شیمی

ترکیب آلی

۱۳ اردیبهشت ۱۳۹۶ | آموزش های مبحثی, شیمی | بدون نظر

ترکیب آلی به گونه‌ای از ماده و ترکیب شیمیایی (جامد-مایع-گاز) گقته می‌شود که در مولکول‌های خود دارای کربن باشد. این تعریف عام نیست و شامل همه ترکیبات دارای کربن مانند کاربید، کربنات، سیانید و اکسیدهای سادهٔ کربن نمی‌شود. ترکیب‌های نام‌برده شده با اینکه دارای کربن هستند اما در رده ترکیب معدنی قرار می‌گیرند.

تاریخچه

تا اوایل سدهٔ ۱۹ میلادی، مواد شیمیایی دارای منشأ حیوانی یا گیاهی را آلی می‌نامیدند و آنها را به علت ضروری بودن نیروی حیاتی برای تولیدشان از مواد معدنی (مواد غیر آلی) متمایز می‌دانستند. نظریهٔ نیروی حیاتی در سال ۱۸۲۸ توسط ولر با سنتز اوره رد شد ولی اصطلاح آلی همچنان باقی ماند.

امروزه به بیشتر موادی که از دو عنصر کربن و هیدروژن تشکیل شده‌باشد مواد آلی گفته می‌شود.

کاربرد در سلول‌های خورشیدی و دیودهای نوری

نیمه رساناهای آلی (ارگانیک) یکی از موادی هستند که در ساخت سلول خورشیدی و دیود نوری مورد توجه قرار گرفته‌اند. هر چند که استفاده از این مواد در سلول‌های خورشیدی بازده کمتری را نسبت به هم‌تایان سیلیسیمی خود موجب می‌شوند اما به دلایل زیر برای استفاده‌های غیر صنعتی و کاربردهای روزانه نامزد خوبی هستند:

۱. تهیه آنها به‌صورت لایه‌های نازک راحت است. معمولاً از تکنیک‌های پوشش‌دهی چرخشی (Spin coating) ٫ doctor balde techniques (wet_possessing)g و تبخیر برای این کار استفاده می‌شود.

۲. در مقایسه با مواد غیرآلی مقدار کمی از مواد آلی برای هدف‌های تولید انرژی کافی است (لایه‌هایی با ضخامت ۱۰۰ نانومتر) و در عین حال تولید آنها به صورت انبوه به صورت مواد شیمیایی ممکن است.

۳. می‌توان از نظر شیمیایی آنها را طوری ساخت که خصوصیاتی مثل نوار بدون انرژی، باند رسانش، باند ظرفیت، هدایت الکتریکی، حلالیت و غیره مقدار دلخواه را داشته باشند.

۴. تنوع در اندازه نوار بدون انرژی در این مواد باعث می‌شود که مواد آلی در طول موجهای متفاوتی جذب کنند. اگر این طول موج در محدوده فروسرخ باشد می‌توان سلول‌های خورشیدی و یا دیودهایی از مواد شفاف ساخت و برای مثال در پنجره‌ها به کار برد.

۵. انعطاف‌پذیری مواد آلی مانند پلیمرها امکان ساخت گونه‌ای از سلول‌های خورشیدی توسط این مواد را فراهم می‌آورد که به صورت سطوح منحنی وجود دارند. برای مثال در شیشه اتومبیل‌ها می‌توان از آنها استفاده کرد.

۶. امکان تولید لایه‌های نازک با سطوح بزرگ

۷. برتری‌های اقتصادی (قیمت ارزان‌تر) و زیست‌محیطی نسبت به مواد غیر آلی.

