التفاعلات الكيميائية

الحمد لله والصلاة والسلام على أشرف الأنبياء والمرسلين نبينا محمد وعلى اله وصحبه أجمعين أما بعد: كثيرة هي التفاعلات الكيميائية التي تجري من حولك ، فالنبات ينتج غذائه من عملية البناء الضوئي بتفاعل ثاني أكسيد الكربون والماء ، والسيارة التي تركبها لا تتحرك إلا باحتراق الغازولين أو الديزل في محركها ، وعمليات الهضم والتنفس في جسمك هي أمثلة أخرى على التفاعلات الكيميائية . 'التفاعلات الكيميائية هي عبارة عن تكسير روابط في المواد المتفاعلة لإنتاج روابط جديدة في المواد الناتجة مما يؤدي إلى تكوين مواد جديدة مختلفة في صفاتها الكيميائية والفيزيائية معاً. التفاعلات الكيميائية تشمل تغير ترتيب الذرات في الجزيئات الكيميائية ،و في مثل هذا التفاعل نشهد اتحاد بعض الجزيئات بطرق أخرى لتكوين شكل من مركب أكبر أو أعقد، أو تفكك المركبات لتكوين جزيئات أصغر، أو إعادة ترتيب الذرات في المركب. والتفاعلات الكيميائية تشمل عادة تكسر أو تكوين روابط كيميائية.

• تفاعلات أكسدة-اختزال

• تفاعل الاحتراق.

أنماط التفاعلات يمكن تصنيف التفاعلات الكيميائية بطرق مختلفة تعتمد على ناحية معينة من نواحي التفاعل يتم التقسيم على أساسها، أو على أساس الفرع الكيميائي الذي تندرج ضمنه. بعض الأمثلة للمصطلحات المستخدمة لوصف الأنواع الشائعة من التفاعلات : • تزامر Isomerisation، وفيه يخضع المركب الكيميائي لإعادة ترتيب بنيوية بدون تغيير في تركيبه الذري : انظر تزامر فراغي stereoisomerism. • اتحاد مباشر Combination reaction أو اصطناع وفيه يتم انماج مركبين كيميائين أو أكثر ليشكلا مركبا كيميائيا واحدا معقدا. 2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (l) • تفكك كيميائي : أو تحليل : وفيه يتم تفكيك المركب الكيميائي إلى مركبات أصغر أو عناصر كيميائية : 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2(g) • تفاعل استبدال أحادي Single displacement reaction : وفيه يتم استبدال عنصر من مركب كيميائي بعنصر آخر أكثر فعالية. 2Na(cr) + 2HCl (aq) → 2NaCl (aq) + H2 (g) • تفاعل استبدال ثنائي Double displacement reaction أو استبدال مقترن coupling substitution، وفيه يقوم مركبين كيميائيين في محلول مائي (عادة يكونان بشكل شاردي) بتبادل عناصر أو أيونات من مركبات مختلفة. NaCl (aq) + AgNO3 (aq) → NaNO3 (aq) + AgCl (s) • احتراق Combustion : وفيه تقوم مادة قابلة للاحتراق بالاتحاد مع عنصر مؤكسد لينتجا حرارة ومركب مؤكسد (بفتح السين) 10H8 (g) + 12O2 (g) → 10CO2 (g) + 4H2O (l)

