التفاعلات الكيميائية

التفاعلات الكيميائية

يمكن تعريف تفاعلات الاتحـــاد المباشر على أنها تفاعل بين مادتين أو أكثر لتكوين مركب جديد (AC) وتنقســـم إلى:-
1 - اتحاد عنصر مع عنصر
‌أ- اتحاد عنصر فلزي مع آخر لا فلزي
*مثل اتحاد المغنسيوم مع الأكسجين والتسخين ينتج أكسيد المغنسيوم.
2Mg + O2 −− 2Mg o
‌ب- اتحاد عنصر لا فلزي مع آخر لا فلزي
*مثل اتحاد الكربون مع الأكسجين لتكوين أول وثاني أكسيد الكربون.
2C + O2 −−−−−− 2CO


C + O2 −−−−−− CO2
2 – اتحاد عنصر مع مركب
*مثل اتحاد أكسيد النيتروجين (No) مع أكسجين الهواء الجوي وينتج غازا بني محمر من ثاني أكسيد النيتروجين No2.

2NO + O2 −−−−−− 2NO2 ↑


3 - اتحاد مركب مع مركب
*مثل اتحاد كلوريد الهيدروجين (NH3) مع الأمونيا لتكوين سحب بيضاء من كلوريد الأمونيوم NH4 CL.

NH3 + H Cl −−−−−− NH4 Cl ↑
*مثل اتحاد ثالث أكسيد الكبريت مع الماء لتكوين حمض الكبريتيك H2 SO4.

SO3 + H2O −−−−−− H2 SO4

*مثل اتحاد أكسيد الكالسيوم مع الماء لتكوين هيدروكسيد الكالسيوم Ca (OH) 2.

Ca O + H2O −−−−−− Ca (OH) 2

*مثل اتحاد أكسيد الصوديوم مع الماء لتكوين هيدروكسيد الصوديوم 2 Na OH

Na2 O + H2O −−−−−−2 Na OH

ثانيا: تفاعلات التفكك أو الانحلال:
AB−− A+
وهي التفاعلات التي يتفكك فيها المركب الواحد إلى مواد أبسط منه وتستخدم فيه الطاقة الحرارية أو الطاقة الضوئية أو الطاقة الكهربائية وتنقسم إلى:-
1 – التفكك بالحرارة
‌أ- تفكك الأكاسيد
تتفكك معظم أكاسيد العناصر الفلزية بالحرارة وينتج الفلز ويتصاعد غاز الأكسجين
2Mg O−−2Mg + O2 ↑
‌ب- تفكك الهيدروكسيدات
تتفكك معظم هيدروكسيدات الفلزات القلوية بالحرارة وينتج أكسيد الفلز والماء
Cu (OH)2 −−Cu O + H2O *مثل
‌ج- تفكك الكربونات
تتفكك معظم الكربونات إلى أكسيد الفلز وثاني أكسيد الكربون
Ca CO3 −−Ca O + CO2↑
*مثل:

‌د- تفكك الكبريتات
تتفكك معظم أكسيد الفلز ويتصاعد غاز ثالث أكسيد الكبريت
Cu SO4 −−Cu O + SO3↑ *مثل

‌ه- تفكك الكلوريدات
تتفكك معظم الكلوريدات إلى كلوريد العنصر والأكسجين
2KCL O3 −−2KCL + 3O2 ↑ *مثل
2 – التفكك بالطاقة الكهربية
تتحلل بعض المركبات كهربائيا إلى عناصرها الأولية عند إمرار التيار الكهربائي فيها.

*مثل:-- انحلال الماء كهربائيا بواسطة جهاز فولتا متر هوفمان
نجد أن الماء ينحل كهربائيا إلى العنصرين المكونين له وهما الهيدروجين والأكسجين

2H2O −−−−−−−−−− 2H2↑ +O2 ↑
ونجد أن نسبة الهيدروجين المتصاعد عند القطب السالب إلى الأكسجين المتصــاعد عند القطب الموجب كنسبة 2 : 1.