این ویژگی‌ها و برتری‌های جالب دیگر نیمه‌رساناهای آلی را برای کاربردهای تجاری مورد توجه قرار داده است. این مواد آلی برای اهداف بالا مورد بررسی بیشتری قرار گرفته‌اند:

بسپارها که از تکرار یک واحد مولکولی بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ بار بوجود می‌آیند.
کم‌پارها یا اولیگومرها که از تکرار یک واحد مولکولی بین ۲ تا ۱۲ بار بوجود می‌آیند و در واقع همان بسپارها هستند ولی با طولی بسیار کوتاه‌تر.
دارپارها یا دندریمرها واحدهای تکرار شونده مولکولی که توسط پیوند کووالانسی به صورت سه بعدی به یکدیگر متصل شده‌اند.
رنگ‌ها
کریستال‌های مایع
لایه‌های خودسامان‌ده

برای تسلط بیشتر روی مبحث ترکیب آلی به شما عزیزان فیلم آموزشی زیر را توصیه می کنیم:

شیمی ۲
۱۰۰,۰۰۰ تومان

پیوند کووالانسی

۱۳ اردیبهشت ۱۳۹۶ | آموزش های مبحثی, شیمی | بدون نظر

پیوند اشتراکی یا پیوند کووالانسی یک نوع پیوند شیمیایی در شیمی است. در ترکیب یونی، اتم‌ها با از دست دادن یا گرفتن الکترون، مدار بیرونی خود را پر می‌کنند. اما در پیوند اشتراکی (کووالانسی) اتم‌ها می‌توانند با به اشتراک گذاشتن الکترون‌ها مدار خویش را پر کنند و به هشتایی پایدار گاز نجیب بعد از خودشان برسند.

کلیات

پیوند کووالانسی در اثر نیروی جاذبهٔ الکتریکی به وجود می‌آید. مثلاً هنگامی که دو اتم هیدروژن به هم نزدیک می‌شوند، جاذبهٔ الکتریکی بین آن‌ها ایجاد می‌شود و دو اتم با به اشتراک گذاشتن یک جفت الکترون کنار هم می‌مانند. پیوند کووالانسی اغلب بین دو اتم نافلز است. مثلاً دو اتم کربن با چهار اتم هیدروژن شش پیوند کووالانسی در یک مولکول به وجود می‌آورند که به اتیلن معروف است.

پیوند کووالانسی پیش از ۱۹۲۶

بر اساس نظریه لوویس، پیوند کووالانسی نتیجه اشتراک یک جفت الکترون (=دو الکترون) بین دو اتم است. بر این اساس، الکترون‌های مشترک توسط هسته هر دو اتم جذب می‌شوند و مانند چسب، منجر می‌شوند که دو هسته نزدیک به هم بمانند و اتم‌ها به هم پیوند (اتصال) یابند. طبق نظریه لوویس، اتم هر عنصر تا جایی پیوند برقرار می‌کند که جمع الکترون‌های پیوندی (=الکترون‌های مشترک) و الکترون‌های ناپیوندی آخرین لایه الکترونی‌اش برابر با ۸ شود (مشابه گازهای نجیب؛ به جز هیدروژن که همانند هلیم، و فقط دارای ۲ الکترون می‌شود). این قاعده به قاعده هشت‌تایی (هشتایی) یا همان اوکتت (Octet) معروف است.

پیوند کووالانسی و مکانیک کوانتوم

پس از ارایه معادلات مربوط به مکانیک کوانتوم و پیدایش شیمی کوانتوم، نگاه تازه‌ای به پیوند کووالانسی شکل گرفت. طبق توصیف کوانتومی، پیوند کووالانسی نتیجه برهم‌کنش دو اوربیتال اتمی است که نتیجه‌اش ایجاد اوربیتال‌های مولکولی می‌باشد. بر این اساس، الکترون‌هایی که در اتم‌ها و درون اوربیتال‌ها بوده‌اند؛ پس از برقراری پیوند هم باید درون اوربیتال‌هایی باشند که متعلق به کل مولکول هستند و بدین ترتیب الکترون‌های پیوندی در فضای گسترده‌ای اطراف دو یا چند هسته گردش می‌کنند و از این طریق، کل ساختار را به هم متصل نگه می‌دارند.

