هو أي تغير يحدث على مادة أو أكثر وينتج عنه مادة أو مواد جديدة مختلفة بالصفات والخصائص، والشواهد في حياتنا كثيرة على التفاعلات الكيميائية فصدأ الحديد، واحتراق الورق، وتعفّن الطعام، وذوبان الملح في الماء أمثلة على التفاعلات الكيميائيّة.
تصنيفات التفاعلات الكيميائية
قام العلماء بتصنيف التفاعلات الكيميائية بهدف تسهيل دراستها والتعمّق في فهمها، فتمّ وضع مجموعة من التصنيفات كالآتي:
تفاعلات الأكسدة والاختزال
تعرف الأكسدة على أنّها عمليّة فقدان الذرة أو الجزيء لإلكترونات ممّا يجعل شحنتها موجبة، ويسمّى العنصر أو الجزيء في هذا التفاعل بالمؤكسد، والاختزال على النقيض فهي عمليّة اكتساب الذرة أو الجزيء لإلكترونات ممّا يجعل شحنتها سالبة، ويسمّى العنصر أو الجزيء بالمختزل.
أمثلة على تفاعلات الأكسدة والاختزال:
- احتراق الطعام لإنتاج الطاقة في أجسامنا، فأجسامنا تعمل على أكسدة المواد الغذائية لتعطي الخلايا القدرة على امتصاص الطاقة والنموّ والبناء.
- احتراق الوقود في المحرّكات عبارة عن عمليات أكسدة، تمدّنا بالطاقة اللازمة لتحريك الآلات المختلفة.
- الطاقة المستمدة من البطاريات تنتج بفعل عمليّات الأكسدة داخل البطارية.
- واستخراج العناصر مثل الألومنيوم والنحاس يتمّ باختزال الخامات وتحرير العناصر الحرّة المؤكسدة.
تفاعلات الاتّحاد
تفاعلات الاتحاد أو ما يعرف بتفاعلات الضمّ فيها تتفاعل عناصر أو مركبات معاً لينتج من تفاعلها مركب جديد. يعبر عنها بالنموذج العام الآتي: A + B ----> AB
- يتفاعل عنصر مع عنصر فينتج مركب، مثلاً عند تفاعل الأكسجين مع الهيدروجين ينتج الماء، وعند تفاعل الصوديوم مع الكلور ينتج ملح كلوريد الصوديوم.
- يتفاعل عنصر مع مركب فينتج مركب جديد، مثلاً عند تفاعل أول أكسيد الكربون مع الأكسجين ينتج ثاني أكسيد الكربون.
- تفاعل مركّبين معاً فينتج مركب جديد، ويمكن توضيح الحالات التالية كحالات خاصة من تفاعل المركّبات معاً:
- تفاعل أكسيد فلز مع الماء ينتج قاعدة أي هيدروكسيد الفلز.
- تفاعل أكسيد لا فلزي مع الماء ينتج حامض.
- تفاعل أكسيد فلزي مع أكسيد لا فلزي ينتج ملح.
CO2 (g) + MgO (s) ---> MgCO3 (s) N2O5 (g) + H2O (l) ---> 2HNO3 (aq) BaO (s) + H2O (l) ---> Ba(OH)2 (aq)
تفاعلات التحلل
تفاعلات التحلل: أو ما يعرف بتفاعلات التفكك فيها يتحلل مركب إلى عنصرين أو أكثر أو مركبين أو أكثر. يعبر عنها بالنموذج العام التالي:
AB ----> A + B
أمثلة على تفاعلات التحلل:
- تحلل كربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وغاز ثاني أكسيد الكربون عند تعرضها للحرارة.
- تحلل الماء إلى غازي الأكسجين والهيدروجين عند التحليل الكهربائي.
تفاعلات الإحلال الأحادي
فيها يحل عنصر نشط مكان عنصر أقل نشاطاً في المركب الكيميائي، يعبّر عنها بالنموذج العام التالي:
A + BC ----> B + AC
استخدامات تفاعلات التحلل:
- تستخدم في تحضير العناصر من مركّباتها.
- عند تفاعل فلز نشط مع حمض يستخدم في تحضير الهيدروجين.
