شرح الموضوع
الفكرةُ الرئيسة
التفاعلات الكيميائية: كيف نصنّفها؟
تعتمدُ أنواعُ التفاعلات الكيميائيّة على التغيُّرات التي تحدثُ للموادّ المُتفاعلة والناتجة، ويمكنُ وصفُ التفاعلات التي تحدثُ في المحاليل المائيّة بمعادلاتٍ أيونيّة.
نتاجاتُ التعلُّم
- أُصنّفُ التفاعلاتِ الكيميائيّةَ إلى أنواعها وأذكرُ أمثلةً عليها.
- أكتبُ معادلاتٍ أيونيّةً موزونةً لتفاعلاتِ التعادُل والترسيب وتفاعلاتٍ يصاحبُها إطلاقُ غاز.
أنواعُ التفاعلاتِ الكيميائيّة
- تكتسبُ التفاعلاتُ الكيميائيّةُ أهميّةً كبيرةً في حياتنا اليوميّة، في أجسام الكائنات الحيّة وفي المصانع والمختبرات.
- صنّفها الكيميائيّون إلى أنواعٍ رئيسةٍ يُعبَّرُ عنها بمعادلاتٍ كيميائيّةٍ موزونة، كما في الشكل (1).
- أسئلة الدرس: ما أنواعُ التفاعلات الكيميائيّة؟ وكيف تُكتَبُ المعادلةُ الأيونيّة؟

نبدأ بأبسط تفاعل: مادتان تتحدان فتصنعان مادة جديدة.
راجع ما تعلّمته: أنواع التفاعلات والمعادلة الأيونية
| أنواعٍ رئيسةٍ | المعادلة العامّة |
|---|---|
| تفاعُلاتُ الاتّحاد | |
| تفاعُلاتُ التحلُّل | |
| تفاعُلات الإحلال الأحاديّ | |
| تفاعُلات الإحلال المزدوج |
تفاعُلاتُ الاتّحاد
الاتحاد: مادتان أو أكثر تصنعان مادة جديدة
- يسمّى أيضًا تفاعُلَ التكوين أو التحضير (Synthesis Reaction)؛ لأنّه يؤدّي إلى إنتاج مادّةٍ جديدة.
- تُصنَّفُ تفاعُلاتُ الاتّحاد بناءً على أنواع الموادّ المُتفاعلة إلى ثلاثة أنواع.
اتّحادُ عنصرٍ مع عنصر
عنصر مع عنصر: الصوديوم والحديد والمغنيسيوم
- الصوديوم والكلور: يشتعلُ فلزُّ الصوديوم بضوءٍ ساطعٍ أصفرِ اللون عند إمرار غاز الكلور عليه، فينتجُ ملحُ الطعام كلوريد الصوديوم.

- الحديد والكبريت: يتّحدُ فلزُّ الحديد عند تسخينه مع الكبريت، مُكوِّنًا مُركّبَ كبريتيد الحديد .
- العناصر والأكسجين تتّحدُ لتكوين أكاسيد العناصر، كتفاعُل المغنيسيوم مع الأكسجين لتكوين أكسيد المغنيسيوم (الشكل 3).

ما لون الضوء الصادر عن احتراق فلزّ المغنيسيوم؟
اتّحادُ عنصرٍ مع مُركّب
عنصر مع مركّب: يتّحد الأكسجين بمركّب
- يتفاعلُ غازُ أوّل أكسيد الكربون مع غاز الأكسجين لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون.
- يتّحدُ حمضُ الكبريت (IV) مع الأكسجين لإنتاج حمض الكبريتيك (حمض الكبريت VI).
اتّحادُ مُركّبٍ مع مُركّب
مركّب مع مركّب: ثاني أكسيد الكبريت والجير الحيّ
- يتّحدُ مُركّبُ ثاني أكسيد الكبريت مع أكسيد الكالسيوم لإنتاج كبريتيت الكالسيوم .
- يتفاعلُ أكسيدُ الكالسيوم (الجير الحيّ) مع الماء لإنتاج هيدروكسيد الكالسيوم (الجير المُطفأ) .
- يُستخدَمُ الجير المُطفأ في موادّ البناء، وطلاء سيقان الأشجار، ودباغة الجلود.
تفاعُلاتُ التحلُّل (التفكُّك)
التحلل: مركّب واحد يعطي مادتين أو أكثر
- تفاعُلُ التحلُّل عكسُ تفاعُل الاتّحاد، ويُعبَّرُ عنه بالمعادلة العامّة:
- تُصنَّفُ تفاعُلاتُ التحلُّل إلى ثلاثة أنواع.
تحلُّلُ مُركّبٍ لإنتاج عنصرين
مركّب يتحلل إلى عنصرين
- ينتجُ الهيدروجين والأكسجين بالتحليل الكهربائيّ للماء، كما في الشكل (4).