پیوندهای قطبی و غیرقطبی

اگر الکترون‌های پیوند کووالانسی به شکل متقارن بین دو هسته گردش نمایند، می‌گوییم یک پیوند کووالانسی غیرقطبی داریم؛ اما اگر الکترون‌ها بیش‌تر وقت خود را نزدیک به یکی از هسته‌ها باشند (به‌طور میانگین به یک هسته نزدیک‌تر و از یک هسته دورتر باشند)، می‌گوییم پیوند کووالانسی قطبی داریم؛ بدین معنی که یک سمت تجمع بار منفی داریم و سمت دیگر کمی از بار منفی خالی شده است. بر اساس شکل‌گیری پیوندهای کووالانسی قطبی و غیرقطبی، پائولینگ مفهوم الکترونگاتیوی را شکل داد.

پیوندهای چندگانه

در بسیاری موارد، بیش از دو الکترون بین دو هسته به طور مشترک قرار می‌گیرند. مثلاً در مولکول اکسیژن، ۴ الکترون (۲ جفت الکترون) بین اتم‌های اکسیژن مشترک هستند. در مولکول نیتروژن هم ۳ جفت الکترون مشترک بین دو اتم وجود دارد. در اصطلاح گفته می‌شود پیوند بین اکسیژن‌ها در مولکول اکسیژن از نوع پیوند دوگانه و پیوند بین نیتروژن‌ها در مولکول نیتروژن از نوع پیوند کووالانسی سه‌گانه است. در موارد اندکی هم پیوند کووالانسی چهارگانه دیده شده است.

طول و انرژی پیوند

فاصلهٔ بین اتم‌های متصل به هم را طول پیوند می‌گویند. هر چه طول پیوند کمتر باشد، انرژی آن بیشتر است. انرژی پیوند، انرژی لازم برای غلبه بر نیروی جاذبهٔ بین اتم‌هاست و واحد آن کیلوژول بر مول (kJ/mol) است. پیوندهای چندگانه نسبت به پیوندهای ساده (یگانه) بین همان اتم‌ها، دارای طول پیوند کم‌تر و انرژی پیوند بیش‌تر هستند. مثلاً پیوند بین اتم‌های کربن در اتان، اتِن و اتین به ترتیب از نوع ساده، دوگانه و سه‌گانه است. در نتیجه طول پیوند کربن-کربن از اتان به اتین کاهش می‌یابد و انرژی پیوند زیاد می‌شود.

جامدهای مولکولی و جامدهای کووالانسی

نقطهٔ ذوب و جوش جامدهای مولکولی (مثل آب) خیلی پایین‌تر از ترکیبات یونی است. اکثر این ترکیب‌ها نارسانای برق هستند. جامدهای کووالانسی (نظیر الماس) به دلیل ساختار یک‌پارچه، نقطه ذوب و جوش بسیار بالایی دارند.

قسمتی از تدریس استاد صالحی راد درمحصول شیمی ۲:

اگر فیلم بالا را به صورت آنلاین نمی توانید نگاه کنید نرم افزار adobe flash را از اینجا دانلود و بر روی کامپیوترتان نصب نمایید تا از این به بعد فیلم ها را به صورت آنلاین تماشا کنید

و یا اگر می خواهید این فیلم آموزشی را دانلود کنید و همیشه آن را بر روی کامپیوترتان داشته باشید اینجا کلیک نمایید.

برای تسلط بیشتر روی مبحث پیوند کووالانسی به شما عزیزان فیلم آموزشی زیر را توصیه می کنیم:

شیمی ۲
۱۰۰,۰۰۰ تومان

سینتیک شیمیایی

۱۲ اردیبهشت ۱۳۹۶ | آموزش های مبحثی, شیمی | بدون نظر

سینتیک شیمیایی(Chemical kinetics) شاخه‌ای از علم است که به مطالعهٔ سرعت فرایندهای شیمیایی و عوامل مؤثر بر آنها می‌پردازد.

