تفاعلات كيميائية تحدث في حياتنا اليومية

تفاعلات كيميائية تحدث في حياتنا اليومية

Chemical Reactions in Everyday Life

تفاعلات كيميائية تحدث في حياتنا اليومية

توجد الكيمياء في كل مكان من حولك ، وليس فقط في المختبر. تتفاعل المادة لتشكيل منتجات جديدة من خلال عملية تسمى التفاعل الكيميائي أو التغيير الكيميائي. في كل مرة تقوم بالطبخ أو تنظيف مكان ما ، فأن الكيمياء تعمل دائما.

جسمك يعيش وينمو بفضل التفاعلات الكيميائية. هناك تفاعلات تحدث عند تناول الأدوية ، وإشعال الكبريت ، وعند الرسم. هذه الأمثلة على التفاعلات الكيميائية من الحياة اليومية هي عينة صغيرة لمئات الآلاف من التفاعلات التي توجد في حياتنا.

امثلة على بعض التفاعلات كيميائية التي تحدث في حياتنا اليومية

1-     البناء الضوئي Photosynthesis

تعمل النباتات تفاعلًا كيميائيًا يسمى التركيب الضوئي لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى طعام (جلوكوز) وأكسجين. وهوا احد أكثر التفاعلات الكيميائية اليومية شيوعًا وأيضًا واحد من أهم التفاعلات لأن هذه هي الطريقة التي تنتج بها النباتات الغذاء لأنفسها وللحيوانات وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين. معادلة التفاعل هي:

6 CO₂ + 6 H₂O + light → C​₆H₁₂O₆ + 6 O₂

2-    التنفس الخلوي الهوائي Aerobic Cellular Respiration

التنفس الخلوي الهوائي هو العملية المعاكسة لعملية التمثيل الضوئي حيث يتم دمج جزيئات الطاقة مع الأكسجين الذي نتنفسه لإطلاق الطاقة التي تحتاجها خلايانا بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. الطاقة التي تستخدمها الخلايا هي طاقة كيميائية في شكل ATP ، أو أدينوزين ثلاثي الفوسفات.

فيما يلي المعادلة العامة للتنفس الخلوي الهوائي:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energy (36 ATPs)

3-    التنفس اللاهوائي Anaerobic Respiration

التنفس اللاهوائي هو مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تسمح للخلايا باكتساب الطاقة من الجزيئات المعقدة دون الأكسجين. تقوم خلايا عضلاتك بإجراء التنفس اللاهوائي كلما استنفدت الأكسجين الذي يتم توصيله إليها ، كما هو الحال أثناء التمرين المكثف أو المطول. يتم عمل التنفس اللاهوائي عن طريق الخميرة والبكتيريا للتخمير لإنتاج الإيثانول وثاني أكسيد الكربون والمواد الكيميائية الأخرى التي تصنع الجبن والزبادي والخبز والعديد من المنتجات الشائعة الأخرى.

المعادلة الكيميائية العامة لشكل واحد من أشكال التنفس اللاهوائي هي:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + energy

4-   الإحتراق Combustion

في كل مرة تشعل عود ثقاب ، تحرق شمعة ، أو تشعل اي نار ، ترى تفاعل الاحتراق. يجمع الاحتراق بين الجزيئات النشطة بالأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء.

على سبيل المثال ، معادلة تفاعل احتراق البروبان ، الموجودة في شبكات الغاز وبعض المواقد ، هي:

C₃H₈ + 5O₂ → 4H₂O + 3CO₂ + energy 

5-    الصدأ Rust

بمرور الوقت ، يطور الحديد طبقة حمراء متقشرة تسمى الصدأ. هذا مثال على تفاعل الأكسدة. وتشمل الأمثلة اليومية الأخرى تشكيل زنجار على النحاس وتشويه الفضة.

