واکنش شیمیایی چیست؟

واکنش شیمیایی فرآیندی است که در آن یک یا چند ماده به یک یا چند ماده متفاوت تبدیل می‌شوند. مواد اولیه را واکنش‌دهنده و مواد جدید تشکیل شده را فرآورده یا محصول می‌نامند. واکنش‌های شیمیایی در دنیای اطراف ما رخ می‌دهد. از زنگ زدن حصار آهنی گرفته تا مسیرهای متابولیک سلول انسانی همه نمونه‌هایی از واکنش‌های شیمیایی هستند. شیمی تلاشی است برای طبقه بندی و درک بهتر این واکنش‌ها.

در طول یک واکنش شیمیایی چه اتفاقی می افتد؟

یک واکنش شیمیایی می‌تواند شامل اتم‌ها، یون‌ها، ترکیبات یا مولکول‌های یک عنصر باشد. در طول یک واکنش، پیوندهای شیمیایی بین اتم‌ها در واکنش‌دهنده‌ها شکسته شده و پیوندهای شیمیایی جدیدی در محصولات تشکیل می‌شود. اتم‌ها دوباره مرتب می‌شوند تا پیوندهای جدیدی تشکیل دهند. با شکستن پیوندهای شیمیایی، موقعیت الکترون‌ها تغییر می‌کند و در نتیجه محصولاتی با خواصی متفاوت از خواص واکنش‌دهنده‌ها به وجود می‌آیند.

راه‌های تشخیص انجام واکنش شیمیایی

راه‌هایی برای شناسایی یک واکنش شیمیایی وجود دارد. علائمی که انجام یک واکنش را نشان می‌دهند، نشانگر واکنش شیمیایی نامیده می‌شوند. شکستن و تشکیل پیوندها از ویژگی‌های ضروری برای وقوع یک واکنش شیمیایی در نظر گرفته می‌شود. از ویژگی‌های یک واکنش شیمیایی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تغییر رنگ
• تشکیل رسوب
• تشکیل گاز
• تغییر بو
• تغییر دما

چگونه یک واکنش شیمیایی بنویسیم؟

واکنش شیمیایی بصورت معادله با استفاده از نماد شیمیایی عناصر یا ترکیبات شرکت کننده در فرآیند واکنش نوشته می‌شود. واکنش‌دهنده‌ها در سمت چپ و محصولات در سمت راست نوشته می‌شوند. یک فلش این دو را از هم جدا کرده و تبدیل مواد اولیه به محصول را نشان می‌دهد. ضریب نوشته شده قبل از هر ماده شیمیایی نشان دهنده تعداد مول‌های آن ترکیب است که طی واکنش مصرف یا تشکیل می‌شوند. به این ضرایب، ضرایب استوکیومتری گفته می‌شود. زیروندها در فرمول‌های شیمیایی تعداد اتم‌های عنصر خاص موجود در ترکیب را نشان می‌دهد.

در معادله شیمیایی پس از فرمول شیمیایی هر ترکیب، حالت ماده با حروف خاصی داخل پرانتز نشان داده می‌شود. حرف (s) برای جامد، (l) برای مایع، (g) برای گاز و (aq) برای ترکیبات محلول در آب. یک معادله شیمیایی ممکن است به شکل زیر باشد:

A(aq) + B(g) → C(s) + D(l)

در نهایت، موازنه کردن معادله شیمیایی تضمین می‌کند که نسبت بین واکنش‌دهنده‌ها و محصول صحیح است.

چگونه یک واکنش شیمیایی را موازنه کنیم؟

مرحله 1: هر عنصر موجود در معادله شیمیایی را مشخص کنید. تعداد اتم‌های عنصر باید در دو طرف معادله یکسان باشد.

مرحله 2: بار الکتریکی خالص در هر طرف معادله را بررسی کنید. بار خالص باید در دو طرف معادله شیمیایی یکسان باشد.

مرحله 3: با موازنه عنصر موجود در یک ترکیب در هر طرف معادله شروع کرده و تعداد اتم‌های آن را بررسی کنید. ضریب را طوری تغییر دهید که تعداد اتم‌ها در هر طرف معادله یکسان باشد. به هیچ عنوان زیروندها را تغییر ندهید.

مرحله 4: پس از موازنه کردن یک عنصر، این روند را با عنصر دیگر تکرار کنید. تا زمانی که همه عناصر موازنه شوند، ادامه دهید. راحت‌ترین کار این است که موازنه عناصری که به شکل خالص یافت می‌شوند را برای مرحله آخر باقی بگذارید.

