يقدم لكم موقع إقرأ في هذا المقال مقدمة بحث عن التفاعلات الكيميائية ، و تاريخ التفاعلات الكيميائية ، و أنواع التفاعلات الكيميائية ، و أنواع التفاعلات الكيميائية ، و خصائص التفاعل الكيميائي ، و العوامل المؤثرة على التفاعلات الكيميائية ، و سرعة التفاعلات الكيميائية ، و آثار التفاعلات الكيميائية على البيئة ، ، رغم التقدمات الكبيرة التي أصبحت تؤثر في المجتمعات ولكن التفاعلات الكيميائية لها دورًا هامًا سواء في الزراعة والصناعة والطب وغيره، ولكن عالم الكيمياء عالم كبير. هناك تفاعلات كيميائية ينتج عنها التلوث البيئي وتلوث الماء مما تسبب في إلحاق الضرر بالحيوانات والزرع وتؤثر على حياة الإنسان.
مقدمة بحث عن التفاعلات الكيميائية
لا يقتصر حدوث التفاعلات الكيميائية على مختبر الكيمياء وأنبوب الاختبار كما يتخيل البعض، وإنما تدخل التفاعلات الكيميائية في كل جزء من حياة الإنسان، كما أن بعضها يحدث دون تدخل منه؛ فمثلاً يمكن ملاحظة أنّ هناك العديد من الأمثلة على التفاعلات الكيميائية في البيئة من حوله؛ كحرائق الغابات، وصدأ الحديد، وعملية نضج الثمار، وغيرها الكثير من التفاعلات.
وبشكل عام يمكن تعريف التفاعل الكيميائي (بالإنجليزية: Chemical Reaction) بأنّه عملية تحويل المواد المتفاعلة إلى مواد أخرى تُعرف بالمواد الناتجة، أو هو عملية تكسير روابط، وتكوين روابط جديدة مما يؤدي إلى تكوين نواتج تختلف في صفاتها عن صفات المواد المتفاعلة، وقد تكون المواد المتفاعلة، أو الناتجة عبارة عن عناصر، أو مركبات، وعلى الرغم من أن التفاعلات الكيميائية قد بدأت منذ نشأة الكون، إلا أن الكيميائيين بدؤوا باكتشافها، وفهمها في بداية القرن الثامن عشر؛ فبعض العمليات مثلاً مثل عملية التخمير التي يتم فيها تحويل السكريات إلى كحول تعتبر من العمليات المعروفة منذل القدم، إلا أن الأساس الكيميائي لها لم يُعرف في ذلك الوقت.
من الجدير بالذكر أنّ هناك الكثير من التفاعلات الكيميائية المعقّدة التي تحدث في جيولوجيا الأرض، وفي الغلاف الجوي، والمحيطات، وفي جميع الأنظمة الحيوية المختلفة، ويجب هنا التفريق بين التحولات الفيزيائية (بالإنجليزية: Physical Changes)، والتفاعل الكيميائي؛ فالتحول الفيزيائي يشتمل على تغير حالة المادة فقط دون تغيير في مكوناتها الكيميائية.
فمثلاً يعتبر تبخر الماء، او ذوبان الجليد، أو تكاثف بخار الماء من الأمثلة على التحولات الفيزيائية؛ وذلك لأن مكونات الماء الكيميائية تبقى كما هي H2O؛ أي ذرتين من الهيدروجين، وذرة واحدة من الأكسجين، أما عند تفاعل الماء مع عنصر فلزي نشط؛ كالصوديوم مثلاً فإنه ينتج عن هذا التفاعل غاز الهيدروجين، وهيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، ليعتبر بذلك تفاعلاً كيميائياً؛ لأن مكونات الماء تغيّرت عند التفاعل ونتجت عنه مواد جديدة مختلفة كليّاً عن المواد المتفاعلة.
