تفاعل كيميائي

A thermite reaction using iron(III) oxide. The sparks flying outwards are globules of molten iron trailing smoke in their wake.

Video demonstrating a chemical reaction.

التفاعلات الكيميائية هي تعبير عن تكسير روابط في المواد المتفاعلة لإنتاج روابط جديدة في المواد الناتجة مما يؤدي إلى تكوين عناصر جديدة مختلفة في صفاتها الكيميائية والفيزيائية معاً .

والتفاعلات الكيميائية تضم تغير ترتيب الذرات في الجزيئات الكيميائية ،وفي مثل هذا التفاعل نشهد اتحاد بعض الجزيئات بطرق أخرى لتكوين شكل من مركب اكبر اواعقد ، اوتفكك المركبات لتكوين جزيئات أصغر، أوإعادة ترتيب الذرات في المركب . والتفاعلات الكيميائية تضم عادة تكسر اوتكوين روابط كيميائية.

ويميز التفاعل الكيميائي نظام تحول ترموديناميكي يتبادل الطاقة مع الوسط الخارجي، ويكون لهذه الطاقة أشكال متعددة كالحرارة والعمل والطاقة الكهربائية والطاقة الإلكترونية، ويشكل هذا التبادل الحراري جزءاً من فهم التحريك الحراري (الترموديناميك). قد يحدث التفاعل ناشراً أوماصاً للحرارة وهناك تفاعلات لاتنشر ولا تمتص حرارة.

يتحول المزيج الكيميائي في التفاعل الكيميائي من مواد داخلة في التفاعل إلى نواتج، ويمكن حتى تختفي في المزيج الكيميائي أحد المواد الداخلة في التفاعل وهذا هوالتفاعل التام، كما هي الحال في الكثير من تفاعلات الاحتراق.

ويتوقف التفاعل الكيميائي وتبقى بعض المواد الداخلة في التفاعل في حالات أخرى وهذا هوالتفاعل غير التام الذي يصل إلى حالة التوازن.

يحدث التوازن الكيميائي في محلول حمض الخل عندما يتشرد (يتأين) جزء صغير منه، وتكون درجة التفكك صغيرة، ويظل القسم الأعظم من جزيئات حمض الخل غير متفكك.

يختلف زمن التفاعل الكيميائي من بدء التفاعل حتى نهايته (بحسب شروط الحرارة والضغط والحفاز)، وهذا ما يعبر عنه بسرعة التفاعل وتكون هذه السرعة كبيرة جداً في بعض الحالات فيبدوالتفاعل آنياً كما في الانفجار، ويجب لفهم التفاعل فهم طبيعة المواد الداخلة ونسبها في التفاعل والنواتج كما في المعادلة الآتية:

تعبر المعادلة السابقة عن تساوي الطرفين وتعطي فكرة عن التحولات الظاهرية macroscopic ولا تعطي معلومات عن آلية التفاعلات. تظهر آلية التفاعل عند انفصال الذرات أوالشوارد أواجتماعها.

التاريخ

Antoine Lavoisier developed the theory of combustion as a chemical reaction with oxygen

أنماط التفاعلات

يمكن تصنيف التفاعلات الكيميائية بطرق مختلفة تعتمد على ناحية معينة من نواحي التفاعل يتم التقسيم على أساسها ، أوعلى أساس الفرع الكيميائي الذي تندرج ضمنه . بعض الأمثلة للمصطلحات المستخدمة لوصف الأنواع الشائعة من التفاعلات :

تزامر Isomerisation ، وفيه يخضع المركب الكيميائي لإعادة ترتيب بنيوية بدون تغيير في هجريبه الذري : انظر تزامر فراغي stereoisomerism .
اتحاد مباشر Combination reaction أواصطناع وفيه يتم انماج مركبين كيميائين اوأكثر ليشكلا مركبا كيميائيا واحدا معقدا .

2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (l)

تفكك كيميائي : أوتحليل : وفيه يتم تفكيك المركب الكيميائي إلى مركبات أصغر أوعناصر كيميائية :

2H₂O (l) → 2H₂ (g) + O₂(g)

تفاعل استبدال أحادي Single displacement reaction : وفيه يتم استبدال عنصر من مركب كيميائي بعنصر آخر أكثر [[سلاسل الفعالية|فعاليةٍٍ .

2Na(cr) + 2HCl (aq) → 2NaCl (aq) + H₂ (g)

تفاعل إستبدال ثنائي Double displacement reaction أواستبدال مقترن coupling substitution ، وفيه يقوم مركبين كيميائيين في محلول مائي (عادةقد يكونان بشكل شاردي) بتبادل عناصر أوأيونات من مركبات مختلفة .

NaCl (aq) + AgNO₃ (aq) → NaNO₃ (aq) + AgCl (s)

احتراق Combustion : وفيه تقوم مادة قابلة للاحتراق بالاتحاد مع عنصر مؤكسد لينتجا حرارة ومركب مؤكسد (بفتح السين)

C₁₀H₈ (g) + 12O₂ (g) → 10CO₂ (g) + 4H₂O (l)

S +ستة → + 2 HF + + حرارة

بعض فروع الكيمياء تعتبر أي تغيرات ضئيلة في التشكيل الكيميائي chemical conformation بمثابة نوع من انواع التفاعل ، في حين يعتبره آخرون مجرد تغير فيزيائي .

