4.8 : التفاعلات الكيميائية في المحاليل المائية

تتفاعل المواد الكيميائية بعدة طرق مختلفة. تُظهر تفاعلات كيميائية معينة أنماطاً شائعة من التفاعل. نظراً للعدد الهائل من التفاعلات الكيميائية، يصبح من الضروري تصنيفها بناءً على أنماط التفاعل المرصودة.

الماء مذيب جيد يمكنه إذابة العديد من المواد. لهذا السبب، تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية في الماء. تسمى هذه التفاعلات التفاعلات المائية. الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعاً للتفاعلات المائية هي الترسيب، والحمض-القاعدة، والاختزال-التأكسد.

التفاعلات في المحاليل  المائية

يتضمن تفاعل الترسيب تبادل الأيونات بين المركبات الأيونية في محلول مائي لتكوين ملح غير قابل للذوبان أو راسب. في تفاعل الحمض-القاعدة، يتفاعل الحمض مع القاعدة، ويتفاعل الاثنان مع بعضهما البعض، وينتج الملح والماء. تفاعل التأكسد–الاختزال يتضمن نقل الإلكترونات بين الأنواع المتفاعلة. يقال إن المتفاعل الذي يفقد الإلكترونات يتأكسد، والمتفاعل الذي يكتسب الإلكترونات يُختزل.

معادلات التفاعلات ؛ المائية

عند استخدام الأيونات، توجد طرق مختلفة لتمثيل التفاعلات التي تحدث في الوسط المائي، ولكل منها مستوى مختلف من التفاصيل. لفهم هذا، دعونا نأخذ مثالاً على تفاعل هطول الأمطار. يتم التفاعل بين المحاليل المائية للمركبات الأيونية، مثل BaCl₂ و AgNO₃. نواتج التفاعل هي Ba مائي (NO₃ ) ₂ و AgCl صلب.  

تسمى هذه المعادلة المتوازنة بالمعادلة الجزيئية. توفر المعادلات الجزيئية معلومات عن العناصر المتفاعلة لإجراء حسابات كمّية وتساعد أيضاً في تحديد المواد المستخدمة والمنتجات المتكونة. ومع ذلك، لا تقدم المعادلات الجزيئية تفاصيل عملية التفاعل في المحلول؛ أي أنها لا تشير إلى الأنواع الأيونية المختلفة الموجودة في المحلول.  

تعتبر المركبات الأيونية مثل BaCl₂ و AgNO₃ و Ba (NO₃) ₂ قابلة للذوبان في الماء. تتحلل عن طريق الانفصال في أيوناتها المكونة، وتتشتت أيوناتها بشكل متجانس في المحلول.

نظرًا لأن AgCl هو ملح غير قابل للذوبان، فإنه لا يتفكك إلى أيونات ويبقى في المحلول كمادة صلبة. بالنظر إلى العوامل المذكورة أعلاه، فإن التمثيل الأكثر واقعية للتفاعل سيكون:  

هذه هي المعادلة الأيونية الكاملة التي يتم فيها تمثيل جميع الأيونات الذائبة بشكل صريح.  

تشير هذه المعادلة الأيونية الكاملة إلى نوعين كيميائيين موجودين في شكل متطابق على كلا الجانبين ، Ba^2+ ؛ (aq و NO₃ ^&minus ؛ (aq). هذه تسمى أيونات المُشاهد. وجود هذه الأيونات مطلوب للحفاظ على حياد الشحنة. نظراً لأنها لم تتغير كيميائياً ولا فيزيائياً من خلال العملية، فقد يتم حذفها من المعادلة.  

يمكن تبسيط هذه المعادلة بشكل أكبر لتعطي:  

هذه هي المعادلة الأيونية الصافية. إنها تشير إلى أنه يمكن إنتاج كلوريد الفضة الصلب من أيونات الفضة والكلوريد المُذاب ، بغض النظر عن مصدر هذه الأيونات.  

هذا النص مقتبس من OpenStax Chemistry 2e, Section 4.1: Writing and Balancing Chemical Equations.