مدرسة آل السعيد الثانوية شربا صورة
اسم الطالب
............................................................................... ..
مقدمة
مرحباً بك عزيزى طالب الصف األول الثانوى و تهنئة من القلب على إجتيازك المرحلة اإلعدادية بنجاح و نتمنى لك كل التوفيق فى هذه المرحلة الجديدة من حياتك العلمية و التى أحد أهدفها مساعدتك على إكتساب الميول سواء كانت علمية أو أدبية من أجل ذلك كان البد من إنفصال مادة العلوم إلى ثالثة أقسام هى الكيمياء و الفيزياء و األحياء حتى يتسنى لك التمييز بينها و بالتالى تتضح الرؤية أمامك لتحديد مستقبلك . فتعالى نتعرف على علم الكيمياء من خالل هذا المنهج و مذكرة المنار مع أطيب أمنياتى بالنجاح و التوفيق . أهم أسباب التفوق فى الشهادات الثانوية ( إن شاء الله ) التقوووو جي لووووط لبووووي الاهلللووووط تعهلللي " اتق ا ا
عب ك ا
لوو و جوووو
توووو ا
ق الوووو حيتووووي الوووو لبووووي العبوووو ل وووو ق لوووو
ووووي عهلللوو و
" لذلك لط لبي تبعهللً لذلك ترك املعهللصي الت ة إىل ا
ت ة نل حيهلل.
❖ احملهلل ظة لبي الل ة يف قهللتههلل خهللصة ص ة الفجر . البج ء
كثرة الدلهللء ل
تنظي ال قت جيداً ل
الت ك لبي
ي الت ي
ي املذاكرة ت حيلي العب .
جد ل سب لي لب وذاكرة ييوت تكو
سهلللهللت خرجي ملراجعة القد ،ك هلل رالي ي التنظي
نوهللك سوهلللهللت وي اليو
تراجع ك مهللدة لبي األق مرة احيدة ي األسب ع.
قبوو و املووووذاكرة اقوووور لوو و صووووف ة احيوووودة مووووب القوووور الكوووور عد لك بد لقبك ي ال كي ي حتلي العب
قط د
ملوذاكرة الود جل ادد ودة ل و ال اجبوهللت
كيوو و
وووود د متعووووب توووود ر حيتووووي كوووو
نووووك صووووهلل يهللً
تش ش مب جي مؤثر خهلل جي .
ا د املذاكرة دلهللء قب املذاكرة اخت ههلل دلهللء عد املذاكرة . ثنهللء املذاكرة حيهلل ل
تستخد لدة طور لتثبيوت املعب موهللت كهلللتوهللىل اقور ادو ء الوذجي سوتذاكر كوهللم ً ل مورة ثو قو تقسوي
لنهلل ب ج اء ث اكر ك ج ء لبي حيدة هلللل ت العهللليي مرة هلللقراءة مرة
إىل لودة
هلللكتهلل وة مورة خورجي ثو اكور أليوع األجو اء معوهللً ثو قو يو
عض األسئبة لبي الد جل كهللم ً .
دعاء قبل المذاكرة " البه إني سألك ه النبيني حيفظ املرسبني إهلهلل امل ئكة املقر ني ،البه اجع لسنتنهلل لهللمرة ذكرك قب نهلل نع ال كي " خبشيتك سرا نهلل اهلللتك إنك لبي ك ئ قد ر حيسبنهلل ا دعاء بعد المذاكرة " البه إني ست دلك مهلل قر ت مهلل حيفظت رد لبي لند حيهللجيت إلي هلل ب العهللملني "
( اللهم أجعل هذا العمل املتواضع خالصًا لوجهك الكرمي وأن تنفع به و جتعله عونًا ألبنائنا الطالب ) ( ال تنسونا بدعوة صاحلة بظهر الغيب ليقول لك امللك و لك مثله )
كلمات مضيئة
عمـل بدون أمـل يـؤدى إىل ضـيـاع العـمـل و أمل بدون عمل يؤدى إىل خيبة األمل فــ سعادة العمـل جتـدها مع األمـل
و روعة األمـل تـجدها فى العمل .
الدرس األول :الكيمياء و القياس Chemistry and Measurement العلم بناء منظم من املعرفة يتضمن احلقائق و املفاهيم و املبادئ و القوانني و النظريات العلمية و طريقة منظمة فى البحث و التقصى . مالحظة هامة : للعلم جماالت كثرية تعتمد على :
-1الظواهر موضع الدراسة . من جماالت ( فروع ) العلم :
-2األدوات المستخدمة و الطرق المتبعة في البحث . -2جمال الزراعة .
-1جمال الطب .
-3جمال العلوم الطبيعية Physical Scienceمثل ( :الكيمياء ـ الفيزياء ـ البيولوجى ـ الفلك ـ علوم األرض ) . فما هو علم الكيمياء ؟
علم الكيمياء : Chemistry علم يهتم بدراسة تركيب املادة و خواصها و التغريات التى تطرأ عليها و تفاعل املواد مع بعضها و الظروف املالئمة لذلك . أهمية الكيمياء فى حياتنا
ً قدميا :
فى احلضارات القدمية ارتبط بـ :املعادن -التعدين -صناعة األلوان -الطب -الدواء -بعض الصناعات الفنية مثل :دباغة اجللود و صباغة األقمشة و صناعة الزجاج . استخدمه املصريون القدماء فى التحنيط . ً حديثا :
دراسة الرتكيب الذرى و اجلزيئى للمواد و كيفية ارتباطها . معرفة اخلواص الكيميائية للمواد و وصفها كماً وكيفاً . دراسة التفاعالت الكيميائية و كيفية التحكم فى ظروف التفاعل . الوصول إىل منتجات جديدة مفيدة تلبى اإلحتياجات فى جماالت :الطب و الزراعة و اهلندسة و الصناعة .
عالج بعض املشكالت البيئية مثل تلوث اهلواء و املاء و الرتبة و نقص املياه و مصادر الطاقة . العالقة بني علم الكيمياء و فروع العلم املختلفة يعتبر علم الكيمياء مركزا للعلوم األخرى ( ألنه ضرورى لفهم العلوم األخرى ) كعلم األحياء والفيزياء والطب والزراعة وغيرها من العلوم نذكر منها على سبيل المثال ما يلى : املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
)1الكيمياء و البيولوجى :
العلم
دور علم الكيمياء
علم البيولوجى : علم خاص بدراسة الكائنات الحية .
ناتج التكامل بينهما
فهم التفاعالت الكيميائية التى تتم داخل الكائنات الحية ومنها تفاعالت الهضم والتنفس والبناء الضوئى .
علم الكيمياء احليوية : Biochemistry يختص بدراسة التركيب الكيميائى ألجزاء الخلية مثل الدهون و الكربوهيدرات والبروتينات و األحماض النووية .
) 2الكيمياء و الفيزياء :
العلم علم الفيزياء : علم يهتم بدراسة كل ما يتعلق بالمادة و حركتها و الطاقة ،و محاولة فهم الظواهر الطبيعية والقوى المؤثرة عليها ،كما يهتم بالقياس و ابتكار طرق جديدة للقياس تزيد من دقتها .
ناتج التكامل بينهما علم الكيمياء الفيزيائية : Physical Chemistry يختص بدراسة خواص المواد وتركيبها والجسيمات التى تتكون منها هذه المواد مما يسهل على الفيزيائيين القيام بدراستهم .
( )3الكيمياء و الطب و الصيدلة :
دور ( أهمية ) علم الكيمياء فى جمال الطب : -1تحضير األدوية . -2يفسر لنا عمل الهرمونات و اإلنزيمات فى جسم اإلنسان . -3تفسير كيف يستخدم الدواء فى عالج الخلل فى عمل الهرمونات و اإلنزيمات فى جسم اإلنسان . األدوية مواد كيميائية هلا خواص عالجية يتم حتضريها صناعي ًا أو إستخالصها من مصادرها الطبيعية . ( )4الكيمياء و الزراعة :
يسهم علم الكيمياء فى : -1اختيار التربة المناسبة لزراعة محصول معين عن طريق التحليل الكيميائى لهذه التربة لتحديد نسب مكوناتها و مدى كفاية هذه المكونات إلحتياجات هذه النباتات . -2اختيار السماد المناسب لهذه التربة لزيادة إنتاجيتها من المحاصيل . -3إنتاج المبيدات الحشرية المالئمة لمقاومة اآلفات الزراعية . ( )5الكيمياء و املستقبل:
يسهم علم الكيمياء فى : -1اكتشاف و بناء مواد لها خصائص فائقة و غير عادية . -2ساهمت تكنولوجيا النانو تكنولوجى فى تصنيع بعض المواد التى يتم عن طريقها تطوير مجاالت عديدة منها الهندسة و الطب و اإلتصاالت و البيئة و المواصالت و تلبى العديد من اإلحتياجات البشرية . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
و تنقسم الكيمياء إىل عدة فروع مثل : -1 -2 -3 -4
-5الكيمياء النووية . -6الكيمياء الكهربية . -7الكيمياء البيئية .
الكيمياء احليوية . الكيمياء الفيزيائية . الكيمياء العضوية . الكيمياء احلرارية .
القياس فى الكيمياء Measurement in Chemistry القياس مقارنة كمية جمهولة بكمية أخرى من نوعها ملعرفة عدد مرات إحتواء األوىل على الثانية . أمهية القياس ىف حياتنا :يوفر لنا المعلومات الالزمة و المعطيات الكمية لنتمكن من إستخدام اإلجراءات الالزمة و التدابير المناسبة . يجب أن تتضمن عملية القياس نقطتين أساسيتين و هما : ( )1القيمة العددية :التى من خاللها نصف البعد أو الخاصية المقاسة . ( )2وحدة قياس مناسبة :البد أن يتفق عليها وهى " مقدار حمدد من كمية فيزيائية معينة معرفة و معتمدة مبوجب القانون و تستخدم كمعيار لقياس مقدار فعلى هلذه الكمية " .
أمهية القياس ىف الكيمياء القياس ضرورى من أجل :
-1التعرف على نوع و تركيز العناصر املكونة للمواد التى نستخدمها و نتعامل معها . تدريب 1 المكونات الزجاجة (أ) الزجاجة (ب)
الجدول التالى :يوضح مكونات زجاجتين من المياه المعدنية مقدرة بوحدة : mg/L Na+ 25,5 120
K+ 2,8 8
Mg2+ 8,7 40
Ca2+ 12 70
CI14,2 220
)(HCO3103,7 335
(SO4)-2 41,7 20
إقرأ البيانات جيداً ،ثم أجب عن األسئلة التالية : )1إذا علمت أن مستهلك يتبع نظاما غذائيًا قليل الملح – أى زجاجة يختارها ؟ )2استهلك شخص خالل يوم 1.5لتر ماء من الزجاجة ب ،إحسب كتلة الكالسيوم و الصوديوم التى استهلكها . )3هل القياس ضرورى فى حياتنا ؟ كل السعادة يف الدنيا بدايتها الرضا ،لذلك نقول :يارب عودنا على أن نرضى بأقدارك ،حبكمتك ،بفضلك ،خبريك العظيم الذي ال تراه أعيُننا ،يف يوم اجلمعه ذنوب تغفر ،حاجات تقضى ،أمنيات تتحقق ،هبات تعطى ،فأسألوا اللّه من فضله و أكثروا من ذكره ،و صلوا وسلموا على نبيه ﷺ املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
-2القياس ضرورى من أجل املراقبة و احلماية : مثال يحدد الجدول التالى المعايير العالمية للحكم على صالحية المياه للشرب استخدم البيانات الورداه فى الجدول للحكم على جودة الماء فى الملصقين السابقين . المكونات
Na+
K+
Mg2+
Ca2+
الكمية
أقل من 150
أقل من 12
أقل من 50
أقل من 300
CI-
(SO4)2-
200: 250أقل من 250
(NO3)-
PH
أقل من 10
6,5 – 9
-3القياس ضرورى لتقدير موقف ما و إقرتاح عالج فى حالة وجود خلل : مثال :فى التحاليل الطبية تمكننا القياسات التى نحصل عليها من اتخاذ القرارات الالزمة إلصالح أوجه الخلل . تدريب 2 الوثيقة األتية توضح نتائج تحليالت بيولوجية طبية خضع لها شخص ما صباحاً قبل اإلفطار نوع التحليل
قيمة التحليل
القيمة المرجعية
الجلوكوز " " Glucose
70
110 - 70
حمض البوليك " " Uric Acid
9,2
8,3 - 3,6
أقرأ البيانات جيداً ،ثم اجب عن األسئلة األتية : -1ماذا نعنى بالقيمة المرجعية ؟ -2ماذا تستنتج من نتائج تركيز السكر و حمض البوليك فى دم هذا الرجل ؟
اإلجابة : -1القيمة املرجعية :قيمة تمثل المعدل الطبيعى للمادة أوالمكون فى اإلنسان السليم .و تغير قيمتها يعنى إصابة اإلنسان بحالة مرضية ما . -2تدل النتائج على : تركيز السكر فى الدم يدخل فى نطاق النسبة الطبيعية . تركيز حمض البوليك مرتفع جدًا فى الدم و نحتاج إلى تقليل نسبة حمض البوليك فى الدم عن طريق األدوية أو نوعية وكمية الغذاء الذى يتناوله المريض . علماء هلم أنطوان تاريخ الفوازييه دقيقاًًً . املسئول عن جعل الكيمياء علماًًًكمياً أول من قام بتحديد تركيب محضى النيرتيك و الكربيتيك . صاغ قانون فعل الكتلة . أعطت اعماله دفعة قوية فى تطوير أدوات و أجهزة القياس فى الكيمياء.
كل حُزن سَيذهب كل مكسور سيُجرب ال يرتك اهلل قلباً يرفرف حتت مسائه ضائعاً دون ملجأ ُآلَلَهًمُ اشرح صدورنا و يسر أمورنا . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
معمل الكيمياء يتم إجراء التجارب الكيمائية فى مكان ذى مواصفات و شروط معينة يسمى المختبر أو معمل الكيمياء . متطلبات معمل الكيمياء : ( )2وجود مصدر للحرارة كموقد بنزين . ( )1توفير احتياطات األمان المناسبة . ( )3وجود مصدر للماء و أماكن لحفظ المواد الكيميائية و األدوات و األجهزة المختلفة . ( )4معرفة الطريقة الصحيحة إلستخدام تلك المواد و األجهزة و طريقة حفظها . أدوات القياس فى معمل الكيمياء Measurement tools in chemical lab امليزان احلساس The Sensitive Balance اإلستخدام : يستخدم لقياس كتل المواد . لها تصميمات و أشكال مختلفة و الموازين الرقمية هى األكثر شيوعًا Digital Balancesو أكثر أنواع الموازين الرقمية استخداماً الميزان ذو الكفة الفوقية . السحاحة Burette الوصف : أنبوبة زجاجية طويلة مدرجة ( )cm3ذات فتحتين ،إحداهما لملء السحاحة بالمحلول واألخرى مثبت عليها صمام للتحكم بكمية المحلول المأخوذ منها ،يكون صفر التدريج قريبًا من الفتحة العلوية و ينتهى التدريج قبل الصمام . اإلستخدام : تعيين حجوم السوائل فى تجارب المعايرة ( تثبت السحاحة على حامل خشبى ذو قاعدة معدنية خاصة " علل " للحفاظ على الشكل العمودى لها خالل التجارب ) . الكؤوس الزجاجية Beakers الوصف : أوان زجاجية مصنوعة من زجاج البيركس و يوجد منها أنواع مدرجة أو ذات سعة محددة . اإلستخدام : ( )1خلط المحاليل و السوائل . ( )2نقل حجم معلوم من السائل من مكان آلخر . املخبار املدرج Graduated Cylinder الوصف : يصنع من الزجاج أو البالستيك . اإلستخدام : يستخدم لقياس حجوم السوائل ألنه أكثر دقة من الدوارق . األنواع : يوجد منه سعات مختلفة . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الدوارق Flasks أحد أنواع األدوات الزجاجية فى معمل الكيمياء و تصنع من زجاج البيركس و يوجد منها أنواع مختلفة حسب الغرض من استخدامها . األنواع : الدورق املخروطى : Conical Flaskتختلف أنواعه باختالف سعة الدورق . يستخدم فى عمليات المعايرة . الدورق العيارى :Volumetric Flaskيحتوى فى أعاله على عالمة تحدد السعة الحجمية للدورق . يستخدم لتحضير محاليل معلومة التركيز بدقة . الدورق املستدير : Round – Bottom Flasksتختلف أنواعه باختالف سعة الدورق . تستخدم فى عمليات التحضير والتقطير . املاصة Pipette الوصف : أنبوبة زجاجية طويلة مفتوحة من الطرفين بها عالمة عند أعالها تحدد مقدار سعتها الحجمية و مدون عليها نسبة الخطأ فى القياس . اإلستخدام : قياس و نقل حجم معين من محلول ( تمأل بالمحلول بشفطه بأداة شفط خاصة فى حالة المواد شديدة الخطورة ) . األكثر إستخدامًا فى المعامل هى الماصة ذات اإلنتفاخين .أدوات قياس األس اهليدروجيىن ( ) PH هذا القياس على درجة كبيرة من األهمية فى التفاعالت الكيميائية و التفاعالت البيوكيميائية . األس اهليدروجينى PH قياس حيدد تركيز أيون اهليدروجني H+فى احمللول لتحديد نوع احمللول إذا كان محضي ًا أو قاعدياً أو متعادل . أو :مقياس لدرجة احلموضة أو القلوية و يأخذ أرقام ترتاوح من صفر إىل . 14 مالحظة هامة : أدوات قياس الرقم الهيدروجينى هى :الشرائط الورقية – األجهزة الرقمية بأشكالها المختلفة . -1الشرائط الورقية : يغمس في المحلول المراد قياس الرقم الهيدروجيني له فيتغير لون الشريط الى درجة معينة ثم تحدد قيمة PHمن خالل تدريج يبدأ من 0إلى 14تبعاً لدرجة اللون . -2األجهزة الرقمية بأشكالها المختلفة : و هى أكثر دقة حيث يغمس قطب موصل بالجهاز فى المحلول فتظهر قيمة PHمباشرة على الشاشة الرقمية للجهاز . من قرأ الواقعة كل ليلة قبل أن ينام لقى اهلل عز و جل و وجهه كالقمر ليلة البدر . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الدرس الثانى :النانو تكنولوجى و الكيمياء Nanotechnology and Chemistry معلومات تهمك : هناك مقاطع تسبق وحدات القياس تسمى البادئات تدل على مضاعفات أو أجزاء من وحدة القياس 10nو منها : -1املليار و يساوى 910من الوحدة و املليون و يساوى 610من الوحدة . -2جزء من ألف = 3-10من الوحدة ،جزء من مليون = 6-10من الوحدة ،جزء من املليار = 9-10من الوحدة . -3النانو :وحدة قياس متناهية الصغر و يساوى 9-10من وحدة القياس . و مما سبق نستنتج أن :املتر = 310ملليمتر = 610ميكرومتر = 910نانومتر . تدريب : بإستخدام 10حدد العالقة بين : )1المللى = ..........ميكرو . )2المللى = ..........نانو . )3الميكرو = ..........نانو . n
1 × 10 Mille
-3
1 × 10-6 Micro 1 × 10-9 Nano
تدريب : إذا علمت أن الرصاص مادة سامة و هو موجود فى مياه الشرب فهل تفضل أن يكون تركيز الرصاص فى مياه الشرب جزء من المليار أم جزء من المليون . ما املقصود بالنانو تكنولوجى ؟ النانو تكنولوجى Nanotechnologyمصطلح من كلمتين ،الكلمة األولي نانو Nanoوهى مأخوذة من كلمة نانوس Nanosاليونانية و تعنى القزم Dwarfأو الشىء المتناهى فى الصغر ،و الكلمة الثانية تكنولوجى Technologyو تعنى التطبيق العملى للمعرفة في مجال معين . النانو تكنولوجى تكنولوجيا املواد متناهية الصغر ختتص مبعاجلة املادة على مقياس النانو إلنتاج مواد جديدة مفيدة و فريدة فى خواصها . النانو :و حدة قياس أبعاد املواد متناهية الصغر . من وجهة النظر الرياضية و الفيزيائية النانو يساوى جزء واحد على مليار من الوحدة المقاسة ،فالنانو متر يعادل جزء من مليار جزء من المتر أى 10-9متر و هناك النانو ثانية و النانو جرام و النانو مول و النانو جول و يستخدم النانو كوحدة لقياس أبعاد ( أقطار ) الجزيئات المتناهية الصغر . هل تعلم أن : 6 قطر حبة الرمل يبلغ حوالى . 10 nm قطر جزىء الماء يساوى 0,3 nmتقريباً . قطر الذرة الواحدة يتراوح بين . 0,1 – 0,3 nmمميزات مقياس النانو Nano scale خواص املادة فى هذا البعد تتغري متاماً و تصبح املادة ذات خواص جديدة و فريدة و قد اكتشف العلماء أن هذه اخلواص تتغري بإختالف احلجم النانوى للمادة لذا تعرف هذه اخلواص باخلواص املعتمدة على احلجم . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
احلجم النانوى احلرج احلجم الذى تظهر فيه اخلواص النانوية الفريدة للمادة و يكون أقل من . 100 nm أمثلة متكننا من فهم اخلواص املعتمدة على احلجم Size Dependent Characteristicsو الذى متتاز به املواد النانوية :
-1نانو الذهب الذهب فى الحجم العادى أصفر اللون و له بريق بينما فى الحجم النانوى يأخذ نانو الذهب ألواناً مختلفة حسب الحجم النانوى فقد يكون الذهب أحمر ،أصفر ،برتقالى ،أخضر ،و قد يصبح أزرق اللون و يرجع ذلك الى أن تفاعل الذهب مع الضوء و هو في الحجم النانوى يختلف عن تفاعله معه و هو فى الحجم المرئى . . علل :يأخذ الذهب فى احلجم النانوى ألواناً خمتلفة عن ألوانه فى احلجم العادى . جـ :ألن تفاعل الذهب مع الضوء ىف احلجم النانوى خيتلف عن تفاعله معه ىف احلجم املرئى . -2نانو النحاس الحظ العلماء أن صالبة جسيمات النحاس تزداد عندما تتقلص من قياس الماكرو ( macroالمرئى ) إلى قياس النانو nanoو أن الصالبة تختلف بإختالف الحجم النانوى لها و كل ما ينطبق على األمثلة السابقة ينطبق على الحجم النانوى ألى مادة مما يجعل المواد النانوية تظهر من الخواص الفريدة الفائقة ما ال تظهره فى الحجمين الماكرو Macroو الميكرو Microمن المادة مما يؤدى إلى إستخدامها فى تطبيقات جديدة غير مألوفة و السبب فى الخواص الفائقة للمواد النانوية يرجع إلى العالقة بين مساحة السطح إلى الحجم . علل :استخدام املواد النانوية فى تطبيقات جديدة غري مألوفة . جـ :ألهنا تظهر ىف احلجم النانوى خواص فريدة فائقة ال تظهرها ىف احلجم العادى . علل :تظهر املواد فى احلجم النانوى خواص فريدة فائقة ال تظهرها فى احلجم العادى . جـ :لزيادة النسبة بني مساحة السطح إىل احلجم زيادة كبرية ىف احلجم النانوى. عند تقسيم مادة يظل حجمها ثابت فى حني تزداد مساحة سطحها الكلى و كلما زاد تقسيم املادة : أوالً :يزداد عدد ذرات املادة املعرضة للتفاعل زيادة كبرية جداً :فيزداد سرعة التفاعل . ثانياً :تزداد النسبة بني املساحة الكلية للمادة إىل حجمها الكلى :فتكتسب المادة خواص جديدة و فريدة كـ : ًً . -1خواص كيميائية :يزداد سرعة تفاعلها ألن عدد ذرات السطح المعرضة للتفاعل يكون كبير جدا -2خواص فيزيائية :اللون و الشفافية و درجات اإلنصهار و الغليان و التوصيل الحرارى و الكهربى . -3خواص ميكيانيكية :الصالبة و المرونة . عدد ذرات املادة املعرضة للتفاعل فى احلجم النانوى كبرية جدًا إذا ما قورنت بعددها فى احلجم العادى من املادة . علل :تزداد سرعة تفاعل املواد فى احلجم النانوى عن سرعتها فى احلجم العادى . جـ :لزيادة عدد ذرات السطح املعرضة للتفاعل زيادة كبرية جدًاً ىف احلجم النانوى عن احلجم العادى . الحظ أن :سرعة ذوبان مكعب سكر فى الماء أقل من سرعة ذوبان نفس المكعب إذا ما تم تجزئته إلى حبيبات صغيرة ألن النسبة الكبيرة بين مساحة السطح إلى الحجم فى حالة الحبيبات تزيد من سرعة الذوبان . علل :سرعة ذوبان مكعب سكر فى املاء أقل من سرعة ذوبانه إذا مت جتزئته إىل حبيبات صغرية . جـ :ألن زيادة النسبة بني مساحة السطح إىل احلجم زيادة كبرية جدًا ىف حالة اجلبيبات الصغرية تزيد من سرعة الذوبان . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
كيمياء النانو أحد فروع علم النانو يهتم بدراسة التطبيقات الكيميائية للمواد النانوية . أهمية كيمياء النانو : Nano chemistry ( )1دراسة و وصف و تصنيع المواد ذات األبعاد النانوية . ( )2دراسة الخواص الفريدة المرتبطة بتجميع الذرات و الجزيئات بأبعاد نانوية . أشكال املواد النانوية : المواد النانوية متعددة األشكال فقد تكون على شكل :حبيبات أو أنابيب أو أعمدة أو شرائح دقيقة أو أشكال أخرى . تصنيف املواد النانوية و فق ًا لعدد األبعاد النانوية للمادة : يمكن تصنيف المواد النانوية وفقا لعدد األبعاد النانوية للمادة كمال يلي :
أوالً :املواد النانوية أحادية األبعاد
مواد نانوية لها بعد نانوى واحد . أمثلة : -1األغشية الرقيقة : Thin Filmsتستخدم فى طالء األسطح لحمايتها من الصدأ و التآكل ــ تغليف المنتجات الغذائية لحمايتها من التلوث و التلف . -2األسالك النانوية : Nano wiresتستخدم فى الدوائر اإللكترونية . -3األلياف النانوية :تستخدم فى عمل مرشحات الماء .
