ما هو التفاعل الكيميائي التام؟

التفاعلات الكيميائية هي العمليات التي من خلالها  تتفاعل المواد الكيميائية نواتج كيميائية جديدة ذات تركيبات متنوعة ومختلفة، وببساطة أكثر فإن التفاعل الكيميائي هو العملية التي يتم فيها تحويل المواد المتفاعلة إلى منتجات، ويتم تمثيل التفاعل الكيميائي عادة بمعادلة كيميائية تعبر عن التغير من المواد المتفاعلة إلى المنتجات، يمثل الجانب الأيسر من المعادلة المتفاعلات، بينما يمثل الجانب الأيمن المنتجات.

 هو تفاعل كيميائي الذي لايمكن عكسهُ  أي لا تتفاعل المواد الناتجة عن التفاعل لتتفاعل مع بعضها من جديد لإنتاج نفس المواد التي كانت داخلة في التفاعل الاساسي، أي يحدث باتجاه وحيد فقط، المفهوم الأساسي للكيمياء هو أن التفاعلات الكيميائية تحدث عندما تتفاعل المواد المتفاعلة مع بعضها البعض لتشكيل المنتجات، تُعرف هذه التفاعلات بأنها أحادية الاتجاه لأنها تفاعلات لا رجعة فيها .

عادةً ما نشير لهذه المعادلات على شكل سهم أحادي الاتجاه (→) لتمثيل تفاعلات باتجاه وحيد لا رجعة فيها. قد تحتوي بعض المعادلات  الأخرى على زوج من الأسهم المتعاكسة (⇌) لتمثيل تفاعلات عكسية. الاحتراق من أنواع التفاعلات غير العكوسة، و يشمل حرق مركب عضوي مثل الهيدروكربون مع الأكسجين لإعطاء ثاني أكسيد الكربون والماء، لأنهما لا يتفاعلان مع بعضهما البعض لتشكيل المواد المتفاعلة سابقاً لتكوينهما.

بالنسبة للتفاعلات أحادية الاتجاه، يتم كتابة المركبات المتفاعلة على اليسار والنواتج على يمين السهم الذي يكون في اتجاه واحد. ويتم كتابة التفاعلات الكميائية بالشكل االمناسب لظهور النسب الصحيحة من منتجات التفاعل، والمواد الداخلة في التفاعل مع بيان حالة كل مركب حيث يرمز ب (l) للسوائل، (s) للصلبة، (g) للغاز، وي الرمز (aq) للدلالة على محلول مائي. ولكتابة معادلة كيميائية بدقة يجب الانتباه لعاملين هامين:

يمكن أن يصحب التفاعل الكميائي تأثيرات فيزيائية متنوعة، مثل إصدار الحرارة والضوء، أو تكوين رواسب، ويمكن أن يحدث تغيير في اللون.

 وللتفاعلات الكميائية أنواع:

وتشكل التفاعلات الكيميائية الجزء الأكبر من علم الكيمياء، بتفاعلاتها العكوسة وغير العكوسة، الناشرة للطاقة والحافظة للطاقة.

إن نظرنا إلى حياتنا اليومية بكامل تفاصيلها فإننا سنجد أن التفاعلات الكيميائية ركن أساسي بأي عمل نقوم به، كحرق الوقود مثلا وصهر الحديد وصناعة الفخار والزجاج وصناعة النبيذ والجبن والجعة! نجد النسبة الأكبر من التفاعلات الكيميائية في كل من الغلاف الجوي وجيولوجيا الأرض والمحيطات، فهي تشكل جزءً مهم من الأنظمة الحية.

يتكون التفاعل الكيميائي من مجموعة أركان، المواد المتفاعلة (مادتين أو أكثر)، والمواد الناتجة (والتي قد تتعدد وذلك يعود لطبيعة التفاعل الكيميائي)، حيث يعاد ترتيب الذرات المكونة للمواد المتفاعلة ويتم قولبتها حتى تعطي مواد جديدة ألا وهي النواتج.

يتم تصنيف التفاعلات الكيميائية من خلال عدة طرق:

أنواع المواد المتفاعلة.

نتيجة التفاعل.

عكوسية التفاعل.

يطلق على التفاعلات الكيميائية غير العكوسة بالتفاعلات الكيميائية التامة “irreversible Chemical Reactions”، حتى لو طبقنا الظروف الملائمة لعكس التفاعل فلن نستطيع الحصول على المواد المتفاعلة من المواد الناتجة. بمعنى آخر تحدث هذه التفاعلات أحادية الاتجاه بشكل لا رجعة فيه يعبر عنه بالسهم الأحادي في التفاعلات الكيميائية المكتوبة “→”.

أبسط مثال هو صناعة الكعك، يتم مزج مكونات الكعك أي البيض والدقيق “والتي تمثل المواد المتفاعلة” ومن ثم يتم خبزه فنحصل على الكعكة “والتي تمثل النواتج”، لا يمكن تحويل الكعكة التي حصلنا عليها إلى بيض أو دقيق أو أي مكون آخر كانت عليه قبل خبزها، وهذا الأمر سيان بالنسبة للتفاعلات التامة.

تعتبر تفاعلات الاحتراق أيضًا من التفاعلات أحادية الاتجاه حيث يتحد الوقود مع الأوكسجين وينتج غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، يتم التعبير عن هذا التفاعل من خلال المعادلة التالية:

O2 → CO2 + H2O + الوقود

أما بالنسبة للتفاعلات العكوسة غير التامة “Reversible Chemical Reactions” فهي تتم في كلا الاتجاهين ويعبر عنها في المعادلة الكيميائية المكتوبة بالسهم المزدوج “⇌” أي نحصل بداية على المواد الناتجة من المواد المتفاعلة، وفي ظل ظروف مناسبة يمكن عكس التفاعل حتى نحصل على ذرات المواد المتفاعلة من المواد الناتجة.

من أكثر التفاعلات العكوسة أهمية تفاعل تشكل الماء، حيث يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز الأوكسجين ونحصل على ناتج وحيد ألا وهو الماء. ولعكس التفاعل يلزمنا تطبيق تيار كهرباء على الماء الذي حصلنا عليه من أجل تحليله إلى مكوناته الأساسية وهي غاز الهيدروجين والأوكسجين.

H2 + O2 ⇌ H2O

للطاقة دور أساسي في أي تفاعل كيميائي، حيث أن التفاعل يحتاج طاقة لتكسير الروابط بين ذرات المواد المتفاعلة ومن أجل إعادة تشكيل الشبكة الذرية الجديدة للمواد الناتجة، ومن هنا علينا أن نعلم أن أي تفاعل كيميائي قد يكون منتجًا للطاقة أي ناشرًا للحرارة وقد يكون مستهلكًا للطاقة عندها تكون الطاقة المطلوبة لحدوث التفاعل أكبر من الطاقة الناتجة عنه.