تفاعل الكلور والهيدروجين يوّضح عملية التفاعل الكيميائي الضوئي

2٬866 دقيقة واحدة

2015 علوم القرن الـ21 الكيمياء

براون بير

KFAS

عملية التفاعل الكيميائي الضوئي تفاعل الكلور والهيدروجين الكيمياء

كما رأينا , فإن معظم التفاعلات الكيميائية تتطلب الطاقة لجعلها تبدأ. حتى تلك الطاقة تأخذ شكل الحرارة ولكن بعض التفاعلات تثار بالضوء.

والضوء هو نوع من الطاقة الكهرومغناطيسية والتي تسير «كعلب» متناهية الصغر تسمى الفوتونات “Photons”, حيث تعتمد طاقتها على طول موجة الضوء.

وعندما تمتص ذرة أو جزيء فوتون الضوء , فإنها تتخذ ما يسمى حالة الهياج حيث تزداد طاقتها. وتستطيع بسهولة أن يكون لها دور في التفاعل.

أفضل ما يُعرف عن التفاعلات الكيميائية الضوئية تحدث في عملية التصوير. إن عملية إعطاء الحياة للتركيب الضوئي هو مثال آخر من التفاعل الكيميائي الضوئي.

وسيتم شرح ذلك فيما بعد, تحدث عمليات كيميائية ضوئية أخرى في شبكية العين وتكون مسؤولة عن الرؤية.

تفاعل الكلور والهيدروجين

واحدة من أول التفاعلات الكيميائية الضوئية التي يجب دراستها بالتفصيل كانت فعل الضوء على خليط جاف من غازي الكلور والهيدروجين.

والنتيجة النهائية للتفاعل هي تكوين كلوريد الهيدروجين والذي يحدث في سلسلة من المراحل تصنع تفاعل سلسلة كيميائية. وبدايةً فإنه في مرحلة البدء يشطر الضوء جزيئات الكلور إلى ذرتين من

الكلور (Cl), وكل جزيء كلور يمتص فوتونا واحدا من الضوء في العملية. ثم بعد ذلك في مرحلة الانتشار, فإن كلا من ذرة الكلور العالية التفاعل تتفاعل في الحال مع جزيء الهيدروجين ليكون كلوريد الهيدروجين (HCl) وذرة هيدروجين حرة (H).

وتتفاعل ذرة الهيدروجين الحرة مع جزيء كلور آخر لتنتج كلوريد الهيدروجين أكثر وذرة كلور حرة أخرى.

وهذان التفاعلان الثاني والثالث يتكرران مرات ومرات وهو ما يسمى بسلسلة التفاعل. وقد تتم بسرعة أكثر لدرجة قد تحدث انفجاراً.

وقد يصل التفاعل إلى نهايته في المرحلة النهائية, عندما يتم إزالة كل ذرات الكلور والهيدروجين –حاملات السلسلة– لأنهما يتحدان ليُكوّنا كلوريد الهيدروجين.

يحدث تفاعل مشابه سلسلي ناجم عن الضوء بين الميثان والكلور. وأثناء البدء, تشطر طاقة الضوء جزيئات الكلور إلى ذرات.

ويشمل الانتشار إنتاج جذور الميثيل (الشكل غير الثابت وعالي التفاعل من الميثان). وأثناء الانتهاء , تتحد ذرات الكلور وجذور الميثان بطرق عدة لتكون الكلور , الإيثان والكلوروميثان