كتاب كيمياء ثاني متوسط النهائي h.indd
ق ال م دير ية العام مناهج ج ية مهور الع ار وزارة التربية ة لل الكيـمـيـاء للصف الثاني المتوسط تــــــ أ�لــيــف أ� .د .عمــار هـانــي الــدجـــيلـــي �ســــــالـم محمد �سيد الن�صــــــراوي هــــــــدى �صــــــــــــالح كـــــــريــم خـلـــــــــــــود مـهــــــــدي �ســــالــــم بـا�ســــــل ابــــراهـيــم ال�شــــــــــوك اكــــــــــرم حنـــــــــــا ايــليــــــــــا خـــليـــــل رحيـــــــــــــــــم عـــلــــي ا�ســـامـة مـــــــرت�ضى الخـــــــال�صي الطبعة اخلام�سة 1435هـ 2014 -م اﻟـﻤﴩف اﻟﻌﻠﻤﻲ ﻋﲆ اﻟﻄﺒﻊ : ﺧـﻠـﻮد ﻣـﻬـﺪي ﺳـﺎﻟـﻢ اﻟـﻤﴩف اﻟﻔﻨـﻲ ﻋﲆ اﻟﻄﺒﻊ :زﻳــﺪ ﺳـﻌـﺪ ﻋـﺒـﺪ اﻟـﻜـﺮﻳـﻢ ﺗﺼﻤﻴﻢ ﻫــﺒــﺔ ﺻــــــﻼح ﻣـﻬـــﺪي مقدمة الكيمياء هي العلم الرئيس -اليوم -في قيادة ركب التقدم المتسارع عالمي ًا بالتفاعل االيجابي واالفادة المتبادلة مع بقية العلوم الطبيعية من فيزياء وجيولوجي وعلوم الحياة بتفرعاتها الدقيقة المتنوعة .يمثل هذا الكتاب البادرة الطيبة التي انبثقت عن بذرة ٍ ٍ هادف أمين من ونقد صالحة ،لترى النور وتنمو بعون الله .مسترشدة بكل رأي بناء نزيه ٍ صلة به من شتى شرائح المجتمع مدرسين واولياء امور واختصاصيين ومنظمات كل ذي تربوية واجتماعية وغيرها فالتطوير والتنقيح عمليتان مستمرتان استمرار الحياة. ويعتبر كتاب الكيمياء للصف الثاني المتوسط؛ مكم ً ال بمحتوى فصوله لسابقه كتاب (مبادئ الكيمياء) للصف االول المتوسط (السنة السابقة من العمر الدراسي للطلبة) بطبعته االولى واخراجه العلمي والفني المتطور؛ اللبنة االولى في صرح علم الكيمياء، بأمان وسالم ،مساير ًة للعالم المتقدم في االستمرار بتحسين ألجيالنا التواقة الى العيش ٍ ظـروف العيش في نواحي الحياة كلها ،ان مجرد مقارنة بسيطة بين الكتابين تشير الى ذلك .وهنا نود التأكيد على ضرورة واهمية الجانب العملي لسببين رئيسين اولهما ان التجارب العملية ،المرافقة للمادة النظرية تعمق استيعاب الطلبة لمحتوى المفردات. وتشدهم الى مواصلة االستزادة من العلم مختصر ًة الوقت والجهد ...وثانيهما ما تبعثه التجارب العملية من تشويق وجذب انتباه مضاعف من قبل الطلبة لمتابعة النتائج العلميةالتي تبعث الطمأنينة والراحة في نفوسهم المتلهفة لمعرفة كل جديد. وعليه فال يمكن تنفيذ ما احتواه الكتاب من اهداف معرفية وسلوكية ومهارية؛ دون ايالء الجانب العملي (المخطط له مسبق ًا من قبل المدرس) ما يستحق من االهمية اعتمادا على ما تمدنا به البيئة المحلية من بدائل للنواقص وما يتوافر في مختبر وع َدد الى جانب الوسائل التعليمية المدرسة والمدارس القريبة من مواد كيميائية وادوات ُ االخرى المتاحة ،مثل المخططات والمصورات وانواع الحواسيب الثابتة والمتنقلة. ان استعمال المختبر والوسائل التعليمية المتاحة استعما ً ال علمي ًا وبتخطيط مسبق؛ من شأنه االسراع في الجانب النظري وصو ً ال الى اكمال المنهج المقرر بصورة مرضية. وضمن المدة المقررة لذلك وليس العكس ابد ًا فالتجارب العملية -مهما كانت بسيطة -تبعد الملل والضجر عن الطلبة وتوفر وقت ًا ثمين ًا للمدرس. كما نؤكد على تنظيم سفرات نوعية (علمية ترفيهية في الوقت نفسه) للمعامل والمصانع القريبة الطالع الطلبة ميداني ًا على خطوات تحويل المواد االولية (الخامات) الى مواد نصف مصنعة ومصنعة يستفيد منها المجتمع وتكليف الطلبة (كمجاميع)العداد تقارير بسيطة عن نتائج الزيارة مع فتح باب المناقشة الحرة بين الطلبة والفنيين العاملين في ذلك الحقل االنتاجي بقدر ما يسمح به الوقت. وال بد لنا ان نشير هنا الى ان هذا الكتاب (تأليف جديد) هو الثمرة الثانية للجنة الكيمياء ،المشكلة بأمر وزاري وهم اضافة للسادة المذكورة اسماؤهم على هذا الكتاب كل من أ.د .مهندجميل محمود و أ .د .سرمد بهجت ديكران و د .سعدي محمد ظاهر و د.سمير حكيم كريم و السيد كاظم رشيد موسى والسيد كريم عبد الحسين الكناني و السيد ماجد حسين خلف الجصاني ،كما نثمن جهود الخبيرين العلميين: - 1أ .د .عبد المحسن عبد الحميد محسن الحيدري . - 2السيد طه يوسف مثنى البهادلي . على مساهمتهما في تقييم هذا الكتاب .واخير ًا نأمل من االخوة المدرسين واالختصاصيين و كل من له صلة موافاة المديرية العامة للمناهج /مديرية المناهج والكتب بكل ما من شأنه تطوير وتحديث مادة الكتاب خدمة للعملية التربوية في بلدنا العزيز. ومن الله التوفيق (المؤلفون) الفهرس الفصل االول بناء المادة مقدمة الفصل اسماء ورموز بعض العناصر البناء الذري نظرية بور ملء االغلفة االلكترونية االيون التآصر )الترابﻂ الكيميائي( تكافؤ العنصر عدد التأكسد الصيغة الكيميائية الجدول الدوري اسئلة الفصل 47 الفصل الثاني التفاعل والمعادلة الكيميائية 53 التفاعل الكيميائي المعادلة الكيميائية انواع التفاعالت الكيميائية عدد افوكادرو ومفهوم المول اسئلة الفصل 11 12 13 14 18 18 20 27 33 34 39 44 54 56 61 64 65 5 الفصل الثالث الهيدروجين الفهرس 67 68 اكتشاف الهيدروجين وجود الهيدروجين تحضير الهيدروجين خواص الهيدروجين أهمية الهيدروجين واستعماالته اسئلة الفصل 75 الفصل الرابع االوكسجين 77 اكتشاف االوكسجين وجود االوكسجين تحضير االوكسجين خواص االوكسجين انواع االكاسيد اهمية واستعماالت غاز اﻹوكسجين االوزون تحضير االوزون خواص االوزون استعماالت االوزون اسئلة الفصل 6 69 69 72 74 78 78 79 82 84 86 87 87 88 88 90 الفصل الخامس الماء الماء حاالت الماء اهمية الماء التركيب الجزيئي للماء االصرة الهيدروجينية ﺷذوذ الماء خواص الماء عسرة الماء الماء كمذيب تنقية الماء اسئلة الفصل الفصل السادس الحوامض والقواعد واالمالح الحوامض تسمية الحوامض خواص الحوامض انواع الحوامض القواعد تسمية القواعد الهيدروكسيلية خواص القواعد مقياس pH تفاعل التعادل االكاسيد غير الذائبة في الماء االمالح الصفات العامة لالمالح تسمية االمالح اسئلة الفصل الفهرس 91 92 92 93 93 94 95 96 98 103 104 106 107 108 108 111 117 117 118 118 123 124 126 126 127 127 128 7 الفهرس الفصل السابع الكاربون وبعض مركباته الكاربون وجود الكاربون صور الكاربون انواع الكاربون خواص الكاربون اكاسيد الكاربون بعض مركبات الكاربون الالعضوية اسئلة الفصل جداول 8 131 132 132 133 136 137 138 144 146 148 9 10 الفصل االول بناء املادة 1 بعد االنتهاء من دراسة هذا الفصل يكون الطالب قادراً على ان - : يعرف الذرة والجزيء واملركب و يعدد مكونات الذرة االساسية. يعرف نواة الذرة والربوتون والنيوترون وااللكرتون و العدد الذري وعدد الكتلة. يعرب عن العالقة بني العدد الذري وعدد الكتلة وعدد النيوترونات. يعدد االغلفة االلكرتونية حول النواة وارقامها ورموزها و يرسم الرتتيب االلكرتوين للذرات. يتعرف عىل عملية التأين ومييز بني األيون املوجب واأليون السالب. يتعرف عىل قوى التجاذب بني الذرات املكونة للجزيئات. يعرف معنى التآرص الكيميايئ وانواع االوارص الكيميائية و التكافؤ وعدد التأكسد. يكتب الصيغ الكيميائية للمركبات ويتفهم الجدول الدوري للعنارص وكيفية ترتيب العنارص فيه. 11 áeó≤ŸG 1 ‐ 1 ان الهواء والماء والﻐيوم والجبال والنباتات والحيوانات وجسم االنسان والكرسي الذي تجلس عليه والكتاب الذي بين يديك وكل شيء تراه وتلمسه وتشعر به هي مواد .فاﳌادة (” :)Matterهي كل شيء يشﻐل حيز ًا في الفراغ وله كتلة“ .يعد فالسفة اليونان من اوائل المساهمين في وضع صورة عن بناء المادة ثم جاء العلماء العرب من امثال جابر بن حيان فأكدوا ان المادة تتكون من ذرات كحجر اساس في بنائها. وفي بداية القرن التاسع عشر وضع العالم االنكليزي دالتون ( )Daltonفكرته عن بناء المادة معتبر ًا ان الذرة ()Atom هي اصﻐر دقيقة من المادة تشترك في التفاعل الكيميائي. والذرات هي جسيمات دقيقة جد ًا يستحيل على االنسان ان يراها حتى باستخدام اقوى المجاهر ويبلﻎ قطر الذرة جزء من مليون جزء من المليمتر .ثم جاء العالم االيطالي افوكادرو ( )Avogadroواحدث تطور ًا على فكرة دالتون في بناء المادة معتبر ًا ان اصﻐر جزء في المادة يمكن ان يوجد على انفراد قد يتكون من اكثر من ذرة واحدة سماه الجزيء ( )Moleculeفاذا احتوى جزيء المادة على ذرات متشابهة فهو عنصر( ،)Elementاما اذا احتوى على ذرات لعناصر مختلفة فهو مركب( .)Compoundوهكذا اصبح مفهوم الجزيء بأنه اصﻐر جزء من المادة يحمل خواص تلك المادة .بينما اصبح مفهوم النواة الذرة انها اصﻐر دقيقة عنصر تشترك في التفاعل الكيميائي. تتكون الذرة من نواة في مركزها وعدد من االلكترونات تتحرك في اغلفة ( )Shellsتبعد مسافة كبيرة جد ًا نسبي ًا عن النواة ،وتتكون النواة من دقائق هي البروتونات والنيوترونات وسنلقي فيما بعد نظرة على تركيب الذرة التي تمثل اساس كل شيء حي وغير حي ،وسنرى كيف تتحد الذرات لتكون االلكترونات في االغلفة 12 جزيئات وفي النهاية فهي مادة .تشكل كتلة نواة الذرة حوالي %99.90من كتلة الذرة وهذا يعني ان معظم كتلة الذرة تقريب ًا متمركزة في نواتها. öUÉæ©dG ¢†©H RƒeQh Aɪ°SG 2 ‐ 1 سبق وان تعرفت عزيزي الطالب على اسماء ورموز بعﺾ العناصر في المرحلة السابقة ،وألهميتها في دراستك للكيمياء ستتعرف في هذه الفقرة الى بعضها .ويوضح الجدول()1-1 اسماء ورموز المهم منها والتي تحتاجها خالل دراستك لفصول هذا الكتاب الجدول 1-1اسماء ورموز بعﺾ العناصر اسم العنصر اوكسجين االسم المشتق منه الرمز الرمز Oxygen O Aluminium Al Argon Ar Beryllium Be Boron B بوتاسيوم Potassium K سيليكون Silicon Si صوديوم Sodium Na فسفور Phosphorus P Fluorine F Sulfur S Chlorine Cl كاربون Carbun C كالسيوم Calcium Ca ليثيوم Lithium Li Magnesium Mg Neon Ne Nitrogen N Helium He Hydrogen H المنيوم أركون بريليوم بورون فلور كبريت كلور مﻐنيسيوم نيون نتروجين هيليوم هيدروجين 1 …QòdG AÉæÑdG 3 ‐ 1 تتكون الذرة من االجزاء االتية: Nucleus IGƒædG 1 - 3 - 1 وهي منطقة ذات كثافة كتلية عالية تقع في مركز الذرة ولها شحنة كهربائية موجبة وتشﻐل حجم ًا صﻐير ًا جد ًا وهي تشمل معظم كتلة الذرة (حوالي %99.90من كتلة الذرة). وتحتوي النواة على نوعين من الدقائق هي : نيوترون الكترونات أ -البروتونات Protons وهي جسيمات متناهية في الصﻐر تستقر ضمن النواة شحنتها موجبة تساوي بالمقدار شحنة االلكترون السالبة، وتكون نواة الذرة موجبة الشحنة بسبب الشحنة الموجبة للبروتونات .ان كتلة البروتون الواحد تساوي 1837مرة بقدر كتلة االلكترون ويرمز للبروتون بالرمز ( )p+ويدعى عدد البروتونات التي تحتويها نواة ذرة العنصر بالعدد الذري ( ،)Atomic numberلذا يمكن القول ان: بروتون مكونات الذرة العدد الذري = عدد البروتونات ب -النيوترونات Neutrons وهي جسيمات متناهية في الصﻐر تستقر ضمن النواة متعادلة الشحنة الكهربائية لذلك ال تتجاذب او تتنافر مع الدقائق المشحونة .ان كتلة النيوترون اكبر بقليل من كتلة البروتون فهي اكبر بحوالي 1840مرة من كتلة االلكترون. ويرمز للنيوترون بالرمز ( .)n0يسمى مجموع عدد البروتونات والنيوترونات التي تحتويها نواة ذرة العنصر بعدد الكتلة ( ، )Mass numberاي بمعنى ان: عدد الكتلة = عدد البروتونات +عدد النيوترونات 1 يرمز لعدد الكتلة بالرمز ( )Aولعدد البروتونات الذي هو العدد الذري بالرمز ( )Zولعدد النيوترونات بالرمز ( )Nوهكذا يمكن ان نكتب العالقة بالصورة االتية: عدد الكتلة ( = )Aعدد البروتونات ( + )Zعدد النيوترونات ()N أو عدد الكتلة ( = )Aالعدد الذري ( + )Zعدد النيوترونات ()N أو A=Z+N وللحصول على عدد النيوترونات من العدد الذري وعدد الكتلة يمكن استخدام العالقة االتية: N=A-Z مثال : 1-1 اذا علمت ان العدد الذري للكاربون 6وعدد الكتلة له .12جد عدد النيوترونات في ذرة عنصر الكاربون . الحـــــل : A = 12و ، Z = 6لذلك وباستخدام العالقة تمرين ()1-1 اذا علمت ان للكلور عدد ذري يساوي 17وعدد الكتلة ، 35جد عدد النيوترونات الموجودة في نواة ذرة هذا العنصر ؟ N=A-Z ينتج ان : N = 12 - 6 N = 6وهو عدد النيوترونات ان من الجدير بالذكر ان نبين الطريقة التي يكتب بها رمز العنصر واماكن وضع العدد الذري وعدد الكتلة له. حيث يوضع عدد الكتلة اعلى رمز العنصر على اليسار بينما يوضع العدد الذري اسفل رمز العنصر على اليسار ايض ًا .فاذا افترضنا ان رمز العنصر هو Xفعاد ًة ما يكتب حسب الشكل االتي: رمز العنصر A عدد الكتلة Z العدد الذري X 15 ويبين الجدول ( )2-1رموز بعﺾ العناصر وعددها الذري وعدد الكتلة وعدد النيوترونات في نوى ذراتها. الجدول 2-1بعﺾ رموز العناصر مع اعدادها الذرية واعداد الكتلة لها وعدد البروتونات وعدد النيوترونات في انويتها . الرمز عدد البروتونات عدد البروتونات + عدد (العدد الذري ) ( )Zعدد النيوترونات النيوترونات Na 23 11 31 15 P N (عدد الكتلة) ()A ()N 11 23 12 15 31 16 7 14 7 19 39 20 10 20 10 14 7 39 19 K 20 10 Ne Electrons äÉfhεd’G 2–3–1 بروتون الكترون نيوترون جسيمات متناهية جد ًا في الصﻐر ،كتلة كل منها تساوي 1 ــــــــــــــ من كتلة البروتون تقريب ًا ،لذا تعتبر كتلة االلكترون 1837 صﻐيرة جد ًا بالمقارنة بكتلة النيوترونات والبروتونات الى درجة ان باالمكان اهمالها .يحمل االلكترون شحنة سالبة ويرمز له بالرمز ( . )e -ان مجموع كتل االلكترونات في ذرات العناصر المختلفة ال يجعل هذه الذرات تختلف، وانما عددها الذي يحيط بالنواة هو الذي يجعلها تختلف، وتتواجد االلكترونات حول النواة في اغلفة مختلفة .تتعاكس شحنتا االلكترون والبروتون لكنهما متساويتان بالمقدار لذلك تكون الذرة متعادلة الشحنة الن فيها العدد نفسه من االلكترونات والبروتونات فتلﻐي احداها شحنة االخرى .وفي الذرة المتعادلة يكون: العدد الذري 16 = عدد البروتونات = عدد االلكترونات ويوضح الشكل ( )1–1أجزاء الذرة كاملة كما ويبين الجدول ( )3-1الدقائق االساسية للذرة مع رموزها وكتلها وشحنتها. الجدول 3-1الدقائق االساسية للذرة مع رموزها وكتلها وشحنتها الدقيقة رمز الشحنة الكتلة ()g الدقيقة النسبية موقعها في الذرة بروتون p+ +1 1.67 × 10-24 ضمن النواة نيوترون n0 0 1.67 × 10-24 ضمن النواة الكترون e- -1 9.11 × 10-28 خارج النواة تدور االلكترونات حول النواة بسرع عالية ضمن مستويات محددة تحيط بالنواة تدعى االغلفة ( )Shellsويعطى لها ارقام صحيحة يرمز لها بالرمز ( )nالذي تمثل رقم الﻐالف .وتختلف ابتداء من الﻐالف االغلفة في بعدها عن النواة ،ويرمز لها ً االقرب الى النواة بالحرف K ( )n = 1والﻐالف الذي يليه بالحرف )n = 2(Lوللﻐالف الثالث بالحرف )n = 3( Mوهكذا لبقية األغلفة . 2-2 ﺿمﻦ الشكل( )1-1 اجزاء الذرة. 17 اﻟﻜﺘﺮون ﻓﻲ اﻟﻤﺪار اﻻول + n=1 ﻧﻮاة اﻟﻜﺘﺮون ﻓﻲ اﻟﻤﺪار اﻟﺜﺎﻧﻲ n = 2 Bohr Theory QƒH ájô¶f 4 – 1 ﺗﺼﻮر ﻧﻈﺮﻳﺔ ﺑﻮر اﻟﺬرة ﻛﺎﻟﻤﺠﻤﻮﻋﺔ اﻟﺸﻤﺴﻴﺔ ﺣﻴﺚ اﻟﻨﻮاة ﻓﻲ اﻟﻤﺮﻛﺰ واﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﺗﺪور ﻓﻲ اﻏﻠﻔﺔ ﺳﻤﺎﻫﺎ ﺑﻮر ﺑﺎﻟﻤﺪارات) (Orbitalsﺣﻮل اﻟﻨﻮاة ﻣﻊ اﻟﻔﺮق ﺑﺄن ﻣﺪارات اﻟﻜﻮاﻛﺐ ﺗﺘﻔﺎوت اﺗﺴﺎﻋ ًﺎ اﻣﺎ ﻣﺪارات اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﻓﻬﻲ ﺛﺎﺑﺘﺔ. ﻟﻘﺪ درس ﺑﻮر ذرة اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ ﻻﻧﻬﺎ اﺑﺴﻂ اﻟﺬرات وﺧﺮج ﺑﺎﻟﻜﺜﻴﺮ ﻣﻦ واﻻﺳﺘﻨﺘﺎﺟﺎت اﻟﺘﻲ ﺷﻜﻠﺖ اﺳﺎس ﻧﻈﺮﻳﺘﻪ ﻋﻦ ﻧﻤﻮذج ﺑﻮر ذرة اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ وﺳﻨﺘﻄﺮق اﻟﻰ ﻫﺬﻩ اﻟﻨﻈﺮﻳﺔ ﺑﺎﻟﺘﻔﺼﻴﻞ ﻓﻲ اﻟﺴﻨﻮات اﻟﺪراﺳﻴﺔ اﻟﻘﺎدﻣﺔ .وان ﻣﺎ ﻳﻬﻤﻨﺎ ﻓﻲ ﻫﺬا اﻟﻔﺼﻞ ان ﻧﺘﻌﺮف اﻟﻰ ﻓﺮﺿﻴﺘﻴﻦ ﻣﻦ ﻓﺮﺿﻴﺎت ﻧﻈﺮﻳﺔ ﺑﻮر ﺗﺮﺗﺒﻄﺎن ﺑﻤﺎ اﺷﺮﻧﺎ اﻟﻴﻪ ﻓﻲ ﺑﻨﺎء اﻟﺬرة اﻋﻼﻩ وﻫﻤﺎ : أ – ان اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﺗﺪور ﻓﻲ ﻣﺪارات ﺛﺎﺑﺘﺔ ﺣﻮل اﻟﻨﻮاة . ب–ﻟﻠﺬرة ﻋﺪد ﻣﻦ اﻟﻤﺪارات )اﻏﻠﻔﺔ( وﻟﻜﻞ ﻏﻼف ﻧﺼﻒ ﻗﻄﺮ ﺛﺎﺑﺖ وﻃﺎﻗﺔ ﻣﺤﺪدة وﻳﺸﺎر ﻟﻠﻐﻼف ﺑﺎﻟﺤﺮف nاﻟﺬي ﻳﻤﺜﻞ رﻗﻢ اﻟﻐﻼف وﻳﻜﻮن ﻋﺪد ﺻﺤﻴﺤ ًﺎ ﺑﺪء ًا ﻣﻦ ) (n = 1اﻻﻗﺮب اﻟﻰ اﻟﻨﻮاة اﻟﻰ )∞ = (nاﻟﺬي ﻳﻜﻮن ﻓﻴﻪ اﻻﻟﻜﺘﺮون ﺑﻌﻴﺪ ًا ﺟﺪ ًا ﻋﻦ اﻟﻨﻮاة اي ﻣﻨﻔﺼ ً ﻼ ﻋﻨﻬﺎ ﺗﻤﺎﻣ ًﺎ. ﻧﻴﻠﺰ ﺑﻮر )(1962-1885 á«fhÎμd’G áØ∏Z’G Aπe 5 – 1 اﺣﺪ ﻣﻘﺘﺮﺣﻲ ﻧﻤﺎذج اﻟﺒﻨﺎء اﻟﺬري اﻟﺤﺪﻳﺚ .ﻣﻨﺢ ﺟﺎﺋﺰة ﻧﻮﺑﻞ ﻓﻲ اﻟﻔﻴﺰﻳﺎء اﻟﺬرﻳﺔ ﻋﺎم .1922 ﻟﻘﺪ وﺟﺪ ان ﻟﻜﻞ ﻏﻼف اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ ﻣﻦ اﻻﻏﻠﻔﺔ اﻟﻤﺬﻛﻮرة اﻋﻼﻩ اﺳﺘﻴﻌﺎب ﻋﺪد ﻣﺤﺪد ﻣﻦ اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﻳﻠﺰم ﻻﺷﺒﺎﻋﻪ ﻳﺴﺎوي ) .(2nﺣﻴﺚ ﻳﻤﺘﻠﺊ )ﻳﺸﺒﻊ( اﻟﻐﻼف اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ اﻻول (n = 1)K 2 ﺑﺎﻟﻜﺘﺮوﻧﻴﻦ اي ) .(2 × 12 = 2وﻳﻤﺘﻠﺊ اﻟﻐﻼف اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ اﻟﺜﺎﻧﻲ (n = 2) Lﺑﺜﻤﺎﻧﻴﺔ اﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت اي ) .(2 × 22 = 8وﻳﺸﺒﻊ اﻟﻐﻼف اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ اﻟﺜﺎﻟﺚ (n = 3) Mﺑﺜﻤﺎﻧﻴﺔ ﻋﺸﺮ اﻟﻜﺘﺮوﻧ ًﺎ ) (2 × 32 = 18وﻛﻤﺎ ﻣﻮﺿﺢ ﻓﻲ اﻟﺠﺪول ).(4 – 1 18 الجدول 4 – 1االغلفة االلكترونية وطريقة توزيع االلكترونات عليها رمز رقم الﻐالف الﻐالف K 1 L 2 M 3 عدد االلكترونات الالزمة لملئها ()2n2 2 × 12 = 2اي يتشبع الﻐالف االول بالكترونين. 2 × 22 = 8اي يتشبع الﻐالف الثاني بـ 8 الكترونات. 2 × 32 = 18اي يتشبع الﻐالف الثالث بـ 18 الكترون(او يتشبع بـ 8الكترونات) تمتاز الذرات ذات الﻐالف االلكتروني الخارجي (االخير) الممتلﺊ بدرجة عالية من االستقرار (قلة الفعالية) تحت الظروف االعتيادية ،مثل ذرة عنصر الهيليوم التي غالفها االلكتروني الخارجي الوحيد يحتوي على الكترونين ،وهو ما يتشبع به ،وذرة عنصر النيون التي غالفها االلكتروني الخارجي (وهو الثاني) يحتوي على ثمانية الكترونات وهو ما يمتلﺊ به ايض ًا .وتسمى مثل هذه العناصر بالعناصرالنبيلة (.)Nobel elements اما الذرات ذات الﻐالف االلكتروني الخارجي غير الممتلﺊ فتكون اقل استقرار ًا .لذلك تكون فعالة كيميائي ًا تميل لفقدان او اكتساب او المشاركة بعدد من الكترونات االغلفة الخارجية مع ذرات عناصر اخرى محاولة الوصول الى ترتيب الكتروني اكثر استقرار ًا يشابه بناء االغلفة االلكترونية الخارجية للعناصر النبيلة .اي ان يحتوي غالفها االلكتروني الخارجي الكترونين في حالة امتالكها غالف واحد او 8الكترونات في حالة امتالكها لﻐالفين او ثالثة اغلفة احيان ًا .ويوضح الشكل ( )2 – 1رسوم الترتيب االلكتروني (توزيع االلكترونات) على االغلفة االلكترونية لبعﺾ العناصر. 19 الترتيب االلكتروني للهيدروجين الترتيب االلكتروني للنيون 1P+ 2P+0 2n الهيدروجين H الهيليوم He P+0 5n 10P+0 10n البريليوم Be النيون Ne 15P+0 16n 18P+0 18n الترتيب االلكتروني لﻸركون الشكل( )2-1 الترتيب االلكتروني لبعﺾ الذرات المختلفة . الفسفور P االركون Ar Ion ¿ƒj’G 6 – 1 اذا فقدت او اكتسبت ذرات بعﺾ العناصر ذات الﻐالف االلكتروني الخارجي غير الممتلىء الكترون ًا او اكثر ستتحول الى ايون .وعند فقدان الذرة الكترون ًا او اكثر يصبح عدد البروتونات في نواتها اكثر من عدد االلكترونات وبذلك ستحمل الذرة شحنات كهربائية موجبة تساوي عدد االلكترونات المفقودة فتصبح ايون ًا موجب ًا .اما اذا اكتسبت 20 الذرة الكترون ًا او اكثر سيصبح عدد االلكترونات فيها اكثر من عدد البروتونات وبذلك ستحمل الذرة شحنات كهربائية سالبة تساوي عدد االلكترونات المكتسبة فتصبح ايون ًا سالب ًا ،وبذلك يعرف االيون :بأنه ذرة او مجموعة ذرات فقدت او اكتسبت الكترون ًا او اكثــر فتحمل شحنات كهربائية موجبة في حالة الفقدان وسالبة في حالة االكتساب. التأين ( :)Ionizationهي عملية فقدان او اكتساب الذرة اللكترون او اكثر فتتحول الى ايون (او مجموعة ذرات ) ٍ موجب في حالة الفقدان وسالب في حالة االكتساب. االيون اﳌوجب ( : )Cationذرة أو مجموعة ذرات فقدت الكترونا او اكثر فأصبحت تحمل شحنة كهربائية موجبة واحدة او اكثر مساوية لعدد االلكترونات المفقودة مثل Na+ : و Ca2+و Al3+و( NH4+الحﻆ الشكل .) 3-1 11P+0 12n تفقد الكترون واحد e- - ايون الصوديوم 11P+0 12n ذرة الصوديوم الموجب تفقد الكترون واحد الشكل( )3-1 تفقد ذرة الصوديوم الكترون واحــد لتكون ايــون الصوديوم الموجب .Na+ االيون السالب ( : )Anionذرة او مجموعة ذرات اكتسبت الكترونا او اكثر فأصبحت تحمل شحنة كهربائية سالبة واحدة او اكثر مساوية لعدد االلكترونات المكتسبة مثل Cl- : و O2-و N3-و( SO42-الحﻆ الشكل . )4-1ويوضح الجدول( )5 – 1 مقارنة بين الذرة وااليون. 21 تكتسب الكترون واحد 17P+0 18n e- + - ايون الكلوريد Cl الشكل( )4-1 تكتسب ذرة الكلور الكترون واحد لتكون ايون الكلوريد السالب .Cl 17P+0 18n ذرة الكلور Cl تكتسب الكترون واحد الجدول 5 – 1مقارنة بين الذرة وااليون االيون الذرة . 1متعادلة الشحنة . 1يحمل شحنة سالبة او الكهربائية موجبة واحدة او اكثر . 2ذات استقرارية قليلة . 2اكثر استقرار ًا . 3غـــالفها الخـــارجي غـيـر . 3غالفه الخارجي مشبع مشبع بااللكترونات مثل Naبااللكترونات مثل Na+و Cl- و ( Clعداالعناصر النبيلة) واالمثلة التالية توضح الترتيب االلكتروني لبعﺾ الذرات مثال 2 – 1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون الليثيوم العدد الذري = 3وعدد الكتلة = 7 ايون الليثيوم الموجب Li+ عدد 2 = e- عدد 3 = e- عدد 3 = p+ عدد 3 = p+ عدد 4 = n 0 22 ذرة الليثيوم Li 0 عدد 4 = n P+0 n P+0 n ذرة الليثيوم Li ايون الليثيوم Li + الترتيب االلكتروني لذرة الليثيوم. يشابه الترتيب االلكتروني لذرة الهيليوم (العنصر النبيل) مثال 3 – 1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون المﻐنيسيوم العدد الذري = 12 و عدد الكتلة = 24 ايون المﻐنيسيوم الموجب Mg2+ ذرة المﻐنيسيوم Mg عدد 10 = e عدد 12 = e عدد 12 = p+ عدد 12 = p+ عدد 12 = n0 عدد 12 = n0 12P+0 12n 12P+0 12n ايون المﻐنيسيوم Mg2+ يشابه الترتيب االلكتروني لذرة النيون (العنصر النبيل) تمرين ()2-1 ارسم الترتيب االلكتروني Be لذرة وايون البيرليوم العدد الذري 4وعدد الكتلة . 9 ذرة المﻐنيسيوم Mg 12 الترتيب االلكتروني لذرة المﻐنيسيوم 2 مثال 4 – 1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون االلمنيوم العدد الذري = 13 و عدد الكتلة = 27 ايون االلمنيوم الموجب Al3+ تمرين ()3-1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون البوتاسيوم Kالعدد الذري 19وعدد الكتلة . 39 ذرة االلمنيوم Al عدد 10 = e- عدد 13 = e- عدد 13 = p+ عدد 13 = p+ عدد 14 = n0 0 عدد 14 = n 1P+0 1n 1P+0 1n ايون االلمنيوم Al3+ ذرة االلمنيوم Al يشابه الترتيب االلكتروني لذرة النيون (العنصر النبيل) مثال 5 – 1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون الفلور تمرين ()4-1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون الكلور Clالعدد الذري 17وعدد الكتلة . 35 2 العدد الذري = 9 و عدد الكتلة = 19 ايون الفلوريد السالب F - ذرة الفلور F عدد 10 = e عدد 9 = e + عدد 9 = p + عدد 9 = p 0 عدد 10 = n 0 عدد 10 = n 9P+0 10n 9P+0 10n - ايون الفلوريد F ذرة عنصر الفلور F يشابه الترتيب االلكتروني لذرة النيون (العنصر النبيل) مثال 6 – 1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون االوكسجين العدد الذري = 8 و عدد الكتلة = 16 ايون االوكسجين السالب O2- ذرة االوكسجين O عدد 10 = e- عدد 8 = e- عدد 8 = p+ عدد 8 = p+ عدد 8 = n 0 8P+0 8n ايون االوكسجين O2- 0 عدد 8 = n تمرين ()5-1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون الكبريت Sالعدد الذري 16وعدد الكتلة . 32 8P+0 8n ذرة عنصر االوكسجين O يشابه الترتيب االلكتروني لذرة النيون (العنصر النبيل) 25 مثال 7 – 1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون النتروجين العدد الذري = 7 و عدد الكتلة = 14 ايون النتروجين السالب N 3- تمرين ()6-1 ارسم الترتيب االلكتروني لذرة وايون الفسفور Pالعدد الذري 15وعدد الكتلة . 