تحفيز ذاتي
إن التفاعل الكيميائي قد يتعرض '''لتحفيز ذاتي''' ، أو أن يكون التفاعل '''ذاتي التحفيز'''، ويحدث ذلك إذا تساوى أحد نواتج هذا التفاعل الكيميائي مع المتفاعلة وبالتالي يحدث تحفيزاً في نفس التفاعل أو ردة فعل جانبية.
<ref>
Steinfeld>Steinfeld J.I., Francisco J.S.
</ref>
<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Basker|الأول=Dinesh K.|الأخير2=Brook|الأول2=Michael A.|الأخير3=Saravanamuttu|الأول3=Kalaichelvi|عنوان=Spontaneous Emergence of Nonlinear Light Waves and Self-Inscribed Waveguide Microstructure during the Cationic Polymerization of Epoxides|مسار= http://pubs.acs.org.libezproxy2.syr.edu/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.5b07117|صحيفة=The Journal of Physical Chemistry C|لغة=en|المجلد=119|العدد=35|صفحات=20606–20617|doi=10.1021/acs.jpcc.5b07117|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20191214201448/http://pubs.acs.org.libezproxy2.syr.edu/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.5b07117|تاريخ أرشيف=2019-12-14}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Rebeck|الأول=Julius|عنوان=Synthetic Self-Replicating Molecules|صحيفة=Scientific American|تاريخ=July 1994|صفحات=48–55}}</ref>
<ref>{{استشهاد بكتاب | مؤلف=G. Nicolis and [[إيليا بريغوجين]]  | عنوان=Self-Organization in Nonequilibrium Systems | مكان= New York | ناشر=John Wiley and Sons| سنة=1977 | isbn=0-471-02401-5}}</ref>
<ref>
and Hase W.L. ''Chemical Kinetics and Dynamics'' (2nd ed., Prentice-Hall 1999) p.151-2 ISBN 0-13-737123-3
</ref> ويطلق على هذا ردة فعل '''ذاتية التحفيز '''(ب[[اللغة الإنجليزية|الإنجليزية]]: '''Autocatalysis Reaction''').
يتم تمثيل [[معادلة معدل التفاعل]] بشكل [[لاخطي]] في الأساس، وإذا كانت خطية فهذا يؤدي إلى توليد تلقائي على نظام التفاعل، حيث أن إنشاء نظاماً تلقائياً يتوافق مع انخفاض ال[[إنتروبيا]] بالنسبة للنظام، والتي يجب أن يقابله زيادة أكبر في ال[[إنتروبيا]] من المناطق المحيطة بها طبقاً ل[[القانون الثاني للديناميكا الحرارية|قانون الديناميكا الحراري الثاني]]، والتي تم العثور على ذلك من قِبل الأنظمة الحيوية، وهناك مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن يكون ذات تحفيز سريع لكن بشكل جماعي.

