فيديو الدرس: التفاعلات الكيميائية العلوم

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نوضح التفاعلات الكيميائية ونصف تفاعلات الاتحاد المباشر.

١٦:٥٧

‏نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نوضح التفاعلات الكيميائية ونصف تفاعلات الاتحاد المباشر.

تحدث التفاعلات الكيميائية طوال الوقت في حياتنا اليومية، سواء لاحظناها أم لم لا. التفاعل الكيميائي هو العملية التي تتحول فيها مادة واحدة أو أكثر إلى مادة أخرى جديدة أو أكثر. وتسمى المواد البادئة للتفاعل الكيميائي المتفاعلات. أما المواد الجديدة التي تكونت خلال التفاعل الكيميائي فتسمى النواتج.

تعد التفاعلات الكيميائية مفيدة للغاية. إنها تساعد الكائنات الحية على النمو، كما تفيد في الحفاظ على الحياة على كوكب الأرض. على سبيل المثال، تستخدم الخلايا في أجسامنا الأكسجين والسكر بوصفهما مادتين بادئتين لإنتاج الطاقة في عملية كيميائية تسمى التنفس. وينتج عن هذه العملية ثاني أكسيد الكربون والماء. تقوم النباتات بعملية كيميائية تسمى البناء الضوئي. تستخدم هذه العملية الطاقة الضوئية، والمتفاعلات هي ثاني أكسيد الكربون والماء. وينتج عن عملية البناء الضوئي السكر الذي يستخدم في تغذية النبات ونموه، بالإضافة إلى غاز الأكسجين.

يستفيد العلماء والمهندسون من التفاعلات الكيميائية في تحويل المواد القليلة الاستخدام إلى مواد أكثر فائدة. على سبيل المثال، يستخرج الزيت الخام أو البترول من باطن الأرض ويخضع لتفاعلات كيميائية تحوله من أجل إنتاج وقود مفيد مثل الجازولين. يستخدم الجازولين وقودًا للسيارات والمركبات الأخرى. ويخضع الجازولين لتفاعل كيميائي في محرك السيارة يسمى الاحتراق. ينتج عن هذا التفاعل ثاني أكسيد الكربون والماء. ولسوء الحظ، قد يكون للتفاعلات الكيميائية أيضًا آثار سلبية على البيئة وعلى صحتنا. عند احتراق الجازولين وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى، يتكون غاز ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد الغازات الدفيئة، ومن المعلوم أن الغازات الدفيئة تزيد من ارتفاع درجة حرارة الكوكب.

والآن بعد أن عرفنا معنى التفاعلات الكيميائية، دعونا نشرح كيف تحدث هذه التفاعلات. توجد خطوتان أساسيتان في أي تفاعل كيميائي. أولًا، تنكسر الروابط الموجودة بين المتفاعلات. بعد ذلك، تتكون النواتج نتيجة تكون روابط جديدة. دعونا نلق نظرة على عملية احتراق المغنيسيوم لمساعدتنا على فهم هذه العملية. نسخن قطعة من فلز المغنيسيوم باستخدام موقد بنزن عن طريق إمساكها بملقط وتعريضها للهب الموقد. عندما يشتعل المغنيسيوم فإنه يحترق مصحوبًا بضوء أبيض شديد التوهج. ويتكون مسحوق لونه رمادي مائل للأبيض يمكن جمعه باستخدام زجاجة ساعة. المتفاعلان هنا هما فلز المغنيسيوم وغاز الأكسجين الموجود في الهواء. ناتج هذا التفاعل هو مركب أكسيد المغنيسيوم. إنه المسحوق الذي جمعناه في زجاجة الساعة.

والآن، دعونا نفرغ بعض المساحة لمعرفة كيفية حدوث هذا التفاعل. أولًا، يجب أن تنكسر الرابطة الثنائية في جزيء الأكسجين. لذلك يلزم وجود طاقة حرارية لكسر هذه الرابطة القوية. وبمجرد أن تنكسر هذه الرابطة، تتحد كل ذرة أكسجين مع ذرة مغنيسيوم، وتتكون رابطتان كيميائيتان جديدتان. المادة الجديدة المتكونة هي أكسيد المغنيسيوم. لقد وضحنا للتو احتراق المغنيسيوم باستخدام المخططات والمعادلة الكلامية التي تمثل ذلك. لكن توجد طريقة أكثر نفعًا لتمثيل التفاعلات الكيميائية. وهي المعادلة الكيميائية.

