المعادلة الكيميائية الموزونة تعتبر تجسيداً للتفاعلات الكيميائية التي يتم من خلالها تحويل مادة أو أكثر (المتفاعلات) إلى مادة أو أكثر (النواتج). يمكن أن تكون هذه المواد إما عناصر أو مركبات كيميائية.
تعريف المعادلة الكيميائية
المعادلة الكيميائية عبارة عن تمثيل رمزي لتفاعل كيميائي، يتم عرض المواد المتفاعلة على الجانب الأيسر والمواد الناتجة على الجانب الأيمن. المعاملات الموجودة بجانب كل رمز تعبر عن القيم الكمية للمواد المتفاعلة والناتجة.
كما يتم الإشارة إلى حالة كل مادة (سواء كانت غازية، سائلة، صلبة، أو محلولة في الماء) من خلال رموز محددة مثل (s, g, l, aq) تكتب في أقواس أسفل أو على الجانب من المواد ذات الصلة.
أنواع المعادلات الكيميائية: اللفظية والرمزية
يستخدم الكيميائيون أساليب متنوعة لوصف التفاعل الكيميائي، ومن هذه الأساليب:
وصف التفاعل بشكل مرئي
الوصف اللفظي للتفاعل أو استخدام المعادلة الكيميائية اللفظية
يمكن وصف تفاعل كيميائي لفظيًا، كما في المثال التالي: يتفاعل جزئيان من غاز الهيدروجين مع جزيء واحد من غاز الأكسجين، مما ينتج عنه جزيئين من بخار الماء.
أما بالنسبة للمعادلة الكيميائية اللفظية، فتبدو على النحو التالي:
جزئيان من غاز الهيدروجين + جزيء من غاز الأكسجين ← جزئيان من بخار الماء
كتابة المعادلة في شكل رمزي
(2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g)
في المعادلة الرمزية، يتم استبدال الأسماء برموز كيميائية مع استخدام رموز إضافية للإشارة إلى حالة المادة، مما يجعلها أكثر وضوحًا وسرعة في الاستخدام.
المتفاعلات والنواتج في المعادلة الكيميائية
للوصف الدقيق للتفاعل الكيميائي، يجب تحديد المواد التي توجد في بداية التفاعل (المتفاعلات) وتلك التي توجد في نهايته (النواتج).
تُعرف المواد المتواجدة في بداية التفاعل بالمتفاعلات، بينما تُعرف المواد التي يتم الإنتاج منها بالنواتج.
المعادلة العامة للتفاعل يمكن التعبير عنها على النحو التالي: المتفاعلات ← النواتج. لنلقي نظرة على مثال:
عند إضافة ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) إلى الأكسجين (O₂)، يتم إنتاج ثالث أكسيد الكبريت (SO₃).
في هذا التفاعل، يعتبر كل من ثاني أكسيد الكبريت والأكسجين (SO₂ + O₂) متفاعلات، بينما يكون ثالث أكسيد الكبريت (SO₃) هو الناتج.
تحويل المعادلات الكيميائية اللفظية إلى رمزية والعكس
من المهم أن نتقن الترجمة بين الأوصاف المكتوبة للتفاعل والمعادلات الكيميائية.
تحويل المعادلة الكيميائية اللفظية إلى رمزية
على سبيل المثال، عند مزج محلول مائي من نترات الكالسيوم مع محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم، ينتج هيدروكسيد الكالسيوم الصلب ومحلول مائي من نترات الصوديوم.
المعادلة الكيميائية الرمزية الموزونة هنا هي:
(Ca(NO₃)₂(aq) + 2 NaOH(aq) → Ca(OH)₂(s) + 2 NaNO₃(aq)
الآن دعونا ننظر في التحويل بالعكس.
تحويل المعادلات الرمزية إلى معادلات لفظية
على سبيل المثال، في المعادلة التالية:
(Cu(s) + AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + Ag(s)
يمكن وصف هذا التفاعل كالتالي: يتفاعل النحاس الصلب مع محلول مائي من نترات الفضة لإنتاج الفضة الصلبة ومحلول مائي من نترات النحاس (II).