ثانياً :املواد النانوية ثنائية األبعاد
مواد نانوية لها بعدين نانوين . أمثلة :أنابيب الكربون النانوية Carbon nanotubesأحادية و متعددة الجدر . اخلواص املميزة ألنابيب الكربون النانوية : -1موصل جيد للكهرباء فدرجة توصيلها للكهرباء أعلى من النحاس . -2موصل جيد الحرارة فتوصيلها للحرارة أعلى من الماس . -3أقوى من الصلب بسبب قوى الترابط بين جزيئاتها و لكنها أخف منه فعلى سبيل المثال يمكن لسلك من أنابيب النانو فى حجم شعرة اإلنسان أن يحمل قاطرة بسهولة .هذه القوة جعلت العلماء يفكرون فى عمل أحبال ذات متانة يستخدمونها لعمل مصاعد الفضاء . -4ترتبط بسهولة بالبروتين لذلك يمكن استخدامها كأجهزة إستشعار بيولوجية ألنها حساسة لجزيئات معينة .
ثالثاً :املواد النانوية ثالثية األبعاد
مواد لها ثالثة أبعاد نانوية . أمثلة :صدفة النانو و كرات البوكى . Bucky Balls
تركيب كرة البوكي : تتكون كرة البوكى من 60ذرة كربون و يرمز لها بالرمز C60و تبدو ككرة مجوفة لها مجموعة خصائص مميزة تعتمد على تركيبها و بسبب شكل الكرة المجوف يختبر العلماء اآلن فاعلية استخدام كرة البوكى كحامل لألدوية فى الجسم ألن شكلها الكروى المجوف يمكنها من حمل جزيئات الدواء داخله بينما يقاوم الجزء الخارجى منها التفاعل مع جزيئات أخرى داخل الجسم املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
كرة البوكي
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
تطبيقات النانو تكنولوجى Nanotechnology application مجال الطب التشخيص المبكر لألمراض و تصوير األعضاء و األنسجة . توصيل الدواء بدقة الى االنسجة والخاليا المصابة مما يزيد من فرص الشفاء و يقلل من األضرار الجانبية للعالج التقليدى الذى ال يفرق بين الخاليا المصابة و الخاليا السليمة . إنتاج أجهزة نانوية للغسيل الكلوى يتم زراعتها فى جسم المريض . إنتاج روبوتات نانوية يتم إرسالها إلى تيار الدم إلزالة الجلطات الدموية من جدار الشرايين بدون تدخل جراحى . مجال الزراعة حفظ الغذاء و التعرف على البكتريا فى المواد الغذائية . تطوير مغذيات و مبيدات حشرية و أدوية للنبات و الحيوان بمواصفات خاصة . مجال الطاقة إنتاج خاليا شمسية بإستخدام نانو السيليكون تتميز بقدرة عالية على تحويل الطاقة باإلضافة إلى عدم تسرب الطاقة الحرارية . إنتاج خاليا وقود هيدروجينى قليلة التكلفة و عالية الكفاءة . فى مجال البيئة إنتاج مرشحات نانوية تستخدم فى :تنقية الهواء و الماء ،تحلية الماء ،حل مشكلة النفايات النووية ،إزالة العناصر الخطرة من النفايات الصناعية . مجال الصناعة إنتاج جزيئات نانوية غير مرئية تكسب الزجاج و الخزف خاصية التنظيف التلقائى . تحسين نوعية مستحضرات التجميل و الكريمات المضادة ألشعة الشمس بتصنيع مواد نانوية تنقى أشعة الشمس من األشعة فوق البنفسجية . إنتاج طالءات و بخاخات تكون طبقات تغيلف تحمى شاشات األجهزة اإللكترونية لحمايتها من الخدش . تصنيع أنسجة طاردة للبقع و تتميز بالتنظيف الذاتى . فى مجال وسائل اإلتصاالت إنتاج أجهزة نانو السلكية و هواتف محمولة و أقمار الصناعية . تقليص حجم الترانزستور . تصنيع شرائح إلكترونية تتميز بقدرة عالية على التخزين . عظماء هلم تاريخ
العرب و املسلمون
اكتشف العلماء أن السيوف الدمشقية التى استخدمها العرب و املسلمون قدميا و املعروفة بالصالبة و القوة يدخل فى تركيبها جسيمات الفضة النانوية . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
التأثريات الضارة احملتملة للنانو تكنولوجى التأثيرات الصحية إختراق جزيئات النانو الصغيرة جدًا ألغشية خاليا الجلد و الرئة لتستقر داخل الجسم أو قد تسبب مشكالت صحية . التأثيرات البيئية منها التلوث النانوى : Nano pollutionهو التلوث بالنفايات النامجة عن عملية تصنيع املواد النانوية . أضرار التلوث النانوى نفايات التلوث النانوى خطيرة جداً بسبب صغر حجمها حيث يمكنها أن تظل معلقة فى الهواء فتخترق الخاليا النباتية و الحيوانية باإلضافة إلى تأثيرها على كل من المناخ و الماء و الهواء و التربة . التأثيرات اإلجتماعية ستكون تكنولوجيا النانو فى متناول األغنياء و الدول الغنية فقط مما يؤدى إلى تفاقم المشكالت اإلجتماعية . اللّهم من اعتز بك فلن يٌذل ،و من اهتدى بك فلن يٌضل ،و من استكثر بك فلن يٌقل ،و من استقوى بك فلن يٌضعف ،و من استغنى بك فلن يٌفتقر ،و من استنصر بك فلن يٌغلب ،و من توكل عليك فلن يٌخيب ،و من جعلك مالذاً فلن يٌضيع ،و من اعتصم بك فقد هٌدى إىل صراط مستقيم ،اللّهم فكن لنا ولياً و نصريا ،و كن لنا مٌعيناً و جمريا ،إنك كنت بنا بصريا . .........
احلمد هلل اللّهم ربنا لك احلمد مبا خلقتنا و رزقتنا و هديتنا و علمتنا و أنقذتنا و فرجت عنا ،لك احلمد باالميان و لك احلمد باإلسالم و لك احلمد بالقرآن و لك احلمد باألهل و املال و املعافاة ،كبت عدونا و بسطت رزقنا و أظهرت أمننا ومجعت فرقتنا و أحسنت معافاتنا و من كل ما سألناك أعطيتنا ،فلك احلمد على ذلك محدًا كثريًا و لك احلمد بكل نعمة أنعمت هبا علينا ىف قدمي و حديث أو سرًا و عالنية أو حىّ و ميت أو شاهد و غائب حىت ترضى ،و لك احلمد إذا رضيت ،و لك احلمد بعد الرضا ،و صلى اللّهم على حممد و على آله و سلم . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
كلمات مضيئة
ّ
ّ فاعنت بصحتك ،و إذا كنت حتب احلياة يف السرور إذا كنت حتب ِ ّ السعادة يف احلياة فاعنتِ خبلقك ،و إذا كنت حتب اخللود يف احلياة ّ فاعنتِ بعقلك ،و إذا كنت حتب ذلك كله فاعنتِ بدينك.
املول و املعادلة الكيميائية
الفصل األول
Mole and Chemical Equation
كتابة الصيغة الكيميائية للمركبات البد من حفظ اجملموعات الذرية بالتكافؤ +حفظ رموز العناصر بالتكافؤ ثم إستخدامها فى كتابة الصيغ الكيميائية للمركبات . العناصر الفلزية : العنصر
الرمز
التكافؤ
العنصر
الرمز
التكافؤ
صوديوم
Na
أحادى
باريوم
Ba
ثنائى
ليثيوم
Li
أحادى
كالسيوم
Ca
ثنائى
بوتاسيوم
K
أحادى
ماغنسيوم
Mg
ثنائى
فضة
Ag
أحادى
خارصين
Zn
ثنائى
ذهب
Au
أحادى
ألومنيوم
Al
ثالثى
زئبق
Hg
حديد
Fe
نحاس
Cu
منجنيز
Mn
العناصر الالفلزية : العنصر
الرمز
التكافؤ
العنصر
الرمز
التكافؤ
هيدروجين
H
أحادى
فلور
F
أحادى
كلور
Cl
أحادى
بروم
Br
أحادى
يود
I
أحادى
أكسجين
O
ثنائى
كبريت
S
ثنائى
نيتروجين
N
ثالثى
فوسفور
P
ثالثى
كربون
C
رباعى
سيليكون
Si
رباعى
سيلينيوم
Se
ثنائى
املجموعات الذرية : اجملموعة
الرمز
التكافؤ
اجملموعة
الرمز
التكافؤ
نيترات
(NO3) -
أحادى
هيدروكسيد
(OH) -
أحادى
أمونيوم
(NH4) +
أحادى
بيكربونات
(HCO3) -
أحادى
كربونات
(CO3) 2 -
ثنائى
كبريتات
(SO4) 2 -
ثنائى
نيتريت
(NO2) -
أحادى
فوسفات
(PO4) 3 -
ثالثى
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
مجيع جزيئات العناصر تتكون من ذرة واحدة ما عدا سبع عناصر هى : اهليدروجني
H2
الكلور
Cl2
األكسجني
O2
الربوم
Br2
النيرتوجني
N2
اليود
I2
الفلور
F2
بعض الصيغ الىت جيب أن حتفظ : الصيغة H2SO4 HCl HNO3
املركب محض الكربيتيك محض اهليدروكلوريك محض النيرتيك
الصيغة H2O NH3 CO2
املركب املاء النشادر ثانى أكسيد الكربون
أمثلة نيرتات كالسيوم NO3 2 Ca(NO3)2
كربيتات ماغنسيوم Mg SO4 2 2 MgSO4
Ca 1
فوسفات أمونيوم NH4 PO4 3 1 (NH4)3PO4
أمثلة بيكربونات كالسيوم Ca HCO3 1 2 Ca(HCO3)2
كلوريد أمونيوم NH4 Cl 1 1 NH4Cl
كربيتات ألومنيوم Al SO4 2 3 Al2(SO4)3
الكتل الذرية لبعض العناصر Cl
H
C
N
O
Na
Mg
S
Li
Al
K
Ca
1
12
14
16
23
24
32
7
27
39
40
F
Mn
Cr
B
Be
Au
Si
Hg
P
Pb
Ba
19
55
52
11
9
197
28
200
31
207
137
Cu
63,5 35,5 Zn
Fe 56 Ag
108 65,5
من قال سبحان اهلل و حبمده تكتب له ألف حسنة أو حتط عنه ألف سيئة . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
املعادلة الكيميائية Chemical Equation جمموعة من رموز و صيغ كيميائية تعرب عن املواد املتفاعلة و الناجتة من التفاعل و يربط بينهما سهم يعرب عن اجتاه سري التفاعل تكتب عليه شروط التفاعل . يجب أن تكون المعادلة الكيميائية موزونة ( عدد ذرات العنصر الواحد فى المتفاعالت تساوى عدد ذرات نفس العنصرفى النواتج ) لتحقيق قانون بقاء الكتلة . يتطلب وزن المعادلة ( ضرب طرفى المعادلة فى المعامالت التى تجعل المعادلة موزونة ) أن نتعامل مع المعادلةالكيميائية كمعادلة رياضية . ال مائيًا أوغيرها و تكتب أسفل تتضمن المعادلة الحالة الفيزيائية للمادة سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية أو محلو ًيمين الرمز الكيميائى للمادة :
الحالة الفيزيائية غاز صلب
الرمز
Gas Solid
الحالة الفيزيائية سائل محلول مائى
)(g )(s
Liquid Aqueous
الرمز )(l )(aq
توضح المعادلة كميات المواد الداخلة فى التفاعل والناتجة منه فمثالً عند إحتراق الماغنسيوم فى األكسجين فإننا نقولكميًا :كل 2جزئ من الماغنسيوم تتفاعل مع 1جزئ من غاز األكسجين و ينتج 2جزئ من أكسيد الماغنسيوم . )2Mg(s) + O2 (g )2MgO(s تكتب المعادلة الكيميائية كالنموذج التالى صيغ توضح املواد الناجتة و تركيبها و كمياتها
Heat Pressure
)2NH3 (g
أمثلة
شروط التفاعل
رموز توضح املواد املتفاعلة و تركيبها و كمياتها
)3H2 (g) + N2 (g
رموز توضح احلالة الفيزيائية للنواتج و املتفاعالت
المعادلة التالية تعبر عن تفاعل إتحاد الهيدروجين مع األكسجين لتكوين الماء أكسجين +هيدروجين ماء H2 + O2 H2O المعادلة السابقة غير موزونة ألن عدد ذرات األكسجين فى طرفى المعادلة غير متساو ولوزنها نضرب 2 × H2Oثم نضرب 2 × H2 2H2 + O2 2H2O زن المعادالت التالية N 2 + H2 NH3 Al + O2 Al2O3 Mg + N2 Mg3N2 Mg3N2 + H2O Mg(OH)2 + NH3 Fe3O4 + O2 Fe2O3 املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
)1 )2 )3 )4 )5
اجلزئ :أصغر جزء من املادة ميكن أن يوجد على حالة انفراد و تتضح فيه خواص املادة . الذرة :أصغر وحدة بنائية للمادة تشرتك فى التفاعالت الكيميائية .
تمثل المعادلة الكيميائية قانونًا للعالقة الكمية بين المتفاعالت Reactantsو النواتج Productsأى يمكن مضاعفة أو تجزئة هذه الكميات . يستخدم مصطلح المول فى النظام الدولى للقياس ( )SIللتعبير عن كميات المواد المتفاعلة و الناتجة من التفاعل الكيميائى . املول : Moleهو الكتلة اجلزيئية أو الذرية أو وحدة الصيغة للمادة مقدرة باجلرام . .
املول و كتلة املادة Mole and the Mass of Matter
إذا كانت المادة فى صورة ذرات فإن كتلة الذرة الواحدة يطلق عليها الكتلة الذرية وهى مقدار صغير جداً و تقدر بوحدة الكتل الذرية amuو يطلق على الكتلة الذرية للعنصر عند تقديرها بوحدة الجرام gاسم المول فإذا كانت الكتلة الذرية للكربون تساوى 12 uفإن مول من ذرات الكربون يساوى .12 g إذا كانت المادة ( عنصر أو مركب ) فى صورة جزيئات فإن كتلة الجزئ الواحد منها يسمى الكتلة الجزيئية و تساوى ال كتلة مجموع كتل الذرات المكونة له و يطلق على الكتلة الجزيئية للمادة عند تقديرها بوحدة الجرام gاسم المول فمث ً الجزئ من ثانى أكسيد الكربون CO2تساوى :الكتلة الذرية للكربون × 2 ( +الكتلة الذرية لألكسجين ) أى 44 u = 16 × 2 + 12فتكون كتلة المول من جزئ ثانى أكسيد الكربون . 44 g الكتلة اجلزيئية :جمموع كتل الذرات املكونة للجزئ . علل :ختتلف كتلة املول من مادة ألخرى . جـ :إلختالف املواد عن بعضها ىف تركيبها اجلزيئى و بالتاىل إختالف كتلتها اجلزيئية . يختلف المول جزئ عنصر عن المول ذرة لنفس العنصر فى جزيئات العناصر ثنائية الذرة و بالتالى تختلف كتلة المول جزئ منها عن كتلة المول ذرة فمثالً :كتلة المول جزئ لألكسجين 32 uبينما كتلة المول ذرة له . 16 u علل :ختتلف كتلة املول جزئ للعنصر الغازى النشط عن كتلة املول الذرى له . جـ :ألن جزيئات العناصر الغازية النشطة ثنائية الذرة و بالتاىل تكون كتلة املول جزئ منها ضعف كتلة املول الذرى . هناك عناصر تختلف الكتلة المولية لها بإختالف حالتها الفيزيائية ( إلختالف تركيبها الجزيئ تبعًا لحالتها الفيزيائية ) مثل الفسفور فى الحالة البخارية يتكون الجزئ من أربعة ذرات P4و كذلك الكبريت فى الحالة البخارية يوجد فى صورة جزئ ثمانى الذرة S8بينما فى الحالة الصلبة فإن جزئ كل منهما عبارة عن ذرة واحدة و بالتالى يختلف المول فى الحالة البخارية عن المول فى الحالة الصلبة . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
تدريب :مستعين ًا بكتل العناصر فى اجلدول فى بداية الباب إحسب الكتلة اجلزيئية لكل من : ذرة كربون – Cذرة كلور – Clجزئ كلور – Cl2جزئ أكسجين – O2جزئ ثانى أكسيد الكربون – CO2 جزئ النشادر ( األمونيا ) – NH3جزئ الماء . H2O تدريب :أحسب الكتلة املولية لكل مما يأتى H2O ، H2SO4 ، NaCI ، P4 : املركبات األيونية تكون ىف شكل بناء هندسى منتظم يعرف بالشبكة البللورية ،حيث حياط األيون بأيونات خمالفة له ىف الشحنة من مجيع االجتاهات ،و ميكن التعبري عنها بوحدة الصيغة الىت توضح النسبة بني األيونات املكونة هلا و الصورة الىت أمامك توضح منوذجًا ختطيطيًا للشبكة البللورية مللح كلوريد الصوديوم األيوىن . ال من الجزئ المركبات األيونية يتم التعبير عن وحدتها البنائية بـ :وحدة الصيغة بد ً و يمكن حساب كتلة وحدة الصيغة بنفس طريقة حساب كتلة الجزئ . مثال :أحسب كتلة وحدة الصيغة من كلوريد الكالسيوم . CaCI2 كتلة × 2 ( = CaCI2كتلة أيون الكلوريد ) × 1 ( +كتلة أيون الكالسيوم ) = ( 111 a.m.u. = 40 + 71 = ) 40 × 1 ( + ) 35,5 × 2 كتلة مول من 111 g = CaCI2
Cl-
CI-
Ca2+
Na+
CI-
وحدة الصيغة : هى وحدة بنائية توضح النسبة بني عدد األيونات املكونة للمركب األيونى . الستنتاج عدد املوالت نستخدم العالقة :
كتلة املادة باجلرام
عدد املوالت من املادة =
كتلة املول من املادة
كتلة املادة باجلرام عدد املوالت كتلة املول
مسائل -1إحسب كتلة 0,5 molمن الماء . -2إحسب عدد موالت 98 gمن حمض الكبريتيك . -3الصيغة الكيميائية لفيتامين ما هى C6H8O6إحسب عدد موالت الفيتامين الموجودة فى 44 gمنه . -4أول أكسيد الكربون أحد ملوثات الهواء ينتج من إحتراق الوقود إحسب الكتلة بالجرام الموجودة فى 2,61مول منه . -5فى التفاعل 2 MgO : -1كمية المواد الداخلة فى التفاعل .
2 Mg + O2احسب بوحدات : g – mol -2كمية المواد الناتجة من التفاعل .
مل نرى يف احلمد إال زيادة يف العطاء احلمداهلل بقدر كل شيء ُ ...آلَلَهًمُ لك احلمد حتى ترضى و لك احلمد اذا رضيت و لك احلمد بعد الرضى ،ياربَّ عفوك و عافيتك و رزقك و رضاك و رمحتك و مغفرتك و شفاك و غناك و توفيقك و حفظك و تيسريك و سرتك و كرمك و لطفك و جنتك ..رب اجعلنا من أهل النفوس الطاهرة و القلوب الشاكرة و الوجوه املستبشرة البامسة و ارزقنا طيب املقام و حسن اخلتام . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
املول و عدد أفوجادرو The Mole and Avogadro’s number توصل العالم اإليطالى أميدو أفوجادرو Amedeo Avogadroإلى أن عدد الذرات أو الجزيئات أو األيونات الموجودة فى مول واحد من المادة عدد ثابت مهما كانت الحالة الفيزيائية للمادة و يقدر بحوالى . 6,02× 1023 عدد أفوجادرو Avogadro’s Number هو عدد ثابت ميثل عدد الذرات أو اجلزيئات أو األيونات املوجود فى مول واحد من املادة . الحظ املول من أى مادة حيتوى على عدد ثابت من اجلزيئات أو الذرات أو األيونات و يساوى × 6,02 23 10 إذا كانت المادة فى صورة ذرات مثل الكربون أو الحديد أو الكبريت الصلب فهذا يعنى أن المول منها يحتوى على 6,02 × 1023ذرة من هذه المادة : ✓ مثال :مول من الكربون يحتوى على 6,02 × 1023ذرة . عدد إذا كانت المادة فى صورة جزيئات سواء لعناصر أو مركبات فإن المول منها يحتوى على 6,02 × 1023جزئ من هذه المادة : مثال :فى حالة عنصر مثل األكسجين فإن مول منه يحتوى على 6,02 × 1023جزئ .
الذرات
عدد عدد املوالت أفوجادرو
مثال :فى حالة مركب مثل الماء فإن مول منها يحتوى على 6,02 × 1023جزئ . أمثلة : ✓ 1 molمن األكسجني O2حيتوى على 6,02 × 1023جزئ من أكسجني . أو حيتوى على 2 molمن ذرات األكسجني ( 2 x 6,02 × 1023ذرة أكسجني ) . ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
✓ 1 molمن محض الكربيتيك H2SO4حيتوى على 6,02 × 1023جزئ من محض الكربيتيك . أو حيتوى على 2 molمن ذرات اهليدروجني ( 2 x 6,02 × 1023ذرة هيدروجني ). أو حيتوى على 1 molمن ذرات الكربيت ( 1 x 6,02 × 1023ذرة كربيت ) . أو حيتوى على 4 molمن ذرات األكسجني ( 4 x 6,02 × 1023ذرة أكسجني ).
عدد اجلزيئات عدد املوالت
عدد أفوجادرو
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
✓ 1 molمن كلوريد الصوديوم NaClحيتوى على 6,02 × 1023وحدة صيغة من كلوريد الصوديوم . أو حيتوى على 1 molمن أيونات الكلوريد ( 1 x 6,02 × 1023أيون كلوريد سالب ). أو حيتوى على على 1 molمن أيونات الصوديوم ( 1 x 6,02 × 1023أيون صوديوم موجب ) . ـــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
س علل :عدد جزيئات 32 gمن األكسجني يساوى عدد جزيئات 2 gمن اهليدروجني . جـ :ألن 32 gمن األكسجني متثل 1 molمنه و 2 gمن اهليدروجني متثل 1 molمنه أو :ألن عدد موالت 32 gمن األكسجني يساوى عدد موالت 2 gمن اهليدروجني و عدد اجلزيئات = عدد املوالت × 6,02 ×1023 من قرأ الواقعة كل ليلة قبل أن ينام لقى اهلل عز و جل و وجهه كالقمر ليلة البدر .
تدريب املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
-1إحسب عدد جزيئات 0,5مول من الماء . -2إحسب عدد موالت 12,04 × 1023جزئ من األكسجين . -3أول أكسيد الكربون COأحد ملوثات الهواء ينتج من إحتراق الوقود إحسب عدد جزيئات 2,16مول منه . -4إحسب عدد موالت 18,03 × 1023جزئ من حمض الكبريتيك . املعادلة األيونية معادلة تكتب فيها بعض أو كل املواد املتفاعلة و الناجتة على هيئة أيونات . هناك بعض الحاالت التي نعبر فيها عن المادة في صورة أيونات : -1بعض العمليات الفيزيائية مثل تفكك بعض المركبات األيونية عند ذوبانها فى الماء أو انصهارها . -2بعض التفاعالت الكيميائية التى تتم بين األيونات مثل تفاعالت التعادل بين الحمض والقاعدة أو تفاعالت الترسيب يتم التعبير عنها في صورة معادالت أيونية . مثال :إذابة ملح كلوريد الصوديوم فى الماء يعبر عنه بالمعادلة األيونية التالية : ماء )NaCI(s )Na(aq) + CI-(aq وهذا يعنى أن 1 molمن NaCIالصلب ينتج عند تفككه فى الماء 1 molمن أيونات 6,02 × 1023 ) Na+أيون ( و 1 molمن أيونات 6,02 × 1023 ) CI-أيون ( و يكون عدد األيونات الكلى فى المحلول ( 12,04 × 1023أيون ) . مثال :عند تعادل حمض الكبريتيك مع هيدروكسيد الصوديوم لتكوين ملح كبريتات صوديوم و ماء فإننا نعبر عن هذا التفاعل بالمعادلة الرمزية التالية : )2NaOH(aq)+H2SO4(aq )Na2SO4(aq) +2H2O(L و حيث أن هذه المواد في محاليلها المائية تكون موجودة فى صورة أيونات ما عدا الماء هو المادة الوحيدة الموجودة فى صورة جزيئات فانه يمكن التعبير عن هذا التفاعل في صورة معادلة أيونية كما يلى : )2Na+ (aq)+2OH- (aq)+ 2H+ (aq) + SO4-2 (aq )2Na+ (aq) +SO4-2 (aq) + 2H2O(L وبالنظر إلى المعادلة السابقة نجد أن أيونات ) Na+ (aqو أيونات ) SO42– (aqظلت فى التفاعل كما هى دون إتحاد أى أنها لم تشترك في التفاعل و بإهمالها من طرفى المعادلة نحصل على المعادلة األيونية المعبرة عن التفاعل و التى تبين األيونات المتفاعلة فقط : + )2 OH (aq) + 2 H (aq )2 H2O(L تدريب :عرب عن التفاعالت األتية مبعادالت أيونية : -1إضافة محلول ملح كرومات البوتاسيوم إلى محلول نترات الفضة ليتكون راسب أحمر من كرومات الفضة : K2CrO4 + 2 AgNO3 2 KNO3 + Ag2CrO4 -2إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى محلول حمض كبريتيك ليتكون محلول كبريتات الصوديوم و الماء : 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O ىف أى معادلة أيونية موزونة جيب أن : يكون مجموع الشحنات الموجبة مساويًا لمجموع الشحنات السالبة فى كل طرف من طرفى المعادلة . -يتساوى عدد ذرات العنصر فى المتفاعالت مع عدد ذرات نفس العنصر فى النواتج .