31 ذرة النتروجين N عدد 10 = e- عدد 7 = e- عدد 7 = p عدد 7 = p + + 0 عدد 7 = n عدد 7 = n 0 7P+0 7n 7P+0 7n ايون النتروجين N ذرة عنصر النتروجين N 3- يشابه الترتيب االلكتروني لذرة النيون (العنصر النبيل) ومن االمثلة اعاله نجد ان الذرة عندما تتأين تتﻐير خواصها االصلية ،فأيون الليثيوم Li+وايون المﻐنيسيوم Mg2+تختلف في خواصها عن خواص ذرة الليثيوم Liوذرة المﻐنيسيوم Mg - على التوالي ،وايون الفلوريد Fوايون االوكسجين O2-تختلف في خواصها عن خواص ذرة الفلور Fوذرة االوكسجين ،Oعلى التوالي ،حيث تكون هذه االيونات اكثر استقرار ًا المتالكها غالف خارجي ممتلﺊ .وبصورة عامة تميل ذرات العناصر الفلزية الى فقدان االلكترونات والتحول الى ايونات موجبة، بينما تميل ذرات العناصر الالفلزية الكتساب االلكترونات والتحول الى ايونات سالبة .وال بد هنا من االشارة الى ان ذرات العناصر النبيلة مثل ذرة الهيليوم والنيون واالركون ال تفقد او تكتسب الكترونات وهـي بـذلك ال تكون ايونات في 26 الظـروف االعتيادية وذلك يعود لكون االغلفة الخارجية لهذه العناصر مشبعة بااللكترونات ومستقرة (انظر الترتيب االلكتروني لذرة الهيليوم والنيون واالركون في الشكل .)3 - 1 »FÉ«ª«μdG (§HGÎdG) öUÉB àdG 7 – 1 Chemical Bonding تتحد الذرات في العنصر الواحد او للعناصر المختلفة مع بعضها وبذلك تتكون جزيئات لها خواص فيزيائية وكيميائية تختلف عن خواص ذرات العناصر المكونة لها. ان اتحاد الذرات مع بعضها ناتج بسبب فقدان او اكتساب او مشاركة بالكترونات الﻐالف الخارجي ألجل ان تصل كل ذرة الى نظام الكتروني اكثر استقرار ًا يشابه الترتيب االلكتروني للعناصر النبيلة مثل الهيليوم والنيون وهذا يؤدي الى نشوء قوى كيميائية تربط هذه الذرات ببعضها تدعى باالواصر الكيميائية .وسنتعرف هنا على نوعين من التﺂصر : C ô°UBÉàdG 1–7–1 Ionic Bonding ʃj’G لتوضيح التﺂصر االيوني سنذكر االمثلة االتية: أ – التﺂصر االيوني بين الليثيوم والفلور: عند اتحاد عنصر الليثيوم Liمع عنصر الفلور Fلتكوين مركب فلوريد الليثيوم LiFنالحﻆ اﻵتي: الترتيب االلكتروني لذرة الليثيوم (العدد الذري = )3وايون الليثيوم هو : P+0 n ذرة الليثيوم P+0 n ايون الليثيوم 27 اي ان هناك الكترونا واحد ًا في الﻐالف الخارجي لذرة الليثيوم ،فاذا فقدت ذرة الليثيوم هذا االلكترون فان ترتيبها االلكتروني سيكون مشابه ًا للترتيب االلكتروني لذرة الهيليوم – العنصر النبيل االكثر استقرار ًا – وفي الوقت نفسه تتحول ذرة الليثيوم الى ايون الليثيوم . Li+ بينما الترتيب االلكتروني لذرة الفلور ( Fالعدد الذري = ) 9 وايون الفلوريد يكون على الشكل االتي: تمرين ()7-1 وضح كيفية التأصر االيوني K البوتاسيوم بين 19 والكلور 17Clلتكوين المركب االيوني كلوريد البوتاسيوم KCl 9P+0 10n 9P+0 10n ذرة الفلور ايون الفلوريد اي ان هناك سبعة الكترونات في الﻐالف الخارجي لذرة الفلور وفي هذه الحالة تحتاج ذرة الفلور الكترونا واحد ًا يضاف الى غالفها االلكتروني الخارجي ليصبح مشبع ًا. وبذلك يكون مشابه ًا الى الترتيب االلكتروني لذرة النيون العنصر النبيل االكثر استقرار ًا -حيث تتحول ذرة الفلور- الى ايون الفلوريد . F يتجاذب أيونا الليثيوم الموجب والفلوريد السالب مع بعضهما بسبب اختالف الشحنة الكهربائية التي يحمالنها ليكونامركب ًا ايوني ًا هوفلوريد الليثيوم ، LiFوتدعى قوى التجاذب التي تربط هذين األيونين باﻵصرة األيونية ( .)Ionic Bondويمكن توضيح هذا الترابط عن طريق الترتيب االلكتروني اﻵتي: 28 - + Li F 9P+0 10n P+0 n 9P+ 10n0 مركب فلوريد الليثيوم Li+1 F-1 P+0 n ذرة الفلورF ذرة الليثيوم Li وهو مركب ايوني ب -التﺂصر االيوني بين الصوديوم والكلور يتحد الصوديوم ( Naعدده الذري = ) 11مع الكلور Cl (عدده الذري = ) 17لتكوين مركب ايوني هو كلوريد الصوديوم .NaClويمكن توضيح محصلة هذا التاصر عن طريق الترتيب االلكتروني لذرات وايونات الصوديوم والكلور وعلى الشكل االتي : المركب االيوني فلوريد الليثيوم - + Na Cl 17P+0 18n 11P+0 12n مركب كلوريد الصوديوم Na+1 Cl-1 17P+0 18n ذرة الكلورCl 11P+0 12n ذرة الصوديوم Na وهو مركب ايوني NaCl 29 جـ – التﺂصر األيوني بين الليثيوم واالوكسجين يتحد الليثيوم ( Liعدده الذري = ) 3مع االوكسجين (عدده الذري = ) 8يتكون مركب ايوني هو اوكسيد الليثيوم Li2Oويمكن توضيح محصلة هذا التﺂصر عن طريق الترتيب االلكتروني لذرات وايونات الليثيوم واالوكسجين (الموضحة في المثالين السابقين 2 - 1و )6 - 1وعلى الصورة االتية: P+0 n + تمرين ()8-1 بين بالرسم التوضيحي االواصر االيونية المتكونة بين ذرتي الصوديوم Na 11 واالوكسجين 8Oفي المركب االيوني اوكسيد الصوديوم Na2O Li 2- O P+0 n 8P+0 8n 8P+0 8n + Li P+0 n مركب اوكسيد الليثيوم Li2+1 O-2 ذرة اوكسجينO ذرة الليثيوم P n + 0 ذرة الليثيوم يتبين من ذلك ان ذرة االوكسجين التي في غالفها الخارجي ستة الكترونات تحتاج الى الكترونين فقط المتالء هذا الﻐالف ،لذلك تتحد بذرتي ليثيوم ألن كل ذرة ليثيوم في غالفها الخارجي الكترون سهل االنتقال .من هذه االمثلة نالحﻆ ان عدد الشحنات الموجبة تساوي عدد الشحنات السالبة في المركب االيوني مما يجعله متعادل الشحنة. وعليه فاالصرة االيونية :هي قوة جذب كهربائية تربط بﲔ ايونﲔ مختلفﲔ في الشحنة مثل الفلزات (ايونات موجبة الشحنة) والالفلزات(ايونات سالبة الشحنة) في اﳌركب االيوني. Covalent Bonding »ªgÉ°ùàdG ô°UBÉàdG 2–7–1 هناك ذرات لبعﺾ العناصر ذات االغلفة االلكترونية الخارجية غير الممتلئة ال تميل لفقدان او اكتساب االلكترونات بل تميل للمشاركة بعدد من الكترونات اغلفتها الخارجية مع الكترونات ذرات اخرى لتكوين ازواج الكترونية، 0 بحيث تؤدي هذه المشاركة او المساهمة الى امتالء االغلفة االلكترونية لهذه الذرات والوصول بها الى حالة اكثر استقرار ًا. ان هــذه االزواج االلكترونية المشتركة تؤدي الى ترابط الذرات مع بعضها ،ويدعى كل زوج الكتروني مشترك بـ (اﻵصرة التساهمية) ( )Covalent bondويرمز له بخط مستقيم ( ) -أو بـ ( ) :توضع بين الذرتين المرتبطتين .ولتوضيح التﺂصر التساهمي سنذكر االمثلة التالية التي تتضمن اتحاد ذرات متشابهة وذرات غير متشابهة: أ– التاصر التساهمي بين ذرتي هيدروجين ( العدد الذري للهيدروجين = : ) 1 كل ذرة هيدروجين في غالفها الخارجي الكترون واحد تساهم به عند اتحادها بذرة هيدروجين ثانية لتكوين جزيء واحد من غاز الهيدروجين H2على النحو االتي: 1P+ 1P+ 1P+ + 1P+ H-H H:H اتحاد ذرتي هيدروجين لتكوين جزيء H H H2ذات االصرة التساهمية والمالحﻆ ان الﻐالف الخارجي لكل من الذرتين اصبح محتوي ًا على الكترونين اي انه ممتلﺊ ،بذلك يكون اكثر استقرار ًا فهو بذلك يشابه الﻐالف الخارجي لذرة الهيليوم العنصر النبيل (انظر الشكل .)3 - 1 ب – التﺂصر التساهمي بين ذرتي فلور (العدد الذري للفلور = :) 9 تمرين ()9-1 وضح بالرسم تكون االصرة التساهمية بين ذرتي الكلور لتكوين جزيء الكلور( العدد الذري للكلور = . ) 17 عند اتحاد ذرتي فلور ببعضهما يتكون جزيء واحد من غاز الفلور F2وعلى النحو االتي : 9P+0 10n 9P+0 10n 9P+ 10n0 + 9P+ 10n0 F-F F:F وبهذا تتكون آصرة تساهمية واحدة بين ذرتي فلور عند F F تكوين جزيء فلور . F2 1 جـ -التﺂصر التساهمي بين ذرتي هيدروجين وذرة اوكسجين واحدة: تتحد ذرتان من الهيدروجين (العدد الذري = )1مع ذرة اوكسجين (العدد الذري = )8لتكوين المركب التساهمي احادي اوكسيد الهيدروجين (الماء) : O H 1P+ 8P+0 8n H جز ي ء ما ء 1P+ 8P0+ 8n 1P+ + 1P+ O H2O تمرين ()10-1 يتحد النتروجين Nمع ثالث ذرات من الهيدروجين لتكوين جزيء غاز االمونيا NH3وضح ذلك بالرسوم التوضيحية . H H ويالحﻆ وجود اصرتين تساهميتين في جزيء الماء تربط ك ً ال من ذرتي الهيدروجين مع االوكسجين. د – التاصر التساهمي بين ذرة هيدروجين وذرة كلور: تتحد ذرة هيدروجين (العدد الذري = )1مع ذرة كلور (العدد الذري = )17لتكوين مركب تساهمي هو غاز كلوريد الهيدروجين على النحو االتي: 17P+0 18n 1P+ جزيء كلوريد 17P+0 18n Cl + 1P+ H الهيدروجين H-Cl وعليه تتكون جزيئة كلوريد الهيدروجين H – Clبﺂصرة تساهمية واحدة تربط بين الذرتين. وعليه فاﻵصرة التساهمية :هي قوة ربط ناشئة بﲔ ذرتﲔ نتيجة مشاركة كل ذرة بالكترون واحد أو 2 أكثر لتكوين زوج الكتروني. Valency öüæ©dG ƒD aÉμJ 8 – 1 يطلق على االلكترونات الموجودة في الﻐالف الخارجي بـ (الكترونات التكافؤ) والتي لها تأثير كبير على السلوك الكيميائي للذرة .اما االلكترونات في االغلفة الداخلية فتلعب دور ًا ثانوي ًا نظر ًا لتأثير الشحنة الموجودة في نواة الذرة عليها .تقوم الكترونات التكافؤ بالتحكم في سلوك الذرة عند عمل االواصر الكيميائية بين الذرات لتكوين الجزيئات (انظر الفقرة 7 – 1اعاله) .وعليه ﳝكن تعريف تكافؤ العنصر بأنه :عدد االلكترونات التي تفقدها او تكتسبها او تساهم بها الذرة عند اشتراكها في تفاعل كيميائي. وتفيدنا معرفة التكافؤ في كتابة صيﻎ المواد الكيميائية (كما سيأتي فيما بعد) .ولمعرفة تكافؤ الذرة علينا دراسة ترتيبها تمرين ()11-1 للترتيب رسمك من االلكتروني لذرة االلمنيوم Al عددها الذري 13هل يمكنك ان تحدد عدد االلكترونات التي يمكن للذرة ان تفقدها .ماهو االيون الناتج؟ االلكتروني من حيث : – 1عدد االلكترونات في الﻐالف الخارجي وما اذا كان الﻐالف مشبع ًا او غير مشبع. – 2عدد االلكترونات التي يمكن للذرة ان تفقدها او تكتسبها او تساهم بها لكي يصبح في غالفها االلكتروني الخارجي الكترونان في حالة امتالكها لﻐالف واحد كما في الليثيوم، وثمانية الكترونات اذا كان الﻐالف االلكتروني الخارجي للذرة هو الثاني او الثالث. فالﻐالف االلكتروني الخارجي للذرة هو الذي يحدد تكافؤها بعد االتحاد مع غيرها ولذلك يدعى (غالف التكافؤ) وتدعى الكتروناته بـ (الكترونات التكافؤ) فذرة الليثيوم التي عددها الذري يساوي ( )3يمتلك غالفها الثاني (وهو الﻐالف الخارجي) الكترون ًا واحد ًا ،لذلك تميل هذه الذرة لفقدان هذا االلكترون والتحول الى ايون الليثيوم Li+الذي يكون غالفه االلكتروني الخارجي حاوي ًا على الكترونين وهو الﻐالف االول ،الذي هو غالف مشبع بالكترونين من االصل ،وبذلك يوصف الليثيوم بانه يمتلك التكافؤ االحادي او انه عنصر احادي التكافؤ . P+0 n + ايون Li يفقد الكترون واحد - e - P+0 n ذرة Li وذرة االوكسجين ( Oالعدد الذري = ) 8لها في غالف التكافؤ ( وهو الثاني ) ستة الكترونات لذلك تميل هذه الذرة الكتساب الكترونين او المساهمة بهما في تكوين مزدوجين الكترونيين ليصبح لها في الﻐالف االلكتروني الخارجي ثمانية الكترونات فيتشبع ،وبذلك تتخذ ذرة االوكسجين التكافؤ الثنائي بعد االتحاد بﻐيرها. يكتسب الكترونين 8P+0 8n 8P+0 8n +2 e2- ايون االوكسيد O ذرة O وقد يعطى التكافؤ لمجموعة من الذرات متحدة مع بعضها مثل ايون الهيدروكسيد –( )OHواالمونيوم )NH4(+ االحادي التكافؤ ،وايون الكاربونات )CO3(2-والكبريتات )SO4(2الثنائية التكافؤ ،وايون الفوسفات )PO4(3-الثالثيالتكافؤ .تسلك هذه المجموعة الذرية كوحدة قائمة بذاتها عند دخولها في كثير من التفاعالت الكيميائية وتسمى آيون الكاربونات )CO3(2- هذه المجاميع بالجذور .فاﳉذور اذن مجموعة ذرات مترابطة كيميائي ًا ﲢمل شحنة كهربائية واحدة او اكثر موجبة او سالبة مثل االيونات اعاله. Oxidation Number ó°ùcÉC àdG OóY 9 – 1 عدد موجب أو سالب يشير الى عدد ونوع الشحنات الكهربائية التي تحملها الذرة او مجموعة الذرات (الجذور) ضمن جزيء المركب ،ويكون المجموع الجبري ألعداد التأكسد الموجبة والسالبة في جزيء المركب يساوي صفر ًا، اما اعداد التأكسد لذرات العناصر في حالتها الحرة فتساوي صفر ًا .ويوضح الجدول ( )6 – 1تكافؤ واعداد التاكسد للذرات والجذور المتداولة. تكافؤات واعداد التاكسد اليونات الذرات الجدول 6 – 1 والجذور الشائعة االستخدام عدد احادية التكافؤ التاكسد ثنائية التكافؤ عدد التاكسد الزئبق ()II Hg +2 Sn +2 +2 K +1 الصوديوم Na +1 القصدير ()II الفضة Ag +1 المﻐنيسيوم Mg النحاس ()I Cu +1 الكالسيوم Ca +2 H +1 الخارصين Zn +2 NH4 +1 الباريوم Ba +2 كلوريد Cl -1 الحديد ()II Fe +2 بروميد Br -1 النحاس ()II Cu +2 OH -1 الرصاص ()II Pb +2 نترات NO3 -1 كاربونات CO3 -2 نتريت NO2 -1 كبريتات SO4 -2 كلورات ClO3 -1 كبريتيت SO3 -2 يوديد I -1 كبريتيد S -2 فلوريد F -1 اوكسيد O -2 HSO4 -1 البوتاسيوم الهيدروجين االمونيوم هيدروكسيد كبريتات هيدروجينية كاربونات HCO3 خالت -1 -1 ثالثية التكافؤ تمتلك اكثر من تكافؤ تبع ًا لتكافؤها فالعنصر ذو التكافؤ الواطىء يسمى باضافة المقطع (وز) الى اسم العنصر. اما في حالة التكافؤ االعلى للعنصر يضاف المقطع ( يك) الى اسم العنصر فمث ً ال الحديد ()II بينما يسمى الحديد حديدوز ()III يسمى حديديك وهكذا بقية العناصر . رباعية التكافؤ االلمنيوم Al الحديد( )III Fe +3 PO4 -3 الفوسفات تسمى العناصر التي u o y e Lov هيدروجينية CH3COO هل تعلم +3 الرصاص (Pb )IV +4 Sn +4 القصدير ()IV المنﻐنيز (Mn )IV +4 5 وتوضح االمثلة التالية مفهوم التكافؤ واعداد التاكسد للذرات في الجزيئات االتية: مثال 8-1 عند تكوين جزيء الهيدروجين تساهم كل من ذرتي الهيدروجين بالكترونها لتكوين زوج الكتروني مشترك يربط الذرتين بﺂصرة تساهمية فتكون كل من الذرتين احادية التكافؤ وعدد التاكسد للهيدروجين صفر ًا النه عنصر حر(راجع التﺂصر التساهمي) .كما في ادناه : 1P+ 1P+ H-H جزيء هيدروجين H2 مثال 9-1 عند اتحاد ذرة الفلور مع ذرة الهيدروجين لتكوين فلوريد الهيدروجين تساهم كل من ذرة الفلور وذرة الهيدروجين بالكترون واحد لتكوين زوج الكتروني مشترك يربط الذرتين بﺂصرة تساهمية حيث ينشأ جزيء فلوريد الهيدروجين، فتكون كل من هاتين الذرتين احادية التكافؤ بينما يكون عدد التأكسد للهيدروجين ، +1وللفلور ، -1كما في االصورة االتية: 9P+ 10n0 1P+ H-F جزيء فلوريد الهيدروجين HF 6 مثال 10-1 عند اتحاد ذرة الكلور مع ذرة الصوديوم لتكوين كلوريد الصوديوم ينتقل الكترون واحد من ذرة الصوديوم الى ذرة الكلور ويرتبط االيونان الناتجان بﺂصرة ايونية لذلك يكون كل من الصوديوم والكلور احادي التكافؤ في حين يكون عدد التأكسد للصوديوم ، +1وللكلور ، -1كما موضح في ادناه . 17P+0 18n 11P+0 12n - + Na Cl صيﻐة كلوريد الصوديوم مثال 11-1 عند اتحاد ذرة اوكسجين مع ذرتي هيدروجين لتكوين جزيئة ماء ،تساهم ذرة االوكسجين بالكترونين مع ذرتي هيدروجين اللتين تساهم كل منهما بالكترون واحد لتكوين زوجين الكترونيين لذلك تكون ذرة االوكسجين ثنائية التكافؤ وعدد التاكسد لالوكسجين -2في حين تكون كل ذرة من ذرتي الهيدروجين احادية التكافؤ وعدد تأكسدها +1كما هو أت: O H H 1P+ 8P 8n + 0 1P+ ارتباط ذرة االوكسجين بذرتي هيدروجين في جزيء الماء H2O 7 مثال 12-1 يتكون جزيء االمونيا من اتحاد ذرة نتروجين مع ثالث ذرات هيدروجين حيث تساهم ذرة النتروجين بثالثة الكترونات وتساهم كل ذرة هيدروجين بالكترون واحد ،لذلك يكون النتروجين ثالثي التكافؤ وعدد تأكسده -3في حين تكون كل ذرة من ذرات الهيدروجين الثالث احادية التكافؤ وعدد تأكسدها +1كما موضح في ادناه Hــ Nــ H | H 7P+0 7n 1P+ 1P + 1P+ ارتباط ذرة النتروجين بثالث ذرات هيدروجين في جزيء االمونيا NH3 مثال 13-1 اكمل كل مما يأتي: - + e ................ + K + ................. F ()1 K ()2 الحـــل : المعادلة (: )1 هنا نجد ان ذرة الفلور اكتسبت الكترون ًا لذلك سوف تتحول الى ايون الفلوريد السالب الشحنة ( ) F-لذا تكتب - المعادلة كاالتي: - F F + e المعادلة (: )2 هنا نجد ان ذرة البوتاسيوم تحولت الى ايون البوتاسيوم + الموجب الشحنة ( ) Kلذلك فانها فقدت الكترون ًا واحد ًا لذا 8 تكتب المعادلة كاالتي: - + e + K K Chemical Formula á«FÉ«ª«μdG ᨫ°üdG 10 –1 لقد مر بنا انه ال يمكن لذرات العناصر (باستثناء النبيلة منها) ان توجد في الظروف االعتيادية بصورة منفردة (عنصر) بل تكون مترابطة مع بعضها البعﺾ باواصر مكونة تراكيب كيميائية ،يمكن ان توجد بصورة حرة ،وان االرتباط بين ذرات العنصر الواحد المتشابهة ينتج عنه جزيء العنصر مثل جزيء الهيدروجين التي نعبر عنه بصيﻐة كيميائية هي H2وجزيء االوكسجين التي نعبر عنه بصيﻐة كيميائية .O2 هذه الصيﻎ نسميها بالصيﻎ الجزيئية النها تعبر ببساطة عن تركيب الجزيء .اما االرتباط بين ذرات العناصر المختلفة فمن الممكن ان ينتج عنه جزيئات مميزة لمركبات مثل جزيء الماء الذي نعبر عنه بصيﻐة كيميائية هي H2Oالتي هي صيﻐة جزيئية ،كما يمكن ان ينتج االرتباط بين ذرات العناصر تركيب غير مميز الجزيئات نعبر عنه بابسط صيﻐة كما في المركبات االيونية مثل كلوريد الصوديوم NaClالذي يتكون من ذرات مرتبطة الواحدة باالخرى في كيان بلوري لهذا المركب. ولكتابة الصيﻐة الكيميائية لمركب ما ،نتبع الخطوات االتية: - 1نكتب رمز العنصر الفلزي او الهيدروجين او المجموعة الذرية (ذات عدد التأكسد الموجب) الى اليسار ،ونكتب رمز العنصر الالفلزي او المجموعة الذرية (ذات عدد التأكسد السالب) الى اليمين ...مثل يوديد البوتاسيوم K I اوكسيد المﻐنيسيوم نترات الكالسيوم Mg O Ca NO3 - 2نكتب فوق رمز الذرة او صيﻐة المجموعة الذرية (الجذور) عدد تاكسدها كما يأتي: K+1 I-1 Mg+2 O-2 Ca+2 NO3- 9 - 3ان عدد التأكسد (بﻐﺾ النظر عن االشارة) للذرة او للمجموعة الذرية االولى يمثل عدد الذرات او عدد المجاميع الذرية للمادة الثانية ،وعدد تأكسد الذرة او المجاميع الذرية الثانية يمثل عدد ذرات او عدد المجاميع الذرية للمادة االولى غالب ًا. تمرين ()12-1 طبق الخطوات من ( )1الى ( )3للحصول على الصيﻎ الكيميائية لكل من: - 1 I - 1كبريتات االلمنيوم. - 2اوكسيد الصوديوم. - 3بروميد المﻐنيسيوم. + 1 K - 2 O - 1 + 2 ()NO3 Mg + 2 Ca وبذلك يكون المجموع الجبري العداد التأكسد الموجبة والسالبة في الصيﻐة الكيميائية بجزيء المركب يساوي صفر ًا .فاذا كان بين عددي التأكسد اكبر عامل مشترك فيقسم عليه (ففي Mg2O2اكبر عامل مشترك هو ، 2فبالقسمة على 2ستصبح الوكسيد المﻐنيسيوم الصيﻐة MgOبد ً ال من ( ،)Mg2O2وناتج القسمة يمثل عدد ذرات او عدد المجاميع الذرية المكونة لصيﻐة المادة ،لذلك تصبح الصيﻎ الصحيحة كما يأتي: KI Ca)NO3(2 MgO ويبين الجدول ( )7-1اسماء بعﺾ المركبات وصيﻐها الكيميائية. الجدول 1ـ 7 اسماء بعﺾ المركبات وصيﻐها الكيميائية اسم المركب صيﻐته الكيميائية اسم المركب كلوريد الصوديوم Na+1Cl-1اوكسيد الهيدروجين (الماء) بروميد المﻐنيسيوم هيدروكسيد الباريوم Ca+2O-2 Ba+2)OH(2-1اوكسيد االلمنيوم Al2+3O3-2 Ba+2CO3-2كاربونات الليثيوم Li2+1CO3-2 H2+1S-2كبريتات االمونيوم )NH4+1(2SO4-2 Ca3+2)PO4(-3كبريتات االلمنيوم Al2+3)SO4(-2 كبريتيد الهيدروجين 0 H2+1O-2 Mg+2Br2-1اوكسيد الكالسيوم كاربونات الباريوم فوسفات الكالسيوم صيﻐته الكيميائية 2 3 ماذا نستفيد من كتابة الصيﻐة الكيميائية ؟ عندما نكتب الصيﻐة الكيميائية لمركب او جزيء العنصر فان هذه الصيﻐة: - 1تعبر عن نوع وعدد ذرات العناصر المشتركة في تكوين جزيء المادة او ابسط تركيب للمادة فالصيﻐة الكيميائية للماء H2Oتدل على ان جزيء الماء يتكون من ذرة اوكسجين واحدة وذرتي هيدروجين. - 2تعبر عن جزيء واحد من المادة او عن ابسط تركيب فيها .وللتعبير عن اكثر من جزيء او صيﻐة واحدة من المادة يكتب العدد الدال على التكرار الى يسار الصيﻐة الكيميائية (وبحجم كبير) لتلك المادة فمث ً ال: جزيئتان من الماء 2H2O جزيئتان من الماء تكتب 2H2O خمس جزيئات هيدروجين تكتب 5H2 عشر جزيئات امونيا تكتب 10NH3 مثال : 14-1 عبر عما يأتي بصيﻎ كيميائية: ٍ أ -خمس جزيئات كلور. تمرين ()13-1 عبـر عـــــن مــــا يـأتي بصيﻎ كيميــائية: ب -نترات الخارصين. أ -ثـــالث جــزيــئــات نــتــرات االمونيوم. جـ -عشر جزيئات كلوريد الهيدروجين. ب -خمس جزيئات بروميد المﻐنيسيوم . د -كاربونات االمونيوم. الحــــل : ج-جـــزيـــئـــتـــان كــبــريــتــيــد الهيدروجين . أ 5Cl2 - ب Zn)NO3(2 - جـ 10HCl - د )NH4(2CO3- 1 مثال : 15-1 ماذا تعني االرقام المبينة في كل مما يأتي: أ 2HCl - تمرين ()14-1 ب )NH4(2SO4- ماذا تعني االرقام المبينة في كل مما يأتي : جـ K2SO4 - أ. Ba)OH (2 - د 5H3PO4 - ب . 3Fe2O3 - ج. 5Li2CO3 - الحـــل : أ 2HCl - عدد جزيئات كلوريد الهيدروجين = 2 ب )NH4(2SO4 - عدد ذرات الهيدروجين = 4 عدد مجاميع االمونيوم = 2 عدد ذرات االوكسجين = 4 جـ K2SO4 - عدد ذرات البوتاسيوم = 2 عدد ذرات االوكسجين = 4 د 5H3PO4 - عدد جزيئات فوسفات الهيدروجين = 5 عدد ذرات الهيدروجين = 3 عدد ذرات االوكسجين = 4 2 مثال : 16-1 احسب عدد ذرات كل عنصر مما يأتي: 5CH4 - 1 3Na2CO3 - 2 10 )NH4(2SO4 - 3 الحـــل : 5CH4 - 1 عدد ذرات الكاربون = 5 = 1 × 5 تمرين ()15-1 احسب عدد ذرات كل عنصر مما يأتي : أ. 3C2H6O - ب . 5Ca3)PO4(2 - ج. 8AlCl3 - عدد ذرات الهيدروجين = 20 = 4 × 5 3Na2CO3 - 2 عدد ذرات الصوديوم = 6 = 2 × 3 عدد ذرات الكاربون = 3 = 1 × 3 عدد ذرات االوكسجين = 9 = 3 × 3 10 ) NH4(2SO4 - 3 عدد ذرات النتروجين = 20 = 1 × 2 × 10 عدد ذرات الهيدروجين = 80 = 4 × 2 × 10 عدد ذرات الكبريت = 10 = 1 × 10 عدد ذرات االوكسجين = 40 = 4 × 10 …QhódG ∫hó÷G 11 – 1 Periodic Table رتب العالم الروسي مندليف ( )Mandlifالعناصر في جدول مكون من زمر عمودية ودورات افقية يدعى الجدول الدوري طبق ًا للكتل الذرية للعناصر عام ،1869ثم في عام 1911اعاد العالم موزلي ( )Mosliالترتيب حسب االعداد الذرية .فالجدول الدوري هو ترتيب للعناصر حسب اعدادها الذرية بحيث تقع العناصر ذات الخواص المتشابهة في العمود نفسه والذي يدعى الزمرة (المجموعة) كما تنتظم العناصر افقي ًا والتي تسمى بالدورات حيث تتكرر الخواص الكيميائية بصورة دورية في زمر الجدول الدوري . فالجدول الــدوري الحديث وكـمـا هو موضح في الشــكــل ( )5-1يشمل : أ – العناصر مرتبة في الجدول الدوري الحديث حسب التزايد في اعدادها الذرية. ب – الجدول الدوري مكون في المجموعة ( )Aمن 7دورات و 8زمر (مجموعات). جـ – الجدول الدوري يقسم الى مجموعتين (عائلتين) هما : المجموعة Aوتشمل العناصر الممثلة :وهي تلك العناصر الموضوعة على شكل ثمان زمر تبتدأ من Hللزمرة االولى()IA و Beللزمرة الثانية ( )IIAو Bللزمرة الثالثة ( )IIIAو Cللزمرة الرابعة ( )IVAو Nللزمرة الخامسة ( )VAو Oللزمرة السادسة ( )VIAو Fللزمرة السابعة ( )VIIAو Heللزمرة الثامنة (.)VIIIA المجموعة Bوتشمل العناصر االنتقالية :وهي تلك العناصر الموضوعة في المستطيالت االفقية المكونة من ثالث دورات كل واحد منها يحتوي على عشر عناصر تبتدأ الدورة االولى بعنصر الكانديوم ( )Scوينتهي بعنصر الخارصين ( ،)Znوالثانية تبتدأ بعنصر الييتريوم ()Y وينتهي بعنصرالكادميوم ( ،)Cdبينما تبتدأ الدورة االخيرة بعنصر الالنثيوم ( )Laوينتهي بعنصرالزئبق (. )Hg ان الذرات التي لها نفس عدد الكترونات التكافؤ يتم وضعها في زمرة واحدة والتي هي في ترتيب عمودي للعناصر في الجدول الدوري ويكون لها نفس تركيب غالف التكافؤ من حيث االلكترونات مما يجعلها متشابهه في الخواص. فالزمرة االولى :تحتوي على الكترون واحد في غالف الطاقة الخارجي. والزمرة الثانية :تحتوي على 2الكترون في غالف الطاقة الخارجي. والزمرة الثالثة :تحتوي على 3الكترون في غالف الطاقة الخارجي . والزمرة الرابعة :تحتوي على 4الكترون في غالف الطاقة الخارجي . والزمرة الخامسة :تحتوي على 5الكترون في غالف الطاقة الخارجي . والزمرة السادسة :تحتوي على 6الكترون في غالف الطاقة الخارجي . والزمرة السابعة :تحتوي على 7الكترون في غالف الطاقة الخارجي . والزمرة الثامنة :تحتوي على 8الكترون في غالف الطاقة الخارجي . وكقاعدة عامة كلما قل عدد االلكترونات في مستوى غالف تكافؤ لذرة كلما زاد نشاط الذرة (فعاليتها) ،وعلى هذا تكون فلزات الزمرة االولى اكثر العناصر نشاط ًا.وعند رسم خط متعرج في الجدول الدوري من البورون Bالى البزموث Biفان هذا الخط يفصل الفلزات عن الالفلزات ،وتكون العناصر الواقعة على هذا الخط هي أشباه الفلزات ،ولكن العناصر الواقعة على اعلى يمين الخط هي الالفلزات ،بينما العناصر الواقعة اسفل يسار الخط هي الفلزات .ونالحﻆ ان الفلزات تكون اغلب العناصر في الجدول الدوري .وال بد من االشارة الى ان هنالك دورتين من العناصر تقعان اسفل الجدول الدوري يسميان بعناصر الالنثينيدات و االكتينيدات وسنتعرف على خواص جميع الزمر والدورات في السنوات الدراسية القادمة. 