المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : المعادلة الكيميائية


قيثارة
05-18-2012, 12:26 AM
المعادلة الكيميائية:

المعادلة الكيميائية هي لغة الكيمياء، لغةٌ موّحدة يفهمها كلّ الكيميائيين في هذا العالم، إنّها من وجهة نظري إحدى النتاجات المعرفية البشرية التي تجمع كيميائي العالم في بوتقة واحدة، تتألّف المعادلة الكيميائية من مجموعة من الرموز والصيغ والأرقام، وهي تركيبةٌ علمية لها أسسها وقواعدها وتنظيماتها، من خلالها يتمّ وصف التفاعلات الكيميائية بطريقة موجزة ودقيقة، إنّها بالفعل أعجوبة في عالم الكيمياء المليء بالأعاجيب.


دعونا نأخذ مثالاً لمعادلة كيميائية مشهورة، من المعلوم أنّ غاز الهيدروجين يتفاعل مع غاز الأكسجين لإنتاج بخار الماء، هذا التفاعل من التفاعلات البسيطة التي تتم في الظروف الطبيعية وبسرعة، فغاز الهيدروجين غاز قابل للإشتعال، وغاز الأكسجين غاز يساعد على الإشتعال، ومتى ما امتزج الغازان وقُرّبت إلي الخليط شعلة فإنّ تفاعلاً لحظياً يحدث مصحوباً بانفجار. تماماً كاشتعال غاز البيوتان أو الجازولين النفطي بل أشدّ. هذا التفاعل يمكن وصفه باستخدام اللغة المكتوبة كما يلي:


غاز هيدروجين + غاز أكسجين = بخار الماء


بيد أنّ هذا الوصف وصف مطوّل وغير دقيق لا تتضح فيه تراكيب المواد، ولا كمياتها. لذلك فإنّنا نلجأ إلى تمثيل التفاعل باستخدام رموز العناصر وصيغ المركبات ليكون وصفاً مختصراً ودقيقاً. حيث تتكون لدينا المعادلة الكيميائية التي تصف هذا التفاعل الكيميائي.


الهيدروجين عنصرٌ رمزه الحرف H ويوجد في الحالة العنصرية على شكل غاز مكوّن من جزيئات ثنائية الذرّة H2 يعرف بغاز الهيدروجين، والأكسجين عنصرٌ رمزه الحرف O ويوجد أيضاً في الحالة العنصرية الطبيعية على شكل جزيئات ثنائية O2 يعرف بغاز الأكسجين (كما يوجد أيضاً على شكل جزيئات ثلاثية O3 يطلق عليه غاز الأوزون)، أمّا الماء فمركبٌ صيغته الجزيئية H2O ، وبهذا يمكن وصف التفاعل باستخدام هذه الرموز والصيغ لتكوين المعادلة الكيميائية كالتالي:


sH2 + O2 → H2O


إذاً فالمعادلة الكيميائية ماهي إلاّ وصفٌ موجز ودقيق للتفاعل الكيميائي


وبهذا يتبين لنا أنّ المعادلة الكيميائية تتألف من طرفين، تماماً كالمعادلة الرياضية، طرفّ أيسر يحوي المواد المتفاعلة (متفاعلات) وهي في مثالنا السابق غازي الهيدروجين H2 والأكسجين O2،وطرف أيمن يحوي المواد الناتجة (نواتج) وهو الماء H2O في المثال المشروح. ( في الحقيقة يمكن أن تستخدم المعادلة الكيميائية أيضاً في وصف عمليات التفكّك والتأين، كتفّكك الأملاح وتأيّن بعض المواد في الماء).

