حل درس التفاعلات الكيميائية أحياء ثاني عشر عام

حل درس التفاعلات الكيميائية أحياء ثاني عشر عام

التفاعلات الكيميائية 

تسمح التفاعلات الكيميائية للكائنات الحية بالنمو والتطور والتكاثر والتكيف.

المتفاعلات والنواتج 

تكون السيارة الجديدة المطلية بالكروم اللامع وذات المظهر النظيف جذابة للعديد من السائقين. لكن مع مرور الوقت، قد تصدأ هذه السيارة وتفقد بريقها. والصدأ هو منيجة تغير كيميائي يسمى تفاعلا كيميائيا والتفاعل الكيميائي هو عملية تتخذ خلالها الذرات أو مجموعات الذرات الموجودة في المواد ترتيبا جديدا يتسبب في تحول هذه المواد إلى مواد أخرى تتكسرالروابط الكيميائية وتتكون خلال التفاعلات الكيميائية. فالصدأ الذي يغطي السلسلة  هو مركب يسمى أكسيد الحديد (Fe2O3 ) تكون عندما تفاعل األكسجين (O2 )الموجود في الهواء مع الحديد (Fe) . من المهم معرفة أن الموار قدتطرأ عليها تغيرات لا تنطوي على تفاعلات كيميائية على سبيل المثال، فكر في الماء الظاهر في الشكل 13 ،حيث تمر المياه بتغير فيزيائي  يؤدي التغير الفيزيائي إلى تغير  في شكل المادة وليس في تركيبها. فالماء يظل ماء قبل التغيير وبعده كيف تعرف بحدوث تفاعل كيميائي؟ على الرغم من أنك قد لا تكون على دراية بكل التفاعلات التي تحدث داخل جسمك إلا أنك أن تعلم  سطح السلسلة  قد تغير  فالجسم الذي كان فضيا أو لامعا  أصبح الأن باهتا وبنيا مائلا إلى البرتقالي ومن الأدلة الأخرى  أنتاج حرارة أو ضوء وتكون غاز جديد أو سائل جديد أو مادة صلبة جديدة .

المعادلات الكيميائية 

عند كتابة العلماء للتفاعلات الكيميائية، يعبرون عن كل مكون من مكونات  التفاعل في معادلة كيميائية. ففي المعادلات الكيميائية المكتوبة، تصف الصيغ الكيميائية المواد المتفاعلة مع أسهم تشير إلى عملية التغيير .

المتفاعلات والمنتجات 

 تظهر المعادلة الكيميائية المتفاعلات، أي الموادالكيميائية يبدأ التفاعل بها، على يسار السهم، وتظهر النواتج، أي المواد الكيميائية أثناء التفاعل، على يمين السهم. وعند قراءة المعادلة نقول عوضا عن المتكوبة  السهم:”يعطي” أو يتفاعل ليكون 

المتفاعالت ← النواتج

يمكن كتابة المعادلة الكيميائية التالية لوصف التفاعل الذي يوفر الطاقة لاعبي الكرة الطائرة في الشكل 14.

C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O

يتفاعل الجلوكوز مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء.

المعادلات المتوازنة 

المعادلات المتوازنة في التفاعلات الكيميائية، لا يمكن استحداث مادة أو إفناؤها يطلق على هذا المبدأ اسم قانون حفظ الكتلة.  لذا يجب أن تظهر جميع المعادلات الكيميائية هذا التوازن في الكتلة ما يعني أن عدد ذرات كل عنصر في لاتفاعلات يجب أن يكون مساويا لعدد ذرات العنصر نفسه في النواتج وتستخدم المعاملات لضمان تساوي عدد الذرات لكل عنصر في الطرفين. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2Oلكل عنصر، اضرب المعامل في الرمز السفلي. ترى في هذا المثال أنه يوجد ست ذرات كربون واثنتي عشرة ذرة هيدروجين وثماني عشرة ذرة أكسجين على كل من طرفي السهم. وتؤكد المعادلة تساوي عدد الذرات في كل من الطرفين وبالتالي تكون المعادلة موزونة.

طاقة التفاعلات 

يتكون كعك السكر من دقيق وسكر ومكونات أخرى تختلط معا لكنها لا تتحول  إلى كعك إلى أن خبز  الربط بالفيزياء يتكون خبز. شيء ما يجب أن يطلق هذا التحول من عجين إلى كعك. إن مفتاح بدء التفاعل الكيميائي هو الطاقة. التفاعلات الكيميائية التي تحول العجين إلى كعك مصدرها الطاقة الحرارية. وبالمثل،فإن معظم المركبات الموجودة في الكائنات الحية لا يمكنها أن تتحول بواسطة التفاعلات الكيميائية من دون مصدر للطاقة.