*** الهيدروجين:- يمكن الكشف عن الهيدروجين لأنه يشتعل بفرقعة.

*** الأكسجين:- يمكن الكشف عن الأكسجين حيث يزيد اشتعال اللهب لأنه غاز لا يشتعل ولكنه يساعد على الاشتعال.

ثالثا: تفاعلات الإزاحة (الإحلال) البسيط:
وهي التفاعلات الكيميائية التي يتم فيها إحلال عنصر نشيط كيميائيا محل عنصر آخر أقل نشاطافنجد أن الفلزات النشطة كيميائيا التي تسبق الهيدروجين في متسلسلة النشاط الكهروكيميائية تستطيع أن تحل محل الفلزات الأقل نشاطا كيميائيا في مركباتها وتحل محل الهيدروجين أيضا في مركباته والعناصر التي تلي الهيدروجين أقل نشاطا كيميائيا وبالتالي لا تستطيع أن تحل محله في مركباته ويمكن تقسيمها إلى:-

يزداد نشــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــاط العنصــــــــــــر
عنــــــاصر أكثر نشاطـــــــا من الهيدروجين Li
K
Ba
Na
Ca
Mg
Al
Mn
Zn
Cr
Fe
Co
Ni
Pb
H
عناصر أقل نشاطا من الهيدروجين Cu
Hg
Ag
pt
Au

1 – إحلال فلز محل هيدروجين الماء
الفلزات النشطة التي تسبق الهيدروجين تحل محله في الماء

2Na + 2H2O−−−−−− 2Na OH + H2 ↑
Ca + 2H2O−−−−−− Ca (OH) 2 + H2 ↑

2 – إحلال فلز محل هيدروجين الحمض
الفلزات النشطة التي تسبق الهيدروجين تحل محله في الحمض

Mg + H2 SO4 −−−−−− Mg SO4 + H2 ↑
Zn + 2HCl −−−−−− Zn Cl 2 + H2 ↑
3 – إحلال فلز محل فلز آخر في محلول أملاحه
العناصر الأكثر نشاطا هي التي تحل محل العناصر الأقل نشاطا في ترتيب السلسلة الكهروكيميائية

Zn + Cu SO4 −−−−−− Zn SO4 + Cu ↓

رابعا: تفاعلات الإحلال المزدوج (التبادل):
وهي التفاعلات الكيميائية التي يحدث فيها تبادل بين الايونات الموجبة والايونات السالبة في تفاعل المحاليل المائية للمركبات الأيونية أو التساهمية القطبية وتنقسم إلى:-

1 – تفاعلات التعادل
ويقصد بتفاعلات التعادل هي تفاعل الأحماض مع القلويات لتكوين الأملاح والماء مثل تعادل الهيدروكلوريك مع هيدروكسيد الصوديوم لينتج ملح الطعام والماء.
* مثل حمض + قلوي −−−−−−−−−−−− ملح + ماء
Na OH + H Cl −−−−−− Na Cl + H2 O
K OH + H NO3 −−−−−− K NO3 + H2 O
2 – تفاعلات الترسيب
ويقصد بتفاعلات الترسيب هي التي يحدث فيها التبادل الأيوني في المحاليل المائية لتكوين مركب عديم الذوبان في الماء
* مثل تفاعل نيترات الفضة مع كلوريد الصوديوم فينتج راسب أبيض من الفضة.

Ag NO3 + Na Cl −−−−−− Ag Cl ↓+ Na NO3 ↓

ومثل حمض الكبريتيك مع كلوريد الكالسيوم منتجا ملح كبريتات الكالسيوم او ما يسمى الجبس وهو لايذوب فى الماء ... هذه التفاعلات الاخيرة هى تفاعلات ترسيب

CaCl2 +H2SO4---- - 2HCl +CaSO4
ومن ناحية أخرى يمكن تقسيم التفاعلات الكيميائية إلى:-

***تفاعلات تتضمن مواد أيونية وتتم دون انتقال الالكترونات وهذا النوع من التفاعلات الكيميائية لا تنتقل الالكترونات من مادة إلى أخرى وتتم في الحال وذلك لأن الأيونات ترتبط ببعضها بقوة الجذب الكهربائي.

*** تفاعلات تتم نتيجة لانتقال الالكترونات وهذا النوع من التفاعلات الكيميائية تنتقل الالكترونات من مادة إلى أخرى وتسمى تفاعلات الأكسدة والاختزال.

*** تفاعلات تتضمن مواد تساهمية وهي تفاعلات بطيئة نسبيا وذلك لأن إتمام التفاعل يستلزم تكسير روابط أو أكثر وتكوين روابط جديدة أخرى.

1 – التفاعلات الأيونية التي تتم بدون انتقال الالكترونات وتنقسم إلى:-
‌أ- تفاعل الأملاح مع الأحماض
تتفاعل بعض الأملاح مع الأحماض حيث يتكون الحمض المشتق منه الملح والملح المشتق منه الحمض
*مثل تفاعل كلوريد الصوديوم مع حمض الكبريتيك المركز فيتكون كلوريد الهيدروجين وكبريتات الصوديوم.