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
[ ]1أحسب كتلة هيدروكسيد الصوديوم النتاجة من تفاعل 5 gمن الصوديوم مع الماء طبقاً للمعادلة : 2Na + 2H2 2NaOH + H2 [ ]2أحسب كتلة األكسجين الناتج تحلل 25 gمن أكسيد الزئبق األحمر طبقاً للمعادلة 2 Hg + O2 :
2 HgO
[ ]3احسب عدد ذرات الخارصين التى تتفاعل مع حمض الكبريتيك لينتج 0,1 gمن الهيدروجين طبقاً للمعادلة : )Zn(s) + H2SO4(l )ZnSO4(aq) + H2 (g [ ]4وضح كم موالً من األكسجين تلزم ألكسدة : • 4 molمن ثانى أكسيد الكبريت SO2إلى ثالث أكسيد الكبريت . SO3 • 8 molمن الماغنسيوم Mgإلى أكسيد ماغنسيوم . MgO • 54 gمن األلومنيوم Alإلى أكسيد ألومنيوم . Al2O3 [ ]5عند إمرار شرر كهربى فى مخلوط من غازى األكسجين و الهيدروجين تكون 45 gمن بخار الماء – احسب عدد موالت األكسجين والهيدروجين الداخلة فى التفاعل من هذا المخلوط . [ ]6يحترق الميثان تبعاً للمعادلة CO2 + 2H2O : تفاعل 4 gمن الميثان مع وفرة من األكسجين .
CH4 + 2O2احسب عدد جزيئات بخار الماء الناتجة من
[ ]7احسب وزن كلوريد الخارصين الناتج من تفاعل 32,5 gمن الخارصين مع حمض الهيدروكلوريك . [ ]8ما كتلة الماغنسيوم المتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك إلنتاج 18,06 x 1023جزئ من غاز الهيدروجين . [ ]9كم مول من غاز ثانى أكسيد الكبريت SO2تنتج من احتراق 12 molمن الكبريت فى الهواء ــ ثم إحسب كتلة غاز ثانى أكسيد الكبريت . [ ]10احسب كتلة أكسيد الكالسيوم الناتج من تسخين 1,5 gمن كربونات الكالسيوم طبقاً للتفاعل التالى : CaCO3 CaO + CO2 [ ]11ما كتلة أكسيد الليثيوم الناتج من االنحالل الحرارى لـ 22,2 gكربونات الليثيوم Li2CO3طبقاً للمعادلة : Li2CO3 Li2O + CO2 [ ]12احسب عدد أيونات الكلوريد الناتجه من إذابة 29,25 gمن كلوريد الصوديوم . NaCl [ ]13احسب كتلة أكسيد الماغنسيوم الناتج من عند إحتراق شريط من الماغنسيوم كتلته 6 gفى الهواء . [ ]14كم مول من SO2يمكن أن تنتج من تفاعل mol 5مول من الكبريت مع وفرة من األكسجين . [ ]15إحسب كتلة Fe2O3الناتجة من تفكك 76 gمن كبريتات الحديد . FeSO4 [ ]16أحسب احسب عدد ذرات : -1الكربون فى 1 molمن الجلوكوز C6H12O6 -3النحاس فى عينة كتلتها . 3 g -5الهيدروجين فى 0,1 gمن هرمون األدرينالين C9H13NO3
-2الهيدروجين فى 1 molماء . -4األكسجين فى 98 gمن حمض الكبريتيك . -6األكسجين فى 88 gمن . CO2
آلضيق هو إشارة ربانية من اهلل لإلنسان بأن وقت الدعاء قد حان ﴿ ...ال تَحْزَنْ إِنََّ اللََّهَ مَعَنَا ﴾عبارة دافئه جداً اللّهم ال جتعلنا حباجـةً لغريك و انت أقرب إلينا من حبل الوريد . ......... املول و حجم الغاز The Mole and the Volume of Gas املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
حجم الغاز يساوى دائمًا حجم الحيز أو اإلناء الذى يشغله و لكن نتيجة البحث العلمى و التجارب وجد العلماء أن المول من أى غاز فى الظروف القياسية من درجة الحرارة و الضغط ( Standard Temperature and Pressure )STPيشغل حجمًا محددًا قدره . 22,4 L
الحظ
املول من أى غاز يشغل حجماً ثابتاً و قدره 22,4 Lو حيتوى على 6,02 x 1023جزئ فى الظروف القياسية من الضغط و درجة احلرارة ( . ) STP الظروف القياسية من درجة احلرارة والضغط ( ) STPتعنى وجود املادة يف درجة حرارة 2730 kو التى تعادل 0o Cو ضغط 760 mm Hgو هو الضغط اجلوى املعتاد . 1 atm
✓ مول من غاز األكسجني O2أى 32 gمن األكسجني يشغل حيز حجمه 22,4 L ✓ مول من غاز النشادر NH3أى 17 gمن النشادر يشغل حيز حجمه 22,4 L الستنتاج عدد املوالت نستخدم العالقة :
بشرط ان تكون هذه الغازات ىف ( ) STP
حجم الغاز = عدد موالت الغاز × 22,4
الكتلة باملول
O2 1 mol
H2 1 mol
CO2 1 mol
الكتلة باجلرام
32 g
2g
44 g
احلجم باللتر
22,4 L
22,4 L
22,4 L
عدد اجلزيئات
6,02 x 1023
6,02 x 1023
6,02 x 1023
حجم الغاز عدد موالت الغاز
22 ,4
س علل :احلجم الذى يشغله 32 gمن غاز األكسجني = احلجم الذى يشغله 2 gمن غاز اهليدروجني . جـ :ألن 32 gمن األكسجني متثل 1 molمنه و 2 gمن اهليدروجني متثل 1 molمنه أو :ألن عدد موالت 32 gمن األكسجني يساوى عدد موالت 2 gمن اهليدروجني و حجم الغاز = عدد املوالت × 22,4 ➢ و قد أوضح العامل أفوجادرو العالقة بني عدد موالت الغاز و حجمه من خالل القانون التاىل : قانون أفوجادرو يتناسب حجم الغاز طردياً مع عدد موالته عند ثبوت الضغط و درجة احلرارة . فرض أفوجادرو حتتوى احلجوم املتساوية من الغازات املختلفة على أعداد متساوية من اجلزيئات عند نفس الظروف من الضغط و درجة احلرارة . مبعنى أن :املول من أى غاز فى الظروف القياسية من درجة احلرارة و الضغط ( ) STPيشغل حجم يساوى 22,4 Lو حيتوى على 6,02 × 1023جزئ من هذا الغاز و إذا تضاعف عدد املوالت يتضاعف احلجم و يتضاعف عدد اجلزيئات أيضاً .
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
س علل :حيتوى 4 Lمن غاز الكلور على عدد من اجلزيئات مساو لعدد اجلزيئات فى 4 Lمن غاز النيرتوجني فى () STP جـ :تبعًا لفرض أفوجادرو ألن احلجوم املتساوية من الغازات املختلفة ىف ( م .ض .د ) حتتوى على أعداد متساوية من اجلزيئات . مما سبق ميكننا وضع عدة مفاهيم للمول
)1الكتلة الذرية أو اجلزيئية أو وحدة الصيغة معربًا عنها باجلرامات . )2عدد ثابت من اجلزيئات أو الذرات أو األيونات أو وحدات الصيغة مقداره . 6,02 × 1023 )3كتلة 22,4 Lمن الغاز ىف الظروف القياسية من الضغط و درجة احلرارة (. )STP
املول :كمية املادة التى حتتوى على عدد أفوجادرو ( ) 6,02 × 1023من الذرات أو اجلزيئات أو األيونات أو وحدات الصيغة للمادة . مثال :إحسب عدد موالت غاز النشادر املوجودة ىف حجم 72 Lىف معدل الضغط و درجة احلرارة . مثال :إحسب حجم غاز CO2ىف معدل الضغط و درجة احلرارة املوجودة ىف كل من :
. 5 mol )1
. 0,5 mol )2
مثال :إحسب عدد املوالت املوجودة ىف حجم 89,6 Lلترًا من غاز اهليدرازين ىف معدل الضغط و درجة احلرارة . مثال :كربيد السيليكون مادة تستخدم ىف حتضري أوراق السنفرة حسب التفاعل اآلتى SiC + 2CO2 : أحسب كتلة SiCالناجتة من تفاعل 3 gمن الكربون مع وفرة من أكسيد السيلكون .
SiO2 + 3C
مثال :إحسب حجم غاز األكسجني الالزم إلنتاج 90 gمن املاء عند تفاعله مع وفرة من اهليدروجني حسب املعادلة: 2H2 + O2 2H2O مثال :إحسب عدد جزيئات خبار املاء الناجتة من تفاعل g0,1من اهليدروجني مع كمية كافية من األكسجني . مثال :أحسب حجم األكسجني الالزم إلنتاج 9 gمن املاء عند تفاعله مع وفرة من اهليدروجني ىف الظروف القياسية .
ثالثة أمور انصحكم ونفسي بها -1 ..كلما زادت الصدقة زاد الرزق -2 ..وكلما زاد الخشوع في الصالة زادت السعادة -3 ..وكلما زاد بر الوالدين زاد التوفيق في الحياة ..ألق السالم -ردد مع اآلذان -حافظ على الصاله -حصن نفسك -ابتسم للناس -احفظ شيئاً مِن السور -تصدق -سبّح استغفر -كبر -صُم -صلِ على النبي ذكر من حولك باهلل !! ....حتى لو كنت من المقصرينفزاحم السيئات بالحسنات ،اللهمَّ إنّي أستودعك أموري كلها نفسى ،قلبى ،عقلى ،دينى ،عرضى ،صحتى مستقبلى ،رزقى ،توفيقى ،خاتمتى ...فيارب وفقنى لما تحبه و ترضاه .
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
المادة المحددة للتفاعل يحتاج كل تفاعل كيميائى إلى كميات محسوبة بدقة من المتفاعالت للحصول على الكميات المطلوبة من النواتج . وإذا زادت كمية أحد المتفاعالت عن المطلوب فإن هذه الكمية الزائدة تظل كما هى دون أن تتفاعل . المادة المتفاعلة التى تستهلك تماماً أثناء التفاعل الكيميائى وتسمى المادة المحددة للتفاعل .املادة احملددة للتفاعل املادة املتفاعلة التى ينتج عن تفاعلها مع باقى املتفاعالت أقل عدد من موالت النواتج . مثال :2 Mg + O2
2 MgO
ففي المثال السابق :كل 2 molمن الماغنسيوم تحتاج إلى 1 molمن األكسجين لينتج 2 molمن أكسيد الماغنسيوم أى أن 48 gمن الماغنسيوم تحتاج إلى 32 gمن األكسجين لينتج 80 gمن أكسيد الماغنسيوم . إذا كانت كتلة األكسجين 16 gفقط و كتلة الماغنسيوم كماهى 48 gيكون األكسجين هو المادة المحددة للتفاعل : سوف يتفاعل 24 gفقط من الماغنسيوم و يتبقى 24 gدون تفاعل و يتكون 40 gمن أكسيد الماغنسيوم . إذا كانت كتلة الماغنسيوم 12 gفقط و كتلة األكسجين كما هى 32 gيكون الماغنسيوم هو المادة المحددة للتفاعل : سوف يتفاعل 8 gفقط من األكسجين و يتبقى 24 gدون تفاعل و يتكون 20 gمن أكسيد الماغنسيوم .
مسائل المادة المحددة -1فى التفاعل 2 MgO : األكسجين ما هى المادة المحددة للتفاعل . -2فى التفاعل 2 H2O : ما هى المادة المحددة للتفاعل .
2 Mg + O2عند تفاعل 15 molمن الماغنسيوم مع 5 molمن غاز
2 H2 + O2عند تفاعل 22,4 Lمن غاز األكسجين مع 70 Lمن غاز األكسجين
2 Na + Cl2عند تفاعل 1 gمن الصوديوم مع 0,5 gمن غاز الكلور ما هى -3فى التفاعل 2 NaCl : المادة المحددة للتفاعل – ما كتلة المادة المتبقية بدون تفاعل .
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
حساب الصيغة الكيميائية
الفصل الثانى
Calculation of Chemical formula
النسبة املئوية الكتلية : Mass Percent هى عدد الوحدات من اجلزء بالنسبة لكل 100وحدة من الكل . النسبة املئوية الكتلية لعنصر =
النسبة املئوية لعنصر =
كتلة العنصر ىف العينة الكتلة الكلية للعينة
× 100
كتلة العنصر باجلرام ىف مول من املركب كتلة مول واحد من املركب
× 100
مثال :احسب النسبة املئوية لكل عنصر ىف مركب نترات األمونيوم . احلل :الكتلة املولية ( اجلزيئية ) لـ 80 g = ) 1 × 4 ( + ) 16 × 3 ( + ) 14 × 2 ( = NH4NO3 النسبة املئوية للنيرتوجني
=
النسبة املئوية للهيدروجني
=
النسبة املئوية األكسجني
=
100 × 14 × 2
= 35 %
80 100 × 1 × 4 80 100 × 16 × 3 80
= 5% = 60 %
تدريبات -1احسب النسبة املئوية لكل عنصر ىف محض الكربيتيك . -1احسب النسبة املئوية لكل عنصر ىف أكسيد احلديد . III
( ) 65,3 % : O , 2 % : H , 32,7 % : S (
) 30 % : O , 70 % : Fe
حساب كتلة عنصر فى مركب مبعلومية النسبة املئوية له فى املركب مثال :احسب كتلة احلديد ىف 1000 kgمن خام اهليماتيت إذا علمت أن النسبة املئوية للحديد ىف اخلام . 58 % احلل :
100 kgخام 1000 kgخام
58 kgحديد kgس حديد
كتلة احلديد = ( 580 kg = 100 ÷ ) 58 × 1000 مثال :مركب عضوى حيتوى على 85,71 %كربون احسب عدد موالت الكربون ىف 28 gمنه ) C = 12 ( . احلل :
100 kgمركب 28 kgمركب
85,71 kgكربون kgس كربون
كتلة الكربون = ( 24 kg = 100 ÷ ) 28 × 85,71 عدد املوالت = كتلة املادة ÷ كتلة املول = 2 mol = 12 ÷ 24 املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
أنواع الصيغة الكيميائية : -3الصيغة البنائية . -2الصيغة اجلزيئية . -1الصيغة األولية . ال من الصيغة األولية و الصيغة اجلزيئية . و ميكن استخدام احلساب الكيميائى فى التعبري عن ك ً : Empirical Formula صيغة تعرب عن أبسط نسبة عددية بني ذرات العناصر التى يتكون منها جزئ املركب . الصيغة األولية تعترب جمرد إحصاء نسبى لعدد الذرات أو موالت الذرات فى اجلزيئات أو وحدات الصيغة ملركب . ☺ الصيغة األولية ىف بعض احلاالت ال تعرب عن التركيب احلقيقى للجزئ و لكنها توضح فقط أبسط نسبة بني مكوناته : الصيغة الجزيئية المعبرة عن مركب البروبيلين هى C3H6وهى تعنى أن الجزئ يتركب من 6 atomهيدروجين و 3 atomكربون أى بنسبة (C) 3 : (H) 6و إذا قمنا بتبسيط هذه النسبة إلى أقل قيمة صحيحة ممكنة بالقسمة على المعامل ( )3تصبح النسبة (C) 1 : (H) 2و بذلك تكون الصيغة األولية لهذا المركب هى . CH2 ☺ الصيغة األولية ىف بعض احلاالت تعرب عن الصيغة اجلزيئية للمركب : مثال :جزىء أول أكسيد الكربون COأو أكسيد النيتريك . NO ☺ قد تشترك عدة مركبات ىف صيغة أولية واحدة : مثال :األستيلين C2H2والبنزين العطرى C6H6حيث أن الصيغة األولية لهما هى ( . ) CH ميكن حساب الصيغة األولية للمركب مبعلومية النسبة املئوية للعناصر املكونة له على إعتبار أن هذه النسبة متثل كتل هذه العناصر ىف كل 100 gمن املركب . حساب الصيغة األولية
أوالً :حنسب عدد موالت كل عنصر ( كتلة " نسبة " العنصر ÷ الكتلته الذرية ) . ثانيًا :حنسب نسبة املوالت بالقسمة على أصغر عدد موالت .
مثال :أوجد الصيغة األولية ألكسيد املاغنسيوم يتكون من 0,12 gماغنسيوم و 0,08 gأكسجني ) Mg = 24 , O = 16 ( . O 0,08 g 0,08 = 0,005 16 0,005 1 = 0,005
عدد الموالت نسبة الموالت
Mg 0,12 g 0,12 = 0,005 24 0,005 0,005
= 1
الصيغة الكيميائية ألكسيد الماغنسيوم هىMgO :
من قال سبحان اهلل و حبمده تكتب له ألف حسنة أو حتط عنه ألف سيئة . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
مثال :ما الصيغة األولية ملركب يتكون املول الواحد من 0,01 molكربون و 0,02 molهيدروجني . عدد الموالت
H 0,02 mol 0,02 0,01
نسبة الموالت
=2
C 0,01 mol 0,01 0,01
= 1
الصيغة الكيميائية للمركب هى CH2 :
مثال :احسب عدد موالت الكربون و اهليدروجني ىف مركب هيدروكربوىن كتلته 28 gحيتوى على 85,71 %كربون مث استنتج الصيغة الكيميائية املركب ) C = 12 , H = 1 ( . احلل : 85,71 gكربون 100 gمركب س كربون 28 gمركب كتلة الكربون = ( 24 g = 100 ÷ ) 28 × 85,71 عدد موالت الكربون = كتلة املادة ÷ كتلة املول = 2 mol = 12 ÷ 24 نسبة اهليدروجني ىف املركب = 14,29 % = 85,71 – 100 100 gمركب 28 gمركب
14,29 gهيدروجني س هيدروجني
كتلة اهليدروجني = ( 4 g = 100 ÷ ) 28 × 14,29 عدد موالت اهليدروجني = كتلة املادة ÷ كتلة املول = 4 mol = 1 ÷ 4 حلساب الصيغة الكيميائية للمركب حنسب نسبة املوالت : H 4 mol عدد الموالت 4 2
نسبة الموالت
=2
C 2 mol 2 2
= 1
الصيغة الكيميائية للمركب هى CH2 :
حل آخر : نسبة اهليدروجني ىف املركب = 14,29 % = 85,71 – 100
عدد الموالت نسبة الموالت
H 14,29 14,29 = 14,29 1 14,29 = 2 7,14
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
C 85,71 85,71 = 7,14 12 7,14 = 1 7,14
الصيغة الكيميائية للمركب هى CH2 : Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
مثال :أوجد الصيغة األولية ملركب يتكون من 25,9 %نيتروجني و 74,1 %أكسجني ) O = 16 , N = 14 ( . O 74,1 74,1 = 4,63 عدد الموالت 16 4,63 2,5 = 1,85 نسبة الموالت بالضرب × 2للتخلص من الكسور 5 = 2 × 2,5
N 25,9 25,9 14 1,85 =1 1,85 2=2×1
= 1,85
الصيغة الكيميائية للمركب هى N2O5 :
الصيغة الجزيئية : Molecular Formula صيغة رمزية جلزئ العنصر أو املركب أو وحدة الصيغة تعرب عن النوع و العدد الفعلى للذرات أو األيونات التى يتكون منها اجلزئ أو الوحدة . ميكن حساب الصيغة اجلزيئية ملركب مبعلومية الكتلة املولية له و حساب الصيغة األولية ثم بالضرب فى عدد وحدات الصيغةاألولية . العالقة بني الصيغة األولية و اجلزيئية تتضح من اجلدول التى : الصيغة اجلزيئية
الصيغة األولية
عدد الوحدات
C4H8O2 C6H8O6 MgO
C2H4O C3H4O3 MgO
2 2 1
الصيغة اجلزيئية = الصيغة األولية × عدد الوحدات . الكتلة املولية للمركب عدد وحدات الصيغة األولية = الكتلة املولية للصيغة األولية
حساب الصيغة اجلزيئية
أوالً :حنسب الصيغة األولية . ثانيًا :حنسب الكتلة املولية للصيغة األولية . ثالثًا :حنسب عدد الوحدات ( .الكتلة املولية للمركب ÷ الكتلة املولية للصيغة األولية ) رابعًا :الصيغة اجلزيئية = الصيغة األولية × عدد الوحدات .
مثال :احسب الصيغة اجلزيئية ملركب عضوى صيغته األولية هى CH4إذا علمت أن كتلة املركب املولية .64 g احلل :الصيغة األولية هى CH4 :
الكتلة املولية للصيغة األولية 16 g = ) 1 × 4 ( + ) 12 × 1 ( = CH4
عدد الوحدات = 4 = 16 ÷ 64 الصيغة اجلزيئية = C4H16 = CH4 × 4 املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
مثال :أوجد الصيغة اجلزيئية حلمض األستيك الذى يتكون من 40 %كربون و 6,67 %هيدروجني و 53,33 %أكسجني علمًا بأن الكتلة املولية اجلزيئية له . 60 g C H O 40 6,67 53,33 6,67 40 53,33 = 3,33 = 6,67 = 3,33 عدد الموالت 1 12 16 نسبة الموالت
3,33 3,33
=1
6,67 3,33
=2
3,33 3,33
=1
الصيغة األولية للمركب هى CH2O :
الكتلة املولية للصيغة األولية = ( 30 g = ) 12 × 1 ( + ) 1 × 2 ( + ) 16 × 1 عدد الوحدات = 2 = 30 ÷ 60 الصيغة اجلزيئية = CH2O × 2
= C2H4O2 تدريبات
-1استنتج عدد وحدات الصيغة األولية ملركب صيغته اجلزيئية . C2H2O4 -2استنتج الصيغة األولية ملركب عضوى عدد ذرات الكربون فيه مساو لعدد ذرات األكسجني و ضعف عدد ذرات اهليدروجني . -3أوجد الصيغة األولية ملركب يتكون املول الواحد منه من 10 molمن ذرات الكربون و 14 molمن ذرات اهليدروجني و 2 mol من ذرات النيتروجني . -4استنتج الصيغة األولية ملركب حيتوى اجلزئ منه على 3 atomكربون و 6 atomهيدروجني و 1 atomأكسجني. -5مركب صيغته األولية CH2Oو الكتلة اجلزيئية اجلرامية له 90 gماهى صيغته اجلزيئية . -6مركب صيغته األولية CH2Oحيتوى اجلزئ الواحد منه على 6 atomكربون احسب :صيغته اجلزيئية – كتلته اجلزيئية . -7استنتج الصيغة اجلزيئية ملركب عضوى كتلته املولية 180 gو النسبة املولية بني عناصره C : H : Oعلى الترتيب 1 : 2 : 1 -8أوجد الصيغة األولية و الصيغة اجلزيئية ملركب كتلته اجلزيئية املولية 28 gينتج من احتاد من 0,1 molمن ذرات الكربون مع 0,2 molمن ذرات اهليدروجني . -9أوجد الصيغة األولية ملركب يتكون من 4,68 gنيتروجني و 10,68 gأكسجني . -10أوجد الصيغة اجلزيئية ملركب يتكون من 55,8 %كربون و 70,3 %هيدروجني و 37,17 %أكسجني علمًا بأن صيغته اجلزيئية تتكون من وحدتني من الصيغة األولية له .
اللّهم إنى أعوذ بك من اهلم و احلزن ،و أعوذ بك من العجز و الكسل ،و أعوذ بك من غلبة الدَين و قهر الرجال ,اللهم إنى أعوذ بك من الفقر إال إليك و من الذل إال لك و من اخلوف إال منك ،و أعوذ بك أن أقول زوراً أو أغشى فجوراً أو أكون بك مغروراً ،و أعوذ بك من مشاتة األعداء و عضال الداء و خيبة الرجاء ،اللهم إنى أعوذ بك من شر اخللق و همَّ الرزق و سوء اخلٌلق يا أرحم الرامحني و يا رب العاملني .
