تكملة معادلة التفاعل

نكمل أحيانا معادلة التفاعل بذكر طور (مادة) طور المواد الداخلة والناتجة من التفاعل. فمثلا نكتب أكسجين (g) بمعنى غاز ، أو (s) بمعنى صلب 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 و الهيدروجين ، وهو تفاعل يسمى مخلوط هيدروجين وأكسجين أوكسيهيدروجين

mathrm 2 H_ 2(g) + O_ 2(g) longrightarrow 2 H_2O_ (l) , Delta H -286 frac kJ mol

عندما يتكون 1 مول من الماء H2O في حالة سائل الحالة السائلة من الهيدروجين H2 وهو غاز و الأكسجين O2 (غاز) ينتج طاقة حرارية مقدارها 286&nbsp كيلوجول . ولذلك يهمنا أن نعطي طور (مادة) 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 التفاعلخ”H -286&nbsp كيلوجول / مول عادة عند درجة حرارة 25 درجة مئوية (وتحت 1 ضغط جوي ). فإذا كانت خ”H موجبة الإشارة فمعناه أن التفاعل تفاعل يمتص الحرارة ، وأما إذا كانت خ”H سالبة الإشارة كما هو هنا في مثال تفاعل الهيدروجين والأكسجين ، فهذا معناه أنه تفاعل ناشر للحرارة .

وأحيانا نكتب قيمة خ”H 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.

يمكن أيضا استخدام أسهم تؤشر إلى أعلى (غاز يتصاعد) أو إلى أسفل [مركب يترسب) كما نرى في الأمثلة الآتية

mathrm CO_3^ 2- + 2 HCl longrightarrow CO_2 uparrow + 2 Cl^- + H_2O

mathrm SO_4^ 2- + BaCl_2 longrightarrow BaSO_4 downarrow + 2 Cl^-

في التفاعل الأول يتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون ويغادر محلول المحلول . أما في التفاعل الثاني فيؤشر السهم إلى أسفل بمعني ترسيب كبريتات الباريوم في المحلول كمادة صلبة.

.

قياس اتحادية العناصر للغازات

[مقالة رئيسية 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 و الضغط و درجة 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 أمونيا الأمونيا NH3 خلال تفاعلها مع الأكسجين طبقا لمعادلة التفاعل

4NH3 (g) + 7O2 (g) → 4NO2 (g) + 6H2O (liq.

ونقوم بالحساب

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 كتلة كتلته 17.034 جرام .

ونجد أن نسبة الأمونيا إلى ثاني أكسيد النيتروجين 1 1 طبقا للمعادلة. وبالتالي تتكون كمية قدرها 5.871&nbsp مول 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

0 2

–

! V
–

frac nRT P frac 5.871 cdot 0.08206 cdot 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 كلفن بالكلفن ،

n عدد مول المولات وهو هنا 5.871.

أي ينتج عن تأكسد كمية 100 جرام من أمونيا الأمونيا كمية من ثاني أكسيد النيتروجين حجمها 131.597 لتر عند درجة حرارة 15و273 كلفن و 1 ضغط جوي .

مراجع

المعادلة الكميائية أو معادلة التفاعل عبارة عن تمثيل تفاعل كيميائي للتفاعل الكيميائي بواسطة مجموعة من رمز كيميائي الرموز والصيغ الكيميائية التي تعبر عن المواد الداخلة في التفاعل والخارجة منه والإلكترونات التي تكتسب أو تفقد من ذرات العناصر المتفاعلة.

تبين المعادلة الكيميائية التغيرات التي تطرأ على المواد المتفاعلة وظروف التفاعل كما تبين المعادلة حاجة التفاعل إلى حرارة وضغط وعوامل مساعدة.

ويجب أن تكون المعادلة الكيميائية صحيحة الرموز والصيغ وأن تكون موزونة حيث أن مجموع كتل المواد المتفاعلة يساوي مجموع كتل المواد الناتجة من التفاعل.

وعند كتابة معادلة يجب مراعاة الشحنة لأنها تلعب دوراً في عدد الإلكترونات المفقودة أو المكتسبة..

كمثال عن ذلك، المعادلة الكيميائية لاحتراق غاز الميثان يمكن أن تكتب هكذا

كيم CH 4 + 2 O 2
ightarrow CO 2 + 2 H 2 O

تقول معادلة التفاعل هذه ان جزيئا واحدا من الميثان يتفاعل مع 2 جزيئ من الأكسجين وينتج جزيئ واحد من ثاني أكسيد الكربون و 2 جزيئ ماء . ويستخدم الكيميائيون لتقدير ذلك كتلة مناسبة وهي مول حيث أن 1 مول من المادة يحتوي بالتمام على عدد أفوجادرو من الجسيمات أو جزيئ الجزيئات .

نعود الآن إلى تفاعلنا أعلاه فنقول أن مول من الميثان يتفاعل مع 2 مول من الأكسجين وينتج 1 مول ثاني أكسيد الكربون و 2 مول ماء .

بالجرامات

1 مول ميثان 12 + (4. 1)

16 جرام

2 مول أكسجين 2 (2. 16)

64 جرام

المواد الناتجة

1 مول ثاني أكسيد الكربون 12 + (2. 16)

44 جرام

2 مول ماء 2 (16 + (2. 1))

36 جرام

هذه القيم هي كتلة ذرية الكتل الذرية للعناصر في التفاعل فالكتلة الذرية مثلا هيدروجين للهيدروجين 1 والكتلة الذرية للكربون 12 ، والكتلة الذرية للأكسجين 16.

ونجد أن كتلة المواد الداخلة في التفاعل تساوي كتلة المواد الناتجة من التفاعل ، فكلتاهما تساوي 80 جرام ، وهذا معني توازن معادلة التفاعل الكيميائي.