نسخة الفيديو النصية
تعتمد التجربة A على عامل حفاز. إذا استخدمت كمية أكبر من العامل الحفاز، فما التغيرات التي من المرجح أن تحدث للمنحنى؟ أ: يكون المنحنى أقل انحدارًا في البداية، ويظل الحجم النهائي للغاز الناتج ثابتًا. ب: يظل المنحنى بنفس الشكل، ويصبح الحجم النهائي للغاز الناتج أكبر. ج: يكون المنحنى أكثر انحدارًا في البداية، ويظل الحجم النهائي للغاز الناتج ثابتًا. د: يكون المنحنى أقل انحدارًا في البداية، ويصبح الحجم النهائي للغاز الناتج أقل. هـ: يظل المنحنى بنفس الشكل، ويصبح الحجم النهائي للغاز الناتج أقل.
نعلم من السؤال أن التجربة تعتمد على عامل حفاز. العامل الحفاز مادة تزيد من معدل التفاعل الكيميائي دون أن تتعرض هي نفسها لتغير كيميائي دائم. يتطلب حدوث التفاعل بين النيتروجين والهيدروجين لإنتاج غاز الأمونيا قدرًا كبيرًا من الطاقة. تؤدي إضافة الحديد باعتباره عاملًا حفازًا إلى تقليل حاجز طاقة التنشيط وذلك من خلال توفير مسار بديل لحدوث التفاعل. دعونا نتناول المسار البديل للتفاعل الذي يتضمن وجود عامل حفاز.
أولًا تمتز الجزيئات المتفاعلة على سطح الحديد باعتباره العامل الحفاز وتتفكك إلى ذرات نيتروجين وذرات هيدروجين. تتفاعل بعد ذلك ثلاث ذرات هيدروجين مع ذرة نيتروجين وترتبط بها، الواحدة تلو الأخرى. بعد ذلك ينطلق غاز الأمونيا أو يمتز من سطح العامل الحفاز. على الرغم من أن العامل الحفاز يستخدم في التفاعل، إلا أنه لا يتغير كيميائيًّا في نهايته. وهذا يعني أنه يمكن استخدام الحديد باعتباره عاملًا حفازًا مرة أخرى لتحفيز المزيد من التفاعل بين جزيئات النيتروجين والهيدروجين لإنتاج الأمونيا.
يطلب منا السؤال توضيح التغيرات التي ستحدث إذا استخدمت كمية أكبر من العامل الحفاز. نلاحظ من المثال أن العامل الحفاز يشارك في التفاعل الكيميائي، وينحصر دوره في امتزاز قدر كبير من المتفاعلات على سطحه. إذا استخدمت كمية أكبر من العامل الحفاز، فإن مزيدًا من الجزيئات المتفاعلة تمتز على سطحه. وهذا يعني أن الجزيئات المتفاعلة ستتحول في النهاية إلى جزيئات نواتج بسرعة أكبر. ومن ثم فإن استخدام كمية أكبر من العامل الحفاز يزيد من معدل التفاعل زيادة أكبر.
علينا أيضًا أن نضع في اعتبارنا أن العوامل الحفازة ليست من المتفاعلات. ولذلك على الرغم من أن زيادة كمية العامل الحفاز تؤدي إلى زيادة معدل التفاعل والحصول على الناتج بسرعة أكبر، فإنها لن تؤدي إلى زيادة الكمية الكلية للناتج.
بعد معرفة كل هذه المعلومات، دعونا نتناول تأثير استخدام كمية أكبر من العامل الحفاز على المنحنى المعطى في التمثيل البياني. يوضح التمثيل البياني حجم الغاز الناتج خلال زمن معين. نحن نعلم أن زيادة كمية العامل الحفاز تزيد من معدل التفاعل. ومن ثم، إذا استخدمنا كمية أكبر من العامل الحفاز، ينتج المزيد من الغاز في مدة زمنية أقل وسيكون المنحنى أكثر انحدرًا في البداية. لكن بما أننا نحصل على كمية الناتج نفسها، فإن المنحنى سيتوقف عن الانحدار ويظل الحجم الكلي للغاز الناتج ثابتًا كما هو في التجربة A.
في الختام نجد أنه إذا استخدمت كمية أكبر من العامل الحفاز، يكون المنحنى في البداية أكثر انحدارًا ويظل الحجم النهائي للغاز الناتج ثابتًا؛ أي الخيار ج.