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
• أذيب 20 gمن ملح كلوريد الصوديوم فى كمية كافية من الماء ثم أضيف إليها محلول نترات الفضة فترسب 45 gمن كلوريد الفضة هل يمكن بطريقة حسابية التأكد من صحة هذه النتائج ؟ وإذا كان هناك أختالف بين النتائج المحسوبة و النتائج الفعلية فما تفسيرك لذلك ؟ • عند إجراء تفاعل كيميائى للحصول على مادة معينة فإن معادلة التفاعل تحدد نظرياً كميات المواد الناتجة و تسمى بالناتج النظرى . • عملياً و بعد إجراء التفاعل فإن الكمية التى نحصل عليها تسمى بالناتج الفعلى و تكون عادة أقل من الناتج النظرى . الناتج النظرى : Oretical Yield كمية املادة الناجتة حمسوبة من معادلة التفاعل .
الناتج الفعلى : Practical Yield كمية املادة الناجتة عملياً من التفاعل الكيميائى .
أسباب زيادة الناتج النظرى Oretical Yieldعن الناتج الفعلى Practical Yield ( )1املواد املتفاعلة قد تكون غري نقية .
س علل :الناتج الفعلى أقل دائمًا من الناتج النظرى ىف أى تفاعل.
( )2املادة الناجتة قد يلتصق جزء منها جبدار إناء التفاعل . ( )3املادة الناجتة قد تكون متطايرة فيتسرب جزء منها . ( )4املادة الناجتة قد تدخل فى تفاعالت جانبية منافسة فيستهلك جزء منها . النسبة املئوية للناتج الفعلى
=
الناتج الفعلى × 100 الناتج النظرى
) CO (g) + 2 H2 ( l مثال :ينتج الكحول امليثيلى حتت ضغط عاىل من خالل التفاعل اآلتى CH3OH ( l ) : فإذا نتج 6,1 gمن الكحول اإليثيلى من تفاعل 1,2 gمن اهليدروجني مع وفرة من غاز أول غاز الكربون إحسب النسبة املئوية للناتج الفعلى . احلل : 2 H2 CH3OH ) 2 mol ( 4 g ) 1 mol ( 32 g 1,2 g gس كتلة الكحول امليثيلى ( الناتج النظرى ) = ( 9,6 g = 4 ÷ ) 1,2 × 32 النسبة املئوية للناتج الفعلى
=
النسبة املئوية للناتج الفعلى
=
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
الناتج الفعلى × 100 الناتج النظرى 100 × 6,1 9,6
= 63,5 %
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
يا قارئ خطى ال تبكى على موتى ...فاليوم أنا معك و غداً أنا فى التراب فإن عشت فإنى معك ......و إن مت فللذكرى و يا ماراً على قبرى ...ال تعجب من أمرى ....باألمس كنت معك ... و غداً أنت معى... أمــــــــــــــوت و يبقى كل ما كتبته ذكـــــــــــــرى فياليت ...كل من قرأ كلماتى ...يدعو لــــــى....
احملاليل و الغرويات
الفصل األول
Solutions and Colloids II
أنواع املخاليط -1 :متجانسة :حملول .
-2غري متجانسة :معلق ـ غروى .
السالبية الكهربية :قدرة الذرة على جذب إلكرتونات الرابطة الكيميائية حنوها . الرابطة القطبية : رابطة تساهمية بني ذرتني خمتلفتني فى السالبية الكهربية حتمل الذرة األكرب سالبية شحنة جزئية سالبة δ- بينما حتمل األخرى شحنة جزئية موجبة . δ+ الجزيئات القطبية : جزيئات حيمل أحد أطرافها شحنة موجبة جزئية δ+و حيمل الطرف اآلخر شحنة سالبة جزئية .δ- –
–
علل –δ δ+ علل 104,5 0 احملاليل Solutions
المحلول : Solutionخملوط متجانس من مادتني أو أكثر . مكونات احمللول )1المذيب : Solventاملادة التى توجد فى احمللول بنسبة كبرية . )2المذاب : Soluteاملادة التى توجد فى احمللول بنسبة قليلة . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
تصنيف احملاليل Types of Solutions أوالً :أنواع احملاليل تبعاً للحالة الفيزيائية للمذيب يعتقد البعض أن كلمة محلول مرتبطة دائماً بالحالة السائلة للمادة و لكن تصنف المحاليل حسب الحالة الفيزيائية للمذيب نوع احمللول
حالة املذاب
حالة املذيب
أمثلة
غاز
غاز
غاز
اهلواء اجلوى ـ الغاز الطبيعى ـ خبار املاء فى اهلواء .
غاز سائل
صلب
سائل
املشروبات الغازية ـ األكسجني الذائب فى املاء . الكول فى املاء ـ اإليثيلني جليكول فى املاء .
سائل
صلب
السكر أو امللح فى املاء .
غاز
اهليدروجني فى البالتني او البالديوم .
سائل
مملغم الفضة ( زئبق سائل ـ فضة صلب )
صلب
صلب
س :ما أمهية حملول اإليثيلني جليكول ىف املاء .
السبائك مثل سبيكة النيكل كروم
( جـ :مضاد للتجمد )
التأين :عملية حتول اجلزيئات إىل أيونات .
التأين التام :عملية حتول مجيع اجلزيئات إىل أيونات .
التأين الضعيف :عملية حتول جزء صغري من اجلزيئات إىل أيونات . ثانياً :أنواع احملاليل تبعاً للتوصيل الكهربى
-1إلكتروليتات .
-2الإلكتروليتات .
اإللكرتوليتات Electrolytes مواد حماليلها و مصهوراتها توصل التيار الكهربى عن طريق حركة األيونات ( احلرة /املماهة ) . الال إلكرتوليتات Non electrolytes مواد حماليلها و مصهوراتها ال توصل التيار الكهربى لعدم وجود أيونات ( احلرة /املماهة ) . تعترب الالإلكتروليتات مركبات ليس هلا قدرة على التأين و من أمثلتها :السكر -الكحول اإليثيلى .اإللكرتوليتات القوية مواد توصل التيار الكهربى بدرجة كبرية ألنها تامة التأين . من أمثلتها -1 :مركبات أيونية :مثل حملوىل كلوريد الصوديوم و هيدروكسيد الصوديوم . -2املركبات التسامهية القطبية :مثل حملول غاز كلوريد اهليدروجني ىف املاء . كل حُزن سَيذهب كل مكسور سيُجرب ال يرتك اهلل قلباً يرفرف حتت مسائه ضائعاً دون ملجأ آُلَلَهًمُ اشرح صدورنا و يسر أمورنا . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الحظ : -1عند ذوبان غاز كلوريد اهليدروجني ىف املاء ينفصل أيون اهليدروجني املوجب H+و لكنه ال يوجد ىف املحلول صورة منفردة فهو يرتبط جبزئ املاء مكونًا أيون اهليدرونيوم H3O+كما ىف املعادلة H3O+ + Cl- :
HCl + H2O
أيون الهيدرونيوم : H3O+أليون الناتج من إحتاد أيون اهليدروجني املوجب مع جزئ املاء. -2حملول غاز كلوريد اهليدروجني ىف املاء يوصل التيار الكهرىب ألنه يتأين إىل أيونات موجبة و أيونات سالبة. -3غاز كلوريد اهليدروجني اجلاف ال يوصل التيار الكهرىب ألنه غري متأين. -4حملول غاز كلوريد اهليدروجني ىف البزنين ال يوصل التيار الكهرىب ألنه ال يتأين ىف البزنين. اإللكرتوليتات الضعيفة مواد توصل التيار الكهربى بدرجة ضعيفة ألنها غري تامة التأين . من أمثلتها -1 :محض األستيك ( اخلليك ) . CH3COOH -2هيدروكسيد األمونيوم ) NH4OHحملول األمونيا ) .
-3املاء النقى . H2O
عملية اإلذابة Dissolving Process
ذوبان ملح الطعام ىف املاء : NaCl Na+ ذوبان السكر ىف املاء :
Cl-
عملية اإلذابة تفكك املذاب إىل أيونات موجبة و سالبة أو إىل جزيئات قطبية منفصلة حياط كل منها جبزيئات املذيب . العوامل الىت تتحكم ىف سرعة عملية اإلذابة : س علل :سهولة ذوبان الدهون أو الزيت ( مركب غري قطىب ) ىف البزنين ( مذيب غري قطىب ) . جـ :بسبب ضعف الروابط بين جزيئات البنزين فتتمكن الدهون من اإلنتشار فى البنزين . علل :سهولة ذوبان السكر ىف املاء . جـ :ألن جزيئات السكر القطبية ترتبط مع جزيئات الماء القطبية بروابط هيدروجينية . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الذوبانية Solubility
الذوبانية : كتلة املذاب باجلرام التى تذوب فى 100 gمن املذيب لتكوين حملول مشبع عند الظروف القياسية . أمهية الذوبانية : حتديد مدى قابلية املذاب للذوبان فى مذيب معني .أو :قدرة املذيب على إذابة مذاب ما . العوامل التى تؤثر على الذوبانية
أوالً :طبيعة املذاب و املذيب هناك قاعدة أساسية تحكم عملية الذوبان و هى الشبيه يذيب الشبيه ( ) Like dissolves likeو معناها أن : -1املذيب القطبى يذيب املواد القطبية أو األيونية : مثال :ذوبان نترات النيكل " مادة أيونية " فى الماء " مذيب قطبى " . -2املذيب الغري قطبى " العضوى " يذيب املواد غري القطبية . مثال :ذوبان اليود " مادة غري قطبية " فى ثنائى كلورو ميثان " مذيب غريقطبى = عضوى " .
ثانياً :درجة احلرارة تزداد ذوبانية معظم المواد الصلبة بزيادة درجة الحرارة مثل نترات البوتاسيوم بينما بعض األمالح يكون تأثير درجة الحرارة على ذوبانيته ضعيف مثل كلوريد الصوديوم و بعض األمالح تقل ذوبانيتها برفع درجة الحرارة . ثالثاً :أنواع احملاليل حسب درجة التشبع محلول غير مشبع :حملول يقبل فيه املذيب إضافة كمية أخرى من املذاب عند درجة حرارة معينة . محلول مشبع :حملول حيتوى فيه املذيب أقصى كمية من املذاب عند درجة حرارة معينة . محلول فوق مشبع :حملول يقبل فيه املذيب املزيد من املذاب بعد وصوله إىل حالة التشبع . ماذا حيدث عند : جـ :تنفصل جزيئات المذاب الزائدة عن التشبع و تترسب . -1تربيد املحلول فوق املشبع . -2وضع بللورة صغرية من املادة املذابة ىف حملول فوق مشبع .جـ :تتجمع جزيئات المذاب الزائدة عليها على هيئة بللورات .
تركيز احمللول
0,01 : 1 nm المحلول المركز :حملول تكون فيه كمية املذاب كبرية و لكن ليست أكرب من املذيب . المحلول المخفف :حملول تكون فيه كمية املذاب قليلة بالنسبة لكمية املذيب . سيذهب كل مكسور سيُجرب ال يرتك اهلل قلباً يرفرف حتت مسائه ضائعاً دون ملجأ آُلَلَهًمُ اشرح صدورنا و يسر أمورنا . كل حُزن َ املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
طرق التعبري عن تركيز احمللول –
– الً :النسبة املئوية أو ًً تتحدد طريقة حساب التركيز بإستخدام النسبة املئوية تبعًا لطبيعة املذاب و املذيب : النسبة املئوية (حجم ـ حجم ) =
حجم املذاب حجم املحلول ( حجم املذاب +حجم املذيب ) النسبة املئوية ( كتلة ـ كتلة ) =
× 100 كتلة املذاب
كتلة املحلول ( كتلة املذاب +كتلة املذيب )
× 100
مثال :عند إضافة 10gمن السكروز إىل 240gمن املاء احسب النسبة املئوية للسكروز ىف املحلول . احلل : كتلة املذاب النسبة املئوية ( كتلة ـ كتلة ) = × 100 كتلة املحلول ( كتلة املذاب +كتلة املذيب ) النسبة املئوية للسكروز =
10 240 + 10
× 4 % = 100
مثال :أضيف 25mlإيثانول إىل كمية من املاء مث أكمل حجم املحلول إىل 50mlاحسب النسبة املئوية لإليثانول ىف املحلول . احلل : حجم املذاب النسبة املئوية (حجم ـ حجم ) = × 100 حجم املحلول ( حجم املذاب +حجم املذيب ) 25 × 50 % = 100 النسبة املئوية لإليثانول = 50 س علل :توضع على املنتجات ملصقات توضح الوحدات الىت تعرب عن النسب املئوية ملكوناهتا . جـ :بسبب وجود عدة أنواع من النسب المئوية للمحاليل داخل هذه المنتجات . ثانياً :املوالرية ( Molarity ) M هى عدد موالت املذاب فى لرت من احمللول . تقاس املوالرية بوحدة mol / Lأو مولر ) . ( Mاملوالرية = كتلة املادة كتلة املول
عدد املوالت mol حجم املحلول L = التركيز املوالرى × احلجم باللتر
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
عدد املوالت التركيز (مول /لتر)
كتلة املادة باجلرام احلجم باللتر
عدد املوالت كتلة املول
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
مثال :أذيب 85,5 gمن سكر القصب C12H22O11ىف املاء فنتج حملول حجمه 500 mlاحسب التركيز املوالرى للمحلول الناتج . احلل : كتلة املادة كتلة املول
= التركيز املوالرى × احلجم باللتر
85,5 التركيز = 0,5 × 324
= 0,5 M
ثالثاً :املواللية ( Molality ) m عدد موالت املذاب فى كيلوجرام واحد من املذيب . تقاس املواللية بوحدة mol / kgأو موالىل ) . ( mاملواللية = كتلة املادة كتلة املول
عدد املوالت كتلة املذيب بالكجم
عدد املوالت التركيز (مول /كجم)
كتلة املذيب بالكجم
كتلة املادة باجلرام عدد املوالت كتلة املول
= التركيز املوالىل × كتلة املذيب بالكجم
مثال :احسب كتلة هيدروكسيد صوديوم املذابة ىف 500 gمن املاء لتكوين حملول . 0,25 m احلل : كتلة املادة كتلة املول
= التركيز املوالىل × كتلة املذيب بالكجم
كتلة املادة = كتلة املول × التركيز املوالىل × كتلة املذيب بالكجم = 5 g = 0,5 x 0,25 x 40
تدريب
-1أذيب 53 gمن كربونات الصوديوم NaClىف 400 gمن املاء احسب التركيز املوالىل للمحلول الناتج . -2أذيب 20 gمن هيدروكسيد الصوديوم NaOHىف املاء فنتج حملول حجمه 200 mlاحسب التركيز املوالرى للمحلول الناتج .
مل نرى يف احلمد إال زيادة يف العطاء احلمداهلل بقدر كل شيء ُ ...آلَلَهًمُ لك احلمد حتى ترضى و لك احلمد اذا رضيت و لك احلمد بعد الرضى ،ياربَّ عفوك و عافيتك و رزقك و رضاك و رمحتك و مغفرتك و شفاك و غناك و توفيقك و حفظك و تيسريك و سرتك و كرمك و لطفك و جنتك ..رب اجعلنا من أهل النفوس الطاهرة و القلوب الشاكرة و الوجوه املستبشرة البامسة و ارزقنا طيب املقام و حسن اخلتام .
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
اخلواص اجلمعية Collective Properties تختلف خواص المحلول عن خواص المذيب النقى عند إذابة مادة صلبة غير متطايرة به فى مجموعة من الخواص المترابطة مع بعضها و من هذه الخواص :الضغط البخارى -درجة الغليان -درجة التجمد . الضغط البخارى Vapour Pressure الضغط البخارى : الضغط الذى يؤثر به البخار على سطح السائل عندما يكون البخار فى حالة اتزان ديناميكى مع السائل داخل إناء مغلق عند درجة حرارة و ضغط ثابتني . • يتوقف الضغط البخارى على درجة حرارة السائل فكلما زادت درجة احلرارة يزداد معدل التبخريو يزداد الضغط البخارى للسائل . • يتوقف الضغط البخارى للمحلول على عدد جسيمات املذاب و ليس على تركيبه أو خواصه . س علل :الضغط البخارى للمذيب النقى أكرب من الضغط البخارى للمحلول . جـ :ألن قوى التجاذب بين جزيئات المذيب و المذاب فى المحلول أكبر من قوى التجاذب بين جزيئات المذيب و بعضها مما يقلل من عدد جزيئات المذيب المتبخرة من سطح المحلول . درجة الغليان درجة الغليان الطبيعية :درجة احلرارة التى يتساوى عندها الضغط البخارى للسائل مع الضغط اجلوى . درجة الغليان المقاسة :درجة احلرارة التى يتساوى عندها الضغط البخارى للسائل مع الضغط الواقع عليه س علل :يتم التعرف على نقاء السوائل من درجة غلياهنا . جـ :ألن السوائل النقية تتساوى فيها درجة غليانها المقاسة مع درجة غليانها الطبيعية . • املاء النقى يغلى عند 100o Cو لكن إضافة امللح للماء ترفع من درجة غليان املحلول عن املاء النقى . التفسري: فى المذيب النقى تكون جزيئات السطح معرضة بالكامل لعملية التبخير وتكون القوى الوحيدة التى يجب التغلب عليها هىقوى التجاذب بين جزيئات المذيب و بعضها . أما عند إضافة مذاب فإنه يقلل الضغط البخارى و ترتفع درجة الغليان ألن : -1بعض جزيئات المذاب تتواجد على السطح مما يقلل من مساحة سطح المذيب المعرضة للتبخير . -2زيادة قوى التجاذب بين جزيئات المذيب و المذاب عن قوى التجاذب بين جزيئات المذيب و بعضها . س علل :درجة غليان املحلول أعلى من درجة غليان املذيب النقى . جـ :ألن الضغط البخارى للمحلول أقل من الضغط البخارى للمذيب النقى فيلزم رفع درجة الحرارة حتى يتساوى الضغط البخارى للمحلول مع الضغط الجوى فترتفع درجة الغليان . • تتوقف درجة غليان املحلول على عدد موالت جسيمات املذاب ( أيونات أو جزيئات ) و ليس على تركيبه أو خواصه . مثال: • محلول 0,2 Mمن ملح الطعام NaCIيحدث به نفس التغيير الذى يحدث لمحلول 0,2Mمن نترات البوتاسيوم KNO3ألن كل منهما ينتج نفس عدد موالت األيونات المذابة فى المحلول . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
س علل :درجة غليان حملول مائى من كلوريد الصوديوم تساوى درجة غليان حملول مائى من نترات البوتاسيوم له نفس التركيز . جـ :لتساوى عدد موالت األيونات المذابة فى المحلولين ( . ) 2 mol • إذا إستخدمنا محلول 0,2 Mكربونات صوديوم Na2CO3ترتفع درجة الغليان بدرجة أكبر بسبب زيادة عدد موالت األيونات المذابة . س علل :درجة غليان حملول مائى من كلوريد الصوديوم أقل من درجة غليان حملول مائى من كربونات الصوديوم له نفس التركيز . جـ :لزيادة عدد موالت األيونات المذابة فى محلول كربونات الصوديوم ) 3 mol ( Na2CO3عن محلول كلوريد الصوديوم ) 2 mol ( NaClو درجة الغليان تزداد بزيادة عدد موالت األيونات المذابة فى المحلول . درجة التجمد إضافة مذاب غير متطاير إلى المذيب يؤثر على درجة تجمد المحلول تأثير عكس درجة الغليان فعند إضافة مذاب إلى المذيب تنخفض درجة تجمد المذيب فى المحلول لزيادة التجاذب بين المذاب و المذيب مما يمنع تحول المذيب إلى مادة صلبة . س علل :درجة جتمد املحلول أقل من درجة جتمد املذيب النقى املكون له . جـ :لزيادة قوى التجاذب بين جزيئات المذيب و المذاب مما يمنع تحول المذيب إلى مادة صلبة عند درجة تجمده الطبيعية فيلزم خفض درجة الحرارة حتى تنفصل بللورات المذاب عن بللورات المذيب فتنخفض درجة التجمد . س علل :يتم رش امللح على الطرق اجلليدية . جـ :ألنه يقلل درجة تجمد الماء مما يمنع انزالق السيارات و يقلل الحوادث . • يتناسب مدى اإلخنفاض ىف نقطة جتمد املحلول مع عدد موالت جسيمات املذاب الذائبة ىف املذيب و اليعتمد على طبيعة كل منهما فاملول الواحد من املذاب يقلل درجة جتمد ) 1000 g ( 1 kgمن املاء مبقدار : - 1,86o C • مول من اجللوكوز C6H12O6ىف 1 kgمن املاء جتعل املحلول يتجمد عند . - 1,86o C • مول من كلوريد الصوديوم NaClىف 1 kgمن املاء ( 2مول أيونات × ) - 1,86o Cجتعل املحلول يتجمد عند . - 3,72o C • مول من كلوريد الكالسيوم CaCl2ىف 1 kgمن املاء ( 3مول أيونات × ) - 1,86o Cجتعل املحلول يتجمد عند . - 5,58o C املعلقات Suspensions املعلقات خماليط غري متجانسة قطر الدقائق املكونة هلا أكرب من 1000 nmو ميكن متييزها بالعني اجملردة . أمثلة :الطباشير فى الماء و الرمل فى الماء و السكر فى البنزين و الملح فى البنزين . خواصها : -1يمكن رؤية دقائقها بالعين المجردة . -2قطر كل دقيقة من دقائق المعلق أكبر من 1000نانومتر . -3إذا ترك بدون رج تترسب الدقائق المكونة له . -4يمكن التعرف بوضوح على مادتين على األقل من المعلق كما فى الطباشير أو الرمل فى الماء و يمكن فصلهم بترشيح الخليط حيث تحتجز ورقة الترشيح دقائق الطباشير أو الرمل المعلقة فى حين يمر الماء . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الغرويات
Colloids
الغرويات خماليط غري متجانسة قطر الدقائق املكونة هلا ترتاوح بني ( ) 1 : 1000 nmو ميكن متييزها باجملهر فقط . خواصها : -1 -2 -3 -4 -5
إذا تركت لفترة دون الرج ال تترسب دقائق المادة المكونة لها . قطر كل دقيقة من دقائق الغروى أكبر من قطر دقيقة المحلول و أقل من قطر دقيقة المعلق ( ) 1 : 1000 nm ال يمكن رؤية دقائق الغروى بالعين المجردة و لكن ترى بالميكروسكوب . ال يمكن فصل مكوناته بالترشيح . الكثير من الغرويات عند تركيزها يأخذ شكل الحليب أو السحب ولكنها تبدو رائقة صافية عند تخفيفها تخفيفاً شديدًا .
س :كيف ميكن التمييز بني احمللول و الغروى ؟ جـ :نستخدم الضوء فيما يعرف بــ( ظاهرة تندال ) ألن املحلول ينفذ الضوء الساقط عليه لصغر قطر دقائقه بينما الغروى يشتت الضوء لكرب قطر دقائقه . مكونات الغروى : الصنف املنتشر :المادة التى تتكون منها الدقائق الغروية ( تقابل المذاب فى المحلول ) . وسط اإلنتشار :الوسط الذى تنتشر فيه الدقائق الغروية ( تقابل المذيب فى المحلول ) .طرق حتضري الغرويات : )1طريقة اإلنتشار :يتم تفتيت المادة إلى دقائق صغيرة فى حجم دقائق الغروى ثم تضاف لوسط اإلنتشار مع التقليب . أمثلة :النشا فى الماء . )2طريقة التكثيف :يتم تجميع الدقائق الصغيرة إلى دقائق فى حجم دقائق الغروى عن طريق بعض العمليات مثل : األكسدة و اإلختزال أو التحلل المائى . )2 H2S(aq) + SO2(g )3 S(s) + 2 H2O(s
النظام
أمثلة فى حياتنا اليومية
الصنف املنتشر
وسط اإلنتشار
غاز
سائل
الكرمية ــ زالل البيض املخفوق
غاز
صلب
بعض احللوى املصنوعة من سكر و هالم
سائل
غاز
مستحلب اخلل و الزيت ــ املايونيز
سائل
سائل
رذاذ األيروسوالت
سائل
صلب
جل الشعر
صلب
غاز
التراب ىف اهلواء
صلب
سائل
الدهانات ــ الدم ــ النشا ىف املاء الساخن
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
األمحاض و القواعد
الفصل الثانى
Acids and Bases األمحاض والقواعد ىف حياتنا
بعض استخدامات األمحاض : استخدامات منزلية :الخل يستخدم فى األطعمة و عمليات التنظيف . الصناعات الكيميائية :األسمدة و المتفجرات و األدوية و البالستيك و بطاريات السيارات . بعض استخدامات القواعد : استخدامات منزلية و الصناعات الكيميائية :الصابون و المنظفات الصناعية و األدوية و األصباغ .أمثلة لبعض املنتجات الطبيعية و الصناعية و األمحاض أو القواعد الداخلة ىف تركيبها ( حتضريها ) : املنتج
احلمض أو القاعدة الداخل ىف تركيبها أو حتضريها
النباتات الحامضية ( الليمون ،البرتقال ،الطماطم )
حمض الستريك – حمض األسكوربيك
منتجات األلبان ( الجبن ،الزبادى )
حمض الالكتيك
المشروبات الغازية
حمض الكربونيك – حمض الفوسفوريك
الصابون
هيدروكسيد الصوديوم
صودا الخبيز
بيكربونات الصوديوم
صودا الغسيل
كربونات الصوديوم المتهدرتة
احلمض Acid مركب ذو طعم الذع . يغري لون صبغة عباد مشس إىل اللون األمحر . يتفاعل مع الفلزات النشطة و يتصاعد غاز اهليدروجني . يتفاعل مع أمالح الكربونات أو البيكربونات و حيدث فوران ويتصاعد غاز ثاىن أكسيد الكربون . -يتفاعل مع القواعد و يعطى ملح و ماء.