ونظراً لأنّ المادة يمكن أن توجد في حالة من ثلاث حالات، غاز وسائل وصلب ، فإنّه من المناسب جداً توضيح حالة المواد المشتركة في التفاعل الكيميائي سواءً كانت ضمن المواد المتفاعلة أم المواد الناتجة، عن طريق حروف صغيرة أُتفق عليها تُكتب أسفل الرمز أو الصيغة للدلالة على حالة المادة في التفاعل الكيميائي. فالحرف (g) يشير إلى الحالة الغازية، والحرف (l) يشير إلى الحالة السائلة النقية، والحرف (s) يشير إلى الحالة الصلبة، وفي الحقيقة هناك حالة رابعة يجب أخذها في الاعتبار في التفاعلات الكيميائية وهي "المحلول المائي" الذي يُشار إليه بالحرفين (aq).


إنّ من قوانين التفاعل الكيميائي التي أوجدها الله عزّ وجل في هذا الكون، قانون حفظ الكتلة ، وهو في الحقيقة صورة من صور قانون أشمل وأعمّ وهو قانون حفظ المادة الذي ينصّ على أنّ المادة لا تفنى ولا تستحدث من عدم. "ففي التفاعل الكيميائي تظلّ الكتلة ثابتة قبل التفاعل وبعده، بمعنى أنّه في أيّ تفاعل كيميائي تكون كتل المواد المتفاعلة مساوية لكتل المواد الناتجة" ، لذا كان من الواجب أن يُؤخذ هذا القانون في الاعتبار عند كتابة المعادلة الكيميائية.


فبالرجوع للتفاعل السابق:

sH2 + O2 → H2O


لاحظ أنّ كتلة المواد المتفاعلة تساوي 34 (32 + 2) وكتلة المواد الناتجة تساوي 18 (16 + 2) وعدم التساوي هذا في الكتلة يعني أنّ قانون حفظ الكتلة لا ينطبق عليها وهي بهذا تكون معادلة كيميائية غير موزونة، ويجب العمل على وزنها لتكون كتل المواد الناتجة مساوية لكتل المواد المتفاعلة.
إذاً فالمعادلة الكيميائية الموزونة هي المعادلة التي ينطبق عليها قانون حفظ الكتلة بحيث تكون كتلة المواد الناتجة تساوي كتلة المواد المتفاعلة، ويتوفّر ذلك إذا كانت عدد ذرات كل عنصر متساوية في طرفي المعادلة (الحقيقة يوجد شرط آخر في حالة المعادلات المحتوية على شحنات، فيجب أن تكون الشحنات في طرفي المعادلة متساوية في العدد وفي النوع، وسيأتي لاحقاً).


فلو نظرنا في المعادلة الممثلّة لتفاعل غازي الهيدروجين والأكسجين سنجد أنّ عدد ذرات الهيدروجين في الطرف الأيسر (2) وكذلك في الطرف الأيمن (2)، بينما نجد عدد ذرات الأكسجين في الطرف الأيسر (2) وفي الطرف الأيمن (1). ولهذا يتوجب علينا مساواة عدد ذرات الأكسجين بوضع العدد (2)قبل صيغة الماء لتصبح المعادلة كالتالي:


sH2 + O2 → 2H2O


وبهذا يصبح عدد ذرات الأكسجين متساوي في الطرفين (2) ولكن بالرجوع إلى الهيدروجين سنجد أنّ العدد أصبح (4) ذرات في الطرف الأيمن وهذا يوجب علينا وضع عدد (2) قبل صيغة غاز الهيدروجين في الطرف الأيسر لتصبح المعادلة بهذا الشكل:


s2H2 + O2 → 2H2O

بهذا نكون قد ساوينا عدد ذرات العنصرين في طرفي المعادلة لتكون معادلة كيميائية موزونة. وبكتابة حالات المادة كما سبق توضيحه فإنّنا نحصل على معادلة كيميائية موزونة وكاملة.