- يتحلّلُ بروميدُ الفضّة بوجود الضوء، وينتجُ عنصرا الفضّة والبروم.
- يتحلّلُ أكسيدُ الزئبق بالحرارة، مُنتِجًا عنصرَي الأكسجين والزئبق.
ما النسبة بين غازي الهيدروجين والأكسجين المتكونين؟
الربطُ بالحياة: التخمُّر
تحلُّلُ مُركّبٍ لإنتاج مُركّبين (أو أكثر)
مركّب يتحلل إلى مركّبين أو أكثر
- تتحلّلُ كربوناتُ الفلزّات الهيدروجينيّة بالحرارة مُنتجةً كربوناتِ الفلزّ، وبخارَ الماء، وغازَ ثاني أكسيد الكربون.
- فمثلًا، تتحلّلُ كربوناتُ الصوديوم الهيدروجينيّة إلى كربونات الصوديوم، وبخار الماء، وغاز ثاني أكسيد الكربون.
- أمّا هيدروكسيداتُ الفلزّات فتتحلّلُ بالحرارة مُنتجةً أكسيدَ الفلزّ وبخارَ الماء.
- فمثلًا، يتحلّلُ هيدروكسيدُ الكالسيوم مُنتِجًا أكسيدَ الكالسيوم وبخارَ الماء.
تحلُّلُ مُركّبٍ لإنتاج عناصر ومُركّبات
مركّب يتحلل إلى عناصر ومركّبات
- تتحلّلُ كلوراتُ الفلزّات بالحرارة، مُنتجةً كلوريدَ الفلزّ وغازَ الأكسجين.
- فمثلًا، تتحلّلُ كلوراتُ البوتاسيوم بالحرارة بوجود العامل المساعد ثاني أكسيد المنغنيز.
- يُستخدَمُ هذا التفاعُل في إنتاج غاز الأكسجين في المختبر.
- تحلُّلُ دايكرومات الأمونيوم بالحرارة، كما في الشكل (5)، ينتجُ أكسيدُ الكروم (III) وبخارُ الماء وغازُ النيتروجين.

تفاعُلاتُ الإحلال الأحاديّ
الإحلال الأحادي: عنصر يحلّ محل عنصر
- يُسمّى أيضًا الاستبدالَ Replacement أو الإحلالَ البسيط، ويُعبَّرُ عنه بالمعادلة العامّة:
- الرمزان (A, B) يشيرانِ إلى فلزّين أو لافلزّين، وتُصنَّفُ تفاعُلاتُ الإحلال الأحاديّ إلى ثلاثة أنواع.
إحلالُ فلزٍّ محلَّ فلزٍّ آخر
فلز يطرد فلزًّا من محلول ملحه
- يحلُّ النحاسُ محلَّ الفضّة في محلول نترات الفضّة؛ فينتجُ محلولُ نترات النحاس وتترسّبُ ذرّاتُ الفضّة (الشكل 6).

- يحلُّ الألمنيومُ محلَّ الرصاص في محلول نترات الرصاص؛ فتترسّبُ ذرّاتُ الرصاص.

- العنصرُ الأكثرُ نشاطًا يحلُّ محلَّ العنصر الأقلّ نشاطًا منه، ولكنّه لا يحلُّ محلَّ العنصر الأكثر نشاطًا منه.
- فمثلًا، يحلُّ المغنيسيومُ محلَّ النيكل في محلول كبريتات النيكل، في حين لا يحلُّ النيكلُ محلَّ المغنيسيوم في محلول .
هل يُمكنُ استخلاصُ عنصر الخارصين من محلول أملاحه باستخدام الفضّة؟
الربطُ بالحياة: تفاعُل الثيرمايت
إحلالُ فلزٍّ محلَّ الهيدروجين في الماء أو محلول الحمض
فلز يطرد الهيدروجين من الماء أو الحمض
- تحلُّ معظمُ الفلزّات محلَّ الهيدروجين عند تفاعُلها مع الماء أو محلول الحمض، ويتصاعدُ غازُ الهيدروجين.
إحلالُ لافلزٍّ محلَّ لافلزّ
هالوجين يطرد هالوجينًا أقل نشاطًا
- يحلُّ الهالوجينُ الأكثرُ نشاطًا محلَّ الهالوجين الأقلّ نشاطًا، كما في الشكل (8).
- الفلور هو الأكثرُ نشاطًا في مجموعته وأقلُّها اليود.

