ما هي أنواع التفاعلات الكيميائية

 يُعاد ترتيب الذرات أثناء التفاعلات الكيميائية ، ولا تُفقد أو تُكتسب. يمكن تمثيل التفاعلات الكيميائية باستخدام المعادلات. تعمل المحفزات على تسريع التفاعلات دون استخدامها.

التفاعلات الكيميائية

يعاد ترتيب الذرات في تفاعل كيميائي. المواد التي:

• تتفاعل معا تسمى المتفاعلات
• تتشكل في التفاعل الكيميائي تسمى النواتج

لا يتم تكوين أو تدمير أي ذرات في تفاعل كيميائي. هذا يعني أن الكتلة الإجمالية للمواد المتفاعلة هي نفس الكتلة الكلية للنواتج. نقول أن الكتلة تحفظ في التفاعل الكيميائي.

صنع كبريتيد الحديد

غالبًا ما يستخدم التفاعل بين الحديد والكبريت لدراسة العناصر والمركبات. كبريتيد الحديد هو المركب الناتج في التفاعل. يوضح عرض الشرائح ما يحدث في التفاعل هذا:

1. يمتلئ أنبوب الاختبار جزئيًا بمزيج من الحديد والكبريت

2. يسخن الخليط بقوة باستخدام موقد بنسن

3. يحتوي أنبوب الاختبار الآن على كبريتيد الحديد

يعاد ترتيب ذرات الحديد والكبريت لتكوين كبريتيد الحديد في التفاعل الكيميائي

كبريتيد الحديد المركب المتكون في التفاعل ، له خصائص مختلفة عن العناصر التي يتكون منها. يقارن الجدول خصائص الحديد والكبريت وكبريتيد الحديد:

	حديد	كبريت	كبريت الحديد
نوع المادة	عنصر	عنصر	مركب
اللون	فضي رمادي	أصفر	أسود
هل ينجذب إلى المغناطيس؟	نعم	لا	لا
التفاعل مع حمض الهيدروكلوريك	تشكل الهيدروجين	لا يتفاعل	تشكل كبريتيد الهيدروجين ، الذي تفوح منه رائحة البيض الفاسد

تتحد ذرات المركب كيميائيًا معًا بواسطة قوى قوية تسمى الروابط. هذا هو سبب اختلاف خواص المركب عن العناصر التي يحتوي عليها ، ولماذا يمكنك فقط فصل عناصره باستخدام تفاعل كيميائي آخر. طرق الفصل مثل الترشيح والتقطير لن تفعل ذلك.

المعادلات الكيميائية

يمكن نمذجة التغييرات في التفاعلات الكيميائية باستخدام المعادلات. بشكل عام تكتب:

☄ المتفاعلات  ← النواتج

تظهر المواد المتفاعلة على يمين السهم ، وتظهر النواتج على يسار السهم. لا تكتب علامة يساوي بدلاً من السهم. إذا كان هناك أكثر من مادة متفاعلة أو منتج واحد ، فسيتم فصلها بعلامة زائد.

معادلات الكلمات

تُظهر معادلة الكلمات أسماء كل مادة متضمنة في التفاعل ، ويجب ألا تتضمن أي رموز أو صيغ كيميائية. فمثلا:

النحاس + الأكسجين ← أكسيد النحاس

في هذا التفاعل ، يكون النحاس والأكسجين متفاعلين ، وأكسيد النحاس هو الناتج.

المعادلات المتوازنة

تعطي المعادلة المتوازنة مزيدًا من المعلومات حول تفاعل كيميائي لأنها تتضمن رموز وصيغ المواد المعنية. هناك خطوتان في كتابة المعادلة المتوازنة:

1. استبدال اسم كل مادة برمزها أو صيغتها
2. استخدام الأرقام لموازنة المعادلة ، إذا لم تكن متوازنة بالفعل

في المثال أعلاه (التفاعل بين النحاس والأكسجين لإنتاج أكسيد النحاس) ، نحصل على هذا في الخطوة الأولى للمعادلة الغير المتوازنة:

Cu + O2 → CuO

هذه المعادلة غير متوازنة لأن هناك ذرة نحاس على كل جانب من جانبي السهم ، ولكن هناك ذرتان من الأكسجين على اليسار وواحدة فقط على اليمين. لتحقيق التوازن في المعادلة ، تحتاج إلى ضبط عدد وحدات بعض المواد حتى نحصل على أعداد متساوية من كل نوع من الذرات على كلا الجانبين. يجب ألا تغير صيغة المادة وللقيام بذلك.

