• ما هو التفاعل الكيميائي؟
• التغيرات الفيزيائية والكيميائية في المادة
• خصائص التفاعل الكيميائي
• كيف يتم تمثيل التفاعل الكيميائي؟
• أنواع وأمثلة التفاعلات الكيميائية
• أهمية التفاعلات الكيميائية
• سرعة التفاعل الكيميائي

نفسر ماهية التفاعل الكيميائي والأنواع الموجودة وسرعتها وخصائصها الأخرى. أيضا ، التغيرات الفيزيائية والكيميائية.

التفاعلات الكيميائية تغير التركيب الجزيئي للمواد.

ما هو التفاعل الكيميائي؟

التفاعلات الكيميائية (وتسمى أيضًا التغيرات الكيميائية أو الظواهر الكيميائية) هي العمليات الديناميكية الحرارية لتحويل موضوع. يشارك اثنان أو أكثر في ردود الفعل هذه مواد (الكواشف أو المواد المتفاعلة) ، والتي تتغير بشكل كبير في العملية ، ويمكن أن تستهلك أو تطلق طاقة لتوليد مادتين أو أكثر تسمى منتجات.

كل تفاعل كيميائي يخضع لتحول كيميائي ، ويغير هيكله وتكوينه الجزيئي (على عكس تغيرات فيزيائية التي تؤثر فقط على شكله أو حالة التجميع). تنتج التغييرات الكيميائية عمومًا مواد جديدة تختلف عما كان لدينا في البداية.

يمكن أن تحدث التفاعلات الكيميائية تلقائيًا في الطبيعة (دون تدخل بشري) ، أو يمكن أيضًا أن تتولد عن طريق البشر في المختبر في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

يتم الحصول على العديد من المواد التي نستخدمها يوميًا صناعياً من مواد أبسط مجمعة من خلال تفاعل كيميائي واحد أو أكثر.

التغيرات الفيزيائية والكيميائية في المادة

التغيرات الفيزيائية في المادة هي تلك التي تغير شكلها دون تغيير تكوينها ، أي دون تعديل نوع المادة المعنية.

تتعلق هذه التغييرات بالتغييرات في حالة تجميع المادة (صلب, سائل, الغازي) وخصائص فيزيائية أخرى (اللون, كثافة, المغناطيسية، إلخ).

عادة ما تكون التغييرات الفيزيائية قابلة للعكس لأنها تغير شكل أو حالة المادة ، ولكن ليس تكوينها. على سبيل المثال ، عند الغليان ماء يمكننا تحويل السائل إلى غاز ، لكن البخار الناتج لا يزال مكونًا من جزيئات الماء. إذا قمنا بتجميد الماء ، فإنه ينتقل إلى الحالة الصلبة ولكنه لا يزال كيميائيًا نفس المادة.

التغييرات الكيميائية تغير التوزيع والترابط من ذرات من المادة ، تحقيق ذلك يتم دمجها بطريقة مختلفة ، وبالتالي الحصول على مواد مختلفة عن المواد الأولية ، على الرغم من أنها دائمًا في نفس حجمنظرًا لأن المادة لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها ، فهي تتحول فقط.

على سبيل المثال ، إذا تفاعلنا مع الماء (H2O) والبوتاسيوم (K) ، فسنحصل على مادتين جديدتين: هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) والهيدروجين (H2). هذا هو رد الفعل الذي يطلق عادة الكثير من الطاقة وبالتالي فهو خطير للغاية.

خصائص التفاعل الكيميائي

التفاعلات الكيميائية بشكل عام عمليات لا رجوع فيها ، أي أنها تنطوي على تكوين أو تدمير روابط كيميائية بين ال الجزيئات من الكواشف ، مما يؤدي إلى فقدان أو زيادة الطاقة.

في تفاعل كيميائي ، تتحول المادة بعمق ، على الرغم من أنه في بعض الأحيان لا يمكن رؤية هذا التغيير بالعين المجردة. ومع ذلك ، يمكن قياس نسب المواد المتفاعلة ، والتي يتم التعامل معها بواسطة قياس العناصر المتفاعلة.

من ناحية أخرى ، تنتج التفاعلات الكيميائية نواتج معينة اعتمادًا على طبيعة المواد المتفاعلة ، ولكن أيضًا على الظروف التي يحدث فيها التفاعل.

هناك مشكلة أخرى مهمة في التفاعلات الكيميائية وهي السرعة التي تحدث بها ، لأن التحكم في سرعتها ضروري لاستخدامها في صناعةوالطب وما إلى ذلك. بهذا المعنى ، هناك طرق لزيادة سرعة التفاعل الكيميائي أو تقليلها.

مثال على ذلك هو استخدام المواد الحفازة ، والمواد التي تزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية. لا تشارك هذه المواد في التفاعلات ، فهي تتحكم فقط في معدل حدوثها. هناك أيضًا مواد تسمى المثبطات ، والتي تستخدم بنفس الطريقة ولكنها تسبب تأثيرًا معاكسًا ، أي أنها تبطئ التفاعلات.

