شارح الدرس: معادلات التفاعل الكيمياء • الصف الأول الثانوي

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نكوِّن المعادلات للتفاعلات الكيميائية، ونكتبها باستخدام الكلمات أو الرموز الكيميائية.

لفَهْم التفاعلات الكيميائية بشكل أفضل من الضروري أن نتعلَّم كيفية كتابة المعادلات الكيميائية وقراءتها. تشير المعادلة الكيميائية إلى الأنواع المشاركة في التفاعل الكيميائي والناتجة عنه باستخدام الرموز الكيميائية.

هيا نلقِ نظرة على بعض المعادلات الكيميائية:

تحتوي كل معادلة على سهم للأمام يُسمَّى سهم التفاعل، وعادة ما يُقرَأ كالآتي: «يتفاعل...ليُنتِج». ونسمِّي الأنواع الموجودة على الجانب الأيسر من السهم «المتفاعلات»، والأنواع الموجودة على الجانب الأيمن منه «النواتج»:

المتفاعلات هي المواد البادئة للتفاعل الكيميائي. وتتحوَّل إلى النواتج. ولذلك، تتفاعل المتفاعلات لتكوين النواتج. لاحظ أنه في المعادلة الكيميائية قد يكون لدينا متفاعل واحد أو أكثر، وناتج واحد أو أكثر. وتفصل بين الأنواع المتعدِّدة الموجودة على الجانب نفسه من سهم التفاعل علامة زائد . بالنظر إلى المعادلة الكيميائية: يمكننا معرفة أن و المتفاعلاتُ، و الناتجُ.

قد تتضمَّن المعادلات الكيميائية أيضًا تعليمات خاصة مكتوبة أعلى سهم التفاعل. لاحظ المعادلة الكيميائية:

يشير الحرف اليوناني الكبير دلتا إلى أنه يجب تسخين المتفاعلات لكي يحدث التفاعل.

يمكن أن تمثِّل الصيغ الكيميائية المكتوبة أعلى سهم التفاعل، كما هو موضَّح بالأسفل، عوامل حفازة مضافة إلى التفاعل:

إذا كانت هناك حاجة إلى أكثر من وحدة واحدة من نفس النوع من المتفاعلات أو من نواتج التفاعل، فلا تُكتَب الأنواع بشكل منفصل في المعادلة. بل نضع عددًا أمام النوع. يُسمَّى ذلك معامل التكافؤ، ولكن يُرمَز له اختصارًا عادة باسم المعامل.

انظر المعادلة التالية:

وُضِعَ معامل قدره اثنان أمام و. هذا يعني أن التفاعل يحتاج لذرتي صوديوم لكي يتمَّ، وأن التفاعل قد أَنتج وحدتين من كلوريد الصوديوم.

نريد أحيانًا أن نشير إلى الحالة الفيزيائية لكلٍّ من المتفاعلات والنواتج. عادة ما يتمُّ ذلك باستخدام أحرف مائلة داخل أقواس، وتُسمَّى رموز الحالة.

يمكننا ملاحظة رموز الحالة في المعادلات الكيميائية الآتية:

تُمثَّل الغازات والسوائل والمواد الصلبة بالرموز: (g)، (l)، (s) على الترتيب. ويمكن أن تحتوي الأنواع أيضًا على رمز الحالة (aq) للدلالة على الحالة المائية. هذا يعني أن الأنواع مذابة في الماء.

يمكن كتابة المعادلات الكيميائية باستخدام رموز كيميائية، ويمكن كتابتها أيضًا في صورة معادلات كلامية:

تتبع المعادلات الكلامية نفس طريقة كتابة المعادلات الرمزية؛ حيث توجد المتفاعلات على يسار السهم والنواتج على يمين السهم. يمكن أن تكون المعادلات الكلامية طريقة أسهل لكتابة المعادلات الكيميائية لأنها لا تتطلَّب أيَّ صيغ كيميائية. ومع ذلك، غالبًا ما يصعب تفسيرها لأنها لا تشير إلى عدد الذرات في كل نوع، أو المعاملات، أو رموز الحالة.

لكي نكتب معادلة كيميائية يجب أن نتمكَّن من كتابة الرموز الكيميائية، ومن قراءة التعبير الكيميائي بصوت عالٍ. عند قراءة معادلة كيميائية نقرأ كل علامة زائد باعتبارها كلمتَي: «يتفاعل مع»، والسهم إلى الأمام باعتباره: «لإنتاج». لنلقِ نظرة على المعادلة الكيميائية التالية:

يجب أن نقرأ هذه المعادلة الكيميائية على أنها: «الصوديوم يتفاعل مع الكلور لإنتاج كلوريد الصوديوم». ويمكننا كتابة المعاملات ورموز الحالة إذا أردنا أن نكون أكثر تحديدًا: «ذرتان من فلز الصوديوم الصلب تتفاعلان مع جزيء واحد من غاز الكلور لإنتاج وحدتين من كلوريد الصوديوم الصلب».