القاعدة Base مركب ذو طعم قابض (مر) . هلا ملمس صابوىن . تغري لون صبغة عباد الشمس إىل األزرق. -تتفاعل مع األمحاض و تعطى ملحًا وماء.
ال منهما و لكن يجب أن نأخذ فى الخواص الظاهرية لكل من الحمض و القاعدة تقودنا إلى تعريف تجريبى أو تنفيذى لك ً اإلعتبار أن التعريف التجريىب يقوم على املالحظة و اليصف أو يفسر اخلواص غري املرئية التى أتت بهذا السلوك و التعريف ال و الذى يعطى العلماء فرصة للتنبؤ بسلوك هذه المواد يأتى من خالل الدراسات و التجارب و التى وضعت األكثر شمو ً فى صورة نظريات . علل :التعريف التجريىب للحمض و القاعدة يعترب تعريف قاصر . جـ :ألن التعريف التجريبى يقوم على المالحظة و ال يصف الخواص الغير مرئية لها . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
النظريات الىت وضعت لتعريف احلمض و القاعدة Arrhenius Theory التوصيل الكهربى للمحاليل المائية لألحماض و القواعد يثبت وجود األيونات فيها فعند : -1ذوبان كلوريد الهيدروجين فى الماء فإنه يتأين إلى أيونات الهيدروجين و أيونات الكلوريد : )H+(aq) + CI-(aq
Water
-2عند ذوبان هيدروكسيد الصوديوم فى الماء فإنه يتفكك إلى أيونات صوديوم و أيونات هيدروكسيد : Water )Na+(aq) + OH-(aq
)HCI(g )NaOH(s
فى عام 1887م أعلن أرهينيوس نظريته التى تفسر طبيعة األحماض و القواعد و التى تنص على : القاعدة: احلمض: املادة التى تتفكك فى املاء و تعطى أيون أو أكثر من املادة التى تتفكك فى املاء و تعطى أيون أو أكثر من أيونات اهليدروكسيد . OH- أيونات اهليدروجني . H+
و من خالل هذه النظرية نالحظ أن : ( )1األحماض تعمل على زيادة تركيز أيونات H+فى المحاليل المائية و بالتالى فإنه يشترط أن يحتوى حمض أرهينيوس على الهيدروجين كمصدر أليونات الهيدروجين كما يتضح من معادالت تفكك األحماض : )H2SO4(aq )H+(aq) + HSO4 - (aq ( )2القاعدة تعمل على زيادة تركيز أيونات الهيدروكسيد فى المحاليل المائية و بالتالى فإن قاعدة أرهينيوس البد أن تحتوى على مجموعة الهيدروكسيد OH-كمصدر أليونات الهيدروكسيد كما يتضح من معادالت تفكك القواعد : )KOH(aq )K+(aq) + OH- (aq س :تساعد نظرية أرهينيوس ىف تفسري ما حيدث ىف تفاعل التعادل ......فسر هذه العبارة . جـ -1 :الحمض يحتوى على أيون . H+ -2القاعدة تحتوى على أيون . OH- -3عند اتحاد الحمض مع القاعدة يتحد أيون H+من الحمض مع أيون OH-من القاعدة لتكوين الماء كما فى : HCl + NaOH NaCl + H2O املعادلة األيونية املعربة عن تفاعل التعادل هى :
H2O
H+ + OH-
و بالتاىل يكون املاء ناتج أساسى عند تعادل احلمض مع القاعدة طبقًا لنظرية آرهينيوس . س :علل قصور نظرية أرهينيوس . جـ :ألهنا مل تستطع تفسري : حامضية بعض المركبات التى ال تحتوى على أيون H+فى تركيبها مثل ثانى أكسيد الكربون . CO2 قاعدية بعض المركبات التى ال تحتوى على أيون OH-فى تركيبها مثل النشادر ( األمونيا ) . NH3 من قرأ الواقعة كل ليلة قبل أن ينام لقى اهلل عز و جل و وجهه كالقمر ليلة البدر . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
Bronsted – Lowry Theory وضع الدنماركى جونز برونشتد Johannes Bronstedو اإلنجليزى توماس لورى Thomas Lowryفى عام 1923م نظريتهما عن الحمض و القاعدة : القاعدة: احلمض: املادة التى تستقبل الربوتون ( مستقبل للربوتون ) . املادة التى تفقد الربوتون ( H+مانح للربوتون ) . و من خالل هذه النظرية نالحظ أن : حمض برونشتد – لورى يشبه حمض أرهينيوس فى احتوائه على الهيدروجين فى تركيبه . أى أيون سالب ما عدا أيون الهيدروكسيد يعتبر قاعدة برونشتد – لورى . تفاعل الحمض و القاعدة هو انتقال للبروتون من الحمض إلى القاعدة : BH+
+
محض مرافق
A-
B
قاعدة (مستقبل للربوتون)
قاعدة مرافقة
احلمض املرافق : املادة الناجتة عندما تكتسب القاعدة بروتوناً .
+
HA
محض (مانح للربوتون)
القاعدة املرافقة : املادة الناجتة عندما يفقد احلمض بروتوناً .
س :فسر ما حيدث عند ذوبان محض الـهيدروكلوريك HClىف املاء حسب نظرية بونشتد ـ لورى ؟ جـ H3O+ : محض مرافق
+
Cl-
H2O
قاعدة مرافقة
قاعدة
HCl
+
محض
HClيعتبر حمضاً ألنه يمنح بروتون إلى الماء و بالتالى يعتبر الماء قاعدة ألنه يكتسب بروتون فيصبح أيون الكلوريد قاعدة مرافقة و أيون الهيدرونيوم حمض مرافق . س :يعترب النشادر قاعدة حسب نظرية برونشتد ـ لوى .....فسر هذه العبارة ؟ NH3 + H2O NH4+ + OHجـ : قاعدة مرافقة
محض مرافق
محض
قاعدة
يعتبر النشادر قاعدة ألنه يكتسب بروتون . Lewis Theory وضع العالم جيلبرت نيوتن لويس Gilbert Newton Lewisفى عام 1923م نظرية أكثر شموالً لتعريف كل من الحمض والقاعدة تنص على : القاعدة : احلمض : املادة التى متنح زوج أو أكثر من اإللكرتونات . املادة التى تستقبل زوج أو أكثر من اإللكرتونات . مثال :إتحاد أيون الهيدروجين H+مع أيون الفلوريد F-يعتبر H+حمض لويس بينما أيون F-قاعدة لويس و يتضح ذلك من الشكل التالى : + H + F ) F ( HFــ H
.. : ..:
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
تصنيف األمحاض و القواعد Classification of Acids and Bases
أوالًً :تصنيف األمحاض : يمكن تصنيف األحماض وفق بعض األسس كما يلى : )1درجة تأينها فى احمللول أمحاض ضعيفة : Weak Acids أمحاض قوية : Strong Acids أمحاض تامة التأين (جميع جزئياتها تتأين فى المحلول ) - .أمحاض غري تامة التأين (يتأين جزء ضئيل من جزيئاتها ). حماليلها توصل التيار الكهرىب بدرجة كبرية ألهنا تامة التأين -حماليلها توصل التيار الكهرىب بدرجة ضعيفة . تعترب إلكتروليتات ضعيفة . تعترب إلكتروليتات قوية .مثل : مثل : حمض الفوسفوريك - H3PO4األحماض العضوية . حمض األسيتيك (الخل) CH3COOHالذى يتأين فى الماءإلى أيون هيدرونيوم و أيون أسيتات : CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
حمض الهيدرويوديك . HI حمض الهيدروكلوريك . HCI حمض البيروكلوريك . HCIO4 حمض الكبريتيك . H2SO4 حمض النيتريك . HNO3
ملحوظة : ال توجد عالقة بني قوة احلمض و عدد ذرات اهليدروجني الداخلة ىف تركيبه فحمض الفوسفوريك به 3ذرات هيدروجني إال أنه محض ضعيف و محض النيتريك به ذرة هيدروجني واحدة و هو محض قوى . )2حسب مصدرها أمحاض معدنية : Mineral acids أمحاض يدخل ىف تركيبها عناصر الفلزية غالبًا ( مثل الكلورو الكبريت و النيتروجين و الفوسفور وغيرها ) . ليس هلا أصل عضوى .مثل :
أمحاض عضوية : Organic acids أمحاض هلا أصل عضوى ( نباتى – حيوانى ) . تستخلص من أعضاء الكائنات احلية . أمحاض ضعيفة .مثل : حمض األسيتيك ( . ) CH3COOH حمض السيتريك . حمض الفورميك ( . ) HCOOH حمض األكساليك .
حمض الفوسفوريك ( . ) H3PO4 حمض الهيدروكلوريك ( . ) HCI حمض الكبريتيك ( . ) H2SO4 حمض النيتريك ( . ) HNO3 حمض الكربونيك ( . ) H2CO3 محض السيرتيك H H C COOH HO C COOH H C COOH H املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
محض األكساليك COOH COOH
آُلَلَهًمُ أرزقنا طيب احملبه و حالوة لقاء األحبه و صفاء النفس و جتنب الزلل و بلوغ األمل و حسن اخلامتة و صالح العمل و امجعنا سوياً حتت ظل عرشك يوم ال ظل إال ظلك .
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
)3حسب عدد قاعديتها قاعدية احلمض :هى عدد ذرات اهليدروجني الىت يتفاعل عن طريقها احلمض . أحادية الربوتون ( القاعدية ) Monobasic acids يعطى اجلزئ منها عند ذوبانه ىف املاءبروتون واحد . H+
ثنائية الربوتون ( القاعدية ) Dibasic acids يعطى اجلزئ منها عند ذوبانه ىف املاءبروتون واحد أو أثنني .
ثالثية الربوتون ( القاعدية ) Tribasic acids يعطى اجلزئ منها عند ذوبانه ىف املاءبروتون واحد أو أثنني أو ثالثة .
-هلا نوع واحد من األمالح .
-هلا نوعان من األمالح .
-هلا ثالثة أنواع من األمالح .
مثل :
مثل :
مثل :
• أحماض معدنية : حمض نيتريك – HNO3حمض هيدروكلوريك . HCl • أحماض عضوية : حمض خليك – CH3COOHحمض فورميك HCOOH
• أحماض معدنية : حمض الكبريتيك – H2SO4حمض الكربونيك . H2CO3 • أحماض عضوية : حمض األكساليك . C2H2O4
• أحماض معدنية : حمض الفوسفوريك . H3PO4 • أحماض عضوية : حمض السيتريك . C6H8O7
ثانياًً :تصنيف القواعد يمكن تصنيف القواعد وفق بعض األسس كما يلى : )1درجة تأينها فى احمللول قواعد قوية : Strong Bases قواعد تامة التأين . تعترب إلكتروليتات قوية كما ىف األمحاض .مثل :
قواعد ضعيفة : Weak Bases قواعد غري تامة التأين . تعترب إلكتروليتات ضعيفة .مثل :
هيدروكسيد البوتاسيوم – KOHهيدروكسيد الصوديوم – NaOHهيدروكسيد الباريوم Ba(OH)2
هيدروكسيد األمونيوم . NH4OH
)2حسب تركيبها اجلزيئى بعض املواد تتفاعل مع األمحاض مكونه ملح و ماء لذا تعترب قواعد مثل : أكاسيد الفلزات : Metal Oxides مثل : أكسيد الحديد – FeO IIأكسيد ماغنسيوم . MgO
Metal HydrOxides مثل :
كربونات أو بيكربونات الفلزات Metal CarbOnates Or Bicarbonates مثل :
هيدروكسيدات الفلزات
هيدروكسيد كالسيوم – Ca(OH)2 هيدروكسيد الصوديوم . NaOH
بيكربونات البوتاسيوم – KHCO3كربونات البوتاسيوم . K2CO3
القلويات : Alkalisقواعد تذوب ىف املاء و تعطى أيون اهليدروكسيد . OH- أى أن القلويات هى جزء من القواعد و بالتاىل فإن كل القلويات قواعد و ليس كل القواعد قلويات . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الكشف عن األمحاض و القواعد توجد عدة طرق للتعرف على نوع محلول ما ( حمضى أو قلوى أو متعادل ) حيث يمكن استخدام األدلة (الكواشف ) أو مقياس الرقم الهيدروجينى . PH Indicators األدلة " الكواشف " :أمحاض أو قواعد ضعيفة يتغري لونها بتغري نوع احمللول . س علل :يتغري لون الدليل بتغري نوع املحلول . جـ :ألن لون الدليل غير المتأين يتغير عند تأينه فى المحاليل .
استخدامات الكواشف : -1التعرف على نوع المحلول . -2تحديد نقطة التعادل فى عملية المعايرة بين الحمض و القاعدة . أمثلة على األدلة و لونها فى األوساط املختلفة اسم الدليل ميثيل برتقاىل أزرق بروموثيمول فينولفثالني عباد الشمس
لون الدليل ىف الوسط احلمضى
القاعدى
املتعادل
أمحر أصفر عدمي اللون أمحر
أصفر أزرق أمحر وردى أزرق
برتقاىل أخضر عدمي اللون بنفسجى
مالحظات هامة على اجلدول السابق : -1ال ميكن التمييز بني حملول محضى و حملول متعادل بإستخدام دليل فينولفثالني . جـ :ألنه عديم اللون فى كال الوسطين . -2ال نفرق بني بروموثيمول أزرق و عباد الشمس مبحلول قاعدى . جـ :ألن كالهما يعطى اللون األزرق فى الوسط الحمضى . -3ال نفرق بني امليثيل الربتقاىل و عباد الشمس مبحلول محضى . جـ :ألن كالهما يعطى اللون األحمر فى الوسط الحمضى . -4تعاجل لدغة النمل و النحل بإستخدام حملول كربونات الصوديوم . جـ :ألن لدغة النمل و النحل حمضية التأثير . -5تعاجل لدغة الدبور و قنديل البحر بإستخدام اخلل . جـ :ألن لدغة الدبور و قنديل البحر قلوية التأثير .
كل السعادة يف الدنيا بدايتها الرضا ،لذلك نقول : يارب عودنا على أن نرضى بأقدارك ،حبكمتك ، بفضلك ،خبريك العظيم الذي ال تراه أعيُننا ،يف يوم اجلمعه ذنوب تغفر ،حاجات تقضى ،أمنيات تتحقق ،هبات تعطى ،فأسألوا اللّه من فضله و أكثروا من ذكره ،و صلوا وسلموا على نبيه ﷺ
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
: PH الرقم الهيدروجينى : PHأسلوب للتعبري عن درجة احلموضة أو القاعدية للمحاليل بأرقام من 0إىل . 14 أدوات قياس األس أو الرقم اهليدروجينى ( : ) PH -1الشرائط الورقية . 14
12
13
-2األجهزة الرقمية . 11
9
10
7
8
متعادل
قاعدة متوسطة
قوية
ضعيفة
6
5
ضعيف
3
4
2
1
صفر
PH
محض متوسط
قوى
مالحظات هامة : جميع المحاليل المائية تحتوى على أيونى H+و OH-و تعتمد قيمة PHعلى تركيز كل منهما حيث :• إذا كان تركيز أيون الهيدروجين أكبر من تركيز أيون الهيدروكسيل يكون المحلول حمضى و PHله أقل من . 7 • إذا كان تركيز أيون الهيدروجين يساوى تركيز أيون الهيدروكسيل يكون المحلول متعادل و PHله تساوى . 7 • إذا كان تركيز أيون الهيدروجين أقل من تركيز أيون الهيدروكسيل يكون المحلول قاعدى و PHله أكبر من . 7 يعترب اخلل و عصري الليمون و عصري الطماطم من املواد احلمضية فى حني يتعترب بياض البيض و صودا اخلبيز و املنظفات مواد قاعدية .
األمالح Salts وجود األمالح
توجد بكثرة ىف القشرة األرضية -توجد ذائبة ىف ماء البحر أو مترسبة ىف قاعه .
طرق حتضري األمالح )1تفاعل الفلزات النشطة مع األمحاض املخففة يتصاعد غاز الهيدروجين الذى يشتعل بفرقعة عند تقريب شظية و يبقى الملح ذائباً فى الماء . فلز ( نشط ) +محض خمفف
ملح احلمض +غاز اهليدروجني
)ZnSO4(aq) + H2(g مالحظة
dil
)Zn(s) + H2SO4(aq
ميكن فصل امللح الناتج بتسخني املحلول فيتبخر املاء و يبقى امللح . )2تفاعل أكسيد الفلزات مع األمحاض
يتكون ملح الحمض و الماء . أكسيد فلز +محض خمفف )CuSO4(aq) + H2O(L
ملح احلمض +ماء )CuO(s) + H2SO4(aq
تستخدم هذه الطريقة ىف حالة صعوبة تفاعل الفلز مع احلمض مباشرة بسبب :خطورة التفاعل أو قلة نشاط الفلز عن اهليدروجني . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
)3تفاعل هيدروكسيد الفلزات مع األمحاض يتكون ملح الحمض و الماء . هيدروكسيد فلز +محض خمفف
)NaCl(aq) + H2O(L
ملح احلمض +ماء
)NaOH(aq) + HCl(aq
مالحظة تصلح هذه الطريقة ىف حالة هيدروكسيدات الفلزات القابلة للذوبان ىف املاء " القلويات " . يعرف هذا النوع من التفاعالت بتفاعالت التعادل . Neutralization يستخدم تفاعل التعادل ىف التحليل الكيميائى لتقدير تركيز محض أو قلوى جمهول التركيز بإستخدام محض أو قلوى معلوم التركيزىف وجود كاشف ( دليل ) مناسب . حيدث التعادل عندما تكون كمية احلمض مكافئة لكمية القاعدة . )4تفاعل كربونات أو بيكربونات الفلز مع األمحاض يتكون ملح الحمض الجديد و الماء و يتصاعد غاز ثانى أكسيد الكربون . كربونات " بيكربونات " فلز +محض خمفف
)2 NaCI(aq) + H2O(L) + CO2(g
ملح احلمض +ماء +ثانى أكسيد الكربون
)Na2CO3(s) + 2 HCI(aq
مالحظة أمالح الكربونات و البيكربونات هى أمالح محض الكربونيك و هو غري ثابت ( درجة غليانه منخفضة ) و ميكن ألى محض آخر أكثرثباتًا منه أن يطرده من أمالحه و حيل حمله . يستخدم هذا التفاعل ىف إختبار احلامضية .طرق تسمية األمالح Nomenclature of Salts يتكون الملح من إرتباط األيون السالب للحمض ( ) X-مع األيون الموجب للقاعدة ( ) M+لينتج الملح ( ) MXلذلك فإن اإلسم الكيميائى للملح يتكون من مقطعين فنقول مثالً كلوريد صوديوم أو نترات بوتاسيوم و هكذا ...فالمقطع األول يدل على األيون السالب للحمض ( األنيون = الشق الحمضى للملح ) بينما المقطع الثانى يدل على األيون الموجب للقاعدة ( الكاتيون = الشق القاعدى للملح ) . فعند اتحاد حمض النيتريك HNO3مع هيدروكسيد البوتاسيوم KOHفيسمى الملح الناتج نترات بوتاسيوم . KNO3 )KNO3(aq) + H2O(L
)KOH(aq) + HNO3(aq
و تتوقف الصيغة الكيميائية للملح الناتج على تكافؤ كالً من األنيون و الكاتيون . اللّهم إنى أعوذ بك من القسوة و الغفلة و الذلة و املسكنة ،و أعوذ بك من الكفر و الفسوق و الشقاق و السمعة و الرياء ،و أعوذ بك من الصمم و البكم و اجلذام و احلذام و سيئ األسقام . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
جدول يوضح أمثلة لبعض األمالح و صيغتها و األمحاض التى حضرت منها احلمض
الشق احلامضى ( أنيون )
محض النيرتيك HNO3
نرتات NO3-
محض هيدروكلوريك HCl
كلوريد Cl-
محض أستيك ( خليك ) CH3COOH
أسيتات ( خالت ) CH3COO-
الكربيتيك H2SO4
كربيتات SO4-- بيكربيتات HSO4-
الكربونيك H2CO3
كربونات CO3-- بيكربونات HCO3-
أمثلة لبعض أمالح احلمض
نترات البوتاسيوم KNO3ـ نترات الرصاص Pb(NO3)2 II نترات حديد Fe(NO3)3 III كلوريد الصوديوم - NaClكلوريد ماغنسيوم MgCl2 كلوريد ألومنيوم AlCl3 أسيتات بوتاسيوم - CH3COOKأسيتات حناس (CH3COO)2Cu II أسيتات حديد (CH3COO)3Fe IIIكربيتات صوديوم - Na2SO4كربيتات حناس CuSO4 II بيكربيتات صوديوم - NaHSO4بيكربيتات ألومنيوم Al(HSO4)3 كربونات صوديوم - Na2CO3كربونات كالسيوم CaCO3 بيكربونات صوديوم - NaHCO3بيكربونات ماغنسيوم )Mg(HCO3
من اجلدول السابق ميكن مالحظة ما يلى : -1بعض األحماض لها نوعان من األمالح مثل حمض الكبريتيك و حمض الكربونيك و هناك أحماض لها ثالثة أمالح مثل حمض الفوسفوريك و يرجع ذلك إلى عدد ذرات الهيدروجين فى جزئ الحمض . -2الملح الذى يحتوى الشق الحمضى له على هيدروجين إما أن يسمى بإضافة ( بيـ ) Biأو كلمة هيدروجينية مثل : الشق الحمضى HSO-4فيسمى بيكبريتات أو كبريتات هيدروجينية . -3الرموز IIأو IIIتدل على تكافؤ الفلز المرتبط بالشق الحمضى و تكتب فى حالة الفلزات التى لها أكثر من تكافؤ . -4في حالة أمالح األحماض عضوية مثل أسيتات البوتاسيوم CH3COOKيكتب الشق الحمضى فى الرمز إلى اليسار و القاعدى إلى اليمن . احملاليل املائية لألمالح Salt Solutions تعتمد على مصدر كالً من الكاتيون و األنيون الذى يتكون منهما امللح و تنقسم املحاليل املائية لألمحاض إىل ثالث أنواع هى : حملول محضى يتميز بـ : يتكون الملح من تفاعل حمض قوىو قاعدة ضعيفة . قيمة PHله أقل من . 7مثل :
حملول قاعدى يتميز بـ : يتكون الملح من تفاعل حمضضعيف و قاعدة قوية . قيمة PHله أكبر من . 7 مثل :
حملول متعادل يتميز بـ : يتكون الملح عندما تتساوى قوةالحمض و قوة القاعدة . قيمة PHله = 7مثل :
محلول كلوريد األمونيوم NH4Cl
محلول كربونات الصوديوم Na2CO3
محلول كلوريد الصوديوم NaCl خالت األمونيوم CH3COONH4
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
قهللل تعهللىل ي حيد ث القدسي د ،حيط حيبي لبفقري الكر حيط ث ثة حيبي لث ثة د حيط الغني الكر املت اضع حيبي لبغني املت اضع د ،حيط الشيخ الاهللئع حيبي لبشهللب الاهللئع د، غضي لبغني البخي غض ث ثة غضي لث ثة د غض الفقري البخي الغني املتكرب غضي لبفقري املتكرب د ،غض الشهللب العهللصي غضي لبشيخ العهللصي
الفقري د. غض د.
الفصل األول
احملتوى احلرارى Heat Content
علل :للطاقة أمهية كبرية ىف حياتنا . جـ :ألننا بدون الطاقة الناتجة من احتراق السكريات داخل أجسامنا ال نستطيع القيام باألنشطة الذهنية أو العضلية . الديناميكا الحرارية :علم يهتم بدراسة الطاقة و كيفية إنتقاهلا . • يعترب علم الكيمياء احلرارية فرع من فروع الديناميكا احلرارية . الكيمياء الحرارية : Thermo Chemistryعلم يهتم دراسة التغريات احلرارية املصاحبة للتغريات الفيزيائية و التفاعالت الكيميائية .
تتعدد صور الطاقة فمنها الكيميائية و احلرارية و الكهربية و احلركية و ......و رغم تعدد صور الطاقة إال أنه يوجد عالقة بني مجيع صور الطاقة حيث تتحول الطاقة من صورة ألخرى و هذا ما يسمى قانون بقاء الطاقة . قانون بقاء الطاقة : الطاقة فى أى حتول كيميائى أو فيزيائى ال تفنى و ال تنشأ من العدم بل تتحول من صورة إىل أخرى . الحظ : • معظم التفاعالت الكيميائية مصحوبة بتغريات ىف الطاقة " علل " ألن أغلب التفاعالت يصاحبها امتصاص أو إنطالق طاقة . • حيدث تبادل للطاقة بني وسط التفاعل و الوسط املحيط بالتفاعل . النظام : System جزء من الكون حيدث فيه التغري الكيميائى أو الفيزيائى .
