يسعى العديد من الطلاب للحصول على بحث حول المعادلة الكيميائية التي تعد من أهم عناصر الكيمياء، وتتميز المعادلات الكيميائية بتنوعها مثل المعادلة الحرارية ومعادلات الاختزال وغيرها.
لهذا سنقدم لكم في مقالتنا كافة التفاصيل المتعلقة بالمعادلات الكيميائية بأنواعها من خلال موسوعة، لذا تابعوا المقال التالي معنا.
تبحث عن معادلة كيميائية
يعرّف العلماء المعادلة الكيميائية على أنها تمثيل يُكتب فيه تفاعل كيميائي.
المعادلة الكيميائية بالإضافة إلى المواد المتضمنة في التفاعل مكتوبة على يسار السهم، ومنتج التفاعل مكتوب على الجانب الأيمن.
- يشير السهم في المعادلة الكيميائية إلى اتجاه يكون عادةً إلى اليمين.
- تُستخدم العناصر الكيميائية ورموزها في الحالات الدورية، وتشير الأرقام الموجودة إلى التكافؤ.
- تظهر المعاملات عدد العناصر الذرية لعنصر كيميائي.
- فيما يلي مثال على معادلة الميثان لتوضيح ما ذكرناه
- CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
- يجب أن يكون من يقرأ المعادلة الكيميائية على دراية كاملة برموز التفاعل الكيميائي. في المعادلة السابقة، C تعني الكربون، H تعني الهيدروجين والأكسجين.
يظهر الجانب الأيسر من المعادلة السابقة التفاعلات
- المواد المتفاعلة في المعادلة السابقة هي الميثان والأكسجين CH 4 و O 2.
الجانب الأيمن من رد الفعل المنتجات
- يشير هذا الجانب إلى ما ينتج من التفاعل، وهو ثاني أكسيد الكربون CO 2 والماء H 2 O.
معادلة حرارية كيميائية
ذكرنا أعلاه أن المعادلة الكيميائية تشير إلى تفاعلات كيميائية، لذلك من السهل معرفة أن المعادلة الكيميائية تختلف باختلاف تنوع التفاعل الذي حدث، بما في ذلك الحراري، بما في ذلك الاختزال، وغيرها. لذلك، في هذه الفقرة، سنتناول المعادلة الحرارية الكيميائية.
- أسس مارسيلين بيرثيلوت الكيمياء الحرارية، ونجح في تحديد القيمة الحرارية للوقود، كنتيجة لاعتماده للمبدأ الثاني للديناميكا الحرارية، تمكن من اشتقاق ما يعرف بالمنحنى الحراري الديناميكي.
- تم استخدام المنحنى الحراري حتى الآن، بسبب قدرته على تحديد حالة التكافؤ الكيميائي.
ما هي المعادلة الحرارية
وهي معادلة كيميائية متوازنة تظهر فيها المتغيرات الحرارية، ولها مجموعة من الأسس التي يجب اتباعها ومنها ما يلي
- يجب وزن المعادلة الحرارية الكيميائية بدقة، من أجل الوفاء بقانون الحفاظ على المادة “لا يتم تدمير المادة ولا يتم إنشاؤها من لا شيء”.
- توضع قيمة المحتوى الحراري في نهاية المعادلة وتُقاس بالكيلوجول.
- يختلف المحتوى الحراري باختلاف حالة المادة الفيزيائية، وهذا يتطلب كتابة حالة المنتجات والمواد المتفاعلة.
قانون كتابة المعادلات الحرارية
وهي من أهم أساسيات وضع المعادلة الحرارية، وتتضمن مجموعة من القوانين وهي
- أولاً، يجب الإشارة إلى عدد المولات، التي تشير إلى أرقام التوازن.
- ثانيًا كتابة الحالة التفاعلية، حيث يتبع المحتوى الحراري حالة المادة.
- ثالثًا، نظرًا لأن منحنى الحرارة يتبع المادة، يجب ذكر درجة الحرارة في المعادلة.
- رابعًا اتفق العلماء على كتابة منحنى الحرارة قريبًا جدًا من المعادلة، ولكن يجب كتابته بشكل مستقل.
- خامساً لتحقيق المعادلة المقبولة، يجب أن يكون التفاعل من النوع الطارد للحرارة، بحيث تكون الحرارة أحد منتجات عملية التفاعل.
- سادساً التفاعل الماص للحرارة هو أحد تلك التفاعلات.
معادلة الماء
إنها إحدى المعادلات التي تهم الطلاب أكثر من غيرها، حيث يُطلب منهم غالبًا في الفصول الدراسية وامتحانات التقييم وغيرها. هذا هو السبب في أننا سنناقش في هذه الفقرة الشرح الدقيق للمعادلة.
