيدروجينى‬ ‫‪- 4‬درجة الحرارة‬ ‫‪-3‬تركيز االنزيم ‪.‬‬  ‫‪-‬الحفز االنزيمي واألس الهيدروجينى‬ ‫لكل أنزيم قيمة مثلى لتركيز أيون الهيدروجين عندها يكون نشاطه أعلى ما‬ ‫حتى حد معين بعدها يبدأ النشاط ‪pH‬يمكن ‪ ,‬يزداد نشاط االنزيم بزيادة‬ ‫زيادة فى االنخفاض حتى ينعدم نظرا لتغير تركيب االنزيم الطبيعى بسبب‬ ‫يؤدى الى أختفاء الروابط تركيز أيون الهيدروجين (زيادة الحموضة )‬ ‫الهيدروجينية وتغير القوى االلكتروستاتيكية فى االنزيم مما يؤدى الى‬ ‫تغيىر الشكل الفراغى للبروتين بما فيه شكل االماكن النشطة الموجودة فى‬ ‫االنزيم وفقدان قدرتها على االرتباط بمادة التفاعل وتحول االنزيم الى‬ ‫بروتين غير نشط ‪.‬‬ ‫قيمه االس الهيدروجينى المثلى لمعظم االنزيمات يتراوح بين ‪ 5‬الى ‪9‬‬ ‫ولكن هناك بعض االتزيمات تتطلب درجة حموضة أعلى مثل انزيم الببسين‬ ‫وانزيمات أخرى تتطلب وسط قاعدى مثل أنزيم الفوسفاتيز القاعدى ‪.‬‬ ‫) ‪7.4‬أعلى فاعلية لالنزيم في جسم االنسان عند رقم هيدروجيني‬ ‫)وعندما ينخفض الرقم الهيدروجيني عن هذه القيمة تنخفض فاعلية‬ ‫االنزيم‪.‬‬  ‫الحفز اإلنزيمي ودرجة الحرارة‬ ‫لكل أنزيم درجة حرارة مثلى عندها يكون نشاطه أعلى ما يمكن ‪.‬يزداد‬ ‫نشاط االنزيم بزيادة درجة الحرارة حتى حد معين بعدها يبدأ النشاط فى‬ ‫االنخفاض حتى ينعدم نظرا لتغير تركيب االنزيم الطبيعى بسبب الحرارة العالية‬ ‫‪.‬‬ ‫درجة الحرارة المثلى لمعظم االنزيمات تتراوح بين ‪ 20‬الى ‪ 40‬درجة مئوية‬ ‫واذا زادت الحرارة الى ‪ 50‬درجة تقل سرعة التفاعل ولكن يستطيع االنزيم أن‬ ‫يعود الى نشاطه االمثل اذا ما وضع فى درجة الحرارة المثلى ‪.‬‬ ‫أما درجة الحرارة المنخفضة التدمر االنزيم ولكن يحتفظ بقدرته على أستعادة‬ ‫نشاطة اذا ماتوفرت له الحرارة المثلى ‪.‬‬ ‫النهاية العظمى لدرجة الحرارة التي تعمل عندها االنزيمات في جسم االنسان‬ ‫فإن جميع العمليات والتفاعالت الحيوية ‪ )37 ̊C‬فاذا ارتفعت عن ‪37 ̊C‬هي (‬ ‫تفقد فاعليتها االنزيمية مما يتسبب في حدوث خلل ومشاكل صحية ‪.‬لذلك يجب‬ ‫على االنسان المحافظة على حرارة جسمه عند هذه الدرجة وبقائها ثابتة‪.