- يحلُّ الكلورُ محلَّ البروم في محلول بروميد الصوديوم، ولكن لا يحدثُ العكسُ.
تفاعُلاتُ الإحلال المزدوج
الإحلال المزدوج: يتبادل الأيونان موقعيهما
- يمكنُ النظرُ إلى هذا التفاعُل بحدوث تبادلٍ بين موقعَي الأيونين المُوجبَين (أو السالبين) في مُركّباتهما أو محاليل أملاحهما.
- تُصنَّفُ تفاعُلاتُ الإحلال المزدوج إلى ثلاثة أنواع.
تفاعُلُ الترسيب
الترسيب: خلط محلولين فيظهر راسب
- تترسّبُ كربوناتُ النحاس عند خلط محلولٍ من كربونات الصوديوم مع محلولٍ من كبريتات النحاس.
- يحلُّ كلٌّ من و محلَّ الآخر، فينتجُ محلولُ كبريتات الصوديوم ويترسّبُ مُركّبُ كربونات النحاس (الشكل 9).

- ومن الأمثلة أيضًا: نترات الفضّة مع كلوريد البوتاسيوم ينتجُ محلولُ نترات البوتاسيوم ويترسّبُ كلوريدُ الفضّة.
التجربة 1: تفاعُل الترسيب
تجربة: ماذا يحدث حين نخلط محلولين؟
أفسّرُ التغيُّرَ الذي يحدثُ عند خلط المحلولين في الكأس الزجاجيّة.
أكتبُ معادلةً كيميائيّةً موزونةً للتفاعُل الحاصل مُتضمّنةً الحالةَ الفيزيائيّةَ لكلّ مادّة.
تفاعُلاتٌ يصاحبُها انطلاقُ غاز
تفاعلات يخرج منها غاز
- ينتجُ من بعض تفاعُلات الإحلال المزدوج انطلاقُ غاز، كتفاعُل كربونات الكالسيوم مع محلول حمض الهيدروكلوريك.
- الكالسيوم والهيدروجين يحلُّ كلٌّ منهما محلَّ الآخر، فيتكوّنُ كلوريدُ الكالسيوم وحمضُ الكربونيك .
- يتفكّكُ حمضُ الكربونيك مُنتجًا الماءَ، وينطلقُ غازُ ثاني أكسيد الكربون.
- يتفاعلُ كبريتيدُ الحديد (II) مع محلول حمض الهيدروكلوريك فينتجُ وينطلقُ غازُ كبريتيد الهيدروجين .
تفاعُلُ التعادُل
التعادل: حمض وقاعدة ينتجان ملحًا وماء
- تتعادلُ أيوناتُ الهيدروجين الناتجةُ من تأيُّن الحمض مع أيونات الهيدروكسيد الناتجة من تأيُّن القاعدة لإنتاج الماء.
- فمثلًا، يتفاعلُ محلولُ مع محلولِ فينتجُ ملحُ كلوريد الصوديوم والماءُ.
- ومنَ الأمثلة أيضًا، تفاعُلُ حمض الكبريتيك مع هيدروكسيد الليثيوم لإنتاج ملح كبريتات الليثيوم والماء.
ما الفرقُ بين تفاعُلَي التعادُل والترسيب؟
الربطُ بالطبّ: تفاعُل التعادُل
التجربة 2: تفاعُل التعادُل
تجربة: هل يتغيّر الرقم الهيدروجيني بعد التعادل؟
أقارنُ بين قيم pH قبلَ خلط المحلولين وبعدَه.
أكتبُ معادلةً كيميائيّةً موزونةً للتفاعُل.
أفسّرُ التغيُّرَ في قيم pH.
أتوقّعُ: لم تتوافق قراءةُ مقياس الرقم الهيدروجينيّ لإحدى المجموعات مع نتائجي. أحدّدُ بعضَ مصادر الخطأ التي أدّت إلى ذلك.
المعادلةُ الأيونيّة
المعادلة الأيونية: نرى الأيونات التي تتفاعل فعلًا
- المعادلةُ الكيميائيّةُ الموزونةُ تُبيّنُ الموادَّ المُتفاعلةَ والناتجة، وكمّيّاتها، وحالتَها الفيزيائيّة، وظروفَ التفاعُل.
- فمثلًا، يتفاعلُ محلولُ نترات الرصاص (II) مع محلول يوديد البوتاسيوم وفق المعادلة الآتية:
- المعادلةُ لا تُوضّحُ الأيوناتِ الموجبةَ والسالبة في محاليل المركّبات الأيونيّة، وهذه الأيوناتُ تتفاعلُ في ما بينها لتكوين النواتج.
- وبهذا يُمكنُ إعادةُ كتابة المعادلة السابقة كما يأتي:
- يتبقّى أيوناتُ الرصاص التي تتفاعلُ مع أيونات اليوديد فينتجُ راسبًا أصفرَ اللون، كما في الشكل (10).