- بجانب الصيغ الكيميائية للمواد المتفاعلة والناتجة، هناك رموز أخرى يجب معرفتها للتواصل الفعّال باستخدام المعادلات الكيميائية.
الرموز الأكثر شيوعًا في المعادلات الكيميائية
- الرمز “→” يُستخدم لفصل المواد المتفاعلة عن النواتج.
- الرمز “+” يُستخدم لفصل المتفاعلات عن بعضها وكذلك للفصل بين النواتج.
- الرمز “(s)” يشير إلى الحالة الصلبة.
- الرمز “(l)” يشير إلى الحالة السائلة.
- الرمز “(g)” يدل على الحالة الغازية.
- الرمز “(aq)” يدل على وجود المادة في محلول مائي.
تابع أيضًا:
موازنة المعادلات الكيميائية
على الرغم من التفاعلات التي تحدث مع تشكيل مركبات جديدة، إلا أنه لا يتم إنتاج أو تدمير أي ذرات فردية. كل الذرات الموجودة في المواد المتفاعلة تُعيد تنظيم نفسها في ترتيبات جديدة، وبالتالي يجب موازنة المعادلة الكيميائية بحيث يكون العدد نفسه من كل ذرة موجودًا على كلا الجانبين.
من الضروري أن تنفذ الخطوات بالترتيب الصحيح، وأن يكون لديك الصيغ الصحيحة للمتفاعلات والنواتج قبل استخدام المعاملات لموازنة المعادلة.
هناك نوعان من الأرقام في المعادلات الكيميائية: رموز فرعية تشكل جزءًا من الصيغ، ومعاملات تشير إلى عدد جزيئات كل مادة في التفاعل.
المعادلات توضح أن مولًا واحدًا من النحاس يتفاعل مع مولين من نترات الفضة لإنتاج مول واحد من نترات النحاس ومولين من الفضة الصلبة.
كتابة الصيغ الكيميائية
عند كتابة الصيغ الكيميائية، لا يتم كتابة الرمز “1” إذا كانت هناك ذرة واحدة فقط من عنصر ما، فإن غياب الرمز المنخفض يدل على ذرة واحدة. وينطبق ذلك أيضًا على المعادلات المتوازنة.
عند وجود ذرة واحدة أو جزيء واحد في التفاعل، يتم حذف المعامل “1”. عمليات الموازنة للجزيئات تتم عبر تعديل المعاملات فقط، وليس تغيير الرموز.
تتطلب كتابة معادلة كيميائية متوازنة ثلاث خطوات رئيسية:
- الخطوة الأولى: تحديد المتفاعلات والنواتج.
- الخطوة الثانية: كتابة الصيغ لجميع المواد المتفاعلة والناتجة، مع الانتباه للتفاصيل الخاصة بالعناصر ثنائية الذرة.
- الخطوة الثالثة: ضبط المعاملات لموازنة المعادلة.
مثال: اكتب معادلة متوازنة للتفاعل بين غاز الكلور وبروميد الصوديوم لإنتاج البروم السائل وكلوريد الصوديوم.
الحل:
- الخطوة الأولى: نبدأ بكتابة المعادلة لفظيًا:
كلور + بروميد الصوديوم ← بروم + كلوريد الصوديوم
- الخطوة الثانية: نستبدل الصيغ الكيميائية:
Cl₂ + NaBr → Br₂ + NaCl
- الخطوة الثالثة: إدخال المعاملات اللازمة لموازنة المعادلة، وضع معامل 2 أمام (NaBr) ومزدوج 2 أمام (NaCl) لموازنة الذرات، كما يظهر:
Cl₂ + 2NaBr → Br₂ + 2NaCl
تفحصنا المعادلة النهائية تأكيدا على أنها متوازنة بشكل صحيح.