فيما يلي المعادلة الكيميائية لصدأ الحديد:

Fe + O₂ + H₂O → Fe₂O₃. XH₂O

6-    التبادل Metathesis

إذا قمت بدمج الخل وصودا الخبز لصنع تجربة بركان كيميائي أو حليب مع مسحوق الخبز في الوصفة ، فستواجه إزاحة مزدوجة ، أو تفاعل ما بعد التحول (بالإضافة إلى البعض الآخر). يتم إعادة تجميع المكونات لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء. يشكل ثاني أكسيد الكربون فقاعات في البركان ويساعد على زيادة المخبوزات.

تبدو هذه التفاعلات بسيطة من الناحية العملية ولكنها غالبًا ما تتكون من خطوات متعددة. فيما يلي المعادلة الكيميائية العامة للتفاعل بين صودا الخبز والخل:

HC₂H₃O₂(aq) + NaHCO₃(aq)  → NaC₂H₃O₂(aq) + H₂O() + CO₂(g)

7-     الكيمياء الكهربائية Electrochemistry

تستخدم البطاريات تفاعلات كهروكيميائية أو اختزال لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال التلقائية في الخلايا الجلفانية ، بينما تحدث التفاعلات الكيميائية غير التلقائية في الخلايا الإلكتروليتية.

8-   الهضم Digestion

تحدث آلاف التفاعلات الكيميائية أثناء الهضم. بمجرد وضع الطعام في فمك ، يبدأ إنزيم في اللعاب يسمى الأميليز amylase  بتكسير السكريات والكربوهيدرات الأخرى إلى أشكال أبسط يمكن لجسمك امتصاصها. يتفاعل حمض الهيدروكلوريك في معدتك مع الطعام لكسره بشكل أكبر ، بينما تشق الإنزيمات البروتينات والدهون حتى يمكن امتصاصها في مجرى الدم من خلال جدران الأمعاء.

9-    تفاعلات حمض – قاعده Acid-Base Reactions

عندما تقوم بدمج حمض (على سبيل المثال ، الخل أو عصير الليمون أو حامض الكبريتيك أو حمض المورياتك) مع قاعدة (مثل صودا الخبز أو الصابون أو الأمونيا أو الأسيتون) ، فأنت تقوم بتفاعل حمض – قاعده. تحيد هذه التفاعلات الحمض والقاعدة لإنتاج الملح والماء.

كلوريد الصوديوم ليس هو الملح الوحيد الذي يمكن تشكيله. على سبيل المثال ، هذه هي المعادلة الكيميائية لتفاعل حمض – قاعده التي تنتج كلوريد البوتاسيوم ، بديل ملح الطعام المشترك:

HCl + KOH → KCl + H₂O

10- تفاعلات الصابون والمنظفات Soap and Detergent Reactions

اليه تنظيف الصابون والمنظفات عن طريق التفاعلات الكيميائية. يستحلب الصابون الأوساخ ، مما يعني أن البقع الزيتية ترتبط بالصابون حتى يمكن رفعها بالماء. تعمل المنظفات كمواد خافضة للتوتر السطحي ، وتقلل من التوتر السطحي للماء بحيث يمكنها التفاعل مع الزيوت ، وعزلها ، وشطفها بعيدًا.

11- الطبخ Cooking

يستخدم الطبخ الحرارة لإحداث تغييرات كيميائية في الطعام. على سبيل المثال ، عندما تقوم بغلي بيضة ، يمكن أن يتفاعل كبريتيد الهيدروجين الناتج عن تسخين بياض البيض مع الحديد من صفار البيض لتشكيل حلقة خضراء رمادية حول صفار البيض. عند تحمير اللحم أو المخبوزات ، ينتج تفاعل  Maillard بين الأحماض الأمينية والسكريات لونًا بنيًا ونكهة مرغوبة.

