ملخص التفاعلات الكيميائية — ثانية إعدادي

مقدمة

الوحدة: الوحدة الثانية: المادة والتفاعلات الكيميائية (الدرس الأول)

يصدأ الحديد المتروك في الهواء الرطب، ويتغير لون شريحة التفاح بعد تقطيعها، وتنطلق فقاعات عند إضافة الخل إلى بيكربونات الصوديوم. في كل هذه المواقف تتكون مواد جديدة، وهذا ما يميز التفاعل الكيميائي عن التغير الفيزيائي.

أهداف التعلم

أن يعرّف الطالب التفاعل الكيميائي ويميّزه عن التغير الفيزيائي.
أن يعدّد الطالب الدلائل التي تشير إلى حدوث تفاعل كيميائي.
أن يميّز الطالب بين المتفاعلات والنواتج في أي تفاعل كيميائي.
أن يصنّف الطالب التفاعلات الكيميائية إلى طاردة وماصة للحرارة.
أن يميّز الطالب بين تفاعلات الاتحاد والتحلل والإحلال.

شرح الدرس

التفاعل الكيميائي والتغير الفيزيائي

التفاعل الكيميائي هو عملية تتحول فيها مادة أو أكثر (تُسمى المتفاعلات) إلى مادة أو أكثر جديدة تمامًا (تُسمى النواتج) لها خواص مختلفة عن المواد الأصلية، نتيجة إعادة ترتيب الذرات وتكوين روابط كيميائية جديدة. وهذا يختلف عن التغير الفيزيائي (كتغيرات الحالة التي درسناها سابقًا) الذي لا يغيّر التركيب الكيميائي للمادة ويمكن عكسه بسهولة غالبًا. فاحتراق الورق تفاعل كيميائي ينتج عنه رماد وغازات جديدة لا يمكن استعادة الورق منها، بينما ذوبان الثلج تغير فيزيائي يمكن عكسه بالتبريد مرة أخرى.

دلائل حدوث التفاعل الكيميائي

توجد عدة مؤشرات تدل على احتمال حدوث تفاعل كيميائي، منها:

تغيّر اللون: ظهور لون جديد مختلف عن ألوان المواد المتفاعلة الأصلية.
تكوّن راسب: ظهور مادة صلبة غير ذائبة في وسط سائل كان صافيًا.
انطلاق غاز: ظهور فقاعات غاز جديد لم يكن موجودًا قبل التفاعل.
تغيّر في درجة الحرارة: ارتفاع (تفاعل طارد للحرارة) أو انخفاض (تفاعل ماص للحرارة) درجة حرارة الوسط.
انبعاث ضوء أو صوت: كما في بعض تفاعلات الاحتراق أو الانفجار.

المتفاعلات والنواتج

في أي معادلة كيميائية، تُكتب المتفاعلات (المواد الداخلة في التفاعل) على يسار سهم التفاعل، بينما تُكتب النواتج (المواد الجديدة الناتجة) على يمينه. ووفقًا لقانون حفظ الكتلة، فإن مجموع كتل المتفاعلات يساوي دائمًا مجموع كتل النواتج؛ لأن الذرات لا تفنى ولا تستحدث أثناء التفاعل، بل تعاد ترتيبها فقط في روابط جديدة.

التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة

التفاعل الطارد للحرارة (الانبعاثي): تفاعل يصاحبه انطلاق حرارة إلى الوسط المحيط، فترتفع درجة حرارة المحيط. مثال: احتراق الوقود، وتفاعل الأحماض مع القواعد.
التفاعل الماص للحرارة (الامتصاصي): تفاعل يحتاج إلى امتصاص حرارة من الوسط المحيط ليستمر، فتنخفض درجة حرارة المحيط. مثال: تحلل بعض الأملاح بالحرارة، وبعض تفاعلات الأكياس الباردة الطبية المستخدمة في الإسعافات الأولية.

أنواع التفاعلات الكيميائية

تفاعل الاتحاد (الضم): تتحد فيه مادتان أو أكثر لتكوين مادة واحدة جديدة أكثر تعقيدًا. مثال: اتحاد الهيدروجين مع الأكسجين لتكوين الماء.
تفاعل التحلل: تتحلل فيه مادة واحدة إلى مادتين أو أكثر أبسط منها، وغالبًا بمساعدة الحرارة أو الكهرباء أو الضوء. مثال: تحلل كربونات الكالسيوم بالحرارة إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون.
تفاعل الإحلال (الاستبدال): يحل فيه عنصر محل عنصر آخر في مركب، مكوّنًا مركبًا جديدًا وعنصرًا حرًا. مثال: حلول الزنك محل الهيدروجين عند تفاعله مع حمض الهيدروكلوريك.

أمثلة وتطبيقات

نشاط 1: أضف قليلًا من محلول بيكربونات الصوديوم إلى محلول خل (حمض الخليك) في كوب شفاف. لاحظ تصاعد فقاعات غاز (ثاني أكسيد الكربون) فور المزج، وهو دليل واضح على حدوث تفاعل كيميائي.

نشاط 2: اترك مسمارًا حديديًا في الهواء الرطب لعدة أيام، ولاحظ تكوّن طبقة بنية اللون (صدأ) على سطحه. فسّر ذلك بأنه تفاعل كيميائي بين الحديد والأكسجين والرطوبة يكوّن مادة جديدة (أكسيد الحديد) لها خواص مختلفة عن الحديد الأصلي.

تطبيق حياتي: تحتوي بعض أكياس التبريد الطبية الفورية على مواد تتفاعل معًا عند خلطها بضغطة واحدة على الكيس، فتمتص التفاعل الحرارة من محيطها (تفاعل ماص للحرارة) فيشعر المصاب ببرودة فورية تُستخدم في إسعاف الإصابات الرياضية.

المفاهيم الأساسية

التفاعل الكيميائي يكوّن مواد جديدة بخواص مختلفة (المتفاعلات → النواتج)، بعكس التغير الفيزيائي الذي لا يغيّر تركيب المادة.
دلائل التفاعل: تغيّر اللون، تكوّن راسب، انطلاق غاز، تغيّر درجة الحرارة، انبعاث ضوء أو صوت.
كتلة المتفاعلات = كتلة النواتج (قانون حفظ الكتلة).
التفاعل الطارد للحرارة يرفع درجة حرارة المحيط، والماص للحرارة يخفضها.
أنواع التفاعلات: اتحاد (ضم مادتين)، تحلل (تفكك مادة)، إحلال (استبدال عنصر بآخر).

ملخص الدرس

التفاعل الكيميائي تتحول فيه المتفاعلات إلى نواتج جديدة لها خواص مختلفة، بخلاف التغير الفيزيائي الذي لا يغير تركيب المادة. من دلائل حدوث التفاعل تغير اللون وتكوّن راسب وانطلاق غاز وتغير درجة الحرارة وانبعاث ضوء. تبقى كتلة المواد ثابتة قبل التفاعل وبعده، وقد يكون التفاعل طاردًا للحرارة أو ماصًا لها، ومن أنواعه الاتحاد والتحلل والإحلال.

أسئلة للتدريب

ما الفرق الجوهري بين التفاعل الكيميائي والتغير الفيزيائي؟ اذكر مثالًا لكل منهما.
عدّد ثلاثة دلائل يمكن ملاحظتها للاستدلال على حدوث تفاعل كيميائي.
وضّح الفرق بين التفاعل الطارد للحرارة والتفاعل الماص للحرارة بمثال لكل منهما.
ميّز بين تفاعلات الاتحاد والتحلل والإحلال بمثال لكل نوع.