2.1 : التفاعلات الكيميائية

توفر المعادلة الكيميائية المتوازنة معلومات عن الصيغ الكيميائية للمواد المتفاعلة والمواد الناتجة المشاركة في التغير الكيميائي. تساعد قياسة تفاعل معين على التنبؤ بكمية المادة المتفاعلة اللازمة لإنتاج الكمية المطلوبة من المادة الناتجة، أو في بعض الحالات، كمية المادة الناتجة التي سيتم تشكيلها من كمية محددة من المادة المتفاعلة.

غالبًا ما يشار إلى الكميات النسبية للمواد المتفاعلة والمواد الناتجة الممثلة في معادلة كيميائية متوازنة بالكميات المتكافئة. ومع ذلك، في الواقع، لا تكون المواد المتفاعلة موجودة دائمًا بالكميات المتكافئة التي تشير إليها المعادلة المتوازنة.

في التفاعل الكيميائي، المادة المتفاعلة التي يتم استهلاكها أولاً، والتي تحدد كمية المادة الناتجة المتكونة، هي المادة المتفاعلة المحددة، بينما تصبح المادة الأخرى هي المادة المتفاعلة الزائدة. غالبًا ما يتم استخدام فائض من مادة متفاعلة واحدة أو أكثر لضمان التحويل الكامل للمادة المتفاعلة الأخرى إلى المنتج.

النظر في تفاعل تكوين الماء الممثل بالمعادلة:

يشير قياس العناصر الكيميائية إلى أن مولين من الهيدروجين ومول واحد من الأكسجين يتفاعلان لإنتاج مولين من الماء؛ أي أن الهيدروجين والأكسجين يتحدان بنسبة 2:1.

تخيل لو كان هناك 5 مولات من الهيدروجين و 2 مول من الأكسجين. أصبحت نسبة المواد المتفاعلة الآن 5:2 (أو 2.5:1)، وهي أكبر من النسبة المتكافئة البالغة 2:1. وبالتالي فإن الهيدروجين موجود بكميات زائدة، والأكسجين هو المادة المتفاعلة المحددة. تفاعل كل الأكسجين المقدم (2 مول) سوف يستهلك 4 مول من 5 مول من الهيدروجين المقدم، ويترك 1 مول من الهيدروجين دون تفاعل. يعد حساب الكميات المولية لكل مادة متفاعلة ومقارنتها بالكميات المتكافئة الممثلة في المعادلة الكيميائية المتوازنة إحدى طرق تحديد المواد المتفاعلة المحددة والزائدة.

سرعة التفاعل هو التغير في كمية المادة المتفاعلة أو المنتجة في وحدة الزمن. ولذلك يتم تحديد معدلات السرعة عن طريق قياس الاعتماد الزمني لبعض الخصائص التي يمكن أن تكون مرتبطة بكميات المواد المتفاعلة أو المواد المنتجة.

يمكن رسم سرعة التفاعل الكيميائي في رسم بياني على أنه التباين في تركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات كدالة للزمن.

يمثل التفاعل الكيميائي العكسي عملية كيميائية تتم في الاتجاهين الأمامي (من اليسار إلى اليمين) والعكس (من اليمين إلى اليسار). يتم تقييم حالة التفاعل العكسي بشكل ملائم من خلال تقييم حاصل التفاعل (Q). للحصول على تفاعل عكسي وصفه

يتم اشتقاق حاصل التفاعل مباشرة من قياس العناصر الكيميائية للمعادلة المتوازنة

حيث يشير الحرف c إلى استخدام التركيزات المولية في التعبير.

عندما تكون معدلات السرعةات الأمامية والعكسية متساوية، تظل تركيزات أنواع المواد المتفاعلة والناتجة ثابتة مع مرور الوقت ويكون النظام في حالة توازن. يتم استخدام سهم مزدوج خاص للتأكيد على الطبيعة العكسية للتفاعل.

هذه المقالة مقتبسة من OpenStax Chemistry 2e, Section 4.3: Reaction Stoichiometry; Section 4.4: Reaction Yield; Section 12.1: Chemical Reaction Rates; Section 13.1 Chemical Equilibria, Section 13.2 Equilibrium Constants.