أو :جزء حمدد من املادة توجه إليه الدراسة .
الوسط المحيط : Surrounding اجلزء الذى حييط بالنظام و يتبادل معه الطاقة فى شكل حرارة أو شغل . • ىف حالة التفاعالت الكيميائية تعترب املتفاعالت و النواتج هى النظام و حدود النظام تكون أنبوبة اإلختار أو الدورق أو الكأس الذى حيدث فيه التفاعل بينما كل ما حييط بالدورق هو الوسط املحيط . أنواع األنظمة Types of Systems نظام معزول Isolated System ال يسمح بإنتقال املادة أو الطاقة بينه وبني الوسط املحيط به.
نظام مفتوح Open System يسمح بتبادل املادة و الطاقة بينه وبني الوسط املحيط به.
نظام مغلق Closed System يسمح بتبادل الطاقة فقط بينه و بنيالوسط املحيط به على صورة شغل أو حرارة.
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
أى تغري ىف طاقة النظام يصحبه تغري ىف طاقة الوسط املحيط و لكن بإشارة خمالفة لتظل قيمة الطاقة الكلية مقدار ثابت . نظام Eـــ = وسط E القانون األول للديناميكا الحرارية : First Law of Thermodynamic تظل الطاقة الكلية ألى نظام معزول ثابتة حتى لو تغري النظام من صورة إىل أخرى . احلرارة و درجة احلرارة Heat and Temperature يتوقف انتقال الطاقة الحرارية من موضع آلخر على الفرق فى درجة الحرارة بين الموضعين فما المقصود بدرجة الحرارة ؟ و ما العالقة بين درجة حرارة نظام و حركة جزيئاته ؟ احلرارة Heat طاقة فى حالة انتقال بني جسمني خمتلفني فى درجة حرارتهما . تتكون المادة من جزيئات و ذرات دائمة الحركة و اإلهتزاز لكنها متفاوتة السرعة . يتكون النظام من مجموعة من الجزيئات المتفاعلة مع بعضها لذا كلما زاد متوسط حركة الجزيئات ترتفع درجةحرارتها . إذا اكتسبت المادة ( النظام ) طاقة حرارية يزداد متوسط سرعة حركة الجزيئات فتزداد طاقة حركتها مما يؤدى إلىإرتفاع درجة حرارة المادة ( النظام ) و العكس صحيح ( العالقة بين طاقة النظام و حركة جزيئاته عالقة طردية ) . درجة احلرارة Temperature مقياس ملتوسط طاقة حركة جزيئات املادة ,يستدل منها على حالة اجلسم من حيث السخونة أو الربودة . وحدات قياس كمية الحرارة السعر Calorie كمية احلرارة الالزمة لرفع درجة حرارة 1 gمن املاء النقى . 10 C اجلول Joule كمية احلرارة الالزمة لرفع درجة حرارة 1 gمن املاء مبقدار . 1 / 4,18 0 C العالقة بني اجلول و السعر -السعر = 4,18جول " السعر أكرب من اجلول "
ملحوظة هامة
مثال :احسب الطاقة بالسعر و الىت تكافئ . 2000 J احلل : 1 Cal
4,18 J
Calس
2000 J
الطاقة بالسعر = كتلة املاء باجلرام × فرق درجات احلرارة
الطاقة بالسعر = ( 478 Cal = 4,18 ÷ ) 1 × 2000املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
احلرارة النوعية Specific Heat احلرارة النوعية كمية احلرارة الالزمة لرفع درجة حرارة 1 gمن املادة مبقدار . 10 C الحظ : وحدة قياس احلرارة النوعية هى . J / g oC : احلرارة النوعية خاصية مميزة للمادة ( علل )ألن ختتلف بإختالف نوع املادة و قيمتها ثابتة للمادة الواحدة . -تتوقف احلرارة النوعية على :نوع املادة ــــ احلالة الفيزيائية للمادة " املاء سائل حرارته النوعية = ، 4,18
املاء غاز
= . " 2,01
-املادة ذات احلرارة النوعية الكبرية تسخن ببطء و تربد ببطء مثل املاء ( حتتاج إىل كمية كبرية من احلرارة و جتتاج إىل
وقت طويل لترتفع درجة حرارهتا و تستغرق وقت طويل حىت تفقد هذه الطاقة مرة أخرى ) على العكس من املادة ذات احلرارة النوعية الصغرية . علل :يستخدم املاء ىف إطفاء احلرائق ( ترش أشجار الفاكهة باملاء ىف اجلو شديد الربودة ) . جـ :إلرتفاع حرارته النوعية .
س :ما معىن أن احلرارة النوعية للحديد . 0,448 J / g oC جـ :كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة 1 gمن الحديد بمقدار 10 Cتساوى . 0,448 J حساب كمية الحرارة المكتسبة أو المفقودة
كمية احلرارة املنطلقة أو املمتصة qp q qp = m . c . T , ) T = ( T2 - T1 كمية احلرارة املنطلقة أو املمتصة = الكتلة × فرق درجات احلرارة × احلرارة النوعية
احلرارة النوعية للمحلول املخفف = احلرارة النوعية للماء = 4,8و كتلة 1 ml من املحلول = 1 g
مثال :عند إذابة 1 molمن نترات األمونيوم ىف كمية من املاء و أكمل حجم املحلول إىل 100 mlمن املاء فإخنفضت درجة احلرارة من 25o Cإىل 17o Cاحسب كمية احلرارة . احلل :
qp = m . c . ( T2 - T1 ) = 100 x 4,18 x ( 17 – 25 ) = – 3344 J
مثال :عند إذابة 1 molمن هيدروكسيد الصوديوم ىف 1000 cm3من املاء ارتفعت درجة حرارة املحلول مبقدار 12o Cاحسب كمية احلرارة . qp = m . c . ( T2 - T1 ) = 1000 x 4,18 x 12 = 50160 J احلل : مثال :عند إذابة 2 gمن نترات األمونيوم ىف 200 mlمن املاء اخنفضت درجة احلرارة مبقدار 6o Cاحسب كمية احلرارة . احلل : qp = m . c . T = 200 × 4,18 × - 6 = - 5016 J املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
المسعرات الحرارية
أمهية املسعر احلرارى : -1وسيلة تُ مكننا من قياس التغري ىف درجة حرارة نظام معزول ( علل ) ألنه مينع فقد أو إكتساب أى قدر من الطاقة أو املادة مع الوسط املحيط . -2يُمكننا من استخدام كمية معينة من املادة الىت يتم معها التبادل احلرارى مثل املاء .
علل :يستخدم املاء ىف عملية التبادل احلرارى داخل املسعر احلرارى . جـ :إلرتفاع حرارته النوعية مما يسمح له بإكتساب أو فقد كمية كبيرة من الطاقة .
مكونات املسعر احلرارى : -1إناء معزول . -3أداة تقليب .
-2ترمومتر . -4سائل ( غالبًا املاءُ ) يوضع داخل املسعر .
مسعر القنبلة : Bomb Calorimeter يُستخدم ىف قياس حرارة احتراق بعض املواد بداللو اإلرتفاع ىف درجة حرارة املاء
مكونات مسعر القنبلة : -2ترمومتر . -1إناء معزول . -4سائل ( غالبًا املاء ) يوضع داخل املسعر . -3أداة حتريك . -5وعاء اإلحتراق " وعاء معزول من الصلب تُوضع فيه املادة املراد تعيني حرارة احتراقها " . -6سلك إشعال شرارة كهربية . احملتوى احلرارى Heat Content نظراً إلختالف المواد الكيميائية عن بعضها فى :عدد و نوع الذرات المكونة لها -نوع الروابط الموجودة بين ذراتهالذلك فكل مادة تختزن داخلها كمية محددة من الطاقة تسمى الطاقة الداخلية . Internal Energy • ختتزن الطاقة الكيميائية داخل املادة : [ ]1فى الذرة المفردة .
[ ]2فى الجزئ .
[ ]3بين الجزيئات .
أوالً :الطاقة الكيميائية المختزنة فى الذرة : تتمثل فى طاقة اإللكترونات فى مستويات الطاقة ( مجموع طاقتى الوضع و الحركة لإللكترون فى مستوى الطاقة ) . ثانياً :الطاقة الكيميائية المختزنة فى الجزئ : تتواجد الطاقة الكيميائية داخل الجزئ فى الروابط الكيميائية التى تربط بين ذراته ( سواء روابط أيونية أو تساهمية ) .ثالثاً :قوى الربط بين الجزيئات : قوى الجذب المتبادلة بين جزيئات المادة تسمى قوى جذب فاندر فال ( عبارة عن طاقة وضع ) و توجد قوى أخرى بين الجزيئات مثل الروابط الهيدروجينية و تعتمد قوى الربط . الحظ :مما سبق يتضح أن المادة تختزن داخلها قدر من الطاقة ( طاقة اإللكترونات فى مستوياتها و طاقة الروابط الكيميائية و طاقة التجاذب بين جزيئاتها ) و يسمى مجموع الطاقات المختزنة فى مول واحد من المادة المحتوى الحرارى للمادة أو اإلنثالبى الموالرى و يرمز له بالرمز . H املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
المحتوى الحرارى " اإلنثالبى الموالرى " للمادة : Hجمموع الطاقات املختزنة فى مول واحد من املادة
علل :خيتلف املحتوى احلرارى من مادة ألخرى . جـ :إلختالف جزيئات المواد فى نوع الذرات أو عددها أو نوع الروابط فيها . الحظ : ال يُمكن قياس المحتوى الحرارى لمادة عملياً و لكن يُمكننا قياسه حسابياً بداللة التغير فى المحتوى الحرارى Hعند تحول المادة إلى مادة أخرى أثناء التفاعل الكيميائى . التغير فى المحتوى الحرارى H الفرق بني جمموع احملتوى احلرارى للمواد الناجتة و جموع احملتوى احلرارى للمواد املتفاعلة . أى أن : التغري ىف املحتوى احلرارى = املحتوى احلرارى للنواتج – املحتوى احلرارى للمتفاعالت متفاعالت - Hreactantsنواتج H = Hproducts الحظ : اتفق العلماء على أن يتم مقارنة قيم التغير فى المحتوى الحرارى Hللتفاعالت المختلفة تحت ظروف قياسية واحدة( الظروف القياسية :ضغط يعادل الضغط الجوى – 1 atmدرجة حرارة – 250 Cتركيز المحلول . ) 1 M اعتبر العلماء أن المحتوى الحرارى للعنصر يساوى صفر . لحساب التغير فى المحتوى الحرارى Hبمعلومية كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة qpو عدد موالت المادة nنستخدم العالقة : qp H = n إشارة Hتكون عكس إشارة qp المعادلة الكيميائية الحرارية : Thermochemical Equation معادلة كيميائية يكتب فيها التغري احلرارى املصاحب للتفاعل كأحد املتفاعالت أو النواتج . شروط كتابة املعادلة الكيميائية احلرارية -1كتابة الحالة الفيزيائية للمواد المتفاعلة و المواد الناتجة ألن المحتوى الحرارى يختلف بإختالف الحالة الفيزيائية للمادة مما يؤثر على قيمة التغير فى المحتوى الحرارى . -2كتابة التغير فى المحتوى الحرارى للتفاعل الكيميائى أو التغير الفيزيائى فى نهاية المعادلة بإشارة موجبة أو سالبة . -3أن تكون المعادلة موزونة : الحظ :عند وزن المعادلة يمكن كتابة المعامالت فى صورة كسور ( علل ) ألن المعامالت تمثل عدد الموالت و ليس عدد الجزيئات . -4عند ضرب أو قسمة طرفى المعادلة على معامل عددى البد أن تجرى نفس العملية على قيمة التغير فى المحتوى الحرارى : ) H2O(sتصبح بعد الضرب × 2 مثال H2O(l) , H = + 6 K.J : )2 H2O(s 2H2O(l) , H = + 12 K.J املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
-5يمكن عكس اتجاه سير المعادلة الحرارية و فى هذه الحالة تتغير معها إشارة : H )H2O(s )H2O(l , H = + 6 K.J )H2O(l H2O(s) , H = - 6 K.J تصنيف التفاعالت الكيميائية حسب التغيرات الحرارية المصاحبة لها
التفاعالت املاصة للحرارة Endothermic Reaction
التفاعالت الطاردة للحرارة Exthothermic Reaction -تفاعالت يصاحبها إنطالق حرارة كأحد نواتج التفاعل إلى
-تفاعالت يصاحبها إمتصاص حرارة من الوسط
الوسط المحيط فترتفع درجة حرارته .
المحيط فتنخفض درجة حرارته .
تنتقل الحرارة من النظام إلى الوسط المحيط فتقل درجةحرارة النظام و ترتفع درجة حرارة الوسط المحيط .
تنتقل الحرارة من الوسط إلى النظام فتقل درجةحرارة الوسط المحيط و ترتفع درجة حرارة النظام .
-
Hproductsنواتج
-
أقل من Hproductsمتفاعالت .
Hproductsنواتج
أكبر من Hproductsمتفاعالت .
-يتم التعبير عن Hبإشارة موجبة .
-يتم التعبير عن Hبإشارة سالبة .
مثال :
مثال :
MgCO3(S) + 117,3 K.J
H2(g) + ½ O2(g H2O(l) + 285,8 k.J/mol
)MgO(S) + CO2(g
يمكن كتابة المعادلة السابقة كاآلتى : + ½ O2(g H2O(l) , H = - 285,8 k.J/mol
يمكن كتابة المعادلة السابقة كاآلتى : )MgCO3(S MgO(S) + CO2(g) , H = 117,3 K.J
)H2(g
خمطط الطاقة لتفاعل طارد للحرارة
)H2O(l ( نواتج )
احملتوى احلرارى ( ) H
∆H = - 285,8 K.J
)MgO(s) + CO2(g ( نواتج ) ∆H = - 285,8 K.J
)MgCO3(S ( متفاعالت ) اجتاه التفاعل
اجتاه التفاعل
احملتوى احلرارى ( ) H
)H2(g) + ½ O2(g ( متفاعالت )
خمطط الطاقة لتفاعل ماص للحرارة
علل :تفاعل اهليدروجني مع األكسجني لتكوين خبار املاء تفاعل طارد للحرارة . جـ :ألنه يصاحبه إنطالق طاقة حرارة كأحد نواتج التفاعل إلى الوسط المحيط فترتفع درجة حرارة الوسط .
علل :التغري ىف املحتوى احلرارى Hللتفاعل الطارد يكون سالب . جـ :ألن المحتوى الحرارى للنواتج أقل من المتفاعالت . تدريب - :قارن بني التفاعل الطارد للحرارة و التفاعل املاص للحرارة . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
علل :احنالل كربونات املاغنسيوم باحلرارة تفاعل ماص للحرارة . جـ :ألنه يصاحبه إمتصاص طاقة حرارية من الوسط المحيط فتنخفض درجة حرارة الوسط .
علل :التغري ىف املحتوى احلرارى Hللتفاعل املاص يكون موجب . جـ :ألن المحتوى الحرارى للنواتج أكبر من المتفاعالت .
س :حدد نوع التفاعالت األتية مع ذكر السبب : CO2 + 383,7 K.J جـ :التفاعل طارد للحرارة نتيجة انطالق طاقة للوسط المحيط كأحد النواتج .
• C + O2
2HI
• H2 + I2
2HCl + Heat جـ :التفاعل طارد للحرارة نتيجة انطالق طاقة للوسط المحيط كأحد النواتج .
• H2 + Cl2
, ∆H = + 51,9 K.J جـ :التفاعل ماص ألن ∆Hموجبة نتيجة امتصاص طاقة من الوسط المحيط .
المحتوى الحرارى و طاقة الرابطة
طاقة الرابطة :هى مقدار الطاقة الالزمة لكسر الرابطة أو الناجتة من تكوين الرابطة فى مول واحد من املادة . مالحظات خطيرة جداً تختزن الرابطة الكيميائية طاقة كيميائية فى صورة طاقة وضع . يحدث كسر للروابط الموجودة بين ذرات جزيئات المتفاعالت لتكوين روابط جديدة بين ذرات جزيئات النواتج . أثناء كسر الرابطة يتم امتصاص طاقة من الوسط المحيط حتى يتم كسر الرابطة و تكون قيمة ∆Hبإشارة موجبة . أثناء تكوين الرابطة تنطلق طاقة إلى الوسط المحيط فتزداد درجة حرارة الوسط و تكون قيمة ∆Hبإشارة سالبة .ال تختلف طاقة الرابطة الواحدة حسب نوع المركب و الحالة الفيزيائية له لذلك يستخدم مفهوم متوسط طاقة الرابطة بد ًمن مفهوم طاقة الرابطة . إذا كانت الطاقة المنطلقة عند تكوين روابط النواتج أكبر من الطاقة الممتصة لكسر روابط المتفاعالت كان التفاعلطارد للحرارة و تكون قيمة ∆Hبإشارة سالبة و العكس .
علل :كسر الراوبط تغري ماص للحرارة . جـ :ألنه يلزمها امتصاص طاقة من الوسط المحيط .
علل :تكوين الروابط تغري طارد للحرارة . جـ :نتيجة انطالق طاقة إلى الوسط .
علل :اتفق العلماء على استخدام متوسط طاقة الرابطة بدالً من طاقة الرابطة . جـ :ألن طاقة الرابطة الواحدة تختلف بإختالف نوع المركب و حالته الفيزيائية . التغري فى احملتوى احلرارى Hو طول الرابطة ميكن حساب التغري ىف املحتوى احلرارى بداللة طاقة الرابطة كاآلتى : -2نحول المعادلة الى روابط . -1نزن المعادلة الكيمائية . -4نحسب التغير فى المحتوى الحرارى من العالقة :
-3نعوض عن قيمة الروابط .
= Hاملجموع اجلربى لطاقة تكوين روابط النواتج ( بإشارة سالبة ) و طاقة كسر روابط املتفاعالت املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
( بإشارة موجبة )
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
مثال :احسب التغري ىف املحتوى احلرارى عنـد احتـاد 1 molمـن اهليـدروجني مـع 1 molمـن الكلـور لتكـوين 2 molمـن كلوريـد اهليدروجني علمًا بأن طاقة الروابط بوحدة 430 = H – Cl ، 240 = Cl – Cl ، 432 = H – H : kJ/mol احلل : معادلة التفاعل :
H2 + Cl2 2HCl H – H + Cl – Cl 2 H – Cl 432 + 240 2 × 430 + 672 - 860 ∆H = - 860 + 672 = - 188 kJ/mol
CH4 + 2 O2 مثال :احسب حرارة التفاعل األتى و حدد ما إذا كان طارد أم ماص للحرارة CO2 + 2 H2O : علمًا بأن طاقة الروابط بوحدة kJ/molهى C = O : 745 , H – O : 467 , C – H : 413 , O = O : 498 : احلل : ــ ــ
H
ـ ـ ـ
H
ـ O
ـ H
+2
O = C = O
2O = O
+
H
ـ
C
ـ H
H 2 × 2 × 467
2 × 745 + 1490 + 1868 - 3358
2 × 498
+
4 × 413
1652 + 996 + 2648 ∆H = - 3358 + 2648 = - 710 kJ/mol
التفاعل طارد للحرارة ألن قيمة التغري ىف املحتوى احلرارى ∆Hبإشارة سالبة CH4 + I2 CH3I + HI مثال :احسب حرارة التفاعل اآلتى و حدد ما إذا كان طارد أم ماص للحرارة : علمًا بأن طاقة الروابط بوحدة kJ/molهى I – I : 151 , CH3 – H : 435 , H – I : 298 , CH3 – I : 235 : احلل : CH4 + I2 CH3I + HI معادلة التفاعل : CH3 – H + I – I CH3 – I + H – I 435 + 151 235 + 298 + 586 - 533 ∆H = - 533 + 586 = + 53 kJ/mol التفاعل ماص للحرارة ألن قيمة التغري ىف املحتوى احلرارى ∆Hبإشارة موجبة حيــن يشــاء اهلل يستبـدل أسبـابـًا بأسبـاب ..و حيــن يشــاء اهلل يغلــق بــابــًا و يفتــح أبـواب ..كـن راضيـًا و كأنك متـلك كل شيء ..فكــل ما يكتبه اهلل لنـا ..ألطــف ممــا نشــاء املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الفصل الثانى
صور التغري فى احملتوى احلرارى Forms of Changes in Heat Content
علل :أمهية معرفة التغري ىف املحتوى احلرارى املصاحب إلحتراق الوقود . جـ :يساعد عند تصميم المحركات فى معرفة نوع الوقود المناسب لها – يساعد رجال اإلطفاء فى إختيار أنسب الطرق لمكافحة الحريق . صور التغير فى المحتوى الحرارى تغريات فيزيائية: حرارة الذوبان . -حرارة التخفيف .
تغريات كيميائية: حرارة التكوين . -حرارة اإلحتراق .
أوالً :حرارة الذوبان القياسية Standard heat of Solution حرارة الذوبان القياسية Hs هى كمية احلرارة املنطلقة أو املمتصة عند ذوبان مول واحد من املذاب فى كمية معينة من املذيب للحصول على حملول مشبع حتت الظروف القياسية . أنواع الذوبان ذوبان ماص للحرارة
ذوبان طارد للحرارة ذوبان ترتفع فيه درجة حرارة احمللول . -مثال :
ذوبان تنخفض فيه درجة حرارة احمللول . -مثال :
ذوبان هيدروكسيد الصوديوم فى الماء .
ذوبان نترات األمونيوم فى الماء .
