بحث عن انواع التفاعلات الكيميائية

تحدث التفاعلات الكيميائية في كل مكان حولنا، وعلى الرغم من أننا نربطها في أذهاننا بالبيئة المعقمة للمختبرات والأنابيب، إلا أن الواقع بعيد تماما عن ذلك. حيث إن العدد الهائل للتفاعلات الكيميائية يجعل تحول المواد شيئا مذهلا وغير مفهوم بدقة، على الرغم من حدوثه في كل ثانية حولنا .

في الطبيعة، يمكن أن يكون التحكم في هذه التفاعلات أقل مما نجده في المختبرات، وأحيانا يكون أكثر شدة. وتحدث هذه التفاعلات سواء رغبنا في ذلك أم لا. ومن الأمثلة التي نعرفها جميعا تشتعل الحرائق في الغابات، وطريقة نضج الفواكه على الأشجار، وأمثلة أخرى كثيرة لا تحصى .

تاريخ نشأة فكرة التفاعلات الكيميائية

بداية من العصور الوسطى المبكرة، أصبح الفلاسفة الأوروبيون والفارسيون مفتونين بالطريقة التي يبدو أن بعض المواد تنتقل أو تتحول بها إلى مواد أخرى . وكان يبدو لهم أن الحجارة البسيطة، مثل تلك التي تحتوي على الكبريت تحترق بطريقة سحرية ، وبنفس الشكل تتحول المعادن بطريقة مثيرة للإعجاب ، مثل تحول الزئبق الخام إلى معدن سائل فضي ساحر عند تسخينه .
وقد اعتمد الكيميائيون في مقاربتهم لأفكار أرسطو على أن كل شيء في العالم يتكون من أربعة مواد أساسية :

الهواء والتراب والنار والماء، وعلى هذا النحو، اقترحوا وأمضوا حقبة كبيرة من الزمن في محاولة لإثبات أن المعادن الأقل تثمينا مثل النحاس والزئبق يمكن أن تتحول إلى الذهب. وعلى الرغم من نهجهم الخاطئ، أجرى العديد من الكيميائيين الأوائل تجارب كيميائية أساسية حولوا فيها مادة ما إلى أخرى. ولذا يصعب الإشارة إلى تاريخ نشأة فكرة التفاعلات الكيميائية في شكلها المنظم والقابل للقياس. ومع ذلك، هناك بعض اللحظات التاريخية الهامة التي ساعدت على فهمها .

تعريف التفاعلات الكيميائية

التفاعلات الكيميائية هي عمليات تحدث تغييرا كيميائيا في المواد المتفاعلة، مما يؤدي إلى تكوين مادة جديدة. وعادة ما يرافق تكوين هذه المادة تغيير في الطاقة، وقد يتمثل هذا التغيير في تشكل فقاعات غازية أو ترسبات صلبة أو تغير لون المادة. وتشكل هذه التغييرات دليلا على حدوث تفاعل كيميائي وتحفيزا للكيميائيين على دراسة آليات هذه العمليات وتحديد أنواع التفاعلات الكيميائية المختلفة .

انواع التفاعلات الكيميائية

هناك العديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث، ومن الصعب، إن لم يكن مستحيلا، فهمها جميعا. ومع ذلك، إحدى الطرق التي تساعدنا في فهمها هي تصنيف التفاعلات الكيميائية ضمن أنواع عامة يمكن تصنيفها. على الرغم من أنها ليست نظاما مثاليا، إلا أن وضع التفاعلات الكيميائية المشابهة في مجموعة واحدة يساعد في تحديد الأنماط التفاعلية المختلفة، والتي بدورها تمكننا من إجراء توقعات حول أنواع أخرى من التفاعلات الكيميائية التي قد لم يتم دراستها سابقا.

تفاعل التوليف أو التكوين Synthesis reactions

قبل صنع اللافازيا، لم يكن من المفهوم جيدا وجود أنواع مختلفة من الغازات والتي تتكون بدورها من عناصر مختلفة. بدلا من ذلك، كان هناك اساءة فهم شائعة للغازات على أنها أنواع من “الهواء” أو الأجزاء المفقودة بالهواء، على سبيل المثال، كانت المصطلحات الشائعة الاستخدام عبارة عن “هواء قابل للاشتعال” أو “هواء مستبعد.

فكر لافوازي بطريقة جديدة وكان مقتنعا بأن هذه المواد يمكن أن تتفاعل، فأجرى تجارب حيث خلط الهواء القابل للاشتعال مع الأكسجين وأشعل شرارة، مما أدى إلى تكون العنصر المائي. ثم أعاد تسمية الهواء بالهيدروجين القابل للاشتعال، واشتق الاسم من اللغة اليونانية ويعني خالق الماء. بشكل عام، التفاعل الكيميائي هو تفاعل يجمع فيه المواد البسيطة لتشكيل تفاعل آخر أكثر تعقيدا .

تفاعل التحلل Decomposition reactions

في عام 1774 ، حول العالم جوزيف بريستلي فضوله إلى معدن يسمى سينابار وهو معدن أحمر بلون الطوب ، حيث وضعه تحت أشعة الشمس وضخمه بواسطة عدسة مكبرة قوية ، فوجد أنه تم إنتاج غاز وصفه بأنه “ذو طبيعة عالية” ودون أن يدرك ذلك ، اكتشف بريستلي الأكسجين نتيجة تفاعل التحلل . ويعتبر هذا النوع من التفاعلات الكيميائية معاكسا لتفاعلات التوليف، حيث ينتج عنها مركب مقسم إلى مركبات أخرى أكثر بساطة .

تفاعلات الاستبدال أو الإحلال الأحادي Single replacement reactions

اخترع الكيميائي وعالم الأرصاد الجوية البريطاني جون دانييل واحدة من أوائل البطاريات العملية في عام 1836 في زنزانته ، حيث قام باستخدام تفاعل بديل شائع جدا . ورغم أن البطاريات التي قام باختراعها كانت ذات فعالية بطيئة وتركيبة معقدة ، إلا أن الكيمياء المستخدمة كانت بسيطة للغاية .

أظهرت الدراسات أنه في بعض التفاعلات الكيميائية المحددة، يمكن لعنصر فردي أن يحل محل عنصر آخر في مركب كيميائي. على سبيل المثال، استبدل الزنك النحاس في محلول كبريتات النحاس، وهذا سمح للتيار الكهربائي بالتدفق في الخلية الكهربائية. يطلق على هذا النوع من التفاعلات الكيميائية اسم تفاعلات الاستبدال، وتحديدا تفاعلات الاستبدال الأحادي المعدنية، حيث يتم استبدال معدن واحد بآخر. وتعتمد العديد من أنواع البطاريات على تفاعلات استبدال المعادن .

تفاعلات الاحتراق Combustion reactions

يتم عادة حرق العديد من أنواع الوقود للحصول على الطاقة، وتتكون هذه الأنواع من هيدروكربونات، وهي مواد تحتوي على الهيدروجين والكربون. تنتج النباتات الهيدروكربونات أثناء نموها، مما يجعلها مصدرا ممتازا للوقود. كما يتم إنتاج الهيدروكربونات الأخرى عند تحلل النباتات أو الحيوانات بمرور الوقت. عند حرق هذه الأنواع من الوقود، يتفاعل الهيدروجين والكربون مع الأكسجين لإنتاج الماء وثاني أكسيد الكربون، وهما مركبان شائعان للغاية.