تفاعل احتراق الشمعه هو تفاعل ماص للطاقه
تفاعل احتراق الشمعه هو تفاعل ماص للطاقه
بالتأكيد العبارة المذكورة خاطئة، فالتفاعل الحاصل عند احتراق الشمعة هو تفاعل لإحدى مشتقات البترول المعروفة باسم الشمع، وأي تفاعل بين أحد المركبات الكربونية والأكسجين الموجود في الهواء الجوي يؤدي إلى تفاعل ينتج عنه ماء وغاز ثاني أكسيد الكربون، ويتم إطلاق اللهب الذي ينتج عنه إشعاع الحرارة والضوء من الشمعة. وبالتالي، فإن الحرارة التي تنبعث من الشمعة أثناء تفاعل الاحتراق يتم إطلاقها على شكل ضوء وحرارة، ولذلك فإن التفاعل الناتج عن احتراق الشمعة يصنف كتفاعل طارد للحرارة وليس ماصًا للحرارة.
التفاعل الطارد للحرارة
يتم وصف التفاعل الطارد للحرارة بأنه تفاعل بين مادة قابلة للاشتعال ومادة أخرى، مما يؤدي إلى تكوين مواد مؤكسدة. ويحدث هذا التفاعل عندما تتفاعل ذرات الأكسجين مع الهيدروجين والكربون، وينتج من ذلك في الغالب بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. قد يصاحب التفاعل خروج لهب أو نار، ويحدث هذا التفاعل بشكل طبيعي عند احتراق الغابات، وذلك بسبب زيادة درجات الحرارة.
أنواع تفاعلات الاحتراق
تنقسم التفاعلات الكيميائية التي تنتج عن عملية الاحتراق أو الأكسدة إلى 4 أقسام رئيسية من حيث المصطلح الكيميائي، وتلك التفاعلات هي كما يلي.
- تفاعل الاحتراق الغير تام: يعد هذا النوع من التفاعلات التي تحدث في ظل وجود كمية قليلة للغاية من الأكسجين، ويعني ذلك أن التفاعل لا يكتمل بشكل كامل ولا يتم التأكسد الكامل لجميع المواد المتفاعلة، وذلك بسبب نقص الأكسجين الذي يحدث داخل العملية الكيميائية.
- تفاعل الاحتراق التام: فالاحتراق الكامل للمادة هو دخول المادة في تفاعل مع الأكسجين الذي يؤدي إلى الأكسدة الكاملة، ويحدث ذلك عند توفر كميات كبيرة من الأكسجين التي تساعد في إتمام التفاعل بشكل كامل.
- تفاعل الاحتراق التلقائي: هو التفاعل الذي يحدث نتيجة عملية التسخين، ويحدث بشكل تلقائي نتيجة زيادة حرارة المادة المتعرضة للتسخين، حيث تبدأ المادة مباشرة في الدخول في مرحلة التأكسد والاشتعال عند زيادة درجة حرارتها.
- تفاعل الاحتراق السريع: تُنتج هذه النوعية من التفاعلات كمية كبيرة من الطاقة الحرارية في شكل لهب وضوء، ويتم التفاعل بسرعة عالية بسبب وجود كمية كبيرة من الأوكسجين، ويحدث هذا التفاعل مع المواد القابلة للاشتعال، ولذلك يتم تسميته بتفاعل الاحتراق السريع.
تعريف التفاعل الكيميائي
يحدث التفاعل الكيميائي عندما يتم تكسير الروابط الكيميائية بين جزيئات المواد المتفاعلة، وإنتاج روابط جديدة في جزيئات المواد الناتجة من التفاعل، ويؤدي ذلك إلى إنتاج مواد جديدة تختلف في الصفة الكيميائية والفيزيائية عن المواد الأصلية المستخدمة في التفاعل، وتتضمن التفاعلات الكيميائية تغيير ترتيب الذرات في الجزيئات الكيميائية، وتلعب التفاعلات الكيميائية دورًا هامًا في عملية الاحتراق داخل جسم الكائنات الحية، والتي تساعدها على إنتاج الطاقة اللازمة للبقاء على قيد الحياة، بالإضافة إلى استخدامات أخرى للتفاعلات الكيميائية مثل تفاعل الوقود داخل محركات السيارات.
أنواع التفاعلات الكيميائية
يشير إلى أن عمليات التفاعل الكيميائي تحدث بأنواع مختلفة، وتختلف هذه الأنواع من حيث المدخلات والنواتج في عملية التفاعل، ومن بين أنواع التفاعلات الكيميائية المختلفة ما يلي.
- تفاعلات التأكسد والاختزال.
- تفاعلات الاتحاد.
- تفاعلات التفكك.
- تفاعلات التعادل.
- تفاعلات الاستبدال الأحادية.
- تفاعلات الاستبدال الثنائية.
- تفاعلات الاحتراق.
سنقوم فيما يلي بعرض بعض المعلومات المتعلقة بالتفاعلات الكيميائية بأنواعها.
تفاعلات الاحتراق
يحدث تفاعل الاحتراق عندما تتفاعل مادة قابلة للاحتراق مع عامل مؤكسد، ويجب توفر هذا العامل لإتمام التفاعل وإنتاج مادة مؤكسدة. وتشير المادة المؤكسدة إلى المادة الكيميائية التي تحتاجها المادة القابلة للاحتراق لتحقيق الاحتراق، وفي الغالب تكون المادة المؤكسدة هي الأكسجين. ومن أمثلة التفاعلات الحرارية الشائعة تفاعل احتراق المغنيسيوم الذي ينتج عنه أكسيد المغنيسيوم ويترافق مع خروج حرارة، ويتم رمزة هذا التفاعل برمز محدد.