سینتیک شیمیایی

سینتیک شیمیایی، که به عنوان سینتیک واکنش نیز شناخته شده است، مطالعه بر روی سرعت فرآیندهای شیمیایی است.

سینتیک شیمیایی تحقیقات و بررسی‌هایی است که شرایط آزمایشگاهی گوناگون را برسرعت یک واکنش شیمیایی توضیح می‌دهد. چراکه شرایط مختلف آزمایشگاهی از جمله دما، رطوبت و … می‌تواند بر مکانیزم واکنش و حالت گذار آن اثر بگذارد. همچنین سینتیک شیمیایی ساخت مدلی ریاضی از واکنش است که می توان به وسیلۀ آن، ویژگی های یک واکنش شیمیایی را توضیح داد.

تاریخچه

در سال ۱۸۶۴، پیتر واج (Peter Waage) و کیتو گلدبرگ (Cato Guldberg) با تدوین قانون کنش جرم، که بیانگر تناسب مقدار مواد در یک واکنش با سرعت یک واکنش شیمیایی است.

در سال ۱۸۸۴ ، وانت هوف (یاکوبوس هنریکوس وانت‌هوف Van’t Hoff) دینامیک شیمیایی را مورد مطالعه قرار داد و نتایج آن را تحت عنوان “Études de dynamique chimique” منتشر کرد. وی در سال ۱۹۰۱ اولین جایزۀ نوبل شیمی خود را برای ” کشف قوانین دینامیک شیمیایی و فشار اسمزی در محلول‌ها” دریافت کرد.

پس از وانت هوف، سینتیک شیمیایی با تعیین آزمایشی که از آن قوانین سرعت و ثابت سرعت بدست می‌آید، سر و کار دارد. قوانین سادۀ سرعت برای واکنش مرتبه صفر (که در آن سرعت واکنش از غلظت مستقل است)، واکنش‌های مرتبه اول و واکنش مرتبه دوم گرفته شده است. در واکنش‌های مرتبه اول متوالی می‌توان با تقریب حالت پایدار، قانون سرعت را ساده کرد. انرژی فعالسازی برای واکنش تجربی با استفاده از معادله‌ٔ آرنیوس تعیین می‌شود. عوامل اصلی سرعت واکنش عبارتند از:

حالت فیزیکی واکنش دهنده
غلظت واکنش دهنده‌ها
درجه حرارتی که واکنش در آن رخ می‌دهد.
کاتالیزور

گروبن (Groban) و یابلونسکی (Yablonsky) پیشنهاد دادند که دینامیک شیمیایی را به سه دوره تقسیم شود.

اولی تحقیقات وانت هوف در زمینۀ قوانین کلی واکنش‌های شیمیایی مربوط سینتیک به ترمودینامیک
دومی که به نام Semenov – Hinshelwood شناخته شده است، بر مکانیسم های واکنش، به ویژه برای واکنش های زنجیره ای تاکید دارد.
و سومی مربوط است به Aris و توصیف دقیق ریاضی شبکه‌های واکنش‌های شیمیایی

عوامل مؤثر بر سرعت واکنش

ماهیت واکنش دهنده ها
حالت فیزیکی
غلظت
دما
کاتالیزورها
فشار

کاربردها و مدل‌ها

مدلهای ریاضی که توسط دانشمندان و مهندسان شیمی برای توصیف سینتیک واکنش شیمیایی ارائه شده است، برای درک بهتر فرآیندهای شیمیایی مانند تجزیه مواد غذایی، رشد میکروارگانیزم‌ها، تجزیه استراتوسفری و شیمی پیچیدۀ سیستم‌های بیولوژیکی بکار می‌رود. این مدل‌ها همچنین می‌تواند برای اصلاح راکتورهای شیمیایی، بهینه سازی بازده، از بین بردن محصولات زیان آور برای محیط زیست و… استفاده شود.