المعادلة الكيميائية مجموعة من الصيغ الكيميائية تمثل المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في التفاعل الكيميائي. كما قد تتضمن المعادلة الكيميائية بعض المعلومات عن شروط حدوث التفاعل. من أمثلة هذه الشروط درجة الحرارة أو مقدار الضغط اللذين يحدث عندهما التفاعل أو إذا ما كان التسخين ضروريًّا. فيما يأتي معادلة كلامية لاحتراق المغنيسيوم. توضح هذه المعادلة أسماء المتفاعلين والناتج.

لكتابة الصيغة الكيميائية لكل مادة، نحتاج إلى استخدام الرمز الكيميائي لكل عنصر. الرمز الكيميائي للمغنيسيوم هو ‪Mg‬‏، والرمز الكيميائي للأكسجين هو ‪O‬‏. المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل هي: يتفاعل اثنان ‪Mg‬‏ زائد ‪O2‬‏ لتكوين اثنين ‪MgO‬‏. المغنيسيوم والأكسجين عنصران؛ لذلك ستحتوي الصيغة الكيميائية على رمز كيميائي واحد فقط. يوجد غاز الأكسجين في الطبيعة على صورة الصيغة الجزيئية للعنصر ورمزه ‪O2‬‏. وأكسيد المغنيسيوم مركب كيميائي. تحتوي صيغته الكيميائية على الرمزين الكيميائيين للمغنيسيوم والأكسجين.

دعونا الآن نتناول الأنواع الأخرى من الرموز المستخدمة في المعادلات الكيميائية. تستخدم علامة زائد دائمًا بين المتفاعلات أو النواتج المختلفة. ففي هذه المعادلة، استخدمنا علامة زائد بين المتفاعلين المغنيسيوم والأكسجين. لكننا لم نستخدم علامة زائد في طرف النواتج من المعادلة؛ لأن أكسيد المغنيسيوم مادة واحدة. يتجه سهم التفاعل من المتفاعلات إلى النواتج. ويستخدم الرمز ‪Δ‬‏ للدلالة على إضافة حرارة إلى التفاعل.

يوجد أيضًا نوعان من الأعداد المستخدمة في المعادلة الكيميائية. قد يكون العدد جزءًا من الصيغة الكيميائية. ويسمى في هذه الحالة عددًا سفليًّا. على سبيل المثال، العدد السفلي اثنان في صيغة الأكسجين يدل على أن جزيء الأكسجين يتكون من ذرتي أكسجين. يكتب النوع الثاني من الأرقام المستخدمة في المعادلات الكيميائية قبل الصيغة الكيميائية ويسمى المعامل. على سبيل المثال، العدد اثنان المكتوب قبل الصيغة الكيميائية ‪MgO‬‏ يعني أنه يوجد وحدتان من أكسيد المغنيسيوم في هذه المعادلة. يستخدم هذا النوع من الأعداد لوزن المعادلة الكيميائية.

ينص قانون بقاء الكتلة على أن الكتلة لا تفنى ولا تستحدث خلال التفاعل الكيميائي.

هيا ننظر إلى المعادلة مرة أخرى. قبل حدوث التفاعل، نبدأ بذرتي مغنيسيوم وذرتي أكسجين. وبعد حدوث التفاعل، يظل لدينا ذرتا مغنيسيوم وذرتا أكسجين. لكنهما اتحدتا معًا لتكوين مركب أكسيد المغنيسيوم. ومن ثم، نجد أن عدد ذرات أي عنصر من المتفاعلات قبل حدوث التفاعل يساوي دائمًا عدد ذرات العنصر نفسه في النواتج بعد حدوث التفاعل.

هناك العديد من الأنواع المختلفة من التفاعلات الكيميائية. سنركز في هذا الفيديو على تفاعلات الاتحاد المباشر. تفاعل الاتحاد المباشر نوع من التفاعلات الكيميائية؛ حيث يتكون ناتج واحد من اتحاد متفاعلين أو أكثر. قد تكون المتفاعلات في هذا التفاعل عناصر أو مركبات. لكن الناتج يكون دائمًا مركبًا.

لدينا ثلاثة أنواع من تفاعلات الاتحاد المباشر. الأول هو أبسطها. ويحدث عندما يتفاعل عنصر مع عنصر آخر لتكوين مركب. يعد احتراق المغنيسيوم من أمثلة هذا النوع من تفاعلات الاتحاد المباشر. يتفاعل عنصر المغنيسيوم مع عنصر الأكسجين لتكوين مركب أكسيد المغنيسيوم. ومن الأمثلة الأخرى على هذا النوع تفاعل عنصر الكربون مع عنصر الأكسجين لتكوين مركب ثاني أكسيد الكربون.

