Քիմիական ռեակցիաներ

Մոլեկուլները, նաև քո օրգանիզմը կազմող մոլեկուլները, պարզապես ատոմների համախումբ են, որոնք իրար միացած են քիմիական կապերով։ Շատ առումներով դրանք նման են Tinkertoy®-ի կառուցողական նախագծերին։ Իրականում օրգանական քիմիան և օրգանական մոլեկուլները դիտարկելիս կարող ես օգտվել նաև Tinkertoy®-ի նախագծերից։

Ճիշտ նույն սկզբունքով, ինչպես Tinkertoy®-ի գնդիկերն ու փայտիկներն իրար միացնելով որևէ առարկա ես ստանում, ատոմները քիմիական կապերով իրար միանալու արդյունքում առաջացնում են մոլեկուլներ։ Ատոմների վերախմբավորման այն գործընթացը, որի ընթացքում քանդվում են որևէ մոլեկուլում առկա քիմիական կապերը, և առաջանում են նոր քիմիական կապեր, կոչվում է քիմիական ռեակցիա։

Քիմիական ռեակցիաները տեղի են ունենում, երբ ատոմների միջև քիմիական կապերը քանդվում են կամ առաջանում։ Այն նյութերը, որոնց միջև ընթանում է քիմիական ռեակցիա, կոչվում են ելանյութեր, իսկ քիմիական ռեակցիայի արդյունքում առաջացած նյութերը կոչվում են վերջանյութեր։ Քիմիական ռեակցիայի ուղղությունը ցույց տալու համար ելանյութերի և վերջանյութերի միջև դրվում է սլաք՝ ցույց տալու համար ռեակցիայի ուղղությունը։ Չնայած այս ամենին՝ քիմիական ռեակցիան միշտ չէ, որ ընթանում է մեկ ուղղությամբ։

Օրինակ՝ ջրածնի պերօքսիդի (${\text{H}}_2$‍${\text{O}}_2$‍) քայքայման ռեակցիան, որի արդյունքում առաջանում են ջուր և թթվածին, գրվում է այսպես․

$2{\text{H}}_2$‍${\text{O}}_2\text{(ջրածնի պերօքսիդ)}$‍ $\to$‍ $2{\text{H}}_2\text{O}\text{(ջուր)}$‍ + ${\text{O}}_2\text{(թթվածին)}$‍

Այս օրինակում ելանյութը ջրածնի պերօքսիդն է․ այն քայքայվում է՝ առաջացնելով թթվածին և ջուր, որոնք այս ռեակցիայի վերջանյութերն են։ Ջրածնի պերօքսիդի մոլեկուլում առկա սկզբնական ատոմները վերախմբավորվում են՝ առաջացնելով ջրի (${\text{H}}_2\text{O}$‍) և թթվածնի (${\text{O}}_2$‍) մոլեկուլներ։

Վերը բերված քիմիական ռեակցիայում հավանաբար նկատեցիր մի քանի «հավելյալ» թիվ, օրինակ՝ ջրածնի պերօքսիդի և ջրի առջև դրված $2$‍-ները։ Այդ թվերը կոչվում են գործակիցներ, որոնք ցույց են տալիս, թե յուրաքանչյուր մոլեկուլից քանի հատ է մասնակցում տվյալ ռեակցիային։ Գործակիցներն ավելացվում են՝ քիմիական ռեակցիան հավասարեցնելու համար։ Սա նշանակում է, որ ռեակցիայի աջ և ձախ հատվածներում բոլոր տարրերի ատոմների քանակները պետք է լինեն հավասար։

Քիմիական հավասարումները հավասարեցվում են՝ ըստ նյութի պահպանման օրենքի, ինչը հաստատում է, որ նորմալ ընթացող քիմիական ռեակցիայի ընթացքում ոչ մի ատոմ չի վերանում կամ ոչնչանում։ Քիմիական ռեակցիաների հավասարեցման մասին կարող ես իմանալ ավելին հետևյալ հղումով․ Ուսումնական նյութ քիմիական ռեակցիաների հավասարեցման մասին։

Որոշ քիմիական ռեակցիաներ ընթանում են միայն մեկ ուղղությամբ մինչև այն պահը, երբ ելանյութերը սպառվում են։ Այդպիսի ռեակցիաները կոչվում են անդարձելի։ Սակայն կան ռեակցիաներ, որոնք դարձելի են։ Դարձելի ռեակցիաները կարող են ընթանալ և՛ ուղիղ, և՛ հակառակ ուղղություններով։

Դարձելի ռեակցիաների ժամանակ ելանյութերը վերածվում են վերջանյութերի, բայց վերջանյութերն էլ վեր են ածվում ելանյութերի։ Փաստորեն, միաժամանակ ընթանում են և՛ ուղիղ, և՛ հակադարձ ռեակցիաները։ Այս ամենը շարունակվում է մինչև այն պահը, երբ ելանյութերի և վերջանյութերի միջև հաստատվում է հարաբերական հավասարակշռություն։ Այդ վիճակը կոչվում է հավասարակշռություն։ Հավասարակշռության վիճակի հաստատման ժամանակ ուղիղ և հակադարձ ռեակցիաներն ընթանում են, բայց ելանյութերի և վերջանյութերի կոնցենտրացիաներն այլևս չեն փոխվում։

Յուրաքանչյուր ռեակցիա ունի իրեն հատուկ հավասարակշռության կետը։ Այն կարող ենք նկարագրել թվով, որը կոչվում է հավասարակշռության հաստատուն։ Հավասարակշռության հաստատունի ստացման եղանակի և ռեակցիաների համար հավասարակշռության հաստատունի հաշվելու կարգը կարող ես ուսումնասիրել այստեղ․ Հավասարակշռություն։

Եթե ռեակցիան դարձելի է, ապա դրվում է կրկնակի սլաք՝ աջ և ձախ ուղղությամբ՝ ցույց տալու, որ ռեակցիան ընթանում է երկու ուղղությամբ։ Օրինակ՝ մարդու արյան մեջ ջրածնի ավելցուկային իոնները (${\text{H}}^{+}$‍) միանում են հիդրոկարբոնատ իոններին (${\text{HCO}}_3$‍${}^{-}$‍)՝ առաջացնելով կարբոնաթթու (${\text{H}}_2$‍${\text{CO}}_3$‍):

${\text{HCO}}_3$‍${}^{-}$‍ + ${\text{H}}^{+}$‍ $\rightleftharpoons$‍ ${\text{H}}_2$‍${\text{CO}}_3$‍

Եվ քանի որ այս ռեակցիան դարձելի է, եթե այս համակարգին կարբոնաթթու ավելացնենք, հավասարակշռությունը վերականգնելու համար դրա մի մասը կքայքայվի՝ վերածվելով հիդրոկարբոնատի և ջրածնի իոնների։ Իրականում այս բուֆերային համակարգը շատ կարևոր դեր ունի մարդու արյան pH-ի պահպանման և առողջ լինելու համար։