أكبر كمية من الناتج يمكن الحصول عليها من كمية المادة المتفاعلة المعطاة
يمكن الإجابة علي السؤال التالي أن أكبر كمية من الناتج يمكن الحصول عليها من كمية المادة المتفاعلة المعطاة هي العائد النظري، أحيانًا عند كتابة المعادلة الكيميائية نظريًا على الورق ومحاولة تنفيذها عمليًا في المختبرات، قد لا تتوافق النتائج المتحصل عليها مع التوقعات. وهذا يعود إلى عدة أسباب محتملة، مثل حدوث تفاعلات جانبية بين المكونات، بطء سرعة التفاعل، جودة غير مثالية للمواد المستخدمة في التفاعل، وغيرها.
نتيجة لهذه العوامل يظهر ما يُعرف بالمردود في التفاعل الكيميائي. يُقصد بالمردود الكمية الفعلية للمنتج النهائي التي تتشكل في التفاعل مقارنةً بالكمية المتوقعة نظريًا. يُمكن تقسيم المردود إلى نوعين: المردود الفعلي والمردود النظري. وبالتالي فإن الناتج في التفاعل الكيميائي يعتمد على قياس المردود الفعلي ومقارنته بالمردود النظري. يتم استخدام هذه المفاهيم في فهم أسباب الاختلاف بين النتائج المتوقعة والفعلية في التفاعلات الكيميائية.
ما المقصود بالتفاعلات الكيميائية
التفاعلات الكيميائية هي التغييرات التي تحدث في تركيب الجزيئات والروابط الكيميائية بينها. تتضمن هذه التفاعلات إعطاء مواد جديدة بناءً على مواد أولية، ويصاحب ذلك تحرير أو امتصاص للطاقة.
عندما تحدث التفاعلات الكيميائية، يتم كسر الروابط الكيميائية في المستقبلات المشاركة وتشكيل روابط جديدة لتكوين المنتجات. يتم تمثيل هذه التفاعلات بواسطة المعادلات الكيميائية، حيث توضح التفاعل الذي يحدث بين المركبات والمواد الكيميائية.
تتنوع التفاعلات الكيميائية في طبيعتها ونوعها، وتشمل مجموعة واسعة من العمليات مثل التفاعلات الاحتراقية، والتفاعلات الاختزال والأكسدة، والتفاعلات التحللية، والتفاعلات الترسيبية، والتفاعلات التحويلية، وغيرها الكثير.
أنواع التفاعلات الكيميائية
تعتبر التفاعلات الكيميائية أساسية في فهم العمليات الكيميائية والتحكم فيها، وتلعب دورًا حاسمًا في الكيمياء العضوية والكيمياء اللاعضوية والصيدلة والصناعة والعديد من المجالات الأخرى وفيما يلي أنواع التفاعلات:
التفاعل المركب (Combination Reaction): في هذا التفاعل تتفاعل مادتان أو أكثر لتشكيل منتج واحد جديد. يمكن أن يكون التفاعل المركب بين عناصر أو بين مركبات. مثال على ذلك هو تفاعل الهيدروجين (H2) مع الأكسجين (O2) لتشكيل الماء (H2O).
رد فعل النزوح (Displacement Reaction): يحدث في هذا التفاعل استبدال أحد العناصر في مركب معدني بعنصر آخر. يتم ذلك عندما يكون العنصر الأكثر نشاطًا يستبدل العنصر الأقل نشاطًا في المركب. مثال على ذلك هو تفاعل بين النحاس (Cu) وحمض الكبريتيك (H2SO4) ليتم استبدال الهيدروجين في حمض الكبريتيك بالنحاس لتكوين كبريتات النحاس (CuSO4) وإطلاق الهيدروجين.
رد فعل مزدوج النزوح (Double Displacement Reaction): يحدث استبدال في التفاعل بين العناصر في اثنين من المركبات. يتم تبادل المكونات بين المركبات لتكوين مركبات جديدة. مثال على ذلك هو تفاعل بين كلوريد الصوديوم (NaCl) ونترات الفضة (AgNO3) لتكوين كلوريد الفضة (AgCl) ونترات الصوديوم (NaNO3).
رد فعل التحلل (Decomposition Reaction): يتحلل مركب واحد إلى مركبات أبسط عند تعرضه للتأثير الحراري أو الكيميائي أو الكهربائي. يمكن أن يكون التحلل التفاعلي لمركب واحد أو التحلل الكهربائي لمركب بوجود تيار كهربائي. مثال على ذلك هو تحلل أكسيد الهيدروجين (H2O) إلى الهيدروجين (H2) والأكسجين (O2) تحت تأثير التيار الكهربائي.
معادلة الترسيب (Precipitation Equation): تعني معادلة الترسيب تحويل محلولين إلى مركب صلب غير قابل للذوبان، ويُطلق عليه الترسيب. يتم ذلك عندما تتفاعل مذيبات معينة لتكوين مركب صلب جديد يترسب في المحلول. مثال على ذلك هو تفاعل بين كلوريد الباريوم (BaCl2) وكبريتات الصوديوم (Na2SO4) لتكوين باريوم سلفات (BaSO4) الذي يترسب كمادة صلبة في المحلول.
العائد النظري والعائد الفعلي
هناك اختلاف في النسب بين المردود النظري والمردود الفعلي، ويمكن توضيح مفهوم كل منهما كمايلي:
المردود النظري: يشير المردود النظري إلى الكمية المتوقعة من المنتجات التي يمكن الحصول عليها بناءً على الحسابات والتوقعات النظرية. ويتم تحديده بواسطة المعادلات الكيميائية وتوازن المواد المتفاعلة. يعكس المردود النظري القدر الذي يمكن أن يكون عليه التفاعل إذا تم تنفيذه بشكل مثالي.
المردود الفعلي: يشير المردود الفعلي إلى الكمية الفعلية من المنتجات التي يتم الحصول عليها في التجربة الفعلية أو العملية العملية. يمكن أن يتأثر المردود الفعلي بعوامل مختلفة مثل الفقدانات أثناء التفاعل، والتفاعلات الجانبية، وتشكيل المنتجات الفرعية. ويُعد أيضاً قياسًا لكفاءة التفاعل الفعلية تحت الظروف الفعلية.
