وحدة التفاعلات والمعادلات الكيميائية العلوم الصف الثامن

وحدة التفاعلات والمعادلات الكيميائية العلوم الصف الثامن

ما الذي يحدث في التفاعل الكيميائي ؟ 

أئتاء التفاعل الكيميائي. تتفاعل مادة كيميائية أو أكثر لتتكون مادة كيميائية جديدة أو أكثر. كيف تتكون هذه المواد الكيميائية الجديدة ؟ 

إعادة ترتيب الذرات لتكوين مواد كيميائية جديدة 

ما الذي يحدث في التفاعل. قم بمعاينة المواد الكيميائية أولا. تذكر أنه ثمة نوعان من المواد الكيميائية وهي العناصر والمركبات. للمواد الكيميائية تركيب ثابت من الذرات. ففي قطرة الماء الواحدة، على سبيل المثال، ثمة تريليون ذرة من الأكسجين والهيدروجين. غير أن هذه الذرات تترتب جميعها بالطريقة نفسها وترتبط ذرة هيدروجين بذرة أكسجين واحدة. وإذا تغير هذا الترتيب. فإن المادة الكيميائية لن تظل مادة. بل تتكون مادة كيميائية جديدة لها خواص فيزيائية وكيميائية مختلفة. وهذا ما يحدث أثناء التفاعل الكيميائي. فذرات العناصر أو المركبات يعاد ترتيبها وتتكون مركبات مختلفة. 

كسر الروابط وتكوينها 

تحدث إعادة ترتيب الذرات ؟ يعاد ترتيب الذرات عندما تتفكك الروابط الكيميائية بينها. تذكر أن كل المواد الكيميائية بما فيها المواد  الصلبة تتكون من جسيمات دائمة الحركة. أثناء حركة الجسيمات. يصطدم بعضها ببعض. وإذا توفرت كمية كافية من الطاقة. من الممكن أن تتفكك تنفصل الذرات ويعاد ترتيبها وقد تتكون روابط الروابط بين الذرات. حينئد. جديدة. يبين الشكل 2 التفاعل الذي ينتج الهيدروجين والأكسجين من الماء. إن إضافة الطاقة الكهربائية إلى الماء يمكن أن تحدث هذا التفاعل. فالطاقة المضافة تتسبب في تفكك الروابط بين ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين. وبعد أن يحصل ذلك من الممكن أن تتكون روابط جديدة بين أزواج ذرات الهيدروجين وبين أزواج ذرات الأكسجين. 

المعادلات الكيميائية 

افترض أن المعلم يطلب منك إجراء تفاعل محدد في مختبر العلوم فكيف قد يصف لك معلمك التفاعل ؟ ربما يقول شيئا ما مثل "فهم إجراء تفاعل كربونات الصوديوم الهيدروجينية مع الخل أحمض الأسينيكا لإتاح أسيتات الصوديوم والماء وثاني أكسيد  الكربون سيصف معلمك على الأرجح التفاعل في صورة معادلة كيميائية. المعادلة الكيميائية هي وصف للتفاعل باستخدام رموز العناصر والصيغ الكيميائية فرموز العناصر تمثل العناصر والصيغ الكيميائية تمثل المركبات. 

رموز العناصر 

تذكر أن رموز العناصر مبينة في الجدول الدوري. فمثلا. تجد أن رمز الكربون هو C، ورمز النحاس هو Cu. ويمكن أن يتواجد العنصر في صورة ذرة واحدة فقط. لكن بعض العناصر موجودة في الطبيعة في صورة جزيئات ثنائية الذرة، إذ تتحد ذرتان من العنصر نفسه معا تتضمن صيغة العنصر ثنائي الذرة رمز العنصر والرقم السفلي 2. إذ يصف الرمز السفلي عدد ذرات العنصر في الجزيء، فالأكسجين 0) والهيدروجين هما مثالان على جزيئات ثنائية الذرة. يبين الجدول 1 بعض رموز العناصر فوق الخط الأزرق. 

الصيغ الكيميائية 

عند ارتباط ذرات عنصرين أو أكثر من العناصر المختلفة. فإنها تكون مركبا. تذكر أن الصيغة الكيميائية تستخدم رموز العناصر والأرقام السفلية لوصف عدد الذرات في مرب وإذا لم يمكن للعنصر رقم سفلي. فمعنى ذلك أن المركب يحتوي على ذرة واحدة فقط 

من هذا العنصر. على سبيل المثال. يتكون ثاني أكسيد الكربون  من ذرة كربون واحدة وذرتي أكسجين. تدكر أن صيغتين مختلفتين تمثلان مادتين كيميائتين مختلفتين بغض النظر عن مدى التشابه بينهما إن بعض الصيغ الكيميائية ظاهر أسفل الخط الأزرق  

كتابة المعادلات الكيميائية 

تتضمن المعادلة الكيميائية كلا من المواد الكيميائية المتفاعلة والمواد الكيميائية الناتجة في التفاعل الكيميائي. يطلق على المواد الأولية في التفاعل الكيميائي اسم المتفاعلات، ويطلق على المواد الناتجة من التفاعل الكميائي أسم النواتج. يبين الشكل 3 طريقة كتابة معادلة كيميائية. تستخدم الصيغ الكيميائية لوصف المتفاعلات والنواتج، فنكتب المتفاعلات على يسار السهم والنواتج على يمينه. ويفصل بين اثنين أو أكثر من  المتفاعلات أو النواتج بإشارة زائد. ويكون الهيكل العام للمعادلة على الشكل التالي؛ 

