ما هو التفاعل الكيميائي؟ وما دلالات حدوثه؟

كتابة:
ما هو التفاعل الكيميائي؟ وما دلالات حدوثه؟

ما هو التفاعل الكيميائي؟

التفاعل الكيميائي (بالإنجليزية: Chemical reaction)، هو عملية إعادة ترتيب ذرات العناصر أو المركبّات والتي تسمّى بالمواد المتفاعلة بهدف تكوين مواد جديدة يُطلق عليها المواد الناتجة، ولا ينحصر التفاعل الكيميائي على المختبرات والمصانع الكيميائية، إذ إنّه جزء أساسي حتى في العمليات الطبيعية مثل؛ العمليات الجيولوجيّة والحيويّة، وقد تمّ تفسير العمليات التي تتم خلال التفاعلات المختلفة منذ 250 عام تقريبًا، حيث كان بعضها يحدث قبل ذلك دون معرفة السبب العلمي وراءه، ويوجد العديد من أنواع التفاعلات الكيميائية؛ كتفاعلات التأكسد والاختزال، وتفاعلات الاتحاد، وتفاعلات التفكك، وغيرها العديد.[١]


ما دلالات حدوث التفاعل الكيميائي؟

يمكن التنبؤ بحدوث التفاعل الكيميائي والتغيرات الكيميائية على المواد خلاله عن طريق ملاحظة بعض الدلالات،[٢] ومن أشهر هذه الدلالات ما يأتي:

إطلاق غاز

يعد ظهور غاز متصاعد إشارة واضحة على حدوث تفاعل كيميائي، ومن الأمثلة على ذلك:

  • تفاعل حمض الكبريت المخفّف (H2SO4) مع الزنك (Zn) يتم من خلاله انبعاث غاز الهيدروجين (H2).[٢]
  • تكوّن غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) في تفاعل كربونات الصوديوم (Na₂CO₃) مع حمض الهيدروكلوريك (HCL).[٢]
  • خبز الكيك الذي يزيد من نجاحه إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يساعد المخبوزات على الانتفاخ هو أحد الأمثلة اليومية الهامّة.[٣]

ظهور مواد مترسبة

تترسّب بعض المكوّنات خلال التفاعلات الكيميائية ويُعد هذا مؤشرًا واضحًا لحدوث تفاعل،[٢] ومن الأمثلة على ذلك:

  • ترسّب يوديد الرصاص الثنائي (PbI2) بلونه الأصفر المميّز وذلك عند تفاعل نترات الرصاص الثنائي (Pb (NO3) 2) مع يوديد البوتاسيوم (KI).[٢]
  • ترسّب كبريتات الباريوم (BaSO4) ذات اللون الأبيض عند تفاعل كل من: حمض الكبريتيك (H2SO4) مع كلوريد الباريوم (BaCl2).[٢]
  • ظهور رواسب صابون وهي عبارة عن رواسب كربوكسيلات الكالسيوم والمغنيسيوم عند تفاعل الصابون مع الماء العسر، وهي من أبرز المشاكل التي يتم التعرّض لها بسبب وجود معادن في المياه، وتكون هذه الرواسب على شكل حثالة.[٤]

حدوث تغيّر للون

يتم التنبؤ بحدوث بعض التفاعلات الكيميائية من خلال تغيّر اللون وظهور لون جديد،[٢] ومن الأمثلة على ذلك:

  • عند حدوث تفاعل بين حمض الليمون (C₆H₈O₇) وبيرمنغنات البوتاسيوم (KMnO4) المميّزة بلونها البنفسجي يتم ملاحظة اختفاء هذا اللون.[٢]
  • عند حدوث تفاعل بين ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وثنائي كرومات البوتاسيوم (K2Cr2O7) ذو اللون البرتقالي، يتم ملاحظة تحوّل اللون إلى لون أصفر.[٢]
  • صدأ الحديد من أهم الأمثلة على تغيّر اللون، حيث تظهر مادة حمراء أو بنية على شكل طبقة هشة تغطي الحديد عندما يتعرض للتأكسد.[٥]
  • تغيّر لون النحاس من اللون البني إلى اللون الأخضر مع مرور الزمن ويظهر ذلك في تمثال الحرية، حيث تُشير الأدلة على أنّه كان ذا لون نحاسي أقرب إلى البني عند تصنيعه، ثمّ تحوّل بعد ذلك بسبب تأكسد النحاس.[٦]