ها هي معادلة الرمز المتوازن:

2Cu + O2 → 2CuO

يمكنكم أن تروا أن لدينا الآن ذرتان من النحاس وذرتان من الأكسجين على كل جانب. هذا يطابق ما يحدث في التفاعل:

تتفاعل ذرتان من النحاس مع جزيء أكسجين لإنتاج وحدتين من أكسيد النحاس

فيما يلي بعض الأمثلة الأخرى للمعادلات المتوازنة. تأكد من أنك تفهم سبب توازنهما:

• C + O2 → CO2

• 2H2 + O2 → 2H2O

• 2Mg + O2 → 2MgO

• CuCO3 → CuO + CO2

• Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

تفاعلات الاحتراق

الاحتراق هو اسم آخر للحرق. إنه مثال على تفاعل طارد للحرارة ، تفاعل يطلق الطاقة إلى المناطق المحيطة. هذه طاقة حرارية في الغالب ، ولكن يتم أيضًا إطلاق الطاقة الضوئية والطاقة الصوتية. لاحظ أن بعض التفاعلات الأخرى هي تفاعلات ماصة للحرارة - فهي تأخذ الطاقة من محيطها.

يوضح مثلث النار الأشياء الثلاثة اللازمة لبدء الحريق واستمراره.

يحتاج الحريق إلى وقود وأكسجين (أو هواء) وحرارة

إذا تمت إزالة أحد جانبي مثلث النار ، فلن يكون هناك حريق ، وسوف تنطفئ النار المشتعلة بالفعل. تعتمد مكافحة الحرائق على هذا المبدأ. سوف ينطفئ الحريق عند نفاد الوقود ، ولكن غالبًا ما يكون ترك الحريق لمدة طويلة أمرًا غير آمن. يجب التعامل مع أنواع مختلفة من الحرائق بطرق مختلفة.

النار	كيفية اخمادها	تمت إزالة الجزء
مقلاة (زيت) نار	غطي المقلاة بقطعة قماش مبللة	الأكسجين
حريق الغابة	قم بكسر النار أي (قطع خط من الأشجار أو الغصن)	الوقود
حريق الغابة	رش بالماء	الحرارة

1. الاحتراق كامل

الفحم والنفط والغاز الطبيعي هي أنواع الوقود المستخدمة على نطاق واسع. أنها تحتوي على الهيدروكربونات ، وهي مركبات الهيدروجين والكربون فقط. عندما يحترق الوقود ، تتفاعل الهيدروكربونات مع الأكسجين. إذا كان هناك الكثير من الهواء ، يحدث الاحتراق الكامل:

• تتحد ذرات الهيدروجين مع الأكسجين لتكوين بخار الماء H2O
• تتحد ذرات الكربون مع الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون CO2
• يتم تحرير أقصى قدر من الطاقة

الغاز الطبيعي هو في الغالب الميثان CH4. فيما يلي المعادلات التي تمثل احتراقها الكامل:

الميثان + الأكسجين ← الماء + ثاني أكسيد الكربون

CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2

الشموع مصنوعة من الهيدروكربونات. يوضح الرسم التخطيطي كيف يمكن استخدامها في المختبر لفحص الاحتراق.

يمكن الكشف عن ثاني أكسيد الكربون الناتج باستخدام ماء الجير. هذا يتحول إلى حليبي (أبيض غائم) عندما يتم تشكل فقاعات ثاني أكسيد الكربون من خلاله.

2. احتراق غير كامل

إذا لم يكن هناك ما يكفي من الهواء أو الأكسجين للاحتراق الكامل ، يحدث الاحتراق غير الكامل بدلاً من ذلك. لا يزال يتم إنتاج بخار الماء وثاني أكسيد الكربون ، ولكن يتم أيضًا إنتاج منتجين آخرين:

• أول أكسيد الكربون CO ، غاز سام عديم اللون
• جزيئات الكربون التي تظهر على شكل سخام ودخان والتي تسبب مشاكل في التنفس

الأكسدة

الاحتراق هو مثال على نوع من التفاعل يسمى الأكسدة. في تفاعل الأكسدة ، تكتسب المادة الأكسجين. يمكن للمعادن واللافلزات أن تشارك في تفاعلات الأكسدة.