التفاعلات المعقدة

Ferrocene – an iron atom sandwiched between two C₅H₅ligands

التفاعلات الأحماض

Precipitation

التفاعلات الحالة الصلبة

التفاعلات الكيميائية الضوئية

In this Paterno–Büchi reaction, a photoexcited carbonyl group is added to an unexcited olefin, yielding an oxetane.

أنواع أخرى :

تفاعلات التعديل acid-base reaction: وهي التفاعلات الأساسية والحمضية وتضم تحركات البروتون أوالثنائية الإلكترونية، فالحموض تتفاعل مع الأسس لتعطي ملحاً وماءً والمثال النموذجي هوتفاعل تعديل حمض كلور الماء مع هيدوكسيد الصوديوم:

2011-5

ويكون الماء هوالنتيجة النهائية لتفاعل الحموض والأسس مع بعضها في المحلول، يتشكل الماء عندما تنضم شوارد الهدروجين إلى شوارد الهدروكسيل.

تفاعلات التبلمر polymerization: يدعى تفاعل ارتباط جزيئين لتشكيل جزيء حديث تفاعل التبلمر ويتم هذا الارتباط بوجود الخفاز. والمثال النموذجي تبلمر الأستلين الذي يعطي فينيل أستلين المركب المهم في تحضير الإيزوبرين isoproene والبوتاديين butadiene المركبات المستعملة في صناعة المطاط.

وتفاعل التبلمر يدعى تفاعل ارتباط الجزيئات الصغيرة المتماثلة monomer الذي يؤدي إلى تشكيل جزيئات ضخمة، ذات وزن جزيئي مرتفع، ولا يختلف محتواها العنصري عن هجريب الجزيئة الصغيرة تفاعل التبلمر. والفترة الأساسية فيها المبادرة ثم نموالسلسلة وأخيراً توقف النموباختفاء الجزيئة الفعالة في التفاعل. ومن التفاعلات الأخرى تفاعل التكاثف. بين الجزيئات المشبعة الحاوية على زمر وظيفية ويترافق التكاثف بحذف جزيئة ماء. إضافة إلى تفاعلات التكسير والاصطناع والاستبدال والإضافة والحذف.

تفاعلات عضوية

تفاعلات أكسدة-إرجاع أوتفاعلات أكجعة

وتترافق بانتنطق إلكترون أوأكثر من ذرة عنصر إلى ذرات عنصر آخر لتشكيل مركبات جديدة. وتُعرّف الأكسدة بفقدان الإلكترون ويعهد الإرجاع باكتساب الإلكترون وتتم عمليتا الأكسدة والإرجاع في وقت واحد، ومثال ذلك:

إذ تشير الأرقام إلى تكافؤ المعدنين Mn وFe.

Illustration of a redox reaction

The two parts of a redox reaction

تفاعل الاحتراق .

يمكن تصنيف التفاعلات أيضا حسب تكافؤية العناصر التي تدخل في آليتها :

تفاعل شاردي (أيوني)
تفاعل جذري (جذور كيميائية)
تفاعل الكاربين carbene

المعادلات

An example of organic reaction: oxidation of ketones to esters with a peroxycarboxylic acid

Elementary reactions

Isomerization of azobenzene, induced by light (hν) or heat (Δ)

التوازن الكيميائي

الديناميكا الحرارية

الحركية

Catalysis

Schematic potential energy diagram showing the effect of a catalyst in an endothermic chemical reaction. The presence of a catalyst opens a different reaction pathway (in red) with a lower activation energy. The final result and the overall thermodynamics are the same.

Solid heterogeneous catalysts are plated on meshes in ceramic catalytic converters in order to maximize their surface area. This exhaust converter is from a Peugeot 106 S2 1100

التفاعلات في الكيمياء العضوية

الإستبدال

Mechanism of electrophilic aromatic substitution

Addition and elimination

E2 elimination

Electrophilic addition of hydrogen bromide

Acid-catalyzed addition-elimination mechanism

آليات أخرى للتفاعلات العضوية

The Cope rearrangement of 3-methyl-1,5-hexadiene

التفاعلات الكيميائية الحيوية

Illustration of the induced fit model of enzyme activity

التطبيقات

Thermite reaction proceeding in railway welding. Shortly after this, the liquid iron flows into the mould around the rail gap

المراقبة

انظر أيضا

تفاعل عضوي
قائمة التفاعلات
Chemist
Chemistry
List of organic reactions
Organic reaction
Reaction progress kinetic analysis

المصادر

^ هيفاء العظمة. "التفاعل الكيميائي". الموسوعة العربية.

روابط خارجية

سرعة التفاعل
التحكم الكيميائي

قائمة المراجع

Atkins, Peter W. and Julio de Paula Physical Chemistry, 4th Edition, Wiley-VCH, Weinheim 2006, ISBN 978-3-527-31546-8
Brock, William H. . Vieweg, Braunschweig 1997, ISBN 3-540-67033-5.
Brückner, Reinhard Reaktionsmechanismen. 3rd ed., Spektrum Akademischer Verlag, München 2004, ISBN 3-8274-1579-9
Wiberg, Egon, Wiberg, Nils and Holleman, Arnold Frederick Inorganic chemistry, Academic Press, 2001 ISBN 0-12-352651-5