تفاعلات التحلل في الكيمياء

تفاعلات التحلل

تفاعلات التحلل في الكيمياء هي أحد أنواع التفاعلات الكيميائية، وهي تفاعلات ينقسم فيها المركب إلى مادتين أبسط أو أكثر، كما وتتطلب معظم تفاعلات التحلل مدخلاً للطاقة على شكل حرارة أو ضوء أو كهرباء، علما أن الشكل العام لتفاعل التحلل هو:

AB → A + B

تتكون المركبات الثنائية من عنصرين كيميائيين فقط، إن أبسط نوع من أنواع تفاعل التحلل هو عندما يتحلل مركب ثنائي إلى عناصره، ومثال على ذلك أكسيد الزئبق الثنائي وهو مادة صلبة حمراء يتحلل عند تسخينه لينتج الزئبق وغاز الأكسجين.

2HgO (s) → 2Hg (l) + O2 (g)

يعتبر التفاعل أيضًا تفاعل تحلل حتى عندما لا يزال واحد أو أكثر من المنتجات عبارة عن مركبات، إذ تتحلل كربونات المعدن إلى أكسيد معدني وغاز ثاني أكسيد الكربون، وعلى سبيل المثال تتحلل كربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون:

CaCO3 (s)→CaO (s)+CO2 (g)

تتحلل هيدروكسيدات المعادن عندما يتم تسخينها من أجل إنتاج أكاسيد معدنية وماء، ويتحلل هيدروكسيد الصوديوم لإنتاج أكسيد الصوديوم والماء:

2NaOH (s) → Na2O (s) + H2O (g)

تتحلل بعض الأحماض غير المستقرة لإنتاج أكاسيد غير معدنية وماء، ويتحلل حمض الكربونيك بسهولة في درجة حرارة الغرفة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء:

H2CO3 (aq) → CO2 (g) + H2O (l)

والآن لنأخذ سؤال لتوضيح ما سبق عندما يمر تيار كهربائي عبر الماء النقي، فإنه يتحلل إلى عناصره، اكتب معادلة متوازنة لتحلل الماء؟

الخطوة الأولى: خطط للمشكلة.

الماء مركب ثنائي يتكون من الهيدروجين والأكسجين، غازات الهيدروجين والأكسجين المنتجة في التفاعل كلاهما جزيئات ثنائية الذرة.

الخطوة 2: حل المعادلة، المعادلة الهيكلية (غير المتوازنة):

H2O (l) → elec H2(g) + O2(g)

لاحظ الاختصار “كهربائي” أعلى السهم للإشارة إلى مرور تيار كهربائي لبدء التفاعل، وازن المعادلة السابقة:

2H2O (l) → elec 2H2 (g) + O2 (g)

الخطوة الثالثة: فكر في النتائج:

المنتجات عبارة عن عناصر والمعادلة متوازنة.

أمثلة على تفاعلات التحلل

تحدث تفاعلات التحلل في كل مكان حولنا لكننا غالبًا لا نلاحظها، وفيما يلي بعض الأمثلة الشائعة لتفاعلات التحلل:

• تحلل حمض الكربونيك في المشروبات الغازية والذي يمكن تمثيله بالمعادلة الكيميائية التالية:

H2CO3 → H2O + CO2

• التحليل الكهربائي للماء لإنتاج كلا من عنصري الهيدروجين والأكسجين.

ما هو عكس “تفاعل التحلل”؟

نقيض تفاعل التحلل هو تفاعل تركيبي، تتضمن مثل هذه التفاعلات تكوين منتج واحد من اثنين أو أكثر من المواد المتفاعلة.

هل جميع تفاعلات التحلل ماصة للحرارة؟

لا، ليست كل تفاعلات التحلل ماصة للحرارة، إذ يمكن أن يكون تفاعل التحلل ماصًا للحرارة أو طاردًا للحرارة، ومع ذلك فإن الأخير أكثر شيوعًا من السابق، على سبيل المثال: تحلل NO إلى N2 و O2 طارد للحرارة، تحلل الأوزون (O3) إلى الأكسجين (O2) طارد للحرارة.

ما هي تطبيقات تفاعلات التحلل؟

أحد التطبيقات الرئيسية لتفاعلات التحلل هو استخراج المعادن من خاماتها، وعلى سبيل المثال يمكن الحصول على الزنك من الكالامين بتعريضه لتفاعل التحلل، وبطريقة مماثلة يمكن الحصول على الصوديوم من كلوريد الصوديوم (NaCl).

تفاعل التحلل المزدوج: هو تفاعل من نوع تفاعلات التحلل حيث يتبادل مفاعلان مكونان الأيونات الموجبة والسالبة ويشكلان مركبين جديدين، ومثال على ذلك:

HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + HOH (l)

أنواع تفاعل التحلل

الأنواع الثلاثة الأساسية لتفاعلات التحلل هي:

تفاعل التحلل الحراري

يمكن أن يتم تعريف تفاعل التحلل الحراري بأنه تفاعل تحلل يتم تنشيطه بواسطة الطاقة الحرارية، وبمعنى آخر يتطلب تفاعل التحلل الحراري توفير الطاقة للمواد المتفاعلة في شكل حرارة، وهذه التفاعلات ماصة للحرارة بشكل عام لأن الطاقة مطلوبة لكسر الروابط الكيميائية وفصل العناصر المكونة، وفيما يلي مثال شائع عن تفاعل التحلل الحراري:

كربونات الكالسيوم CaCO3 → CaO + CO2

عند تسخينها تتحلل كربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون، ويتم استخدام هذه العملية في تصنيع الجير السريع وهو مادة مهمة في العديد من الصناعات.

تفاعل التحلل الالكتروليتي

تفاعل التحلل الإلكتروليتي هو نوع من أنواع تفاعلات التحلل، حيث يتم توفير طاقة التنشيط للتحلل في شكل طاقة كهربائية، ومثال على تفاعل التحلل الإلكتروليتي هو التحليل الكهربائي للماء، والذي يمكن تمثيله بالمعادلة الكيميائية التالية:

2H2O → 2H2 + O2

التحلل الضوئي أو التحلل الكيميائي الضوئي

تفاعل التحلل الضوئي هو نوع من أنواع تفاعلات التحلل الذي يتم فيه تكسير المادة المتفاعلة إلى مكوناتها عن طريق امتصاص الطاقة من الفوتونات، ومثال على ذلك تفاعل التحلل الضوئي وهو عبارة عن التحلل إلى جزيء أكسجين وأكسجين، كما هو موضح بالمعادلة الكيميائية الموضحة أدناه.

O3 + hν → O2 + O

استخدامات تفاعلات التحلل

صنع الأسمنت أو أكسيد الكالسيوم، بالنسبة للعمليات المعدنية: يتم استخلاص المعادن من أكاسيدها وكلوريداتها وما إلى ذلك، كما وتساهم تفاعلات التحلل من التخفيف من عسر الهضم الحمضي، وأيضا اللحام بالثرمايت.