تغيرات الطاقة

2011 التفاعلات الكيميائية

گريستا وست

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

كي نفكك الروابط الكيميائية، لابدّ من إضافة الطاقة، وعندما ندفع صخرة كبيرة من أعلى الجبل، تبدأ هذه الصخرة

بالتدحرج. وكذلك الأمر بالنسبة للرابطة الكيميائية، فإنها لا تتفكك وتحرر طاقة وضعها إلا عندما تحصل على دفع مماثل من الطاقة المضافة. بعد انتهاء التفاعل

الكيميائي، هناك فرق دائم تقريباً بين الطاقة المضافة إلى المتفاعلات والطاقة المتحررة بواسطة النواتج.

يُسمى هذا الفرق «الإنثالبيا » )أو المحتوى الحراري(. تعتمد إثنالبية التفاعل على المركّبات الداخلة في التفاعل ومدى قوة الروابط التي تتفكك أو تتكوّن. يتطلب التفاعل الكـيميائي (AB → A + B ) طاقة لتفكيك الرابطة ( AB ).

وتضاف الطاقة المستخدمة لتفكيك الرابطة ( AB) من خلال تسخين جزيئات تلك الرابطة. وما إن تتفكك الرابطة ( AB ) إلى ( A و B )، حتى تتحرر طاقة الوضع على شكل حرارة. لكن تفكيك الرابطة يحرر كمية حرارة أقل مما يحتاج إليه تفكيكها في بداية التفاعل، ويُطلق الكيميائيون على هذه العملية اسم «التفاعل الماصّ للحرارة » ( endo- thermic)، حيث إن ( endo )تعني «داخل » و

(thermic)تعني «حرارة». فالكمّادات الباردة المستخدمة لتخفيف الأورام التي تسببها الإصابات تستخدم التفاعلات الماصة للحرارة. تكون هذه الكمّادات الباردة مملوءة بمتفاعلات محفوظة داخل حاجز رقيق ينكسر عند فتح الكمّادة، فتختلط هذه المتفاعلات مع بعضها وتبدأ تفاعلاً ماصاً للحرارة. يقوم هذا التفاعل بامتصاص الحرارة من محيط المنطقة المصابة لأن أي مكان يلامس الكمّادة الباردة، مثل كاحل القدم المتورم، يصبح أكثر برودة.

كما يحرر التفاعل الكيميائي ( A + B → AB ) الطاقة عند تكوين الرابطة ( AB )، وتنطلق هذه الطاقة الزائدة

على شكل حرارة بطريقة التفاعلات الكيميائية تغيّرات الطاقة يسميها الكيميائيون «تفاعل طارد للحرارة » (exothermic) ، حيث إن البادئة ( exo ) تعني «خارج».

تستخدم الكمّادات الحارة التي يُستعان بها لتدفئة أيدي المتزلجين تفاعلات طاردة للحرارة. عند فتح الكمّادة الحارة، تمتزج المتفاعلات ويبدأ التفاعل الطارد للحرارة

حيث تنبعث الحرارة من الكمّادة إلى الجسم البارد، أي أن الحرارة تنتقل من الكمّادة إلى المناطق الباردة المحيطة بها فتبعث فيها الدفء والشعور بالحرارة. لكن هذه الكمّادات الحارة لا تنتج حرارة شديدة تسبب الحروق، رغم أن هناك أنواعاً أخرى من التفاعلات الطاردة للحرارة التي يمكن أن تنتج حرارة أشد. فتفاعلات الاحتراق، مثلاً، هي نوع من التفاعلات الطاردة للحرارة التي تنتج كمية كبيرة من الحرارة تؤدي إلى الاشتعال وحدوث الانفجارات.