== التفاعل الكيميائي ==
{{مفصلة|تفاعل كيميائي|حركية تفاعل}}
إن معادلة التفاعل الكيميائي لاثنين من المواد المتفاعلة واثنين من المواد المنتجة يكتب هكذا:
:<math> \alpha A + \beta B \rightleftharpoons \sigma S + \tau T</math>
حيث أن الحروف اليونانية هي معاملات متكافئة أو [[قياس اتحادية العناصر]] وتمثل حروف اللاتينية الأنواع الكيميائية. حصيلة تفاعل كيميائي في كلا الاتجاهين.
=== الاتزان الكيميائي ===
في الاتزان الكيميائي في معدلات التفاعل إلى الأمام والخلف هي من هذا القبيل أن كل الأنواع الكيميائية التي تم إنشاؤها في نفس المعدل يتم تدميرها. وبعبارة أخرى: فإن معدل رد الفعل إلى الأمام يساوي معدل رد الفعل العكسي.
:<math> k_+ [ A ]^\alpha [B ]^\beta  = k_{-} [S ]^\sigma[T ]^\tau \,</math>
حيث أن بين القوسين تشير إلى تركيز الأنواع الكيميائية، في لتر واحد بمقياس ال[[مول]]، أما ''+k'' و ''k-'' [[فهي ثابت معدل التفاعل|ثوابت المعدل]].
=== بعيداً عن التوازن ===
بعيداً عن التوازن، يكون الاتجاه إلى الأمام والخلف في معدلات التفاعل غير متوازنة، أما تركيز كلاً من المواد المتفاعلة والمنتجات ليست ثابتة، يتم تدمير جزيئات <math>\alpha  </math> من الرمز ''A'' إذا كانت ردة الفعل متجهةً إلى الأمام، والعكس صحيح، فإنه يتم إنشاء جزيئات <math>\alpha  </math> من الرمز ''''A إذا كانت ردة الفعل متجهةً إلى الخلف، وفي حالة وجود [[تفاعل أولي]] ب[[درجة التفاعل]] يكون ردة الفعل في كل اتجاه متوافق للجزيئات، ثم إن حتى معدل التغير في عدد مولات الرمز A'''' هو:
:<math>{d \over dt}[ A ] =-\alpha  k_+ [ A ]^\alpha [B ]^\beta  +\alpha k_{-} [S ]^\sigma[T ]^\tau \,</math>
:<math>{d \over dt}[ B ] =-\beta  k_+ [ A ]^\alpha [B ]^\beta  +\beta k_{-} [S ]^\sigma[T ]^\tau \,</math>
:<math>{d \over dt}[ S ] =\sigma  k_+ [ A ]^\alpha [B ]^\beta  -\sigma k_{-} [S ]^\sigma[T ]^\tau \,</math>
:<math>{d \over dt}[ T ] =\tau  k_+ [ A ]^\alpha [B ]^\beta  -\tau k_{-} [S ]^\sigma[T ]^\tau \,</math>
لدى هذا النظام من المعادلات نقطة واحدة وهي عبارة عن [[نقطة ثابتة (الرياضيات)|نقطة ثابتة]] مستقرة عند المعدلات المتجهة إلى الأمام والخلف ومساويةً أيضاً. وهذا يعني أن النظام يتطور ليصل إلى حالة التوازن، وهذه هي الحالة الوحيدة التي يتم تطويرها.
=== ردود الفعل المحفزة ===
[[ملف:Sigmoid curve for an autocatalytical reaction.jpg|200px|يمين|تصغير|تباين المحور السيني من تركيز المنتج في ردود الفعل المحفزة]]
إن ردود الفعل المحفزة تكون واحداً من نواتجها على الأقل مساويةً المتفاعلة. ولعل أبسط رد فعل ذاتي التحفيز يمكن أن يكتب هكذا:
:<math>  A + B \rightleftharpoons 2B</math>
ومع معادلات المعدل (لل]]تفاعل الأولى[[)
:<math>{d \over dt}[ A ] =-  k_+ [ A ] [B ]  + k_{-} [B ]^2 \,</math>
:<math>{d \over dt}[ B ] = + k_+ [ A ] [B ]  -k_{-} [B ]^2 \,</math>.
هذا التفاعل هو واحد من الجزيئات من النوع ''A'' يتفاعل مع جزيء من النوع ''B''. حيث يتم تحويل الجزيء ''A'' إلى جزيء ''B''. ويكوِّن المنتج النهائي للجزيء B'''' الأصلي بالإضافة إلى جزيء ''B'' التي تم إنشاؤها في رد الفعل.
إن الميزة الرئيسية لمعادلات المعدل هي أنها [[لاخطي|ليست خطية]]. حيث أن على يمين المعادلة الثانية يختلف النوع ''B2'' عن التركيز الذي رمزه ''B'' ك[[معادلة تربيعية]] وهذه الميزة يمكن أن تؤدي إلى نقاط متعددة وثابتة من النظام، مثل الكثير من المعادلات من الدرجة الثانية يمكن أن يكون لها جذور متعددة. تسمح هذه النقاط لحالات متعددة من هذا النظام. والنظام القائم في حالة المقياس العياني المتعددة هو أكثر تنظيما (أي أن لديها [[إنتروبيا]] أقل) من هذا النظام في حالة واحدة.
وتختلف تركيزات ''A'' و ''B'' في وقت لآخر وفقا للمعادلتين التاليتين:
 