‬‬  ‫تركيز اإلنزيم والحفز االنزيمي ‪:‬‬ ‫تزداد سرعة التفاعل كلما زاد تركيز االنزيم –اذا لم يكن تركيز‬ ‫مادة التفاعل عامل مؤثر‬ ‫العالقة بين تركيز االنزيم وسرعة التفاعل (أو نشاط االنزيم )‬ ‫عالقة طردية فتتضاعف سرعة التفاعل اذا ما تضاعف تركيز‬ ‫االنزيم ‪.‬‬  ‫تركيز المواد المتفاعلة والحفز االنزيمي ‪:‬‬ ‫كلما زاد تركيز مادة التفاعل زادت سرعة التفاعل حتى حد معين وبعد ذلك‬ ‫تثبت سرعة التفاعل نظرا لعدم توفر انزيمات حرة النجاز مزيد من‬ ‫التفاعالت‬  ‫االنزيم المصاحب‬ ‫هو المادة التي تضاف إلى التفاعل الحفزي االنزيمي فتزيد من ‬ ‫فعالية اإلنزيم مما يزيد من معدل التفاعل بدرجة ملحوظة ‪.‬‬ ‫وجد أن فاعلية االنزيم تزداد مع وجود مادة معينة (أيونات ‬ ‫معدنية) تسمى االنزيم المصاحب ‪ ,‬وال يكون لها أي تأثير حفزي‬ ‫عند إضافتها إلى التفاعل في غياب االنزيم المستخدم كعامل حفز‬ ‫مما يدل على أن دور هذه المادة ينحصر فقط في تنشيطها لالنزيم‬ ‫‪.‬‬ ‫فمثالً أيونات النحاس والمنجنيز والكوبلت والصوديوم تستخدم ‬ ‫وتقوم بدور اإلنزيم المصاحب في العديد من التفاعالت والعمليات‬ ‫)‪.Amylase.‬فقد وجد أن كلوريد الصوديوم ينشط إنزيم أميالز (‬  ‫مسممات األنزيم‬ ‫هي المواد التي تتفاعل مع المجموعات النشطة على سطح ‬ ‫اإلنزيم وتثبطه وتخمده‪.‬‬ ‫أي أن مسممات الحفز تؤثر على اإلنزيم نفسه وتفقده نشاطه مما ‬ ‫يؤدي إلى تثبيط التفاعل وإخماده‪.‬‬ ‫المراجع‬ ‫كيمياء السطوح والحفز ‪ ,‬د‪.‬حسن أحمد شحاته ‪ ,‬دار الفجر للنشر ‬ ‫والتوزيع‪ ,‬الطبعة األولى ‪2004‬م‬ ‫كيمياء الحفز والسطوح –د‪ -‬محمد مجدي واصل ‪‬‬ ‫الطبعة األولى ‪-2004-‬دار النشر للجامعات –مصر ‬ Lecture 12 Catalysis ‫حفز‬  ‫‪-1‬نظرية تكوين مركب وسيط‬ ‫‪ ‬تفترض هذه النظرية أن العامل الحفاز يتحد مع إحدى المواد‬ ‫المتفاعلة مكونا مركبا وسيطا حيث يتحد المركب الوسيط مع المادة‬ ‫المتفاعلة األخرى أو يتحلل مكونا النواتج وهكذا تستمر هذه‬ ‫العملية حتى يتم التفاعل تماما‪ ,‬وبهذه الطريقة يتم التغلب على‬ ‫الطاقة العالية الالزمة الحداث تفاعل في عدم وجود حفاز‬ ‫)‪ , )A+ B → AB‬بينما في وجود عامل حفاز يتكون الوسيط‬ ‫بطاقة قليلة نسبيا )مركب وسيط) ‪A + C → AC‬‬ ‫ثم يتحد المركب الوسيط مع المادة المتفاعلة الثانية‬ ‫‪AC+B → AB+ C‬‬ ‫حيث يتحرر العامل الحفاز (‪ )C‬ويتكون الناتج ‪,‬أمثلة لتوضيح ذلك‬  ‫شرح هذه النظرية من خالل تفاعلين ‪:‬‬ ‫ب‪.