- تحضير الهالوجينات التي هي عناصر تتحد مع الفلزات لتشكل الأملاح وهي الكلور والفلور والبروم واليود.
- تمييز العناصر النشطة من خلال هذه التفاعلات.
تفاعلات الإحلال المزدوج
يعبّر عنها بالنموذج العام التالي: AB + CD ----> AD + CB
لهذا النوع من التفاعلات ثلاث أصناف كالآتي:- الترسيب: فيها يتم مزج محلولين أيونيين فينتج عن مزجهما وتفاعلهما مركب أيوني راسب أيّ أنّه غير ذائب مع المحلول الأيوني الجديد.
- تفاعلات التعادل: هي عمليات تفاعل المركبات الحمضية مع المركبات القاعدية وينتج عنها عادة ملح.
الأحماض: هي المواد التي تتفكك بالماء لتعطي تركيزاً عالياً من أيون الهيدروجين الموجب أو بالتحديد الهيدرونيوم الذي له الرمز H3O. القواعد: هي المواد التي تتفكك في المحاليل المائية لتعطي أيونات الهيدروكسيد OH، أوهي التي تتفاعل مع البروتونات المائية. ويوجد مواد بين الصنفين تسمى مواد مترددة لأنها تحمل صفات الأحماض والقواعد في نفس الوقت.
أنواع الأحماض:
- الأحماض العضوية: والتي تتكون بشكل أساسي من الكربون والهيدروجين والأكسجين.
- الأحماض الغير عضوية أو المعدنية: وهي التي تصنف بناء على عدد بروتونات الهيدروجين فيها.
- التفاعلات التي تطلق الغازات:هي تفاعلات كيميائية ينتج عنها انبعاث غاز مثل غاز الأكسجين أو غاز ثاني أكسيد الكربون وغيرها من الغازات.
من الأمثلة عليها: تفاعل كربونات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك لينتج ثلاث مركبات هي ملح كلوريد الصوديوم على شكل راسب، والماء، وغاز ثاني أكسيد الكربون. NaCO3 + 2HCl ---> NaCl + H2O + CO2
التفاعلات الغير انعكاسية والانعكاسية
التفاعلات غير الانعكاسية: أو التي تعرف باسم التفاعلات التامّة هي التي تحدث باتّجاه واحد حيث لا تتفاعل الموادّ الناتجة معاً لتعطي الموادّ المتفاعلة، مثال على ذلك تفاعل احتراق ورقة، يتصاعد من هذا التفاعل حرارة وغاز ثاني أكسيد الكربون وينتج رماد، لا يمكن بأي حال أن يعاد تفاعل الغاز والحرارة والرماد لينتج ورقة، لذا يسمى هذا التفاعل غير انعكاسيّ. وأيضاً من الأمثلة عليه احتراق الجلوكوز والذي يعبر عنه بالمعادلة التالية: C6H12O6(s) + 6 O2 (g) ---> 6 H2O(g) + 6 CO2
التفاعل الانعكاسي: أو ما يعرف باسم التفاعل غير التام، هو التفاعل الذي من خلاله يمكن للمواد المنتجة أن تعود وتتفاعل معاً لتنتج لنا نفس المواد المتفاعلة في البداية، وهنا لا تتفاعل كامل المواد يبقى جزء عادة في الاتجاهين كما هو، وعند صياغتها بنظام المعادلات يتمّ وضع سهمين بالاتّجاهين للإشارة إلى أنّ التفاعل انعكاسيّ وبالاتّجاهين.
من الأمثلة عليه تفاعل بخار الماء مع غاز أول أكسيد الكربون لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، وتفاعل الهيدروجين مع غاز أول أكسيد الكربون لإنتاج الماء وثاني أكسيد الكربون.
H2O + CO<----> H2 + CO2 التفاعلان يعتمدان على تركيز المواد، يحدث التفاعل في اتجاه اليمين إذا كان تركيز كل من الماء وثاني أكسيد الكربون أعلى والعكس بالعكس، ويستمر التفاعلان إلا أن يحدث اتزان تتساوى فيه سرعة التفاعل بالاتجاهين. ومثال آخر تفاعل اليود مع الهيدروجين (H (g) + I (g)<----> 2HI(g
