التفاعلات الكيميائية هي عمليةٌ تتحول فيها مادةٌ واحدةٌ أو أكثر إلى موادٍ مختلفةٍ، وتكون المواد المتفاعلة إما موادًا كيميائيةً أو مركباتٍ، حيث يعيد التفاعل الكيميائي ترتيب الذرات المكونة للمواد المتفاعلة لإيجاد نواتج من موادٍ مختلفةٍ.1

تُحدث التفاعلات الكيميائية تغيرًا كيميائيًّا أي يتحول الجزيء إلى جزيءٍ آخر جديد فتكثر الروابط الكيميائية أو تُصنع لخلق الجزيء الجديد، ففي تفاعل الحديد مع الأكسجين في الغلاف الجوي تتكون روابط كيميائية وتتفكك ليتشكل أخيرًا Fe2O3، كما تحدث التفاعلات الكيميائيّة الأحادية غالبًا كجزءٍ من مجموعةٍ أكبر من التفاعلات، فتشكل جزيئات الجلوكوز في النبات يسبقها الكثير من التفاعلات الكيميائية التي تكونت فيها روابط وتفككت.2

عناصر التفاعل الكيميائي

تشكل الإلكترونات أساس التفاعلات الكيميائية لأنها تكوّن الروابط التي تجمع بين الذرات لتشكل الجزيئات، وتنتقل من ذراتٍ إلى أخرى لتشكل جسيمات مشحونة تعرف بالأيونات التي تلتصق ببعضها فتكون أنواعًا أخرى من الجزيئات، وطريقة إعادة ترتيب الإلكترونات لنفسها لتكوِّن روابط جديدة من الذرات تمثل الفروق بين المتفاعلات والنواتج.

  • المتفاعلات

هي العناصر أو المركبات الكيميائية التي تتفاعل سويًّا والمكوّنة من ذراتٍ مرتبطةٍ ببعضها قادرة على التفكك بسهولةٍ لتشكل مركبات جديدة، وتظهر في الجانب الأيسر من معادلة التفاعل الكيميائي، وتتغير هذه العناصر أو تتفكك خلال التفاعل وتُستهلك بالكامل، ويظهر الزنك وحمض الكبريت في المعادلة عند تفاعلهما على الشكل التالي:

<–Zn + H2SO4

  • نواتج التفاعل

هي العناصر الكيميائية التي تتشكل من تفكك وإعادة تشكيل المواد المتفاعلة، وتظهر على الجهة اليمنى من معادلة التفاعل، وهي جزيئاتٌ أكثر استقرارًا من المتفاعلات، وفي حالة التفاعل السابق بين حمض الكبريت والزنك يكون الناتج على شكل كبريتات الزنك وغاز الهيدروجين Zn + H2SO4 –> ZnSO4 + H2

أنواع التفاعلات الكيميائية حسب المواد المتفاعلة

يوجد نوعان من التفاعلات الكيميائية التي تسبب انتقال جسيمات مشحونة وهي:

  • تفاعلات الأكسدة والإرجاع

تتضمن هذه التفاعلات انتقال إلكترون واحد أو أكثر من عامل إرجاع إلى عامل أكسدة مما يقلل من الشحنة الكهربائية الفعلية للذرة في المادة المختزَلة ويزيد من الشحنة الكهربائية الفعلية للذرة في المادة المؤكسَدة، وتتضمن التفاعلات البسيطة من هذا النوع تفاعل عنصر مع الأكسجين، فالمغنيزيوم مثلًا يحترق بالأكسجين ليشكل أكسيد المغنيزيوم، وهذا الناتج هو مركبٌ أيونيٌّ مكون من +Mg2 و -O2 ويحدث هذا التفاعل عندما تعطي كل ذرة مغنيزيوم إلكترونين منها وتتأكسد بينما تأخذ كل ذرة أوكسجين إلكترونين وتختَزل.3

