[ تعرٌف على ] معادلة كيميائية # أخر تحديث اليوم 2024/05/22

تم النشر اليوم 2024/05/22 | معادلة كيميائية

تكملة معادلة التفاعل

نكمل أحيانا معادلة التفاعل بذكر طور المواد الداخلة والناتجة من التفاعل. فمثلا نكتب أكسجين (g) بمعنى غاز، أو (s) بمعنى صلب solid أو (Aq) بمعنى محلول مائي aqueous أو(L) بمعني سائل liquid. كما نكتب أحيانا كمية الحرارة الناشئة عن التفاعل بجانب معادلة التفاعل. تلك الحرارة تسمى انثالبي قياسي للتكوين، وسنقوم بدراسته في مثال تفاعل مخلوط من الأكسجين والهيدروجين، وهو تفاعل يسمى أوكسيهيدروجين:
2
H 2
(
g
)
+ O 2
(
g
)
⟶
2
H 2 O (
l
)

,
Δ
H
=
−
286
k
J
m
o
l
{displaystyle mathrm {2 H_{2(g)}+O_{2(g)}longrightarrow 2 H_{2}O_{(l)} ,Delta H=-286 {frac {kJ}{mol}}} }
عندما يتكون 1 مول من الماء H2O في الحالة السائلة من الهيدروجين H2 وهو غاز والأكسجين O2 (غاز) ينتج طاقة حرارية مقدارها 286كيلوجول. ولذلك يهمنا أن نعطي طور كل مادة داخلة أو ناتجة من التفاعل، حيث تغير الطور مثل تغير الحالة السائلة إلى الحالة الغازية يكون مصحوبا بتغير في الحرارة (فمثلا:يمتص الماء حرارة التبخر ليصبح بخارا). تقاس الحرارة الناتجة من التفاعل ΔH= -286كيلوجول/مول عادة عند درجة حرارة 25 درجة مئوية (وتحت 1 ضغط جوي). فإذا كانت ΔH موجبة الإشارة فمعناه أن التفاعل تفاعل يمتص الحرارة، وأما إذا كانت ΔH سالبة الإشارة كما هو هنا في مثال تفاعل الهيدروجين والأكسجين، فهذا معناه أنه تفاعل ناشر للحرارة. وأحيانا نكتب قيمة ΔH بجانب معادلة التفاعل، كمعلومة إضافية. ونستخدم في الكيمياء أسهم للتعبير عن اتجاه التفاعل، ومعانيها كالآتي: سهم سير التفاعل (→)
عدة أسهم (→ →): تعني سريان التفاعل على خطوات حتى الحصول على النواتج.
تفاعل عكوس ( ⇄
{displaystyle rightleftarrows } ): وهو تفاعل يمكن بالتحكم في أحوال التفاعل تسييره في اتجاه اليمين أو اتجاه اليسار.
أسهم حالة توازن ( ⇌
{displaystyle rightleftharpoons } )، وهي تعبر أن التفاعل يسير حتي يصل إلى حالة توازن كيميائي، ومن صفات حالة التوازن الكيميائي أن عندها يكون معدل تكوين نواتج مساويا لمعدل تكوين المواد الداخلة في التفاعل من المركبات الناتجة (تفكك).
يمكن أيضا استخدام أسهم تؤشر إلى أعلى (غاز يتصاعد) أو إلى أسفل [مركب يترسب) كما نرى في الأمثلة الآتية:
C O 3
2
−
+
2

H
C
l
⟶
C O 2
↑
+
2

C l −
+ H 2
O {displaystyle mathrm {CO_{3}^{2-}+2 HCllongrightarrow CO_{2}uparrow +2 Cl^{-}+H_{2}O} } S O 4
2
−
+
B
a
C l 2
⟶
B
a
S O 4
↓
+
2

C l − {displaystyle mathrm {SO_{4}^{2-}+BaCl_{2}longrightarrow BaSO_{4}downarrow +2 Cl^{-}} }
في التفاعل الأول يتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون ويغادر المحلول. أما في التفاعل الثاني فيؤشر السهم إلى أسفل بمعني «ترسيب» كبريتات الباريوم في المحلول كمادة صلبة.

قياس اتحادية العناصر للغازات

المقالة الرئيسة: قياس اتحادية العناصر
قياس اتحادية العناصر لغاز هو تعيين نسب المواد الداخلة في التفاعل والمواد الناتجة في معادلة كيميائية ينتج منها غازات. وعندما نفعل ذلك نفترض أن الغاز الناتج يكون غاز مثالي وأن حجم الغازات الناتجة والضغط ودرجة الحرارة معروفة. ونقوم بذلك باستخدام قانون الغازات المثالية. وأحيانا قليلة نفترض أن درجة الحرارة هي الصفر المئوي وأن الضغط هو 1 ضغط جوي عند حساب نسب المواد. وحساب نسب المواد في تفاعل كيميائي تحل لنا مسألة عدم معرفة كميات أو أحجام الغازات الداخلة في التفاعل أو الناتجة منه. فعلى سبيل المثال، فعندما نقوم بحساب حجم غاز ثاني أكسيد النيتروجين NO2 الناتج عن احتراق 100 جرام من الأمونيا NH3 خلال تفاعلها مع الأكسجين طبقا لمعادلة التفاعل: 4NH3 (g) + 7O2 (g) → 4NO2 (g) + 6H2O (liq.
ونقوم بالحساب: 100

g N H 3
⋅ 1

mol N H 3
17.034

g N H 3 =
5.871

mol N H 3

{displaystyle 100 {mbox{g}},NH_{3}cdot {frac {1 {mbox{mol}},NH_{3}}{17.034 {mbox{g}},NH_{3}}}=5.871 {mbox{mol}},NH_{3} }
نجد أن 100 جرام من الأمونيا تعادل 5.871 مول من الأمونيا إذ أن 1 مول أمونيا كتلته 17.034 جرام. ونجد أن نسبة الأمونيا إلى ثاني أكسيد النيتروجين 1:1 طبقا للمعادلة. وبالتالي تتكون كمية قدرها 5.871مول من NO2 من التفاعل. وبتطبيق قانون الغازات المثالية للحصول على «حجم» الغاز الناتج عند درجة حرارة 0 درجة مئوية (273.15 كلفن) وتحت 1 ضغط جوي نحصل على: PV=nRT
ومن معادلة الغاز المثالي هذه يمكننا حساب حجم الغاز V: V
{displaystyle V}
= n
R
T P
= 5.871
⋅
0.08206
⋅
273.15 1
=
131.597

L N O 2
{displaystyle ={frac {nRT}{P}}={frac {5.871cdot 0.08206cdot 273.15}{1}}=131.597 {mbox{L}},NO_{2}} حيث ثابت الغازات العام R يساوي = 0.08206 لتر · ضغط جوي · كلفن−1 · مول−1،:P الضغط وهو هنا 1 ضغط جوي، T درجة الحرارة بالكلفن،
n عدد المولات وهو هنا 5.871.
أي ينتج عن تأكسد كمية 100 جرام من الأمونيا كمية من ثاني أكسيد النيتروجين حجمها 131.597 لتر عند درجة حرارة 15و273 كلفن و 1 ضغط جوي.

شرح مبسط

المعادلة الكيميائية[1] أو معادلة التفاعل عبارة عن تمثيل للتفاعل الكيميائي بواسطة مجموعة من الرموز والصيغ الكيميائية التي تعبر عن المواد الداخلة في التفاعل والخارجة منه والإلكترونات التي تكتسب أو تفقد من ذرات العناصر المتفاعلة.[2]