أنواع أخرى : • تفاعلات عضوية ا حسب تكافؤية العناصر التي تدخل في آليتها : • تفاعل شاردي (أيوني) • تفاعل جذري (جذور كيميائية) • تفاعل الكاربين carbene يمكن تصنيف التفاعلات أيضا حسب اتجاه سير التفاعل: • تفاعلات تامة (أي تتحول جميع المتفاعلات إلى نواتج بعد زمن معين طال أو قصر) • تفاعلات انعكاسية (لا تتم حتى نهايتها، ويتواجد جزء من المتفاعلات إلى جانب النواتج في اناء التفاعل مهما طال الوقت) كيفية حدوث التفاعل الكيميائي : تأمل ما يحدث في الشكل المجاور الذي يمثل تفاعل غازي الهيدروجين (H2) والكلور (Cl2) ، لتكوين غاز كلوريد الهيدروجين HCl حسب المعادلة الكيميائية الآتية : تقسيم التفاعلات الكيميائية حسب سرعتها 1. تفاعلات تتم في وقت قصير جدا مثل : عندما يخبو البريق الفلزي مكان القطع الحديث بسبب تفاعله مع أكسجين الهواء 2تفاعلات ذات معدل بطيء نسبيا مثل : تفاعل الزيوت مع الصودا الكاوية. 3تفاعلات بطيئة جدا تحتاج لآلاف السنوات مثل : تكوين النفط العوامــل المؤثرة في سرعـة التفاعــل الكينتيكا الكيميائية ( علم الحركة الكيميائية) هو دراسة سرعة التفاعل الكيميائي وكيف تتغير سرعة التفاعلات الكيميائية بتغير الظروف. سرعة التفاعل الكيميائي تقيس عدد مولات المواد المتفاعلة التي تختفي في وحدة زمن، أو عدد مولات المواد الناتجة التي تظهر في وحدة زمن. عند ثبات حجم التفاعل ( أو تقريبا ثبات الحجم) فإنه من الملائم تعريف سرعة التفاعل الكيميائي بمعدل نقصان تركيز المواد المتفاعلة في وحدة زمن أو معدل زيادة تركيز المواد الناتجة في وحدة زمن. هناك عوامل عديدة تؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي وتشمل: 1عوامل اساسية (تحتاجها كل التحولات): -تاثير درجة الحرارة -تاثير سطح التلامس -تاثير التركيب المزيج 2عوامل ثانوية (تحتاجها بعض التحولات): -الضغط -الوسيط -الضوء 1- تأثير طبيعة المواد المتفاعلة: بالاعتماد على خصائص المواد المتفاعلة والمواد الناتجة، فإن التفاعلات الكيميائية يلزمها أوقات مختلفة حتى تنتهي. على سبيل المثال، سنعرض التفاعل الكيميائي للعناصر القلوية مع الماء. العناصر القلوية تتفاعل مع الماء كما في هذه المعادلة العامة: M+H2O →M+(aq) + OH-(aq)+½H2(g حيث M تمثل Li، Na،K، Rbأو Cs سرعة التفاعل الكيميائي تزيد وبشكل ملحوظ على التوالي من Li وحتى Cs. والسبب في ذلك أن سرعة هذا التفاعل الكيميائي تعتمد على طاقة تأين ذرات الفلز. كما قلت طاقة التأيين، أصبح من الأسهل إطلاق الالكترون من ذرة الفلز، وبالتالي سرعة التفاعل الكيميائي تزيد. تفاعل الهالوجينات مع الهيدروجين يري مثالا معاكسا في التوالي للتفاعل السابق. حيث أن F هو أصغر الهالوجينات، كمية كبيرة من الطاقة تنتج عند تفاعل F2 مع H2 للحصول على مركبHF . من جهة أخرى، I هو أكبر الهالوجينات، وبالتالي عندما يتفاعل I2 مع H2 للحصول على HI، كمية قليلة جدا من الطاقة تنتج والتفاعل أبطء بكثير من الفاعل السابق. -2تأثير التركيز: حتى يحدث تفاعل كيميائي، الجزيئات أو الأيونات يجب أن تتصادم ببعضها البعض. هذه التصادمات في الغالب عنيفة بما فيه الكفاية للإنتاج ترتيب جديد للذرات وبالتالي تكوين نواتج جديدة, كلما زاد عدد الجزيئات في وحدة حجم، كلما زادت التصادمات بين الجزيئات. وبالتالي فإن زيادة تركيز المواد المتفاعلة بشكل عام تزيد من سرعة التفاعل الكيميائي. 3 -تأثير مساحة السطح في التفاعلات متغايرة الخواص: التفاعل بين المادة الصلبة والغازية أو بين المادة الصلبة والسائلة يسمى تفاعل متغاير الخواص. في مثل هذا التفاعل، المواد المتفاعلة يمكن أن تلتقي فقط على سطح المادة الصلبة. كلما زادت مساحة سطح المادة الصلبة كلما زاد عدد الذرات المتوفرة للتفاعل. لنفس كمية المادة، كلما صغر حجم الدقيقة الصلبة زادت مساحة السطح، وبالتالي زادت سرعة التفاعل متغير الخواص . -4 تأثير الحرارة: بزيادة درجة الحرارة تزيد طاقة حركة المواد المتفاعلة والمواد الناتجة. وبالتالي فإن الجزيئات تتحرك بسرعة أكبر وتصطدم بقوة أكبر مع بعضها البعض. وكنتيجة لذلك، تصادمات فعالة أكثر يمكن أن تحدث سوف تؤدي الى نواتج جديدة. رفع درجة الحرارة بمقدار عشر درجات مئوية يؤدي الى مضاعفة سرعة التفاعل الكيميائي لمعظم التفاعلات الكيميائية. 5- تأثير العامل المساعد: العامل المساعد هو مادة تزيد سرعة التفاعل الكيميائي دون أن تستهلك في ذلك التفاعل. من الناحية النظرية يمكن إضافة العامل المساعد للتفاعل وبعد إنتهاء التفاعل يمكن فصل العامل المساعد وإستعماله مره أخرى. معظم التفاعلات الكيميائية، ومن أجل إبتدائها، تحتاج الى كمية محددة من الطاقة، هذه الطاقة نسميها طاقة التنشيط. العامل المساعد يسرع التفاعل الكيميائي من خلال توفيره مسلكا جديدا للتفاعل بأقل طاقة تنشيط ودون أن يؤثر في نواتج التفاعل. من الأمثلة على العوامل المساعدة الانزيمات داخل جسم الكائنات الحية، وبعض الفلزات ( مثل Ni، Pt،Pd)، والتي تستخدم كعوامل مساعدة في التفاعلات متغيرت الخواص مثل تفاعل الهدرجة. -6 تأثير التحريك : تحريك خليط التفاعل الكيميائي يزيد من طاقة حركة المواد المتفاعلة وبالتالي يزيد من إحتمالات التصادمات وبالتالي يزيد سرعة التفاعل الكيميائي أدلة حدوث التفاعل الكيميائي: 1-تغير درجة الحرارة 2- تغير اللون 3- الرائحة 4- تصاعد غاز وتكون رواسب أنواع أخرى للتفاعلات الكيمائية: 1-تفاعل التكوين : هو تفاعل كيميائي تتحد فيه مادتان او اكثرلتكوين مادة واحدة 2- تفاعل التفكك : هو تفاعل يتفكك فيه مركب واحد لانتاج عنصرين او اكثر او مركبات جديدة 3-تفاعل الاحتراق :اتحاد الاكسجين مع مادة كيميائية مطلقا طاقة على شكل حرارة وضوء 4-تفاعل الاحلال :التفاعلات التي تتضمن إحلال عنصر محل عنصر اخر في مركب ينقسم تفاعلات الاحلال الى قسمين: 1-تفاعل الاحلال البسيط :هو التفاعل الذي تحل فيه ذرات عنصر محل ذرات عنصر اخر في مركب 2-تفاعل الاحلال المزدوج : هو تبادل الايونات بين مركبين إعداد الطالبه/ اسماء احمد الزبيدي