قسمتی از تدریس استاد صالحی راد درمحصول شیمی پیش ۱:

برای تسلط بیشتر روی مبحث سینتیک شیمیایی به شما عزیزان فیلم آموزشی زیر را توصیه می کنیم:

شیمی پیش ۱
۹۰,۰۰۰ تومان

آنتالپی

۱۱ اردیبهشت ۱۳۹۶ | آموزش های مبحثی, شیمی | بدون نظر

آنتالپی (به فرانسوی: Enthalpie) یا اندرتافت یا درون‌گرمی مقدار گرمای سیستم در فشار ثابت است. واحد اندازه گیری آنتالپی در سامانه استاندارد بین‌المللی یکاها ژول (J) نام دارد. آنتالپی به وسیله فرمول زیر محاسبه می شود:

$H=U+pV,\,$

که H نمایانگر آنتالپی سیستم (در واحد ژول), U نمایانگر انرژی درونی سامانه (در واحد ژول), p نمایانگر میزان فشار در مرز سامانه (در واحد پاسکال) و V نمایانگر حجم سامانه (در واحد مترمکعب) می باشد. آنتالپی یک تابع حالت است به این معنی که مقدار آن تنها به حالت های آغازی و پایانی فرایند بستگی دارد و تغییرات در مسیر انجام واکنش با استفاده از آن تابع قابل بررسی نیست. در نمودار سایکرومتریک بخشی به آنتالپی اختصاص داده شده است.

تغییرات آنتالپی

تغییر آنتالپی یا ΔH عبارت است از میزان گرمایی که در تبدیل واکنش دهنده(ها) به فراورده(ها) در یک واکنش شیمیایی مبادله می شود معمولاً تغییرات آنتالپی واکنش‌ها را در دستگاه‌های آنالیز مورد سنجش قرار می‌دهند. در این نوع واکنش ها تغییر حجم برابر صفر نیست و تغییر آنتالپی معمولاً منفی بدست می آید.

تغییرات آنتالپی در واکنش‌های گرماگیر

در واکنش گرماگیر این تغییرات مثبت است یعنی آنتالپی سیستم در صورتی که واکنش گرماگیر باشد افزایش خواهد یافت.در این واکنش ها بدلیل مثبت بودن آنتالپی امکان منفی بودن آنتروپی وجود ندارد.

تغییرات آنتالپی در واکنش‌های گرماده

تغییرات آنتالپی واکنش گرمازا منفی است یعنی آنتالپی سیستم هایی که در آنها واکنش گرمازا انجام می‌شوند کاهش می‌یابد.

آنتالپی و انرژی درونی

آنتالپی با انرژی درونی مرتبط است. مقدار کار مربوط به تغییر حجم نمونه ناشی از فشار سیستم تفاوت این دو را موجب می‌شود.

روش اندازه‌گیری تغییرات آنتالپی

تغییرات آنتالپی را در روش غیرمستقیم با استفاده از روش کالریمتری سنجشی مقیاسی تعیین می‌کنند و از مشتق آن مقدار ظرفیت حرارتی ویژه نمونه را به دست می‌آورند. در روش مستقیم از نوعی کالری متر تحت عنوان گرماسنج لیوانی استفاده می شود که تنها برای اندازه گیری گرمای واکنش ها در فشار ثابت استفاده می شود.

