تعرف على دلائل حدوث التفاعل الكيميائي

دلائل حدوث التفاعلات الكيميائية

تحدث التفاعلات الكيميائية في الطبيعة باستمرار، ويمكن الاستدلال على هذه التفاعلات من خلال تمييز التغيّرات الكيميائية المصاحبة لها، إذ إن جميع التفاعلات الكيميائية تؤدي إلى حدوث تغيّرات في طبيعة المادة وبنيتها الجزيئية، ويصاحب هذا التغيّر اختلافاً في لون المادة، أو في رائحتها، أو تكوّن غازات، أو رواسب، أو تغيرًا في درجات الحرارة ومستويات الطاقة لدى هذه المواد،^[١] وفيما يأتي أهم دلائل حدوث التفاعل الكيميائي:^[٢]

تكوّن رائحة

إن بعض التفاعلات الكيميائية تؤدي إلى إنتاج مواد ذات رائحة مختلفة، مثل تفاعلات الاحتراق التي يتنج عنها ثاني أكسيد الكربون (CO2) ذو الرائحة النفاذة.^[٢]

تغيّر في درجة الحرارة

تشهد التفاعلات الكيميائية تغيرات في مستويات الطاقة لدى المواد المتفاعلة، وذلك لأن كسر الروابط بين الجزيئات أو إعادة إنشائها قد يستهلك طاقة أو يُنتِجها، وكثيرًا ما تكون هذه الطاقة طاقة حرارية، لذلك فإن كان التفاعل طاردًا للطاقة، فإن درجة الحرارة سوف تزداد، وإن كان التفاعل مستهلكًا للطاقة، فإن درجة الحرارة سوف تقل.^[٢]

تكوّن فقاعات غازية

قد يصاحب التفاعل الكيميائي تغيرًا في الحالة الفيزيائية للمادة، فقد تتحول المواد المتفاعلة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية حيث تظهر كفقاعات غازية، ومن الأمثلة على ذلك تحلل بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) في الماء، حيث ينتج عنه غاز الأكسجين (O2) الذي يظهر على شكل فقاعات.^[٢]

تكوّن راسب

الراسب هو مادة صلبة تنتج إثر تفاعل محلولين مع بعضهما البعض، حيث تترسّب المادة الناتجة في قاع الوعاء إن كانت كثافتها أعلى من كثافة المحاليل المُتفاعلة، أو قد تبقى مُعَلّقة في المحلول إن كانت كثافتها أقل من كثافة المحاليل المُتَفاعلة، ومن الأمثلة على التفاعلات التي ينتج عنها راسب هو تفاعل أكسيد المغنيسيوم والكالسيوم مع الماء حيث يبقى الراسب معلّقا في المحلول.^[٢]

تغيّر في اللون

قد يصاحب التفاعل الكيميائي تغير في اللون، مثل تأكسد الحديد، فعند تفاعل الحديد مع الأكسجين يتكوّن الصدأ، والذي يتمّيز بلون يختلف عن لون المواد المتفاعلة.^[٢]

إنتاج الضوء

تقوم بعض التفاعلات الكيميائية الطاردة للطاقة بإنتاج الضوء، ومن أهم هذه التفاعلات تفاعلات الاحتراق، وكثيرًا ما تستخدم هذه التفاعلات في الصناعات مثل صناعة الألعاب النارية، وقد تحدث هذه التفاعلات بشكل طبيعي دون تدخل البشر، مثل التفاعلات التي تحدث في أجسام اليرعات لإنتاج الضوء.^[٢]

تغير الحجم

كثيرًا ما تصاحب التفاعلات الكيميائية تغير في الكثافة، مما يؤدي لتغيّر حجم المواد المتفاعلة، وقد يصاحب هذا التغير حدوث انفجار في حال كانت زيادة الحجم سريعة جدًا، ومن الأمثلة على ذلك تكوّن الفقاعات الغازية في الماغما داخل الفوّهات البركانية، وزيادة حجمها بشكل سريع جدًا؛ مما يؤدي إلى حدوث الانفجار البركاني.^[٢]

