تفاعل الاحلال

الليثيوم
Li
البوتاسيوم
K
الصوديوم
Na
الباريوم
Ba
الكالسيوم
Ca
الماغنسيوم
Mg
الألومنيوم
Al
الخارصين
Zn
الحديد
Fe
القصدير
Sn
الرصاص
Pb
الهيدروجين
H
النحاس
Cu
الزئبق
Hg
الفضة
Ag
الذهب
Au


تحدث تفاعلات الإحلال عندما يكون هناك عنصر نشط "أكثر فاعلية" يحل محل عنصر آخر ذي نشاط "أقل فاعلية" في مركب آخر .
وتحدد هذه التفاعلات عادة بمعرفة العناصر الأكثر نشاطا من خلال متسلسلة النشاط الكيميائي (متسلسلة النشاط الكيميائي هي ترتيب العناصر الفلزية ترتيبا تنازليا حسب درجة نشاطها الكيميائي , ويحل العنصر الأكثر نشاطا محل العنصر الأقل نشاطا) .
وتحل العناصر التي تسبق الهيدروجين في السلسلة محل الهيدروجين في الأحماض, أما التي تلي الهيدروجين في السلسلة فلا تحل محله في الأحماض إلا بشروط كيميائية خاصة .
تنقسم تفاعلات الإحلال إلى نوعين :
(أ) تفاعلات الإحلال البسيط :
هي تفاعلات يتم فيها إحلال عناصر محل عنصر آخر , بشرط أن يكون العنصر الذي سيحل محل غيره أكثر نشاطا منه .
ويمكن تمثيل تفاعلات الإحلال البسيط باستخدام دبابيس الورق كما بالشكل (6)
1) إحلال فلز محل هيدروجين الماء أو الحمض :
تحل الفلزات محل هيدروجين الماء , وينتج هيدروكسيد الفلز ويتصاعد غاز الهيدروجين .
نشاط : اكتشف تفاعل الماء مع الصوديوم .
الأدوات : قطعة صوديوم صغيرة – كأس بها ماء .
الخطوات : ضع قطعة الصوديوم في كأس الماء .
ماذا تلاحظ ؟
.................................................. ..................................................
ماذا تستنتج ؟
.................................................. ..................................................


(خطر) احتياطات الأمان :
· كن حذرا عند إجراء هذا التفاعل , لأنه يؤدي إلى انفجار واشتعال , كما يجب وضع قطعة صغيرة جدا من الصوديوم .

معادلة التفاعل هي :
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 + حرارة
تتفاعل بعض الفلزات مع الماء , حيث تحل الفلزات محل هيدروجين الماء وينتج ملح ويتصاعد غاز الهيدروجين .
نشاط : اكتشف إحلال الفلزات محل هيدروجين الحمض .
الأدوات : حمض كبريتيك مخفف – 3 كؤوس – خارصين – خراطة ألومنيوم – خراطة نحاس .
الخطوات :
1- ضع في الكأس الأولى قليلا من الخارصين , وفي الثانية قليلا من خراطة ألومنيوم , وفي الثالثة خراطة النحاس .
2- ضع في كل كأس قليلا من حمض الهيدروكلوريك المخفف .
ماذا تلاحظ ؟
.................................................. ..................................................
· ماذا تلاحظ في كأس الخارصين ؟ ...............................
· هل حدث تفاعل مع خراطة النحاس ؟ ...............................
لا يتفاعل النحاس بإضافة حمض الهيدروكلوريك المخفف , بينما يتفاعل الخارصين في الحال مكونا ملحا وغاز الهيدروجين .
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
وبعد فتر قليلة يكون الخارصين قد تفاعل تماما ويكون الألومنيوم قد بدأ في التفاعل مكونا ملحا وغاز الهيدروجين الذي يكون أعنف من تفاعل الخارصين , أما النحاس فلا يتفاعل .
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
2) إحلال فلز محل آخر في أملاحه :
بعض الفلزات يمكن أن تحل محل فلزات أخرى في محاليل أملاح الفلزات التي تليها في متسلسلة النشاط الكيميائي .
نشاط : إحلال فلز محل آخر في أحد أملاحه .
الأدوات : كأس – كبريتات نحاس زرقاء – قطع ماغنسيوم .
الخطوات : ضع قطع الماغنسيوم في كأس بها كبريتات نحاس زرقاء .
لاحظ التغيرات التي تحدث .
.................................................. ..................................................
عنصر الماغنسيوم أكثر نشاطا من عنصر النحاس , لذلك يحل محله في محلول كبريتات النحاس , حيث يترسب النحاس (بني محمر) في الكأس ويتحول المحلول إلى كبريتات الماغنسيوم .
Mg = CuSO4 MgSO4 + Cu
(ب) تفاعلات الإحلال المزدوج :
هي تفاعلات تتم فيها عملية تبادل مزدوج بين شقي (أيونات) مركبين لينتجا مركبين جديدين , ويتم في هذا التفاعل الاستبدال بين العناصر في المواد المتفاعلة , بحيث يأخذ كل عنصر مكان العنصر الآخر ليكونا مركبين مختلفين في المواد المتفاعلة .
وتنقسم أنواع تفاعلات الإحلال المزدوج إلى :
(1) تفاعل حمض مع قلوي (التعادل)
التعادل هو تفاعل حمض وقلوي لتكوين ملح وماء .
حمض + قلوي ملح + ماء