s
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)s

قيثارة
05-18-2012, 12:29 AM
لنأخذ مثالاً آخر لتوضيح عملية وزن المعادلة الكيميائية:
يتفاعل غاز النيتروجين مع غاز الهيدروجين لانتاج غاز النشادر حسب المعادلة التالية:

sH2 + N2 → NH3
نلاحظ في هذه المعادلة أنّ عدد ذرات النيتروجين وكذلك الهيدروجين غير متساوي في طرفي المعادلة، إذاً فهي معادلة غير موزونة، وإذا أردنا وزن المعادلة فإنّنا يجب أن نساوي عدد ذرات النيتروجين وعدد ذرات الهيدروجين في طرفي المعادلة.
لنبدأ بالنيتروجين، يوجد في الطرف الأيسر (طرف المواد المتفاعلة) ذرتان من النيتروجين، وفي الطرف الأيمن (طرف المواد الناتجة) ذرة واحدة، وعلينا أن مساواتها بوضع العدد (2) قبل صيغة النشادر لتصبح المعادلة بهذا الشكل:


sH2 + N2 → 2NH3
ولمساواة عدد ذرات الهيدروجين نضع العدد (3) قبل صيغة غاز الهيدروجين في الطرف الأيسر ليصبح عدد ذرات الهيدروجين في طرفي المعادلة (6) ذرات، وبهذا نصل للمعادلة الموزونة، ويمكن كتباتها بشكل كامل كالتالي:


s3H2 + N2 → 2NH3

لنأخذ مثالاً ثالثاُ وليكن تفاعلاً أيونياً بسيطاً لتوضيح نقطة مساواة عدد الشحنات:

sZn + Fe3+ → Zn2+ + Fe2+s

في هذه المعادلة يبدوا للوهلة الأولى أنّ المعادلة موزونة لأنّ عدد الذرات في طرفي المعادلة متساوي، ولكن في الحقيقة المعادلة غير موزونة بسبب عدم تساوي الشحنات في طرفي المعادلة، فمجموع الشحنات في الطرف الأيسر من المعادلة (المواد المتفاعلة) ثلاثة (3) شحنات موجبة، وفي الطرف الأيمن (المواد الناتجة) أربعة (4) شحنات موجبة، ولغرض وزن الشحنات فإنّنا نضع العدد (2) قبل رمز الحديد لتصبح المعادلة كالتالي:


sZn+ 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+s

وبالتدقيق في المعادلة الآن أنّ هناك ذرة واحدة من الخارصين وذرتان من الحديد في طرفي المعادلة (عدد الذرات متساوي)، وستة شحنات موجبة في الطرف الأيسر (6+) ونفس العدد والنوع في الطرف الأيمن (الشحنات متساوية في العدد والنوع)، وبهذا تكون المعادلة الكيميائية موزونة.


من المهمّ جداً أن نشير إلى نقطة مهمّة يجب الانتباه لها عند وزن المعادلات الكيميائية وهي أنّ الأرقام الكبيرة التي تسبق الرموز والصيغ ( مثل العدد 2 باللون الأحمر هنا s2H2 )أرقام تشير إلى عدد ذرات أو جزيئات المادة، وهي الأرقام التي يتم تغييرها وإضافتها لغرض مساواة عدد الذرات ووزن المعادلة، أمّا الأرقام الصغيرة التي تكون في صيغة الجزيء أصلاً( مثل العدد 2 باللون الأخضر هنا s2H2 ) فلا يمكن تغييرها أو تعديلها لكونها أرقاماً ثابتة تعبّر عن عدد ذرات العنصر في الجزيء الواحد.

عبد المعروف
06-30-2012, 03:16 PM
الله يعطيكي العافية

أستاذة

دايما متميزة

نسأل الله أن يجعل التوفيق نصيبك

قيثارة
07-05-2012, 11:38 AM
اقتباس : المشاركة الأصلية كتبت بواسطة عبد المعروف [ مشاهدة المشاركة ] (http://muhageren.com/vb/showthread.php?p=1691#post1691)
الله يعطيكي العافية

أستاذة

دايما متميزة

نسأل الله أن يجعل التوفيق نصيبك



شكرا لمرورك على موضوعي وهذا شرف لي ووسام على صدري

مجموعة المهاجرين
08-06-2012, 08:39 PM
مشكورة قيثارة

علي هذه المادة القيمة


ما يحرمنا منك

وجدان
09-21-2012, 02:57 PM
مشكوووووووووووووره