المصادر

•  Bryant DA, Frigaard NU (Nov 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends in Microbiology. 14 (11): 488–496. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID 16997562.
•  Nealson KH, Conrad PG (Dec 1999). "Life: past, present and future". Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series B. 354 (1392): 1923–1939. doi:10.1098/rstb.1999.0532. PMC 1692713. PMID 10670014.
•  Whitmarsh J, Govindjee (1999). "The photosynthetic process". In Singhal GS, Renger G, Sopory SK, Irrgang KD, Govindjee (eds.). Concepts in photobiology: photosynthesis and photomorphogenesis. Boston: Kluwer Academic Publishers. pp. 11–51. ISBN 978-0-7923-5519-9.
•  Bailey, Regina. "Cellular Respiration". Archived from the original on 2012-05-05.
•  Schmidt-Rohr, K. (2015). "Why Combustions Are Always Exothermic, Yielding About 418 kJ per Mole of O2", J. Chem. Educ. 92: 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
•  Rich, P. R. (2003). "The molecular machinery of Keilin's respiratory chain". Biochemical Society Transactions. 31 (Pt 6): 1095–1105. doi:10.1042/BST0311095. PMID 14641005.
• Nafe, J.; Maas, U. (2002). "A general algorithm for improving ILDMs". Combust. Theory Model. 6 (4): 697–709. Bibcode:2002CTM.....6..697N. doi:10.1088/1364-7830/6/4/308.
•  Ren, Z.; Pope, S.B.; Vladimirsky, A.; Guckenheimer, J.M. (2006). "The invariant constrained equilibrium edge preimage curve method for the dimension reduction of chemical kinetics". J. Chem. Phys. 124 (11): 114111. Bibcode:2006JChPh.124k4111R. doi:10.1063/1.2177243. PMID 16555878.
•  Reinhardt, V.; Winckler, M.; Lebiedz, D. (112). "Approximation of slow attracting manifolds in chemical kinetics by tra trjectory-based optimization approaches" (PDF). J. Phys. Chem. A. 112 (8): 1712–1718. Bibcode:2008JPCA..112.1712R. doi:10.1021/jp0739925. PMID 18247506.
•  Sund, Robert B.; Bishop, Jeanne (1980). Accent on science. C.E. Merrill. ISBN 9780675075695. Archived from the original on 2017-11-30.
•  Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
• J. R. Dilworth, W. Hussain, A. J. Hutson, C. J. Jones, F. S. Mcquillan "Tetrahalo Oxorhenate Anions" Inorganic Syntheses 1997, volume 31, pages 257–262. doi:10.1002/9780470132623.ch42
• Richard P. Olenick, Tom M. Apostol, David L. Goodstein Beyond the mechanical universe: from electricity to modern physics, Cambridge University Press (1986) ISBN 0-521-30430-X, p. 160
•  J. A. M. Bleeker, Johannes Geiss, M. Huber The century of space science, Volume 1, Springer (2001) ISBN 0-7923-7196-8 p. 227
•  Dusenbery, David B. (1996). “Life at Small Scale”, pp. 113–115. Scientific American Library, New York. ISBN 0-7167-5060-0.
•  Salyers, A.A. & Whitt, D.D. (2002). Bacterial Pathogenesis: A Molecular Approach, 2nd ed., Washington, DC: ASM Press. ISBN 1-55581-171-X
• Miessler & Tarr 1991, p. 166 – Table of discoveries attributes Antoine Lavoisier as the first to posit a scientific theory in relation to oxyacids.
•  Hall, Norris F. (March 1940). "Systems of Acids and Bases". Journal of Chemical Education. 17 (3): 124–128. Bibcode:1940JChEd..17..124H. doi:10.1021/ed017p124.
• Rupp, Rebecca (2 September 2015). "A Brief History of Cooking With Fire". National Geographic. Retrieved 29 May 2019.
•  Pollard, Elizabeth (2015). Worlds Together, Worlds Apart. New York: Norton. p. 13. ISBN 978-0-393-92207-3.