بحث عن التفاعلات الكيميائية
يحدث التفاعل الكيميائي في كل مكان، وعلى الرغم من أننا في بعض الأحيان نربط التفاعلات الكيميائية بالبيئة المعقمة في أنابيب الاختبار والمختبرات، إلا أنه في الواقع، هناك عدد هائل من التغيرات غير المفهومة تقريبا في المواد الجديدة وتغيرات الطاقة التي تحدث في عالمنا في كل ثانية من كل يوم .
التفاعلات الكيميائية في الطبيعة
في الطبيعة، يمكن أن تكون التفاعلات الكيميائية أقل تحكما بكثير مما يمكن أن تجده في المختبر، وأحيانا تكون أكثر تشويشا. تحدث هذه التفاعلات غالبا سواء أردتها أم لا، مثل اندلاع الحرائق عبر الغابات أو عملية تآكل الحديد ببطء بوجود الأكسجين والماء على مدار سنوات، أو العملية الدقيقة لنضج الفاكهة على الأشجار. إن تحويل مجموعة من المواد الكيميائية، المعروفة بالمواد المتفاعلة، إلى مجموعة أخرى من المواد، المعروفة بالمنتجات، هو ما يسمى بالتفاعل الكيميائي .
تاريخ التفاعلات الكيميائية
على الرغم من حدوث تفاعلات كيميائية على الأرض منذ بداية الزمن، إلا أن الكيميائيين الأوائل لم يبدؤوا في فهمها حتى القرن الثامن عشر، وتم التعرف على عمليات مثل التخمر، الذي يتم فيه تحويل السكريات كيميائيا إلى الكحول، منذ قرون، ومع ذلك، لم يتم فهم الأساس الكيميائي للتفاعل، وما هي هذه التحولات وكيف يتم التحكم بها؟ لا يمكن الإجابة عن هذه الأسئلة إلا بحدوث انتقال من الكيمياء التقليدية إلى الكيمياء الكمية والتجريبية .
منذ بداية العصور الوسطى، أصبح الفلاسفة الأوروبيون والفارسيون مسحورين بالطريقة التي تتحول بها بعض المواد إلى أخرى. يبدو أن الأحجار البسيطة، مثل تلك التي تحتوي على الكبريت، تحترق بطريقة سحرية، وتتحول المعادن بطريقة أخرى، مثل خام الزنجفر الذي يصبح الزئبق المعدني الفضي الساحر عند تسخينه. اعتمد الخيميائيون نهجهم على أفكار أرسطو التي تقول أن كل شيء في العالم يتألف من أربعة مواد أساسية – الهواء، الأرض، النار، والماء .
أربعة عناصر أساسية
: يرى أرسطو أن كل شيء في العالم مكون من أربعة مواد أساسية وهي الهواء والأرض والنار والماء، وبناء على هذا الاعتقاد اقترح أن المعادن الأقل تكلفة مثل النحاس والزئبق يمكن أن تتحول إلى الذهب، وعلى الرغم من أن هذا النهج كان خاطئا، فقد أجرى العديد من الكيميائيين في وقت مبكر تجارب كيميائية مؤسسية لتحويل مواد إلى أخرى، وعلى الرغم من صعوبة تحديد تاريخ معين أو حدث معين لفكرة التفاعل الكيميائي المرتب والقابل للقياس، إلا أن هناك بعض اللحظات الهامة في التاريخ ساعدت على فهم التحولات الكيميائية .
لافوازييه وقانون حفظ الكتلة
في القرن الثامن عشر الميلادي، كان أنطوان لافوازييه، أحد النبلاء الفرنسيين، يجري تجارب على التفاعلات الكيميائية المختلفة. في ذلك الوقت، لم يكن الكيمياء علما كميا حقيقيا، ومعظم النظريات التي كانت موجودة لشرح كيفية تغير المواد اعتمدت على الفلسفة اليونانية، وكان هناك قليل من التفاصيل التجريبية الثمينة المتعلقة بتلاعب الخيميائي .
ومع ذلك ، خلال النصف الثاني من القرن الثامن عشر ، قام لافوازييه بإجراء العديد من التجارب الكمية ، ولاحظ أنه في حين أن المواد تغيرت خلال تفاعل كيميائي ، فإن كتلة النظام – أو مقياس الكمية الكلية “للأشياء” الموجودة – لم تتغير، وفي القيام بذلك ، دافع لافوازييه فكرة الحفاظ على الكتلة أثناء التحولات ، وبعبارة أخرى ، على خلاف الخيميائيين الذين كانوا يعتقدون أنه كانوا ينتجون مادة من لا شيء ، اقترح لافوازييه أن المواد لا يتم إنشاؤها ولا تدميرها ، بل تغيير شكلها أثناء التفاعلات .
تم نشر أفكار لافوازييه في كتابه (Traité élémentaire de Chimie) عام 1789، الذي اعتبر على نطاق واسع ولادة الكيمياء الحديثة كعلم كمي .