تغيّر درجة الحرارة

في بعض التفاعلات الكيميائية تكون درجة الحرارة مؤشرًا واضحًا لحدوث التفاعل، فيتم مثلًا إطلاق الحرارة في التفاعلات الطاردة للحرارة (Exothermic reaction) كما يتم امتصاص الحرارة في التفاعلات الماصّة (Endothermic reaction)،[٢] ومن الأمثلة على ذلك ما يأتي:

  • تفاعل الزنك (Zn) مع حمض الكبريتيك (H2SO4) (تفاعل طارد للحرارة).[٢]
  • تفاعل هيدروكسيد الباريوم (Ba (OH) ₂) مع كلوريد الأمونيوم (NH4Cl) (تفاعل ماصّ للحرارة).[٢]
  • تفاعل الثيرمايت والذي يستخدم في الألعاب النارية (تفاعل طارد للحرارة).[٧]

تغيّر حالة المادة المتفاعلة

يمكن ملاحظة حدوث تغيّرات في حالات المادة من حالة إلى أخرى عند حدوث التفاعلات الكيميائية،[٢] ومن ذلك:

  • عند حدوث تفاعل احتراق الشمع (Wax) في حالته الصلبة، سينتج من ذلك مادة سائلة بالإضافة إلى غاز ثاني أكسيد الكربون.[٢]
  • تحوّل الجليد الصلب إلى ماء سائل.[٧]

انبعاث ضوء

يمكن ملاحظة انبعاث ضوء يتفاوت في شدّته عند حدوث تفاعلات كيميائية محددة،[٧] ومن أمثلة ذلك:

  • انبعاث ضوء لحظة كسر مصباح كهربائي (لمبة).[٧]
  • ظاهرة اللمعان الكيميائي (بالإنجليزية: Chemiluminescence) واختصارًا CL.[٨]

انبعاث رائحة مميّزة

تعد الروائح إحدى المؤشرات التي يمكن من خلالها معرفة حدوث تفاعل كيميائي، حيث تظهر رائحة مختلفة عن روائح المواد الموجودة، ومن الأمثلة على ذلك؛ الرائحة الكريهة المعروفة للبيض الفاسد بسبب حدوث تفاعل التحلل.[٧]

تكوّن فقاعات

يعد تكوّن الفقاعات أحد المؤشرات المصاحبة لحدوث بعض التفاعلات الكيميائية والتي يمكن من خلالها معرفة أنّ التفاعل قد تم، ومن أشهر أمثلة ذلك؛ ظهور فقاعات كثيرة أشبه بالبركان عند تفاعل الخل مع الصودا مما يسبب تكوّن فقاعات مليئة بغاز ثاني أكسيد الكربون (CO2)، مع العلم بأن هذا يتم من خلال حدوث تفاعلين أساسيين هما؛ تفاعل الحمض مع القاعدة وتفاعل التحلّل وهذا من التجارب التي يمكن القيام بها منزليًّا.[٧]


ما الشروط اللازمة لحدوث تفاعل كيميائي؟

يتم التفاعل الكيميائي في ظل ظروف محدّدة وشروط معينة، ويمكن أن يتم التفاعل الكيميائي بشكل أسرع حسب توافر هذه الظروف، ومن هذه الشروط ما يأتي:[٩]