‬الحفز غير المتجانس‬ ‫أ‪.‬الحفز المتجانس‬ ‫‪ ‬أوالً الحفز المتجانس ‪ :‬مثال‬ ‫‪ ‬تحضير حمض الكبريتيك بطريقة الغرف الرصاصية‪ ,‬باستخدام‬ ‫غاز أكسيد النتيريك كحفاز لتفاعل غاز ثاني أكسيد الكبريت مع غاز‬ ‫االكسجين لتكوين ثالث أكسيد الكبريت‪.‬‬ ‫‪ ‬يفترض أن أكسيد النتيريك يتحد مع غاز االكسجين أوال مكونا ثاني‬ ‫أكسيد النتيروجين كمركب وسيط الذي يتفاعل بعد ذلك مع غاز ثاني‬ ‫أكسيد الكبريت مكونا ثالث أكسيد الكبريت وينفصل أكسيد النتيريك‪.‬‬ ‫تمثيل هذه الميكانيكية كما يلي‪:‬‬ ‫𝟏‬ ‫→‪O2‬‬ ‫‪NO2NO +‬‬ ‫(مركب وسيط)‬ ‫𝟐‬ ‫‪→ SO3+NONO2+SO2‬‬  ‫ثانيا ً ‪ :‬الحفز غير المتجانس ‪ :‬مثال‬ ‫تفاعل غاز الهيدروجين مع غاز األكسجين لتكوين ماء في وجود‬ ‫النحاس كعامل حفز عند درجة حرارة ‪200 ̊C‬‬ ‫‪ ‬من دراسة معدل أكسدة النحاس إلى أكسيد النحاسوز وأيضا معدل‬ ‫اختزاله بغاز الهيدروجين تبين أن أكسيد النحاسوز يتكون فعال ًكمركب‬ ‫وسيط لهذا التفاعل كما يلي ‪:‬‬ ‫𝟏‬ ‫‪2Cu +‬‬ ‫‪O2→ Cu2O‬‬ ‫(‬ ‫(مركب وسيط‬ ‫𝟐‬ ‫‪Cu2O + H2→ H2O + Cu‬‬ ‫من خالل هذه النظرية يتضح أن بعض التفاعالت ال تتم أو تتم ببطء ألنها‬ ‫تحتاج طاقة عالية كي يبدأ التفاعل ولتغلب على ذلك يضاف عامل الحفز إلى‬ ‫وسط التفاعل لتقليل الطاقة الالزمة لكى يبدأ التفاعل ويتحد عامل الحفز مع‬ ‫إحدى المواد المتفاعلة ويكون مركب وسيط غير ثابت ثم يتفاعل الوسيط‬ ‫مع المواد المتفاعلة األخري وتتكون النواتج ويتحرر عامل الحفز مرة‬ ‫أخرى‪.‬‬ ‫تفاعل بدون عامل حفز‬ ‫تفاعل في وجود عامل حفز‬  ‫أمثلة توضح ميكانيكية تكوين المركب الوسيط‬ ‫‪ ‬تحضير البنزوفينون ‪:‬‬ ‫يتفاعل البنزين مع كلوريد البنزويل في وجود كلوريد األلومنيوم‬ ‫الالمائي كعامل حفز لتكوين البنزوفينون‬ ‫‪C6H5COCl + AlCl3→C6H5COCl.AlCl3‬‬ ‫(مركب وسيط(‬ ‫‪C6H5COCl.AlCl3+C6H6 →C6H5COC6H5 + HCl +AlCl3‬‬ ‫‪ ‬التكسير الحراري لكلورات البوتاسيوم ‪ :‬في وجود ثاني أكسيد المنجنيز‬ ‫كعامل حفاز وتستخدم لتحضير غاز األكسجين‪.‬‬ ‫𝟐𝑶𝒏𝑴‬ ‫‪2KClO3‬‬ ‫‪2KCl+ 3O2‬‬ ‫‪ ‬تحضير الطولوين ‪ :‬بتفاعل البنزين مع كلوريد الميثيل باستخدام كلوريد‬ ‫األلومنيوم كعامل حفزويمكن تمثيل ميكانيكية التفاعل كما يلي‪.