1. المعادن

تتفاعل المعادن مع الأكسجين الموجود في الهواء لإنتاج أكاسيد معدنية. على سبيل المثال ، يتفاعل المغنيسيوم مع الأكسجين لإنتاج أكسيد المغنيسيوم عند تسخينه في الهواء:

المغنيسيوم + الأكسجين ← أكسيد المغنيسيوم

2Mg + O2 → 2MgO

يتفاعل المغنيسيوم بقوة مع الأكسجين لإنتاج أكسيد المغنيسيوم

أكاسيد المعادن هي قواعد تتفاعل مع الأحماض وتبطل مفعولها. تذوب بعض أكاسيد المعادن في الماء لإنتاج محاليل قلوية.

2. اللافلزات (الغير المعدنية)

تتفاعل اللافلزات مع الأكسجين الموجود في الهواء لإنتاج أكاسيد غير معدنية. فيما يلي مثالان على الكربون والكبريت غير المعدني.

يتفاعل الكربون مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون:

كربون + أكسجين ← ثاني أكسيد الكربون

C + O2 → CO2

يتفاعل الكبريت مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكبريت:

الكبريت + الأكسجين ← ثاني أكسيد الكبريت

S + O2 → SO2

اللافلزات (الأكاسيد غير المعدنية) هي أحماض - تتفاعل مع القواعد وتبطل مفعولها. تذوب بعض الأكاسيد غير المعدنية في الماء لإنتاج المحاليل الحمضية.

التحلل الحراري

تتحلل بعض المركبات عند تسخينها ، مكونة منتجين أو أكثر من مادة متفاعلة واحدة. يسمى هذا النوع من التفاعل التحلل الحراري.

يمكن أن تشارك العديد من الكربونات المعدنية في تفاعلات التحلل الحراري. على سبيل المثال ، تتحلل كربونات النحاس بسهولة عند تسخينها:

كربونات النحاس ← أكسيد النحاس + ثاني أكسيد الكربون

CuCO3 → CuO + CO2

كربونات النحاس خضراء وأكسيد النحاس أسود. يمكنك أن ترى تغير اللون من الأخضر إلى الأسود أثناء التفاعل. يمكن الكشف عن ثاني أكسيد الكربون الناتج باستخدام ماء الجير الذي يتحول إلى حليبي.

تتحلل كربونات النحاس بسهولة عن طريق التسخين

تتحلل كربونات المعادن الأخرى بنفس الطريقة. فيما يلي المعادلات التي تمثل التحلل الحراري لكربونات الكالسيوم:

كربونات الكالسيوم ← أكسيد الكالسيوم + ثاني أكسيد الكربون

CaCO3 → CaO + CO2

التحلل الحراري هو مثال على تفاعل ماص للحرارة ، وهو تفاعل يكتسب الطاقة من البيئة المحيطة

هذا هو السبب في أنه يجب توفير الطاقة الحرارية باستمرار حتى يستمر التفاعل. لاحظ أن بعض التفاعلات الأخرى هي تفاعلات طاردة للحرارة - فهي تعطي الطاقة لمحيطها.

التفاعلات والمحفزات

المحفز هو مادة:

• يسرع التفاعل
• لا تستهلك أثناء التفاعل (كتلتها هي نفسها في بداية التفاعل ونهايته)
• لا تتغير كيميائيًا بعد انتهاء التفاعل

هناك حاجة إلى كمية صغيرة جدًا من المحفز لزيادة معدل التفاعل بين كميات كبيرة من المواد المتفاعلة. هناك حاجة إلى محفزات مختلفة لتحفيز التفاعلات المختلفة

يلخص الجدول بعض المحفزات وردود الفعل التي تحفزها:

عامل حفاز	تحفيز التفاعل
حديد	نيتروجين + هيدروجين ← أمونيا
ثاني أكسيد المنغنيز	بيروكسيد الهيدروجين ← ماء + أكسجين
خامس أكسيد الفاناديوم	ثاني أكسيد الكبريت + أكسجين ← ثالث أكسيد الكبريت

المحولات الحفازة

أنظمة عادم السيارات مزودة بمحولات حفازة. هذه تساعد في تقليل إطلاق الغازات السامة من أنبوب العادم. تحتوي على البلاتين والروديوم ، والتي تعمل كمحفزات. التفاعلات في المحولات الحفازة:

• تحويل أول أكسيد الكربون (وهو سام) إلى ثاني أكسيد الكربون
• تحويل أكاسيد النيتروجين (التي تسبب الأمطار الحمضية) إلى نيتروجين وأكسجين

يعتبر البلاتين والروديوم من المعادن باهظة الثمن ، لكنهما منتشران بشكل ضئيل للغاية في المحول الحفاز - هناك حاجة إلى القليل جدًا ولا يتم استهلاكهما.

تعديل المقال