المعادلات الكيميائية Chemical equations

المعادلة الكيميائية : تعتبر المعادلة الكيميائية طريقة مثالية لوصف التفاعل الكيميائي برموز ، ووصف الظروف التي تم فيها التفاعل ، ووصف الحالة الفيزيائية للمتفاعلات والنواتج .

مثال :

يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز النيتروجين بوجود الضغط والحرارة لانتاج غاز الأمونيا .

يمكن كتابة معادلة كيميائية توضح التفاعل الذي يحدث :

لاحظ أن المعادلة الكيميائية أكثر فائدة للدارس من وصف التفاعل نفسه .

لاحظ ذلك من خلال المعلومات التي يمكن استنتاجها من معادلة التفاعل :

1. المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في الحالة الغازية .

2. يحتاج التفاعل إلى حرارة وضغط لكي يحدث .

3. لإنتاج جزيئيين من الأمونيا (NH₃) يجب أن يتفاعل جزيء من النيتروجين (N₂) مع ثلاثة جزيئات من الهيدروجين
(H₂) .

4. تتكسر الروابط الكيميائية بين كل من ذرات الهيدروجين ، وذرات النيتروجين ، وتتكون روابط جديدة بينها .
انظر إلى الفلاش التالي لذي يوضح آلية التفاعل .

سؤال :

ادرس المعادلة الآتية ، ثم أكتب المعلومات التي يمكن استخلاصها منها :

لمساعدتك على الإجابة على السؤال ، أجب عن الأسئلة التالية :
1. ما الحالة الفيزيائية لكل من المتفاعلات والنواتج ؟

2. هل يحتاج التفاعل إلى حرارة ؟

3. هل ظهرت مواد جديدة تختلف عن المواد الموجودة في المتفاعلات ؟

4. هل ظهرت عناصر جديدة ؟

5. هل تحقق المعادلة قانون حفظ المواد ؟

قانون حفظ المادة :
المادة لا تفنى ولا تستحدث ولكنها تتحول من شكل لآخر (ضمن قدرة المخلوق) .

سؤال محلول :

أدرس المعادلة الآتية ، ثم أجب عن الأسئلة التي تليها :

2. ما الهدف من استخدام عامل مساعد في تفاعل ما ؟	1. ما العامل المساعد المستخدم في التفاعل ؟ ما حالته الفيزيائية؟
4. ما الحالة الفيزيائية للنواتج ؟	3. ما الحالة الفيزيائية للمواد المتفاعلة ؟
6. كيف يمكن الاستدلال على حدوث التفاعل ؟	5. ما عدد ذرات الأكسجين في كل من المتفاعلات والنواتج ؟

الحل :

2. يهدف العامل المساعد إلى زيادة سرعة التفاعل .	1. العامل المساعد هو ( MnO₂) الصلب .
4. ( H₂O) في الحالة السائلة و ( O₂) في الحالة الغازية .	3. محلول مائي ، ويعني أن فوق أكسيد الهيدروجين H₂O₂ مذاب في الماء .
6. تصاعد غاز الأكسجين .	5. (4) ذرات في المتفاعلات ، و (4) في النواتج .

سؤال :

يحضر الأكسجين في المختبر بتحلل كلورات البوتاسيوم KClO₃ بالتسخين بوجود عامل مساعد هو أكسيد المنغنيز MnO₂(IV) حسب المعادلة :

اكتب المعلومات التي يمكن استخلاصها من المعادلة السابقة .

كتابة المعادلة الكيميائية بصورة صحيحة :
لكتابة المعادلة الكيميائية بصورة صحيحة يتطلب التالي :
1. معرفة المواد المتفاعلة والمواد الناتجة .
2. معرفة الرموز الصحيحة للعناصر والصيغ الكيميائية للمركبات المتفاعلة والناتجة .
3. معرفة رموز الحالة الفيزيائية .
إذا لم تكن تعرفها فهي موضحة في الجدول التالي :

رمزها	الحالة الفيزيائية
(g)	غاز
(l)	سائل
(s)	صلب
(aq)	محلول مائي

4. مراعاة قانون حفظ المادة عند موازنة المعادلة .

مثال (1) :

اكتب معادلة موزونة تمثل تفاعل الألومنيوم مع غاز الأكسجين لإنتاج أكسيد الألومنيوم الصلب .