‬‬  ‫‪CH3CL + ALCL3‬‬ ‫→‬ ‫)‪( CH3‬‬ ‫مركب وسيط‬ ‫)‪(ALCL4‬‬ ‫‪C6H6 +( CH3+)AlCl4)-‬‬ ‫→‬ ‫‪C6H5CH3 + AlCl3+HCl‬‬ ‫‪ -2‬نظرية االمتزاز ( الحفز غير المتجانس )‬ ‫‪:‬‬ ‫خطوات الحفز الغير متجانس فى ضوء نظرية االمتزاز‬ ‫‪)1‬انتقال المواد المتفاعلة إلى سطح العامل الحافز(عملية االنتشار) ‪.‬‬ ‫‪ )2‬حدوث امتزاز لجزيئات المادة المتفاعلة على سطح العامل الحفاز ‪.‬‬ ‫(عملية االمتزاز)‬ ‫‪)3‬التفاعل بين المواد المتفاعلة على سطح العامل الحفاز والتكافؤات الحرة‬ ‫لتكوين متراكب وسيط يتفكك إلى النواتج ‪.‬‬ ‫‪ )4‬خروج المواد الناتجة وانفصالها عن سطح العامل الحفاز الممتزة ‪.‬‬ ‫‪ )5‬انتقال و انتشار المواد الناتجة بعيدا عن سطح العامل الحافز إلى وسط‬ ‫التفاعل‪.‬‬ ‫‪‬‬  ‫اقترح النجمير أن الفعل الحفزي لسطح ما يعتمد على‬ ‫امتزاز المواد المتفاعلة أوبعضها على هذا السطح ويتم‬ ‫ذلك على مراكز معينة من سطح العامل الحفاز تُعرف‬ ‫بالمراكز النشطة وهذه الجزئيات الممتزة قد تتحد بعد‬ ‫ذلك لتكوين متراكب منشط ممتز ‪ ,‬يتفكك بعد ذلك مكونا‬ ‫النواتج‪.‬المراكز النشطة قد تكون زوايا ‪ ,‬شروخ أو منحينات‬ ‫(تجاويف)‬  ‫ميكانيكية نظرية االمتزاز‬ ‫دراسة تفاعل هدرجة المركبات العضوية غير المشبعة في وجود‬ ‫معدن النيكل المجزأ كعامل حفز‬ ‫𝒊𝑵‬ ‫‪ CH2=CH2 + H2→CH3-CH3 ‬تتم عملية الحفز للتفاعل السابق من خالل‬ ‫الخطوات الخمس السابقة ‪.‬كالتالي‪:‬‬ ‫‪ -1‬انتشار جزئيات الهيدروجين على سطح النيكل‬ ‫‪ -2‬تضعف الرابطة التساهمية التي تربط جزئيات الهيدروجين وترتبط ذرات‬ ‫الهيدروجين بالنيكل برابطة كيميائية بين الهيدروجين والنيكل‪.‬وتعرف العملية «‬ ‫االمتزاز الكيميائي»‪.‬‬ ‫‪ -3‬يحدث تماسك والتصاق بين المركب النشط المتكون والجزئيات اآلخرى للمواد‬ ‫المتفاعلة حيث تربتط برباط كيميائي جزئي لتكوين مركب متراكب وسيط‪.‬‬ ‫‪-4‬يحدث تحطيم للمتراكب الوسيط‬ ‫‪ -5‬تنفصل النواتج ويتحرر عامل الحفز وتنتشر المواد الناتجة إلى وسط التفاعل ويكون‬ ‫العامل الحفاز جاهز ليؤدي دوره من جديد وتتكرر العملية‪.‬وعادة تكون الخطوة‬ ‫المحددة لسرعة التفاعل هي الخطوة البطيئة ‪.