يجب أن نتمكَّن أيضًا من كتابة معادلة كيميائية من عبارة كيميائية. هناك بعض الكلمات الأساسية التي يمكن أن تساعدنا في تحديد المتفاعلات والنواتج. فعبارات مثل: «يتفاعل مع» أو «يحترق في وجود» تشير إلى أن الأنواع التي تؤدي هذه العمليات هي المتفاعلات. وتشير بعض الكلمات مثل: «يُنتِج» أو «يتفكَّك إلى» إلى أن الأنواع التي تقع قبل هذه الكلمات في الجملة تكون متفاعلات، والأنواع التي تقع بعدها تكون نواتج.

في حين تشير العبارات مثل: «يُنتَج بواسطة» و«يتكوَّن عن طريق» إلى أن الأنواع التي تقع قبل هذه العبارات في الجملة هي النواتج، والأنواع التي تقع بعدها هي المتفاعلات. يوضِّح الجدول التالي الجمل الشائعة المستخدَمة في العبارات الكيميائية وعلاقتها بالمتفاعلات والنواتج:

يمكننا أيضًا معرفة معلومات تتعلَّق بحالة المادة. الكلمات: «محلول» أو «قابل للذوبان» تشير إلى أن رمز الحالة لهذا النوع يجب أن يكون (aq)، في حين تشير الكلمات: «غير قابل للذوبان» و«راسب» إلى أن رمز الحالة لهذا النوع يجب أن يكون (s).

هيا نكتب معادلة كيميائية للتفاعل الموصوف بواسطة العبارة الكيميائية التالية: أُضيفَت عينة من فلز النحاس الصلب إلى دورق يحتوي على محلول حمض النيتريك (). تَنتُج عن هذا التفاعل نيترات النحاس الثنائي القابلة للذوبان ()، وغاز ثاني أكسيد النيتروجين، والماء.

يُضَاف فلز النحاس إلى حمض النيتريك. تشير العبارة الرئيسية: «يُضَاف...إلى» إلى أن هذين النوعين هما المتفاعلات. ويمكن كتابتهما على يسار سهم التفاعل مع وجود علامة زائد تفصل بينهما. علاوة على ذلك؛ نحن نعلم أن النحاس مادة صلبة، وأنه يجب أن يكون رمز الحالة له (s). حمض النيتريك عبارة عن محلول؛ وهذا يعني أنه مذاب في الماء، ويجب أن يكون رمز الحالة له (aq). يمكننا إذن كتابة المعادلة الآتية:

تشير العبارة: «يَنتُج عن» إلى أن نيترات النحاس الثنائي، وثاني أكسيد النيتروجين، والماء جميعها نواتج. ويمكن كتابتها على يمين سهم التفاعل مع وجود علامة زائد تفصل بينها. نعلم أن ثاني أكسيد النيتروجين غاز، وأن الماء سائل؛ وهذا يعني أن رمزَي الحالة لهما (g) و(l) على الترتيب. تُوصَف نيترات النحاس الثنائي بأنها قابلة للذوبان. هذا يعني أن نيترات النحاس الثنائي مذابة في الماء، وأنه يجب أن يكون رمز الحالة لها (aq). بجمع النواتج نحصل على المعادلة الكيميائية غير الموزونة:

جميع التفاعلات حتى الآن كانت تفاعلات غير انعكاسية؛ وهو ما يعني أن المواد المتفاعلة تتفاعل لتكوين النواتج، وأنه لا يمكن تحويل النواتج مرة أخرى إلى متفاعلات. تستخدم التفاعلات غير الانعكاسية سهم التفاعل الأمامي، ويُقال إن التفاعل يسير في اتجاه واحد؛ أي من المتفاعلات (يسارًا) إلى النواتج (يمينًا).

في التفاعل الانعكاسي تتفاعل المتفاعلات لتكوين النواتج، ويمكن تحويل النواتج مرة أخرى إلى متفاعلات. يسير هذا النوع من التفاعلات في كِلا الاتجاهين؛ الاتجاه الأمامي (المتفاعلات تكوِّن نواتج)، والاتجاه الخلفي (النواتج تكوِّن متفاعلات)؛ حيث يحدث كِلا التفاعلين في آنٍ واحد. هيا نلقِ نظرة على التفاعل التالي:

هذا التفاعل انعكاسي. إذا قرأنا التفاعل من اليسار إلى اليمين فسنلاحظ أن غاز النيتروجين يتفاعل مع غاز الهيدروجين لإنتاج الأمونيا. ولكن إذا قرأنا التفاعل من اليمين إلى اليسار فسنجد أن الأمونيا تتحلَّل لتُنتِج غاز النيتروجين، وغاز الهيدروجين. يمكن أن يحدث هذان التفاعلان في الوقت نفسه. يُستخدَم السهم المزدوج الذي يُسمَّى أيضًا سهم الاتزان للإشارة إلى أن التفاعل انعكاسي.