تاريخ التفاعلات الكيميائية
يرجع تاريخ التفاعلات الكيميائية إلى نحو 250 عامًا، وتعود في أصولها إلى التجارب التي صنّفت المواد إلى عناصر ومركبات، والنظريات التي فسرت هذه التجارب، وكان لتطوير هذا المفهوم دور أساسي في علم الكيمياء، ويُذكر أنّ الدراسات بدأت في هذا المجال على الغازات، ففي بداية القرن الثامن عشر اكتُشف عنصر الأكسجين من قِبل الكيميائي السويدي كارل فيلهلم شيل ورجل الدين الإنجليزي جوزيف بريستلي .
وفي عام 1789 وضع العالم الكيميائي الفرنسي أنطوان لوران لافوازييه أطروحته الأولية عن الكيمياء، إذ أكدت دراسته على أهمية القياسات الكمية للعمليات الكيميائية، كما قام بقياس الوزن المكتسب بدقة عند أكسدة العناصر مع الأكسجين، وأرجع النتيجة إلى الجمع بين العنصر والأكسجين، وأشار إلى مفهوم التفاعلات الكيميائية في أطروحته، فأدّى نهجه إلى اعتماد العلماء الكيمياء التجريبية كعلم كمي.
أما الفضل الآخر في الأهمية التاريخية للتفاعلات الكيميائية فترجع إلى العالم الإنجليزي جون دالتون، الذي افترض نظريته الذرّية في وقت مبكر من القرن التاسع عشر؛ فأكّد أنّ المادة تتكون من جزيئات صغيرة غير قابلة للتجزئة، وأنّ ذرات كل عنصر فريدة من نوعها، وأن التفاعلات الكيميائية تشارك في إعادة ترتيب الذرات لتشكيل مواد جديدة.
لذا قدمت نظريته أساسًا لفهم نتائج العلماء السابقين، بما في ذلك قانون حفظ المادة، وقانون التكوين المستمر والذي يُشير إلى أنّ عينات المركب النقي تحتوي دائمًا على نفس العناصر ونفس النسبة الجماعية.
أنواع التفاعلات الكيميائية
تفاعلات كيميائية متعددة الأنواع، وهي تحدث بصفة مستمرة ودائمة، وهي ضرورية للحصول على مواد جديدة، وهي تدخل بشكل كبير في العملية الصناعية والهدف منها إنتاج مواد جديدة كيميائية كصناعة الأدوية والصناعات الكيميائية:
- تفاعلات الاتحاد: وهي تفاعل يحدث بين مادتين أو أكثر لتكوين مادة جديدة.
- تفاعلات التحلل: وهي تفاعل الذي يحدث فيها تحلل فيها المادة الكيميائية إلى مادتين أو أكثر حسب التفاعل AB-A+B
- تفاعلات التبادل: عنصر كيميائي يختلف عن التفكك والاتحاد، ولكن يتم تفاعل عنصر مع مركب لإنتاج عنصر أو مركب آخر.
- تفاعل الأكسدة والإرجاع: ينتج عن احتراق الماغنسيوم وينتج ثاني أكسيد الكربون.
- تفاعل الاحتراق: هو التفاعل الذي يتم من خلال اتحاد مادة قابلة للاحتراق مع عنصر مؤكسد، من أجل إنتاج مركب مؤكسد.
قد يهمك:
خصائص التفاعل الكيميائي
خصائص التفاعلات الكيميائية هي قدرة المادة على الاتحاد مع غيرها والتحول إلى مادة أخرى مثل تفاعل الاكسجين مع الهيدروجين لتكوين الماء، وتفاعل الحديد مع الهواء لتكوين صدأ:
- اللون: يتغير اللون نتيجة بعد تفاعل عنصرين معًا، مما يؤدي إلى ظهور لون جديد وتم ذلك عن طريق تفاعل اللون القديم مع المادة المضافة له.
- الراسب: تشكل الراسب هو مادة كيميائية التي تظل موجودة في نهاية المحلول بعد حدوث التفاعل بين العناصر الكيميائية بنجاح.