- توضح هذه المعادلة تكوين الماء نتيجة تفاعل جزيئين من غاز الهيدروجين مع أحد غاز الأكسجين، بحيث يكون الماء الذي نشربه، وبالطبع حالته من هذا التفاعل سائلًا.
- يحدث تفاعل الماء عن طريق فصل جزيئين هيدروجين H2 عن بعضهما البعض، ثم تتداخل كل ذرة هيدروجين مع ذرة أكسجين، لذلك يتكون الماء بالرمز الكيميائي H2O.
- أظهرت معادلة الماء أن الماء يحتوي على نفس عدد ذرات الأكسجين وكذلك الهيدروجين قبل حدوث التفاعل.
معادلة احتراق الكربون
قبل تحديد معادلة الكربون، يجب أن تعرف عملية الاحتراق، ويتم تعريفها على أنها التفاعل الكيميائي الذي ينتج بين كل من الوقود والعامل المؤكسد الذي ينتج الطاقة، وعادة ما تكون الحرارة والضوء.
- يرى العلماء أن الاحتراق هو عملية تفاعل كيميائي.
- ينتج عن الاحتراق أن الرابطة مزدوجة بين جميع ذرات الأكسجين O 2 وهي أضعف من الروابط، وفيما يلي شرح لمعادلة الكربون.
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
- الهيدروكربون + الأكسجين ← ثاني أكسيد الكربون والماء
العناصر الكيميائية
يُعرف في اللغة الإنجليزية باسم العناصر الكيميائية، بمعنى أنه المادة التي يستحيل تغييرها بشرح طريقة أو بأخرى، أو تقسيمها وتكسيرها باستخدام وسائل كيميائية مختلفة. يُعرف أيضًا باسم المادة الأولية للكون ويتكون من بلايين الذرات.
- يتم تحديد العناصر الكيميائية بناءً على عدد البروتونات التي تتكون في النواة الذرية، حيث أن كل عنصر في المادة له رقم ذري يميزه عن الآخر.
- يمكن أن يكون عنصرًا جديدًا ومختلفًا عن طريق إضافة الكيميائي لعدد من البروتونات إلى العنصر.
- تبلغ قيمة العناصر المكتشفة حتى الآن حوالي 118 عنصرًا، ولكل منها اسمها ورمزها الكيميائي، أو بالإضافة إلى رقمها الذري.
- الرمز الكيميائي هو اختصار لاسم العنصر، ويتألف من حرف أو حرفين من اللغة اليونانية القديمة.
- قدم الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) الموافقة على استخدام تسمية العناصر ورموزها.
نظائر العناصر الكيميائية
نتيجة للملاحظة والفحص التجريبي للعناصر النقية الموجودة بشكل طبيعي، لوحظ أن الذرات المكونة لها لا يمكن أن تحمل نفس الوزن الذري، حتى لو كان لها نفس العدد الذري.
- هذا هو نتيجة امتلاك الذرات لعدد كبير من النيوترونات في نواتها.
- تلك العناصر التي تحتوي على مجموعات من الذرات تسمى العدد الذري، ولكن بأوزان ذرية مختلفة، وتسمى النظائر، وفي اللغة الإنجليزية تسمى النظائر.
- يصل عدد النظائر في العناصر إلى 10، وتحتوي معظم العناصر الكيميائية على نظيرين على الأقل.
- تكون النظائر في حالة مشعة أو مستقرة ؛ هذا هو السبب في أن هذه النظائر لا يمكن أبدًا أن تتحلل، ولا حتى ببطء، وتحتوي العناصر المشعة على أكثر من 800 نظير، وبعض هذه النظائر طبيعية أو اصطناعية حيث يمكن إنتاج النظائر في المختبرات.
تتضمن أمثلة النظائر ما يلي
- كل من الكربون 12 والكربون 14 هما نظيران مختلفان لنفس العنصر، وهو الكربون، وكل عنصر يحمل 6 بروتونات، بينما يتكون نظير الكربون 12 من ستة نيوترونات فقط ويعتبر نظيرًا مستقلاً.
- بينما يتكون نظير الكربون 14 من حوالي ثمانية نيوترونات، فإن هذا هو سبب تصنيفه كعنصر مشع.
- اليورانيوم 235 واليورانيوم 238 هما نظيران لمادة واحدة، اليورانيوم، ويوجدان بشكل طبيعي في قشرة الأرض، ولكل منهما نصف عمر طويل يعرف في اللغة الإنجليزية بنصف عمر طويل.
وبذلك نكون قد أوضحنا لك كل ما يتعلق بالبحث عن معادلة كيميائية، وذكرنا أنواع المعادلات الكيميائية، وكذلك الفرق بين العناصر والنظائر المكتوبة في المعادلات الكيميائية.