نبذة تعريفية عن التفاعلات الكيميائية الطاردة والماصة للحرارة

2011 الكيمياء في حياتنا اليومية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

التفاعلات الكيميائية التفاعلات الكيميائية الطاردة للحرارة التفاعلات الكيميائية الماصة للحرارة الكيمياء

إن عملية الاحتراق هي إحدى أكثر التغيرات الكيميائية شيوعاً،  فعندما تحترق أي مادة تتحد مع الأكسجين في الهواء لتكّون مركّبات جديدة وتطلق الحرارة والطاقة الضوئية ضمن تفاعل قوي جداً .

تتفكك الروابط الكيميائية للمتفاعلات (المواد المتفاعلة) أثناء التفاعل الكيميائي مكوّنة بذلك روابط جديدة لإنشاء جزيئات المنتَج.

تحصل المنتَجات عادة على خصائص مختلفة من هذه  المتفاعلات بطريقة تختلف عمّا يحدث في التفاعل الفيزيائي، حيث تصبح عملية عكس التغيير الكيميائي صعبة في أغلب الأحيان، ويتعذر استعادة المواد إلى حالتها الأصلية، مثل مزج الرمل والماء.

 

يؤدي تفكك الروابط الكيميائية إلى استهلاك الطاقة، بينما يؤدي تكوينها إلى إطلاق تلك الطاقة، وإذا كان إنتاج الروابط الجديدة يحرر طاقة أكثر مما يلزم لتفكيك الروابط السابقة فإن الطاقة الناتجة خلال التفاعل تتحرر عادة على شكل حرارة أو ضوء.

أما إذا أدى الروابط الجديدة إلى إطلاق طاقة أقل، فينبغي عندئذ امتصاص تلك الطاقة أثناء عملية التفاعل.

وإذا كانت المتفاعلات تحوي طاقة أكبر من المنتَجات فينبغي امتصاص تلك الطاقة أثناء التفاعل.

 

يُطلق على التفاعلات الكيميائية التي تمتص الطاقة اصطلاح التفاعلات «الماصة للحرارة»، ويتم امتصاص الطاقة على شكل طاقة حرارية من المحيط حولها.

فعندما تضع كمّادة باردة على إصابة معينة في جسدك فإنك تستفيد من ميزة التفاعل الماص للحرارة.

وعند ثني الكمّادة فإنك بذلك تكسر الحاجز الرقيق الذي يفصل بين مادتين، ما يؤدي إلى تفاعلهما معاً، حيث يحدث التفاعل الماص للحرارة ويجري امتصاص الطاقة الحرارية من المحيط حولها – والمقصود بذلك عضو الجسم القريب من الكمّادة الباردة.

 

تسمى التفاعلات التي تطلق الحرارة بالتفاعلات «الطاردة للحرارة»، مثل الاحتراق الذي يُعدّ تفاعلاً طارداً للحرارة.

فعند احتراق الخشب، على سبيل المثال، تكون المتفاعلات (الخشب والأكسجين) لها طاقة أكبر من تلك الموجودة في المنتجات (غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والرماد)، وتُطلق هذه الطاقة أثناء عملية التفاعل على شكل حرارة وضوء (كألسنة اللهب).

إذا كانت تفاعلات الاحتراق تطلق الحرارة فلماذا نحتاج إلى إشعال النار؟ إن معظم التفاعلات الكيميائية لا تبدأ من تلقاء ذاتها، وإنما تحتاج إلى دفع ابتدائية – حرارية في أغلب الأحيان – كي تتمكن من متابعة عملية التفاعل.

 

كما أن التفاعل الطارد للحرارة، مثل الاحتراق الذي يطلق الكثير من الطاقة يحتاج إلى القليل من الحرارة لبدء التفاعل، ولهذا السبب نحتاج إلى تسخين الخشب قليلاً قبل أن يبدأ بالاحتراق.

تعمل العديد من مطافئ الحريق على عزل الأكسجين عن النار لأن عملية الاحتراق تحتاج إلى الأكسجين، وبإمكانك تجربة ذلك باستخدام مُطفِئة حريق من هذا النوع.

 

احتراق الخشب

تَطلق تفاعلات الاحتراق طاقة على هيئة حرارة، فعندما تحترق مادة ما تتحد مع الأكسجين لتكوّن مركّباً يسمى”الأكسيد“.

يحتوي معظم الوقود، مثل الخشب المبين في الصورة أدناه، على الهيدروجين والكربون.

 

يحترق الهيدروجين لينتج الماء (على شكل بخار ماء أو غاز)، بينما يشكّل الكربون غاز ثاني أكسيد الكربون عند احتراقه.

ولكن عند احتراق الكربون في الأماكن المغلقة، حيث لا تتوافر إلا نسبة ضئيلة من الأكسجين، يتكوّن غاز سام هو غاز أول أكسيد الكربون (الذي يحتوي على نسبة أقل من الأكسجين)، ما يجعل اندلاع الحرائق في الأماكن المغلقة أمراً في غاية الخطورة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]