مرحله 5: دوباره معادله شیمیایی را بررسی کنید و مطمئن شوید که بار و تعداد عناصر در دو طرف معادله موازنه هستند.

انواع مختلف واکنش های شیمیایی

بسیاری از واکنش‌های شیمیایی را می‌توان به یکی از پنج نوع اصلی طبقه بندی کرد. درک کامل این نوع واکنش‌ها برای پیش بینی محصولات یک واکنش ناشناخته مفید است. پنج نوع اصلی واکنش‌های شیمیایی عبارتند از سنتز (ترکیب)، تجزیه، جانشینی یگانه، جانشینی دوگانه و احتراق.

سنتز: دو یا چند ماده باهم ترکیب می‌شوند و یک ماده جدید را تشکیل می‌دهند.

A + B  →  AB

تجزیه‌: یک ترکیب به دو یا چند ماده ساده تجزیه می‌شود.

AB  →  A + B

جانشینی یگانه: در واکنش جانشینی یگانه، یک عنصر جایگزین عنصر مشابه در یک ترکیب می‌شود.

A + BC  →  AC + B

جانشینی دوگانه: یون‌های مثبت و منفی دو ترکیب یونی با یکدیگر مبادله می‌شوند و دو ترکیب جدید را تشکیل می‌دهند.

AB + CD  →  AD + CB

احتراق (سوختن): واکنش احتراق زمانی رخ می‌دهد که یک ماده با گاز اکسیژن (O₂) واکنش می‌دهد و انرژی را از طریق نور و گرما آزاد می‌کند. برای انجام واکنش احتراق وجود اکسیژن الزامی است.

C_xH_y + O₂  →  CO₂ + H₂O

سرعت یک واکنش شیمیایی

در یک واکنش شیمیایی، واکنش‌دهنده‌ها برای تولید محصولات مصرف می‌شوند و در طول یک واکنش غلظت واکنش دهنده‌ها کاهش و غلظت محصولات افزایش می‌یابد. سرعتِ یک واکنش شیمیایی تغییر در غلظت واکنش دهنده یا محصول در واحد زمان است.

عوامل موثر بر سرعت واکنش های شیمیایی

• غلظت واکنش‌دهنده
• وضعیت فیزیکی واکنش دهنده‌ها و سطح تماس آن‌ها
• دما
• حضور کاتالیزور (کاتالیزور ماده‌ای است که می‌تواند یک واکنش شیمیایی را فعال کرده و به آن سرعت بخشد.)

برخی از واکنش‌های شیمیایی نیز برگشت پذیر هستند. یعنی محصولات ترکیب می‌شوند تا دوباره واکنش‌دهنده‌ها را تولید کنند. در این حالت، هر دو واکنشِ رو به جلو و معکوس، سرعت خود را خواهند داشت.

واکنش های شیمیایی در زندگی روزمره

با توجه به فراوانی مواد در بدن و اطراف ما، مشاهده نمونه‌هایی از واکنش‌های شیمیایی در زندگی روزمره امری غیرعادی نیست. برخی از این واکنش‌ها عبارتند از:

تنفس: انسان اکسیژن را استنشاق کرده و کربن دی اکسید آزاد می‌کند. این نمونه‌ای از یک واکنش گرمازا است.

فتوسنتز: گیاهان از نور خورشید برای تبدیل کربن دی اکسید به اکسیژن، استفاده می‌کنند که یک نوع واکنش فوتوشیمیایی است.

زنگ زدن: آهن به تدریج با اکسیژن واکنش می‌دهد و اکسید می‌شود و آهن (III) اکسید را تشکیل می‌دهد که معمولاً به عنوان زنگ شناخته می‌شود.

سوختن: احتراق سوخت در وسایل نقلیه و کارخانه‌ها به صورت گرمازا انجام می‌شود.

جمع‌بندی:

واکنش‌های شیمیایی فرآیندهایی هستند که در آن مواد شیمیایی با یکدیگر برهمکنش می‌کنند و مواد شیمیایی جدیدی با ترکیبات مختلف تشکیل می‌دهند. به بیان ساده، یک واکنش شیمیایی فرآیندی است که در آن واکنش دهنده‌ها به محصولات تبدیل می‌شوند. در زندگی رروزمره خواسته یا ناخواسته با انواع واکنش‌های شیمیایی مواجه هستیم. از متابولیسم غذا در بدن گرفته تا نوری که از خورشید دریافت می‌کنیم که نتیجه انجام یک واکنش شیمیایی است.

لطفاً نظر ارزشمند خود را درباره این مقاله در بخش دیدگاه بنویسید.