پاسخ با هم بیاندیشیم صفحه 99 شیمی دوازدهم

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۹۹ - با هم بیندیشیم سلام به شیمی‌دان‌های عزیز! این تمرین به ما کمک می‌کند تا تفاوت بین **پایداری ترمودینامیکی** و **سرعت واکنش (سینتیک)** را درک کنیم. **آ) دلیل انجام نشدن واکنش در دمای اتاق:** با وجود اینکه واکنش میان هیدروژن و اکسیژن بسیار گرماده است، اما در دمای اتاق به دلیل بالا بودن **انرژی فعال‌سازی** ($E_a$) انجام نمی‌شود. در واقع، مولکول‌ها انرژی جنبشی کافی برای عبور از سد انرژی و شکستن پیوندهای اولیه را ندارند؛ بنابراین واکنش در حالت انتظار باقی می‌ماند. **ب) نقش جرقه:** جرقه با ایجاد یک گرمای موضعی شدید، انرژی لازم برای عبور تعدادی از مولکول‌ها از سد **انرژی فعال‌سازی** را فراهم می‌کند. پس از شروع واکنش در یک نقطه، گرمای آزاد شده خود باعث فعال شدن سایر مولکول‌ها شده و واکنش به صورت زنجیره‌ای و انفجاری پیش می‌رود. **پ) نقش پودر روی و توری پلاتینی:** این مواد به عنوان **کاتالیزگر** عمل می‌کنند. کاتالیزگرها با ایجاد یک مسیر جایگزین، **انرژی فعال‌سازی** واکنش را کاهش می‌دهند تا ذرات بیشتری در دمای معمولی بتوانند واکنش دهند و سرعت واکنش افزایش یابد. **ت) کمیت ثابت:** همان‌طور که در جدول مشاهده می‌کنید، **آتالپی واکنش** ($\Delta H$) در تمام شرایط ثابت و برابر $572-\,kJ$ باقی مانده است. کاتالیزگر یا تغییر مسیر واکنش فقط بر سرعت (زمان رسیدن به مقصد) اثر دارد و تفاوت سطح انرژی واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها را تغییر نمی‌دهد.

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۹۹ - تمرین ۲ در این بخش، ارتباط بین ارتفاع تپه انرژی و نوع کاتالیزگر مصرفی را بررسی می‌کنیم. **۱- نمودار (۱) با بلندترین قله ($E_{a1}$):** این نمودار مربوط به شرایط **بدون کاتالیزگر** است. در این حالت سد انرژی در بیشترین مقدار خود قرار دارد و به همین دلیل سرعت واکنش در دمای معمولی ناچیز است. **۲- نمودار (۲) با قله متوسط ($E_{a2}$):** این نمودار مربوط به حضور **پودر روی** است. روی به عنوان کاتالیزگر، بخشی از سد انرژی را کاهش داده و سرعت را به سطح «سریع» رسانده است. **۳- نمودار (۳) با کوتاه‌ترین قله ($E_{a3}$):** این نمودار مربوط به حضور **توری پلاتینی** است. پلاتین کاتالیزگر بسیار قدرتمندتری است که انرژی فعال‌سازی را به حداقل ممکن رسانده و باعث می‌شود واکنش حتی در دمای اتاق به صورت «انفجاری» انجام شود.

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۹۹ - تمرین ۳ این تمرین خلاصه عملکرد کاتالیزگر در علم شیمی است. عبارت صحیح به این صورت است: «کاتالیزگر در هر واکنش شیمیایی با **کاهش** انرژی فعال‌سازی، سرعت واکنش را **افزایش** می‌دهد، اما آنتالپی واکنش **ثابت می‌ماند**.» **نکته کلیدی:** کاتالیزگر مانند یک میان‌بر در کوهستان است. شما را زودتر به مقصد می‌رساند چون مسیر هموارتر و کوتاه‌تری (انرژی کمتر) را طی می‌کنید، اما ارتفاع مبدأ و مقصد (آنتالپی) تغییری نمی‌کند.