طاقة التنشيط 

يطلق هذا التعريف على الحد الأدنى من الطاقة الازمة لكي تكون المتفاعلات نواتج في تفاعل كيميائي اسم طاقة التنشيط. على سبيل المثال أنت تعلم أن الشمعة لن  شعل فتيلها، أي إن اللهب يوفر طاقة التنشيط لتفاعل المواد الكيميائية في فتيل الشمعة مع الأكسجين في هذه الحالة، بمجرد بدء التفاعل، لا يعود بحاجة إلى المزيد من الطاقة وتستمر الشمعة في الأحتراق من تلقاء نفسها أن طاقة التنشيط أساسية لبدء التفاعل لكي تكون المتفاعالت X و Y الناتج XY  يلزم وجود طاقة لبدء التفاعل وتمثل قمة التمثيل البياني مقدار الطاقة الذي يجب إضافته إلى النطام لكي لأطلاق التفاعل لبدء التفاعل. تجدر الأشارة إلى أن بعض التفاعلات نادرا ماتحدث لأنها تحتاج إلى مقدار كبير للغاية من طاقة التنشيط.

تغيرالطاقة في التفاعلات الكيميائية 

تغير الطاقة في التفاعالت الكيميائية قارن بين كيفية تغير الطاقة أثناء التفاعل المبين في التمثيل البياني والتفاعل المبين في التمثيل البياني .يحتاج التفاعلان إلى طاقة تنشيط كي ينطلقا. لكن في التفاعل المبين في الشكل 15 ،يكون للناتج طاقة أقل مما للمتفاعلات، فهو تفاعل طارد للحرارة أي يطلق الطاقة على شكل طاقة حرارية. في حين أن التفاعل المبين البياني في الشكل 16 هو ماص للحرارة، أي يحدث فيه امتصاص لطاقة حرارية،ويكون للناتج طاقة أكبر مما للمتفاعلات. في كل تفاعل كيميائي، يحدث تغير في الطاقة نتيجة تكون الروابط الكيميائية أو تكسرها  أثناء تكوين المتفاعلات من النواتج تحاول التفاعالت الطاردة للحرارة الحفاظ على درجة حرارة الجسم الداخلية عند حوالي C°37.

الإنزيمات 

أن الكائنات الحية تعتبر مصانع كيميائية تحركها تفاعلات كيميائية لكن حدوث  هذه التفاعلات الكيميائية يكون بطيئا للغاية عند تنفيذها في المختبر لأن مقدار طاقة التنشيط اللازمة لها يكون كبيرا لكي تكون هذه التفاعلات الكيميائية مفيدة  اللكائنات الحية يلزم وجود مواد إضافية أخرى في مكان حدوثها لتقلل من مقدار طاقة التنشيط الالزمة ولتسمح بتقدم التفاعل بسرعة.الحفاز  مادة تقلل من مقدار طاقة التنشيط الازمة لبدء التفاعل الكيميائي.  وعلى الرغم من أهمية الحفاز في تسريع التفاعل الكيميائي، إلا أنه لا يعمل على زيادة مقدار الناتج ولا يستهلك في التفاعل  ويستخدم العلماء أنواع كثيرة من الحفازات  لكي تحدث التفاعلات بشكل أسرع آلأف المرات  مما لو حدثت من دونها تعد بروتينات خاصة تسمى الأنزيمات حفازات  حيوية تزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية في التفاعلات الحيوية ، فالإنزيمات ضرورية للحياة  قارن بين تقدم التفاعل في التمثيل البياني  لمعرفة تأثير الإنزيم في التفاعل الكيميائي  والأنزيم كأي حفاز لا يستهلك في التفاعل الكيميائي ويمكن استخدامه مرة أخرى بعد مساهمته في أي تفاعل كيميائي . إن اسم الإنزيم يصف ما يقوم به. على سبيل المثال، الأميليز إنزيم مهم موجود في اللعاب. إن هضم الطعام يبدأ في الفم عندما يعمل الأميليز على تسريع تحليلّ الأمليز أحد مكونات النشا. وكما هو حال الأميليز، فإن معظم الإنزيمات يختص كل منها بتفاعل واحد.تؤثر الإنزيمات في الكثير من العمليات الحيوية. فعندما تلدغ أفعى سامة إنسان تحلل الإنزيمات الموجودة في السم أنسجة خلايا الدم الحمراء لدى الأنسان. كما إن التفاح الأخضر الصلب ينضج نتيجة نشاط الأنزيمات، ويوفر كل من عمليتي البناء الضوئي والتنفس الخلوي الطاقة للخلية بمساعدة الأنزيمات. وتماما كما النحلة العاملة مهمة في بقاء خلية النحل، فإن الأنزيم هي العامل الكيميائي في الخلايا .