التحفيز المتجانس و التحفيز غير المتجانس1 (المحفز المتجانس و المحفز غير المتجانس)

التحفيز المتجانس و التحفيز غير المتجانس (المحفز المتجانس و المحفز غير المتجانس) : العوامل الحفازة او المحفزات هي مركبات كيميائية تزيد من معدل سرعة التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل. وعلى عكس المواد المتفاعلة ، لا يتم استهلاك المحفز كجزء من عملية التفاعل. و تُعرف عملية تسريع التفاعل باستخدام المحفز باسم عملية التحفيز.

 

أنواع المحفزات
يمكن تقسيم المحفزات إلى نوعين ، محفزات متجانسة أو غير متجانسة ، وهذا يتوقف على مرحلة التفاعل التي تستعمل فيها المحفزات. فالمحفزات المتجانسة هي تلك التي تكون حالتها الفيزيائية مشابهة لنفس طور خليط التفاعل (عادةً ما تكون سائلة أو غازية) ، بينما المحفزات غير المتجانسة هي التي تكون حالتها الفيزيائية مختلفة.

و بشكل عام ، المحفزات غير المتجانسة عبارة عن مركبات صلبة تضاف إلى مخاليط التفاعل السائلة أو الغازية. فالسبب وراء قدرة هذه المحفزات على تسريع التفاعل له علاقة بنظرية الاصطدام حيث وفقًا لنظرية التصادم ، يجب أن تصطدم الجزيئات المتفاعلة بالاتجاه الصحيح.

مزايا وعيوب المحفز غير المتجانس

إن المحفز غير المتجانس له العديد من الفوائد، و من بين تلك الفوائد أنه يمكن فصل المحفزات غير المتجانسة عن خليط التفاعل بطريقة مباشرة ، مثل الترشيح. وبهذه الطريقة ، يمكن استخلاص او استرداد المحفزات المكلفة بسهولة وفعالية ، وهو امر مهم في عمليات التصنيع .
ومع ذلك ، فإن أحد عيوب التحفيز غير المتجانس يتعلق بالمساحة السطحية المتاحة للمحفز. بمجرد أن يتم تشبع سطح المادة المحفزة تمامًا بجزيئات المواد المتفاعلة ، لا يمكن أن يستمر التفاعل حتى تترك المنتجات السطح، وتفتح بعض المساحة مرة أخرى لجزيء مفاعل جديد يمتص أو يمتز على سطح المادة المحفزة. وهذا هو السبب في أن خطوة الامتزاز في تفاعل المحفز غير المتجانس هي في كثير من الأحيان هي الخطوة المحددة للتفاعل. على الرغم من ذلك ، فإن الفوائد الإجمالية التحفيز غير المتجانس غالباً ما تفوق عيوبه ، حيث أن التفاعل المحفز لا يزال أسرع بكثير من التفاعل غير المحفز.

 

أمثلة على التحفيز غير المتجانس
هدرجة الرابطة الثنائية بين الكربون-الكربون
إن أبسط مثال على ذلك هو التفاعل بين الإيثين والهيدروجين في وجود محفز النيكل.

 

 

H₂C=CH₂ + H₂ → H₃C-CH₃

عمليا هذها التفاعل يعد لا طائل منه ، لأنك تقوم بتحويل الإيثين المفيد للغاية إلى إيثان عديم الفائدة نسبيًا. ومع ذلك ، سيحدث نفس التفاعل مع أي مركب يحتوي على رابطة ثنائية الكربون-الكربون .و يتمثل أحد الاستخدامات الصناعية المهمة التي تنطوي على هذا التفاعل هدرجة الزيوت النباتية لصنع السمن النباتي ، والذي يشمل تفاعل الرابطة الثنائية الكربون-الكربون في الزيت النباتي مع الهيدروجين في وجود محفز النيكل.
يتم امتصاص جزيئات الإيثين على سطح النيكل، و يتم كسر الرابطة الثنائية بين ذرات الكربون و تستخدم الإلكترونات لربطها بسطح النيكل.

 

التحفيز المتجانس

التحفيز المتجانس هو نوع من التحفيز الذي تكون فيه الحالة الفيزيائية للمادة المحفزة نفس المواد المتفاعلة.

 

أمثلة على التحفيز المتجانس
التفاعل بين أيونات فوق الكبريتات وأيونات اليود

S₂O₈^2- + 2I^– → 2SO₄^2- + I₂

تعتبر أيونات فوق الكبريتات ^–S₂O₈² ، عوامل مؤكسدة قوية للغاية. كما يمكن بسهولة لأيونات اليود أن تتأكسد إلى اليود. ومع ذلك فإن التفاعل بينهما في المحلول المائي يكون بطيئًا جدًا. فالتفاعل يحتاج إلى تصادم بين اثنين من الأيونات السالبة حيث يحصل تنافر بينهما ، لذلك يعتبر التفاعل المحفز هو الحل لتجنب هذه المشكلة . ويمكن أن تكون المادة المحفزة إما أيونات الحديد (II) أو الحديد (III) حيث تضاف إلى نفس المحلول.

هنا سنفترض أننا نستخدم أيونات الحديد II ، حيث تعمل ايونات فوق الكبريتات على اكسدة الحديد II إلى الحديد III و في نفي الوقت تختول أبونات فوق الكبريتات إلى أيون الكبريتات

S₂O₈^2- + 2Fe²⁺ → 2SO₄^2- + 2Fe³⁺

كما تعمل أيونات الحديد III إلى أكسدة أيونات اليود إلى يود و في هذه الخطوة أيضصا يتم اختزال الحديد III إلى الحديد II

 2Fe³⁺ + 2I^– → 2Fe²⁺ + I₂

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :