التفاعلات و المعادلات

هل تعلم أن الطعام الذي تأكله، والألياف في ملابسك، والبلاستيك في أقراصك مواد عاد ترتيب الذرات فيها لتكوين ُ ي بينها شيء مشترك؟ جميع هذه المواد تنتج عندما في يعاد ترتيب الذرات خلال حرائق الغابات، كما هو موضح فمثًلا أخر ￯ مختلفة. الفوار الصورة الواردة في بداية الفصل. وكذلك أعيد ترتيب الذرات عندما ألقي القرص في كأس الماء خلال التجربة الاستهلالية

تسمى العملية التي يعاد فيها ترتيب الذرات في مادة أو أكثر لتكوين مواد التفاعلات الكيميائي، كما درست من قبل. ونحن نجد التغ َ ير ا أي ً ض . وتسمى الكيميائي

الطاقة ا من تحليل الأطعمة التى نتناولها، مما ينتج بد ً ء الكيميائية في شتى مناحي الحياة، السيارات التي يحتاج إليها الجسم، وكذلك توليد الطاقة في المحركات اللازمة لتسيير ومنها والحافلات وغيرها. وعن طريق التفاعلات الكيميائية يتم إنتاج الألياف الطبيعية، الذي القطن في النباتات، والصوف في الحيونات، والألياف الاصطناعية، ومنها النايلون يستعمل كث ً يرا في الصناعات، كما هو مبين في الشكل 1- 4.

رغم أن بعض التفاعلات الكيميائية يصعب اكتشافها إلا أن الكثير منها تفاعل قد يشير إلى حدوث مث ً لا فيزيائية (محسوسة) على حدوثها. إن تغير درجة الحرارة على كيميائي؛ فبعض التفاعلات  كتلك التي تحدث في أثناء احتراق الخشب  تطلق طاقة شكل حرارة وضوء، وبعضها الآخر يمتص الحرارة

هناك أنواع أخر￯ من الأدلة التي تشير إلى حدوث تفاعل كيميائي، بالإضافة الملقاة أن بعض المسامير مث ً لا تغير درجة الحرارة، ومنها تغير اللون. ربما لاحظت على في زمن قصير. إن تغير اللون يدل ب ّ ن ّ ي على الأرض يتغير لونها من فضي إلى من ا قد حدث بين الحديد والأكسجين. كما أن تحول لون الموز ئ ﹰﹼ ي كيمياتفاع ً لا أن

وتك ّ ون عد الرائحة، وتصاعد الغاز، و ُ ت الأخضر إلى الأصفر مثال آخر على ذلك. في الشكل مادة صلبة مؤشرات أخر￯ على التفاعل الكيميائي. وفي كل صورة 4-2 دليل على حدوث تفاعل كيميائي

ينبغي قبل أن تدرس تمثيل التفاعلات الكيميائية وتصنيفها أن تفهم بصورة الإلكتروني، وكيفية كتابة الصيغ الكيميائية، وتسمية المركبات الكيميائية أكثر تفصي ً لا عما مرَّ بك من قبل.

 :التوزيع الالكتروني 

يستوعبه ا من الإلكترونات. وأقصى عدد من الإلكترونات محد ً د ا عد ً د الرئيسة يسع e = 2 n مستو ￯ الطاقة الرئيس يمكن حسابه بالمعادلة: 2

الأول فأقصى عدد من الإلكترونات يمكن أن يستوعبه مستو￯ الطاقة الرئيس عشر إلكترونين، والمستو￯ الثاني ثمانية إلكترونات، والمستو￯ الثالث ثمانية إلكترو ً نا...وهكذا.

الواحد- الإلكترونات ضمن مستو￯ الطاقة الرئيس أ ّ ن وقد أظهرت الدراسات في عدا مستو￯ الطاقة الرئيس الأول- ليس لها الطاقة نفسها، وإنما تتوزع بالأحرف( ،(f ،d ،p ،s مستويات طاقة ثانوية مختلفة الشكل والطاقة يشار إليها وتزداد طاقة الإلكترونات في المستويات الثانوية بحسب الترتيب التالي:

f ،d ،p ،s

وأقصى سعة من الإلكترونات لمستو￯ الطاقة الثانوي و( (f ) عشرة إلكترونات، و( d ) ستة إلكترونات، و( p إلكترونان،

الثانوية مستويات الطاقة ويبين الجدول 1- 4 ا. إلكترو ً ن أربعة عشر في بعض مستويات الطاقة الرئيسة.

مستويات تتوزع الإلكترونات ضمن مستويات الطاقة الرئيسة في طاقة، ا من الأقل بد ً ء طاقة فرعية داخل مستويات الطاقة الثانوية إلكترونان . وأقصى سعة لمستو￯ الطاقة الفرعي انظر الشكل 3- 4

فقط.

ثانوية أنه قد تتداخل مستويات طاقة من الشكل 3- 4 يظهر

طاقة فمث ً لا لمستويات طاقة رئيسة مختلف بعضها مع بعض. عند . لذا الثانوي 3d أقل من طاقة المستو ￯الثانوي 4s المستو ￯

هو كتابة التوزيع الإلكتروني اتبع تسلسل مستويات الطاقة، كما مبين في الشكل 4- 4.

لبعض ا استقرا ً ر التوزيع الإلكتروني الأكثر ويبين الجدول 2- 4

العناصر.

يكون لاحظ أنه عند اتباعك الطريقة نفسها في التوزيع الإلكتروني التوزيع الإلكتروني لكل من النحاس والكروم كما يلي:

Cu: 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 d 9

     

استثناءات التوزيع الإلكتروني. كما يمكنك كتابة التوزيع الإلكتروني للأيون الموجب بتوزيع ا منه مقدار الشحنة الموجبة، وللأيون السالب مطرو ً ح العدد الذري لذرته المتعادلة لبة. ا إليه مقدار الشحنة الساته المتعادلة مضا ً ف العدد الذري لذر عدد تأكسد (تكافؤ)أو ً لا لكتابة الصيغ الكيميائية لا بد أن تعرف 

ذرة هو عدد الإلكترونات التي تفقدها أو تكتسبها أو تشارك بها التأكسد عدد و العنصر. لعناصر. أعداد تأكسد بعض مجموعات 

التفاعل. ويظهر في

ولكتابة الصيغة الكيميائية للمركب الأيوني اتبع الخطوات التالية:

أو اكتب رمز العنصر الذي يمثل الأيون الموجب عن اليسار والأيون السالب 

صيغة الأيون العديد الذرات عن اليمين.

Al OH Mg Cl

 اكتب عدد تأكسد العنصر أو الأيون العديد الذرات أسفل الرمز أو الصيغة.

Al OH Mg Cl

3 1 2 1

أعداد بدل أعداد التأكسد بين شقي المركب، وإذا كان هناك عامل مشترك بين 

وضع التأكسد فاقسم على هذا العامل حتى تصل إلى أبسط نسبة عددية. ويجب المركب. صيغة الأيون العديد الذرات بين قوسين إذا وجد أكثر من أيون واحد منه في Mg Cl

2 1

Mg Cl 2

Al OH

3 1

Al (OH) 3

وصيغها على معظم أسماء الأيونات العديدة الذرات يشتمل الجدول 5- 4

 يسمى الأيون السالب أو ً لا متبو ً عا باسم الأيون الموجب.

مضا ً فا في حالة الأيون السالب الأحادي الذرة يشتق الاسم من اسم العنصر 

إليه المقطع(يد).

التأكسد عند وجود أكثر من عدد تأكسد للأيون الموجب يجب أن تشير إلى عدد 

بالأرقام اللاتينية بعد اسم الأيون الموجب.

نسمي ، ثم أو ً لا عندما يحتوي المركب على أيون عديد الذرات نقوم بتسميته 

الأيون الموجب.

الصوديوم ،NaBr ، وبروميد الصوديوم NaCl ومن الأمثلة على ذلك كلوريد ، وهيدروكسيد الصوديومCoC l 2 وبلت II ، وكلوريد الكA l 2 O م 3 وأكسيد الألومنيو ، وأكسيدCu(N O 3 ) لنحاس 2 II ، ونترات اA g 2 Cr O لفضة 4 ، وكرومات اNaOH

.F e 2 O الحديد FeO II ، وأكسيد الحديد 3 III

RepresentingChemical Reactions

هذه يستخدم الكيميائيون معادلات لتمثيل التفاعلات الكيميائية. وتوضح وهي والنواتج وهي المواد التي توجد عند بداية التفاعل، المعادلا ُ ت المتفاعلا ِ ت

وفصل نة خلال التفاعل. كما يستعمل فيها سهم لتوضيح اتجاه التفاعل، المتك ّ و المواد

يمينه. المتفاعلات عن النواتج. وتكتب المتفاعلات عن يسار السهم، والنواتج عن بين وعندما يكون هناك أكثر من متفاعل أو ناتج 

كلٍّ

في الشكل 5- 4. الموضح B r 2 والبروم السائل الألومنيوم Al أدناه التفاعل بين التي فالسحابة الحمراء الظاهرة في الصورة هي بروم فائض. والمادة الفائضة هي جسيمات يبقى جزء منها غير متفاعل بعد انتهاء التفاعل. أما ناتج التفاعل الذي هو صلبة من بروميد الألومنيوم AlB r 3 فيستقر في قعر الكأس.