أمثلة على حدوث التفاعلات الكيميائية

تحدث التفاعلات الكيميائية في الطبيعة بين العديد من المواد، وكثيرًا ما تكون هذه التغييرات الكيميائية في غاية الأهمية، ومن الأمثلة عليها ما يأتي:^[٣]

• البناء الضوئي (بالإنجليزية: photosynthesis): هو تفاعل كيميائي يحدث في الخلايا النباتية، في الكلوروبلاست تحديدًا، بهدف إنتاج الطاقة باستخدام أشعة الشمس، حيث يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى الجلوكوز والأكسجين وفقا للمعادلة الآتية:

6 CO₂ + 6 H₂O + light → C​₆H₁₂O₆ + 6 O₂

• التنفس الخلوي (بالإنجليزية: cellular respiration): هو تفاعل كيميائي يحدث في الخلايا الحيوانية والنباتية، في الميتوكوندريا، حيث يتم إنتاج الطاقة من الجلوكوز والأكسجين وفقا للمعادلة الآتية:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energy (36 ATPs)

• الاحتراق (بالإنجليزية: combustion): تكمن أهمية تفاعلات الاحتراق في قدرتها على إنتاج الحرارة والطاقة، ومن الأمثلة عليها تفاعل احتراق البروبان في المدافئ لإنتاج الطاقة وفقًا للمعادلة الآتية:

C₃H₈ + 5O₂ → 4H₂O + 3CO₂ + energy 

• التفاعلات الكهروكيميائية (بالإنجليزية electrochemical reactions): وهي التفاعلات التي تحدث في البطاريات لإنتاج الطاقة حيث يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.

ما هو التفاعل الكيميائي؟

التفاعل الكيميائي (بالإنجليزية: Chemical Reaction) هو عملية تحوّل المواد المتفاعلة إلى مواد ناتجة، حيث تكون هذه المواد عناصر أو مركبات، ويحدث التفاعل الكيميائي عند كسر الروابط بين جزيئات المواد المتفاعلة، وإنشاء روابط جديدة لينتج عنها مواد جديدة تختلف في البنية الجزيئية عن المواد المتفاعلة، وبالتالي فإن خصائص المواد الناتجة تختلف عن خصائص المواد المتفاعلة، على سبيل المثال، تفاعل الاحتراق بين الأكسجين والميثان يؤدي إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء، أي أنه يؤدي إلى إنتاج مواد تختلف في خصائصها كلّيا عن المواد المتفاعلة، حيث تم تكسير الروابط بين ذرات الميثان، وإنشاء روابط جديدة بين الأكسجين والكربون، وبين الأكسجين والهيدروجين وفقا للمعادلة الآتية:^[٤]

CH4+2O2 = CO2+2H2O

ما هو التغيير الكيميائي؟

التغيير الكيميائي (بالإنجليزية: Chemical Change) هو تغيير في طبيعة وتكوين المادة، أي عندما تتحول المادة إلى مادة أخرى تختلف عنها في العديد من الخصائص، مثل تحوّل الحديد إلى صدأ، واحتراق الوقود والخشب، وطهي الطعام، كما أن التغيير الكيميائي يختلف عن التغيير الفيزيائي، فالتغيير الفيزيائي لا يؤدي إلى تغيير في تكوين المادة أو طبيعتها، ففي التغيير الفيزيائي قد تتغير حالة المادة أو شكلها، لكن طبيعتها وترتيب ذراتها يبقى كما هو، على سبيل المثال، تذويب الماء أو تجميده لا يُحدِث تغييرًا في طبيعة جزيئاته، ولا يقوم بتحويله إلى مادة أخرى، إنما يبقى البناء الجزيئي للماء كما هو، وفي الكثير من الأحيان يمكن إعادة المادة إلى حالتها الأصلية بعد حدوث التغيير الفيزيائي لها، على عكس التغيير الكيميائي، إذ لا يمكن للمادة أن تعود لحالتها الأولى بعد حدوثه.^[٥]