NaOH(s) + Water Na+(aq) + OH-(aq) , ∆Hs = - 51 K.J احملتوى احلرارى ( ) H
)NaOH(aq ( نواتج )
∆Hs = - 51 K.J اتجاه الذوبان
)NH4NO3 (aq ( نواتج )
∆Hs = + 25,7 K.J
NH4NO3 (S) + Water ( متفاعالت ) اتجاه الذوبان
احملتوى احلرارى ( ) H
NaOH(S) + Water ( متفاعالت )
NH4NO3(s) + Water NH4+(aq) + NO3-(aq) , ∆Hs = + 25,7 K.J
تفسري عملية الذوبان :تتم على ثالث خطوات -1فصل جزيئات املذيب :و هى عملية ماصة تحتاج إلى طاقة ( ) ∆H1للتغلب على قوى التجاذب بين جزيئات المذيب . -2فصل جزيئات املذاب :و هى عملية ماصة تحتاج إلى طاقة ( ) ∆H2للتغلب على قوى التجاذب بين جزيئات المذاب . -3عملية اإلذابة :و هى عملية طاردة للحرارة نتيجة إنطالق طاقة ( ) ∆H3عند إرتباط جزيئات المذيب و المذاب . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الحظ : -1إذا كان المذيب هو الماء تسمى عملية اإلذابة بـ اإلماهة . -2يكون الذوبان طارد للحرارة عندما تكون طاقة اإلماهة ( ) ∆H3أكبر من الطاقة الالزمة للتغلب على قوى التجاذب بين جزيئات المذيب و المذاب ( . ) ∆H2 ( + ) ∆H1 -3يكون الذوبان ماص للحرارة عندما تكون طاقة اإلماهة ( ) ∆H3أقل من الطاقة الالزمة للتغلب على قوى التجاذب بين جزيئات المذيب و المذاب ( . ) ∆H2 ( + ) ∆H1 -4إذا كان تركيز المحلول 1Mأى أن كمية المادة المذابة 1 molو نتج عن اإلذابة محلول حجمه 1 Lتسمى كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة بـ :حرارة الذوبان الموالرية . حرارة الذوبان الموالرية :مقدار التغري احلرارى الناتح عن ذوبان مول من املذاب لتكوين لرت من احمللول . -4يتم حساب كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة من عملية الذوبان من العالقة q = m . c . ∆T :و من المالحظات عند استخدام هذه العالقة : اعتبار كتلة 1 cm3من المحاليل المخففة = كتلة 1 cm3من الماء = ( 1 gألن كثافة الماء = . ) 1 -التعويض عن الحرارة النوعية للمحلول المخفف دائماً بقيمة . 4,18
مثال : عند إذابة 20 gمن هيدروكسيد الصوديوم ىف من املاء لتكوين 1Lمن املحلول ارتفعت درجة حرارة املحلول مبقدار 120احسب : كمية احلرارة املصاحبة لعملية الذوبان . حرارة الذوبان املوالرية . كمية احلرارة املصاحبة لذوبان 80 gمن هيدروكسيد الصوديوماحلل :
q = m . c . ∆T = 20 x 4,18 x 12 = 1003,2 J qp 1003,2 = H = n =2006,4 J 0,5
qp = n H = 2006,4 x 2 =4012,8 J
qp H = n
كتلة املادة = 20 g كتلة املول من 40 g = NaOH 20 = 0,5 عدد املوالت = 40
n
كتلة املادة = 20 g كتلة املول من 40 g = NaOH 80 =2 عدد املوالت = 40
n
تدريب : أذيب 1 molمن نترات األمونيوم ىف ½ Lماء فاخنفضت درجة حرارة املحلول مبقدار 340احسب كمية احلرارة املمتصة . جييء القرآن يوم القيامة كالرجل الشاحب يقول لصاحبه :هل تعرفىن ؟ أنا الذى كنت أسهر ليلك ،و اظميء هواجرك و إن كل تاجر من وراء جتارته ،و أنا لك اليوم من وراء كل تاجر ،فيعطى امللك بيمينه ،و اخللد بشماله ،و يوضع على رأسه تاج الوقار ،و يكسى والداه حلتني ال تقوم هلم الدنيا و ما فيها ،فيقوالن :يا رب ! أىن لنا هذا ؟ فيقال :بتعليم ولدكما القرآن .و إن صاحب القرآن يقال له يوم القيامة :اقرا و ارتق ىف الدرجات ،و رتل كما كنت ترتل ىف الدنيا ، فإن مزنلتك عند آخر آية معك . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
ثانياً :حرارة النخفيف القياسية Standard heat of dilution حرارة التخفيف القياسية ∆Hdil هى كمية احلرارة املنطلقة أو املمتصة لكل مول من املذاب عند ختفيف احمللول من تركيز أعلى إىل تركيز أقل بشرط أن يكون فى حالته القياسية . الحظ : NaOH(aq) + 37,8 kJ/mol NaOH(aq) + 42,3 kJ/mol
)NaOH(s) + 5 H2O(l )NaOH(s) + 200 H2O(l
فى المثالين السابقين يتضح أن كمية الحرارة الناتجة من الذوبان تزداد بزيادة كمية المذيب المضاف ( التخفيف ) . التفسير : -1فى المحلول المركز تتقارب دقائق المذاب من بعضها و عند إضافة كمية جديدة من المذيب ( التخفيف ) تتباعد دقائق المذاب عن بعضها و يحتاج هذا إلى طاقة تسمى طاقة اإلبعاد و هى طاقة ممتصة . -2بزيادة عدد جزيئات المذيب ترتبط دقائق المذاب بعدد أكبر منها و تنطلق كمية من الحرارة و هى طاقة منطلقة . -3التغير فى المحتوى الحرارى ( حرارة التخفيف ) = المجموع الجبرى للطاقة الممتصة و الطاقة المنطلقة . . صور التغيرات الحرارية المصاحبة للتغيرات الكيميائية أوالً :حرارة اإلحتراق القياسية Standard heat of combustion حرارة اإلحرتاق القياسية ∆Hc هى كمية احلرارة املنطلقة عند احرتاق مول من املادة إحرتاقا تاماً فى وفرة من األكسجني حتت الظروف القياسية . اإلحتراق :عملية احتاد سريع للمادة مع األكسجني . أمثلة تفاعالت اإلحتراق : -1احتراق غاز البوتاجاز ( خليط من البروبان C3H8و البيوتان ) C4H10إلنتاج الطاقة المستخدمة فى طهى الطعام و C3H8 + 5O2 غيرها من اإلستخدامات 3 CO2 + 4 H2O + 2323,7 K.J. : -2إحتراق الجلوكوز C6H12O6فى أجسام الكائنات الحية إلنتاج الطاقة للقيام باألنشطة الحيوية : C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 2808 K.J
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
ثانياً :حرارة التكوين القياسية Standard heat of formation يسمى التغري احلرارى املصاحب لتكوين املركب من عناصره األولية باسم :حرارة التكوين ∆Hf حرارة التكوين القياسية ∆Hf هى كمية احلرارة املنطلقة أو املمتصة عند تكوين مول من املركب من عناصره األولية بشرط أن تكون هذه العناصر فى حالتها القياسية . العالقة بني حرارة التكوين و ثبات املركبات -1حرارة تكوين المركب تساوى المحتوى الحرارى له . -2المركبات التى لها حرارة تكوين سالبة تكون أكثر ثباتاً عند درجة حرارة الغرفة و ال تميل إلى اإلنحالل التلقائى لعناصرها األولية ألن المحتوى الحرارى لها يكون صغير . -3المركبات التى لها حرارة تكوين موجبة تكون أقل ثباتاً عند درجة حرارة الغرفة و تميل إلى اإلنحالل التلقائى لعناصرها األولية ألن المحتوى الحرارى لها يكون كبير . -4معظم التفاعالت تسير فى اتجاه تكوين المركبات األكثر ثباتاً . -5حرارة التكوين القياسية لجميع العناصر = صفر فى الظروف القياسية ( 025م و 1ضغط جوى ) .
= Hحرارة تكوين النواتج ــ حرارة تكوين املتفاعالت حساب التغري فى احملتوى احلرارى بداللة حرارة التكوين
= Hحرارة تكوين النواتج ــ حرارة تكوين املتفاعالت مثال :
CH4 + 2 O2إذا كانت حرارة تكوين احسب التغري ىف املحتوى احلرارى للتفاعل التاىل CO2 + 2 H2O : كل من امليثان و ثاىن أكسيد الكربون و خبار املاء على الترتيب . -241,8 ، -393,5 ، -74,6 kJ/mol : احلل : = ∆Hحرارة تكوين النواتج ــ حرارة تكوين المتفاعالت ) CO2 + 2H2O ( = ∆Hــ ( ) CH4 + 2O2 = [ ( ] ) - 393,5 × 1 ( + ) - 241,8 × 2ــ [ ( - 802,5 = ] ) - 74,6 × 1 ( + ) 0 × 2 مل نرى يف احلمد إال زيادة يف العطاء احلمداهلل بقدر كل شيء ُ ...آلَلَهًمُ لك احلمد حتى ترضى و لك احلمد اذا رضيت و لك احلمد بعد الرضى ،ياربَّ عفوك و عافيتك و رزقك و رضاك و رمحتك و مغفرتك و شفاك و غناك و توفيقك و حفظك و تيسريك و سرتك و كرمك و لطفك و جنتك ..رب اجعلنا من أهل النفوس الطاهرة و القلوب الشاكرة و الوجوه املستبشرة البامسة و ارزقنا طيب املقام و حسن اخلتام . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
قانون هس ( Hess's Lawاجملموع اجلربى الثابت للحرارة )
قانون هس ( اجملموع اجلربى الثابت للحرارة ) حرارة التفاعل مقدار ثابت فى الظروف القياسية سواء مت التفاعل على خطوة واحدة أو عدة خطوات . الصيغة الرياضية لقانون هس : أهمية قانون هس :
∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + …..…..
طريقة لحساب حرارة التفاعل ( التغير فى المحتوى الحرارى ) ∆Hلبعض التفاعالت التى ال يمكن قياسها بطريقة مباشرة و ذلك بإستخدام تفاعالت أخرى يمكن حساب حرارة تفاعل كل منها . علل :يلجأ العلماء إىل استخدام طرق غري مباشرة حلساب حرارة التفاعل . جـ :يرجع ذلك ألسباب كثيرة منها : -1اختالط المواد المتفاعلة أوالمواد الناتجة بمواد أخرى . -2بعض التفاعالت تحدث ببطء شديد ( يحتاج تكوين صدأ الحديد لوقت طويل ) . -3خطورة قياس حرارة التفاعل بطريقة تجريبية . -5صعوبة قياس حرارة التفاعل فى الظروف العادية من الضغط و درجة الحرارة . طريقة استخدام قانون هس حلساب حرارة التفاعل :معاملة المعادالت الكيميائية معاملة جبرية .
مثال :
من املعادلتني اآلتيتني احسب حرارة تكوين أول أكسيد الكربون : CO CO2 , ∆ H = - 393,5 K.J CO2 , ∆ H = - 283,3 K .J احلل :
C + O2 CO + ½ O2
مثال :
NO2 احسب حرارة إحتراق غاز أكسيد النيتريك NOتبعاَ للمعادلة : , ∆ H = + 90,29 K.J , ∆ H = + 33,2 K .J احلل :
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
NO + ½ O2 ½ N2 + ½ O2 NO ½ N2 + O2 NO2
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
البّه إني ل ك مب اهل احل ،ل ك مب العج الكس ،ل ك مب غببة الدَ ب قهر الرجهللل ,البه إني ل ك مب الفقر إال إليك مب الذل إال لك مب اخل ف إال منك ،ل ك ق ل ز اً غشي ج اً ك ّ الرز ك مغر اً ،ل ك مب مشهللتة األلداء لضهللل الداء خيبة الرجهللء ،البه إني ل ك مب ر اخلب س ء اخلٌب هلل حي الرامحني هلل ب العهللملني .
الفصل األول
نواة الذرة و اجلسيمات األولية Atomic Nucles & Elementary Particles
19
نموذج رذرفورد لوصف الذرة : تتكون الذرة من نواة و إلكترونات : النواة موجبة الشحنة و ثقيلة نسبياً و يترتكز فيها كتلة الذرة . اإللكترونات سالبة الشحنة تدور حول النواة على بعد كبير نسبياً منها . نموذج بور لوصف الذرة : تدور اإللكترونات حول النواة فى مدرات معينة و ثابتة تسمى مستويات الطاقة . كل مستوى يشغله عدد من اإللكترونات ال يمكن أن يزيد عنه . الحظ : توصلت حسابات رذرفورد إلى أن قطر النواة يتراوح بين ( ) 10-6 : 10-5 nmبينما قطر الذرة حوالى . 0,1 nm أثبت رذرفورد أن كتلة البروتون أكبر من كتلة اإللكترون بحوالى 1800مرة . إكتشف العالم شادويك أن النواة تحتوى على جسيمات غير مشحونة" نيوترونات " و كتلتها تساوى كتلة البروتون .مالحظة : اصطلح العلماء لوصف نواة ذرة أى عنصر بإستخدام ثالث كيميات نووية هى : -3عدد النيوترونات ( . ) N -2العدد الذرى ( . ) Z -1العدد الكتلى ( . ) A البروتونات و النيوترونات داخل النواة تعرف بإسم (( نيوكليونات )) . إذا كانت الذرة متعادلة كهربياً فإن العدد الذرى يساوى عدد اإللكترونات حول النواة ." " N=A–Z عدد النيوترونات = العدد الكتلى ـــ العدد الذرى . العدد الكتلى :جمموع أعداد الربوتونات و النيرتونات فى النواة . العدد الذرى :عدد الربوتونات فى النواة . بناء ًا على ماسبق ميكن كتابة رمز النواة كاآلتى :
X
A Z
أو X N
A Z
مثال :اكتب الرمز الكيميائى لنواة ذرة األلومنيوم إذا علمت أنها تحتوى على 13بروتون و 14بروتون . احلل :الرمز الكيميائى Al :
27 13
النظائر Isotopes ذرات للعنصر نفسه تتفق فى العدد الذرى و ختتلف فى عددها الكتلى . نظائر العنصر الواحد تتشابه فى تفاعالتها الكيميائية ألنها تتفق فى عدد اإللكرتونات . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
أمثلة للنظائر : معظم عناصر الجدول الدورى لها نظائر حتى أبسط العناصر الموجودة فى الطبيعة وهو الهيدروجين له ثالثة نظائر1
-1البروتيوم ( 1 Hتسمى نواته بروتون ) و تحتوى نواته على بروتون فقط و ال تحتوى على نيوترونات . 2
-2الديوتيريوم ( 1 Hتسمى نواته ديوتيرون ) و تحتوى نواته على بروتون واحد و نيوترون واحد . 3
-3التريتيوم 1 Hو تحتوى نواته على بروتون واحد و 2نيوترون . عنصر -عنصر
16 األكسجين له ثالث نظائر هى 8 O : 11 الكربون له أربعة نظائر هى 6 C :
& &
17 8O 12 6C
& &
18 8O 13 6C
. &
14 6C
".إضافية "
مالحظة : نظائر العنصر الواحد تتفق فى العدد الذرى ( ألن أنويتها تحتوى على نفس العدد من البروتونات ) و تختلف فىعددها الكتلى ( إختالف عدد النيوترونات فى أنويتها ) .
ميكن تعيني الكتلة الذرية للعناصر من القانون :الكتلة الذرية للعنصر = الكتلة الذرية للنظري األول × النسبة املئوية للنظري األول +الكتلة الذرية للنظري الثاىن × النسبة املئوية للنظري الثاىن .... +
مثال :احسب الكتلة الذرية لعنصر النحاس علماً بأنه يتواجد فى الطبيعة على هيئة نظير 63Cuبنسبة 69,09 %و كتلته الذرية النسبية 62,9298 uو نظير 65Cuبنسبة 30,91 %و كتلته الذرية النسبية . 64,9278 u احلل : ....................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................
وحدات الكتلة Mass units تقاس الكتلة فى النظام الدولى بوحدة ( Kgكيلوجرام ) . نظراً ألن كتل ذرات العناصر صغيرة جداً لذلك تستخدم وحدة أخرى لقياس الكتل الصغيرة جداً تسمى وحدة الكتلالذرية " " a.m.u.و التى تختصر إلى uو هى تساوى . 1,66 × 10-27 kg العالقة بني الـ كجم و وحدة الكتل الذرية 1 u = 1,66 × 10-24 g = 1,66 × 10-27 kg : وحدات الطاقة Energy units تقاس الطاقة فى النظام الدولى بوحدة ( Jجول ) . فى الفيزياء و الكيمياء النووية تستخدم وحدة أخرى لقياس الطاقة تسمى ( eVإلكترون فولت ) .1 eV = 1,6 × 10-19 العالقة بني الـ إلكرتون فولت eVو اجلول : J توجد وحدة أكبر تسمى مليون إلكترون فولت . MeVالعالقة بني الـ مليون إلكرتون فولت MeVو اجلول : J
1 MeV = 1,6 × 10-13 J
تدريب : احسب الطاقة بـوحدة اجلول ( ) Jالىت تكافئ طاقة مقدارها . 28,28 MeV
( J
) 45,248 × 10
-13
........................................................................................................................................................................................................................................
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
العالقة بني املادة و الطاقة يُمكن حساب الطاقة الناجتة من حتول كتلة ( مُقدرة بالكيلوجرام ) Kgمن املادة إىل طاقة ( مُقدرة بوحدة جول ) Jمن العالقة ( قانون أينشتني ) : E = m . C2 مربع سرعة الضوء ( 3 x 108 m/s (2
الكتلة بوحدة Kg
الطاقة بوحدة J
يُمكن حساب الطاقة الناجتة من حتول كتلة ( مُقدرة بوحدة الكتل الذرية ) uمن املادة إىل طاقة ( مُقدرة بوحدة مليون إلكترون فولت ) MeVمن العالقة : E = m . 931 الكتلة بوحدة u
الطاقة بوحدة J
تدريب : 1 احسب الطاقة بـوحدات ( MeV , J ) :الناجتة من حتول كتلة مقدارها 3uمن مادة مشعة إىل طاقة . ( ) 2793 MeV - 4,4688 x 10-10 J ............................................................................................................................................................................................. ........................................... ........................................................................................................................................................................................................................................
تدريب :2 احسب الطاقة بـوحدات ( MeV , J ) :الناجتة من حتول كتلة مقدارها 5 gمن مادة مشعة إىل طاقة . ( ) 2,8125 x 1027 MeV - 0,045 x 1016 J ........................................................................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................................................................
القوى النووية Nuclear Forces توجد النيوكليونات ( البروتونات و النيوترونات ) داخل النواة . توجد بين البروتونات الموجبة و بعضها قوى تنافر و هى قوى كهربية كبيرة . توجد بين النيوكليونات و بعضها قوى تجاذب مادى وهى قوى جذب ضعيفة . مقدار قوى التجاذب المادى بين النيوكليونات و بعضها صغيراً جداً ال يمكن أن يتعادل مع قوى التنافر الكهروستاتيكىبين البروتونات و بعضها لذلك يستحيل تماسك النيوكليونات داخل النواه إال بوجود قوى أخرى تعمل على ترابط هذه النيوكليونات و هذه القوى هى " القوة النووية القوية " القوى النووية القوية
قوى تعمل على متاسك النيوكليونات داخل النواة .
خصائص القوى النووية : -1قوى قصيرة المدى . -2ال تعمتد على طبيعة ( شحنة ) النيوكليونات . -3قوى هائلة .
علل :متاسك مكونات النواة رغم وجود قوى تنافر بداخلها . جـ :لوجود القوى النووية و التى تعمل على ترابط النيوكليونات داخل النواة و هى أكبر من قوى التنافر . كل حُزن سَيذهب كل مكسور سيُجرب ال يرتك اهلل قلباً يرفرف حتت مسائه ضائعاً دون ملجأ آُلَلَهًمُ اشرح صدورنا و يسر أمورنا . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
علل :تسمى القوى النووية بالقوة النووية القوية . جـ :ألن لها تأثير كبير جدًا على النيوكليونات داخل الحيز الصغير للنواة .
علل :ال تعمتد القوى النووية على طبيعة النيوكليونات . جـ :ألنها قد تكون بين :بروتون ـ بروتون ,بروتون ـ نيوترون
,
نيوترون ـ نيوترون .
طاقة الرتابط النووى Nuclear Binding Energy طاقة الرتابط النووى هى الطاقة الالزمة لربط مكونات النواة و التغلب على قوى التنافر بني الربوتونات املوجبة و بعضها . مصدر طاقة الرتابط النووى النقص فى كتلة النيوكليونات المترابطة عن مجموع كتلة النيوكليونات الحرة ( حيث يساهم كل نيوكليون بجزء من كتلته و التى تتحول إلى طاقة تربط مكونات النواة مع بعضها ) . كل نواة من أنوية العناصر لها كتلتان : -1كتلة فعلية " الوزن الذرى " و هى كتلة النواة بعد تماسك مكوناتها . -2كتلة نظرية " حسابية " و هى مجموع كتل النيوكليونات المكونة لها . كتلة النيوكليونات المترابطة ( الكتلة الفعلية للنواة ) أقل من مجموع كتل النيوكليونات الحرة ( الكتلة النظرية للنواة ) علل :الكتلة الفعلية للنواة دائمًا أقل من جمموع كتل النيوكليونات احلرة املكونة هلا . جـ :ألن النقص فى كتلة النيوكليونات يتحول إلى طاقة لربط مكونات النواة . طريقة حساب طاقة الرتابط النووى -1نحدد عدد البروتونات ( ) Zو عدد النيترونات ( . ) N -2نحسب مجموع كتل النيوكليونات داخل النواة كاآلتى : [ عدد البروتونات × كتلة البروتون +عدد النيوترونات × كتلة النيوترون ] -3نحسب النقص فى الكتلة كاآلتى : النقص فى الكتلة = مجموع كتل النيوكليونات ــ الكتلة الفعلية -4نحسب طاقة الترابط النووى BEكاآلتى : طاقة الترابط النووى بوحدة = MeVالنقص فى الكتلة بوحدة 931 × u تسمى القيمة التى يُساهم بها كل نيوكليون فى طاقة الرتابط النووى بـ " طاقة الرتابط للنيوكليون " و تعترب طاقة الرتابط لكل نيوكليون مقياس ملدىإستقرار النواة فبزيادة طاقة الرتابط للنيوكليون ( عالقة طردية ) . مالحظة :يمكن حساب طاقة الترابط النووى للنيوكليون من العالقة : طاقة الترابط النووى الكلية طاقة الترابط النووى لكل نيوكليون = عدد النيوكليونات ُآلَلَهًمُ أرزقنا طيب احملبه و حالوة لقاء األحبه و صفاء النفس و جتنب الزلل و بلوغ األمل و حسن اخلامتة و صالح العمل و امجعنا سوياً حتت ظل عرشك يوم ال ظل إال ظلك . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
أمثلة حملولة 17
احسب طاقة الترابط النووى ىف ذرة األكسجني 8 Oإذا علمت أن الكتلة الذرية لألكسجني 17,0065 uو كتلة كالً من الربوتون و النيوترون 1,00866 u ، 1,00728 uعلى الترتيب . احلل : • عدد البروتونات ( ) Z = 8و عدد النيترونات ( . ) N = 9 • نحسب مجموع كتل النيوكليونات داخل النواة [ :عدد الربوتونات × كتلة الربوتون +عدد النيوترونات × كتلة النيوترون ] [ ( 8 x1,00728 ) + ( 9 x 1,00866 ) ] = 17,13618 u • نحسب النقص فى الكتلة كاآلتى :النقص ىف الكتلة = جمموع كتل النيوكليونات ــ الكتلة الفعلية [ 17,13618 – 17,0065 ] = 0,12968 u • نحسب طاقة الترابط النووى B.Eكاآلتى :طاقة الترابط النووى بوحدة = mevالنقص ىف الكتلة بوحدة 931 × u B.E = 0,12968 x 913 = 120,73208 MeV مالحظة : يمكن حساب الكتلة الفعلية للنواة من العالقة :
الكتلة الفعلية = الكتلة الحسابية ـ
طاقة الترابط النووى 931
17
احسب الكتلة الفعلية لذرة األكسجني O 8إذا علمت علمت أن الطاقة الىت تربط مكونات نواة ذرة األكسجني . 120,732 MeV احلل : • عدد البروتونات ( ) Z = 8و عدد النيترونات ( . ) N = 9 • نحسب مجموع كتل النيوكليونات داخل النواة [ :عدد الربوتونات × كتلة الربوتون +عدد النيوترونات × كتلة النيوترون ] = [ ( 8 x1,00728 ) + ( 9 x 1,00866 ) ] = 17,13618 u طاقة الترابط النووى
• الكتلة الفعلية = الكتلة الحسابية ـ
931
= 17,0065 u
120,732
= 17,13618 -
931 مالحظة : يمكن حساب كتلة مكونات النواة من العالقة :كتلة مكونات النواة = الكتلة الفعلية + مسائل متنوعة :
طاقة الترابط النووى 931
( كتلة الربوتون , 1,00728 uكتلة النيوترون ) 1,00866 u 12
)1احسب كتلة مكونات ذرة الكربون 6 Cإذا علمت أن :الكتلة الفعلية لها 12,1 uو طاقة الترابط النووى لها . 10,241 MeV 27
)2احسب كتلة مكونات ذرة األلومنيوم 13 Alإذا علمت أن وزنها الذرى 27,003 uو طاقة الترابط النووى لها . 186,2 MeV 56
)3إذا علمت أن الوزن الذرى للحديد يساوى 55,85 uاحسب طاقة الترابط النووى لنواة ذرة الحديد . 26 Fe )4احسب طاقة الترابط النووى لكل نيوكليون لذرة الليثيوم علمًا بأن الكتلة الفعلية لنواة الليثيوم 7,003 uو كتلة مكونات النواة . 7,053 u املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
استقرار النواة Nucleus Stability العنصر المستقر :عنصر تبقى نواة ذرته ثابتة مبرور الزمن ( ليس له نشاط إشعاعى ) . العنصر غير المستقر :عنصر تنحل نواة ذرته مبرور الزمن من خالل نشاط إشعاعى . أو :عنصر يزيد عدد النيرتونات فيه عن احلد الالزم إلستقرارها . عند رسم عالقة بيانية بين عدد النيوترونات ( Nعلى المحور الرأسى ) و عدد البروتونات ( Zعلى المحور األفقى ) و ذلك لجميع أنوية ذرات العناصر المستقرة و الموجودة فى الجدول الدورى فإن الرسم البيانى يأخذ شكل خط ال ينحرف قليالً ألعلى و عند رسم خط يمثل N = Zنالحظ أن جميع أنوية العناصر تقع قريبة أو على خط ينحرف قلي ً ألعلى عن الخط الذى يمثل N = Zو ذلك بزيادة العدد الذرى . منحنى اإلستقرار :عالقة بيانية بني عدد النيوترونات ( حمور رأسى ) و عدد الربوتونات ( حمور أفقى ) مالحظات على الشكل البياىن -1أنوية العناصر الخفيفة المستقرة ( عدد البروتونات = عدد النيوترونات ) تكون النسبة بين عدد النيوترونات إلى عدد البروتونات كنسبة ( ) 1 : 1و تزداد تلك النسبة تدريجياً حتى تصل إلى ( . ) 1 : 1,53 حزام اإلستقرار
عدد النيوترونات N
-2العناصر التى يزيد فيها عدد النيترونات عن الحد الالزم إلستقرارها تقع على الجانب األيسر لحزام اإلستقرار و هى غالبًا غير مستقرة N=Z و تكتسب هذه النواة استقرارها عندما يتحول أحد النيوترونات الزائدة إلى بروتون إلكترون سالب يسمى و جسيم بيتا ( ) فتتعدل النسبة بين عدد النيوترونات إلى عدد البروتونات داخل نواتها لتقترب من حزام اإلستقرار .