آنتالپی های مهم در شیمی

آنتالپی واکنش, تغییر آنتالپی برای واکنش یک مول ماده بصورت کامل را نشان می دهد.
آنتالپی سوختن, تغییر آنتالپی هنگام سوختن یک مول ماده در میزان کافی از گاز اکسیژن(واکنش یک مول ماده با اکسیژن)را نشان می دهد.
آنتالپی استاندارد تشکیل, تغییر آنتالپی واکنش تشکیل یک مول ماده از عنصرهای سازنده اش در حالت استاندارد را نشان می دهد.
آنتالپی خنثی سازی, تغییر آنتالپی هنگام تشکیل یک مول آب از واکنش ماده اسیدی و ماده پایه را نشان می دهد.
آنتالپی متوسط پیوند, تغییر آنتالپی هنگام شکسته شدن یک مول پیوند را نشان می دهد.
آنتالپی استاندارد ذوب, تغییر آنتالپی هنگام تبدیل شدن یک مول ماده جامد به همان ماده در حالت مایع در دمای ذوب را نشان می دهد.

قسمتی از تدریس استاد صالحی راد در محصول شیمی سوم:

برای تسلط بیشتر روی مبحث آنتالپی به شما عزیزان فیلم آموزشی زیر را توصیه می کنیم:

شیمی سال سوم دبیرستان
۱۶۰,۰۰۰ تومان

واکنش شیمیایی

۱۱ اردیبهشت ۱۳۹۶ | آموزش های مبحثی, شیمی | بدون نظر

واکنش شیمیایی (به انگلیسی: Chemical reaction) فرایندی است که در آن ساختار ذره‌های تشکیل دهندهٔ مواد اولیه دچار تغییر می‌شود؛ یعنی طی آن یک یا چند ماده شیمیایی به یک یا چند ماده شیمیایی دیگر تبدیل می‌شود.

انواع تغییرات مواد

تغییراتی که در واکنشی بر روی مواد واکنش‌دهنده صورت می‌گیرد، بطور کلی به دو نوع تغییرات فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند.

تغییرات فیزیکی

در تغییرات فیزیکی فقط حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد نه ساختار ذره‌های تشکیل دهنده ماده؛ بنابراین تغییرات همهٔ حالات ماده مانند ذوب، انجماد، تبخیر، میعان، تصعید و چگالش و همچنین انحلال نمک‌ها و بازها در آب، تغییر فیزیکی هستند.

تغییرات شیمیایی

در تغییرات شیمیایی اتصال اتم‌ها به یکدیگر و آرایش الکترونی آن‌ها در واکنش‌دهنده‌ها تغییر می‌یابد. البته در یک واکنش شیمیایی، اتم‌ها نه به‌وجود می‌آیند و نه از بین می‌روند و تنها ترکیب، تجزیه یا بازآرایی می‌شوند. واکنش شیمیایی بیان یک تغییر شیمیایی است که ممکن است با آزاد کردن انرژی به صورت گرما، نور یا صوت همراه باشند و تولید گاز، تشکیل رسوب یا تغییر رنگ در پی داشته باشند.

روی دادن تغییر فیزیکی و تغییر شیمیایی بطور متوالی

مواردی وجود دارد که هر دو تغییر فیزیکی و شیمیایی بر روی یک پدیده، بطور متوالی اتفاق می‌افتند. برای نمونه، با حرارت دادن تکه‌ای قند در لوله آزمایش، ابتدا قند ذوب می‌شود که یک پدیدهٔ فیزیکی است. سپس به رنگ قهوه‌ای در می‌آید که نشان‌دهندهٔ شروع تبدیل قند به کربن و یک پدیدهٔ شیمیایی است. در ادامه مقداری بخار آب به بالای لوله می‌رسد که نشانهٔ تجزیهٔ قند و ادامهٔ پدیدهٔ شیمیایی پیشین است. سپس قطره‌های آب روی دیوارهٔ لولهٔ آزمایش پدیدار می‌شود که نشان‌دهندهٔ میعان بخار آب آزاد شده و یک پدیدهٔ فیزیکی است. در پایان، در لوله ماده‌ای سیاه رنگ، بی‌مزه و نامحلول در آب (برخلاف قند اولیه) باقی می‌ماند که این ماده ذغال است و با توجه به تغییر رنگ، مزه و قابلیت حلالیت آن در آب نشان‌دهندهٔ وقوع یک پدیدهٔ شیمیایی است.