النوع الثاني من أنواع تفاعلات الاتحاد المباشر هو تفاعل عنصر مع مركب لإنتاج مركب جديد. من أمثلة هذا النوع تفاعل عنصر الأكسجين مع مركب أول أكسيد الكربون لتكوين مركب ثاني أكسيد الكربون.

وأخيرًا: النوع الثالث من تفاعلات الاتحاد المباشر هو تفاعل مركب مع مركب آخر لإنتاج مركب جديد. من أمثلة هذا النوع تفاعل مركب الأمونيا مع مركب كلوريد الهيدروجين لإنتاج مركب كلوريد الأمونيوم.

والآن، سنتناول كيفية إجراء هذا التفاعل الأخير في المعمل. أولًا: نأخذ قطعة من الصوف القطني ونغمرها في حمض الهيدروكلوريك المركز. ثم نضع هذه القطعة من الصوف القطني داخل أحد طرفي أنبوب زجاجي. بعد ذلك، نأخذ قطعة أخرى من الصوف القطني ونغمرها في محلول الأمونيا المركز ثم نضعها داخل الطرف الآخر من الأنبوب. ثم نحكم غلق طرفي الأنبوب بسدادتين مطاطيتين. يطلق حمض الهيدروكلوريك الموجود في الصوف القطني غاز كلوريد الهيدروجين عديم اللون، أو ‪HCl‬‏. وتطلق القطعة الأخرى من الصوف القطني غاز الأمونيا عديم اللون، أو ‪NH3‬‏. يتحرك الغازان عديما اللون عبر الأنبوب ويتفاعلان بعضهما مع بعض. تتصاعد أبخرة بيضاء وتكون حلقة داخل الأنبوب. تحتوي هذه الحلقة على كلوريد الأمونيوم الصلب، أو ‪NH4Cl‬‏.

لقد تناولنا بالفعل كلًّا من فوائد احتراق الوقود الأحفوري وتأثيراته الضارة. والآن نستعرض بعض ملوثات الهواء التي تنتج عن هذه التفاعلات.

ينتج عن حرق الوقود الأحفوري أربعة أنواع رئيسية من الملوثات، هي ثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، وأكاسيد الكبريت، وأكاسيد النيتروجين. نحن نعلم أن وجود كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يؤدي إلى الاحتباس الحراري. وقد يؤدي استنشاق أول أكسيد الكربون إلى الإصابة بالصداع والإغماء أو حتى الوفاة. تتسبب أكاسيد الكبريت مثل ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد الكبريت في تلف الرئتين. كما تتفاعل أيضًا أكاسيد الكبريت مع قطرات الماء الموجودة في الهواء الجوي لتكوين أمطار حمضية. تؤدي هذه الأمطار الحمضية إلى تلف أسطح المباني من خلال نوع من التفاعلات الكيميائية يسمى التآكل. وقد تلحق أكاسيد النيتروجين الضرر بالعينين والجهاز العصبي والرئتين. كما تتفاعل أكاسيد النيتروجين مع الماء الموجود في الهواء الجوي لتكوين أمطار حمضية.

قبل أن نلخص ما تعلمناه في هذا الفيديو، دعونا نتدرب على بعض الأسئلة.

ما الذي تمثله المعادلة الكيميائية من خلال الرموز والصيغ؟

قبل أي شيء، المعادلة الكيميائية عبارة عن مجموعة من الصيغ الكيميائية التي تمثل المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في التفاعل الكيميائي. تظهر المتفاعلات على الجانب الأيسر من المعادلة الكيميائية. بعد ذلك، نكتب سهم التفاعل، ثم تظهر النواتج على الجانب الأيمن. فيما يأتي مثال على معادلة كيميائية. يشير الرمز الكيميائي ‪C‬‏ إلى عنصر الكربون. يعتبر الكربون أحد متفاعلي هذا التفاعل الكيميائي. تشير الصيغة الكيميائية ‪O2‬‏ إلى الأكسجين. والأكسجين هو المتفاعل الآخر في هذا التفاعل. تشير الصيغة الكيميائية ‪CO2‬‏ إلى ثاني أكسيد الكربون. وثاني أكسيد الكربون هو ناتج هذا التفاعل.

تتضمن أيضًا العديد من المعادلات الكيميائية شروط التفاعل. فقد نكتب درجة الحرارة أو مقدار الضغط اللذين يحدث عندهما التفاعل أو إذا ما كان التسخين ضروريًّا. يوضع الرمز ‪Δ‬‏ فوق سهم التفاعل للإشارة إلى أن التسخين ضروري في هذا التفاعل. إذن ما الذي تمثله المعادلة الكيميائية من خلال الرموز والصيغ؟ تمثل المعادلة الكيميائية المتفاعلات والنواتج وشروط حدوث التفاعل.