تفاعلات التفكك
يشير تفاعل التفكك إلى تفاعل كيميائي يتم خلاله تحليل مادة واحدة إلى مادتين أو أكثر، ويحدث هذا التفاعل نتيجة لتغير في الطاقة، مثل الحرارة أو الضوء، أو نتيجة لتعرض المركب لفصل كهربائي. ومن أشهر الأمثلة على تفاعل التفكك هو تفاعل تحلل كربونات الكالسيوم تحت تأثير الحرارة، ويمكن تمثيل هذا التفاعل بالمعادلة الكيميائية التالية.
تفاعلات التعادل
تسمى هذه التفاعلات بتفاعلات الحمض والقاعدة، وتحدث بين حمض وقاعدة لإنتاج نوع من الملح والماء. عندما يتفاعل حمض قوي مع قاعدة قوية أو مركب قلوي، فإن الرقم الهيدروجيني الناتج يمكن أن يصل إلى 7، مما يشير إلى أن التفاعل متوازن. تعتبر تفاعلات التعادل مهمة لأنها تدخل في العديد من العمليات الحيوية والصناعية.
- يستخدم هذا النوع في العديد من الأنشطة اليومية، مثل الطهي والعلاج والصناعات مثل صناعة الأدوية وخاصةً مضادات الحموضة.
- يعتبر تفاعل حمض الهيدروكلوريك المُركز مع هيدروكسيد الصوديوم القلوي من أشهر أمثلة تفاعلات التعادل الكيميائي، حيث ينتج عن هذا التفاعل مادة كلوريد الصوديوم المعروفة باسم الملح وماء، ويتم تمثيل هذا التفاعل بالرمز الكيميائي التالي.
تفاعلات الاستبدال الأحادية
يتم تفاعل الاستبدال الأحادي عن طريق استبدال عنصر واحد بعنصر مختلف في بنية المركب، وتكون المواد المتفاعلة دائمًا من العناصر النقية، مثل معدن الزنك النقي أو غاز الهيدروجين، ويشارك مركب مائي في هذا التفاعل. عند حدوث التفاعل، يتم إنتاج مركب مائي جديد مع ظهور عنصر نقي مختلف عن العنصر الداخل في بنية المركب، ومن أشهر التفاعلات التي تنتمي لتفاعلات الاستبدال الأحادي تفاعل نترات الفضة مع النحاس، والذي ينتج عنه عنصر الفضة النقي مع نترات النحاس، ويرمز لهذا التفاعل بالرمز التالي.
تفاعلات الاستبدال الثنائية
يتميز تفاعل الاستبدال الثنائي – أو ما يُعرف بتفاعل الترسيب من بعض الباحثين – بأنه تفاعل يحدث بين مركبين، حيث يتم استبدال الأيونات الخاصة بكل منهما، وينتج عن ذلك تكوُّن مركبين جديدين بشكل كامل، ومن أشهر أمثلة هذا التفاعل تفاعل نترات الفضة وكلوريد الصوديوم، حيث تتكوَّن نواتج تفاعله كلوريد الفضة ونترات الصوديوم، ويتم رمز هذا التفاعل بالرمز التالي.
تفاعلات الاتحاد
يعتبر تفاعل الاتحاد من أهم أنواع التفاعلات الكيميائية، ويتم فيه اتحاد مادتين أو أكثر لتشكيل مادة واحدة، ويتم هذا التفاعل في ظروف فيزيائية محددة مسبقًا. يمكن أن يحدث هذا التفاعل بين عنصر ومركب، أو بين مركبين، ومن أشهر أمثلة تفاعل الاتحاد هو تفاعل تكوين كلوريد الصوديوم، حيث يحدث هذا التفاعل بين الصوديوم والكلور لتشكيل ملح الطعام، ويتم الإشارة إلى هذه المعادلة باستخدام الرمز المعروف.
تفاعلات التأكسد والاختزال
يُعد تفاعل التأكيد والاختزال من بين التفاعلات الكيميائية الأكثر شيوعًا وحيوية، وذلك لأنه يشارك في وظائف أساسية للحياة، مثل عملية التمثيل الضوئي للنباتات وعملية التنفس والاحتراق للكائنات الحية بشكل عام، وعملية التآكل أو الصدأ للمعادن. يعتمد تفاعل التأكسد والاختزال على نقل الإلكترونات، حيث يحدث تغيير في عدد جزيئات أو ذرات الأكسجين في المركب، نتيجة لاكتساب أو فقدان الإلكترونات.
- تتألف تفاعلات الأكسدة والاختزال من جزئين أساسيين، حيث يحدث نصف التفاعل بشكل أكسدة، ونصف آخر يحدث بشكل اختزال. وغالبًا ما تكون هذه العمليتان مرتبطتان ببعضهما البعض، حيث يحصل الجزء الذي يخضع لعملية الاختزال على إلكترونات، مما ينعكس سلبًا على عدد ذرات الأكسجين المتواجدة في المركب، في حين يحصل الجزء الذي يخضع لعملية الأكسدة على فقدان إلكترونات، مما يزيد من عدد ذرات الأكسجين في المركب.
- ومع ذلك، بشكل عام لا يحدث أي تغيير في عدد الإلكترونات الكلي أو العدد الذري في تفاعلات الأكسدة والاختزال، حيث تتم إضافة الإلكترونات المفقودة في عملية الأكسدة مرة أخرى في عملية الاختزال الأخرى.