انرژی شیمیایی

هر نوع پیوندی میان اتم‌های مختلف سازندهٔ مولکول‌های یک جسم، نوعی انرژی در انرژی شیمیایی دارد که مقدار آن به نوع اتم‌ها و نحوهٔ قرار گرفتن آن‌ها در مولکول بستگی دارد. در یک واکنش شیمیایی، در واقع اتصال اتم‌ها به یکدیگر در واکنش‌ها تغییر می‌کند و در نتیجه انرژی شیمیایی فراورده‌های واکنش با انرژی شیمیایی واکنش‌دهنده‌ها تفاوت پیدا می‌کند.

به عنوان مثال، واکنش گاز کلر با گاز هیدروژن را در نظر بگیریم. گاز کلر از مولکول‌های دو اتمی Cl۲ و گاز هیدروژن از مولکول‌های دو اتمی H۲ تشکیل شده‌اند. فراوردهٔ واکنش، کلرید هیدروژن HCl خواهد بود که در مقایسه با واکنش‌دهنده، پیوندهای کاملاً متفاوتی دارد و از این رو انرژی شیمیایی آن‌ها متفاوت است.

اکنون این پرسش پیش می‌آید که با توجه به متفاوت بودن انرژی شیمیایی فراورده‌ها و واکنش‌دهنده‌ها و قانون پایستگی انرژی، این اختلاف انرژی چگونه ظاهر می‌شود؟

تغییرات گرماگیر و تغییرات گرمازا

مطابق قانون پایستگی انرژی در هر واکنش انرژی کل باید ثابت بماند؛ بنابراین در واکنش‌ها، اختلاف انرژی میان فرآورده‌ها و واکنش‌دهنده‌ها به صورت گرما ظاهر می‌شود. از این رو، واکنش‌هایی نظیر واکنش‌های سوختن متان که با تشکیل کلرید هیدروژن در آن‌ها، سطح انرژی فرآورده‌های واکنش از مواد واکنش‌دهنده پایین‌تر باشد، به علت تولید انرژی گرمایی، گرمازا می‌گوییم و در مقابل واکنش‌هایی که در آن‌ها سطح انرژی شیمیایی فرآورده‌ها بیشتر از واکنش‌دهنده‌ها باشد، واکنش‌های گرماگیر نامیده می‌شوند و برای انجام چنین واکنشی باید مقداری گرما به اجزای واکنش‌دهنده داده شود، مانند تجزیه کردن کلرید آمونیوم جامد که با گرم کردن، به دو گاز آمونیاک و کلرید هیدروژن تبدیل می‌شود.

بنابراین در اندازه‌گیری و محاسبهٔ انرژی واکنش‌های شیمیایی، چیزی که همیشه محسوس و قابل اندازه‌گیری است، تفاوت محتوای انرژی یا به عبارتی سطح انرژی مواد اولیه و محصولات عمل است که معمولاً به تغییر محتوای گرمایی، تغییر آنتالپی گفته می‌شود و با ΔH نمایش می‌دهند و در یک واکنش گرمازا داریم:

H1: سطح انرژی مواد واکنش دهنده

H2: سطح انرژی مواد حاصل

H2 <H1 H2-H1<0

به این ترتیب تغییر آنتالپی ΔH در یک واکنش انرژی‌ده، منفی است.

در یک واکنش گرماگیر داریم:

H2>H1→H2-H1>0→ΔH>0

پس تغییر آنتالپی، ΔH در یک واکنش انرژی‌گیر، مثبت است.