:<math>[A]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[B]_0}{[A]_0}e^{([A]_0+[B]_0)kt}}</math>

:<math>[B]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[A]_0}{[B]_0}e^{-([A]_0+[B]_0)kt}}</math>.
الرسم البياني لهذه المعادلات يمثل المنحنى السيني، الذي هو الحال بالنسبة للردود الفعل المحفزة بأن هذه التفاعلات الكيميائية تسير ببطء في البداية لأن هناك القليل من الحفز في هذا الوقت، وفي ردة الفعل يزداد المعدل تدريجياً باستمرارية حيث ينتج كمية محفزة زائدة وبعد ذلك يبطئ من جديد كما أنه يقلل من تركيز المواد المتفاعلة. فإذا كان تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في تجربةٍ ما فإنه يتبع المنحنى السيني، وقد يكون رد فعل ذاتي التحفيز.
وعلى سبيل المثال المعادلات الحركية إلى حيث تتحفيز إلى حمض محفز لبعض [[إستر]]ات [[حمض كربوكسيلي|الأحماض الكربوكسيلية]] وال[[كحول]]. لذلك يجب أن يكون هناك على الأقل بعض الوقت لتشغيل الآلية المحفزة في الحمض. وإن لم يجب أن يبدأ رد فعل من خلال بديل غير جزيئي والذي عادة ما يكون أبطأ. فإن المعادلات التي أعلاه لآلية التحفيز يعني أن تركيز المنتجات الحمضية يبقى صفراً إلى الأبد.

== مراجع ==
{{مراجع}}

{{معرفات مركب كيميائي}}
{{شريط بوابات|كيمياء فيزيائية|الكيمياء|علوم|رياضيات|الفيزياء}}

[[تصنيف:تحفيز]]
[[تصنيف:كيمياء]]
إن التفاعل الكيميائي قد يتعرض لتحفيز ذاتي ، أو أن يكون التفاعل ذاتي التحفيز، ويحدث ذلك إذا تساوى أحد نواتج هذا التفاعل الكيميائي مع المتفاعلة وبالتالي يحدث تحفيزاً في نفس التفاعل أو ردة فعل جانبية.
Steinfeld>Steinfeld J.I., Francisco J.S.

and Hase W.L. Chemical Kinetics and Dynamics (2nd ed., Prentice-Hall 1999) p.151-2 ISBN 0-13-737123-3 ويطلق على هذا ردة فعل ذاتية التحفيز (بالإنجليزية: Autocatalysis Reaction).
يتم تمثيل معادلة معدل التفاعل بشكل لاخطي في الأساس، وإذا كانت خطية فهذا يؤدي إلى توليد تلقائي على نظام التفاعل، حيث أن إنشاء نظاماً تلقائياً يتوافق مع انخفاض الإنتروبيا بالنسبة للنظام، والتي يجب أن يقابله زيادة أكبر في الإنتروبيا من المناطق المحيطة بها طبقاً لقانون الديناميكا الحراري الثاني، والتي تم العثور على ذلك من قِبل الأنظمة الحيوية، وهناك مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن يكون ذات تحفيز سريع لكن بشكل جماعي.

 التفاعل الكيميائي 

إن معادلة التفاعل الكيميائي لاثنين من المواد المتفاعلة واثنين من المواد المنتجة يكتب هكذا:

حيث أن الحروف اليونانية هي معاملات متكافئة أو قياس اتحادية العناصر وتمثل حروف اللاتينية الأنواع الكيميائية. حصيلة تفاعل كيميائي في كلا الاتجاهين.
 الاتزان الكيميائي 
في الاتزان الكيميائي في معدلات التفاعل إلى الأمام والخلف هي من هذا القبيل أن كل الأنواع الكيميائية التي تم إنشاؤها في نفس المعدل يتم تدميرها. وبعبارة أخرى: فإن معدل رد الفعل إلى الأمام يساوي معدل رد الفعل العكسي.