مثل تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع هيدروكسيد الصوديوم , وينتج ملح كلوريد الصوديوم وماء , وعند تسخين المحلول يتبخر الماء ويتبقى كلوريد الصوديوم .
NaOH + HCl NaCl + H2O
(2) تفاعل الحمض مع الملح
تتفاعل الأحماض مع الأملاح ويتوقف ناتج التفاعل على نوع كل من الحمض والملح .
نشاط : اكتشف تفاعل حمض الهيدروكلوريك وكربونات الصوديوم .
المواد والأدوات : حمض هيدروكلوريك – مسحوق كربونات صوديوم – دجاجة بلاستيك – بالون .
الخطوات :
1- ضع كمية من حمض الهيدروكلوريك في الزجاجة .
2- ضع كمية من كربونات الصوديوم في البالون .
3- أدخل فوهة البالون في فوهة الزجاجة .
4- اقلب البالون برفق , بحيث تسقط كمية كربونات الصوديوم في الزجاجة .
ماذا تلاحظ داخل الزجاجة ؟
.................................................. ..................................................
ماذا تلاحظ على شكل البالون ؟
.................................................. ..................................................
5- بحرص شديد أغلق فوهة البالون , ثم انزع البالون من الزجاجة .
6- مرر الغاز المتجمع في البالون في ماء جير رائق .
ماذا تلاحظ ؟
.................................................. ..................................................
يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع كربونات الصوديوم ويتكون كلوريد الصوديوم وماء وغاز ثاني أكسيد الكربون الذي يعكر ماء الجير الرائق .
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2
(3) تفاعل محلول ملح مع محلول ملح آخر
تفاعلات الإحلال المزدوج بين محاليل الأملاح تكون مصحوبة بتكوين راسب , عند إضافة محلول نترات الفضة إلى محلول كلوريد الصوديوم يتكون راسب أبيض من كلوريد الفضة .
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl
(جـ) الأكسدة والاختزال :
عند إمرار غاز الهيدروجين على أكسيد النحاس الساخن فإن الهيدروجين ينتزع الأكسجين من أكسيد النحاس ويتكون الماء , ويتحول , ويتحول أكسيد النحاس إلى النحاس .
H2 + CuO Cu + H2O
في هذا التفاعل يقال إن الهيدروجين قد تأكسد , لأنه اتحد مع الأكسجين , بينما أكسيد النحاس قد اختزل , لأنه نزع منه الأكسجين .
ونقول أيضا إن أكسيد النحاس عامل مؤكسد , لأنه أكسد الهيدروجين , بينما الهيدروجين عامل مختزل , لأنه اختزل أكسيد النحاس إلى نحاس .
الأكسدة

هي عملية كيميائية ينتج عنها زيادة نسبة الأكسجين في المادة أو نقص نسبة الهيدروجين فيها
الاختزال

هو عملية كيميائية ينتج عنها نقص نسبة الأكسجين في المادة أو زيادة نسبة الهيدروجين فيه
العامل المؤكسد
هو المادة التي تعطي الأكسجين أو تنتزع الهيدروجين أثناء التفاعل الكيميائي
العامل المختزل
هو المادة التي تنتزع الأكسجين أو تعطي الهيدروجين أثناء التفاعل الكيميائي
هناك تفاعلات كيميائية تتضمن عمليات تأكسد واختزال ولا تحتوي على أكسجين أو هيدروجين , فعند تفاعل الصوديوم مع الكلور تحدث عملية أكسدة واختزال ينتج عنها تكون كلوريد الصوديوم أو ما يعرف باسم ملح الطعام .
تعلمت أن تكافؤ الصوديوم أحادي لأنه يفقد إلكترونا واحدا , بينما تكافؤ الكلور أحادي لأنه يكتسب إلكترونا واحدا , ويكون التعبير عن التفاعل السابق بالمعادلة التالية :
2Na + Cl2 2NaCl
نلاحظ في هذا التفاعل أن ذرة الصوديوم تحولت إلى أيون الصوديوم , بينما تحولت ذرة الكلور إلى أيون الكلور .
ذرة الصوديوم فقدت إلكترونا واحدا وتحولت من ذرة متعادلة إلى أيون الصوديوم الموجب +1 وتسمى تلك العملية أكسدة .
2Na 2Na+ + 2e-
وحيث إن الإلكترونات لا يمكن أن تبقى حرة فإنها تنتقل إلى ذرات الكلور (تكتسب إلكترونات) وتتحول إلى أيونات الكلور السالبة –1 , وتسمى تلك العملية "اختزالا" .
Cl2 + 2e- 2Cl-
الأكسدة

عملية كيميائية تفقد فيها ذرة العنصر3إلكترونا أو أكثر .
الاختزال

عملية كيميائية تكتسب فيها ذرة العنصر إلكترونا أو أكثر
العامل المؤكسد
هو المادة التي تكتسب إلكترونا أو أكثر أثناء التفاعل
العامل المختزل
هو المادة التي تفقد إلكترونا أو أكثر أثناء التفاعل الكيميائي .
نلاحظ أن عمليتي الأكسدة والاختزال عمليتان متلازمتان تحدثنا معا .

Read more: [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]