واکنش‌های شیمیایی برگشت‌پذیر و برگشت‌ناپذیر

واکنش‌های برگشت‌ناپذیر

در این قبیل واکنش‌ها، محصولات واکنش برهم اثر شیمیایی ندارند. به همین دلیل واکنش فقط در جهت رفت انجام می‌گیرد و تا مصرف‌شدن کامل واکنش‌دهنده پیش می‌رود. مثلاً اگر تکه‌ای نوار منیزیم را در ظرف محتوی HCl وارد کنیم، واکنش شدیدی میان منیزیم و اسید رخ می‌دهد و کم‌کم در اسید حل و ناپدید می‌شود و همزمان با ناپدیدشدن فلز، حباب‌های گاز هیدروژن درون اسید به چشم می‌خورند که از ظرف خارج می‌شوند.

بنابراین این واکنش یک‌طرفه است و فقط در جهت رفت پیش می‌رود. یعنی اگر مقداری گاز هیدروژن را در محلول کلرید وارد کنیم، هیچ واکنشی انجام نمی‌گیرد.

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

علاوه بر واکنش بالا سوختن انواع سوخت‌ها مانند بنزین، نفت، گاز طبیعی و… در مجاورت هوا، محکم شدن تدریجی سیمان، پختن تخم مرغ، مچاله شدن نایلون در برابر شعله، نمونه‌هایی از واکنش‌های برگشت‌ناپذیرند.

واکنش‌های برگشت‌پذیر

این واکنش‌ها در شرایط مناسب در هر دو جهت رفت و برگشت پیش می‌روند، مثلاً اگر بخار آب را از روی گرد آهن داغ عبور دهند، اکسید آهن همراه با گاز هیدروژن پدید می‌آید.

(۳Fe(s) + 4H2O(g) → Fe3O4(s) + 4H2(g

و اگر گاز هیدروژن را بر اکسید آهن (Fe3O4) عبور دهند، آهن و بخار آب تولید می‌شود. واکنش برگشت: (Fe3O4(s) + 4H2(g) → ۳Fe(s) + 4H2O(l

واکنش رفت و برگشت در مجموع یک واکنش برگشت‌پذیر را تشکیل می‌دهند. در نتیجه واکنش اثر بخار آب بر آهن داغ برگشت‌پذیر است. در زندگی با موارد زیادی از واکنش‌های برگشت‌پذیر برخورد می‌کنیم، مانند شارژ دوبارهٔ باتری اتومبیل. مواد شیمیایی موجود در باتری خودرو هنگام تولید جریان برق به تدریج مصرف شده و به مواد دیگری تبدیل می‌شود. با شارژ مجدد باتری، واکنش‌های برگشت انجام می‌گیرند و مواد اولیه پدید می‌آیند.

مثال‌هایی از فرایندهای شیمیایی

همان‌طور که در پیش گفته شد، در تغییر شیمیایی ماهیت شیمیایی مواد تغییر می‌یابد و فراورده‌های جدید با خواص متفاوت از مواد اولیه تولید می‌شود؛ بنابراین پدیده‌های زیر نمونه‌هایی از تغییرهای شیمیایی هستند:

سوختن انواع سوخت‌ها. مانند بنزین، نفت، گاز طبیعی و… در مجاورت هوا
زنگ زدن فلزات
گوارش غذا
رسیدن میوه
پختن غذا
فساد مواد
سفت شدن تدریجی سیمان
انحلال آمونیاک در آب. زیرا در اثر انحلال، قسمتی از مولکول‌های آمونیاک با مولکول‌های آب ترکیب شده و مادهٔ جدیدی به نام هیدروکسیدآمونیوم تولید می‌نمایند. به همین دلیل که واکنش شیمیایی بین حلال و حل شونده رخ می‌دهد، حل شدن بیشتر جنبهٔ شیمیایی دارد.
لخته شدن مواد کلوئیدی. در اثر لخته شدن پیوندهای جدیدی تشکیل می‌گردد که باعث تجمع مولکول‌های یک محلول کلوئیدی می‌شود.
ایجاد گاز (اکسیژن) در اثر حرارت اکسید جیوه