حيث أن بين القوسين تشير إلى تركيز الأنواع الكيميائية، في لتر واحد بمقياس المول، أما +k و k- ثوابت المعدل.
 بعيداً عن التوازن 
بعيداً عن التوازن، يكون الاتجاه إلى الأمام والخلف في معدلات التفاعل غير متوازنة، أما تركيز كلاً من المواد المتفاعلة والمنتجات ليست ثابتة، يتم تدمير جزيئات  من الرمز A إذا كانت ردة الفعل متجهةً إلى الأمام، والعكس صحيح، فإنه يتم إنشاء جزيئات  من الرمز 'A إذا كانت ردة الفعل متجهةً إلى الخلف، وفي حالة وجود تفاعل أولي بدرجة التفاعل يكون ردة الفعل في كل اتجاه متوافق للجزيئات، ثم إن حتى معدل التغير في عدد مولات الرمز A' هو:

لدى هذا النظام من المعادلات نقطة واحدة وهي عبارة عن نقطة ثابتة مستقرة عند المعدلات المتجهة إلى الأمام والخلف ومساويةً أيضاً. وهذا يعني أن النظام يتطور ليصل إلى حالة التوازن، وهذه هي الحالة الوحيدة التي يتم تطويرها.
 ردود الفعل المحفزة 
200px|يمين|تصغير|تباين المحور السيني من تركيز المنتج في ردود الفعل المحفزة
إن ردود الفعل المحفزة تكون واحداً من نواتجها على الأقل مساويةً المتفاعلة. ولعل أبسط رد فعل ذاتي التحفيز يمكن أن يكتب هكذا:

ومع معادلات المعدل (لل]]تفاعل الأولى[[)

.
هذا التفاعل هو واحد من الجزيئات من النوع A يتفاعل مع جزيء من النوع B. حيث يتم تحويل الجزيء A إلى جزيء B. ويكوِّن المنتج النهائي للجزيء B'' الأصلي بالإضافة إلى جزيء B التي تم إنشاؤها في رد الفعل.
إن الميزة الرئيسية لمعادلات المعدل هي أنها ليست خطية. حيث أن على يمين المعادلة الثانية يختلف النوع B2 عن التركيز الذي رمزه B كمعادلة تربيعية وهذه الميزة يمكن أن تؤدي إلى نقاط متعددة وثابتة من النظام، مثل الكثير من المعادلات من الدرجة الثانية يمكن أن يكون لها جذور متعددة. تسمح هذه النقاط لحالات متعددة من هذا النظام. والنظام القائم في حالة المقياس العياني المتعددة هو أكثر تنظيما (أي أن لديها إنتروبيا أقل) من هذا النظام في حالة واحدة.
وتختلف تركيزات A و B'' في وقت لآخر وفقا للمعادلتين التاليتين:
 

.
الرسم البياني لهذه المعادلات يمثل المنحنى السيني، الذي هو الحال بالنسبة للردود الفعل المحفزة بأن هذه التفاعلات الكيميائية تسير ببطء في البداية لأن هناك القليل من الحفز في هذا الوقت، وفي ردة الفعل يزداد المعدل تدريجياً باستمرارية حيث ينتج كمية محفزة زائدة وبعد ذلك يبطئ من جديد كما أنه يقلل من تركيز المواد المتفاعلة. فإذا كان تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في تجربةٍ ما فإنه يتبع المنحنى السيني، وقد يكون رد فعل ذاتي التحفيز.
وعلى سبيل المثال المعادلات الحركية إلى حيث تتحفيز إلى حمض محفز لبعض إسترات الأحماض الكربوكسيلية والكحول. لذلك يجب أن يكون هناك على الأقل بعض الوقت لتشغيل الآلية المحفزة في الحمض. وإن لم يجب أن يبدأ رد فعل من خلال بديل غير جزيئي والذي عادة ما يكون أبطأ. فإن المعادلات التي أعلاه لآلية التحفيز يعني أن تركيز المنتجات الحمضية يبقى صفراً إلى الأبد.

 مراجع 

تصنيف:تحفيز
تصنيف:كيمياء