عدد البروتونات Z
-3العناصر التى يزيد فيها عدد البروتونات عن الحد الالزم إلستقرارها تقع على الجانب األيمن لحزام اإلستقرار و هى غالبًا غير مستقرة و لكى تستقر يتحول أحد البروتونات الزائدة إلى نيترون و إلكترون موجب يسمى بوزيترون ( ) فتتعدل النسبة بين عدد النيوترونات إلى عدد البروتونات داخل نواتها لتقترب من حزام اإلستقرار . -4العناصر التى عددها الذرى كبيراً يكون موضعها أعلى حزام اإلستقرار هى غالبًا غير مستقرة و يمكن أن تكتسب استقرارها بإنبعاث ( 2بروتون و 2نيترون ) على شكل دقيقة ألفا ( ) و يرمز لها بالرمز ( . )
قال تعاىل فى حديثه القدسى :أحب ثالثة و حبى لثالثة أشد أحب الغنى الكريم و حبى للفقري الكريم أشد ،أحب الفقري املتواضع و حبى للغنى املتواضع أشد ،أحب الشيخ الطائع و حبى للشاب الطائع أشد .و أبغض ثالثة و بغضى لثالثة أشد :أبغض الفقري البخيل و بغضى للغنى البخيل أشد ،أبغض الغنى املتكرب و بغضى للفقري املتكرب أشد ،أبغض الشاب العاصى و بغضى للشيخ العاصى أشد . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
الكوارك Quark الكواركات جسيمات أولية ال توجد منفردة و تتكون منها مجيع النيوكليونات . . الحظ : -1فى عام 1964م أثبت العالم ( مورى جيل مان ) أن أى بروتون يتكون من جسيمات أولية أصغر تسمى كواركات -2عدد الكواركات 6أنواع ( شحنه ثالثه منها ، + 2/3الثالثة األخرى شحنة كل منها . ) - 1/3 أنواع الكواركات • علوى – uساحر ( بديع ) – cقمى t • سفلى – dغريب – sقاعى b
شحنة كل منها + 2/3 شحنة كل منها - 1/3
مثال :تركيب الربوتون . يتكون من إرتباط ثالثة كواركات هى 2 :كوارك علوى uمع 1كوارك سفلى dأى ) ( d , u ,uو تفسر الشحنة الكهربية الموجبة للبروتون Qpبأنها مجموع شحنات الكواركات الثالثة المكونة له : d u u 1 + = - 1/3 + + 2/3 + + 2/3 الشحنة : مثال :تركيب النيوترون . يتكون من إرتباط ثالثة كواركات 1كوارك علوى uمع 2كوارك سفلى dأى ) ( d , d ,uو تفسر الشحنة الكهربية المتعادلة للنيوترون Qnبأنها مجموع شحنات الكواركات الثالثة المكونة له : d d u 0 = - 1/3 + - 1/3 + + 2/3 الشحنة :
اللّهم من اعتز بك فلن يٌذل ،و من اهتدى بك فلن يٌضل ،و من استكثر بك فلن يٌقل ،و من استقوى بك فلن يٌضعف ،و من استغنى بك فلن يٌفتقر ،و من استنصر بك فلن يٌغلب ،و من توكل عليك فلن يٌخيب ،و من جعلك مالذاً فلن يٌضيع ،و من اعتصم بك فقد هٌدى إىل صراط مستقيم ،اللّهم فكن لنا ولياً و نصريا ،و كن لنا مٌعيناً و جمريا ،إنك كنت بنا بصريا . .........
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
النشاط اإلشعاعى و التفاعالت النووية
الفصل الثانى
Radioactivity & Nuclear Reaction
كشف ظاهرة النشاط اإلشعاعى من الكشوف الهامة التى ساهمت فى تطوير معلوماتنا عن الذرة و تركيبها . ظاهرة النشاط اإلشعاعى معناها النشاط المصحوب بإنطالق إشعاع . اكتشف هذه الظاهرة العالم " هنرى بيكوريل " أوائل عام 1896م . أول من أطلق على ظاهرة النشاط اإلشعاعى هذا اإلسم مدام كورى عام 1898م . عند إكتشاف ظاهرة النشاط اإلشعاعى كان اهتمام الباحثين يتركز على معرفة طبيعة اإلشعاعات المنطلقة من الموادالمشعة و مقارنة خواصها و ذلك بطريقتين : -1اختبار قدرة تلك اإلشعاعات على النفاذ خالل المواد . -2تأثير كالً من المجالين المغناطيسى و الكهربى على تلك اإلشعاعات . -أظهرت التجارب أن هناك 3أنواع من اإلشعاعات تنطلق من المواد هى :ألفا & بيتا & جاما .
إشعاعات ألفا :
عبارة عن دقائق مادية تتكون من 2بروتون و 2نيوترون لذا يُرمز لدقيقة ألفا فى التفاعالت النووية بالرمز إشعاعات بيتا
:
دقائق مادية تشبه فى خواصها اإللكترونات إشعاعات جاما
4 2 He
.
0 1 e
من حيث الكتلة و السرعة و الشحنة .
:
موجات كهرومغناطيسية ( ليست دقائق مادية ) ليس لها كتلة و ال تحمل شحنة . طولها الموجى قصير جداً ولذلك يكون ترددها كبير و طاقتها كبيرة . تخرج من أنوية العناصر التى تكون طاقتها زائدة عن الطاقة الالزمة إلستقرارها .املقارنة
ألفا
بيتا
جاما
طبيعتها
دقائق مادية تشبه نواة الهيليوم
دقائق مادية تشبه اإللكترون
موجات كهرومغناطيسية و ليست جسيمات مادة
الكتلة
4مرات كتلة البروتون
القدرة على النفاذ اإلحنراف باملجال الكهرىب و املغناطيسى القدرة على تأين ذرات الوسط الذى متر فيه
تساوى كتلة اإللكترون ( 1/1800من كتلة البروتون )
ضعيفة فورقة كراس تمنع متوسطة فشريحة ألومنيوم سمكها 5 mmتمنع نفاذها نفاذها
ليس لها كتلة عالية جداً فتستطيع النفاذ من شريحة رصاص سمكها سنتيمترات لكن شدتها تقل .
انحراف صغير
انحراف كبير
ال تنحرف
لها قدرة قوية
أقل قدرة من ألفا
أقل اإلشعاعات قدرة
4
علل :دقيقة ألفا تُشبه ىف تركيبها نواة ذرة اهليليوم . 2 Hجـ :ألنها تتكون من 2بروتون و 2نيوترون . جـ :ألنها موجات كهرومغناطيسية و ليست جسيمات مادية . علل :دقيقة جاما غري مشحونة . علل :خروج دقيقة جاما من نواة ذرة العنصر املشع ال يُغري العدد الذرى و ال العدد الكتلى . جـ :ألنها موجات كهرومغناطيسية و ليست جسيمات مادية . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
عمر النصف Half - Life عمر النصف الزمن الذى يتناقص فيه عدد أنوية العنصر املشع إىل نصف عددها األصلى عن طرق اإلحنالل اإلشعاعى . س :ماذا يقصد بقولنا أن :فترة عمر النصف لليود المشع يساوى . 8 days جـ :أن الزمن الذى يتناقص فيه عدد أنوية اليود إلى نصف عددها األصلى نتيجة اإلنحالل اإلشعاعى يساوى . 8 days مثال: كمية من عنصر مشع تعطى 120إشعاع ىف الدقيقة وبعد مرور 120 minأصبح نشاطها اإلشعاعى 15إشعاع ىف الدقيقة احسب عمر النصف له . الحل : 120
فترة أولى
فترة ثانية
60
الزمن الكلى عمر النصف =
30
فترة ثالثة
15
فترة عمر عدد النصف الفترات
120
=
الزمن الكلى
= 40 min
3 عدد الفترات ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ تدريب: -1عنصر مشع كتلته 6 gاحسب كتلة ما يتبقى منه بعد مرور 56 yearsو فترة عمر النصف له . 28 years -2عنصر مشع فترة عمر النصف له 4 yearsيتبقى منه 3 gبعد 20 yearsاحسب كتلته األصلية . -3احسب الزمن الالزم لتفتيت 75 %من كتلة عنصر مشع إذا كانت فترة عمر النصف له . 20 min -4عنصر مشع كتلته 20 gتحلل منه 18,75 gفى مدى 2 daysفما هو عمر النصف له . -5عنصر مشع كتلته 30 gعمر النصف له 12 hourاحسب النسبة المئوية للمتبقى منه بعد مرور . 2 days
التفاعالت النووية Nuclear Reactions تحدث التفاعالت النووية داخل أنوية ذرات العناصر و ينتج عنها تغير تركيب أنوية ذرات العناصر المتفاعلة وتكوين أنوية ذرات عناصر جديدة . تحدث التفاعالت الكيميائية بين ذرات العناصر عن طريق إلكترونات المستويات الخارجية لذرات العناصر المتفاعلة وال ينتج عنها تغير فى تركيب أنوية ذرات العناصر المتفاعلة . التفاعالت الكيميائية
التفاعالت النووية
تتم عن طريق إلكترونات المستوى الخارجى .
تتم عن طريق مكونات أنوية الذرات .
ال ينتج عنها تحول العنصر إلى عنصر آخر .
غالباً ما يصاحبها تحول العنصر إلى عنصر آخر أو نظير .
نظائر العنصر الواحد تعطى نفس النواتج .
نظائر العنصر الواحد تعطى نواتج مختلفة .
الطاقة الناتجة عنها صغيرة .
الطاقة الناتجة عنها هائلة .
املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
أنواع التفاعالت النووية -2التحول النووى ( العنصرى ) . -4اإلندماج النووى .
-1التحول الطبيعى للعناصر . -3اإلنشطار النووى .
التحول الطبيعى للعناصر : Natural Transmutation التحول الطبيعى للعناصر تغري تلقائى لنواة ذرة عنصر غري مستقرة متحولة إىل نواة أخرى بإنبعاث إشعاع ألفا أو إشعاع بيتا . الحظ :يحدث هذا التحول ألنوية ذرات العناصر التى تقع أعلى منحنى اإلستقرار أو أسفله . أوالً :خروج جسيم ألفا يُقلل العدد الذرى للعنصر الناتج بمقدار 2و العدد الكتلى بمقدار 4عن العنصر األصلى . مثال :خروج دقيقة ألفا من نواة ذرة اليورانيوم لتتحول إىل نواة عنصر الثوريوم : 4 2 He
+
234 90 Th
238 92 U
ثانياً :خروج جسيم بيتا يزيد العدد الذرى للعنصر الناتج بمقدار 1و ال يتغير العدد الكتلى (عدد النيوكليونات ) . مثال :خروج دقيقة بيتا من نواة ذرة الكربون املشع لتتحول إىل نواة عنصر النيتروجني : 0 1 e
+
14 7N
14 6C
علل :عند خروج دقيقة ألفا من نواة عنصر مشع ينقص العدد الكتلى مبقدار 4و العدد الذرى مبقدار . 2 جـ :ألن ألفا تشبه نواة ذرة الهيليوم فهى تتكون من 2بروتون و 2نيوترون . علل :عند خروج دقيقة بيتا من نواة عنصر مشع يزداد العدد الذرى للعنصر الناتج مبقدار 1و ال يتغري العدد الكتلى . جـ :ألن أحد النيوترونات يتحول إلى بروتون فيزيد العدد الذرى واحد . التحول النووى العنصرى : Nuclear Transmution تفاعالت التحول النووى تفاعالت تتم بني نواتني إحداهما يتم تسريعها و تسمى القذيفة و األخرى تسمى اهلدف . خطوات تفاعل التحول النووى : يتم قذف الهدف بالقذيفة المناسبة فتتكون نواة مركبة غير مستقرة ذات طاقة عالية ثم تتخلص النواة المركبة من طاقتها الزائدة لكى تعود إلى وضع اإلستقرار فتتكون نواة عنصر جديد . الحظ : فى التحول النووى تتحول العناصر المتفاعلة إلى عناصر أخرى . يتم تسريع القذيفة بواسطة أجهزة تسمى معجالت نووية مثل :الفاندجراف و السيكلترون . من أمثلة القذائف النووية :البروتون
1 1H
– الديوتيرون
1 1H
– ألفا
4 2 He
1
– النيوترون ( 0 nأفضل القذائف ألنه قذيفة متعادلة )
من قرأ الواقعة كل ليلة قبل أن ينام لقى اهلل عز و جل و وجهه كالقمر ليلة البدر . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
أول من أجرى تفاعل نووى صناعى كان العالم رذرفورد عام 1919م حيث اكتشف أنه عند مرور دقائق ألفا فى غازالنيتروجين فإن دقيقة ألفا تمتزج بنواة النيتروجين مكونة نواة ذرة الفلور " نواة مركبة " هذه النواة غير مستقرة و طاقتها عالية فتتخلص النواة المركبة من الطاقة الزائدة لتعود إلى وضع اإلستقرار فيخرج منها بروتون سريع و تتحول إلى نواة ذرة أكسجين : [
الخطوة األولى : 1 1H
الخطوة الثانية :
18 * 9F
4 2 He
]
17 8O
+
14 7N
+
[ *F
18 9
]
أمثلة لتفاعالت التحول النووى حتفظ جيدًا -1تحول نواة األلومنيوم إلى نواة الماغنسيوم عند قذفها بقذيفة البروتون : 4 2 He
24 12 Mg
+
28 * 14 Si
[
]
H
1 1
Al +
27 13
-2تحول نواة الماغنسيوم إلى نواة الصوديوم عند قذفها بقذيفة الديوتيرون : 4 2 He
24 11 Na
+
28 13
[ * Al
]
2 1H
+
26 12 Mg
-3تحول نواة الليثيوم إلى نواة التريتيوم عند قذفها بقذيفة النيوترون : 4 2 He
+
3 1H
n
1 0
Li +
6 3
ملحوظة هامة : عند موازنة املعادالت النووية جيب مراعاة قانوىن :حفظ الشحنة و حفظ املادة و الطاقة . قانون حفظ الشحنة
البد من تساوى جمموع األعداد الذرية فى طرفى املعادلة . . البد من تساوى جمموع األعداد الكتلية فى طرفى املعادلة . .
قانون حفظ الكتلة و الطاقة
اإلنشطار النووى : Nuclear Fission اإلنشطار النووى انقسام نواة ثقيلة إىل نواتني متقاربتني فى الكتلة نتيجة تفاعل نووى .
مثال :
عند قذف نواة ذرة يورانيوم 235بقذيفة نيوترون تتحول إلى نظير اليورانيوم 236و هو نظير غير مستقر ال تزيد فترة حياته عن 10-12ثانية بعدها تنشطر نواته إلى نواتين Y , Xتُسميا شظايا اإلنشطار النووى و عدد 2أو 3نيوترون . 1
+ 2 or 3 0 n
X + Y
[
236 92 U
]
n
1 0
+
235 92 U
الحظ : شظايا اإلنشطار " " Y , Xلها العديد من اإلحتماالت فيوجد حوالى 90نواة وليدة مختلفة يمكن أن تنتج عن اإلنشطارو من النواتج الشهيرة للتفاعل اإلنشطارى الباريوم و الكريبتون طبقاً للمعادلة : 1
+ 2 or 3 0 n املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
92 36 Kr
Ba +
n
1 0
+
235 92 U
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
إذا كانت سرعة النيوترونات الناتجة من عملية اإلنشطار مناسبة فإنها تعمل على إنشطار أنوية يورانيوم 235جديدةلينتج عدد كبير من النيوترونات تقوم بنفس العملية السابقة فتشطر أنوية أخرى من اليورانيوم 235وهكذا و يطلق على هذا النوع من التفاعالت اإلنشطارية اسم التفاعل المتسلسل . علل :يسمى التفاعل اإلنشطارى بالتفاعل املتسلسل . جـ :ألن النيوترونات الناتجة تستخدم كقذائف جديدة مما يضمن إستمرار عملية اإلنشطار . علل :يفضل إستخدام النيوترون كقذيفة ىف التفاعالت النووية الصناعية . جـ :ألنه غير مشحون فال يتنافر مع مكونات النواة . شروط حدوث التفاعل املتسلسل ذاتياً أن يكون حجم اليورانيوم المستخدم فى عملية اإلنشطار = الحجم الحرج . الحجم الحرج :كمية اليورانيوم 235الالزمة إحداث تفاعل إنشطارى متسلسل . أو :كمية من اليورانيوم 235يقوم فيها نيوترون واحد ناتج من كل تفاعل إنشطارى ببدء تفاعل جديد . إذا كان حجم اليورانيوم 235المستخدم أقل من الحجم الحرج :فإن التفاعل المتسلسل ال يحدث . إذا كان حجم اليورانيوم 235المستخدم = الحجم الحرج :فإن التفاعل المتسلسل يحدث بمعدل بطئ . إذا كان حجم اليورانيوم 235المستخدم أكبر بكثير من الحجم الحرج :فإن التفاعل المتسلسل يحدث بمعدل سريع مما يؤدى إلى حدوث إنفجار كما يحدث فى القنبلة اإلنشطارية . ما هى فكرة عمل القنبلة اإلنشطارية ؟؟ جـ :إستخدام أكبر عدد من النيوترونات إلحداث تفاعل انشطارى متسلسل فى وقت قصير ينتج عنه طاقة حرارية ضخمة تتزايد بإستمرار التفاعل .
املفاعل النووى Nuclear Reactor ميكن التحكم ىف التفاعل املتسلسل عند اجراؤه ىف مفاعل نووى و ال ميكن التحكم فيه عند اجراؤه ىف قنبلة نووية . يتم ىف املفاعل النووى التحكم ىف التفاعل املتسلسل للحصول على طاقة فقط دون حدوث إنفجار عن طريق :التحكم فى عدد النيوترونات الناتجة من التفاعل المتسلسل و ذلك بإستخدام قضبان من الكادميوم ألن لها خاصية امتصاص النيوترونات . س :كيف نتحكم فى معدل التفاعل النووى فى املفاعل النووى ؟ جـ :من خالل التحكم فى وضع وعدد قضبان الكادميوم حيث يقل معدل التفاعل كلما أدخلت القضبان داخل المفاعل . اإلندماج النووى : Nuclear Fussion اإلندماج النووى تفاعل نووى يتم فيه دمج نواتني خفيفتني لتكوين نواة أثقل .
مثال :
عند دمج نواتى الديوتيرون لتكوين نواة هيليوم فإن كتلة نواة الهيليوم تقل عن مجموع كتلتى الديوترونين و يتحول هذا الفرق فى الكتلة إلى طاقة قدرها 3,3 MeVطبقاً للمعادلة : املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
n + 3,3 MeV
1 1 0 0
+
3 2 He
H
2 1
+
2 1H
الحظ : تحدث العديد من التفاعالت اإلندماجية داخل الشمس و النجوم ألن درجة الحرارة تصل إلى ماليين الدرجات . -يحتاج التفاعل اإلندماجى إلى درجة حرارة عالية 107درجة مطلقة و لذلك يصعب تحقيق اإلندماج فى المختبرات .
اإلستخدامات السلمية لإلشعاع تستخدم المواد المشعة فى الطب و الصناعة و الزراعة و البحث العلمى . تستخدم الطاقة النووية الهائلة الناتجة من المفاعالت النووية إلنتاج الطاقة الكهربية فى محطات القوى الكهربية .املواد املشعة فى الطب تستخدم فى عالج السرطان بطريقتين هما : توجه أشعة جاما الناتجة من نظير الكوبلت 60أو السيزيوم 137إلى مركز الورم السرطانى فتقتل خالياه . تغرس إبر من الراديوم 226المشع فى الورم السرطانى بهدف قتل الخاليا السرطانية .املواد املشعة فى الصناعة تستخدم أشعة جاما فى التحكم اآللى فى بعض خطوط اإلنتاج .
س :اشرح كيف تستخدم أشعة جاما ىف التحكم اآلىل ىف عملية صب الصلب املنصهر . جـ -1 :يوضع مصدر ألشعة جاما مثل نظير الكوبلت 60أو السيزيوم 137عند أحد جوانب ألة الصب . -2يوضع فى الجانب اآلخر كاشف إشعاعى يستقبل أشعة جاما . -3عندما تصل كتلة الصلب إلى أبعاد معينة ال يستطيع الكاشف استقبال أشعة جاما فيتم إيقاف عملية الصب . املواد املشعة فى الزراعة تستخدم أشعة جاما فى : تعقيم المنتجات النباتية و الحيوانية لحمايتها من التلف و إطالة فترة تخزينها . تعقيم ذكور الحشرات للحد من انتشار األفات . تعريض البذور لجرعات مختلفة من أشعة جاما إلحداث طفرات باألجنة و اختيار الصالح منها إلنتاج نباتات أكثرإنتاجية و أكثر مقاومة . املواد املشعة فى جمال األحباث العلمية تستخدم المفاعالت النووية البحثية فى تحضير العديد من النظائر المشعة و التى تستخدم فى العديد من األبحاث العلمية : مثال :وضع مواد مشعة فى المواد األساسية التى يستخدمها النبات ثم تتبع اإلشعاعات الصادرة من هذه المواد لمعرفة دوراتها فى النبات كإدخال ماء به أكسجين مشع و تتبع أثره . مل نرى يف احلمد إال زيادة يف العطاء احلمداهلل بقدر كل شيء ُ ...آلَلَهًمُ لك احلمد حتى ترضى و لك احلمد اذا رضيت و لك احلمد بعد الرضى ،ياربَّ عفوك و عافيتك و رزقك و رضاك و رمحتك و مغفرتك و شفاك و غناك و توفيقك و حفظك و تيسريك و سرتك و كرمك و لطفك و جنتك ..رب اجعلنا من أهل النفوس الطاهرة و القلوب الشاكرة و الوجوه املستبشرة البامسة و ارزقنا طيب املقام و حسن اخلتام . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
اآلثار الضارة لإلشعاع بصفة عامة يوجد نوعان من اإلشعاع : اإلشعاع املؤين إشعاع حيدث تغري فى تركيب األنسجة التى تتعرض له . من أمثلة اإلشعاع املؤين :أشعة ألفا و أشعة بيتا و أشعة جاما و األشعة السينية .
علل :تسمى اإلشعاعات املؤينة هبذا اإلسم. جـ :ألنها تتصادم مع ذرات المادة فتؤدى إلى تأينها . أضرار اإلشعاع املؤين : تؤدى اإلشعاعات المؤينة الساقطة على الخلية إلى تأين جزيئات الماء ( يعتبر المكون األكبر ألى خلية ) مما يؤدى إلى : -1إتالف الخلية و تكسير الكروموسومات و إحداث بعض التغيرات الجينية . -2على املدى البعيد :موت الخلية – منع أو تأخر أو زيادة معدل انقسام الخلية مما يؤدى إلى األورام السرطانية – حدوث تغيرات مستديمة فى الخلية تُورث إلى األجيال التالية فتظهر مواليد جديدة مختلفة عن األبوين المنتجين . اإلشعاع غري املؤين إشعاع ال حيدث تغري فى تركيب األنسجة التى تتعرض له . من أمثلة اإلشعاع غري املؤين : أشعة الراديو ( تصدُر من الهاتف المحمول ) – أشعة الميكروويف – األشعة تحت الحمراء – األشعة فوق البنفسجية – أشعة الليزر . أضرار اإلشعاع غري املؤين : -1اإلشعاعات الصادرة من أبراج الهاتف المحمول تؤدى إلى تغيرات فسيولوجية فى الجهاز العصبى ينتج عنها معاناة سكان المناطق القريبة من األبراج من :الصداع – دوخة – أعراض إعياء .
س :علل :اتفق العلماء أنه جيب أال تقل املسافة بني املساكن و برج اهلاتف املحمول عن 6أمتار . جـ :ألن هذه المسافة آمنه لحماية السكان من من أضرار اإلشعاعات الصادرة من تلك األبراج . -2إشعاعات الراديو الناتجة من الهاتف المحمول لها مجال مغناطيسى و كهربى يؤثر على الخاليا باإلضافة إلى إرتفاع درجة الحرارة نتيجة امتصاص الخاليا للطاقة . -3استخدام الحاسب المحمول ( الالب توب ) بوضعه على الركبتين يؤثر على الخصوبة . ثالثة أمور انصحكم ونفسي بها -1 ..كلما زادت الصدقة زاد الرزق -2 ..وكلما زاد الخشوع في الصالة زادت السعادة -3 ..وكلما زاد بر الوالدين زاد التوفيق في الحياة ..ألق السالم -ردد مع اآلذان -حافظ على الصاله -حصن نفسك -ابتسم للناس -احفظ شيئاً مِن السور -تصدق -سبّح استغفر -كبر -صُم -صلِ على النبي ذكر من حولك باهلل !! ....حتى لو كنت من المقصرينفزاحم السيئات بالحسنات ،اللهمَّ إنّي أستودعك أموري كلها نفسى ،قلبى ،عقلى ،دينى ،عرضى ،صحتى مستقبلى ،رزقى ،توفيقى ،خاتمتى ...فيارب وفقنى لما تحبه و ترضاه . املنار ىف الكيمياء للصف األول الثانوى
Mr. Mahmoud Ragab Ramadan 0122-5448031
يا قارئ خطى ال تبكى على موتى ...فاليوم أنا معك و غدًا أنا ىف التراب فإن عشت فإىن معك ......و إن مت فللذكرى ! و يا مارًا على قربى ...ال تعجب من أمرى ....باألمس كنت معك ...و غدًا أنت معى... أمــــــــــــــوت و يبقى كل ما كتبته ذكـــــــــــــرى فياليت ...كل من قرأ كلماتى ...يدعو لــــــى....
دعاء عند التوجه لإلمتحان اللهم إنى توكلت عليك و فوضت أمرى إليك وال ملجأ وال منجى إال إليك
دعاء دخول اإلمتحان ربى أدخلنى مدخل صدق و أخرجنى مخرج صدق و اجعل لى من لدنك سلطانا نصيرا
دعاء قبل اإلجابة على اإلمتحان رب اشرح لى صدرى و يسر لى أمرى و أحلل عقدة من لساني يفقهوا قولى بسم اهلل الفتاح اللهم ال سهل إال ما جعلته سهال و يا ارحم الراحمين
دعاء عند النسيان ال اله إال أنت سبحانك إنى كنت من الضالين يا حى يا قيوم برحمتك استغيث رب إنى مسنى الضر و أنت أرحم الراحمين اللهم يا جامع الناس ليوم ال ريب فيه اجمع على ضالتى
دعاء بعد اإلنتهاء من اإلمتحان الحمد هلل الذى هدانى لهذا و ما كنا لنهتدى لو ال أن هدانا اهلل