- الغاز: يكون نتيجة كيميائية وتؤدي انبعث مادة غازية تختلط مع ذرات الهواء، وتعتمد فترة استمرارها على وجود نسبة كثافتها وتأثيرها على الذرة.
العوامل المؤثرة على التفاعلات الكيميائية
هناك أربعة عوامل رئيسية تؤثر في سرعة التفاعلات الكيميائية، وهي:
تركيز المتفاعلات أو المواد المتفاعلة
كلما زاد تركيز المتفاعلات زادت سرعة التفاعل؛ فكلما ازداد تركيز المتفاعلات ازداد عدد التصادمات الفعّالة خلال مدة محددة من الزمن.
درجة الحرارة
كلما زادت درجة الحرارة ازدادت سرعة التفاعل، وذلك بسبب زيادة الطاقة الحركية للجزيئات المتفاعلة، وبالتالي يزداد عدد الجزيئات التي تمتلك الحد الأدنى من الطاقة اللازمة للتصادمات الفعّالة، وتزداد سرعة التفاعل.
إضافة عامل مساعد (catalyst)
يعتبر العامل المساعد مادة تساعد على زيادة سرعة التفاعل دون أن تُستهلك خلاله، وهو يلعب دوراً مهماً في كثير من تفاعلات الأنظمة الحيوية.
حالة المادة الفيزيائية ومساحة السطح
إذا كانت جزيئات المواد المتفاعلة غير متجانسة؛ أي إذا كانت المواد المتفاعلة مختلفة في حالتها الفيزيائية، فإن سرعة التفاعل تعتمد على مساحة السطح المعرضة للتفاعل؛ فمثلاً عند تقاعل جزيئات مادة صلبة مع جزيئات غاز فإنه يمكن فقط لجزيئات المادة الصلبة الموجودة على السطح والمعرّضة للغاز أن تصطدم مع جزيئاته وتتفاعل معها، وبالتالي فإن زيادة مساحة سطح التفاعل تزيد من سرعة التفاعل، ويمكن أحياناً زيادة مساحة سطح التفاعل من خلال تقطيع المادة الصلبة مثلاً إلى جزيئات صغيرة.
سرعة التفاعلات الكيميائية
وتم تقسيم التفاعلات الكيميائية إلى أنواع:
- تفاعلات قصيرة جدًا ولكنها تحدث بشكل سريع جدا مثل انفجار مادة البارود.
- تفاعلات قصيرة ولكنها تتميز بسرعة متوسطة، وتحتاج إلى مجموعة من عوامل تساهم في حدوثها مثل صدأ الحديد.
- تفاعلات بطيئة: ولكنها تحتاج إلى وقت طويل لكي تختلط مع بعضها.
- تفاعلات بطيئة جدًا: تحتاج إلى سنوات مثل عمليات النفط.
آثار التفاعلات الكيميائية على البيئة
يوجد آثار تنتج عن هذه التفاعلات الكيميائية منها الإيجابي ومنها السلبي.
أولًا الآثار الإيجابية:
ومن أبرز التغيرات التي تحدث في البيئة نتيجة التفاعلات:
- عملية البناء الضوئي اللازمة للنمو النبات، حيث أن النبات تمتص ثاني أكسيد الكربون وتحوله إلى أكسجين.
- حرق الوقود الأحفوري، الذي ينبعث عنه كمية وفيرة من ثاني أكسيد الكربون، وهذه الغازات تساعد في استنفاذ الأوزون ومما تعود مرة أخرى إلى الكرة الأرضية
ثانيًا: الآثار السلبية:
ينتج عن هذه التفاعلات الكيميائية تلوث الهواء:
- ينتج عن تفاعل حريق الوقود الأحفوري مع الفحم.
- ينتج عن الضباب الناتج عن اتحاد الأدخنة مع الضباب.
- ينتج أيضًا تلوث الماء الذي يؤثر على النباتات والزرع والكائنات التي تعيش في المياه.
- ينتج عنها قلة المحاصيل الزراعية مما يتسبب