‬‬  ‫وقد تأيدت هذه النظرية عندما وجد أن سرعة التفاعل‬ ‫تزداد زيادة كبيرة في وجود عامل حفز مجزأ تجزيئا‬ ‫دقيقا وبخاصة المواد الغروية حيث يكون غنيا‬ ‫بالتكافؤات الحرة ‪.‬كذلك تظهر الفعالية العالية بالنسبة‬ ‫للعامل الحفاز خشن السطح أو غير متواصل السطح‬ ‫نظرا الحتوائه على تكافؤات حرة في كل مكان مثل‬ ‫الزوايا (االركان) والمنحينات والشروخ عند المقارنة‬ ‫بالسطح األملس‪.‬‬  ‫‪-3‬النظرية الحديثة للحفز غير المتجانس‬ ‫‪ ‬إحدى النظريات الهامة في تفسير ميكانيكية الحفز في حالة‬ ‫تفاعالت الحفز غير المتجانس وخاصة المستخدم فيها العامل‬ ‫الحفاز الصلب في التفاعالت الغازية‪.‬‬ ‫طبقا لهذه النظرية ‪:‬يمكن دراسة فعل عامل الحفز من خالل‬ ‫العمليتين التاليتين‪:‬‬ ‫‪.1‬امتزاز المواد المتفاعلة علي سطح العامل الحفاز مما يزيد من‬ ‫سرعة التفاعل طبقا لقانون فعل الكتلة ‪.‬‬ ‫‪.2‬حدوث نوع من أنواع التفاعل الكيميائي عن طريق التكافؤات‬ ‫الحرة على سطح العامل الحفازوالمواد المتفاعلة ثم تتحلل إلى نواتج‬ ‫تاركة سطح عامل الحفز لجزئيات أخرى من المتفاعالت‪.‬‬  ‫زيادة التكافؤات الحرة‬ ‫أ‪.‬تجزىء العامل الحفاز‪:‬‬ ‫وجد أن عامل الحفز المجزأتجزيئا دقيقا تكون جسيماته غنية جدا بالتكافؤات الحرة وبذلك‬ ‫تصبح أكثر فاعلية عن عوامل الحفز غير المجزأة‪ ,‬بسبب زيادة المساحة السطحية النوعية‬ ‫وبالتالي تزداد فاعلية عامل الحفز‪.‬‬ ‫مثال‪ :‬النيكل المجزأ تجزيئا دقيقا يعتبر عامل حفز عالى القدرة وهذا يؤيد هذه النظرية‬ ‫ب‪.‬السطح الخشن لعامل الحفز‬ ‫وجد ان السطح الخشن للعامل الحافزيحتوى على تكافؤات حرة مزدحمة فى كل مكان وبالتالى‬ ‫توجد مراكز نشطة أكثر من تلك الموجودة على السطح الناعم ‪.‬‬ ‫الظواهر التى فسرتها هذه النظرية ‪:‬‬ ‫‪ (1‬ان قدرة العامل الحافز المجزأ تجزىء دقيق أو الغروى (قد تم تفسيره )‪.‬‬ ‫‪ (2‬تأثير المواد السامة ‪ :‬يفضل العامل الحافز ادمصاص المادة السامة نتيجة للتكافؤات الزائدة‬ ‫الموجودة عليه وتكفى كمية بسيطة جدا من المادة السامة على المراكز النشطة فى عامل‬ ‫الحفز لتقلل نشاطه‪.‬‬ ‫‪ (3‬فعل العوامل المنشطة ‪:‬اذ انها تعمل على زيادة امتزاز المواد المتفاعلة عند سطح التالمس‬ ‫بين المادة المنشطة وعوامل الحفز‪.