التفاعلات الكيميائية والتغيرات في الطاقة
الفصل الدراسي الأول للعام الدراسي 2019/2020
إعداد المعلم / سامي أبو الغيط
الصف الثامن
تغيرات الطاقة
مكوك الفضاء : هو نظام النقل الفضائي ،
1- هو مركبة صاروخية قابلة لإعادة الاستخدام
2- ومصممة للدوران حول الأرض ، ونقل الأشخاص
3- والشحنات من وإلى مركبة الفضاء المدارية
4- وعند الإطلاق ، يتم إطلاق المحركات التعزيزية
5- والمحركات الرئيسية للمركبة المركبة
6- مما يؤدي إلى إنتاج قوة دفع تقدر بنحو 31000 كيلو جول
أولا :
1- في مكوك الفضاء يتم حرق 2 مليون لتر من الهيدروجين السائل والأكسجين السائل وينتج بخار الماء وطاقة هائلة
2- تعمل الطاقة على تسخين بخار الماء ليبلغ درجات حرارة مرتفعة
3- يتمدد بسرعة دافعة المكوك في مداره
الطاقة الكيميائية في الروابط
1- في التفاعلات الكيميائية تتفكك الروابط الكيميائية في المتفاعلات
2- ثم تتكون روابط كيميائية جديدة
3- تحتوي الروابط الكيميائية على أحد أشكال الطاقة الكيميائية
4- تفكك رابطة يحتاج طاقة يمتصها من الوسط الخارجي
5- تكون رابطة يطلق طاقة للوسط الخارجي
6- بعض التفاعلات تطلق قدرا من الطاقة أكبر من الطاقة التي تمتصها
7- بعض التفاعلات تمتص قدرا من الطاقة أكبر من الطاقة المنطلقة
8- التغير في الطاقة يغير درجة حرارة الوسط المحيط
9- الطاقة محفوظة في كل التفاعلات
التفاعلات الماصة للحرارة
هي التفاعلات التي تمتص طاقة حرارية ويجب تزويده التفاعل الماص للحرارة بالطاقة يستمر
طاقة حرارية + متفاعلات ← نواتج
1- عند تفكيك الرابطة الكيميائية يجب تزويدها بطاقة أكبر من الطاقة المنطلقة
2- طاقة المتفاعلات أقل من طاقة النواتج
التفاعلات الطاردة للطاقة
1- هو تفاعل كيميائي يطلق طاقة حرارية
2- طاقة حرارية + متفاعلات ← نواتج
3- ينطلق مقدار كبير من الطاقة أكبر من
4- الطاقة اللازمة لتفكيك الروابط
السبب والنتيجة : ماذا يمكن أن يحدث إذا تم تبرید الذي يتم فيه تفاعل ماص للطاقة بشكل ملحوظ إذا كانت الطاقة اللازمة للتفاعل حرارية؟
سوف يبطء التفاعل وربما يتوقف
التفاعلات الماصة للحرارة
التفاعلات الكيميائية التي تمتص طاقة حرارية .
طاقة حرارية + متفاعلات ← نواتج
طاقة النواتج أكبر من طاقة المتفاعلات
التفاعلات الطاردة للحرارة
التفاعلات الكيميائية التي تطلق طاقة حرارية
متفاعلات ← طاقة حرارية + نواتج
طاقة المتفاعلات أكبر من طاقة النواتج
كل التفاعلات تحتاج إلى الطاقة لبدء تفكك الروابط
طاقة التنشيط : هي الحد الأدنى اللازم من الطاقة لكي تبدأ التفاعلات الكيميائية
مثال : تفاعل صدأ الحديد
تفاعل له طاقة تنشيط منخفضة تكفي الطاقة الموجودة في الوسط المحيط لكي يبدأ التفاعل
مثال : حرق الخشب
تفاعل له طاقة تنشيط مرتفعة يجب توفير الطاقة لكي يبدأ فيحتاج لطاقة لكي تبدأ عملية الاحتراق وبعد ذلك يطلق طاقة كافية لاستمراره
سرعة التفاعلات
1- بعض التفاعلات تحدث ببطء مثل صدأ الحديد
2- بعض التفاعلات تحدث بسرعة مثل انفجار الألعاب النارية
3- تزداد سرعة التفاعلات الكيميائية بزيادة التصادمات بين الجسيمات وزيادة سرعة حركتها عند التصادم
العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل
1- مساحة السطح
أ- هي مقدار المساحة الخارجية الظاهرة من الكتلة الصلبة
ب- بزيادة مساحة السطح تزداد سرعة التفاعل لزيادة التلامس بين سطح الكتلة الصلبة مع جسيمات مادة كيميائية أخرى
مثال : تفاعل قطعة طبشور صلبة مع الخل ببطء بينما يتفاعل مسحوق الطبشور المسحوق مع الخل بسرعة أكبر
2- درجة الحرارة
أ- بزيادة درجة الحرارة يزداد متوسط سرعة حركة الجسيمات فتزداد سرعة التفاعل لسببين
1- زيادة التصادم بين الجسيمات
2- زيادة تفكك الروابط
3- التركيز والضغط
بزيادة تركيز المتفاعلات تزداد سرعة التفاعل لزيادة عدد وطاقة التصادمات بين الجسيمات
أ- في الغازات
بزيادة الضغط تتقارب الجسيمات وتزداد التصادمات وتزداد سرعة التفاعلات
الحفاز : هو مادة كيميائية تعمل على زيادة سرعة التفاعل من خلال خفض طاقة التنشيط للتفاعل
1- الحفاز يقلل طاقة التنشيط فتزداد سرعة التفاعل
2- الحفاز لا يتغير في التفاعل ولا يغير المتفاعلات أو النواتج
3- الحفاز لا يزيد من كمية المواد المتفاعلة أو كمية المواد الناتجة
4- الحفاز لا يعتبر من المتفاعلات
الإنزيم : حفاز يزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية في الخلايا الحية
مثال : إنزيم البروتييز يفكك جزئيات البروتين الموجود في الغذاء إلى جزئيات صغيرة تستطيع الأمعاء امتصاصها
- بدون الإنزيمات تحدث هذه التفاعلات ببطء شديد لا يسمح باستمرار الحياة
الأنزيمات : وهي محفزات تعمل على تسريع التفاعلات البيولوجية في العضوية ، دون أن تغير من حصيلة التفاعل
للأنزيمات تخصص : وظيفي مزدوج
تخصص في مادة التفاعل
أي أن الإنزيم لا يؤثر سوی علی مادة تفاعل واحدة
تخصص في التأثير
أي أن الإنزيم لا يتوسط إلا نمطا واحدا من التفاعلات
للأنزيمات نشاط أنزيمي يتوقف على التكامل البنيوي بين مادة التفاعل و الموقع الفعال لها
إذا توقف الموقع الفعال على البنية الفراغية للأنزيم وتتالي الأحماض الأمينية المكونة له
فينتج بذلك معقد أنزيم - مادة التفاعل
المثبطات : مادة تعمل على إبطاء التفاعل الكيميائي أو إيقافه
القضاء على البكتيريا التي تضر الإنسان يكون بأدوية تحتوي جزئيات تتصل بإنزيمات البكتيريا هذه الجزئيات تمنع عمل الإنزيمات بشكل سليم وعندما تعجز الإنزيمات عن العمل تموت البكتيريا
- المكونات النشطة في الأدوية تسمى المثبطات
- للمثبطات أهمية في صناعة الغذاء
فهي تبطء عمل البكتيريا التي تفسد الغذاء
مثال : المواد الحافظة في الأطعمة تمنع فساد الطعام أو تبطئه