دراسة التفاعلات الكيميائية والظروف التي تؤثر على تطورها هو الشغل الشاغل لمجمل تخصص الكيمياء. التفاعل الكيميائي هو إنشاء مادة جديدة أو أكثر من واحدة أو أكثر من المواد الموجودة ؛ الأولى تسمى المنتجات والمتفاعلات الأخيرة.
غالبًا ما يكون هدف الكيميائيين هو صنع الأشياء. تُعرف هذه العملية رسميًا باسم التخليق ، وهي تحدث بدون تدخل بشري في الجسم في شكل تخليق حيوي. تسمى التفاعلات المرتبطة بإنشاء مركب جديد من عدة مواد موجودة ردود الفعل التوليفية، والأمثلة على ذلك تكثر في الحياة اليومية ، من الأوساط الصناعية إلى مختبرات الكيمياء الأكاديمية.
أنواع التفاعلات الكيميائية
فيما يلي شرح موجز للأنواع الخمسة الأساسية للتفاعلات الكيميائية. يمكن أن تكون بعض ردود الفعل من أكثر من نوع واحد ، كما سترى قريبًا.
- تفاعل التحلل: هذا النوع من التفاعل له الشكل العام AB → أ + ب. مثال على ذلك هو تحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين: 2H2ا2 → 2 ح2O + O2.
- تفاعل الاحتراق: في هذه التفاعلات ، يتفاعل مفاعل واحد ، يسمى الوقود ، مع غاز الأكسجين ، O2 (ذرة أكسجين مرتبطة بأخرى). غالبًا ما تكون النتيجة مرئية على شكل حريق.
- تفاعل الإزاحة الفردية (أو الاستبدال الفردي): تتضمن هذه التفاعلات "الصيد الجائر" لمتفاعل واحد من مادة أخرى. الشكل العام هو أ + قبل الميلاد → AB + ج.
- رد فعل الإزاحة المزدوجة (أو الاستبدال المزدوج): هذه "تداولات" في النموذج AB + قرص مضغوط → ميلادي + قبل الميلاد.
- تفاعل تخليقي (يسمى أيضًا أ مزيج أو تكوين رد فعل): رد فعل للشكل العام أ + ب → AB. مثال على ذلك هو تركيب كربونات الكالسيوم من أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون: CaO + CO2 → كربونات الكالسيوم3.
التفاعل التوليفي: المعادلة العامة
كما رأيت ، تفاعل التوليف "معادلة الكلمات" (باستخدام الأحرف لتمثيل ذرات أو جزيئات غير محددة) هو أ + ب → AB. يمكن أن يتكون A و B من عناصر مفردة ، إما بمفردها مثل أيونات (مثل Na+) أو كجزيئات ثنائية الذرة (مثل Cl2). يمكن أن يتكون أحدهما أو كليهما أيضًا من مجموعات جزيئية ، على سبيل المثال ، NO3–).
- تم العثور على سبعة عناصر بشكل طبيعي كجزيئات ثنائية الذرة: H2، ن2يا2، F2، Cl2، ر2، و انا2.
من حين لآخر ، ستتضمن تفاعلات التركيب أكثر من عنصرين وتتخذ الشكل أ + ب + ج → ABC.
أمثلة على التفاعل التوليفي في الحياة اليومية
إذا طلب شخص ما قائمة بالتفاعلات الكيميائية في الحياة اليومية ، أو حتى ، على سبيل المثال ، مجرد قائمة أمثلة على تفاعل الاستبدال الفردي في الحياة اليومية ، يمكن للكيميائي المتمرس أن يتابع لفترة طويلة جدًا وقت طويل! لكن حصر المناقشة في أمثلة ردود الفعل التوليفية وحدها بالكاد يفسد المتعة. يتم وصف بعض ردود الفعل الشائعة من هذا القبيل أدناه.
- اثنان من المواد التي رأيتها بالفعل تتحد لتشكل ملح الطعام العادي ، كلوريد الصوديوم: 2Na + Cl2 → 2NaCl.
- تفاعل أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون أعلاه هو مثال على فئة من تفاعلات التوليف التي تتضمن أكاسيد معدنية تتحد مع ثاني أكسيد الكربون2 لإنتاج الكربونات المعدنية المقابلة.
- يتحد معدن المغنيسيوم مع غاز الأكسجين لتكوين أكسيد المغنيسيوم: 2Mg + O2 → 2MgO. هذا أيضًا تفاعل احتراق وينطبق على معادن أخرى مختلفة.
- إن تركيب أكسيد الزنك (مفيد لمنع حروق الشمس في الأنف) هو تفاعل تخليقي يتضمن أيضًا الأكسدة ، أو فقدان الإلكترونات ، غالبًا نتيجة للتفاعل مع الأكسجين. رد الفعل المتوازن لهذا التوليف هو 2Zn + O2 → 2ZnO.
- يتفاعل كلوريد البوتاسيوم مع غاز الأكسجين العادي لإنتاج كلورات البوتاسيوم. هذا أيضًا مثال على عملية عامة - مزيج من الأكسجين و a كلوريد ثنائي لإنتاج كلورات المعدن: KCl + O2 → KClO3.