ناتج ناتج متفاعل متفاعل 

عند كتابة معادلات كيميائية. من المهم استخدام الصيغ الكيميائية الصحيحة لكل من المتفاعلات والنواتج. على سبيل المثال. افترض أن أحد المتفاعلات الكيميائية ينتج ثاني أكسيد الكربون والماء. يكتب الناتج ثاني أكسيد الكربون بالصيغة CO2 وليس بالصيغة CO، فالصيغة CO خاصة بقرب أول أكسبد الكربون وهو قرب مختلف عن CO2. ويكتب الماء بالصيغة H2O وليس بالصيغة H2O2.  وهي الصيغة الخاصة بمركب بيروكسيد الهيدروجين. 

الحفاز 

الحفاز عبارة عن مادة كيميائية تعمل على زيادة سرعة التفاعل. من خلال خفض طاقة تنشيط التفاعل. تتمثل إحدى طرق زيادة الحفاز لسرعة التفاعل، في مساعدة جسيمات المتفاعلات على ملامسة بعضها بعض بوتيرة أكبر. انظر إلى الشكل 12. لاحظ أن طاقة تنشيط التفاعل في وجود الحفاز أقل منها في حالة عدم وجوده. لا يتغير الحفاز في التفاعل ولا يغير المتفاعلات أو النواتج. كما إنه لا يزيد من كمية المواد المتفاعلة المستخدمة  أو كمية النواتج المتكونة يعمل الحفاز فقط على زيادة سرعة التفاعل. 

وبالتالي. فإن الحفازات لا تعثر ضمن التفاعلات في التفاعل. قد تندهش إذا ما أدركت أن جسمك مليء، بحفازات تسمى إنزيمات. 

الإنزيم عبارة عن حفاز يزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية في الخلايا الحية. على سبيل المثال، يعمل إنزيم البروتيتيز على تفكيك جزيئات البروتين الموجودة في الغذاء الذي تتناوله. إلى جزيئات أصغر تستطيع الأمعاء امتصاصها. لولا وجود الإنزيمات، لحدثت هذه التفاعلات ببطء شديد لا يسمح باستمرار الحياة. 

المثبطات 

تذكر أن الإنزيم عبارة عن جزيء يعمل على زيادة سرعة التفاعلات في الكائنات الحية. إلا أن بعض الكائنات الحبة كالبكتيربا. تمتل ضررا للإنسان. 

يحتوي بعض الأدوية على جزيئات تتصل بالإنزيمات الموجودة في البكتيريا. تمنع هذه الجزبئات عمل الإنزيمات بشكل سليم. عند عجر الإنزيمات الموجودة في البكتيريا عن العمل. تموت البكتيريا ولا يعود إمكانها أن تصيب  الإنسان. تسمى المكونات النشطة في هذه الأدوية مثبطات المثبط مادة تعمل على إبطاء التماعل الكيميائي أو إيقافه. تستطيع المثبطات إبطاء التفاعلات الناتجة عن الإنزيمات أو إيقافها. 

كذلك. تمثل المثبطات أهمية في صناعة الغذاء. فالمواد الكيميائية الحافظة في الأطعمة هي مواد تمنع فساد الطعام أو تثبطه. 

طاقة التنشيط 

ربما لاحظت أن بعض التفاعلات الكيميائية لا تبدأ من تلقاء نعسها. فمثلا. لا تحترق الورقة بمجرد تعرضها لأكسجين الهواء. لكن. عندما يلمس اللهب الورقة. تبدأ في الاشتعال. 

تحتاج كل التفاعلات إلى الطاقة لبدء تفكك الروابط. وتسمى هذه الطاقة وهي الحد الأدنى اللازم من الطاقة لبدء تفاعل كيميائي.  طاقة التنشيط إن للتفاعلات المختلفة طاقات تنشيط مختلفة. فبعض التفاعلات. كصدأ  الحديد على سبيل المثال، لها طاقة تنشيط منخفضة. إذ تكمن الطاقة الموجودة في الوسط المحيط لتبدأ هذه التفاعلات. إذا كانت لتفاعل ما طاقة تنشيط مرتفعة. فيجب توفر مقدار كبير من الطاقة ليبدأ هذا التفاعل. على سبيل المثال. يحتاج الخشب إلى طاقة اللهيب الحرارية ليحترق بمجرد بدء التفاعل. فإنه يطلق طاقة تكفي لاستمراره. يبين الشكل IO الدور الذي تلعبه طاقة التنشيط في كل من التفاعلات الماصة والطاردة للحرارة. 

سرعة التفاعلات 

تحدث بعض التفاعلات الكيميائية. كصدأ عجلة الدراجة. ببطء. بينها تحدث تفاعلات كيميائية أخرى. كانفجار الألعاب النارية. في جزء من الثانية. 

إن سرعة التفاعل هي سرعة حدوثه. ما الذي بتحكم في سرعة حدوث  يجب أن تتصادم قبل أن تتفاعل. 

التفاعل الكيميائي؟ تذكر أن الجسيمات تحدث التفاعلات الكيميائية بسرعة أكبر إذا تصادمت الجسيمات بوتيرة أكبر. أو إذا زادت سرعة حركتها عند تصادمها ئمة عوامل عديدة تؤثر في عدد تصادمات الجسيمات وسرعة حركتها.