كيف يتم تمثيل التفاعل الكيميائي؟

يتم تمثيل التفاعلات الكيميائية بواسطة المعادلات الكيميائية ، أي ، الصيغ التي يتم فيها وصف الكواشف المشاركة والمنتجات التي تم الحصول عليها ، مما يشير غالبًا إلى ظروف معينة متأصلة في التفاعل ، مثل وجود الحرارة ، والعوامل الحفازة ، والضوء ، إلخ.

تم وضع أول معادلة كيميائية في التاريخ في عام 1615 بواسطة جان بيغن ، في واحدة من أولى الأطروحات حول كيمياء، ال تيرسينيوم كيميكوم. اليوم هم من التدريس المشترك وبفضلهم يمكننا بسهولة تصور ما يحدث في رد فعل معين.

الطريقة العامة لتمثيل معادلة كيميائية هي:

أين:

• A و B هما المتفاعلات.
• C و D هما المنتجان.
• ل, ب, ج ص د هي معاملات القياس المتكافئ (وهي أرقام تشير إلى كمية المواد المتفاعلة والنواتج) التي يجب تعديلها بحيث يكون هناك نفس المقدار من كل عنصر في المواد المتفاعلة وفي النواتج. بهذه الطريقة ، يتم الوفاء بقانون حفظ القداس (الذي ينص على أن الجماعية لم يتم إنشاؤه ولم يتم تدميره ، إنه يتحول فقط).

في تفاعل كيميائي ، يتم إعادة ترتيب الذرات لتشكيل مواد جديدة.

أنواع وأمثلة التفاعلات الكيميائية

يمكن تصنيف التفاعلات الكيميائية وفقًا لنوع المواد المتفاعلة التي تتفاعل. بناءً على ذلك ، يمكن تمييز التفاعلات الكيميائية غير العضوية والتفاعلات الكيميائية العضوية. لكن أولاً ، من المهم معرفة بعض الرموز المستخدمة لتمثيل هذه التفاعلات من خلال المعادلات الكيميائية:

تفاعلات غير عضوية. تنطوي المركبات غير العضويةويمكن تصنيفها على النحو التالي:

• حسب نوع التحويل.
  • التوليف أو تفاعلات الإضافة. تتحد مادتان لإنتاج مادة مختلفة. فمثلا:
    
  • تفاعلات التحلل. تتفكك مادة ما إلى مكوناتها البسيطة ، أو تتفاعل مادة مع أخرى وتتحلل إلى مواد أخرى تحتوي على مكوناتها. فمثلا:
    
  • تفاعلات النزوح أو الاستبدال. يحل المركب أو العنصر محل الآخر في المركب ، ويستبدله ويتركه حراً. فمثلا:
    
  • تفاعلات الاستبدال المزدوجة. اثنين من المتفاعلات تبادل المركبات أو العناصر الكيميائية الوقت ذاته. فمثلا:
    
• حسب نوع وشكل الطاقة المتبادلة.
  • تفاعلات ماصة للحرارة. يتم امتصاص الحرارة بحيث يمكن أن يحدث التفاعل. فمثلا:
    
  • التفاعلات الطاردة للحرارة. تنطلق الحرارة عند حدوث التفاعل. فمثلا:
    
  • تفاعلات داخلية. ضروري خفيفة لحدوث رد الفعل. فمثلا: البناء الضوئي.
    
  • تفاعلات خارجية. ينطلق الضوء عند حدوث التفاعل. فمثلا:
    
  • التفاعلات الكهربية الداخلية. ضروري الطاقة الكهربائية لحدوث رد الفعل. فمثلا:
    
  • التفاعلات الكهروضوئية. يتم إطلاق أو توليد الطاقة الكهربائية عند حدوث التفاعل. فمثلا:
    

    

• حسب سرعة رد الفعل.
  • ردود الفعل البطيئة كمية الكواشف المستهلكة وكمية المنتجات المتكونة في وقت معين قليلة جدًا. على سبيل المثال: أكسدة الحديد. إنه رد فعل بطيء نراه بشكل يومي في الأجسام الحديدية الصدئة. إذا لم يكن رد الفعل هذا بطيئًا ، فلن يكون لدينا هياكل حديدية قديمة جدًا في عالم اليوم.
    
  • ردود فعل سريعة. كمية الكواشف المستهلكة وكمية المنتجات المتكونة في وقت معين كبيرة. على سبيل المثال: تفاعل الصوديوم مع الماء هو تفاعل خطير للغاية بالإضافة إلى حدوثه بسرعة.
    