  • تفاعلات حمض- أساس

يشكل الحمض والأساس مركباتٍ مهمةً في الطبيعة، وتوجد عدة نظرياتٍ لشرح هذا التفاعل إحداها نظرية أرهينوس التي جاء بها الفيزيائي السويدي سفانت اوغست أرهينوس، حيث تقوم على اعتبار الحمض مادة تزيد تركيز أيون الهيدرونيوم في محلولٍ مائيٍّ، واعتبار الأساس مادة تزيد تركيز أيون الهيدروكسيد، وأشهر الحموض هي حمض كلور الماء وحمض الكبريت وحمض النترات وحمض الخليك، وتشمل الأسس موادًا شائعةً كالصودا الكاوية وهيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد الكالسيوم والأمونيا التي تتفاعل مع الماء لتعطي محلولًا أساسيًّا تبعًا للمعادلة الموازنة

(NH3(aq) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH(aq

أنواع التفاعلات الكيميائية حسب النواتج

  • تفاعلات التفكك

يحدث فيها تفكك المركبات الكيميائية لأجزاء أبسط، وتحتاج عادةً إلى طاقةٍ كما في طريقه تحضير الأوكسجين في المختبر حيث تتفكك كلورات البوتاسيوم KClO3 بالحرارة.

(2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g

  • تفاعلات الاستبدال والإزالة والإضافة

يحدث في تفاعلات الاستبدال أن تُستبدل ذرةٌ أو مجموعةٌ من الذرات في جزيءٍ مع ذرةٍ أو مجموعة ذراتٍ أخرى كالميثان CH4 الذي يتفاعل مع الكلور لإنتاج كلور الميثان حيث استُبدلت ذرة كلور بذرة هيدروجين، أما في تفاعلات الإزالة كما هي الحال عند تسخين CHClF2 ( كلورو ثنائي فلورو الميثان) يتم إزالة ذرة هيدروجين وذرة كلور من المادة الأولية لينتج مثل حمض كلور الماء (2CHClF2(g) → F2C=CF2(g) + 2HCl(g

وعلى عكس تفاعلات الاختزال يُضاف جزيءٌ في تفاعلات الإضافة إلى الآخر، ومثال على ذلك هو التحضير الصناعي للإيثانول CH3CH2OH وذلك بإضافة الماء الى الكحول C2H4+ H2O → CH3CH2OH

  • البلمرة

يوجد طريقتان رئيسيتان لتشكيل البوليميرات وهما:

  1. ارتباط الجزيئات الصغيرة سويًّا (كنوعٍ من تفاعلات الإضافة أيضًا) كاتحاد آلاف من جزيئات الايثيلين لتعطي البولي ايثيلين nH2C=CH2 → [―CH2CH2―]n
  2.  اتحاد جزيئين من نفس النوع أو من نوعين مختلفين مع إزالة جزيءٍ صغيرٍ مستقر كالماء، وهو تفاعلٌ يجمع بين تفاعلات الإضافة والإزالة ويدعي بالتفاعل التكاثفي، ومثال عليه السيللوز والنشويات وهي بوليمرات الجلوكوز حيث ترتبط جزيئات الجلوكوز سويًّا مع إزالة جزيء الماء من كل ارتباطٍ متشكلٍ nC6H12O6 → ―[―C6H10O5―]―n + nH2O
  • تفاعلات الحلمهه والانحلال

يحدث في تفاعلات الانحلال أن يكون المذيب ناتج تفاعل أيضًا، وعادةً ما تسمى هذه التفاعلات نسبةً للمذيب المحدد، فمثلًا يُستخدم مصطلح حلمهة عند وجود الماء، وتكون المعادلة عكسيةً على الشكل التالي (باعتبار A وB  ذرات أو مجموعة ذرات للمركب (AB) ) والماء موجودٌ في HOH:4

AB + HOH ⇌ AH + BOH

كما هي الحال في تفاعل خلات الميتيل والماء

(CH3COOCH3(aq) + H2O(l) → CH3COOH(aq) + CH3OH(aq.

المراجع