أي التفاعلات الكيميائية الآتية يمثل أحد تفاعلات الاتحاد المباشر؟ أ: يتفاعل ‪Mg‬‏ زائد اثنين ‪H2O‬‏ لتكوين ‪MgOH2‬‏ زائد ‪H2‬‏. ب: يتفاعل اثنان ‪H2O‬‏ لتكوين اثنين ‪H2‬‏ زائد ‪O2‬‏. ج: يتفاعل ‪PbNO32‬‏ زائد اثنين ‪KI‬‏ لتكوين ‪PbI2‬‏ زائد اثنين ‪KNO3‬‏. د: يتفاعل ‪CH4‬‏ زائد اثنين ‪O2‬‏ لتكوين ‪CO2‬‏ زائد اثنين ‪H2O‬‏. هـ: يتفاعل ثمانية ‪Fe‬‏ زائد ‪S8‬‏ لتكوين ثمانية ‪FeS‬‏.

تفاعل الاتحاد المباشر نوع من أنواع التفاعل الكيميائي؛ حيث يتكون ناتج واحد من اتحاد متفاعلين أو أكثر. في المعادلة الكيميائية لتفاعل الاتحاد المباشر، نلاحظ وجود مادتين متفاعلتين أو أكثر على الجانب الأيسر من سهم التفاعل. لكن على الجانب الأيمن، نلاحظ وجود مادة واحدة فقط هي ناتج التفاعل. قد تكون المتفاعلات عناصر أو مركبات، لكن الناتج يكون دائمًا مركبًا واحدًا. عند استعراض الخيارات التي لدينا، سنستخدم الحرف ‪E‬‏ للتعبير عن العنصر والحرف ‪C‬‏ للتعبير عن المركب.

في الخيار أ، يمثل الرمز الكيميائي ‪Mg‬‏ عنصر المغنيسيوم، وتمثل الصيغة الكيميائية ‪H2O‬‏ مركب الماء. النواتج هي مركب هيدروكسيد المغنيسيوم، أو ‪MgOH2‬‏، وعنصر الهيدروجين. هذا التفاعل الكيميائي له ناتجان، وليس ناتجًا واحدًا. إذن هذا لا يمثل تفاعل اتحاد مباشر.

في الخيار ب، يتفاعل مركب الماء لتكوين ناتجين، عبارة عن عنصرين. هذا التفاعل فيه متفاعل واحد فقط وناتجان. إذن هذا لا يمثل تفاعل اتحاد مباشر.

في الخيار ج، يتفاعل مركبان لتكوين مركبين جديدين. ولأن هذا التفاعل له ناتجان، فإنه لا يمثل تفاعل اتحاد مباشر.

في الخيار د، يتفاعل مركب مع عنصر لتكوين مركبين جديدين. لا ينتج عن تفاعل الاتحاد المباشر ناتجان. إذن الخيار د غير صحيح أيضًا.

وبذلك يتبقى لدينا الخيار هـ فقط، الذي لابد أن يكون هو الخيار الصحيح. في هذا التفاعل، يتفاعل عنصران لتكوين مركب واحد. إذن التفاعل الكيميائي الذي يمثل تفاعل اتحاد مباشر هو الخيار هـ: يتفاعل ثمانية ‪Fe‬‏ زائد ‪S8‬‏ لتكوين ثمانية ‪FeS‬‏.

والآن دعونا نلخص ما تعلمناه في بعض النقاط الرئيسية. التفاعل الكيميائي عملية تتحول فيها مادة أو أكثر إلى مادة أخرى جديدة أو أكثر. قد تكون التفاعلات الكيميائية مفيدة وقد تكون ضارة. على سبيل المثال، ينتج عن حرق الوقود الأحفوري ثاني أكسيد الكربون. ويؤدي وجود كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي إلى الاحتباس الحراري. كما ينتج أيضًا عن حرق الوقود الأحفوري تكون أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين. هذه الغازات ضارة بالصحة وتتفاعل مع الماء الموجود في الهواء الجوي لتكوين أمطار حمضية.

أثناء التفاعل الكيميائي، تنكسر الروابط في المتفاعلات، وتتكون النواتج عند تكوين روابط جديدة. المعادلة الكيميائية مجموعة من الصيغ الكيميائية التي تمثل المتفاعلات والنواتج في التفاعل الكيميائي. وقد تتضمن المعادلات الكيميائية أيضًا شروط التفاعل. تفاعل الاتحاد المباشر نوع من أنواع التفاعلات الكيميائية يتكون فيه ناتج واحد من اتحاد متفاعلين أو أكثر.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.