نسخة الفيديو النصية
تتفاعل مادة صلبة غير قابلة للذوبان مع حمض مخفف. لماذا يؤدي تفكك المادة الصلبة لجسيمات أصغر إلى زيادة معدل تفاعلها؟ (أ) يسمح تصغير حجم جسيمات المادة الصلبة بذوبان المزيد من الجزيئات وتصادمها مع جزيئات الحمض. (ب) يؤدي إضعاف التداخلات بين جزيئات المادة الصلبة إلى ظهور فجوات لاستيعاب جزيئات الحمض. (ج) يؤدي تكسير الروابط بين جزيئات المادة الصلبة إلى تحرير الإلكترونات المرتبطة لكي تتفاعل مع جزيئات الحمض. (د) يؤدي تقسيم المادة الصلبة إلى جسيمات أصغر إلى زيادة الطاقة الحركية للجزيئات المتصادمة. (هـ) تؤدي زيادة مساحة سطح المادة الصلبة إلى زيادة التصادمات مع جزيئات الحمض.
عندما يكون لدينا نوعان كيميائيان، يحدث التفاعل بينهما عند تصادم جسيمات أحدهما بجسيمات الآخر بقدر كاف من الطاقة. وفي هذا السؤال، نريد أن نفهم لماذا يؤدي تفكك المادة الصلبة غير القابلة للذوبان إلى أجزاء أصغر إلى حدوث التفاعل بشكل أسرع.
لو كانت المادة الصلبة قطعة واحدة كبيرة، فستتمكن جزيئات الحمض من التصادم مع جسيمات هذه المادة على سطح الشكل. وبما أن التفاعل يحدث عند تصادم الجزيئات، فستتمكن جزيئات الحمض من التفاعل مع جسيمات المادة الصلبة على السطح. لكنها لن تكون قادرة على التصادم مع جسيمات المادة داخل الشكل. ومن ثم لا يمكن حدوث تفاعل في ذلك المكان.
وبما أن جزيئات الحمض لا يمكنها الوصول إلى جسيمات المادة الصلبة من الداخل إلا بعد اختفاء جسيمات المادة الصلبة بالخارج، فسيحدث التفاعل بصورة بطيئة نسبيًّا إذا كانت المادة الصلبة في صورة قطعة كبيرة. أما إذا كسرنا المادة إلى أجزاء أصغر، فلن نواجه هذه المشكلة. ومن ثم سيحدث التفاعل بصورة أسرع.
وهكذا يمكن للتفاعل أن يحدث أسرع عند توفر أكبر عدد من الجسيمات التي ستتفاعل على السطح من البداية. وثمة طريقة أخرى لوصف وجود عدد أكبر من الجسيمات على السطح، وهي أن نقول إن مساحة السطح أكبر. إذن للإجابة عن هذا السؤال، علينا فقط معرفة أي خيار يتماشى مع ما ذكرناه. دعونا نتفقد خيارات الإجابة واحدًا تلو الآخر.
الخيار (أ) يقول إننا إذا صغرنا حجم جسيمات المادة الصلبة، فسيذوب المزيد من الجزيئات وتتصادم مع جزيئات الحمض. حسنًا، صحيح أن المزيد من التصادمات مع جزيئات الحمض سيتسبب في تفاعل أسرع. لكن السؤال يخبرنا بأن المادة الصلبة غير قابلة للذوبان، وتصغير حجم الجسيمات لن يجعلها قابلة للذوبان. إذن فالخيار (أ) ليس الإجابة الصحيحة.
الخيار (ب) يقول إننا إذا أضعفنا التداخلات بين جزيئات المادة الصلبة، فستظهر فجوات لاستيعاب جزيئات الحمض. صحيح أن وجود المزيد من الفجوات لاستيعاب جزيئات الحمض سيزيد من عدد التصادمات، ومن ثم يزيد من معدل التفاعل. إلا أن تفكيك المادة الصلبة إلى أجزاء أصغر لا يضعف التداخل بين جزيئات المادة الصلبة. لذا فإن الخيار (ب) ليس الإجابة الصحيحة.
أما الخيار (ج) فيقول إن تكسير الروابط بين جزيئات المادة الصلبة يحرر الإلكترونات المرتبطة لكي تتفاعل مع جزيئات الحمض. ونحن نبحث عن خيار الإجابة الذي يتعلق بزيادة عدد التصادمات. ومن ثم فإن الخيار (ج) ليس الإجابة الصحيحة.
يذكر الخيار (د) أن تقسيم المادة الصلبة إلى جسيمات أصغر يزيد من الطاقة الحركية للجزيئات المتصادمة. صحيح أن الجسيمات بحاجة للتصادم بقدر معين من الطاقة لكي تتفاعل. لكنها تتفاعل بشكل أسرع بسبب وجود تصادمات أكثر تكرارًا، لا أكبر طاقة. ومن ثم فإن الخيار (د) ليس الإجابة الصحيحة.
أما الخيار (هـ) فيقول إن زيادة مساحة سطح المادة الصلبة تؤدي إلى زيادة التصادمات مع جزيئات الحمض. وهذا هو الخيار الصحيح الذي نبحث عنه. فعندما نقسم المادة الصلبة، يصبح بإمكان جزيئات الحمض أن تتصادم مع عدد أكبر من جسيمات هذه المادة، ما يؤدي إلى تصادمات أكثر وتفاعل أسرع. وهكذا فإن المادة الصلبة غير القابلة للذوبان ستتفاعل بسرعة أكبر عند تقسيمها إلى أجزاء أصغر لأن هذا يزيد من مساحة السطح، ما يؤدي إلى حدوث مزيد من التصادمات مع جزيئات الحمض.