5 VIIIA VIA VIIA VA IVA IIIA IIA 46 العنارص املمثلة IA الشكل( )5-1 الجدول الدوري. اسئلة الفصل االول 1.1 اختر الجواب االنسب وضعه في الفراغ: ..............الذرة الكترون واحد أو اكثر. - 1اي الدقائق التالية ذات كتلة اكبر .................. أ -البروتون. - 6يتكون االيون السالب عندما ب -النيوترون. جـ -االلكترون .د -للثالثة الكتلة نفسها . - 2يسمى جزء الذرة الذي ال يمكن ان توجد فيه االلكترونات بـ .............. أ -منطقة محيطة بالنواة. ب -السحابة االلكترونية . جـ -النواة. أ -تفقد. ب -تكتسب. جـ -تشارك . د -تفقد او تكتسب او تشارك. - 7الكترونات التكافؤ هي ................ أ -االقرب الى النواة . ب -في الﻐالف االول. جـ -في الﻐالف االخير. د -متحدة مع البروتونات . د -المستويات. - 3رتب مندليف العناصر الكيميائية في الجدول الدوري اعتماد ًا على .............. أ -رموزها . - 8تتركز معظم كتلة الذرة في ............ أ -النواة. ب -النيوترونات . جـ -السحابة االلكترونية. ب -اعداد كتلها . د -البروتونات. جـ -اعدادها الذرية. د -ترتيبها االلكتروني. - 4رتبت العناصر في الجدول الدوري الحديث حسب ................ أ -تناقص عدد الكتلة. ب -تزايد عدد الكتلة. جـ -تزايد العدد الذري . د -تناقص العدد الذري. - 5يدعى الترتيب االفقي للعناصر في الجدول الدوري بـ ................. أ -زمرة. ب -دورة. جـ -عائلة . د -مجمع. - 9تسمى الجسيمات المتعادلة الشحنة ضمن نواة الذرة بـ .................. أ -االلكترونات . ب -االيونات. جـ -النيوترونات. د -البروتونات. - 10اي من الخواص االتية ال يتفق مع خواص نواة الذرة ؟ .................. أ -مشحونة بالشحنة الموجبة. ب -كثيفة جد ًا. جـ -تحتوي على معظم كتلة الذرة . د -تحتوي على معظم حجم الذرة. 7 - 11كتلة النيوترون تساوي تقريب ًا .......... 3.1امﻸ الفراغ بما يناسبه : أ -كتلة البروتون. - 1تشكل العناصر في االعمدة الرأسية ب -كتلة االلكترون . في الجدول الدوري ............ جـ -ضعف كتلة البروتون. - 2الجسيمات المكونة للذرة ذات الكتلة د -ضعف كتلة االلكترون. االقل والكتلة االكبر هي على التوالي - 12تتألف النواة في معظم الذرات من ...............و ................ ................ - 3لــلــذرة عـــدد ................يمثل أ -بروتونات متقاربة جد ًا. مجموع البروتونات والنيوترونات في ب -نيوترونات متقاربة جد ًا. .................. جـ -بروتونات ونيوترونات متقاربة - 4اذا كان عدد الكتلة لذرة البروم = 79 جد ًا. والعدد الذري = 35فان عدد االلكترونات = د -بروتونات ونيوترونات ضعيفة االرتباط. ................وعدد البروتونات = ............... - 13الذرة متعادلة الشحنة الن ................ وعدد النيوترونات = .................... أ-الــنــيــوتــرونــات تـــوازن الــبــروتــونــات وااللكترونات. ب -القوى النووية تعادل الشحنات. 4.1ضع كلمة صح او خطأ مصحح ًا الخطأ جـــ -عـــدد الــبــروتــونــات يــســاوي عــدد ان وجد : االلكترونات. - 1الفكرة هي مادة النها تمتلك كتلة د -عـــــــــدد الـــــنـــــيـــــوتـــــرونـــــات وتشﻐل حيز ًا من الفراغ. يـــــســـــاوي عــــــدد االلـــــكـــــتـــــرونـــــات . - 2الهواء هو مادة النه يمتلك كتلة ويشﻐل - 14اصﻐر وحدة من العنصر توجد منفردة - 3الدقائق المكونة للذرة التي ال تمتلك او متحدة مع جسيمات اخرى من العنصر شحنة كهربائية توجد خارج نواة الذرة. نفسه او من عناصر اخرى هي ............... - 4اليجاد عدد االلكترونات في الذرة اطرح ب -البروتون. أ -االلكترون. جـ -النيوترون. حيز ًا من الفراغ. العدد الذري من عدد الكتلة. د -الذرة. 5.1 2.1 احسب عدد ذرات كل عنصر في كل مما يأتي: 4Na2SO4 8 ارسم بصورة تخطيطية الترتيب االلكتروني لذرة وايون الصوديوم عدده الذري = 11وعدد الكتلة = .23 ، 5H2O ، Zn3)PO4(2 6.1 اختر الجواب االنسب في كل مما يأتي: - 1يمتليء الﻐالف االلكتروني الثاني للذرة بعدد من االلكترونات = (.)10 ، 18 ، 8 ، 2 - 2اذا تحولت الذرة Mالى ايون M2+ فعدد تأكسدها ( .) +2 ، +3 ، +1 ، -2 - 3اذا تحولت الذرة Nالى ايون N3-فعدد تأكسدها ( .) +3 ، -3 ، +1 ، -1 - 4مركب Al2)SO4(3يحتوي ( ، 12 ، 4 ، 2 )3ذرة اوكسجين . - 5ان الصيﻐة الكيميائية الوكسيد الحديد ( )IIهي ( .) Fe3O4 , FeO , Fe2O3 - 6في مركب CaCl2عدد تاكسد الكلور هو ( .) +1 ، -1 ، -3 ، -2 - 7في 2Na3PO4يوجد ( ) 6 ، 4 ، 3 ، 2ذرة صوديوم . - 8يوجد عنصر الهيليوم في الطبيعة على هيئة ( .) He3 ، He ، He2 ، He4 - 9اذا كان الكلور في FeCl3احادي التكافؤ فيكون الحديد فيه ( :احادي التكافؤ ، ثالثي التكافؤ ،رباعي التكافؤ ،ثنائي التكافؤ) . 7.1 وضـــح بــمــخــطــط ارتـــبـــاط ذرة النتروجين مــع الهيدروجين ذرات لتكوين جــزيء االمونيا NH3بواسطة االواصر التساهمية. 2- CO3 - , I , - من كل من االيونات االتية: أ K+ -و S2- ب Cl- -و NH4+ جـ Ca2+ -و د Fe2+ - هـ Mg2+ - NO3- و و و Br- -و زMg2+ - OHCO32- Al3+ و PO43- 10.1مستعين ًا بالترتيب االلكتروني جد عدد تأكسد كل عنصر مما يأتي: أ -الهيدروجين عدده الذري = 1 ب -النتروجين عدده الذري = 7 جـ -االوكسجين عدده الذري = 8 د -المﻐنيسيوم عدده الذري = 12 هـ -البورون عدده الذري = 5 11.1اكتب الصيﻎ الكيميائية لكل من المركبات االتية : أ -كلوريد المﻐنيسيوم. ب -اوكسيد البوتاسيوم. جـ -نترات الكالسيوم. د -نتريت الصوديوم. هـ -كبريتيد الهيدروجين. و -هيدروكسيد االلمنيوم. ز -كبريتيد الحديد (.)III ح -كبريتات الحديد (.)II سم االيونات السالبة االتية : 8.1 ِ , ClO3 9.1اكتب الصيﻎ للمركبات المتكونة 2- SO4 - ط -كبريتات االمونيوم. NO3 , 9 12.1اذا كان عدد تأكسد الفلز ( )Mيساوي 15.1اكمل كل مما يأتي : ، +2والالفلز ( )Xيساوي -1والالفلز ()Y Na+ + ............. يساوي -3بين اي الصيﻎ كتبت صحيحة ............. Ca2+ + ............. وايها كتبت خطأ: Na O + 2eCa Cl + e- MY3 , MX , M3Y2 , M3Y , MY , ............. M3X .MX2 , M2X , MY3 , M2Y , ............ + 3e- Al MY2 ............. + 2e- Mg 13.1جد عدد البروتونات والنيوترونات 16.1ما هو عدد النيوترونات في الذرات في كل من العناصر االتية : 207 82 Pb Tc , 99 43 226 88 Ra , . التالية اذا علمت ان اعدادها الذرية ()Z واعداد كتلتها ( )A؟ سم االيونات الموجبة االتية : 14.1 ِ 3+ + Al 3+ , Fe , H , 2+ Fe + NH4 , أ ) A = 58و Z = 28 ب) A = 238و Z = 92 ج ) A = 45و Z = 21 د ) A = 40و Z = 18 اذا علمت رموز الذرات الكيميائية 17.1 27 13Alو 4Beو Cl 9 35 17 و S 32 16 . فامﻸ الفراغات في الجدول االتي : االيون ClBe2+ S2Al3+ 50 Z A عدد عدد عدد البروتونات االلكترونات النيوترونات الشحنة 18.1استعمل الشكل ادناه للترتيب االلكتروني لالجابة عما يأتي: أ -كم الكترون يوجد في الﻐالف الخارجي لذرة الصوديوم ؟ ولذرة الكلور؟ يكون ايون ًا سالب ًا ولماذا؟ ب -اي العناصر يكون أيون ًا موجب ًا واي منها ّ جـ -ما مقدار العدد الذري لذرة الصوديوم ؟ ولذرة الكلور؟ د -كم الكترون ًا تفقد ذرة الصوديوم وكم الكترون ًا تكتسب ذرة الكلور ؟ ولماذا؟ 11P 17P + + ذرة الكلور ذرة الصوديوم 19.1استعن بالشكل ادناه واجب عما يأتي: أ -ما مقدار العدد الذري لذرة االوكسجين ؟ وذرة الهيدروجين ؟ ب -ما مقدار عدد النيوترونات في ذرة االوكسجين؟ جـ -ما مقدار عدد الكتلة لذرة االوكسجين؟ د -ما عدد االلكترونات في الﻐالف الخارجي لذرة االوكسجين ؟ ولذرة الهيدروجين؟ هـ -ما عدد االلكترونات التي تشارك (تساهم) بها كل ذرة هيدروجين مع ذرة االوكسجين لتكوين جزيء الماء. 8p+0 8n 1P 1P + ذرة هيدروجين + ذرة اوكسجين ذرة هيدروجين 51 20.1 مستعينا باالعداد الذرية للعناصر االتية: Na = 11 ، Cl = 17 ، Ca = 20 ، K = 19 ، F = 9 ، O = 8 ، Mg = 12 ، S = 16 ، H = 1 ، C = 6 أ -ارسم مخطط ًا يوضح الترتيب االلكتروني لذرة وايون كل عنصر واالواصر االيونية المتكونة في المركبات االتية: - 1كلوريد الكالسيوم. - 2اوكسيد البوتاسيوم. - 3اوكسيد الكالسيوم. - 4كبريتيد الصوديوم. - 5كلوريد المﻐنيسيوم. ب -ارسم مخطط ًا يوضح الترتيب االلكتروني لجزيئات المركبات االتية ذات االواصر التساهمية: - 1فلوريد الهيدروجين . HF - 2الميثان . CH4 - 3الماء . H2O - 4االمونيا . NH3 21.1امﻸ الفراغات التالية ثم سمي صيﻎ المركبات الناتجة كما معلم في احداها ؟ NH4+ Ca2+ ClSO42PO43- 52 CaSO4 Al3+ الفصل الثاين Reaction and Chemical Equation التفاعل و املعادلة الكيميائية 2 بعد االنتهاء من دراسة هذا الفصل يكون الطالب قادراً على ان - : يستنتج مفهوم التفاعل الكيميايئ واملعادلة الكيميائية. يكتب ويوازن املعادلة الكيميائية. يعرب عن التفاعل مبعادلة لفظية ورمزية. يعرف انواع التفاعالت الكيميائية. يفهم تأثري العوامل املساعده عىل التفاعل الكيميايئ. يدرك العالقة بني عدد افوكادرو ومفهوم املول. 53 Chemical Reaction »FÉ«ª«μdG πYÉØàdG 1‐2 تكتسب التفاعالت الكيميائية اهمية كبيرة في حياتنا اليومية فالﻐازولين (البانزين) يحترق في محرك السيارة بتفاعله مع االوكسجين لتوليد طاقة تحركها ،وغذاء النبات ينتج من عملية التركيب الضوئي بتفاعل ثنائي اوكسيد الكاربون والماء ،واالنواع المختلفة من االدوية وااللياف الصناعية واالسمدة ما هي اال امثله على نواتج التفاعالت الكيميائية. يعتمد مفهوم التفاعل الكيميائي االعتيادي بين المواد على طبيعة االواصر(راجع الفصل االول) أستناد ًا الى عدد االلكترونات في الﻐالف الخارجي (الكترونات التكافؤ) للذرات المتفاعلة فمث ً ال يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز الكلور تفاع ً ال مباشر ًا لتكوين غاز كلوريد الهيدروجين وهذا التفاعل يصحبه تﻐير في الطاقة .ويمكن تمثيل هذا االتحاد بالشكل ( .)1-2يوضح هذا الشكل ان االواصر في جزيئات كل من الهيدروجين والكلور تنكسر وتتحول الجزيئات الى ذرات ثم تتكون اواصر جديدة بين ذرات الهيدروجين والكلور لتكون جزيئات كلوريد الهيدروجين. 17P+0 18n 1P+ 17P+0 18n 1P+ 17P+0 18n + الشكل( )1-2 تــفــاعــل غـــاز الهيدروجين مع غاز الكلور لتكوين غاز كلوريد الهيدروجين. 5 2H-Cl 17P+0 18n Cl-Cl + 1P+ 1P+ H-H فالتفاعل الكيميائي هو تﻐيير كيميائي يتضمن كسر اواصر موجودة في جزيئات المواد المتفاعلة ()Reactants وتكوين اواصر جديدة في جزيئات المواد الناتجة (.)Products وهكذا ترى ان التفاعل الكيميائي يشتمل على جزئين اساسيين ،جزء المواد التي تتكسر اواصرها وتسمى بالمواد المتفاعلة وجزء المواد التي تتشكل باواصر جديدة تسمى بالمواد الناتجة. لناخذ مثال آخر وهو تفاعل غاز الهيدروجين مع غاز النتروجين (علم ًا ان العناصر الالفلزية Br2 ، F2 ، Cl2 ، I2 N2 ، H2 ، O2تكتب بالحالة الجزيئية الثنائية) لتكوين غاز االمونيا (المثال الذي مر ذكره في الفصل االول) ،حيث هنا تتفاعل ثالث جزيئات من غاز الهيدروجين ( )3H2مع جزيء واحد من غاز النتروجين ( )N2لتكوين جزيئين من غاز االمونيا ( ،)2NH3تتكسر اواصر جزيئات الهيدروجين والنتروجين وتكون جزيئات االمونيا التي ترتبط ذراتها باواصر جديدة تكونت نتيجة التفاعل (الشكل.)2-2 الشكل( )2-2 تفاعل الهيدروجين والنتروجين لتكوين غاز االمونيا. 2NH3 3H2 + N2 ان الحال نفسه عند تكوين الماء من التفاعل الحاصل بين جزيئات غازي الهيدروجين واالوكسجين كما في الشكل (.)3-2 الشكل( )3-2 تــفــاعــل الــهــيــدروجــيــن مع االوكسجين لتكوين الماء. 2H2O 2H2 + O2 55 وكذلك تفاعل الكاربون مع االوكسجين كما موضح في الشكل (.)4-2 الشكل( )4-2 تــفــاعــل الــكــاربــون مــع غــاز االوكسجين لتكوين ثنائي اوكسيد الكاربون. ولتسهيل دراسة التفاعالت الكيميائية وما يحدث فيها من تﻐيرات على المواد المتفاعلة وتكوين المواد الناتجة فانها تمثل بمعادالت كيميائية ،فما هي خطوات كتابة المعادلة الكيميائية لتفاعل ما ؟ وما المعلومات التي نستقيها من المعادلة الموزونة وكيف تصنف التفاعالت الكيميائية؟. Chemical Equation á«FÉ«ª«μdG ádOÉ©ŸG 2‐2 هي طريقة مختصرة للتعبير عن التفاعل الكيميائي بداللة الرموز والصيﻎ الكيميائية للمواد المتفاعلة والناتجة، ولكتابة المعادلة نسترشد بمايأتي: ( )1يعبر عن التفاعل الكيميائي بكتابة اسماء ورموز أو صيﻎ المواد المتفاعلة في الطرف االيسر واسماء ورموز أو صيﻎ المواد الناتجة في الطرف االيمن. ( )2يفصل بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة سهم اتجاهه من اليسار الى اليمين ( ) أو عالمة (=) في بعﺾ االحيان. ( )3لكي تكون المعادلة الكيميائية صحيحة يجب ان تكون موزونة اي يجب ان يكون مجموع ذرات كل عنصر في طرفي المعادلة متساوي ًا. 56 ( )4يفضل ان تذكر شروط التفاعل من حرارة او ضﻐط او عوامل مساعدة اخرى فوق سهم المعادلة ،واحيانا يؤشر على حالة المادة الناتجة بـ ( ) اذا كانت غازية و بـ( ) حرارة يدل على ان ∆ او اذا كانت راسب ًا .ان الرمز المتفاعالت تسخن او تحتاج الى حرارة ،على التوالي. اما الرمز ضﻐط فيعني ان التفاعل يحتاج لتسليط ضﻐط عليه اكثر من الضﻐط الجوي العادي .واالمثلة التالية توضح ذلك مثال : 1-2 يتحد المﻐنيسيوم مع الكبريت وينتج عن ذلك كبريتيد المﻐنيسيوم عبر عن ذلك بمعادلة كيميائية موزونة. + الحــــــل : (أ) ان التعبير اللفظي لهذا التفاعل -: كبريت +مﻐنيسيوم كبريتيد المﻐنيسيوم (ب) ان التعبير الرمزي -: + S MgS Mg (ج) نالحﻆ عدد ذرات كل من المﻐنيسيوم والكبريت في طرفي متساو وهذا يدل على ان المعادلة موزونة. المعادلة ٍ ∆ (د) ان المﻐنيسيوم يتحد مع الكبريت بالتسخين ( ∆ ) ولذلك يشار الى عامل الحرارة في التفاعل بوضعه فوق السهم كما اشرنا اعاله. MgS ∆ Mg + S وتعتبر المعادلة االخيرة هي التعبير المناسب لتفاعل المﻐنيسيوم مع الكبريت لتكوين كبريتيد المﻐنيسيوم. 57 مثال : 2 - 2 عبر عن اتحاد المﻐنيسيوم مع االوكسجين وينتج عن ذلك أوكسيد المﻐنيسيوم بمعادلة كيميائية موزونة. الحـــــل : )أ) التعبير اللفظي اوكسيد المﻐنيسيوم Mg + أوكسجين +مﻐنيسيوم (ب) التعبير الرمزي حيث الرمز الكيميائي للمﻐنيسيوم Mg والصيﻐة الكيميائية لﻐاز االوكسجين ( O2جزيء ثنائي الذرة) والصيﻐة الكيميائية الوكسيد المﻐنيسيوم MgO Mg + O2 MgO (ج) نالحﻆ ان عدد ذرات االوكسجين الداخلة في التفاعل اثنتان اما الخارجة منه واحدة ،ولما كان عدد الذرات الداخلة في التفاعل والناتجه منه يجب ان تكون متساوية لذلك يجب O2 مضاعفة صيﻐة أوكسيد المﻐنيسيوم بضربها بالعدد (: )2 Mg + O2 2MgO (د) وبمضاعفة صيﻐة اوكسيد المﻐنيسيوم تتضاعف عدد ذرات المﻐنيسيوم فيه لذلك يجب مضاعفة ذرات المﻐنيسيوم الداخلة في التفاعل كي توزن المعادلة 2Mg + O2 2MgO (هـ) يتحد المﻐنيسيوم مع االوكسجين بالتسخين ولذلك يفضل االشارة الى عامل الحرارة بـ ∆ 2MgO ∆ 2Mg + O2 وتعتبر المعادلة االخيرة هي التعبير المناسب لتفاعل MgO المﻐنيسيوم مع االوكسجين لتكوين أوكسيد المﻐنيسيوم، وذلك الن عدد ذرات العناصر الموجودة في طرف المعادلة االيسر مساوية بالضبط الى عدد ذرات العناصر الموجودة 58 في الطرف االيمن للمعادلة. مثال : 3 - 2 يحترق غاز الميثان بﻐاز االوكسجين لينتج عن ذلك غاز ثنائي اوكسيد الكاربون وماء .اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة التي تعبر عن التفاعل الحــــل : (أ) التعبير اللفظي ماء +ثنائي اوكسيد الكاربون + أوكسجين +ميثان CH4 (ب) التعبير بالرموز والصيﻎ حيث الصيﻐة الجزيئية للميثان CH4ولالوكسجين O2ولثنائي اوكسيد الكاربون CO2وللماء .H2O H2O + O2 CO2 CH4 + 2O2 (ج) توازن المعادلة حيث نالحﻆ ان عدد ذرات الهيدروجين في الطرف االيسر( )4وفي الطرف االيمن( )2لذلك يضرب جزيء الماء الموجود في طرف المواد الناتجة في (،)2 ليصبح .2H2Oوعلى الشكل االتي : + O2 CO2 + 2H2O CH4 (د) ان عدد ذرات االوكسجين الداخلة في التفاعل يساوي ()2 اما الخارجة منه فهي مجموع ذرات االوكسجين في ثنائي اوكسيد الكاربون والماء وتساوي ( ) 4 = 1 × 2 + 2لذلك تضاعف الصيﻐة الكيميائية لالوكسجين بضربها في())2 فتصبح المعادلة على الصورة االتية: + 2O2 CO2 + 2H2O + CH4 (هـ) يتفاعل الميثان مع االوكسجين بالتسخين ولذلك يفضل االشارة الى عامل الحرارة في التفاعل CO2 + 2H2O ∆ 2O2 CH4 + 2H2O CO2 وتعتبر المعادلة االخيرة هي التعبير المناسب لتفاعل الميثان مع االوكسجين لتكوين غاز ثنائي أوكسيد الكاربون والماء ،حيث نالحﻆ ان عدد ذرات العناصر الموجودة في الطرف االيسر مساوية بالضبط الى عدد ذرات العناصر الموجودة في الطرف االيمن للمعادلة. 59 مثال : 4 - 2 اكتب معادلة كيميائية موزونة تعبر عن التجزء الحراري لكاربونات الكالسيوم ( )CaCO3الى اوكسيد الكالسيوم ()CaO وثنائي اوكسيد الكاربون (.)CO2 الحـــل : (أ) تفكك كاربونات الكالسيوم ( )CaCO3بالحرارة لتعطي اوكسيد الكالسيوم ( )CaOوغاز ثنائي اوكسيد الكاربون (: )CO2 كاربونات الكالسيوم اوكسيد الكالسيوم +ثنائي اوكسيد الكاربون (ب) ويعبر عن المعادلة برموز الصيﻎ الكيميائية CaO تمرين ()1-2 عبر عن التفاعالت االتية بمعادالت كيميائية موزونة (أ) تفاعل ثنائي اوكسيد السليكون ( )SiO2مع الكاربون( )Cلتكوين كاربيد السليكون ( )SiCواحادي اوكسيد الكاربون(.)CO (ب) تفاعل النتروجين ( )N2مع الهيدروجين ( )H2لتكوين االمونيا ( )NH3بوجود الحرارة والضﻐط. CO2 + CaCO3 (ج) نالحﻆ ان عدد ذرات الكالسيوم الداخلة في التفاعل والخارجة منه متساوية وكذلك بالنسبة لعدد ذرات كل من الكاربون واالوكسجين نالحﻆ انها متساوية ايض ًا في كال طرفي المعادلة. (د) تتجزء كاربونات الكالسيوم بالحرارة (بالتسخين) لذلك يفضل االشارة الى عامل الحرارة في التفاعل + CO2 CaO ∆ CaCO3 (هـ) تعتبر المعادلة االخيرة التعبير المناسب لتفكك (تجزء) كاربونات الكالسيوم بالحرارة لتعطي اوكسيد الكالسيوم وثنائي اوكسيد الكاربون ،الذي يمكن تمثيله كاالتي : 60 CO2 + CaO CaCO3 ومن الجدير بالذكر فان المعادلة الكيميائية الموزونة تمرين ()2-2 باالضافة الى انها تعطينا وصف ًا مختصر ًا للتفاعل الكيميائي كيف توازن كل من المعادالت فانها تعطينا معلومات مهمة للتعرف على طبيعة المواد االتية: المتفاعلة ومقاديرها وكذلك استعماالتها في الحسابات الكيميائية المختبرية والصناعية. KCl +O2 Fe3O4 +H2 KClO3 Fe + H2O á«FÉ«ª«μdG äÓYÉØàdG ´GƒfCG 3‐2 نظر ًا لوجود عدد هائل من التفاعالت الكيميائية التي تجري في المختبرات الكيميائية وفي العمليات الصناعية والحياتية.لذا فمن الضروري ان تصنف هذه التفاعالت حسب كيفية حدوثها ،حيث صنفت الى خمسة انواع اساسية وهي كاالتي: االتحاد انواع التفاعالت الكيميائية التفكك(التجزىء) االستبدال (االزاحة االحادية) االستبدال (االزاحة الثنائية) االحتراق Combination Reactions OÉ–’G äÓYÉØJ 1-3-2 وهي عملية اتحاد كيميائي بين مادتين أو اكثر لتكوين مادة جديدة وقد تكون هذه المواد المتفاعلة على هيئة عناصر او مركبات كما يتضح من االمثله االتية: مثال عام (أ) AB B FeS S كبريتيد الحديد()II (ب) 2MgO أوكسيد المﻐنيسيوم (ج) Ca)OH(2 هيدروكسيد الكالسيوم + A + Fe كبريت +حديد O2 + 2Mg اوكسجين +مﻐنيسيوم + H2O CaO ماء +أوكسيد الكالسيوم 61 Decompostion Reactions (AõéàdG) ∂µØàdG äÓYÉØJ 2-3-2 وهو عكس عملية االتحاد ويشمل تجزؤ او تفكك مركب معين الى عناصر أو مركبات ابسط منه ،ويتم عادة بتسخين المادة المتجزإة كما ممثل في التفاعالت االتية: مثال عام B (أ) O2 + 2Hg + A ∆ (ب) 3O2 (ج) CO2 اوكسيد الزئبق()II ∆ 2KCl اوكسجين +كلوريد البوتاسيوم + 2HgO ∆ اوكسجين +زئبق + ∆ 2KClO3 ∆ كلورات البوتاسيوم ∆ CaO ثنائي اوكسيد +اوكسيد الكالسيوم الكاربون AB ∆ CaCO3 كاربونات الكالسيوم ájOÉM’G áMGR’G hGC ∫GóÑà°S’GC äÓYÉØJ 3-3-2 Single Displacement Reactions وهي أستبدال أو ازاحة عنصر محل عنصر آخر في مركب ما ،كتفاعل الخارصين مع حامﺾ الكبريتيك المخفف، حيث يحل الخارصين محل الهيدروجين الداخل في تركيب الحامﺾ كما موضح في المعادلة االتية: مثال عام H2 + B + هيدروجين + AC ZnSO4 كبريتات الخارصين A + BC Zn + H2SO4 حامﺾ +خارصين الكبريتيك المخفف او كما في التفاعالت االتية : 62 (أ) Cu + FeSO4 CuSO4 كبريتات النحاس( +)IIحديد نحاس +كبريتات الحديد()II (ب) + H2 2Na + 2H2O 2NaOH 2KCl + 2KBr البروم +كلوريد البوتاسيوم تمرين()3-2 بين نوع التفاعل في كل من المعادالت االتية-: 2HI ماء +صوديوم هيدروجين +هيدروكسيد الصوديوم (ج) + Br2 + Fe Cl2 بروميد البوتاسيوم+غاز الكلور H2+ Br2 ZnCl2 + H2 K2SO4 + 2H2O H2 + I2 2HBr Zn+2HCl 2KOH+H2SO4 á«FÉæãdG áMGR’G hG ∫GóÑà°S’G äÓYÉØJ 4-3-2 Double Displacement Reactions وهو تفاعل مركبين يتبادالن جذرين (او ايونين) فيما بينهما كما موضح في االمثلة االتية : مثال عام KNO3 + CB + + CD AD AgNO3 + KCl AgCl نترات +كلوريدالفضة البوتاسيوم H2O ماء كلوريد +نترات الفضة البوتاسيوم NaCl + +كلوريد الصوديوم AB + NaOH هيدروكسيد الصوديوم ()A HCl +حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف Combustion Reactions ¥GÎM’G äÓYÉØJ 5-3-2 ()B هو تفاعل مادة معينة مع االوكسجين محررة كمية كبيرة من الطاقة على شكل ضوء ًا او حرارة .يوضح الشكل( )5-2احتراق الهيدروجين باالوكسجين لتكوين بخار الماء 2H2O بخار الماء O2 + 2H2 غاز االوكسجين +غاز الهيدروجين الشكل( )5-2 )Aتعطي الشمعة المشتعلة حـــــــــرارة لـــلـــهـــيـــدروجـــيـــن واالوكسجين الموجودين في البالون ،فيحدث تفاعل احتراق انفجاري كما يظهر في (.)B 6 يحترق احد مكونات الﻐاز الطبيعي (البروبان) ()C3H8 مع االوكسجين لتكوين غاز ثنائي اوكسيد الكاربون وبخار الماء 4 H2O + 3CO2 بخار الماء +غاز ثنائي اوكسيد الكاربون 5O2 + C3H8 غاز االوكسجين +البروبان وهناك انواع اخرى من التفاعالت سيتم التعرف عليها الحق ًا. ∫ƒŸG Ωƒ¡Øeh hQOÉcƒaG OóY 4‐2 المول هو وحدة قياس يستخدمها الكيميائيون للتعبير عن كمية المادة من حيث عدد االشياء المتشابهة المكونة لها شأنها شأن وحدة الﻐرام المستخدم للتعبير عن الكتلة او المتر للتعبير عن الطول .ويعرف المول بأنه مقدار المادة التي تحتوي على عدد افوكادرو من وحدات ذلك الشيء ،وعدد افوكادرو يساوي ( )6.02 × 1023وحدة .ووحدات االشياء قد تكون ذرات او جزيئات او ايونات او جسيمات (مثل البروتونات او االلكترونات) او اي شيء اخر له عالقة بالتعابير التي يستخدمها الكيميائيون . وعليه فان ،المول الواحد من ذرات اي عنصر يحتوي على ( )6.02 × 1023ذرة .المول الواحد من جزيئـات اي عنـصر او مــركـب يحـتـوي عـلـى ()6.02 × 1023جزيء.المول الواحد من ايونات الهيدروجين تحتوي على ( )6.02 × 1023ايون.المول الواحد من االلكترونات يحتوي على( )6.02 × 1023الكترون. وسنتعرف بالتفصيل على استخدام هذه الوحدة في السنوات القادمة. 6 اسئلة الفصل الثاين 1.2عرف ما يأتي: 5.2 المعادلة الكيميائية ،التفاعل الكيميائي، بين الخطأ ان وجــد في موازنة المعادالت التالية وكيف يتم تصحيحها: المول. 2.2ما أهم فوائد المعادلة الكيميائية 3.2عبر عن التفاعالت االتية بمعادالت Al2O3 )1( Al + O2 CO2 + H2O )2( CH4 + O2 كيميائية موزونة 2KBr غازالكلور +فضة أ) كلوريد الفضة اوكسجين +نحاس ب) اوكسيدالنحاس()II كلوريدالخارصين اوكسجين +حديد د) اوكسيد الحديد()II هـ ) مثا ً ال لكل منها يحضر االوكسجين في المختبر بتفكك البوتاسيوم كلورات KClO3 بالتسخين حسب المعادلة االتية: 2KCl + 3O2 ∆ 2KClO3 اكتب المعلومات التي يمكن استخالصها من هذه المعادلة غاز الكلور +صوديوم 8.2اكتب النواتج المتوقعة من التفاعالت التالية ثم وازن المعادلة الناتجة وحدد كلوريد الصوديوم نوع التفاعل 4.2وازن المعادالت االتية: MgO 6.2عدد انواع التفاعالت الكيميائية واذكر 7.2 غازالكلور +خارصين ج) )3( 2K + Br2 )1( Br2 +KI + O2 )1( Mg Mg3N2 )2( Mg + N2 NO )3( N2 + O2 CO2 )4( CO + O2 HgO )5( Hg + O2 )2( Zn+ HCl )3(Ca+Cl2 )4( NaClO3 )5( C2H6 + O2 )6( CuCl2 +Na2S 65 9.2اكتب معادالت كيميائية موزونة تعبر عن التفاعالت االتية: 12CO2 + 14H2O AgCl +NaNO3 - 2الفلز واوكسجين )6( AgNO3 +NaCl 13.2وازن المعادالت الكيميائية اﻵتية - 3فلز والفلز وصنف التفاعالت الكيميائية 10.2اكمل التفاعالت التالية بمعادالت موزونة )1( Hg + HCl HCl )1( H2 + Cl2 MgO )2( Mg + O2 )2( Na + H2O )3( Fe + CuSO4 حدد في كل من التفاعالت التالية صيﻎ المتفاعالت أو النواتج الناقصة ،ثم وازن المعادلة الناتجة. )1( Li + ......... Li2O اتحاد ................... )2( Na + H2O استبدال احادي Ca)NO3(2 + )3( HNO3 + Ca)OH(2 .............. استبدال ثنائي 12.2في ضوء دراستك النواع التفاعالت الكيميائية .