2Na Cl + H2 SO4 −−−−− Na2 SO4 + 2H Cl
2H Cl + Na2 SO3−−−−− 2Na C + CO2 + H2O

ويشترط لكي لا ينعكس التفاعل أن تزال أحد المواد الناتجة من وسط التفاعل وذلك تحت ظروف خاصة وهي.
• أن يكون الحمض الناتج أكثر تطايرا من الحمض المستخدم أو يتحلل الحمض الناتج إلى أندريدة والماء كما في التفاعل الثاني
• إذا كان الحمض الناتج أقل تأينا ( حمض ضعيف ) من الحمض المستخدم
مثل يتكون حمض الخليك الضعيف من تفاعل خلات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك.

CH3COO Na+ H Cl −−−−− Na Cl + CH3COO H
• إذا كان الحمض الناتج شحيح الذوبان في الماء كتفاعل سيليكات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك المخفف فيترسب حمض السيلييك أو أندريدة بشكل جل غروي.
• إذا كان الملح الناتج شحيح الذوبان كتحضير حمض النتروز من تفاعل نيتريت الباريوم مع حمض الكبريتيك المخفف – حيث تترسب كبريتات الباريوم.
Ba (NO2)2+ H2 SO4 −−−−− Ba SO4 ↓+ 2 HNO2
ب-تفاعل الأملاح مع القلويات
تتفاعل محاليل الأملاح مع محاليل القلويات حيث يتكون ملح وقاعدة ويشترط أن يكون أحد النواتج مادة غازية أو مادة غير ذائبة أو مادة ضعيفة التأين.
NH4 Cl + Na OH −−−−− Na Cl + H2O + NH3 ↑ مثل*
Cu SO4 + 2Na OH −−−−− 2Na SO4 + Cu (OH)2↓
Na2 SO3 + Ca (OH)2 −−−−− 2Na OH + Ca CO3↓
Pb SO4 + 2CH3COO NH4 −−−−− (NH4)2 SO4 + Pb (CH3COO)2
حيث أن خلات الرصاص الكتروليت ضعيف يؤدي إلى استمرار التفاعل

‌ب- تفاعل ملح مع أخر
ويشترط في هذه الحالة أن يترسب أحد الملحين الناتجين أو يختلفان اختلافا ملحوظ في درجة ذوبانيهما.
Na Cl + Ag NO3 −−−−− Na NO3 + Ag Cl ↑ مثل*
Pb SO4 + 2CH3COO NH4 −−−−− (NH4)2 SO4 + Pb (CH3COO)2
حيث أن استيات ( خلات ) الرصاص الكتروليت ضعيف تعمل على استمرار التفاعل

‌ج- تفاعل حمض مع قلوي ( التعادل )
ويتضمن هذا النوع من التفاعلات اتحاد أيون الهيدروجين H+ من الحمض مع أيون الهيدروكسيل OH- في القلوي لتكوين الماء وهو الكتروليت ضعيف.
H+ Cl- + Na+ OH- −−−−− Na Cl + H2O مثل*

H++ OH- −−−−− H2O

2 – تفاعلات تتم نتيجة انتقال الالكترونات ( تفاعلات الأكسدة والاختزال ):-
ولمعرفة تفاعلات الأكسدة والاختزال لابد من توضيح بعض المفاهيم والأساسيات التالية:
عملية الأكسدة: وهي العملية الكيميائية التي يتم فيها فقد الالكترونات للمادة.
عملية الاختزال: وهي العملية الكيميائية التي يتم فيها اكتساب الالكترونات للمادة.
والأكسدة والاختزال عمليتان متلازمتان تحدثان في وقت واحد وعلى ذلك يمكن تعريف العمل المؤكسد والعامل المختزل.
العامل المؤكسد: هو المادة التي تكتسب الالكترونات أثناء التفاعل الكيميائي.
العامل المختزل: هو المادة التي تفقد الالكترونات أثناء التفاعل الكيميائي.
Mg + F2 −−−−−Mg 2+ F -2 *مثل

Mg −−−−− Mg + 2e- عملية أكسدة
عامل مختزل ( المغنسيوم )

2F +2e- −−−−− 2 F- عملية اختزال
عامل مؤكسد ( الفلور )