الحل :

أولاً : نحدد المواد المتفاعلة والمواد الناتجة :

المتفاعلات	النواتج
ألومنيوم + غاز الأكسجين	أكسيد الألومنيوم

وعليه يمكن كتابة معادلة لفظية للتفاعل :

ثانياً : نكتب صيغ العناصر والمركبات الداخلة في التفاعل .

أكسجين : O₂ ( تعلم أن الأكسجين يوجد على شكل جزيئات ثنائية الذرة ).

ألومنيوم : Al ( تعلم بأن الألومنيوم فلز ، لذا فهو يكتب على شكل ذرات مستقلة بدون أرقام ).

أكسيد الألومنيوم :

وعليه يمكن تحويل المعادلة اللفظية السابقة إلى معادلة رمزية على النحو التالي :

ثالثاً : نضع رموز الحالة الفيزيائية :

رابعاً : نحقق قانون حفظ المادة بموازنة المعادلة.

انظر إلى عدد الذرات قبل الموازنة .

ذرات الأكسجين		ذرات الألومنيوم

لموازنة ذرات الألومنيوم ، اضرب ذرات الألومنيوم في المواد المتفاعلة في (2) تذكّر دائماً أنه أثناء موازنة المعادلة الكيميائية لا يجوز تغير الصيغ الكيميائية للمواد ، ولذلك توضع المعاملات على يسار الصيغة .

لاحظ أن ذرات الألومنيوم أصبحت موزونة .

إلا أن عدد الذرات لا زالت غير موزونة ، ولتحقيق الموازنة نضرب الأكسجين في (3) وأكسيد الألومنيوم في (2) لتصبح

المعادلة :

لاحظ أن عدد ذرات الأكسجين أصبحت موزونة :

I3IO₂ تعني (3) جزيئات O₂ أي O₂ + O₂ + O₂

ولكن ذرات الألومنيوم اختل عددها عند موازنة الأكسجين ، وعليه نعود لموازنة الألومنيوم بضرب (i2iAl) في (2) لتصبح

المعادلة :

التحقق من الموازنة :

تسمى عملية الموازنة بهذه الطريقة باسم طريقة المحاولة والخطأ . عرفت الآن السبب لهذه التسمية !!

سؤال :

في المعادلة الكيميائية غير الموزونة التي تمت موازنتها في المثال السابق ، وهي :

ما رأيك لو تمت الموازنة على النحو التالي :

هل تحقق المعادلة الآن قانون حفظ المادة ؟؟

هل المعادلة صحيحة ؟؟

الحل :

المعادلة حققت قانون حفظ المادة ، فعدد ذرات الأكسجين والألومنيوم في كل من المتفاعلات والنواتج موزونة ، إلا أن المعادلة غير صحيحة فصيغة أكسيد الألومنيوم ليست Al₂O₂.

مثال 2:

الهيدرازين N₂H₄ مركب سام ، وسائل عند درجة حرارة الغرفة ، ويستخدم وقوداً في صواريخ ارتياد الفضاء . عند مزج الهيدرازين بأكسيد النيتروجين N₂O₄(IV) فإنهما يتفاعلان بشدة ليكونا غاز النيتروجين والماء السائل . مثل هذا التفاعل بمعادلة موزونة .
الحل :

	المعادلة اللفظية :
	المعادلة الرمزية :
	بإضافة رموز الحالة الفيزيائية :

خطوات الموازنة :

لاحظ أن النيتروجين يتكرر (3) مرات في المعادلة ، لذا يفضل تأجيل موازنته في آخر خطوة .

أولاً : موازنة الأكسجين .

نضرب H₂O في المعامل (4) لتصبح المعادلة :

ثانياً : موازنة الهيدروجين

نضرب N₂H₄ في المعامل (2) لتصبح المعادلة :

ثالثاً : موازنة النيتروجين

نضرب N₂ في المعامل (3) لتصبح المعادلة :

التأكد من الموازنة :

	الهيدروجين

	الأكسجين

	النيتروجين

المعادلات الكيميائية Chemical equations

توزن أولاً الذرات الأقل تكراراً في المعادلة

سؤال :

يُحضّر غاز الكلور في المختبر من تفاعل أكسيد المنغنيز (IV) الصلب مع محلول حمض الهيدروكلوريك لينتج فضلاً عن غاز الكلور ، الماء وكلوريد المنغنيز (II) اكتب المعادلة الموزونة لهذا التفاعل .
الحل :

المعادلة اللفظية :