• حسب نوع الجسيم المعني.
  • تفاعلات حمض القاعدة. يتم نقلها البروتونات (ح +). فمثلا:
    
  • تفاعلات الأكسدة والاختزال. يتم نقلها الإلكترونات. في هذا النوع من التفاعل ، يجب أن ننظر إلى عدد أكسدة العناصر المعنية. إذا زاد عدد أكسدة عنصر ما ، يتأكسد ، إذا انخفض ، يتم تقليله. على سبيل المثال: في هذا التفاعل يتأكسد الحديد ويقل الكوبالت.
    
• حسب اتجاه رد الفعل.
  • ردود فعل عكسية. يذهبون في كلا الاتجاهين ، أي أن المنتجات يمكن أن تصبح مواد متفاعلة مرة أخرى. فمثلا:
    
  • ردود فعل لا رجوع فيها. تحدث بمعنى واحد فقط ، أي أن المواد المتفاعلة تتحول إلى منتجات ولا يمكن أن تحدث العملية المعاكسة. فمثلا:
    

التفاعلات العضوية. إنها تشتمل على مركبات عضوية ، وهي تلك التي ترتبط بأساس الحياة. إنها تعتمد على نوع المركب العضوي لتصنيفها ، لأن كل مجموعة وظيفية لديها مجموعة من التفاعلات المحددة. على سبيل المثال ، الألكانات ، الألكينات ، الألكينات ، كحول، الكيتونات ، الألدهيدات ، الإيثرات ، الإسترات ، النتريل ، إلخ.

بعض الأمثلة على تفاعلات المركبات العضوية هي:

• هالوجين الألكانات. يتم استبدال هيدروجين الألكان بالهالوجين المقابل.
  
• احتراق الألكانات. الألكانات تتفاعل مع الأكسجين ليعطيها نشبع و الماء. يطلق هذا النوع من التفاعل كمية كبيرة من الطاقة.
  
• هالوجين الألكينات. يتم استبدال اثنين من الهيدروجين الموجود على الكربون الذي يشكل الرابطة المزدوجة.
  
• هدرجة الألكينات. يتم إضافة اثنين من الهيدروجين إلى الرابطة المزدوجة ، وبالتالي إنتاج الألكان المقابل. يحدث هذا التفاعل في وجود محفزات مثل البلاتين أو البلاديوم أو النيكل.
  

أهمية التفاعلات الكيميائية

يعتبر كل من التمثيل الضوئي والتنفس أمثلة على التفاعلات الكيميائية.

التفاعلات الكيميائية أساسية لوجود وفهم العالم كما نعرفه. التغييرات التي تحدث في ظل الظروف الطبيعية أو التي من صنع الإنسان (والتي غالبًا ما تولد مواد قيمة) هي مجرد مثال واحد. إن أعظم دليل على أهمية التفاعلات الكيميائية هو الحياة نفسها بكل تعبيراتها.

وجود ال كائنات حية من جميع الأنواع ممكن فقط بفضل قدرة المادة على التفاعل ، والتي سمحت للأشكال الخلوية الأولى من الحياة بتبادل الطاقة مع بيئتها من خلال طرق التمثيل الغذائي ، أي من خلال متواليات من التفاعلات الكيميائية التي تنتج طاقة مفيدة أكثر من المستهلكة.

على سبيل المثال ، في حياتنا اليومية عمليه التنفس يتكون من تفاعلات كيميائية متعددة ، والتي توجد أيضًا في البناء الضوئي التابع النباتات.

سرعة التفاعل الكيميائي

تتطلب التفاعلات الكيميائية وقتًا محددًا لحدوثها ، والذي يختلف اعتمادًا على طبيعة المواد المتفاعلة والبيئة التي يحدث فيها التفاعل.

العوامل التي تؤثر على معدل التفاعلات الكيميائية بشكل عام هي:

• ارتفاع درجة الحرارة تميل درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية.
• زيادة الضغط. زيادة الضغط عادة تزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية. يحدث هذا بشكل عام عندما تتفاعل المواد الحساسة لتغيرات الضغط ، مثل الغازات. في حالة السوائل والمواد الصلبة ، لا تسبب تغيرات الضغط تغيرات كبيرة في معدل تفاعلاتها.
• حالة التجميع التي تكون فيها الكواشف. تميل المواد الصلبة إلى التفاعل بشكل أبطأ من السوائل أو الغازات ، على الرغم من أن السرعة ستعتمد أيضًا على تفاعل كل مادة.
• استخدام المحفزات (المواد التي تستخدم لزيادة سرعة التفاعلات الكيميائية). لا تشارك هذه المواد في التفاعلات ، فهي تتحكم فقط في معدل حدوثها. هناك أيضًا مواد تسمى المثبطات ، والتي تستخدم بنفس الطريقة ولكنها تسبب تأثيرًا معاكسًا ، أي أنها تبطئ التفاعلات.
• الطاقة المضيئة (ضوء). تتسارع بعض التفاعلات الكيميائية عند تسليط الضوء عليها.
• تركيز الكاشف. تحدث معظم التفاعلات الكيميائية بشكل أسرع إذا كان لديهم تركيز عالٍ من كواشفهم.