- وبهذا تكونُ المعادلةُ الأيونيّةُ لهذا التفاعُل على النحو الآتي:
- حفظ الكتلة: أنواعُ الذرّات المُتفاعلة والناتجة وعددُها قبلَ التفاعُل وبعدَه تبقى ثابتة.
- حفظ الشحنة: المجموعُ الكلّيُّ للشحنات الموجبة والسالبة على الموادّ المُتفاعلة يُساوي مجموعَهما على الموادّ الناتجة.
| المواد المتفاعلة | المواد الناتجة | |
|---|---|---|
| المواد المتفاعلة والناتجة | ||
| موازنة الذرات | ، | ، |
| موازنة الشحنات |
- يمكنُ التعبيرُ عن تفاعُلات المحاليل المائيّة بمعادلةٍ أيونيّةٍ نهائيّة.
مثال: كلوريد النحاس مع هيدروكسيد الصوديوم
- المعادلة الموزونة:: أكتب معادلة التفاعل الموزونة بصيغ المواد وحالاتها.
- المعادلة الأيونية:: أعيد كتابتها مفكّكًا المحاليل الذائبة إلى أيوناتها، وأترك الراسب أو الغاز كما هو.
- الأيونات المتفرجة:: أحدّد الأيونات نفسها في الطرفين وأحذفها.
- المعادلة النهائية:: أكتب ما تبقّى، وأتحقق من تساوي الذرّات والشحنات في الطرفين.
الربطُ بالحياة: يوديد الرصاص
المثال 1
مثال: نترات الفضة مع بروميد الصوديوم
نكرّر الخطوات نفسها على راسب جديد: بروميد الفضة.
المثال 2
مثال: تعادل حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد البوتاسيوم
والآن تفاعل تعادل: ماذا يبقى بعد حذف الأيونات المتفرجة؟
المثال 3
مثال: حمض الهيدروكلوريك مع كبريتيد الصوديوم
وهذه المرة ينطلق غاز بدلًا من الراسب.
المثال 4
يتفاعلُ محلولُ كلوريد الألومنيوم مع محلول هيدروكسيد الصوديوم فينتجُ محلولُ كلوريد الصوديوم ويترسّبُ هيدروكسيدُ الألومنيوم . أكتبُ معادلةَ التفاعُل الموزونة.
أكتبُ المعادلةَ الأيونيّة.
أحدّدُ الأيوناتِ المتفرّجة.
أكتبُ المعادلةَ الأيونيّةَ النهائيّة.
مراجعةُ الدرس
الفكرةُ الرئيسةُ: أقارنُ بين أنواع التفاعلات الكيميائيّة من حيث الموادّ المُتفاعلة والناتجة.
أُوضّحُ المقصودَ بكلٍّ من: تفاعُل الترسيب، المعادلة الأيونيّة النهائيّة، الأيونات المتفرّجة.
يتفاعلُ محلولٌ من فوسفات الصوديوم مع محلولٍ من كلوريد الحديد (III) . فينتجُ محلولٌ من كلوريد الصوديوم ويترسّبُ فوسفاتُ الحديد (III) . أكتبُ المعادلةَ الكيميائيّةَ الموزونة.
أُحدّدُ الأيوناتِ المتفرّجةَ في المعادلة.
أُصنّفُ التفاعلات الكيميائيّة الآتية إلى أنواعها الرئيسة: الاتّحاد، التحلّل، الإحلال الأحاديّ، الإحلال المزدوج.
أستنتجُ نوعَ تفاعُلات الإحلال المزدوج (ترسيب، تعادل، إطلاق غاز) في المعادلات الآتية:
السببُ والنتيجةُ: لماذا يحلُّ عنصرُ الفلور محلَّ عنصر اليود في محلول مائيّ ليوديد البوتاسيوم ؟