صنف ك ً ال من التفاعالت اﻵتية: 2NH3 )1( N2 + 3H2 2LiOH +H2 )2( 2Li + 2H2O 2NaNO2+ O2 )3( 2NaNO3 66 )5( NH4Cl NH3 +HCl - 1فلز واوكسجين 11.2 )4( 2C6 H14 +19O2 Ba)OH(2 CO2 + H2O H2 + O2 Ca)OH(2 + H2 KBr + I2 )3( BaO + H2O )4( H2CO3 )5( H2O )6( Ca +H2O )7( KI + Br2 الفصل الثالث 3 الهيدروجني Hydrogen بعد االنتهاء من دراسة هذا الفصل يكون الطالب قادراً على ان - : يتعرف عىل الهيدروجني ورمزه وصيغته الكيميائية. يتمكن من معرفة البنية االلكرتونية لذرة الهيدروجني. يعرف اكتشاف الهيدروجني ووجوده يف الطبيعة. يتمكن من تحضري الهيدروجني بطرائق مختلفة. يتبني اهمية غاز الهيدروجني واستعامالته. يتمكن من معرفة خواص الهيدروجني وتفاعالته الكيميائية. يفهم العامل املختزل. 67 Hydrogen ÚLhQó«¡dG 1‐3 الرمز الكيميائي H : الصيﻐة الجزيئية H2 : 1P+ العــدد الـــذري : 1 عـــدد الكــتــلـة : 1 الترتيب االلكتروني الشكل( )1-3 الترتيب االلكتروني لذرة الهيدروجين. هل تعلم رمز الﻐالف رقم الﻐالف()n عدد االلكترونات K 1 1 من مالحظة الترتيب االلكتروني يتبين وجود الكترون تميل ذرة الهيدروجين (كالفلزات بــمــجــمــوعــة Aمـــن الــجــدول الــدوري)الــى فــقــدان الكترون متحول الى ايون الهيدروجين ( )+1ويسمى بالبروتون ،لهذا تقارن خواص الهيدروجين عادة بخواص الفلزات كالصوديوم Na او البوتاسيوم . K واحد في الﻐالف الخارجي (الشكل )1-3لذرة الهيدروجين. لذلك تميل الذرة للمشاركة بالكترونها في اغلب االحيان للوصول الى حالة اكثر استقرار ،فيكون الهيدروجين احادي التكافؤ وعدد تاكسده ( )1+في اغلب مركباته. ان غاز الهيدروجين هو جزيء ثنائي الذره ،حيث ترتبط الذرتان ببعضهما باصرة تساهمية : H:H H. +.H او ()H-H u o y e Lov اكــــــتشف العـــــالـــم برازيــــلوس ( )Barzelusالهيدروجين ÚLhQó«¡dG ±É°ûàcG 1-1-3 هل تعلم في بداية القرن السادس عشر ،وان العالم االنكليزي هنري جزيءالهيـــــدروجين ليـس هـــــــو الــجــزيء الوحيد ثنــائي الـــذرة ،بــل هناك عناصر تكون ثنائية الذرة في حالتها الحرة مثل ( O2 و N2و F2و Cl2و I2و .)Br2 كافنديش( )Henry Cavendishفي عام 1776م قد عين خواصه 68 وميزه عن الﻐازات االخرى ،كما ان العالم الفرنسي الفوازيه ( )Lavoisierحضره الول مرة مختبري ًا عام 1783م وسماه بالهيدروجين ،فالمقطع Hydroيعني باللﻐة الالتينية الماء والمقطع ( )genيعني يولد اي مولد الماء (.)Hydrogen ou y e v o L ÚLhQó«¡dG OƒLh 2-1-3 اليوجد الهيدروجين حرا في الطبيعة اال بكميات قليلة جدا ويكون اكثر انتشارا في طبقات الجو العليا .يشكل الهيدروجين %90من كتلة الشمس كما ان الكوكبين العمالقين زحل والمشتري يتألفان اساسا من الهيدروجين، ويوجد كذلك في جو عدد من الكواكب والمذنبات والسدم والﻐازات المحيطة بالنجوم ويوجد حرا بكميات قليلة جدا بين الﻐازات المنبعثة من البراكين .يدخل الهيدروجين في تركيب الماء وفي تركيب مركبات النفط الخام ومركبات الحوامﺾ والقواعد وفي تركيب جميع النباتات والحيوانات .يدخل الهيدروجين ايض ًا في تركيب المواد العضوية ،اي انه يدخل في تركيب كل مانأكله ونشربه. هنري كافنديش ولد عام 1731بلندن وتوفي عام ،1810وكان احد مؤسسي الكيمياء الحديثة ،حيث اكتشف الهيدروجين في عام 1776و عام 1783قام بتحليل الهواء وفي عام 1784قام بتحضير الماء من االوكسجين والهيدروجين . ÚLhQó«¡dG Ò°†– 3-1-3 يحضر الهيدروجين بعدة طرائق منها : :Ék «FÉHô¡c AÉŸG π«∏– : ’k hGC عندما يمرر تيار كهربائي مستمر في الماء الذي اضيف اليه كمية قليلة من حامﺾ الكبريتيك(الن الماء لوحده غير موصل للكهربائية) ،يتحلل الماء كهربائيا الى مكونيه االساسيين االوكسجين والهيدروجين ويتكون جهاز التحليل من انبوبتين زجاجيتين تحوي كل منها قطب كهربائي (الشكل .)2-3تتجمع الﻐازات الناتجة عن عملية التحليل في االنبوبتين بنسبة حجم واحد من االوكسجين وحجمين من الهيدروجين .ويمكن التعبير عن التحليل الكهربائي للماء بالمعادلة الكيميائية االتية : + O2 2H2 تيار كهربائي ماء محمﺾ 2H2O الشكل( )2-3 جهاز تحليل الماء كهربائيا . 69 ∞ØîŸG ∂jQƒ∏chQó«¡dG ¢†eÉM ™e Ú°UQÉÿG πYÉØJ:Ék «fÉK يحضر غاز الهيدروجين مختبريا من تفاعل الخارصين (الزنك) مع حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف او حامﺾ الكبريتيك المخفف تعني (ان نسبة كمية الماء الى كمية الحامﺾ المركز اكثر) باستعمال جهاز التحضير الموضح في (الشكل .)3-3 الشكل( )3-3 جهاز تحضير الهيدروجين. نضع قليال من الخارصين في دورق زجاجي ثم نسد فوهته بسداد مطاطي محكم يخترقه انبوبان ،االول انبوب مقمع يمتد الى قاع الدورق الزجاجي تقريبا ،واالنبوب الثاني انبوب توصيل يمتد الى حوض زجاجي مملوء بالماء، نسكب قليال من حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف من خالل االنبوب المقمع بحيث تﻐمر نهاية االنبوب ،نالحﻆ خروج فقاعات من نهاية انبوب التوصيل .نترك الفقاعات االولى تخرج الحتوائها على نسبة عالية من الهواء ثم نجمع غاز الهيدروجين المتحرر بعد ذلك في قنية مملوءة بالماء تقلب في الحوض حيث نالحﻆ ازاحة ماء القنينة الى االسفل تدريجيا بفعل غاز الهيدروجين المتحرر ،وبعد امتالء القنينة بالﻐاز نضع تحت فوهتها وهي داخل الحوض قطعة زجاجية ثم ننقل القنينة الى المنضدة .ويمكن كتابة معادلة التفاعل على الشكل االتي : 70 + H2 ZnCl2 Zn + 2HCl AÉŸG ™e ΩƒjOƒ°üdG πYÉØJ øe : Ék ãdÉK كثير من الفلزات مع الماء محررة غاز تتفاعل ٌ الهيدروجين ،فالصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم مثال تحرر غاز الهيدروجين عند وضعها بالماء ومكونة هيدروكسيدات شديدة الذوبان بالماء ،فاذا ما القينا قطعة صﻐيرة من الصوديوم في حوض فيه ماء كما في (الشكل ،)4-3نالحﻆ حدوث تفاعل شديد وان قطعة الصوديوم تاخذ بالتحرك واالندفاع الى االمام والخلف على سطح الماء محررا غاز الهيدروجين والذي يصاحبه تحرر كمية كبيرة من الحرارة، ويحدث التفاعل كما في المعادلة الكيميائية االتية : (يرجى الحذر عند اجراء هذه التجربة ) 2NaOH + H2 2Na + 2H2O أنبوب بايركس حوض يتفاعل هيدريد الكالسيوم CaH2بقوة مع الماء لينتج غاز الهيدروجين . قطعة صوديوم ماء الشكل( )4-3 تفــــاعل الصــــوديوم مـع الماء محرر ًا الهيدروجين. ÚLhQó«¡dG ¢UGƒN 4-1-3 - 1غاز عديم اللون والرائحة. - 2قليل الذوبان في الماء ،حيث يتم جمعه بازاحة الماء الى االسفل كما في طريقة تحضيره. 71 - 3يشتعل بهدوءوبلهب ازرق باهت عندما نقرب من فوهة القنينة الحاوية على الﻐاز وهي متجهة الى االسفل عود من الثقاب المشتعل ،وقد يشتعل الﻐاز بفرقعة شديدة اذا كان غير نقي ومخلوط بالهواء وال يساعد على االشتعال. - 4يمكن ان يتحول الى سائل عديم اللون عند( ) -240 ْCوتحت ضﻐط مسلط. هل تعلم ان مزيج الهيدروجين واالوكسجين او الهـــــواء قـــــــــــابــــــــل لــالنــفــجــار لـــــذلك يـــلزم الحـــذر عند حــــرق الهيدروجين الــمــمــتــزج بــالــهــواء او االوكــــســــجــــيــــن حــيــث يصحب االحتراق صوت شديد جدا .يفضل عدم اجراء هذه التجربة. - 5يعتبر اخف الﻐازات فهو اخف من الهواء بـ 14.5مرة ،فعندما ناخذ قنينة مملؤة بالﻐاز وفوهتها الى االعلى ونقرب منها عود ثقاب مشتعل نالحﻆ بقاء الشعلة وهذا يدل على ان القنينة لم تعد حاوية على غاز الهيدروجين مما يدل على ان الﻐاز قد غادر القنينة فهو اخف من الهواء. - 6يتفاعل مع بعﺾ الالفلزات مثل الكاربون والكبريت والكلور مكونا مركبات مهمة في ظروف معينة ،حيث يتحد مع الكاربون في درجة ( )1500 ْCتقريبا مكونا غاز الميثان كما في المعادلة االتية: u o y e Lov 1500 ْC CH4 ﺑمﻌﺰل ﻋﻦ الﻬواء C + 2H2 وكذلك يتحد مع الكبريت مكونا غاز كبريتيد الهيدروجين H2Sكما في المعادلة االتية : S + H2 H2S وعند اتحاده بالكلور مع التسخين يكون غاز كلوريد الهيدروجين HClوحسب التفاعل االتي : 2HCl ∆ H2 + Cl 2 - 7الهيدروجين كعامل مختزل يستطيع غاز الهيدروجين في درجات الحرارة العالية انتزاع االوكسجين من كثير من مركباته ،فمثال عند امرار غاز الهيدروجين فوق اوكسيد النحاس االسود CuOالساخن (الشكل )5-3ينزع عن االوكسيد اوكسجينه محو ً ال اياه الى 72 النحاس االحمر. حامﺾ الهيدروكلوريك حامل حديدي HClالمخفف انبوب احتراق فيه انبوب مقمع اوكسيد النحاس انبوب تجفيف الﻐاز مصدر حراري يحتوي كلوريد الكالسيوم ماء الشكل( )5-3 ســـــلـــــــــــــــــــــــوك غــــــــــــــــــــــــــاز كعــامـــــل الــهــيــــــــدروجــيــن خارصين حيث يمرر غاز الهيدروجين الناتج من تفاعل الخارصين مختزل. مع حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف في انبوب يحتوي على كلوريد الكالسيوم CaCl2لتجفيفه وتخليصه من الرطوبة، نسخن قليال من اوكسيد النحاس االسود في انبوب االحتراق تسخينا شديدا ثم نمرر عليه غاز الهيدروجين المجفف، نالحﻆ تﻐير لون اوكسيد النحاس االسود الى اللون االحمر متحوال الى نحاس تدريجيا وتكون بعﺾ القطرات المائية تتجمع في النهاية الثانية الباردة من انبوبة االحتراق، ويمكن توضيح مايحدث في هذا التفاعل بالمعادلة الكيميائية االتية: H2O + Cu نحاس احمر +ماء ∆ + CuO H2 مادة مؤكسدة +مادةمختزلة يتلخص فعل الهيدروجين كاالتي: - 1ان غاز الهيدروجين قام بانتزاع االوكسجين الداخل في تركيب اوكسيد النحاس االسود حيث قام باختزاله وحوله الى فلز النحاس االحمر .وتسمى هذه العملية بـ (عملية اختزال) وان الهيدروجين يدعى (المادة المختزلة). - 2ان اوكسيد النحاس االسود CuOقام باكسدة غاز الهيدروجين وحوله الى ماء فالعملية هذه تسمى (االكسدة)ويسمى اوكسيد النحاس االسود (المادة المؤكسدة) 7 نستنتج من هذه التجربة ان االكسدة بمفهومها البسيط هي عملية اتحاد االوكسجين بالعناصر وتحويلها الى اكاسيد، بينما االختزال عملية انتزاع االوكسجين من االكاسيد ،وأن االكسدة واالختزال تفاعالن متالزمان يحدثان في وقت واحد وان كان مفهوم احدهما عكس مفهوم االخر. ¬J’ɪ©à°SGh ÚLhQó«¡dG ᫪gG 5-1-3 لﻐاز الهيدروجين اهمية واستعماالت كثيرة منها : - 1يدخل في تركيب جميع خاليا وانسجة جسم االنسان والحيوان والنبات وفي جميع االغذية النباتية والحيوانية. - 2تحضير وصناعة غاز االمونيا (غاز النشادر) NH3 المستعمل في صناعة االسمدة. - 3تحضير الــمــيــثــانــول (كــحــول الــمــثــيــل) وكــلــوريــد الهيدروجين. - 4تحويل الدهون والزيوت النباتية ذات الرائحة غير المقبولة الى دهون وزيوت ذات رائحة مقبولة وصالحة للطبﺦ وتعرف (الدهن او السمن النباتي) وتسمى هذه العملية الهدرجة. - 5نظرا لتحريره لطاقة حرارية عالية عند اشتعاله مع االوكسجين فهو يستعمل في توليد الشعلة االوكسي هيدروجينية والتي حرارتها اكثر من 2500 ْCوالتي تستعمل في قطع ولحم المعادن وثقبها ،كما في (الشكل .)6-3 الشكل( )6-3 تولــيد الشعـلـة االوكســـــــــي هيدروجينية . 7 اسئلة الفصل الثالث 1.3علل مايلي: -الهيدروجين وثنائي اوكسيدالكبريت. - 1تكون ذرة الهيدروجين أحادية التكافؤ . -الهيدروجين واالوكسجين. -2اســتــخــدام الهيدروجين فــي هدرجة -كبريتيد الهيدروجين واالوكسجين. الزيوت النباتية. - 3تضاف كمية قليلة من حامﺾ الكبريتيك الى الماء عند تحليله كهربائيا . ج .يشتعل غاز الهيدروجين عند حرقه في الهواء النقي بلهب: -احمر باهت. - 4يتحول لون أوكسيد النحاس االسود الى -اصفر غامق. اللون االحمر عند امرار غاز الهيدروجين -ازرق باهت. عليه. 7.3عدد اربعة خواص يمتاز بها غاز - 5يستعمل الهيدروجين في توليد الشعلة االوكسي -هيدروجينية. 2.3 اكتب الترتيب االلكتروني لذرة 3.3 كيف يمكنك تحضير الهيدروجين الهيدروجين موضح ًا ذلك بالرسم ؟ من مادة غير الماء ؟ 4.3ماهي أهم المجاالت التي يستعمل فيها غاز الهيدروجين ؟ 5.3 ما سلوك غــاز الهيدروجين عند تفاعله مع اوكسيد النحاس ( )IIاالسود. 6.3اختر االجابة الصحيحة بما يناسب كل عبارة مما ياتي: أ .ان اول عالم حضر الهيدروجين الول مره هو الهيدروجين؟ 8.3 اشرح تجربة توضح فيها تحضير غاز الهيدروجين مختبريا من تفاعل الخارصين مع حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف ،مع كتابة المعادلة الكيميائية الموزونة ورسم الجهاز؟ 9.3أكمل الفراغات في العبارات االتية: .1تميل ذرة الهيدروجين الى فقدان ......... وتتحول الى آيون............ .2يستعمل الهيدروجين مع االوكسجين في توليد شعلة تعرف باسم .......... .3ان رمز ذرة الهيدروجين هو.......... وصيﻐته الكيميائية هي .......... -كافنديش. .4يجمع غاز الهيدروجين عند تحضيره -الفوازييه. بازاحة ألنه -برازيلوس. غاز........ ب .بالتحليل الكهربائي للماء المحمﺾ بحامﺾ الكبريتيك نحصل على غازين هما: ........ الى ........... .5يتفاعل البوتاسيوم مع الماء البارد محرر ًا غاز .........ومكونا .......... 10.3عدد اربعة من المركبات الكيميائية التي يدخل الهيدروجين في تركيبها؟ 75 11.3أكتب المعادالت الكيميائية الموزونة للتفاعالت االتية : امرار تيار كهربائي في ماء محمﺾبحامﺾ الكبريتيك . اتحاد الهيدروجين مع الكاربون عند 1500 ْCوبمعزل عن الهواء . وضع قطعة صﻐيرة من الصوديوم في الماءالبارد . تفاعل فلز الزنك( الخارصين) مع حامﺾالكبريتيك المخفف . امرار الهيدروجين فوق أوكسيد النحاسالساخن . 12.3 وضــح بتجربة تثبت فيها أن غاز الهيدروجين اخف من الهواء ؟ 13.3تكلم بأيجاز عن وجود غاز الهيدروجين في الطبيعة . 14.3 عبر بمعادلة كيميائية موزونة عن تفاعل غاز الهيدروجين مع احد الالفلزات . 76 الفصل الرابع االوكسجني Oxygen 4 بعد االنتهاء من دراسة هذا الفصل يكون الطالب قادراً على ان - : يتعرف عىل االوكسجني ورمزه وصيغته الكيميائية . يتمكن من معرفة الرتتيب االلكرتوين لذرة االوكسجني . يعرف كيف تم اكتشاف غاز االوكسجني ،ووجوده يف الطبيعة . يتبني اهمية غاز االوكسجني للكائنات الحية . يتمكن من التعرف عىل كيفية تحضري االوكسجني مختربيا وصناعيا . يتعرف عىل خواص االوكسجني الفيزيائية والكيميائية . يتبني ماهي االكاسيد وكيف تتكون وماهي انواعها . يتعرف عىل غاز االوزون وماهي صيغته الكيميائية . يستطيع معرفة اهمية طبقة االوزون املوجودة يف الغالف الجوي و ما هي املواد التي تستنفذ هذه الطبقة. 77 C 1‐4 Oxygen Úé°ùch’G الرمز الكيميائي O : الصيﻐة الجزيئية O2 : العدد الذري 8 : عدد الكتلة : 8P+0 8n 16 الترتيب االلكتروني رمز الﻐالف رقم الﻐالف()n عدد االلكترونات K L 1 2 2 6 يتبين من الترتيب االلكتروني لذرة االوكسجين (الشكل )1-4انها تحتوي على ستة الكترونات في الﻐالف الخارجي الشكل( )1-4 الترتيب االلكتروني لذرة االوكسجين. وتميل الكتساب الكترونين لكي يمتلﺊ غالفها الخارجي بااللكترونات ،لذلك يكون تكافؤ االوكسجين في معظم مركباته ثنائي ،وعدد تأكسده( .) 2 - 1-1-4 Úé°ùch’G ±É°ûàcG ان اول من حضر االوكسجين بصورة نقية هو العالم السويدي شيل ( ) Scheeleعام 1772م وسماه بالهواء الفعال، ثم حضره العالم االنكليزي بريستلي ( )Brestilleسنة 1774م من هل تعلم ان الــشــخــص الــبــالــﻎ يستهلك فــي المتوسط 320gمــن االوكــســجــيــن في كل ساعة من ساعات النهار والليل. تسخين اوكسيد الزئبق االحمر ولم يكن يعرف ان الﻐاز الذي حضره هو نفسه الهواء الفعال ،وبعد بضعة سنين اطلق عليه العالم الفرنسي الفوازييه( )Lavoisierاسم االوكسجين ،فالمقطع اوكسو( )oxoتعني باللﻐة الالتينية الحياة والمقطع جين ()gen تعني مولد اي مولد الحياة . 2-1-4 Úé°ùch’G OƒLh يعتبر االوكسجين اوفر العناصر وجودا في الطبيعة، ou y e v o L حيث يوجد حرا او متحدا فهو يكون خمس حجم الهواء الجوي (اي حوالي %21من حجم الهواء) و % 89من كتلة الماء ويشكل % 50من القشرة االرضية فتكون مركباته كثيرة ،فكاربونات الكالسيوم التي تؤلف معظم مادة الرخام وحجر الكلس تحتوي على %48مـــن كتلتها اوكسجين ويحتوي جسم االنسان على 78 %66من كتلته اوكسجين . 3-1-4 –†Úé°ùch’G RÉZ Ò° هل تعلم - 1تحضير غاز االوكسجين مختبري ًا يحضر االوكسجين في المختبر بطرائق عديدة منها -: أو ً ال :التجزؤ اﳊراري لكلورات البوتاسيوم ان كلورات البوتاسيوم( )KClO3مادة صلبة متبلورة اذا ما تفككت بفعل الحرارة ،تتصاعد منها فقاعات غازية كثيرة من االوكسجين يمكن جمعها بازاحة الماء الى االسفل الحﻆ الشكل ( )2-4ويتخلف كلوريد البوتاسيوم KCl كما في المعادلة االتية -: 3 O2 اوكسجين + 2KCl كلوريد البوتاسيوم ∆ 2KClO3 ان اول سؤالين يتبادران الى الذهن عند البحث في امكانية وجود الحياة على اي كوكب من الكواكب االخرى في نظامنا الشمسي هما : أ -هل الكوكب يحتوي على االوكسجين؟ ب -هل يوجد ماء على سطح الكوكب؟ واذا كان الجواب نعم عن كال السؤالين فان الحياة تكون متاحة على الكوكب ،واذا ال فال يمكن ان توجد هناك حياة. كلورات البوتاسيوم u o y e v الشكل( )2-4 جهاز تحضير غاز االوكسجين من كلورات البوتاسيوم. نشاط عملي ) – : (1تحضير غاز االوكسجين من كلورات البوتاسيوم المواد واالدوات انبوبة اختبار مقاومة للتسخين عدد 2و حامل حديدي و ماسك انابيب اختبار و مصباح تسخين و ساعة توقيت و شظية خشب و كلورات البوتاسيوم ( )KClO3و ثنائي اوكسيد المنﻐنيز( .) MnO2 79 خطوات العمل - 1ثبت انبوبة االختبار على الحامل الحديدي بواسطة الماسك. - 2ضع ( )6gمن مسحوق كلورات البوتاسيوم ( )KClO3في انبوبة االختبار. - 3اشعل شظية الخشب واجعلها بشكل بصيص ثم قربها من فوهة انبوبة االختبار. - 4ابدأ بتسخين كلورات البوتاسيوم وسجل الزمن الالزم لتوهج البصيص . االوكسجين (غاز يساعد على االشتعال) . البد انك توصلت من تنفيذ هذا النشاط بأن كلورات البوتاسيوم تتجزأ بالتسخين وتولد غاز يساعد على االشتعال ،أدى الى توهج البصيص ،ان الﻐاز الناتج هو االوكسجين. - 5اعد الخطوات السابقة بعد اضافة ( ) 3gمن مسحوق ثنائي اوكسيدالمنﻐنيز ( ) MnO2الى انبوبة االختبار .هل ان هل تعلم يحتوي جو الﻐابات نهار ًا عــلــى نــســبــة كــبــيــرة من االوكسجين ،الن النباتات تــســتــهــلــك غــــاز ثــنــائــي اوكــســيــد الــكــاربــون في عملية التركيب الضوئي وتطرح غاز االوكسجين. الزمن الالزم لتوهج البصيص تﻐير بوجود ثنائي اوكسيد المنﻐنيز ؟ وماهو دور ثنائي اوكسيد المنﻐنيز ؟ البد انك استنتجت الى ان اضافة ثنائي اوكسيد المنﻐنيز ادى الى زيادة سرعة التفاعل وتقليل الزمن الالزم لتولد غاز االوكسجين ،لذلك يدعى ثنائي اوكسيد المنﻐنيز ( ) MnO2بالعامل المساعد. العامل اﳌساعد :هو المادة التي تزيد سرعة التفاعل ou y e v o L ويمكن الكيميائي دون ان تستهلك فيه. استخدام عوامل مساعدة اخرى مثل الرمل (السيليكا الدقيقة) ،الزجاج المسحوق ،مسحوق اوكسيد الحديد .)Fe2O3( III وان العامل المساعد يكتب فوق سهم المعادلة كما موضح في ادناه: الﻐابات + 3 O2 اوكسجين MnO2 2KCl كلوريد البوتاسيوم 2KClO3 كلورات البوتاسيوم 80 ب-تفكك بيروكسيدالهيدروجﲔ H2O2 بيروكسيد الهيدروجين محلول عديم اللون والرائحة يتفكك مولد ًا غاز االوكسجين وتزداد سرعة تفككه بوجود ثنائي اوكسيد المنﻐنيز كعامل مساعد كما في المعادلة االتية: MnO2 2H2O2 2H2O + O2 بيروكسيد الهيدروجين ماء اوكسجين قنينة فيها اوكسجين قنينة مملوءة بﻐاز االوكسجين انبوب توصيل انبوب مقمع حوض فيه ماء نشاط عملي) (2-تحضير االوكسجين من تفكﻚ بيروكسيد الهيدروجين المواد واالدوات قنينة تفاعل حجمها 250 mLو انبوب مقمع و انبوب توصيل و سداد مطاطي ذو ثقبين و قنينة جمع الﻐاز و حوض زجاجي الشكل( )3-4 جــهــاز تحضير االوكسجين مــــن تـــفـــكـــك بــيــروكــســيــد الهيدروجين. و ماء و محلول بيروكسيد الهيدروجين H2O2و مسحوق ثنائي اوكسيد المنﻐنيز( . ) MnO2 خطوات العمل - 1رتب جهاز التحضير كما في الشكل( ) 3-4 - 2ضع قليال من ثنائي اوكسيد المنﻐنيز ( )1gفي قنينة التفاعل ،ثم اضف محلول بيروكسيد الهيدروجين عن طريق االنبوب المقمع الى ان يﻐمر نهاية االنبوب المقمع ،سوف تالحﻆ خروج فقاعات غازية من نهاية انبوب التوصيل ،اهمل هذه الفقاعات قبل ان تبدأ بجمع الﻐاز المتحرر من التفاعل ،ماسبب ذلك ؟ 81 - 3ضع نهاية انبوب التوصيل تحت فوهة قنينة جمع الﻐاز المملوءة بالماء والمقلوبة في الحوض ،ستالحﻆ تجمع الﻐاز فوق الماء وازاحة الماء الى االسفل .ماذا تسمي هذه الطريقة التي جمع بها الﻐاز ؟ وماهي طبيعة الﻐازات التي يمكن جمعها بهذه الطريقة ؟ جـ -يحضر االوكسجﲔ ايض ًا من تفكك اكاسيد بعﺾ الفلزات مثل اوكسيد الزئبق ( )IIاالحمر ( ، )HgOواوكسيد الفضة ( ، ) Ag2Oوكذلك من تفكك بعﺾ االمالح مثل نترات البوتاسيوم ، KNO3وبرمنﻐنات البوتاسيوم ، KMnO4وثنائي كرومات الصوديوم . Na2Cr2O7 -2تحضير غاز االوكسجين صناعي ًا: ان المصدرين الصناعيين االساسيين لالوكسجين هما الهواء والماء فعليه يمكن تحضير غاز االوكسجين بكميات وفيرة من الهواء ،بعد تنقيته من الشوائب بالضﻐط والتبريد الشديدين ( ضﻐط 50جو ودرجة حرارة )-200 ْCويمكن الحصول على الهواء المسال المحتوي على النتروجين واالوكسجين، حيث يمكن فصلهما بالتبخير التجزيئي. يمكن ان يحضر االوكسجين كذلك من التحلل الكهربائي للماء كما مر بك سابق ًا في كيمياء الصف االول المتوسط وكذلك في الفصل الثالث في موضوع الهيدروجين. :Úé°ùch’G ¢UGƒN 4-1-4 أ -خواص االوكسجﲔ الفيزيائية - 1غاز عديم اللون والرائحة والطعم واثقل قلي ً ال من الهواء. - 2قليل الذوبان جدا في الماء. - 3يتحول بالضﻐط والتبريد الى سائل يﻐلي بدرجة (.)-183 ْC 82 ب -خواص االوكسجﲔ الكيميائية Chemical Properties - 1ال يشتعل ولكنه يساعد على االشتعال ،فعند تقريب شظية مشتعلة (بصيص) من فوهة قنينة غاز االوكسجين نالحﻆ توهج البصيص وعند اعادة التجربة عدة مرات نحصل على نفس النتيجة دون اشتعال الﻐاز. - 2اتحاده مع الالفلزات :نضع في ملعقة اشتعال كمية من مسحوق الكبريت ونسخنه على لهب كما في(الشكل)4 –4 نالحﻆ اشتعال الكبريت ،ثم ندخل الملعقة داخل القنينة الشكل( )4-4 اشتعال الكبريت. الحاوية على غاز االوكسجين ،نالحﻆ ازدياد اشتعال الكبريت داخل القنينة وظهور مادة ضبابية . ان زيادة اشتعال الكبريت في قنينة غاز االوكسجين وتكوين المادة الضبابية هو دليل على اتحاد الكبريت مع االوكسجين وتكوين غاز ثنائي اوكسيد الكبريت( )SO2كما في المعادلة الكيميائية االتية: SO2 S + O2 - 3اتحاده مع الفلزات:يتفاعل االوكسجين مع معظم العناصر الفلزية مكون ًا اكاسيد فلزية ،فمثال عند اشعال شريط المﻐنسيوم في غاز االوكسجين كما في (الشكل )5–4 نالحﻆ تكون مسحوق ابيﺾ هو اوكسيد المﻐنسيوم()MgO كما في المعادلة الكيميائية االتية: 2MgO 2Mg + O2 وتدعى عملية اتحاد العناصر باالوكسجين بالتأكسد ( )Oxidationوناتج العملية يعرف باالوكسيد (.)Oxide واذاكانت عملية التأكسد سريعة ومصحوبة بضوء ولهب وحرارة فانها تسمى(اشتعا ً ال). الشكل( )5-4 اشتعال المﻐنيسيوم. 8 ó«°SÉc’G ´GƒfG 2‐4 االكاسيد هي تلك المركبات الناتجة من اتحاد العناصر مع االوكسجين ،وتكون على عدة انواع هي-: (á«°†eÉ◊G ó«°SÉc’G) ájõ∏aÓdG ó«°SÉc’G 1-2-4 Acidic Oxides وهي االكاسيد الناتجة من اتحاد الالفلزات مثل (الكاربون و الكبريت و الفسفور) مع االوكسجين ،فعند حرق الكاربون في االوكسجين ينتج غاز ثنائي اوكسيد الكاربون كما في المعادلة االتية: ∆ CO2 C + O2 وكذلك عند اتحاد الكبريت مع كمية كافية من االوكسجين يتكون غاز ثالثي اوكسيد الكبريت كما في المعادلة االتية: 2SO3 ∆ 2S + 3O2 وسميت هذه االكاسيد بالحامضية النه عند اذابة اغلبها في الماء تتكون محاليل حامضية. (ájóYÉ≤dG ó«°SÉc’G)ájõ∏ØdG ó«°SÉc’G 2-2-4 Basic Oxides وهي االكاسيد الناتجة من اتحاد الفلزات مثل (الصوديوم اوالبوتاسيوم او الكالسيوم) مع االوكسجين الحﻆ ( الشكل ،)6-4فمثال يتفاعل الصوديوم مع االوكسجين مكونا اوكسيد الصوديوم كما في المعادلة االتية: 2Na2O اوكسيد الصوديوم الشكل( )6-4 تفاعل الصوديوم مع االوكسجين. 