الناتج ( 1) المتفاعل ( 2) + المتفاعل ( 1)

بروميد الألومنيوم البروم + الألومنيوم

الألومنيوم". الألومنيوم والبروم يتفاعلان لإنتاج بروميد يلي: " قرأ المعادلة اللفظية كما ُ ت

في تستخدم رموز العناصر وصيغ المركبات 

الكيميائية المعادلة الكيميائية الرمزية للتعبير عن المتفاعلات والنواتج. فالمعادلة والبروم تستخدم رمزي الألومنيوم مث ً لا الرمزية للتفاعل بين الألومنيوم والبروم وصيغة بروميد الألومنيوم بد ً لا من الكلمات.

A l (s) + B r 2(l) Al B r 3(s)

ون؟ كيف يمكنك كتابة معادلة رمزية لتفاعل الكربون مع الكبريت لتكوين كبريتيد الكرب يسار الصيغ الكيميائية للمتفاعلات عن أو ً لا كل من الكبريت والكربون صلب. اكتب منها. السهم، ثم افصل بين المتفاعلات بإشارة (+)، وأشر إلى الحالة الفيزيائية لكل C (s) + S (s)

الفيزيائية؛ ا اكتب الصيغة الكيميائية للناتج عن يمين السهم، وأشر إلى حالته أخ ً ير و

وهو في هذه المعادلة ثاني كبريتيد الكربون السائل، فتكون معادلة التفاعل الرمزية:

C (s) + S (s) C S 2(l)

الكتلة في أنها تفتقر إلى معلومات مهمة عن التفاعلات. تذكر مما درست أن قانون حفظ فالمعادلات ينص على أنه خلال التغير الكيميائي لا تفنى المادة ولا تستحدث. لذا هذه الكيميائية يجب أن تظهر أن المادة محفوظة خلال التفاعل. فالمعادلة الرمزية تفتقر إلى م ؛ حيث تظهر المعادلة الرمزية للتفاعل بين الألومنيوالمعلومات. انظر إلى الشكل 6- 4

وم والبروم أن ذرة ألومنيوم واحدة تتفاعل مع ذرتي بروم فتنتج مادة تحوي ذرة ألومني تستحدث وثلاث ذرات بروم. هل استحدثت ذرة بروم خلال التفاعل؟ الذرات لا بصورة في التفاعلات الكيميائية، كما ينص قانون حفظ الكتلة. ولتوضح ما يحدث ومات. صحيحة نحتاج إلى المزيد من المعل

من ا متساوية أعدا ً د لتمثيل التفاعل الكيميائي بمعادلة صحيحة؛ يجب أن تظهر المعادلة لة الذرات لكل من المتفاعلات والنواتج على جانبي السهم. وتسمى مثل هذه المعاد لصيغ . والمعادلة الكيميائية الموزونة تعبير يستخدم االموزونة المعادلة الكيميائية الرمزية لنسبية. الكيميائية لتوضيح أنواع المواد المتضمنة في التفاعل الكيميائي وكمياتها 

Balancing Chemical Equations 

قانون مع في الشكل 7- 4 تتفق معادلة التفاعل الموزونة بين الألومنيوم والبروم المبينة للصيغ حفظ الكتلة. ولكي تزن المعادلة الكيميائية يجب أن تجد المعاملات الصحيحة يكتب في المعادلة الكيميائية هو العدد الذي الرمزية. المعامل الكيميائية في المعادلة تكتب ا صحيحة، ولا أعدا ً د قبل المادة المتفاعلة أو الناتجة. وتكون المعاملات عادة عددية ا. وتصف المعاملات في المعادلة الموزونة أبسط نسبة واح ً د إذا كانت القيمة صحيحة لكميات كل من المتفاعلات والنواتج.  

عل مفهوم قانون حفظ الكتلة من أهم 

على الأساسية في الكيمياء. وجميع التفاعلات الكيميائية تتبع هذا القانون الذي ينص تمثل أن المادة لا تفنى ولا تستحدث . ولهذا من الضروري أن تحتوي المعادلات التي الكتلة. التفاعلات الكيميائية على معلومات كافية توضح أن التفاعل يحقق قانون حفظ المعادلات خطوات وزن المعادلات. ولعلك تجد أن بعض يلخص الشكل 8- 4

الكيميائية يمكن وزنها بسهولة، في حين أن وزن بعضها الآخر صعب.