  • مساحة سطح التفاعل: (بالإنجليزية: Surface area)، إذ يتناسب معدل التفاعل الكيميائي بشكل طردي مع مساحة السطح، حيث إنّ اتّساع مساحة السطح يُتيح تفاعل المواد بشكل أفضل بسبب اتصال المواد المتفاعلة مع بعضها بشكل مباشر بصورة أكبر.
  • المواد المُحفّّزة: (بالإنجليزية: catalyst)، إذ إن استخدام بعض المواد الكيميائية يؤثر بشكل مباشر على سرعة حدوث التفاعل الكيميائي، ومن الأمثلة على هذه المواد أكسيد المنغنيز الرباعي (MnO2)، ومن الجدير بالذكر أنّ هذه المواد لا تدخل في التفاعل وتبقى كمّيتها كما هي أي لا يتم استنزافها.
  • الضغط: (بالإنجليزية: Pressure)، إذ يزيد الضغط من سرعة حدوث التفاعل الكيميائي بل إنّ بعض التفاعلات لا تتمّ إلا بوجود ضغط مرتفع.
  • الحرارة: (بالإنجليزية: Heat)، إذ تعمل الحرارة على زيادة سرعة حدوث التفاعلات الكيميائية، وتعدّ شرطًا أساسيًا لحدوث بعض التفاعلات بحيث لا تتمّ إلا عند درجة حرارة محدّدة.
  • الإضاءة: (بالإنجليزية: Light)، إذ تعد الإضاءة شرطًا أساسيًا لحدوث تفاعلات كيميائية معينة مثل عملية تصنيع الغلوكوز في البناء الضوئي للنباتات.


أمثلة وتطبيقات التفاعل الكيميائي في الحياة اليومية

التفاعلات الكيميائية جزء لا يتجزأ من الحياة ولا يكاد يخلو أي جزء من هذا الكون من هذه التفاعلات، مما يجعل اعتمادنا عليها في العديد من التطبيقات أمرًا روتينيًا لا يتم التفكير به في كثير من الأحيان، ومن التطبيقات العملية في حياتنا اليومية على ذلك ما يأتي:[١٠]

  • يتم الحصول على مواد جديدة من مواد متوافرة من خلال التفاعلات الكيميائية، ومن ذلك التفاعلات النووية.
  • التفاعل الكيميائي يساعد على فهم طبيعة المواد وخصائصها المتفاوتة من خلال أساليب تفاعلها.
  • يتم فهم الكون من حولنا وتفسير العديد من الظواهر من خلال فهم كيفية حدوث التفاعلات الكيميائية ومن الأمثلة على ذلك؛ انفجار الألعاب النارية، وتغيّر خصائص الأطعمة بعد تعرّضها للحرارة وطهيها وتحوّل الطعام إلى طاقة تمدّ أجسام الكائنات بالقوّة.
  • يصنّف علم الكيمياء كعلم مثير جدًا، حيث يجمع بين المتعة والتسلية والعلم، مما قد يزيد من اهتمام الناس بالعلوم ويشجعهم على العمل في مجالاته.
  • يرتبط علم الكيمياء بعلم الجرائم، حيث يمكن من خلاله الكشف عن المجرمين، كما يوجد رابط وثيق بين علم الكيمياء وعلم الأحافير الذي يمكن من خلاله الرجوع بالزمن ومعرفة طبيعة معيشة الإنسان في القِدم.
  • يمكن تحديد إمكانية الحياة على الكواكب الأخرى والفضاء الخارجي من خلال معرفة الخصائص الكيميائية والطبيعة العامّة لكل كوكب.
  • إشعال النار هو أهم وأقدم تفاعل كيميائي اكتشفه الإنسان.
  • بدون حدوث التفاعلات الكيميائية ستبقى المواد عبارة عن ذرات وجزيئات منفردة ليس لها أي قيمة أو فائدة تُذكر.


المراجع

  1. ↑ "Chemical reaction", britannica, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  2. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص "Characteristics of chemical reaction", classnotes, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  3. ↑ "5 Ways to Know if a Chemical Change Has Occurred", sciencing, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  4. ↑ "O-Chem in Real Life: Soaps and Detergents", asu, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  5. ↑ "Iron Corrosion Products", corrosion-doctors, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  6. ↑ "17.6: Corrosion", libretexts, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  7. ^ أ ب ت ث ج ح "Five Characteristics of a Chemical Change", sciencing, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  8. ↑ "Chemiluminescence", sciencedirect, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  9. ↑ "Conditions Required in Chemical Reaction", kullabs, Retrieved 13/6/2021. Edited.
  10. ↑ "8 Reasons Why Chemical Reactions Are Important", thoughtco, Retrieved 13/6/2021. Edited.
5618 مشاهدة
للأعلى للسفل
×