4Na + O2 ويتفاعل الكالسيوم مع االوكسجين مكونا اوكسيد الكالسيوم (الكلس الحي) كما في المعادلة االتية: 2CaO اوكسيد الكالسيوم 2Ca + O2 وسميت هذه االكاسيد بالقاعدية النه عند اذابة اغلبها في الماء تتكون محاليل قاعدية . 8 (Ú∏YÉØàdG äGhP ó«°SÉc’G)ájÒJƒØe’G ó«°SÉc’G 3-2-4 Amphoteric Oxides وهي االكاسيد التي تظهر خواصا حامضية في بعﺾ التفاعالت وخواصا قاعدية في تفاعالت اخرى فعند تفاعلها مع الحوامﺾ تسلك سلوكا قاعديا ومع القواعد تسلك سلوكا حامضيا ،فمثال اوكسيد االلمنيوم ( )Al2O3يتفاعل مع حامﺾ الهيدروكلوريك ( )HClمكونا كلوريد االلمنيوم والماء وبهذا يسلك سلوكا قاعديا كما في المعادلة الكيميائية االتية: 2AlCl3 + 3H2O ماء كلوريد االلمنيوم 6HCl + حامﺾ الهيدروكلوريك Al2O3 اوكسيد االلمنيوم وعند تفاعله مع محلول هيدروكسيد الصوديوم ()NaOH او هيدروكسيد البوتاسيوم ( )KOHيسلك سلوكا حامضيا مكونا الومينات الصوديوم او البوتاسيوم والماء والمعادلة التالية تبين تفاعله مع هيدروكسيد الصوديوم: 2NaAlO2 + H2O ماء الومينات الصوديوم 2NaOH هيدروكسيد الصوديوم Al2O3 + اوكسيد االلمنيوم هل تعلم يـــســـتـــخـــدم بــيــروكــســيــد الـــــهـــــيـــــدروجـــــيـــــن فـــي قــــصــــر الــــشــــعــــر (صـــبـــﻎ الشعر)والحريروالصوف النه مادة مؤكسدة معتدلة القوة، ويستعمل ايض ًا في تنظيف الصور المرسومة بااللوان الزيتية والتي اسودت لقدمها نــتــيــجــة تـــحـــول الـــرصـــاص االبـــيـــﺾ الــــى كــبــريــتــات الــرصــاص االســود بفعل غاز كبريتيد الهيدروجين()H2S الموجود في الهواء ،وتضاف كــمــيــات قــلــيــلــة مـــن بعﺾ مــركــبــاتــه مــثــل بيروكسيد الكالسيوم CaO2وبيروكسيد المﻐنيسيوم MgO2كمواد مطهرة وقاصرة في معاجين االسنان . ومن االكاسيد االمفوتيرية اوكسيد الخارصين ()ZnO واوكسيدالقصدير ( )SnO( )IIوثالثي اوكسيد االنتيمون (.)Sb2O3 Neutral Oxides ádOÉ©àŸG ó«°SÉc’G 4-2-4 وهي االكاسيد التي ليس لها خواص االكاسيد الحامضية u o y ove وال االكاسيد القاعدية مثل احادي اوكسيد الكاربون ()CO واوكسيد النتروجين ( )NOو اوكسيد النتروز (.)N2O Peroxides äGó«°ùchÒÑdG 5-2-4 وهي اكاسيد فلزية او الفلزية تحتوي على كمية من االوكسجين اكثر من االكاسيد االعتيادية لنفس العنصر ويكون العدد التأكسدي لالوكسجين فيها ( )1-ومن امثلتها بيروكسيد الباريوم ( )BaO2وبيروكسيد الصوديوم ()Na2O2 وبيروكسيد الهيدروجين (.)H2O2 85 Úé°ùch’G RÉZ ä’ɪ©à°SGh ᫪gCG 3‐4 ان لﻐاز االوكسجين اهمية كبيرة واستعماالت كثيرة منها: - 1انه ضروري في عملية تنفس الكائنات الحية ،حيث تتنفس غاز االوكسجين بصورة هواء حر ،اوبصورة مذاب في الماء مثل الكائنات الحية التي تعيش تحت سطح الماء. الشعلة االوكسي-استيلينية - 2نظرا لسهولة الحصول على غاز االوكسجين فأنه يستخدم بكثرة كأحد اكثر العوامل المؤكسدة استخدام ًا على نطاق واسع صناعيا ،فهو يستخدم في صناعة الصلب لحرق واكسدة الشوائب وازالتها مثل الكاربون والفسفور والكبريت والتي تضفي على الحديد خواصا غير مرغوبة. - 3يستخدم في توليد الشعلة االوكسي-استيلينية المستخدمة في قطع المعادن ولحامها اذ يمكن الحصول على درجات حرارة عالية جد ًا من هذه الشعلة. اوكسجين الطواريء - 4يستخدم في المستشفيات ومراكز االسعاف لعالج الكثير من حاالت االغماء او االختناق او الﻐرق وبعﺾ الحاالت المرضية . - 5يخلط االوكسجين السائل مع مسحوق الفحم النباتي او نشارة الخشب او النفط او بعﺾ المحروقات االخرى، وذلك للحصول على خليط قابل لالشتعال يستعمل لتوليد حرارة عالية. - 6يستعمل بصورة غاز مضﻐوط في تنفس رجال االطفاء عند قيامهم باخماد الحرائق وكذلك الﻐواصين والمشتﻐلين في الﻐواصات وعمال المناجم ومتسلقي قمم الجبال العالية والمتواجدين في الطائرات في اعالي الجو وكذلك في غــــواص يستـخــدم االوكســـجين المضﻐوط 86 السفن الفضائية الحاملة لرواد الفضاء. - 7يستعمل االوكسجين السائل الشعال وقود الصواريﺦ . ¿hRh’G 4‐4 OZONE صيﻐته O3 : الحﻆ العالم فون مارم ( )Fan Marumوجود رائحة غريبة نفاذة عندما يحصل في الجو تفريﻎ كهربائي ،كما ان العالم كورشانك ( )Korshankالحﻆ وجود نفس الرائحة عند تحضير غاز االوكسجين بطريقة التحلل الكهربائي للماء ،وقد سميت هذه الرائحة باالوزون سنة 1840م وقد برهن العالم سوريت ( )Soreutعام 1866م ان سبب هذه الرائحة هو شكل خاص من عنصر االوكسجين صيﻐته (. )O3 واالوزون شكل تﺂصري آخر من االوكسجين وتتألف جزيئته من ثالث ذرات أوكسجين .يوجد االوزون بشكل طبقة في اعالي الجوعلى ارتفاع يتراوح من ( )20-40 kmويتولد اطالق صاروخ من اتحاد جزيئات االوكسجين بتأثير أشعة الشمس فوق البنفسجية ،وان طبقة االوزون تعمل كساتر (حاجز) يصد معظم هذه االشعة المؤذية ويمنعها من بلوغ سطح االرض، ولكن غازات العوادم من الطائرات ووسائط النقل االخرى، والﻐاز المستخدم في الثالجات واجهزة التبريد تدمر طبقة االوزون فتظهر ثقوب فيها تمر من خاللها مزيد من االشعة فوق البنفسجية والتي تلحق ضررا كبيرا بالنباتات وتسبب تزايدا في اصابات السرطان الجلدي للبشر ،ويتكون االوزون عرضيا عند تحضير االوكسجين في كثير من التفاعالت ثقب االوزون كالتحلل الكهربائي للماء ،ويتكون في كثير من عمليات التأكسد البطيئة كتأكسد الفسفور وكذلك يتكون في الجو أثناء حدوث البرق (التفريﻎ الكهربائي). ¿hRh’G Ò°†– 1-4-4 يحضر االوزون بعملية التفريﻎ الكهربائي للهواء او االوكسجين تحت ظروف خاصة وحسب المعادلة االتية: 2 O3 تفريﻎ كهربائي 3 O2 87 ¿hRh’G ¢UGƒN 2-4-4 هل تعلم - 1غاز ذو لون ازرق باهت . في عام 1974م نشر مقال علمي شد انتباه العلماء حول احتمال تاكل (تمزق) طبقه االوزون العليا بفعل استخدام غاز الفريون (كلوروفلورو كاربون يستخدم الغراض التبريد في الثالجاث و اجهزة التبريد) وفي عام 1985م اكتشف فريق بريطاني نقص شديد في سمك طبقه االوزون فوق القاره القطبيه الجنوبية وهو مايعرف مجازا بـ (ثقب االوزون) ومن ثم اكتشف ثقب اخر في منطقه القطب الشمالي واعتبر من الكوارث البيئيه الكبرى للقرن العشرين. - 2ذو رائحة حادة ونفاذة كرائحة الثوم. - 3قليل الذوبان في الماء وتكون قابلية ذوبانه في الماء اكبر من قابلية ذوبان االوكسجين وبشكل ملحوظ. - 4له القابلية على امتصاص االشعة فوق البنفسجية الضارة للكائنات الحية والمنبعثة من الشمس ،وبذلك تشكل طبقة االوزون في اعالي الجو حاجزا طبيعيا لوقاية الكائنات الحية من هذه االشعة الضارة. 3-4-4 ¿hRh’G ä’ɪ©à°SG - 1يستخدم في تعقيم مياه الشرب ،ومياه احواض السباحة، وفي تنقية الهواء وذلك لقوته المؤكسدة في قتل الجراثيم والبكتيريا. - 2يستعمل في بعﺾ الصناعات الكيميائية كمادة للتبييﺾ حيث يعتبر عامال مزيال لاللوان بالنسبة للشمع والنشادر والدهون والورنيشيات. u o y e v o L - 3يستعمل في ازالة الروائح وبتركيز قليل النه يهيج الرئتين عند التنفس . á≤ÑW ¥õ“ øY áªLÉædG á«ë°üdGh á«Ä«ÑdG QGô°V’G 4-4-4 ¿hRh’G ان ابرز االضرار البيئية والصحية الناجمة عن تمزق طبقة االوزون هي لمرور االشعة فوق البنفسجية والتي تنبعث من الشمس الى سطح االرض والتي لها تاثيرات ضارة منها على سبيل المثال :اصابة االنسان بسرطان الجلد والشيخوخة المبكرة والماء االبيﺾ (كتاركت العين ) كما انها تؤثر في عمليه التركيب الضوئي للنباتات الخضراء مما يقلل نمو النباتات وانتاج المحاصيل الزراعية وتؤثر على نظم البيئة المائية، وهذا يؤدي الى خلل في تــوازن النظام العـام للطبيعـة والحيـاة 88 على االرض وارتباط ذلك بتأ ثيرات على تﻐير المناخ العالمي االمر الذي يهدد صحه االنسان والسالمة البيئية الحﻆ الشكل(. )7-4 اﻹصابة باﳌاء االبيﺾ القضاء على الكائنات البحرية الدقيقة التأثير على جهاز اﳌناعة التأثير على اﶈاصيل في اﳉسم الزراعية االصابة بسرطان اﳉلد التأثير على االصباغ الشكل ()7-4 بعﺾ اﻵثار السلبية ﻹستنفاذ طبقة األوزون. والبالستيك 89 اسئلة الفصل الرابع ما اسماء المركبات الناتجة من تفاعل 1.4 العناصر االتية مع االوكسجين وما صيﻐها 11.4امال الفراغات االتية بما يناسبها : - 1يؤلف غاز االوكسجين حوالي ........... الكيميائية : من حجم الهواء الجوي و ...........من كتلة الكاربون ،الكبريت ،البوتاسيوم ،الخارصين . الماء. 2.4ماهو االوزون وكيف يحضر ؟ - 2في الﻐالف الخارجي (الثاني) لذرة 3.4اشرح طريقتين لتحضير غاز االوكسجين االوكسجين توجد ستة الكترونات فهي في المختبر مع رسم الجهاز وكتابة المعادلة تميل لملىء غالفها الخارجي باكتساب الكيميائية موضحا العامل المساعد في كل ..............الكترون. منهما . - 3ان اول من حضر غاز االوكسجين بصورة 4.4عدد خمسة استعماالت لﻐاز االوكسجين. نقية هو العالم ..........واطلق عليه العالم ..........اسم االوكسجين. وضح معنى المصطلحات االتية معززا 5.4 - 4االكاسيد الحامضية هي االكاسيد اجابتك باالمثلة الالزمة : الناتجة من اتحاد ............مع ............ العامل المساعد ،االوكسيدالمتعادل ،التاكسد، واالكاسيد القاعدية هي االكاسيد الناتجة االشتعال ،االوكسيد الحامضي. من اتحاد .............مع ............... 6.4 اكمل ثم وازن المعادالت الكيميائية االتية: ∆ Mg + O2 SO2 + H2O CaO + H2O تفريﻎ كهربائي O2 7.4عدد اربعة خواص لالوزون. 8.4ماأهمية وجود طبقة االوزون في الﻐالف الجوي ؟وماهي االضرار البيئية والصحية الناجمة عن تمزق طبقة االوزون ؟ 9.4 عدد استعماالت غاز االوزون . 10.4صنف االكاسيد االتية الى انواعها-: MgO ، NO ، Sb2O3 ، K2O ، CO2 90 الفصل الخامس 5 املاء Water بعد االنتهاء من دراسة هذا الفصل يكون الطالب قادراً على ان - : يعرف ان املاء اساس الحياة عىل االرض . يصف الرتكيب الجزيئي للامء . يصف االرصة الهيدروجينية املتكونة بني جزيئات املاء . مييز بني الخواص الفيزيائية والكيميائية للامء . يتعرف عىل الحاالت الثالث للامء . يعرف املاء اليرس والعرس وكيفية التخلص من العرسة . يعرف قابلية املاء عىل اذابة بعض املواد املختلفة مثل االمالح واملواد العضوية عند اذابتها فيه . 91 AÉŸG 1‐5 استطاع Water العالم الكيميائي البريطاني هنـــــــري كافنـــديش ( ) Henry Cavendishعـــام 1784تحضير المـــــاء بحــــــــرق الهيدروجين في الهواء محدث ًا قرقعة ولم تكن هذه التجربة معروفة حتى اتى العالم الكيميائي الفرنســــــي الفــــــــــوازييه ( ) Lavoisierواثبت ان الماء ليس عنصر ًا بل مركب ًا من الهيدروجين واالوكسجين ثم اكتشف العالمان الفرنسي جوزيف لويس ( )Joseph Lewisوااللماني االسكندر فون ( )Alskander Vonان الماء يتكون من اتحاد حجمين من الشكل( )1-5 تفاعل جزيئي الهيدروجين مع جـــــــزيء االوكسجين لتكوين جزيء الماء . الهيدروجين وحجم واحد من االوكسجين كما هما في تركيبته السائدة حالي ًا ( ، )H2Oوكما موضح في الشكل (.)1-5 AÉŸG ä’ÉM 1-1-5 كما عرفت سابق ًا أن للماء ثالث حاالت يمكن ان يتحول من حالة الى اخرى اعتماد ًا على درجة الحرارة و يكون الماء سائ ً ال في درجة الحرارة االعتيادية ،وعند 0 ْCيصبح جليد ًا (حالة صلبة) ،اما عند 100 ْCفيبدأ بالﻐليان .فالماء هو المركب الوحيد الذي يتواجد بصوره الثالث عند الظروف االعتيادية (الشكل .)2-5 غاز الشكل( )2-5 نماذج للماء في حاالته الثالث: الجزيئات قريبة من بعضها في الحالة الصلبـــــــة والحالة السـائلة ،لكنها متباعدة جد ًا في الحالة الﻐازية .وفي الحالة الصلبة تكون الجزيئات ثابتة في مــــــــواضعها تقــــريب ًا، بينما تكون في الحالتين السائلة والﻐازية متحركة. 92 صلب سائل AÉŸG ᫪gG 2-1-5 يعتبر الماء من الموارد الطبيعية االساسية لبقاء الكائن الحي على هذه االرض اذ يتمكن االنسان ان يعيش شهر ًا بال طعام لكنه ال يستطيع ان يعيش اكثر من اسبوع بدون ماء، الن للماء اهمية تكمن في : - 1ان ( ) % 90 - 50من وزن جسم الكائن الحي ماء . - 2البـــروتوبــــــالزم يتكون مـــن دهـــــون وبروتينات وكـــــاربوهيدرات وامالح ذائبة في الماء وهو بذلك يعتبر المادة االساسية في الخاليا الحية للجسم . - 3الدم يحتوي على % 90من وزنه مــاء ،فالماء يجعله ال حيث يصل الى جميع اجزاء الجسم حامــــــ ً سائ ً ال الﻐذاء واالوكسجين. - 4البالزمــــــا التي تشكل % 55من الدم في االنسان تتكون هل تعلم ان كل عام يموت ماليين االطفال تحت سن الخمس سنوات من االسهال بسبب بكتريا تطلق مواد كيميائية تبطىء من عملية امتصاص الماء في الجزء السفلي من االمعاء ويتسبب ذلك في زيادة المخلفات السائلة التي يفرزها الجسم لذا يعاني الطفل من الجفاف وقد يؤدي به الى الموت . من % 90مـــــــــاء كما وان االنســــان يحتاج ( ) 3- 2لتر مــــــــاء يومي ًا لتعويﺾ المــاء المفقود خالل ( التعرق و التبول و التنفس ). - 5يساعد في خلط الطعام ومروره بسهولة خالل الجهاز الهضمي. u o y Love Aɪ∏d »Äjõ÷G Ö«cÎdG 3-1-5 درسنا في الفصول السابقة التﻐيرات الكيميائية التي تطرأ على المواد المتفاعلة وعرفنا انها تؤدي الى انتاج مواد جديدة تختلف في صفاتها عن صفات المواد االصلية .فمث ً ال يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز االوكسجين لتكوين الماء، فماذا يحصل لكل من الهيدروجين واالوكسجين في هذه الحالة، وكيف يكونان الماء ،فالماء يتكون من اجسام متناهية الصﻐر تسمى ( جزيئات) وقطرة الماء الواحدة تحتوي على الماليين من هذه الجزيئات .وكل جزىء من هذه الجزيئات يتكون من اجسام اصﻐر تسمى » ذرات « ويحتوي جزىء الماء الواحد على ثالث ذرات (ذرتي هيدروجين وذرة أوكسجين) مرتبطة ببعضها 9 وهذا ما توصل اليه العالم االيطالي ستنزالو( )Stanisaloعام .1860والماء النقي سائل عديم اللون والطعم والرائحة ولكن الحتوائه على امالح ذائبة فيه تكسبه طعم مميز (الشكل.)3-5 الشكل( )3-5 نـــمـــوذجـــ ًا مــبــســط ـ ًا لتفاعل الهيدوجين مــع االوكسجين لتكــــــوين جزيء الماء. H أصرة تساهمية H O الشكل( )4-5 األواصر التساهمية طرف موجب Hydrogen Bond á«æ«LhQó«¡dG Iô°U’G 4-1-5 طرف سالب ()A لقد علمت من دراستك للفصل االول بأن االواصر التي تربط ذرتي الهيدروجين مع االوكسجين في جزيء الماء هي اواصر تساهمية الحﻆ الشكل ( .)4-5ترجع الخواص الفيزيائية طرف موجب والكيميائية للماء الى تركيب جزيئاته ،حيث يعتبر الماء جزيء قطبي (يشبه المﻐناطيس ) تمثل ذرتي الهيدروجين القطب الموجب وذرة االوكسجين القطب السالب .ان هذا التركيب يسمح لجزيئات الماء ان تتكتل بعضها مع البعﺾ اﻵخر نتيجة للتجاذب القطبي بين الشحنات المختلفة اصرة هيدروجينية اي ان االوكسجين الطرف السالب من جزيء الماء يجذب الهيدروجين الطرف الموجب لجزيء آخر ،وهكذا الحال ،مما ()B الشكل( )5-5 ( )Aتــجــذب جــزيــئــات الــمــاء بعضها البعﺾ وذلــك بسبب قطبية كل منها. ( )Bتشترك جزيئات الماء في تكوين األصرة الهيدروجينية. 9 يتيح للجزيئات أن تشكل ترتيب ًا جزيئي ًا متراص ًا كما هو موضح في الشكل (. )5-5 تسمى قوة التجاذب بين جزيئات الماء باألواصر الهيدروجينية ( وهي قوة جذب فيزيائية وليست أصرة كيميائية ) والتي سنتعرف عليها في السنوات القادمة. AÉŸG Phò°T 5-1-5 ان تكتل جزيئات الماء بعضها مع بعﺾ هي السبب في ظهور خواص فريدة للماء .فالتوتر السطحي للماء هو احد هذه الخواص فجزيئات الماء الواقعة على سطح الماء والمتكتلة بأواصر هيدروجينية مع جزيئات الماء المحيطة بها ال ترتبط مع جزيئات الهواء فوقها لذلك تنسحب جزيئات الماء السطحية نحو بعضها والى الداخل فتأخذ قطرات الماء شكلها المتكور الحﻆ الشكل ( )6-5وهذا هو السبب الذي يجعل بعﺾ الحشرات تتمكن من التنقل على سطح الماء دون ان تﻐوص فيه. ومن الخواص االخرى الفريدة للماء هي ان السوائل بشكل عام يقل حجمها وتزداد كثافتها عندما تتجمد في حين ان الماء يزداد حجمه و تقل كثافته عندما يتجمد .ولتفسير ذلك هو ان جزيئات الماء في حركة دائمة ،وتعتمد سرعة حركة هذه حشرة على سطح الماء الجزيئات على الحالة التي يكون عليها الماء( غازية أو سائلة أو صلبة ) .فتكون الجزيئات اكثر تقارب ًا في الحالة الصلبة عنها في الحالة السائلة ولكن بسبب التنافر الحاصل بين الشحنات المتماثلة لذا ال تستطيع جزيئات الماء القطبية ان تتقارب جد ًا من بعضها البعﺾ مكونة فراغات بين هذه الجزيئات. قوة تجاذب على جزيء سطحي قوة تجاذب على جزيء داخلي في الماء الشكل( )6-5 ظاهرة الشد السطحي. 95 فعند انخفاض درجة الحرارة الى ما تحت الصفر المئوي يتحول الماء الى جليد فيقل عدد الجزيئات المترابطة أصرة هيدروجينية باالواصر الهيدروجينية ويزيد الفراغ فيما بينها مؤدي ًا الى زيادة الحجم مقارنة بحجم الماء السائل كما في الشكل (.)7-5 لذا تتشقق القناني البالستيكية الممتلئة بالماء عند تركها ()A في المجمدة ،هذا من جهة ،ومن جهة اخرى ان زيادة الحجم تقلل كثافة الجليد وهذا يفسر لنا طفو قشرة الجليد فوق سطح الماء وطفو الجبال الجليدية فوق سطح الماء بالبحار الباردة .وتعد هذه الخاصية نعمة عظيمة من نعم البارىء على الكون ،فلو خضع الماء للقواعد العامة شأنه شأن السوائل االخرى الزدادت كثافة الثلج المتكون على السطح عن بقية الماء وهبط الى القاع معرض ًا سطح الماء الذي تحته الى أصرة هيدروجينية درجة حرارة منخفضة فتتجمد هي األخرى وتهبط الى القاع ()B الشكل( )7-5 ( )Aاألصرة الهيدروجينية في الماء . ( )Bاألصرة الهيدروجينية في الجليد . مما يعرض حياة الكائنات المائية الى االندثار. AÉŸG ¢UGƒN 6-1-5 الماء مركب مهم لحياتنا على هذا الكوكب اذ يﻐطي ثالثة ارباع سطح االرض ،تكمن اهمية الماء في خصائصه الفيزيائية والكيميائية العديدة والمميزة والتي هي كاالتي: أ -اﳋواص الفيزيائية للماء اهم الخواص الفيزيائية للماء: - 1اللون الماء النقي ال لون له وشفاف وسبب تلون الماء هو وجود المواد العضوية وغير العضوية على شكل مذاب او معلق. كائنات مائية حية يسمى اللون الناتج من المواد العالقة او من انعكاس القاع او السماء مث ً ال باللون الظاهري ،اما اللون الحقيقي فيكون ناتج من المواد المذابة فيه . 96 - 2الطعم والرائحة هناك عالقة وثيقة بين حاستي الذوق والشم ،حيث ان المادة التي تسبب رائحة معينة في الماء غالب ًا ما تؤدي الى طعم معين ولكن ذوبان مواد معدنية فيه احيان ًا تسبب طعم ًا دون رائحة .فالمياه النقية عديمة الطعم والرائحة ،اما مسببات الرائحة والطعم في الماء فيعود الحتوائه على بعﺾ المواد العضوية وغير العضوية او الكائنات الحية الدقيقة مثل الطحالب والبكتريا. - 3درجة الﻐليان عندما نسخن وعاء معدني فيه ماء على الموقد ايهما يسخن اسرع ،الوعاء المعدني ام الماء؟ الوعاء المعدني يسخن اسرع من الماء الن الماء يكتسب الطاقة الحرارية ببطء ويحتفﻆ بها ويفقدها ببطء مقارنة ببعﺾ المواد االخرى الن جزيئات الماء القطبية تحتاج الى غليان الماء طاقة كبيرة لفصلها عن بعضها وجعلها تتحرك. يﻐلي الماء النقي عند درجة ( 100ْ Cعند مستوى سطح البحر) ويمتاز الماء بارتفاع درجة غليانه نسبي ًا اذا ما قورن مع بقية السوائل والسبب يعود الى وجود األواصر الهيدروجينية بين جزيئاته مما يحتاج الى طاقة حرارية عالية لكسرها ،اما فوق المرتفعات حيث يقل الضﻐط الجوي نجد ان الماء يﻐلي ()A عند درجة حرارة اقل من 100ْ Cوهذا ما يجعل بيضة مسلوقة تأخذ وقت ًا حتى تنضج فوق جبل ،بينما يﻐلي الماء عند درجة حرارة اعلى من 100ْ Cفي الوديان المنخفضة عن سطح البحر وفي قدور الضﻐط. - 4درجة االنجماد ينجمد الماء عند 0ْ Cويمتاز بالتمدد نسبي ًا عند االنجماد لوجود اواصر هيدروجينية تكسبه في الحالة الصلبة ( الثلج) تركيب ًا بلوري ًا يمتاز بحجم اكبر من حجم الماء في الحالة السائلة (الشكل )8-5وهي خاصية شاذة للماء عند مقارنته مع بقية السوائل االخرى كما اشرنا لها سابق ًا .وتنخفﺾ درجة انجماد الماء عن 0ْ Cعند اذابة مواد فيه مثل ملح الطعام. ()B الشكل( )8-5 ( )Aعندما ينجمد الكحول تزداد كثافته ويقل حجمه يهبط الى االسفل . ()Bعندما ينجمد الماء يزداد حجمه وتقل كثافته فيكون قشرة جليدية علىسطح الماء غير المنجمد. 97 تمرين ( ) 1 - 5 لماذا يرش الملح على الثلج عند صناعة المثلجات ؟ ب -اﳋواص الكيميائية للماء يمتاز الماء بعدد من الخواص الكيميائية منها قدرته على التفاعل مع المواد الكيميائية المختلفة ومنها : - 1تفاعله مع االكاسيد لتكوين الحوامﺾ والقواعد. H2SO4 + H2O 2NaOH + H2O SO3 أوكسيد حامضي تمرين ( ) 2 - 5 ما سبب تكون المادة الصلبة المتكونة داخل انبوب السخان وما هي؟ - 2عسرة الماء Na2O أوكسيد قاعدي نالحﻆ ان المناطق التي تعتمد على مياه الينابيع تعاني من عدد من المشاكل المصاحبة الستعمال الماء ،فاالواني المنزلية التي تستخدم لتسخين الماء واالنابيب الداخلية لسخان الماء الكهربائي تكتسي بطبقة من الرواسب صلبة (الشكل )9-5وقد وجد ايض ًا ان هذه المياه ال يرغو فيها الصابون بسهولة وهي تقلل فعالية الصابون وتزيد من استهالكه وتسمى هذه المياه بالمياه العسرة .فما سبب هذه الظاهرة ؟ وما المواد الموجودة في تلك المياه وما اثرها على الصابون .تختلف عسرة الماء من منطقة الخرى .ما سبب هذا االختالف؟ الشكل( )9-5 األمالح المترسبة والمتكلسة التي تسببها المياه العسرة. 98 لتقوم بالنشاط االتي لالجابة عن تلﻚ االسئلة ...... نشاط عملي ) :(1-5عسرة الماء المواد واالدوات : محلول صابون و ماء مقطر و ماء حنفية و كاربونات الكالسيوم الهيدروجينية Ca)HCO3 (2و انابيب اختبار عدد ( )3و بيكر زجاجي سعة 1000 mLو حامل انابيب و قطارة . خطوات العمل : - 1حضر محلول صابون باذابة ملعقة صﻐيرة من مبروش الصابون العادي في الماء المقطر داخل البيكر الزجاجي حتى يصبح حجم المحلول لتر ًا واحد ًا . - 2ضع 5 mLمن الماء المقطر في انبوب اختبار ،واضف ( )Aمحلول الصابون في الماء اليسر. محلول الصابون قطرة قطرة الى االنبوب مع الرج ،حتى تتكون الرغوة. سجل عدد قطرات محلول الصابون التي اضيفت لالنبوب. - 3كرر الخطوة ( )2مع 5 mLمن ماء الحنفية . وسجل عدد قطرات المحلول التي اضيفت حتى تكونت الرغوة. - 4اضف بضع بلورات من كاربونات الكالسيوم الهيدروجينية الى انبوب اختبار يحتوي على 5 mLمن الماء المقطر، واضـــف اليه تدريجيـــــ ًا محلول الصــــابون حتى تتكون الرغوة . سجل عدد القطرات ايض ًا . - 5هل اختلفت عدد قطرات الصابون في كل حالة من الحاالت الثالث السابقة . ( )Bمحلول الصابون في الماء العسر. - 6ما سبب هذا االختالف في عدد القطرات الالزمة لتكوين الرغوة في كل حالة. 99 االستنتاج : هل تعلم ان ايونات Na+و Cl-و Mg2+و Ca2+الموجودة في الماء بنسب محددة مفيدة لجسم االنســـــــان ،ولــــكن زيـــادة نسب هذه االيونات عن الحــــد المسمـــوح به، قد يكون له اثار ضارة في نستنتج من النشاط المذكور اعاله ان الماء النقي الخالي من االمالح يرغو فيه الصابون اما الماء الذي نستخدمه والذي ال يرغو فيه الصابون بسهولة يحتوي على نسبة عالية من االمالح مثل أمالح الكالسيوم والمﻐنيسيوم. الجسم . تختلف عسرة الماء من مكان ﻵخر نتيجة اختالف التربة وتركيب الصخور التي يمر بها الماء ،وتكون المياه التي تمر بطبقات من الحجر الجيري (كاربونات الكالسيوم ) u o y e v Lo تمرين ( ) 3 - 5 ( ) CaCO3اكثر عسرة من غيرها واجما ً ال فان المياه السطحية ما هي التأثيرات التي تسببها زيادة نسبة االيونات Mg2+ ، Ca2+في الماء على حياة االنسان والكائنات البحرية. اقل عسرة من المياه الجوفية .وتحدث عسرة الماء نتيجة ذوبان غاز ثنائي اوكسيد الكاربون ( )CO2في مياه االمطار مكون ًا حامﺾ الكاربونيك ( )H2CO3الذي يسقط مع ماء المطر الى سطح االرض فيتفاعل معه فاذا احتوت هذه المناطق علىالحجر الجيري تفاعل معها مكونا امالح ًا ذائبة في الماء. نشاط الصفي يقوم الطالب مع عدد من زمالئه باعداد بحث حول : . 1االثار الضارة لعسر الماء. . 2كيف يمكن مساعدة االهل في التخلص من البقايا الناتجة عن عسر الماء الموجودة على مﻐســــــلة الــــمنزل مثــــــ ً ال؟ دون اللجوء الــــى شراء مــــواد كيميائية الزالة هذه البقايا. نشاط عملي ) : (2-5انواع عسرة الماء المواد واالدوات : مادة كاربونات المﻐنيسيوم الهيدروجينية Mg)HCO3(2و مادة كلوريد المﻐنيسيوم ( )MgCl2و محلول صابون عادي و ماء مقطر و قطارة و انابيب اختبار عدد ( )4و حامل انابيب و مصباح بنزن و كاربونات الصوديوم (. )Na2CO3 خطوات العمل : - 1ضع 5 mLمن الماء المقطر في انبوبة اختبار ،واضف اليه بضع بلورات من كاربونات المﻐنيسيوم الهيدروجينية، ثم اضف قطرات من محلول الصابون مع الرج حتى تتكون الرغوة ،سجل عدد قطرات الصابون المستهلكة. 100 - 2ضع 5 mLمن الماء المقطر في انبوبة اختبار اخرى واضف اليه بضع بلورات من كاربونات المﻐنيسيوم الهيدروجينية ،سخن المزيج فوق مصباح بنزن حتى الﻐليان واتركه جانب ًا ليبرد. - 3اضف قطرات من محلول الصابون للمزيج المبرد حتى تتكون الرغوة ،هل اختلف عدد القطرات المضافة عن الخطوة السابقة؟ فسر ذلك. هل تعلم - 4كرر الخطوات السابقة باستخدام ملح كلوريد المﻐنيسيوم، هل اختلف عدد قطرات الصابون المضافة بعد التسخين عن عدده قبله؟ فسر ذلك. ان شجرة البلوط البالﻐة تفقد بالنتح خالل فصل الصيف، حوالي 250لتر ًا من بخار الماء يومي ًا . االستنتاج: نستنتج من هذا النشاط ان عسرة المياه ناتجة من وجود نوعين من االمالح ذائبة فيه. ou y e v o L تقسم عسرة المياه الى نوعين: أ -العسرة المؤقتة :وسببها وجود امالح كاربونات الكالسيوم الهيدروجينية او كاربونات المﻐنيسيوم الهيدروجينية الذائبة في الماء ويمكن ازالة هذه العسرة كما يأتي: - 1التسخين :تتجزأ كاربونات الكالسيوم الهيدروجينية وكاربونات المﻐنيسيوم الهيدروجينية الذائبة في الماء بالتسخين الى كاربونات غير ذائبة تترسب في المحلول كما في المعادلتين االتيتين : + CO2 + H2O CaCO3 حرارة راسب ابيﺾ + CO2 + H2O MgCO3 راسب ابيﺾ حرارة Ca)HCO3(2 Mg)HCO3(2 Creator : DragonArt dragonartz.wordpress.com http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/us/ 101 - 2اضافة كاربونات الصوديوم والتي تتفاعل مع االمالح المسببة للعسرة المؤقتة فتحولها الى كاربونات غير ذائبة تترسب في المحلول كما في المعادلتين االتيتين ( الحﻆ الفصل الثاني الفقرة .)4-2 CaCO3 + 2NaHCO3 Ca)HCO3(2 + Na2CO3 راسب ابيﺾ MgCO3 + 2NaHCO3 Mg)HCO3(2 + Na2CO3 راسب ابيﺾ تمرين ( ) 4 - 5 اكتب المعادلة الكيميائية التي تمثل تفاعل Na2CO3 مع محلول ،MgCl2هل نواتج التفاعل تسبب عسرة الماء؟ ب -العسرة الدائمة :وسببها وجود امالح الكالسيوم او المﻐنيسيوم على هيئة كلوريدات او كبريتات ذائبة ال يمكن ان تتجزأ بالحرارة لذلك سميت هذه العسرة بالعسرة الدائمية .ويمكن ازالتها باضافة كاربونات الصوديوم التي تتفاعل مع االمالح الذائبة المسببة للعسرة الدائمية فتحولها الى كاربونات غير ذائبة تترسب في المحلول كما في المعادلة االتية: + 2NaCl CaCO3 CaCl2 + Na2CO3 راسب ابيﺾ وللماء العسر مضار كثيرة اهمها : - 1يسبب سوء الهضم. ٌ اسراف في الصابون عند استعماله في التنظيف. -2 ٌ اسراف في الوقود عند التسخين بسبب تكون طبقة سميكة -3 تترسب على جدران االناء الحاوي على الماء العسر. - 4تعرض المراجل البخارية لالنفجار عند حصول تشقق في الطبقة الكلسية المتراكمة على الجدران الداخلية للمرجل البخاري بمرورالزمن ،باالضافة الى االسراف في الوقود. - 5اضرار ًا كبيرة في الصناعة وخاصة الكيميائية منها. اﳌاء اليسر :هوالماء النقي الخالي من االمالح التي تحتوي على ايونات الكالسيوم Ca2+أو ايونات المﻐنيسيوم Mg2+ والذي يرغو فيه الصابون بسهولة. 102 Öjòªc AÉŸG 7-1-5 يمتاز الماء بقدرته على اذابة مواد مختلفة فهل يذيب الماء جميع المواد وماذا يحدث لتلك المواد عند ذوبانها ؟ لنجري النشاط االتي : نشاط عملي ) : ( -5قابلية اذابة الماء للمواد المختلفة المواد واالدوات : خمسة بيكرات زجاجية متساوية الحجم و ملعقة و ملصقات (اوراق الصقة) و ماء بارد و مواد مختلفة (سكر ،ملح ،رمل، طحين ،زيت). خطوات العمل : - 1اكتب اسماء المواد على االوراق الالصقة ثم ثبتها على البيكرات الخمسة المستخدمة. - 2اسكب الماء البارد في البيكرات بكميات متساوية. - 3ضع ملعقة سكر في القدح المؤشر(سكر) الشكل (.)10-5 أ -ماذا تالحﻆ اذا تركت السكر من غير تحريك. ب -ماذا تالحﻆ اذا حركت السكر جيد ًا. كرر الخطوة ( )3لباقي المواد سجل مالحظاتك في الجدول االتي: اسم المادة الخاصية المتوقعة مالحظاتك بعد (يذوب ،ال يذوب) التجريب صف النتائج الشكل( )10-5 ذوبان السكر في الماء السكر الملح الرمل الطحين الزيت 10 هل تستطيع معرفة المواد التي ذابت في الماء؟ وماذا حصل للمواد التي ذابت في الماء؟ وماذا نسمي المزيج من الماءوالمواد الذائبة فيه؟ االستنتاج : تمرين ( )5 - 5 الحظت ان الماء يذيب الكثير من المواد ،وعند ذوبان مادة اعط امثلة من البيئة على مواد تذوب ،ومواد ال تذوب في الماء. في الماء فان تلك المادة تسمى مذاب ًا ( )Soluteبينما يسمى الماء مذيب ًا ( )Solventويسمى المذاب والمذيب مع ًا محلو ً ال ( )Solutionوذلك الن جزيئات المادة المذابة في المحلول تتوزع توزيع ًا منتظم ًا بين جزيئات المذيب وبشكل عام فان المذيب هو المادة التي توجد في المحلول بنسبة اعلى، والمذاب هو المادة التي توجد في المحلول بنسبة اقل. AÉŸG á«≤æJ 8-1-5 ان تنقية المياه ضرورية النها قد تكون غير نظيفة او كريهة المذاق والرائحة اوتكون بها مواد كيميائية او بكتريا (كائنات حية دقيقة) تسبب المرض كالكوليرا واالسهال. هل تعلم ان الماء المعقم يتعرض لعمليات تعقيم خاصة كما تضاف اليه بعﺾ المعادن المفيدة للجسم وقــد زاد استخدامه مؤخر ًا بسبب طعمه المستساغ وذلــك لخلوه من الكلور ولوجود بعﺾ الــمــعــادن المفيدة فيه. يعالج الماء بوساطة مواد كيميائية كالكلور لقتل البكتريا وتعقيم الماء ولكن يضاف الكلور بكميات محسوبة كي ال يسبب الضرر الن المبالﻐة في استعماله هو امر خطير قد يسبب االصابة بمرض السرطان وفي بعﺾ البلدان يستخدم االوزون ( )O3لﻐرض التعقيم الن تأثيره في طعم الماء اقل كثير ًا من تأثيرالكلور .وفي كثير من االحيان تستخدم مواد اخرى للتعقيم مثل االشعة فوق البنفسجية التي لها اثر كبير في قتل البكتريا والفايروسات حيث ال تستطيع االحياء الدقيقة مقاومة التأثير القاتل لهذه االشعة ،وتتم تنقية الماء u o y e v فوقLo البنفسجية مما يؤدي الى قتل تلك االحياء الدقيقة في عن طريق ادخاله من خالل انابيب الى منطقة تخترقها االشعة الماء وتعقيمه .وكما وتتم تنقية المياه في اغلب المنازل 10 باستخدام المرشحات (الفلترات). AÉŸG QÉîH øY ∞°ûµdG 9-1-5 لقد تعلمت سابق ًا عن امكانية استخدام كبريتات النحاس الالمائية البيضاء في الكشف عن الماء (بتحول لونها من االبيﺾ الى االزرق) وحسب المعادلة االتية: CuSO4.5H2O زرقاء اللون 5H2O + CuSO4 بيضاء اللون ()A ويمكن الكشف عن بخار الماء ايض ًا باستخدام مادة اخرى هي هيدروكسيد الصوديوم وحسب النشاط العملي االتي : نشاط عملي ) : (-5الكشف عن بخار الماء في الهواء الجوي المواد واالدوات : حبيبات هيدروكسيد الصوديوم أو ملح الطعام (االعتيادي) أو كبريتات الصوديوم و زجاجة ساعة. خطوات العمل : - 1ضع كمية قليلة من مادة هيدروكسيد الصوديوم في زجاجة ()B الشكل( )11-5 ( )Aالمادة قبل تعرضها للهواء الجوي . ( )Bالمادة بعد تعرضها للهواء الجوي . ساعة ثم اتركها معرضة للهواء الجوي لمدة ساعة أو أكثر بقليل كما في الشكل (.)11-5 - 2الحﻆ التﻐيرات الحاصلة في مظهرها؟ ماذا نستنتج من ذلك؟ - 3كرر الخطوتين ( )1و( )2على مادتي ملح الطعام االعتيادي وكبريتات الصوديوم االستنتاج : ان مادة هيدروكسيد الصوديوم وعدد آخر من المواد الصلبة لها القابلية على امتصاص بخار الماء من الهواء الجوي ثم الذوبان فيه .لذا يظهر على سطح المادة الصلبة تمرين ( ) 6 - 5 ما سبب التﻐيرات التي تطرأ على مادة كبريتات الصوديوم الصلبة عند تعرضها للهواء؟ وماذا تسمى المواد الي تتمثل فيها هذه الظاهرة؟ حــــدد مواد اخـــــــرى تعـــاني مـــــن التﻐيرات نفسها تحت الظروف نفسها. المعرضة للهواء سائل من محلول تلك المادة ناتج عن ذوبانها في بخار الماء بعد امتصاصها له وتسمى العملية (التميؤ). 105 اسئلة الفصل الخامس 1.5 4.5ما تأثير االصرة الهيدروجينية في امﻸ الفراغات االتية: . 1تتكتل جزيئات الماء مع بعضها بسبب درجة غليان الماء وفي درجة انجماده ؟ وجود االواصر ............ .............. . 2الصابون في الماء المقطر بسهولة. 5.5ما سبب تﻐير مظهر مادة هيدروكسيد الصوديوم الصلبة عند تركها في الهواء؟ .3ان وجـــــود كاربونــــات الكـــــالسيوم او المﻐنيسيوم الهيدروجينية في الماء يسبب له .............وبالتالي ال ............. فيه الصابون. وماذا تدعى هذه العملية وكيف تستعيد حالتها االصلية؟ 6.5 اختر االجابة الصحيحة بما يناسب كل عبارة: . 4تزال العسرة الناتجة عن وجود كاربونات أ .نوع االصرة في جزيئة الماء هي: الكالسيوم او المﻐنيسيوم الهيدروجينية -تساهمية . .............لمدة كافية. -ايونية . . 5ان وجود كلوريد او كبريتات الكالسيوم او المﻐنيسيوم في الماء يسبب للماء عسرة ............وتزال هذه العسرة باضافة ............ هيدروجينية.ب .ان سبب العسرة الدائمية في الماء هو وجود امالح ذائبة هي : كاربونات الكالسيوم او المﻐنيسيوم .كاربونــــــات الكــــــالسيوم اوالمﻐنيسيومالهيدروجينية . 2.5علل ما يأتي: .1بعد اضافة كمية كافية من الصابون للماء الذي يحتوي على كاربونـــــــــــات كلـــــوريدات او كبريتات الكــــالسيوم اوالمﻐنيسيوم. الكـــــــالسيوم الهيدروجينية تتكون رغوة 7.5 مع انها لم تتكون في البداية؟ بمقارنتها مع بقية السوائل؟ . 2يطفو الثلج فوق سطح الماء. .3تكتل جزيئات الماء. 3.5اكمل المعادالت االتية: ∆ ( 1 . Ca)HCO ........+........+ H O 2 3 2 ......... + CaCO3 2 . CaCl2 + .......... ........ + MgCO3 3 .MgSO4 + ......... 106 8.5 ما سبب زيادة الشد السطحي للماء ما هي الخاصية التي تجعل الماء مركب ًا فريد ًا ومتميز ًا؟ الفصل السادس الحوامض والقواعد واالمالح 6 بعد االنتهاء من دراسة هذا الفصل يكون الطالب قادراً على ان - : يتعرف عىل املواد التي نستخدمها يف حياتنا والتي تحتوي عىل حوامض وقواعد . يفهم معنى الحامض والقاعده وامللح . يسمي الحوامض والقواعد واالمالح . يتعرف عىل خواص الحوامض والقواعد واالمالح . يعرف طرائق تحضري الحوامض والقواعد واالمالح . مييز بني املحاليل الحامضية والقاعدية واملتعادلة . يقيس درجة الحموضة للمحلول . يتعرف عىل انواع الحوامض والقواعد واالمالح . 107 Acids ¢†eGƒ◊G 1 – 6 ترتبط الحوامﺾ ارتباطا مباشرا بحياتنا اليومية، فالخل يحتوي على حامﺾ االسيتيك (الخليك) ،وعصير الليمون يحتوي على حامﺾ الستريك ،والمعدة تفرز حامﺾ الهيدروكلوريك لهضم الطعام ،وفيتامين ( )Cوهو حامﺾ االسكوربيك الذي يساعدنا على مقاومة امراض البرد، وللحوامﺾ استعماالت واسعة في الصناعات ،فمثال يستخدم حامﺾ الكبريتيك في صناعة الورق وبطاريات السيارات، وحامﺾ الفوسفوريك في صناعة االسمدة ،وحامﺾ النتريك في تنقية الذهب .يبين الجدول ( )1–6بعﺾ الحوامﺾ واالماكن التي توجد فيها: الجدول 1 – 6وجود بعﺾ الحوامﺾ الشائعة واستخداماتها مواد تحتوي على حوامﺾ الحامﺾ حامﺾ الستريك حامﺾ االسيتيك(الخليك) حامﺾ الكاربونيك حامﺾ االسكوربيك (فيتامين)C حامﺾ الكبريتيك حامﺾ الهيدروكلوريك حامﺾ الالكتيك (حامﺾ اللبن) وجوده الحمضيات الخل المشروبات الﻐازية الليمون والحمضيات بطاريات السيارات عصارة المعدة اللبن ¢†eGƒ◊G ᫪°ùJ 1–1–6 الحامﺾ هو مركب يولد ايون الهيدروجين عند ذوبانه في الماء ،لذلك فأن الصيﻐة العامة للحامﺾ ( ) HXاي انه يتركب من ايون الهيدروجين الموجب ( ) H+وايون سالب ( )X-والذي يتكون من ذرة الفلز مفردة او مجموعة من ذرات العناصر . عند اذابة غاز كلوريد الهيدروجين ( )HClفي الماء نحصل على محلول الﻐاز وهو حامﺾ صيﻐته ( )HClفكيف نسمي 108 هذا الحامﺾ ؟ تتبع تسمية الحوامﺾ بالقواعد االتية: القاعدة االولى: تسمية الحوامﺾ الثنائية وهي التي يشترك بتركيبها الهيدرجين والالفلز: لفظة هيدرو +اسم الالفلز ( +يك) ،مثال: تمرين ()1-6 اعط اسماء الحوامﺾ االتية : 1( HBr 2( HNO2 3( HNO3 حامﺾ الهيدروكلوريك HCl حامﺾ الهيدروبروميك HBr حامﺾ الهيدرويوديك Hl حامﺾ الهيدروكبريتيك H2S القاعدة الثانية: تسمية الحوامﺾ الثالثية (االوكسجينية) وهي الحوامﺾ التي يشترك في تركيبها الهيدروجين والالفلز واالوكسجين وتكون على انواع منها : أ -الحوامﺾ التي تحتوي كمية أقل من االوكسجين تشتق اسماؤها كما يأتي : حامﺾ +اسم الالفلز +اﳌقطع ( وز ) ،فيقال مث ً ال : حامﺾ الكبريتوز H2SO3 حامﺾ النتروز HNO2 ب-الحوامﺾ التي تحتوي كمية كافية من االوكسجين تشتق اسماؤها كما يأتي : حامﺾ +اسم الالفلز +اﳌقطع ( يك ) ،فيقال مث ً ال : حامﺾ الكبريتيك H2SO4 حامﺾ النتريك HNO3 حامﺾ الفسفوريك H3PO4 109 الجدول 2 – 6 اسماء بعﺾ الحوامﺾ اﻵيون السالب الحامﺾ تطبيق للحامﺾ واسمه HCl Cl- كلوريد HF F- فلوريد H2S S2CN- HCN H2SO3 SO32- HNO2 NO2- القاعدة االولى اسم الحامﺾ حامﺾ الهيدروكلوريك حامﺾ الهيدروفلوريك حامﺾ الهيدروكبريتيك كبريتيد حامﺾ الهيدروسيانيك سيانيد كبريتيت الثانية نتريت (أ) حامﺾ الكبريتوز حامﺾ النتروز HClO ClO - هيبوكلوريت حامﺾ الهيبوكلوروز HClO2 ClO2- كلوريت حامﺾ الكلوروز فوسفيت حامﺾ الفوسفوروز H3PO3 3- H2SO4 SO42- PO3 كبريتات نترات الثانية حامﺾ الكبريتيك (ب) حامﺾ النتريك HNO3 NO3- HClO3 ClO3- كلورات HClO4 ClO4- بيركلورات حامﺾ البركلوريك H2CO3 CO3 2- كاربونات حامﺾ الكاربونيك HCOOH HCOO- فورمات حامﺾ الفورميك اسيتات ( خالت ) CH3COOH CH3COO- HIO3 IO3- أيودات PO4 فوسفات H3PO4 110 3- حامﺾ الكلوريك حامﺾ االسيتيك (الخليك) حامﺾ اليوديك حامﺾ الفوسفوريك ¢†eGƒ◊G ¢UGƒN 2 – 1 – 6 تمتاز الحوامﺾ بالخواص األتية : أ – طعمها حامضي :تذوق الخل (محلول حامﺾ الخليك) ستشعر بالطعم الحامضي ( الطعم الالذع ) . ب – تأثير الحوامﺾ على ورقة زهرة الشمس للتعرف على تأثير الحوامﺾ على ورقة زهرة الشمس نفذ النشاط ( .) 1 – 6 نشاط عملي ) : (1 – 6تاثير الحوامض على ورقة زهرة الشمس المواد واالدوات تحذير: الحوامﺾ القوية المركزة مثل HClو H2SO4و HNO3 مواد كاوية للجلد وحارقة للقماش ،لذا يجب الحذر عند استعمالها. انابيب اختبار (عدد )3و حامل انابيب اختبار و ورق زهرة الشمس و ساق زجاجي و محاليل مخففة من حامﺾ الكبريتيك H2SO4و حامﺾ النتريك HNO3و حامﺾ الهيدروكلوريك .HCl خطوات العمل -1ضع قليل من محلول حامﺾ الكبريتيك المخفف في انبوبة االختبار . -2بواسطة القضيب الزجاجي انقل قطرة من محلول الحامﺾ على ورقة زهرة الشمس الزرقاء ،سجل مالحظاتك ، ما التﻐيير الحاصل ؟ -3كرر الخطوتين ( )1و( )2على الحوامﺾ االخرى ،سجل مالحظاتك .هل تتشابه الحوامﺾ في تأثيرها على ورقة زهرة الشمس الزرقاء ؟ البد انك الحظت بأن الحوامﺾ تﻐير لون ورقة زهرة الشمس الزرقاء الى اللون االحمر. ج – تفاعل الحوامﺾ مع الفلزات لمعرفة طبيعة تفاعل الحوامﺾ مع الفلزات والمواد الناتجة عن التفاعل ،نفذ النشاط (.)2 - 6 111 نشاط عملي ) : (2 – 6طبيعة تفاعل الحوامض مع الفلزات المواد واالدوات شريط المﻐنيسيوم Mgو انابيب اختبار عدد ( ) 3و محاليل مخففة من حامﺾ الهيدروكلوريك HClو حامﺾ الكبريتيك H2SO4و حامﺾ النتريك . HNO3 خطوات العمل -1ضع قليال من محلول حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف في انبوبة االختبار . تفاعل الحوامﺾ مع الفلزات -2ضع شريط ًا صﻐير ًا من المﻐنيسيوم في محلول الحامﺾ. -3قرب عود ثقاب مشتعل من فوهة االنبوبة ،ماذا تالحﻆ ؟ تحذير : يجب االنتباه الى كون غاز H2 المتحرر قابل الحداث انفجار اثناء عملية الحرق. -4كرر الخطوات ( )1و( )2و( )3مع حامﺾ الكبريتيك المخفف ،وحامﺾ النتريك المخفف . مثال ()1 - 6 بعد تنفيذ النشاط ( )2 - 6اجب عن االسئلة االتية: أ -هل يتفاعل المﻐنيسيوم مع حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف وحامﺾ الكبريتيك المخفف ،وحامﺾ النتريك المخفف ؟ ماذا تتوقع ان يكون الﻐاز المتصاعد في كل حالة؟ تمرين ()2– 6 اكــتــب مــعــادالت كيميائية تعبر عن تفاعل كل من حامﺾ الكبريتيك المخفف وحامﺾ النتريك المخفف وحامﺾ الهيدروكلوريك المخفف كل على حده مع فلز الخارصين. ب -ما نواتج تفاعل المﻐنيسيوم مع كل من الحوامﺾ الثالثة؟ اكتب معادلة لكل تفاعل . الحل: أ -نعم يتفاعل المﻐنيسيوم مع كل من الحوامﺾ الثالث والﻐاز المتصاعد من التفاعالت هو الهيدروجين. ب -معادالت تفاعل المﻐنيسيوم مع الحوامﺾ الثالث كاالتي: H2 + MgCl2 2HCl Mg + H2 MgSO4 + H2SO4 Mg + Mg)NO3(2 + H2 112 Mg + 2HNO3 لعلك الحظت من خالل دراستك لتفاعل المﻐنيسيوم مع الحوامﺾ الثالثة ،بأن المﻐنيسيوم يحل محل الهيدروجين في الحامﺾ فيحرر غاز الهيدروجين وينتج احد امالح المﻐنيسيوم ،فهل لوجود الهيدروجين صفة مشتركة للحوامﺾ؟ د -تأين الحوامﺾ :لمعرفة تاين الحوامﺾ وقابلية محاليلها على التوصيل الكهربائي نفذ النشاط (.)3 - 6 نشاط عملي ) : ( - 6قابلية المحاليل الحامضية على ايصال التيار الكهربائي المواد واالدوات محلول حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف HClو محلول حامﺾ الكبريتيك المخفف H2SO4و اناء زجاجي سعته 200 mLو بطارية ( )6Vو اقطاب من الكرافيت عدد ( ) 2و مصباح كهربائي صﻐير مع قاعدته و اسالك للتوصيل . خطوات العمل - 1ضع 100 mLمن محلول حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف في االناء الزجاجي ثم اغمس قطبي الكرافيت في محلول الحامﺾ وصلهما الى البطارية والمصباح الكهربائي وكما موضح في الشكل ( ،)1-6الحﻆ ما يحدث للمصباح الكهربائي ،فسر ذلك . -2كررالخطواتمستخدمامحلولحامﺾالكبريتيك المخفف، هل يوصل محلول حامﺾ الكبريتيك التيار الكهربائي؟ الشكل( )1-6 محلول الحامﺾ يوصل التيار الكهربائي. 11 لعلك توصلت من تنفيذ النشاط ( )3-6الى ان محاليل الحوامﺾ توصل التيار الكهربائي ،ويعود سبب ذلك الى تمرين ()3–6 اكــتــب مــعــادالت كيميائية تعبر عن تأين كل من حامﺾ الهيدروبروميك HBrوحامﺾ النتريك HNO3 ان الحوامﺾ تتأين عند اذابتها في الماء مكونة ايون الهيدروجين الموجب ( H+البروتون ) والذي يظهر الصفة الحامضية للمحلول ،وايون اخر سالب يختلف بأختالف الحامﺾ ،وهذه االيونات هي المسؤولة عن توصيل محاليل الحوامﺾ للتيار الكهربائي . معادلة تأين حامﺾ الهيدروكلوريك في الماء Cl - ايون الكلوريد + H+ HCl ايون الهيدروجين ( البروتون) بناء على ما سبق يمكن تعريف اﳊامﺾ بأنه المادة التي تتأين في الماء مكونة ايون الهيدروجين الموجب H+ (البروتون) وايون اخر سالب . تأين حامﺾ الهيدروكلوريك. ﳌاذا يسمى ايون الهيدروجﲔ اﳌوجب ( H+بروتونا )؟ تتركب ذرة الهيدروجين االعتيادي من بروتون واحد والكترون واحد فقط اي انها ال تحتوي على نيوترون ،وعند تأينها لتكوين ايون الهيدروجين الموجب تفقد االلكترون وال يبقى منها سوى البروتون ،لذلك فأن ايون الهيدروجين الموجب هو بروتون ،كما في الشكل (.)2-6 الشكل( )2-6 تأين ذرة الهيدروجين االعتيادي لتكوين البروتون. P+ البروتون هو ايون الهيدروجين الموجب H+ 11 فقدان الكترون - e - P+ ذرة الهيدروجين االعتيادي هـ -تفاعل الحوامﺾ مع الكاربونات لمعرفة طبيعة تفاعل الحوامﺾ مع الكاربونات والمواد الناتجة من التفاعل ،نفذ النشاط (.) 4 – 6 نشاط عملي ) : ( - 6فعل الحوامض في الكاربونات المواد واالدوات انبوبة اختبار عدد ( ) 2و حامل حديدي و ماسك و سداد من المطاط و انبوب توصيل و محلول حامﺾ الكبريتيك المخفف و مسحوق كاربونات الصوديوم و محلول هيدروكسيد الكالسيوم (ماء الكلس ) . خطوات العمل -1ضع ( )5gمن مسحوق كاربونات الصوديوم في انبوبة اختبار. -2اضف بضع قطرات من محلول حامﺾ الكبريتيك المخفف ،ستالحﻆ تحرر غاز ثنائي اوكسيد الكاربون، كما في المعادلة االتية : + CO2 + H2O Na2SO4 كبريتات الصوديوم H2SO4 حامﺾ الكبريتيك + Na2CO3 كاربونات الصوديوم - 3لالستدالل على تحرر غاز ثنائي اوكسيد الكاربون ،سد فوهة انبوبة االختبار بسداد من المطاط يخترقه انبوب توصيل ينتهي في محلول هيدروكسيد الكالسيوم ( ماء الكلس) كما موضح في الشكل ( ،)3-6ستالحﻆ تعكر ماء الكلس بسبب تكون راسب ابيﺾ من كاربونات الكالسيوم، كما في المعادلة االتية: H2O CaCO3 + كاربونات الكالسيوم Ca) OH (2 + CO2 هيدروكسيد الكالسيوم راسب ابيﺾ 115 الشكل( )3-6 تفاعل الحامﺾ مع الكاربونات. من تنفيذ النشاط ( )4-6يتضح لك بأن الحوامﺾ تتفاعل مع الكاربونات وتحرر غاز ثنائي اوكسيد الكاربون الذي يعكرمحلول هيدروكسيد الكالسيوم ( ماء الكلس ) بسبب تكون راسب ابيﺾ من كاربونات الكالسيوم . ¢†eGƒ◊G Ò°†– 3-1-6 تحضر الحوامﺾ بطرائق متعددة منها ،اذابة االكاسيد تمرين ()4– 6 الالفلزية ( الحامضية ) في الماء ،مثال ذلك : اكتب معادلة تعبر عن كل مما يأتي : أ -تفاعل حامﺾ االسيتيك (الــخــلــيــك) مــع كــاربــونــات البوتاسيوم . ب -االســتــدالل على تحرر غاز ثنائي اوكسيد الكاربون أ -تحضير حامﺾ الكاربونيك من اذابة غاز ثنائي اوكسيد من التفاعل . الكاربون في الماء. H2CO3 حامﺾ الكاربونيك H2O ماء + CO2 غاز ثنائي اوكسيد الكاربون ب -تحضير حامﺾ الكبريتوز من اذابة غاز ثنائي اوكسيد الكبريت في الماء. H2 SO3 حامﺾ الكبريتوز 116 H2O ماء + SO2 غاز ثنائي اوكسيد الكبريت ¢†eGƒ◊G ´GƒfG 4–1–6 تقسم الحوامﺾ نسبة الى عدد ايونات الهيدروجين H+ (عدد البروتونات ) المتولدة من تأينها في الماء الى : حامﺾ احادي البروتون(احادي القاعدية ) :هو أ - الحامﺾ الذي يولد بروتونا واحدا عند تأين جزىء واحد منه في الماء مثل حامﺾ الهيدروكلوريك .HCl Cl- H+ + تمرين ()5 – 6 اكتب معادالت تأين كل مما يأتي : أ -حامﺾ النتريك .HNO3 ب -حامﺾ الكاربونيك .H2CO3 ج -حامﺾ الهيدروبروميك .HBr HCl ب -حامﺾ ثنائي البروتون(ثنائي القاعدية) :هو الحامﺾ الذي يولد بروتونين عند تأين جزىء واحد منه في الماء مثل حامﺾ الكبريتيك .H2SO4 + SO4 2- ج - 2H + H2SO4 حامﺾ ثالثي البروتون (ثالثي القاعدية) :هو الحامﺾ الذي يولد ثالثة بروتونات عند تأين جزىء واحد منه في الماء مثل حامﺾ الفسفوريك .H3PO4 PO4 3- 2–6 + + 3H H3PO4 Bases óYGƒ≤dG بالقلي ( هيدروكسيد الصوديوم ) المادة البد انك سمعت ّ البيضاء التي تضاف الى الدهون في صناعة الصابون، والجير المطفأ ( هيدروكسيد الكالسيوم ) المستخدم في طالء سيقان االشجار لحمايتها من الحشرات ،ان مثل هذه المواد تسمى بالقواعد ،و يبين الجدول( )4-6استعمال بعﺾ القواعد : بعﺾ المواد المستخدمة في المنزل والتي تحتوي على قواعد. 117 الجدول 4-6 القاعده بعﺾ القواعد ومجاالت استعمالها مجاالت استعمالها هيدروكسيد الصوديوم صناعة الصابون ،مواد ازالة الدهون ،صناعة السكر محلول االمونيا المائي صناعة االسمدة ،مساحيق تنظيف المرافق الصحية (هيدروكسيد االمونيوم) هيدروكسيد الكالسيوم طالء سيقان االشجار لحمايتها من الحشرات ،في البناء هيدروكسيد المﻐنيسيوم صناعة االدوية المستخدمة لمعالجة حموضة المعده á«∏«°ùchQó«¡dG óYGƒ≤dG ᫪°ùJ 1 –2 - 6 تسمى القواعد الهيدروكسيلية ،والتي تتركب من ايون الهيدروكسيد ( )OH-وايون اخر موجبا ،كما يأتي : هيدروكسيد +اسم االيون الموجب للفلز ،وكما موضح ذلك في الجدول (: )5-6 الجدول 5-6 تسمية بعﺾ القواعد الهيدروكسيلية القاعده اسمها KOH هيدروكسيدالبوتاسيوم NaOH هيدروكسيدالصوديوم Ca)OH(2 هيدروكسيدالكالسيوم Al)OH(3 هيدروكسيدااللمنيوم هناك قواعد ال يدخل في تركيبها ايون الهيدروكسيد ولكنها تتفاعل مع الماء لتكوينه ،فتسمى بأسماء خاصة بها تحذير: القواعد القوية والمركزة مثل KOHو NaOHمواد كاوية للجلد لذا يجب الحذر عند استعمالها وال يجوز لمسها او تذوقها . مثل سائل االمونيا NH3وغيرها . óYGƒ≤dG ¢UGƒN 2–2–6 تمتاز القواعد بالخواص االتية : أ -طعمها مر الذع . ب -ملمسها دهني ناعم كالصابون . ج -تأثيرالقواعد على ورقة زهرة الشمس :لمعرفة تأثير 118 القواعد على ورقة زهرة الشمس ،نفذ النشاط (.)5-6 نشاط عملي ) :(5-6خواص القواعد المواد واالدوات انابيب اختبار عدد ( ) 3و حامل انابيب اختبار و ورق زهرة الشمس و ساق زجاجي و محاليل مخففة من هيدروكسيد الصوديوم NaOHو هيدروكسيد البوتاسيوم KOHو هيدروكسيد االمونيوم .NH4OH خطوات العمل - 1ضع قلي ً ال من محلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف في انبوبة اختبار. - 2استخدم الساق الزجاجي لنقل قطرة من محلول هيدروكسيد الصوديوم على ورقة زهرة الشمس الحمراء، سجل مالحظاتك ،ما نوع التﻐيير الحاصل ؟ - 3كرر العملية على محلول هيدروكسيد البوتاسيوم وهيدروكسيد االمونيوم وسجل مالحظاتك . هل تتشابه القواعد في تأثيرها على ورقة زهرة الشمس الحمراء ؟ بعد تنفيذك للنشاط ( )5-6البد انك توصلت الى ان القواعد تﻐير لون ورقة زهرة الشمس الحمراءالى اللون االزرق . د -تأين القواعد :لمعرفة تأين القواعد وقابلية المحاليل القاعدية على توصيل التيار الكهربائي ،نفذ النشاط (.)6-6 نشاط عملي ) : (6–6قابلية المحاليل القاعدية على ايصال التيار الكهربائي المواد واالدوات اناء زجاجي سعته 200 mLو بطارية ( ) 6Vو قطبان من الكرافيت و مصباح كهربائي صﻐير مع قاعدته و محاليل مخففة من هيدروكسيد الصوديوم NaOHو هيدروكسيد البوتاسيوم KOHوهيدروكسيد االمونيوم . NH4OH خطوات العمل -1ضع 100 mLمن محلول هيدروكسيد الصوديوم في االناءالزجاجي ،ثم اغمس قطبي الكرافيت في المحلول وصلهما بالبطارية والمصباح الكهربائي الحﻆ الشكل (.)4-6 119 - 2الحﻆ ما يحدث للمصباح الكهربائي ،هل يسري تيار كهربائي في المحلول ؟ -3كرر الخطوات مستخدما محلول هيدروكسيد البوتاسيوم، ثم محلول هيدروكسيد االمونيوم . بعد تنفيذ النشاط ( ) 6-6اجب عن االسئلة االتية : أ -هل يوصل محلول هيدروكسيد البوتاسيوم التيار الكهربائي؟ ب -هل يوصل محلول هيدروكسيد االمونيوم التيار الكهربائي؟ ج - كيف تفسر توصيل محاليل القواعد للتيار الكهربائي؟ ان ايصال محاليل القواعد للتيار الكهربائي يعني وجود ايونات في هذه المحاليل ،وان القواعد قابلة للتأين في الماء كما في المعادالت االتية : الشكل( )4-6 توصيل محاليل القواعد للتيار الكهربائي. 120 K+ + OH- KOH Na+ + OH- NaOH NH4+ + OH- NH4OH من الواضح ان محاليل القواعد الثالثة تحتوي على ايونات الهيدروكسيد OH-والتي تعطي الصفات القاعدية للمحاليل، لذا يمكن تعريف القاعدة بأنها :المادة التي تذوب في الماء وتعطي ايون الهيدروكسيد السالب OH-وايونا اخر موجبا، علما بأن هناك قواعد ال تحتوي على ايون الهيدروكسيد في تركيبها ،لكنها تتفاعل مع الماء لتكوينه ،كما في تفاعل االمونيا NH3مع الماء : NH3 + H2O NH4+ + OH- óYGƒ≤dG ´GƒfG 3–2–6 تقسم القواعد نسبة الى عدد مجاميع الهيدروكسيد القابلة للتأين فيها الى : أ -قاعدة احادية الهيدروكسيد :هي القاعدة التي يحتوي جزيئها على مجموعة هيدروكسيد واحدة قابلة للتأين في NaOHوهيدروكسيد الماء ،مثل هيدروكسيد الصوديوم تمرين ()6 – 6 صنف الــقــواعــد اﻵتــيــة نسبة الى عدد مجاميع الهيدروكسيد القابلة للتأين فيها. KOH , Mg)OH(2 , NH4OH Ba)OH(2و . Al)OH(3 البوتاسيوم . KOH ب -قاعدة ثنائية الهيدروكسيد :هي القاعدة التي يحتوي جزيئها على مجموعتي هيدروكسيد قابلة للتأين في الماء، مثل هيدروكسيدالكالسيوم .Ca)OH(2 ج -قاعدة ثالثية الهيدروكسيد :هي القاعدة التي يحتوي جزيئها على ثالث مجاميع هيدروكسيد قابلة للتأين في الماء ،مثل هيدروكسيدااللمنيوم . Al)OH(3 óYGƒ≤dG Ò°†– 4-2-6 تحضر القواعد بطرائق تحضير متعددة منها ،اذابة االكاسيد الفلزية ( القاعدية ) في الماء ،والقواعد الناتجة تكون بشكل محلول مائي ،مثال ذلك : أ -تحضير هيدروكسيد الصوديوم :من تفاعل اوكسيد الصوديوم مع الماء. 2 NaOH هيدروكسيد الصوديوم H2O ماء + Na2O اوكسيد الصوديوم تمرين () 7 – 6 .1اكـــتـــب مــعــادلــة تحضير هيدروكسيد البوتاسوم من اذابة اوكسيد البوتاسيوم في الماء. .2اكـــتـــب مــعــادلــة تحضير هيدروكسيد المﻐنيسيوم من اذابة اوكسيد المﻐنيسيوم في الماء. 121 ب -تحضير هيدروكسيد الكالسيوم:من تفاعل اوكسيد الكالسيوم مع الماء. H2O Ca)OH(2 ماء هيدروكسيد الكالسيوم + CaO اوكسيد الكالسيوم Indicators ( ∞°TGƒμdG ) πF’ódG 3 – 6 هي عبارة عن مركبات كيميائية تذوب في الماء او في مذيب اخر فتصبح على هيئة محلول أو صبﻐة يعرف بالدليل مثل دليل الفينولفثالين ودليل المثيل البرتقالي ،او تﻐمس شرائط ورقية في محلول الدليل كما في عمل الشرائط الورقية لزهرة الشمس (الشكل .)5-6وتستخدم الدالئل للتعرف ()A على طبيعة المحلول ،وذلك ألنها تتلون بألوان معينة في المحاليل الحامضية تختلف عنها في المحاليل القاعدية أو المحاليل المتعادلة (المحلول المتعادل هو المحلول الذي ال تظهر فيه الصفات الحامضية او القاعدية). نشاط عملي ) :(7 – 6استخدام الدالئل للتمييز بين المحاليل الحامضية والقاعدية المواد واالدوات ()B الشكل( )5-6 ( )Aيتحول لون شريط زهرة الشمس الى اللون االحمر عندما يﻐمس في الخل ،ويبين ذلك أن الخل حامﺾ. ( )Bيتحول لون شريط زهرة الشمس الى اللون االزرق عندما يﻐمس في محلول هيدروكسيد الصوديوم (قاعدة). انابيب اختبار عدد ( ) 3و حامل انابيب اختبار و قطارة و محلول مخفف من حامﺾ الهيدروكلوريك HClو محلول مخفف من هيدروكسيد الصوديوم NaOHو ماء و دليل زهرة الشمس و دليل الفينولفثالين و دليل المثيل البرتقالي . خطوات العمل -1ضع قليال من محلول حامﺾ الهيدروكلوريك في انبوبة االختبار االولى وقليال من محلول هيدروكسيد الصوديوم في انبوبة االختبار الثانية وقليال من الماء في انبوبة االختبار الثالثة . -2استخدم القطارة لنقل بضع قطرات من دليل زهرة الشمس الى كل انبوبة اختار ،وسجل مالحظاتك . - 3اسكب محتويات انابيب االختبار واغسلها بالماء جيد ًا ثم كرر العملية باستخدام دليل المثيل البرتقالي و دليل 122 الفينولفثالين ،وسجل مالحظاتك. بعد االنتهاء من تنفيذ النشاط ( ،)7–6البد انك توصلت الى ان الدالئل تتلون بالوان معينة في المحاليل الحامضية تختلف عنها في المحاليل القاعدية او المتعادلة ،وكما موضح ذلك في الجدول (.)6-6 الجدول 6-6الوان بعﺾ الدالئل في المحاليل الحامضية والقاعدية والمتعادلة. اسم الدليل لون المحلول لون المحلول لون المحلول الحامضي المتعادل القاعدي احمر برتقالي اصفر المثيل االحمر المثيل احمر برتقالي اصفر البرتقالي عديم اللون عديم اللون وردي الفينولفثالين PH Meter (PH ) ¢SÉ«≤e 4 – 6 وهو قياس شدة الحموضة او القاعدية لمحلول معين بدقة.فاذا اعطيت محلولين احدهما لحامﺾ الهيدروكلوريك، واالخر لحامﺾ الخليك ،ولهما التركيز نفسه ،فأيهما يكون اكثر حموضة ؟ هل تعتمد درجة حموضة المحلول على تركيز ايونات H+في المحلول ؟ وكيف يمكن قياسها ؟ تعتمد درجة حموضة المحلول على تركيز ايونات H+ألنها المسؤولة عن ظهور الصفات الحامضية للمحلول ،حيث تزداد حموضة المحلول بزيادة تركيز ايونات ،H+وتقاس باستخدام مقياس مدرج من ( )14-0يعرف بمقياس pHوهناك اساليب مختلفة لقياس pHللمحلول وذلك اما باستخدام اجهزة خاصة (مقياس )pHالحﻆ الشكل ( )6-6او باستخدام نوع خاص من اوراق الـ pHالتي يتﻐير لونها عند كل قيمة من قيم pHكما موضح في الشكل (. )7-6 الشكل( )6-6 مقياس( pH Meter ) pH 12 منظف انابيب الصرف محلول االمونيا لالستخدام مضاد الحموضة محلول الصابون المنزلي محلول خميرة الخبز اكثر قاعدية الماء المقطر القهوة السوداء عصير التفاح متعادل حامﺾ المعدة حامﺾ البطارية اكثر حامضية فعند قياس pHالماء المقطر ،وهوسائل متعادل ألن الشكل( )7-6 H تدرج مقياس .P تركيز ايونات H+فيه مساو لتركيز ايونات ،OH-فتكون قيمة pHله تساوي ( ،)7بينما تكون اقل من ( )7للمحاليل الحامضية ،واكبر من ( )7للمحاليل القاعدية .ومن الجدير بالذكر ان قيمة pHالعددية تقل بزيادة حموضة المحلول اي زيادة تركيز ،H+وتزداد بزيادة قاعدية المحلول اي زيادة تركيز OH-في المحلول. Neutralization Reaction ∫OÉ©àdG πYÉØJ 5 – 6 عرفت بأن الحامﺾ هو المادة التي تتأين في الماء وتكون ايونات ،H+والقاعدة بأنها المادة التي تتأين في الماء وتكون ايونات ،OH-ويحدث عادة تفاعل الحامﺾ مع القاعدة نظرا لوجود هذين االيونين ،ولكن ما هي طبيعة المواد الناتجة من التفاعل ؟ وكيف نستدل على حدوث هذا التفاعل؟ لالجابة على هذه االسئلة نفذ النشاط( .)8–6 نشاط عملي) : (8 – 6تعادل الحامض مع القاعدة المواد واالدوات هيدروكسيد الصوديوم الصلب ومحلول حامﺾ الهيدروكلوريك و ماء مقطر و قطاره و دليل الفينولفثالين و مصباح تسخين 12 و اناء زجاجي سعته . 150 mL خطوات العمل -1حضر محلول هيدروكسيد الصوديوم من اذابة 0.4 gمنه في 100 mLمن الماء المقطر الموضوع في بيكر زجاجي وحركه حتى يبرد الى حرارة الﻐرفة. - 2اضف بضع قطرات من دليل الفينولفثالين ستالحﻆ تلون المحلول باللون الوردي. -3اضف اليه محلول حامﺾ الهيدروكلوريك قطرة فقطرة بواسطة القطاره حتى يصبح عديم لون . -4سخن المحلول الناتج على مصباح التسخين حتى يتبخر الماء من المحلول تماما . هل يتبقى شيء في االناء بعد تبخر الماء ؟ ما لون هذه المادة؟ وكيف تكونت ؟ تمرين ()8– 6 اكتب تفاعل التعادل بين حامﺾ النتريك HNO3و هيدروكسيد البوتاسيوم لتكوين ملح وماء وعبر عنه بمعادلة ايونية. البد انك الحظت حدوث تفاعل بين المادتين ،كما في المعادلة االتية : + H2O HCl + NaOH NaCl او يعبر عن التفاعل بالمعادلة االيونية االتية : Na+ + Cl- + H2O ماء كلوريد الصوديوم Na+ + OH- هيدروكسيد الصوديوم + H+ + Clحامﺾ الهيدروكلوريك وكقاعدة عامة يكون ناتج تفاعل الحامﺾ مع القاعدةملح وماء وحسب التفاعل العام االتي: ماء +ملح قاعدة +حامﺾ يتضح من معادلة التفاعل بأن اتحاد االيون الموجب للقاعدة Na+مع االيون السالب للحامﺾ Cl-ينتج عنه تكون ملح الطعام ( كلوريد الصوديوم ) ،والذي يظهر بشكل مسحوق ابيﺾ بعد تبخر الماء ،وكما في المعادلة االتية: NaCl Na+ + Cl- بينما اتحاد ايونات H+الناتجة من الحامﺾ مع ايونات OHالناتجة من القاعدة يكون الماء المتعادل ،لذلك سميهذا التفاعل بتفاعل التعادل ،وكما في المعادلة االتية: H2O H+ + OH- 125 AÉŸG ‘ áÑFGòdG ÒZ ó«°SÉc’G 6 ‐ 6 هناك بعﺾ االكاسيد الالفلزية ال تذوب في الماء لذلك تمرين ()9– 6 ﺍكتب معادلة تعبر عن كل مما يأتي : أ-تــفــاعــل ثــنــائــي اوكــســيــد السليكون مع هيدروكسيد الصوديوم . ب-تفاعل اوكسيد النحاس ()II مع حامﺾ الهيدروكلوريك. فأنها ال تﻐير لون ورقة زهرة الشمس ،لكنها تتفاعل مع القواعد وتكون امالحا وماء لذلك فانها تصنف ضمن االكاسيد الحامضية ( )Acidic Oxidesمثل ثنائي اوكسيد السليكون SiO2 الذي يتفاعل مع القواعد ويكون امالح السليكات والماء. وهناك بعﺾ االكاسيد الفلزية ال تذوب في الماء لذلك فأنها ال تﻐير لون ورقة زهرة الشمس ،لكنها تتفاعل مع الحوامﺾ وتكون امالحا وماء لذلك فانها تصنف ضمن االكاسيد القاعدية ( )Basic Oxidesمثل اوكسيدالنحاس ( CuO )IIالذي يتفاعل مع الحوامﺾ ويكون امالح النحاس( )IIوالماء. Salts ìÓe’G 7 – 6 تعلمت مما سبق بأن الملح ،مركب ينتج من تفاعل الحامﺾ مع القاعدة ،او هو مركب ينتج من احالل االيون الموجب للقاعدة محل بعﺾ او جميع هيدروجين الحامﺾ . ìÓe’G ´GƒfG 1 – 7 – 6 يوجد نوعان من االمالح ،النوع االول يمكن الحصول عليه من احالل االيون الموجب للقاعدة محل بعﺾ هيدروجين الحامﺾ ويدعى بـ ( الملح الهيدروجيني ) ،والنوع الثاني يمكن الحصول عليه من احالل االيون الموجب للقاعدة محل جميع هيدروجين الحامﺾ ويدعى بـ ( الملح االعتيادي ). + H2O NaHSO4 ملح كبريتات الصوديوم الهيدروجينية Na2SO4 + 2H2O ملح كبريتات الصوديوم 126 1( NaOH + H2SO4 كمية محدودة 2( 2NaOH + H2SO4 كمية كافية ìÓeÓd áeÉ©dG äÉØ°üdG 2 – 7 – 6 تمتاز االمالح بما يأتي : -1توجد االمالح على هيئة بلورات منتظمة ،وبعضها تكون ملونة مثل برمنكنات البوتاسيوم البنفسجية . KMnO4 -2يدخل الماء في تركيب بعﺾ االمالح وقد يكسبها الوانا خاصة مثل اللون االزرق لكبريتات النحاس المائية ،CuSO4.5H2Oوتدعى مثل هذه االمالح بـ ( االمالح المائية ) ويدعى الماء الذي يدخل في تركيبها بـ ( ماء التبلور ). -3بعﺾ االمالح تمتص الرطوبة من الهواء وتذوب فيه بعملية تدعى بـ (التميؤ) وتدعى مثل هذه االمالح بـ(االمالح المتميئة) مثل كلوريد الكالسيوم . CaCl2 -4تفقد بعﺾ االمالح ماء تبلورها بالتسخين بعملية تدعى بـ(التزهر) وغالبا يؤدي ذلك الى تﻐير لون الملح . ìÓe’G ᫪°ùJ 3 – 7 – 6 تسمى االمالح بذكر اسم االيون السالب المشتق من الحامﺾ ثم اسم االيون الموجب المشتق من القاعدة ،وكما موضح ذلك في الجدول (.)7-6 الجدول 7 – 6 الملح اسماء بعﺾ االمالح اسمه الملح اسمه Na Cl كلوريد الصويوم Na2CO3 KI يوديد البوتاسيوم BaSO4 كبريتات الباريوم CaBr2 بروميد الكالسيوم CaCO3 كاربونات الكالسيوم AgNO3 نترات الفضة NH4NO3نترات االمونيوم NaNO2 نتريت الصوديوم NaHCO3كاربونات الصوديوم كاربونات الصوديوم FeCl2 كلوريد الحديد ()II FeCl3 كلوريد الحديد()III الهيدروجينية 127 اسئلة الفصل السادس 1.6عرف كل مما يأتي :الحامﺾ ،القاعدة، 5.6 الدليل (الكاشف ) . لمعرفة اذا كان محلول مادة ما ،محلول 2.6 اذاكانت قيم PHلعدد من المحاليل صف اختبارين يمكن ان تجريهما قاعدي ام ال ؟ هي ( ) 9 , 4 , 7 , 1 , 10 , 3اجب عن كل مما 6.6صنف المواد االتية الى حوامﺾ او يأتي: قواعد : أ - صنف هذه المحاليل الى محاليل (حامضية ،قاعدية ،متعادلة ) . أ -عصارة المعدة. ب – هيدروكسيد المﻐنيسيوم. ب -ما اللون الذي يظهر عند اضافة كاشف الفينولفثالين الى محلول قيمة PHله 10؟ فسر ذلك . ج -ثالثة من هذه المحاليل حامضية ،ما قيمة pHالمحلول االكثر حامضية ؟ ج – ثالثي اوكسيد الكبريت. د – اوكسيد الصوديوم. هـ– عصير الليمون. و – محلول الصابون. 3.6 علل ما يأتي : 7.6 أ - تمتاز محاليل الحوامﺾ والقواعد التميؤ ،التزهر ،الملح المائي ؟وضح ذلك بقابليتها على توصيل التيار الكهربائي. ب -تصاعد غاز عند اضافة قليل من الخل الى صودا الﻐسيل (كاربونات الصوديوم). ما المقصود بكل مما يأتي : مع االمثلة 8.6أمﻸ الفراغات بما يناسبها : أ -المواد التي تطلق في محلولها المائي ايونات ...............تدعى حوامﺾ ،اما التي 4.6 تطلق ايونات ...............فتدعى قواعد . أكمل المعادالت االتي : + H2SO4 2 (1 - Ca)OH + H2O + Ca)OH(2 + HNO3 128 3 2 - SO - CO 2 - Na CO 3 2 ب -حامﺾ البركلوريك ، HClO4حامﺾ .................البروتون ،وحامﺾ الكروميك ، H2CrO4حامﺾ ..............البروتون . ج - يكون الحديد نوعين من القواعد الهيدروكسيلية هما ..............و............. د –التفاعل بين ايونات الهيدروجين وايونات الهيدروكسيد لتكوين الماء ،يسمى بتفاعل .................. هـ -المادة التي تتفاعل كحامﺾ مرة وكقاعدة مرة اخرى ،تدعى بالمادة ................ و – يسمى الحامﺾ HBrبحامﺾ ........... ويسمى الحامﺾ H2SO3بحامﺾ ............ ز–الـــصـــيـــﻐـــة الــكــيــمــيــائــيــة لــحــامــﺾ الــهــيــدرويــوديــك ............... ولحامﺾ اليوديك ................. 9.6 اختر الجواب الصحيح لكل مما يأـي : أ – الحامﺾ الذي ينتج في المعدة هو: )2( CH3COOH )1( HNO3 )4( HCl )3( H2SO4 ب – المادة التي التظهرالصفات القاعدية في محلولها هي: ﻫـ -المحلول الذي تكون قيمة pHله اقل من ( )7هو: )2( HCN )1( H2O )4( KOH )3( KNO3 و – تظهر الصفات الحامضية في المحلول عندما يكون: - 1تركيز ايونات الهيدروجين مساو لتركيز ايونات الهيدروكسيد . - 2تركيز ايونات الهيدروجين اكبر من تركيز ايونات الهيدروكسيد . - 3تركيز ايونات الهيدروجين اقل من تركيز ايونات الهيدروكسيد . 10.6المحلول المائي لحامﺾ الكبريتيك H2SO4جيد التوصيل للتيار الكهربائي، ما سبب ذلك ؟ اكتب معادلة التفاعل . )2( CaO )1( Na2O )4( Al)OH(3 )3( NaCl ج – الحامﺾ االحادي البروتون هو: )2( H3PO4 )1( HCOOH )4( H2CO3 )3( H2SO3 11.6محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH اكثر قابلية على التوصيل الكهربائي من محلول هيدروكسيد االمونيوم NH4OHما سبب ذلك ؟ اكتب معادالت التفاعل . د– المحلول الذي يتلون باللون االصفر عند اضافة المثيل البرتقالي اليه يحتوي على: )2( CO2 )1( HCl )4( H2SO4 )3( NaOH 129 ارﺷادات بيئية /من قبل وزارة البيئة البيئة هي الوسط الذي نعيش فيه مع الكائنات االخرى والذي يشمل اليابسة والماء والهواء: بيئة نظيفة تعني حياة افضل . عندما تكون للبيئة اولوية ...البيئة تدوم الماء شريان الحياة فحافﻆ عليه من التلوث . حماية البيئة مسؤولية الجميع فلنعمل لحمايتها . البيئة ملك لك والجيالك القادمة فحافﻆ عليها من التلوث . بالتشجير تصبح بيئتك ابهى . لنعمل من اجل بيئة افضل ووطن اجمل . إن اقتلعت شجرة او نبتة مضطر ًا فازرع غيرها . من اجل بيئة اجمل ازرع وال تقطع . حافﻆ على بيئتك لتنعم بحياة افضل . بيئة االنسان مرآة لوعيه . لنعمل مع ًا ...من اجل عراق خال من التلوث . يد بيد من اجل وطن اجمل . بيئتك حياتك ...فساهم من اجل جعلها مشرقة . البيئة السليمة تبدأ بك . من اجل الحياة على االرض ...انقذوا انهارها . البيئة بيتنا الكبير ...فلنعمل على جعله صحي ًا ونظيف ًا . الى ابي وامي ...ساهما في حماية البيئة لتضمنا لي مستقبل افضل . 10 7 الفصل السابع الكاربون وبعض مركباته CO2 O2 C بعد االنتهاء من دراسة هذا الفصل يكون الطالب قادراً على ان - : يدرك أهمية الكاربون . مييز بني صور الكاربون. يعرف خواص الكاربون . يتعرف عىل تحضري غازي CO2و COويفهم خواصهام . يدرك تأثري غاز COعىل االنسان وفهم مضار التدخني . يعرف استعامل غازي CO2و . CO يدرك أهمية مركبات الكاربون الالعضوية . 131 Carbon ¿ƒHQÉμdG 1‐7 الرمز الكيميائيC : العدد الذري : 6 عدد الكتلة : 12 الترتيب االلكتروني 6P+0 6n الشكل( )1-7 الترتيب االلكتروني لذرة الكاربون. رمز الﻐالف رقم الﻐالف()n عدد االلكترونات K L 1 2 2 يتبين من الترتيب االلكتروني ان الﻐالف الخارجي لذرة الكاربون يحتوي اربعة الكترونات (الشكل )1-7وبالنظر لصعوبة اكتساب او فقدان االلكترونات من قبل ذرة الكاربون الن ذلك يتطلب طاقة كبيرة فانها تميل الى استعمال االلكترونات االربعة الموجودة في الﻐالف الخارجي لتكوين اربع اواصر تساهمية ،وهذا يعطي تكافؤ ًا رباعي ًا للكاربون في اغلب مركباته وبذلك تكون له القدرة على تكوين عدد هائل من المركبات العضوية وغير العضوية. ¿ƒHQɵdG OƒLh 1-1-7 ان كلمة الكاربون مشتقة من الكلمة الالتينية »كاربو« والتي تعني الفحم و الكاربون موجود في الطبيعة بنسبة %0.035وزنا من القشرة االرضية لذلك فان مركباته واسعة االنتشار وعددها اكثر من مركبات العديد من العناصر مجتمعة .ويوجد الكاربون اما بشكل عنصر حر أو بصور مختلفة منها النقي كالماس والكرافيت ومنها غير النقي كالفحم بجميع انواعه و يوجد في الطبيعة متحد ًا مع بعﺾ العناصر مكون ًا مركبات كثيرة اشهرها الكاربونات وغاز ثنائي اوكسيد الكاربون واالغذية. 12 ()CO2 والمركبات العضوية كالبترول ¿ƒHQɵdG Qƒ°U 2-1-7 تتواجد بعﺾ العناصر على عدة صور في الطبيعة تتشابه في خواصها الكيميائية وتختلف في خواصها الفيزيائية ويظهر الكاربون بصور متعددة تتميز بخصائص مختلفة. فالماس ()Diamond مادة صلبة بلورية وهي احدى صور الكاربون .والكرافيت ( )Graphiteمادة بلورية سوداء هشة ناعمة الملمس موصلة للكهربائية .أما الفوليرين ()Fullerene فهي مادة صلبة ذات لون داكن مكونة من ذرات كاربون مرتبة بشكل اقفاص كروية. ()A أ -الماس Diamond يعتبر الماس احد صور الكاربون النقية و يكون على هيئة قطع صﻐيرة بلورية ذات بريق ولمعان شديدين ويتكون في الطبيعة نتيجة تبلور الكاربون في طبقات االرض العميقة بتأثير الحرارة والضﻐط الشديدين .ويمتاز الماس بما يأتي : - 1انه مادة شديدة الصالبة وتعزى صالبته الى قوة الترابط الشديدة بين ذرات الكاربون في بلورة الماس .كما في (الشكل . )2-7لذا يستعمل لتقوية اطراف المثاقب و ()B الشكل( )2-7 ( )Aبلورات الماس. ( )Bالتركيب البلوري للماس. اﻵالت المعدة لقطع الصخور و الحفر. - 2شفاف عديم اللون اذا كان نقي ًا ويتلون باللون االحمر او االزرق او االخضر واحيان ًا باالسود بسبب احتواء بلوراته على شوائب من اكاسيد الفلزات تسبب هذه االلوان . - 3اكثر صور الكاربون كثافة. - 4غير موصل للتيار الكهربائي . - 5له درجة انصهار عالية تبلﻎ .3600 ْC - 6يستخدم الماس النقي في صناعة المجوهرات بسبب بريقه و لمعانه ،اما غير النقي منه فيستخدم في آالت الحفر وقطع الرخام والزجاج . وباالمكان تحضير بلورات صﻐيرة من الماس الصناعي باذابة فحم السكر في منصهر الحديد في فرن كهربائي بدرجة 4000 ْCلكن الماس الصناعي ليس براقا كالماس الطبيعي اضافة الى التكاليف الباهضة في تصنيعه. 1 ب -الكرافيت Graphite الكرافيت مادة بلورية هشة تميل الى السواد ،تشتمل البلورة على طبقات تتكون الواحدة منها من ذرات الكاربون تمرين ()1-7 اذكر ثالثة فروق بين الماس والكرافيت. المرتبطة ببعضها بقوة ،اال ان قوة الترابط بين هذه الطبقات تكون ضعيفة وتنكسر بسهولة فيسهل انزالق هذه الطبقات بعضها فوق بعﺾ الحﻆ (الشكل ،)3-7ولهذا يكون ملمسه دهني ًا ناعم ًا وعند سحبه على ورقة فانه يترك بلورات ناعمة سوداء ،ولهذا السبب يستعمل في عمل اقالم الكتابة المسماة خطأ اقالم الرصاص .حيث يسحق ويخلط مع الطين النتاج هذا النوع من االقالم ويمتاز ايض ًا : - 1ذو بريق معدني. - 2اقل كثافة من الماس . - 3موصل جيد للتيار الكهربائي لذا نصنع منه اقطاب الخاليا الكهربائية المستعملة في عمليات التحليل الكهربائي. - 4مقاوم للحرارة وال يحترق بسهولة وله درجة انصهار عالية تصل الى 3500 ْCولذا تصنع منه البوادق التي تتحمل التسخين الشديد و كما يخلط مع زيت التشحيم لصنع يستعمل الكرافيت في عمل اقالم الكتابة. مواد التشحيم المستعملة في تشحيم المكائن ذات االحتراق الداخلي العالي . الشكل( )3-7 التــــركيب البلـوري للكرافيت. تمرين ()2-7 ما العالقة بين التركيب البنــــائي للكـــــــرافيت وبين خواصه واستعماالته؟ 1 - 5يستخدم في صنع بوادق صهر الفلزات كالذهب كما يستخدم في طالء االدوات الحديدية لمنعها من الصدأ. ومن الجدير بالذكر ان اصل كلمة كرافيت يعود الى كلمة (كرافين ) التي تعني الكتابة. جـ -الفوليرين Fullerene في منتصف الثمانينات من القرن الماضي اكتشفت صورة جديدة للكاربون سميت بالفوليرين .فالفوليرين جزء من الرماد الخفيف جد ًا يسمى السناج وهو مادة قريبة للسخام، تتكون عند احتراق المواد المحتوية على الكاربون مع كمية محدودة من االوكسجين .يتألف التركيب البلوري (البنائي) للفوليرين من ذرات كاربون تشكل اقفاص ًا شبه كروية واكثر تمرين ()3-7 أ -ما الذي يجعل الكاربون مـــــــــن العنــــــــاصر المهمة في دراسة الكيمياء؟ ب -ما اوجه الشبه واالختالف بين التـــــراكيب البنـــــــائية المختلفة للفوليرينات؟ االشكال استقرار ًا هو C60الذي نشاهده في الشكل (.)A 4-7 يتكون ( )C60من 60ذرة كاربون مرتبة بشكل حلقات مترابطة كروية الشكل .ان اسم الفوليرين مشتق من شكل الجيوديسك (الفوليرين) (الشكل )B 7-4التي صممها المهندس المعماري (باكمنستر فولد) ولتشابه C60مع تصميم كرة القدم عرف ايض ًا بكرة باكي (الشكل .)C 7-4 ) .ويستعمل هذا النوع من الكاربون في انتاج جيل جديد لزيوت التشحيم المخففة لالحتكاك. ()A ()B ()C الشكل( )4-7 ( ) Aالتركيب البنائي البلوري للفوليرين. ( ) Bقبة الجيوديسك. ( ) Cالشكل النمطي لكرة القدم. 15 ¿ƒHQɵdG ´GƒfG 3-1-7 الفحم هو كاربون يشبه في التركيب البلوري الكرافيت ويكون على انواع هي : تمرين () 4-7 - 1الفحم الحجري :يعزى تكون هذا النوع من الفحم الى كـــــيف تثبت ان المـــــــــاس والكرافيت صورتــــان لعنصر واحد ؟ حصول تﻐيرات جيولوجيه ادت الى تقطير اتالفي للنباتات نجم عنها الفحم الحجري .يعتبر هذا الفحم مصدر ًا للطاقة ويصنف تبع ًا للفترة التي مرت على تكوينة وظرف وجوده الى : أ -نبات متفحم يحتوي على ما يقرب %30كاربون. ب -ليكنايت يحتوي حوالي %40كاربون. جـ -فحم حجري يحتوي ما يقارب %45كاربون .