‬‬ ‫‪ (4‬التأثير التخصصى لعامل الحفز ‪.‬يمكن فهم هذا التأثير اذا علمنا أن القابلية الكيميائية لعامل‬ ‫الحفز (التى تختلف من مادة ألخرى ) بالنسبة للمواد المتفاعلة هى المسئولة عن ادمصاص‬ ‫المادة المتفاعلة وتنشيطها ومايتبعه من تفاعل‬ ‫ميكانيكية الحفز غير المتجانس في ضوء النظرية الحديثة‬ ‫شرح ميكانيكية هذه النظرية من خالل شرح ميكانيكية هدرجة‬ ‫االيثيلين باستخدام النيكل أو البالتين كعامل حفز من خالل الخطوات‬ ‫التالية‪:‬‬ ‫‪)1‬انتشار جزئيات المواد المتفاعلة على سطح النيكل أو البالتين‬ ‫‪H2C=CH2 + H2‬‬ ‫ـــــــــــــــــــــــــــــــــــ‬ ‫‪Ni‬‬ ‫‪Ni‬‬ ‫‪Ni‬‬ ‫‪ )2‬تكوين روابط امتزاز بين ذرات النيكل السطحية وذرتي الكربون‬ ‫في جزئ االيثيلين (حيث تتكسر الرابطة ‪ π‬أوال) وتتكسر الرابطة‬ ‫التساهمية في جزئ الهيدروجين‬  ‫‪.3‬تتالشى الرابطة (‪ )Π‬في جزيء االيثيلين وتقوى روابط االمتزاز‬ ‫كما تتالشى الرابطة التساهمية في جزيء الهيدروجين ويتحول إلى هيدروجين‬ ‫ذري نشط‪.‬‬ ‫‪.4‬يحدث تفاعل بين الهيدروجين الذري النشط وااليثيلين حيث‬ ‫تتكون المادة الناتجة وهي غازااليثان الذي يتحرر وينفصل ‪.‬‬ ‫‪.5‬يظل سطح العامل الحفز حرا ً وجاهزاً الستقبال جزئيات أخرى‬ ‫من المواد المتفاعلة وتعاد الخطوات مرة أخرى‬ ‫‪-4‬نظرية لورى –برونشتد للحفز الحمض‪ -‬القاعدى‬ ‫هذه النظرية تناقش الحفز الحمض‪ -‬القاعدى ‪.‬‬ ‫هذه النظرية تناقش ميكانيكية الحفز المتجانس ‪.‬‬  ‫‪-1‬اذا كان التفاعل يحفز بـالبروتون‪ H+.‬فيسمى بالحفز الحمضى‬ ‫‪-2‬اذا كان التفاعل يحفز بمجموعات الهيدروكسيد ‪OH-‬‬ ‫فيسمى بالحفز القاعدى‪.‬‬ ‫اذا كان التفاعل يحفز‪ OH-.‬و‪ H+‬فيسمى بالحفزالعام‬ ‫الحفز العام ‪:‬‬ ‫‪-1-‬فى حالة أن يكون تركيز الحمض أعلى من تركيز القاعدة فأن‬ ‫)‪K = KH +(H+‬‬ ‫حيث ‪K‬ثابت السرعة الكلى‬ ‫بأخذ لوغارتيم الطرفين‬ ‫‪LogK =LogK‬‬ ‫‪+( H(goL +‬‬ ‫‪H+‬‬ ‫‪LogK =LogKH + - PH‬‬  ‫فى حالة أن يكون تركيز القاعدة أعلى من تركيز الحمض فأن‬-2- K=KOH- )OH - ( LogK =LogKOH- +Log(OH- ( * Kw =(H +( (OH-) ) OH-( =KW / H+ * ‫بالتعويض فى المعادلة‬ LogK =LogKOH- goL + KW / ) H+ ( Logk =LogKOH_ + LogKW - Log (H+( LogK = LogKoH- + Log KW + PH