ومن اهم نواتج التقطير االتالفي لهذا الفحم غازات قابلة لﻸشتعال وقطران الفحم وفحم الكوك. د -انثراسايت ويحتوي على نسبة( )%90 – 85كاربون وهو اكثر انواع الفحم صالبة وانقاها ويشتعل بلهب ازرق 1 بدون دخان ويستخدم للتدفئة في المناطق الباردة. - 2الفحم النباتي ويشمل أ – فحم الخشب ويحضر بتسخين الخشب في معزل عن الهواء ( التقطير االتالفي للخشب ). 2 ب -فحم السكر ويمكن الحصول علية باضافة حامﺾ الكبريتيك المركز الى السكر حتى االسوداد ( التفحم ) بسبب انتزاع عنصري الهيدروجين واالوكسجين بشكل ماء ويعتبر هذا النوع من انقى انواع الفحم النباتي كما في (الشكل .)5-7 الشكل( )5-7 تفحم السكر. 16 - 3الفحم الحيواني :ويحضر بالتقطير االتالفي للعظام وهو مادة سوداء لها القابلية على امتزاز االلوان النباتية ولهذا السبب يستخدم في تكرير السكر الخام ألزالة االلوان غير المرغوبة منه. ¿ƒHQɵdG ¢UGƒN 4-1-7 - 1 الخواص الفيزيائية :الكاربون بصوره المختلفة مادة صلبة عديمة الطعم والرائحة .التذوب في الماء وال في المذيبات العضوية المختلفة ولكنه يذوب في بعﺾ المعادن المنصهرة كالحديد المنصهر .واذا سخن الكاربون الى اكثر من 3500 ْCبمعزل عن الهواء فأن قسم ًا منه يتبخر دون ان ينصهر ( اي ان الكاربون يتسامى ). - 2الخواص الكيميائية :الكاربون عنصر غير فعال في درجة الحرارة االعتيادية ولكن فعاليته تزداد بأرتفاع درجات الحرارة فهو يتحد مع بعﺾ العناصر مكون ًا مركبات مختلفة ومن اهم تفاعالته : أ -االحتراق :يحترق الكاربون في كمية محدودة من الهواء او االوكسجين مكون ًا غاز احادى اوكسيد الكاربون كما في الشكل(.)6-7 2CO كمية محدودة من O2 2C + O2 بينما يشتعل الكاربون في كمية وافرة من الهواء واالوكسجين مكون ًا غاز ثنائي اوكسيد الكاربون. CO2 كمية وافرة من O2 ()A C + O2 ب -االختزال :يمتاز الكاربون بقابليته على اختزال بعﺾ اكاسيد العناصر كما في تفاعله مع اوكسيد النحاس االسود. 2Cu + CO2 2CuO + C وبسبب سلوك الكاربون كعامل مختزل عادة ما يستعمل في استخالص بعﺾ الفلزات من اكاسيدها . جـ -اﲢاده بالعناصر وفق ما يأتي : ()B الشكل( )6-7 احتراق الكاربون ( )Aفي كمية محدودة من .O2 ( )Bفي كمية وافرة من .O2 - 1اتحاده بالفلزات :تتحد الكثير من الفلزات مع الكاربون في درجات الحرارة العالية مكونة كاربيدات الفلزات. Ca + 2C CaC2 كاربيد الكالسيوم 17 - 2اتحاده بالالفلزات :يتحد الكاربون الساخن في درجات حرارة عالية مع العناصر الالفلزية مكون ًا مركبات مختلفة فمث ً ال يتفاعل الكاربون المتوهج مع بخار الكبريت مكون ًا سائل ثنائي كبريتيد الكاربون. ∆ CS2 ثنائي كبريتيد الكاربون ضﻐط 2S + C وكذلك يتفاعل الكاربون مع الهيدروجين في درجة 1500 ْC مكونا غاز الميثان. CH4 1500 ْC الميثان 2H2 C + د -يتفاعل الكاربون مع اﳊوامﺾ اﳌؤكسدة الساخنة كحامﺾ الكبريتيك H2SO4وحامﺾ النتريك HNO3 والحاجة لذكر المعادالت في هذه المرحلة . ¿ƒHQɵdG ó«°SÉcG 5-1-7 - 1احادي اوكسيد الكاربون CO أ -وجوده :يوجد غاز احادي اوكسيد الكاربون في المناطق التي يحترق فيها الكاربون في حيز محدود من الهواء او االوكسجين ( احتراق غير تام ) كما في المدافىء او المواقد المشتعلة (رديئة التهوية). 2CO 2C + O2 ويتكون ايض ًا عند امرار غاز ثنائي اوكسيد الكاربون على الكاربون المتقد. 2CO C + CO2 و يمثل (الشكل )7-7احتراق الكاربون كما يوجد كاربون الشكل( )7-7 احتراق الكاربون. ضمن النواتج الﻐازية المتكونة من التقطير االتالفي لفحم الخشب والفحم الحجري ودخان السكائر. ب -ﲢضير غاز احادي اوكسيد الكاربون ()CO يحضر الﻐاز باستخدام الجهاز المبين في ( الشكل .)8-7يوضع في االنبوب المقمع مقدار من حامﺾ الفورميك ( )HCOOHوهذا الحامﺾ هو ابسط حامﺾ عضوي. 18 يفتح الصنبور بحيث يسقط الحامﺾ قطرة قطرة على حامﺾ الكبريتيك المركز الموضوع في الدورق الزجاجي الذي يسخن بلطف من االسفل بواسطة لهب مصباح .يجمع غاز ( )COالناتج من التفاعل بأزاحة الماء الى االسفل .ويعمل حامﺾ الكبريتيك الداخل في التفاعل على انتزاع عنصري االوكسجين والهيدروجين بنسبة وجودهما في الماء فيزاحان من تركيب حامﺾ الفورميك بشكل ماء. H2O + CO H2SO4المركز HCOOH ان غاز COسام جد ًا ولعدم وجود رائحة للﻐاز فاننا النشعر به وعليه يلزم الحذر عند تحضيره في المختبرات المدرسية. حيث يجب ان تجري عملية التحضير في صندوق تحضير الﻐازات او في غرفة تامة التهوية . ج -خواص احادي اوكسيد الكاربون ()CO - 1الخواص الفيزيائية :غاز عديم اللون والرائحة ،اخف من الشكل( )8-7 جهاز تحضير غاز احـــــادي اوكســـــيد الكاربون . الهواء قليل الذوبان جد ًا بالماء لذا يجمع بازاحة الماء الى األسفل وهو غاز سام جد ًا. - 2الخواص الكيميائية :غاز غير فعال في درجات الحرارة األعتيادية ويشتعل بلهب ازرق باهت وهو عامل مختزل قوي يعمل على اكتساب االوكسجين والتحول الى غاز ثنائي اوكسيد الكاربون وتستخدم هذه الخاصية في استخالص المعادن من خاماتها فاذا امرر الﻐاز الجاف فوق اوكسيد النحاس االسود 19 الساخن فانه يختزله الى النحاس االحمر ويتحول هو الى ثنائي اوكسيد الكاربون. Cu + CO2 CuO + CO ويستطيع COاالتحاد ببعﺾ الفلزات مثل النيكل والحديد مكون ًا معها مركبات طيارة قابلة للتحلل بسهولة الى الفلزو الﻐاز بالتسخين ويستفاد من هذه الخاصية للﻐاز لفصل الفلزات المتشابهة الموجودة مع ًا في الطبيعة. د -تأثير غاز ( )COعلى األنسان والكائنات اﳊية ان تأثير غاز ( )COعلى األنسان ناتج عن ميله الشديد لالتحاد بهيموكلوبين الدم وتكوينه مركب ًا ثابت ًا نسبي ًا يدعى كاربوكسي هيموكلوبين الدم .حيث يسبب هذا المركب عدم قدرة كريات الدم الحمراء على نقل االوكسجين الضروري النسجة الجسم وبذلك تقل نسبة االوكسجين بالدم مما يؤدي الى التسمم ثم الوفاة .ومما يزيد خطورة الﻐاز كونه عديم اللون والرائحة لذلك ال نشعر بوجوده ،وللوقاية من خطره يجب عدم غلق النوافذ واالبواب في االماكن التي توجد فيها مواقد الفحم او النفط والتي يكون فيها الوقود غير محترق تمام ًا ففي مثل هذه الحالة من عدم االحتراق التام للوقود ٍ كاف يساعد على اتمام سيولد غاز COلعدم وجود اوكسجين االحتراق وتولد غاز( )CO2فتزيد نسبة غاز ( )COويسبب الضرر. هـ -مضار التدخﲔ تؤكد الدراسات الصحية أن أعلى نسبة من المصابين بسرطان الرئة والشفتين هم من المدخنين حيث يستنشق غاز ( )COوغازات سامة اخرى مع دخان السكائر وهذه الﻐازات تسبب السرطان .وقد وجد ان حصول زيادة %10من مركب كاربوكسي هيموكلوبين الدم في دم المدخن تسبب له الكثير تأثير دخان السكائر على االشخاص 10 من األمراض مثل عدم تخثر الدم ،تصلب الشرايين ،زيادة دقات القلب ،الذبحة الصدرية. و -استعمال غاز ()CO رغم ان غـــــــاز احادي اوكسيد الكاربون ســــــام وخطر فهو يستعمل في ما يأتي: - 1كعامل مختزل في تعدين الفلزات من اكاسيدها. - 2يستعمل في تحضير كحول المثيل (.)CH3OH - 3يمكن ان يتحد مع بعﺾ الفلزات مثل الحديد والنيكل مكون ًا معها مركبات طيارة. - 2غاز ثنائي اوكسيد الكاربون ()CO2 أ -وجوده :يحتوي الهواء على نسبة قليلة جد ًا من غاز ( )CO2تختلف تبع ًا للمكان والتهوية كما يوجد الﻐاز ذائب ًا في المياه الطبيعية وينبعث من شقوق المناطق البركانية وتجاويفها ويعد غاز ( )CO2احد النواتج الرئيسة الحتراق الوقود الكاربوني كانواع الفحم ومشتقات النفط ويتكون كناتج رئيس في عملية تنفس الكائنات الحية . ب -ﲢضير غاز ثنائي اوكسيد الكاربون()CO2 - 1مختبري ًا يحضر الﻐاز نقي ًا في المختبر من تفاعل حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف الذي يضاف من خالل انبوب مقمع كما في الشكل ( )9-7الى حجر الكلس ( كاربونات الكالسيوم) الذي يوضع في قعر الدورق ويالحﻆ حدوث تفاعل مصحوب بفوران وخروج غاز (. )CO2 ﺣاﻣﺾ الﻬﻴﺪروﻛلورﻳﻚ اﳌﺨﻔف الشكل( )9-7 جهــــــــازتحضيرغـــازثنـــــــائي اوكســــــــيد الكاربون. CaCl2 + H2O + CO2 CaCO3 + 2HCl 11 وال يفضل استخدام حامﺾ الكبريتيك المخفف او المركز بدل حامﺾ الهيدروكلوريك المخفف ،وذلك لتكون كبريتات الكالسيوم القليلة الذوبان التي تﻐطي كاربونات الكالسيوم وتوقف التفاعل . - 2صناعي ًا :يحضر غاز ( )CO2من حرق الفحم الحجري او فحم الكوك في كمية مناسبة من االوكسجين. + O2 CO2 C ثم ينقى الﻐاز المتحرر ( )CO2من الﻐازات االخرى بطرائق معينة ويكبس في اسطوانات حديدية ليكون جاهز ًا لالستعمال. جـ -خواص ثنائي اوكسيد الكاربون ()CO2 - 1الخواص الفيزيائية :ان غاز ( )CO2عديم اللون والرائحة ومعتدل الذوبان في الماء ،كما انه اثقل من الهواء بمرة ونصف تقريب ًا اذ يمكن سكبه من اناء الخر ولهذا السبب يتجمع الﻐاز في االماكن المنخفضة من االرض كاالبار والحفر العميقة فيطرد االوكسجين فتكون تلك المناطق خانقة .والﻐاز غير سام إال ان الحياة ال تدوم فيه لعدم قابليته على اكسدة المواد الﻐذائية في جسم الكائن الحي كما يمكن تحويل غاز ()CO2 الى سائل باستخدام الضﻐط والتبريد واذا خفف الضﻐط فجأة عن الﻐاز المسال فانه يتبخر بسرعة شديدة يتبعه مباشرة تجمده الى مادة صلبة تعرف (بالثلج الجاف). - 2الخواص الكيميائية :غاز ( )CO2ال يشتعل وال يساعد على االشتعال ويتفاعل مع الماء مكون ًا حامﺾ الكاربونيك وهو حامﺾ قلق غير ثابت يتفكك الى الماء وغاز (.)CO2 H2CO3 CO2 + H2O كما ان غاز ( )CO2عامل مؤكسد بدليل استمرار اشتعال شريط المﻐنيسيوم على االشتعال عند ادخاله في قنينة مملوءة بﻐاز CO2كما في المعادلة االتية : C + 2MgO 12 2Mg + CO2 وعند امرار غاز ( )CO2لفترة قصيرة في محلول هيدروكسيد الكالسيوم Ca)OH(2نالحﻆ تعكر المحلول مكون ًا راسب ًا ابيض ًا من كاربونات الكالسيوم . + H2O CaCO3 Ca)OH(2 + CO2 راسب ابيﺾ ويعد هذا التفاعل اعاله كشف ًا عن غاز ()CO2 د -فوائد واستعماالت غاز ثنائي اوكسيد الكاربون يستخدم هذا الﻐاز في المجاالت االتية : - 1في عملية البناء الضوئي للنبات. - 2في عمل ماء الصودا وفي المشروبات الﻐازية. - 3في اطفاء الحرائق. - 4الثلج الجاف ( CO2الصلب) الغراض التبريد. ájƒ°†YÓdG ¿ƒHQɵdG äÉÑcôe ¢†©H 6-1-7 جهاز اطفاء الحرائق للكاربون مركبات العضوية منتشرة في الطبيعة منها : - 1كاربونات الكالسيوم CaCO3 تعد كاربونات الكالسيوم من اكثر الكاربونات انتشار ًا في الطبيعة ،حيث توجد بشكل حجر الكلس او الرخام (المرمر). ينتشر حجر الكلس والرخام في شمال العراق بكميات كثيرة في صخور الجبال .توجد كاربونات الكالسيوم ايضا في قواقع وقشور الحيوانات البحرية ،وكاربونات الكالسيوم النقية مادة صلبة بيضاء وقد تظهر الوان اخرى بسبب وجود بعﺾ الشوائب .تتكون في الطبيعة بهيئة بلورات ناعمة كبيرة، فالرخام االبيﺾ يمتاز بنقاوة عالية ويتكون من بلورات ناعمة متماسكة من كاربونات الكالسيوم .ان كاربونات الكالسيوم قليلة الذوبان في الماء النقي لكن تزداد قابلية ذوبانها في الماء الحاوي على ثنائي اوكسيد الكاربون. جبل من حجر الكلس 1 وعند تسخين كاربونات الكالسيوم الى درجة حرارة عالية وبافران خاصة تتجزأ نتيجة للحرارة الشديدة كما في الشكل ( ) 10-7مكونة اوكسيد الكالسيوم (( )CaOويسمى تجاري ًا بالنورة أو الجص) وغاز ثنائي اوكسيد الكاربون كما في المعادلة االتية: CaO + CO2 حرارة عالية CaCO3 الشكل( )10-7 فــــرن ﻹنتـــــاج مـــادة اوكســـــيد الكـــالسيوم . CaO - 2ﺍﻭﻛﺴﻴﺪ ﺍﻟﻜﺎﻟﺴﻴﻮﻡ CaO اوكسيد الكالسيوم CaOمسحوق ابيﺾ غير متبلور يتفاعل مع الماء بشدة ويبعث حرارة فيتكون هيدروكسيد الكالسيوم Ca)OH(2كما في المعادلة االتية : حرارة + Ca )OH(2 CaO + H2O هيدروكسيد الكالسيوم ان اوكسيد الكالسيوم يقاوم الحرارة العالية بشدة والينصهر إال في افران كهربائية ودرجات حرارة عالية يستعمل اوكسيد الكالسيوم كمادة للبناء وفي صناعة المسحوق القاصر وفي تحضير كاربيد الكالسيوم وللتجفيف بسبب ميله الشديد 1 لالتحاد مع الماء. اسئلة الفصل السابع 1.7اذكر ثالثة فروق بين كل مماياتي: 8.7اين يكثر حجر الكلس والرخام في .1الماس والكرافيت. عراقنا العزيز؟ ماهي المادة االساسية .2احادي وثنائي اوكسيد الكاربون. في تركيبة واي منها يوجد بكمية اكبر؟ 2.7كيف تثبت ان الماس والكرافيت صورتان لعنصر واحد؟ 3.7علل ما ياتي-: 9.7اذكـــر اهـــم المركبـــات الالعضوية للكاربـــون المنتشـــرة فـــي الطبيعـــة؟ موضح ًا اهميتها واستعماالتها. أ -للكرافيت ملمس دهني. 10.7عبـــــر عن التفاعـــالت الكيميائية ب -يتكون غاز COفي المواقد غير تامة االتية بمعادالت موزونة مع ذكر العوامل التهوية. جـ-عند امرار غاز CO2من محلول هيدروكسيد الكالسيوم يحصل تعكر بلون ابيﺾ. د -يستعمل غاز CO2عند اطفاء الحرائق. هـ -يستخدم غاز COفي استخالص المعادن من خاماتها. و -تجنب استعمال حامﺾ الكبريتيك المساعدة بوضوح: ثنائي كبريتيد الكاربون غاز الميثان 1500ْC ثنائي اوكسيد الكاربون كبريت +كاربون (1 بخار متوهج هيدروجين +كاربون (2 كاربونات الكالسيوم(3 اوكسيد الكالسيوم + الماء +ثنائي اوكسيد الكاربون (4 حامﺾ الكاربونيك حامﺾ الهيدروكلوريك +كاربونات الكالسيوم (5 مع كاربونات الكالسيوم عند التحضير الماء +ثنائي اوكسيد الكاربون +كلوريد الكالسيوم 4.7عدد ثالثة استعماالت لكل مما ياتي: 11.7اختر االنسب من بين القوسين المختبري لﻐاز .CO2 أ -غاز ثنائي اوكسيد الكاربون. الذي يكمل التعابير االتية: ب -غاز احادي اوكسيد الكاربون. - 1العدد الذري للكاربون ( )6لذا يكون جـ -اوكسيد الكالسيوم .CaO 5.7ماذا يحدث لشريط المﻐنيسيوم المشتعل عند ادخاله في قنينة غاز تكافؤه في اغلب مركباته (أ) 2 (ب) 3 (ج) 4 (د) 5 ثنائي اوكسيد الكاربون؟ 6.7 بيـــن تاثيـــر غاز احادي اوكســـيد - 2يوجد الكاربون في الطبيعة بصورة الكاربون على االنسان. (أ) كاربون حر. 7.7كيف يتكون حامﺾ الكاربونيك في (ب) كاربون متحد. الطبيعة. (ج) كاربون حر ومتحد. 15 - 3المادة التي تعطي اللون االسود عند جـ -ان حصول زيادة %10من مركب الهيموكلوبين في دم الكتابة باالقالم االعتيادية هي مادة كاربوكسي أ-الرصاص. المدخن تسبب له الكثير من االمراض ب -ثنائي اوكسيد المنﻐنيز. مثل ..............و ............و ............ ج -الكرافيت. و.............. - 4من بين الﻐازات العديمة اللون غاز واحد سام جد ًا تعزى اليه اكثر حوادث التسمم د -الﻐاز الذي ينتج من تحلل كاربونات بالﻐـــــاز في حيــــاتنا اليومية هو غــــاز الكالسيوم هو غاز ...........العديم اللون. أH2 - ب CO - جO2 - د CO2 - هـ -تؤكد الدراسات الصحية ان نسبة - 5تصنع البوادق المستخدمة لصهر المصابين بسرطان ..............وسرطان بعﺾ الفلزات كالذهب من الكرافيت ............هم من المدخنين حيث النه يستنشقون غاز COومواد سامة اخرى أ -هش جد ًا ب -صلب جد ًا. ج -درجة انصهار واطئة. د -درجة انصهار عالية. 12.7أكمل كل فراغ بما يناسبه تمام ًا من كل مما ياتي: أ -الفحم هو كاربون غير نقي ويتكون من ............وال يختلف عنه إال في درجة النقاوة والمسامية الحتوائه على بعﺾ الشوائب. ب -يقال ان ............اصلب مادة طبيعية معروفة فهو يستخدم في تخديش الزجاج وقطع المجوهرات وصقلها. 16 من دخان السكائر. العنارص ورموزها واعدادها الذرية واعداد كتلتها عدد العدد عدد العدد الكتلة الذري الكتلة الذري 254 99 Es Einsteinium 227 89 Ac Actinium 167 68 Er Erbium 27 13 Al Aluminium 152 63 Eu Europium 243 95 Am Americium 253 100 Fm Fermium 122 51 Sb Antimony 19 9 F Fluorine 40 18 Ar Argon 223 87 Fr Francium 75 33 As Arsenic 157 64 Gd Gadolinium 210 85 At Astatine 70 31 Ga Gallium 137 56 Ba Barium 53 32 Ge Germanium 247 97 Bk Berkelium 197 79 Au Gold 9 4 Be Beryllium 178 72 Hf Hafnium 209 83 Bi Bismuth 4 2 He Helium 11 5 B Boron 165 67 Ho Holmium 80 35 Br Bromine 1 1 H Hydrogen 112 48 Cd Cadmium 115 49 In Indium 40 20 Ca Calcium 127 53 I Iodine 249 98 Cf Californium 192 77 Ir Iridium 12 6 C Carbon 56 26 Fe Iron 140 58 Ce Cerium 84 36 Kr Krypton 133 55 Cs Cesium 139 57 La Lanthanum 35 17 Cl Chlorine 259 103 Lr Lawrencium 52 24 Cr Chromium 207 82 Pb Lead 59 27 Co Cobalt 7 3 Li Lithium 63 29 Cu Copper 175 71 Lu Lutetium 245 96 Cm Curium 24 12 Mg Magnesium 163 66 Dy Dysperosium 147 الرمز العنصر الرمز العنصر العنارص ورموزها واعدادها الذرية واعداد كتلتها عدد العدد الرمز الكتلة الذري 101 44 Ru 150 62 45 العنصر عدد العدد الرمز العنصر الكتلة الذري Ruthenium 55 25 Mn Manganese Sm Samarium 256 101 Md Mendelevium 21 Sc Scandium 201 80 Hg Mercury 79 34 Se Selenium 96 42 Mo Molybdenum 28 14 Si Silicon 144 60 Nd Neodymium 108 47 Ag Silver 20 10 Ne Neon 23 11 Na Sodium 237 93 Np Neptunium 79 38 Sr Strontium 59 28 Ni Nickel 32 16 S Sulfur 93 41 Nb Niobium 181 73 Ta Tantalum 14 7 N Nitrogen 99 43 Tc Technetium 253 102 No Nobelium 128 52 Te Tellurium 190 76 Os Osmium 159 65 Tb Terbium 16 8 O Oxygen 204 81 Tl Thallium 106 46 Pd Palladium 232 90 Th Thorium 31 15 P Phosphorus 169 69 Tm Thulium 195 78 Pt Platinum 119 50 Sn Tin 242 94 Pu Plutonium 48 22 Ti Titanium 210 84 Po Polonium 184 74 W Tungsten 39 19 K Potassium 238 92 U Uranium 141 59 Pr Praseodymium 51 23 V Vanadium 145 61 Pm Promethium 131 54 Xe Xenon 231 91 Pa Protactinium 173 70 Yb Ytterbium 226 88 Ra Radium 89 39 Y Yttrium 222 86 Rn Radon 65 30 Zn Zinc 186 75 Re Rhenium 91 40 Zr Zirconium 103 45 Rh Rhodium 18 الصيغ الكيميائية واالسامء الكيميائية والعامة لبعض املركبات الصيﻐة الكيميائية C2H5OH K2SO4.Al2)SO4(3.24H2O NH4OH 3HCl+HNO3 Mg8Si2O7.2H2O NaHCO3 االسم الكيميائي كحول االثيل كبريتات البوتاسيوم االلمنيوم هيدروكسيد االمونيوم االسم العام المتعارف عليه كحول شب ماء االمونيا حامﺾ الهيدروكلوريك والنتريك ماء ملكي سيليكات المﻐنيسيوم المائية االسبست كاربونات الصوديوم الحامضية او الهيدروجينية صودا الخبز او بيكاربونات الصودا Al2O3.2H2O اوكسيد االلمنيوم المائي بوكسايت CuSO4.5H2O كبريتات النحاس المائية الزاج االزرق Ca)OCI(2 هايبوكلوريت الكالسيوم CaCO3 كاربونات الكالسيوم Hg2Cl2 كلوريد الزئبق()I CO2 ثنائي اوكسيد الكاربون SiC كاربيد السيلكون KOH هيدروكسيد البوتاسيوم NaOH هيدروكسيد الصوديوم HgS H2Al2)SiO4(2.H2O NaCIO MgSO4.7H2O PbS C6H12O6 كبريتيد الزئبق سيليكات االلمنيوم المائية هايبوكلوريت الصوديوم كبريتات المﻐنيسيوم المائية مسحوق قاصر كالسايت والطباشير والرخام كالومل غاز حامﺾ الكاربونيك كاربوراندم بوتاسا الكاوية صودا الكاوية السنبار طين او كاؤلين كلوراكس ملح ابسوم او الملح االنكليزي كبريتيد الرصاص كالينا ديكستروز كلوكوز 19 الصيغ الكيميائية واالسامء الكيميائية والعامة لبعض املركبات الصيﻐة الكيميائية CaSO4.2H2O H2SO4 االسم الكيميائي كبريتات الكالسيوم المائية حامﺾ الكبريتيك االسم العام المتعارف عليه جبس او بالستوباريس زيت الزاج FeS2 ثنائي كبريتيد الحديد بايرايت الحديد N2O اوكسيد النتروز الﻐاز المضحك CaO اوكسيد الكالسيوم Ca)OH(2 هيدروكسيد الكالسيوم الكلس الحي الكلس المطفأ او ماء الكلس مﻐنسيا MgO اوكسيد المﻐنيسيوم CH4 الميثان غاز المستنقع SiO2 ثنائي اوكسيد السيلكون كوارتز او رمل CH3OH كحول مثيل او ميثانول كحول الخشب CH3COOH NaCl حامﺾ الخليك كلوريد الصوديوم Na2CO3.10H2O كاربونات الصوديوم المائية C17H35COONa ستيارات الصوديوم Pb)CH3COO(2 خالت الرصاص خل ملح المائدة او ملح الطعام ملح الصودا او صودا الﻐسيل صابون سكر الرصاص Ca)H2PO4(2فوسفات الكالسيوم ثنائية الحامﺾ سوبر فوسفات H2O2 بيروكسيد الهيدروجين HNO3 حامﺾ النتريك التيزاب (ماء النار) NH4Cl كلوريد االمونيوم ملح امونايك او ملح النشادر C12H22O11 150 بيروكسيد سكروز سكر ZnO اوكسيد الخارصين خارصين ابيﺾ CaF2 فلوريد الكالسيوم فلورسبار Na3AIF6 فلوريد الصوديوم االلمنيوم كريواليت Na2SiO3 سيلكات الصوديوم ماء الزجاج جدول االيونات الشائعة االيون الموجب الرمز االيون السالب الرمز المنيوم Al3+ خالت CH3COO- امونيوم NH4+ اوكسيد O2- باريوم Ba2+ بروميد Br- بوتاسيوم K+ بيروكلورات CIO4- تيتانيوم ()III Ti3+ برمنكنات MnO4- تيتانيوم ()IV Ti4+ بيروكسيد O22- حديد ()II Fe2+ يوديد I- حديد ()III Fe3+ سادس سيانو الحديد()II 4- خارصين Zn2+ سادس سيانو الحديد()III 3- Fe)CN(6 رصاص ()II Pb2+ سيانيد CN- زئبق ()I Hg22+ فلوريد F- زئبق ()II Hg2+ فوسفات 3- زرنيﺦ ()III As3+ كبريتات 2- SO4 صوديوم Na+ كبريتات هيدروجينية HSO4- فضة Ag+ كبريتيت SO3 قصدير ()II Sn2+ كبريتيد S2- قصدير ()IV Sn4+ كاربونات CO32- كالسيوم Ca2+ كاربونات هيدروجينية HCO3- كروم ()II Cr2+ كرومات 2- CrO4 كروم ()III Cr3+ كلورات CIO3- كوبالت ()II Co2+ كلوريت CIO2- كوبالت ()III Co3+ كلوريد Cl- مﻐنيسيوم Mg2+ نترات NO3- نحاس ()I Cu+ نتريت NO2- نحاس ()II Cu2+ هيدروكسيد OH- Fe)CN(6 PO4 2- 151 جدول خصائص العنارص الشائعة الشكل /اللون درجة الﻐليان حاالت االكسدة االسم عند درجة حرارة الﻐرفة ()ْ C الشائعة غاز ال لون له -182 -2 المنيوم فلز فضي اللون 2467 +3 باريوم فلز ابيﺾ مائل الى الزرقة 1640 +2 سائل احمر بني اللون 58.78 +7،+5،+3،+1،-1 بالتين فلز فضي اللون 3827 ± 100 +4،+2 بوتاسيوم فلز فضي اللون 760 +1 تيتانيوم فلز فضي اللون 3287 +4،+3،+2 جرمانيوم شبه فلز رمادي اللون 2830 +4 فلز فضي اللون 2750 +3،+2 فلز ابيﺾ -ازرق اللون 907 +2 اوكسجين بروم حديد خارصين 2808 ± 2 +3،+1 رصاص فلز ابيﺾ مائل الى الزرقة 1740 +4،+2 زرنيﺦ شبه فلز رمادي اللون 613 +5،+3،-3 زئبق فلز سائل فضي اللون 356 +2،+1 فلز فضي اللون 1384 +2 شبه فلز رمادي اللون 2355 +4،+2 صوديوم فلز فضي اللون 882.9 +1 فضة فلز ابيﺾ اللون 2212 +1 فلور غاز اصفر اللون -188 -1 فسفور صلب اصفر اللون 280 +5،+3،-3 قصدير فلز ابيﺾ اللون 2260 +4،+2 كالسيوم فلز فضي اللون 1484 +2 كبريت صلب اصفر اللون 444 +6،+4،-2 كاربون الماس ،الكرافيت 3930 +4،+2 فلز رمادي اللون 2672 +6،+3،+2 ذهب سترنشيوم سيليكون 152 كروم فلز اصفر اللون جدول خصائص العنارص الشائعة الشكل /اللون درجة الﻐليان حاالت االكسدة االسم عند درجة حرارة الﻐرفة ()ْ C الشائعة غاز اخضر -اصفر اللون -34 +7،+5،+3،+1،-1 كوبالت فلز رمادي اللون 2870 +3،+2 ليثيوم فلز رمادي اللون 1342 +1 مﻐيسيوم فلز فضي اللون 1107 +2 منﻐنيز فلز فضي اللون 1962 +7،+6،+4،+3،+2 نحاس فلز احمر اللون 2567 +2،+1 غاز ال لون له -195 +5،+3،-3 نيكل فلز فضي اللون 2730 +3،+2 نيون غاز ال لون له -245.9 0 هيدروجين غاز ال لون له -252 +1،-1 هيليوم غاز ال لون له -268 0 184.35 +7،+5،+3،+1،-1 3818 +6،+4،+3 كلور نتروجين يود يورانيوم صلب اسود -ازرق اللون فلز فضي اللون 15 اسامء بعض الحوامض االوكسجينية الشائعة واسامء ايوناتها السالبة 15 الصيﻐة اسم الحامﺾ اسم االيون السالب للحامﺾ CH3COOH حامﺾ الخليك ، CH3COO-خالت H2CO3 حامﺾ الكاربونيك ، CO32-كاربونات HIO3 حامﺾ اليوديك ، IO3-يودات HCIO حامﺾ الهيبوكلوروز ، CIO-هيبوكلوريت HCIO2 حامﺾ الكلوروز ، CIO2-كلوريت HCIO3 حامﺾ الكلوريك ، CIO3-كلورات HCIO4 حامﺾ البركلوريك ، CIO4-بيركلوريت HNO2 حامﺾ النتروز ، NO2-نتريت HNO3 حامﺾ النتريك ، NO3-نترات H3PO3 حامﺾ الفسفوروز ، PO33-فوسفيت H3PO4 حامﺾ الفسفوريك ، PO43-فوسفات H2SO3 حامﺾ الكبريتوز ، SO32-كبريتيت H2SO4 حامﺾ الكبريتيك ، SO42-كبريتات اسامء بعض القواعد الشائعة واسامء ايوناتها املوجبة الصيﻐة اسم القاعدة اسم االيون الموجب للقاعدة NaOH هيدروكسيد الصوديوم ، Na+صوديوم KOH هيدروكسيد البوتاسيوم ، K+بوتاسيوم RbOH هيدروكسيد الريبيديوم ، Rb+ريبيديوم CsOH هيدروكسيد السيزيوم ، Cs+سيزيوم NH4OH هيدروكسيد االمونيوم ، NH4+امونيوم Ca)OH(2 هيدروكسيد الكالسيوم ، Ca2+كالسيوم Sr)OH(2 هيدروكسيدالسترونتيوم ، Sr2+سترونتيوم Ba)OH(2 هيدروكسيد الباريوم ، Ba2+باريوم Al)OH(3 هيدروكسيد االلمنيوم ،Al3+المنيوم (C6H5NH3)OH هيدروكسيد االنيلينيوم ، C6H5NH3+انيلينيوم 155 156
© Copyright 2025