الكيمياء

(1) AÉ`` ` `«` `ª` «` `c (∑ΰûŸG èeÉfÈdG) …ƒfÉãdG º«∏©àdG Px

Py

Pz

á©ªà› P ∑ÓaCG

á«fÉãdG á©Ñ£dG `g1431 ` `g1430 Ω2010 ` Ω2009

Ω2010- Ω2009 / `g1431 - `g1430 á«fÉãdG á©Ñ£dG

ÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆ ∫ V�UD�« r�« ÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆÆ ∫ W?? ? ? �—b??L?�«

1427/3780 : ´Gó`` ` ` ` jE’G º`` ` `bQ 9960 - 48 - 230 - 8 : ∂eOQ

‫كيمياء‬ ‫( التعليم الم�شترك )‬ ‫لجنة التطوير والتعديل‬ ‫نــورة محمــد عي ـ ــد الحربــي‬ ‫�أمي ـ ـ ـ ــة بنـت عمـ ـ ـ ــر ج ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــان‬ ‫وجدان نايف زامل ال�شريف‬ ‫ابت�سام عبد الكريم جوهري‬ ‫لجنة المراجعة‬ ‫عبدالرحمن عبدالملك كمال‬ ‫خليل فراج الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــوافي‬ ‫عمر عبداهلل مغربي‬ ‫راجعه و�أ�شرف على الت�صميم الفني والتعليمي‬ ‫خالد بن �صالح القري�شي‬

‫الطبعة الثانية‬ ‫‪1430‬هـ ـ ـ ‪1431‬هـ‬ ‫‪2009‬م ـ ـ ‪2010‬م‬

‫وزارة التربية والتعليم ‪ 1427 ،‬هـ‬ ‫فهر�سة مكتبة الملك فهد الوطنية �أثناء الن�شر‬ ‫وزارة التربية والتعليم‬ ‫كيمياء ‪ ( 1‬التعليم الثانوي ) ‪ -‬الريا�ض ‪ 1427 ،‬هـ‬ ‫‪� 240‬ص ؛ ‪� 27 x 21‬سم‬ ‫ردمك ‪9960 - 48 - 230 - 8 :‬‬ ‫‪1‬ـ الكيمياء ـ كتب درا�سية ‪2‬ـ التعليم الثانوي ـ ال�سعودية ـ كتب درا�سية‬ ‫�أ‪ .‬العنوان‬ ‫‪1427 /3780‬‬ ‫ديوي ‪540،712‬‬ ‫رقم الإيداع ‪1427 / 3780 :‬‬ ‫ردمك ‪ 8 :‬ـ ـ ‪ 230‬ـ ـ ‪ 48‬ـ ـ ‪9960‬‬

‫�أ�شرف على الطباعة والتوزيع‬

‫الإدارة العامة للمقررات المدر�سية‬ ‫له ��ذا الكتاب قيم ��ة مهمة وفائدة كبي ��رة فحافظ عليه واجع ��ل نظافته ت�شهد على‬ ‫ح�سن �سلوكك معه ‪.‬‬ ‫�إذا ل ��م تحتفظ بهذا الكتاب في مكتبتك الخا�صة في �آخر العام لال�ستفادة فاجعل‬ ‫مكتبة مدر�ستك تحتفظ به ‪.‬‬ ‫حقوق الطبع والن�شر محفوظة لوزارة التربية والتعليم ـ المملكة العربية ال�سعودية‬

‫�أ�شرف على الت�أليف والتطوير‬

‫الإدارة العامة للمناهج‬

‫موقع‬

‫وزارة التربية والتعليم‬ ‫‪www.moe.gov.sa‬‬

‫موقع‬

‫البوابة التعليمية للتخطيط والتطوير‬ ‫‪http://www.ed.edu.sa‬‬

‫موقع‬

‫�إدارة التعليم الثانوي‬ ‫‪www.hs.gov.sa‬‬

‫البريد الإلكتروني لإدارة التعليم الثانوي‬

‫‪Secondary-Education@curriculum.gov.sa‬‬

‫رب العالمي ��ن وال�صالة وال�سالم عل ��ى �أ�شرف الأنبياء والمر�سلي ��ن محمد �صلى اهلل عليه‬ ‫الحم ��د هلل ِّ‬ ‫و�سل ��م وعل ��ى �آله و�صحب ��ه �أجمعين‪� .‬إن من �أه ��م �أهداف تدري� ��س الكيمياء تعميق العقي ��دة الإ�سالمية ‪،‬‬ ‫وتر�سي ��خ الإيمان باهلل وعبادته عل ��ى الوجه الذي يليق به ‪�-‬سبحانه وتعالى‪ -‬و�إك�ساب الطالب العديد من‬ ‫المهارات واالتجاهات المنا�سبة ‪.‬‬ ‫�إن عل ��م الكيمي ��اء عل ��م تجريبي مبني عل ��ى التجربة والم�شاه ��دة ودقة المالحظة ؛ ليت ��م اال�ستنتاج‬ ‫والتف�سي ��ر الذي يمك ��ن تطبيق نتائجه في مج ��االت عديدة كال�صناع ��ة‪ ،‬والزراع ��ة‪ ،‬والهند�سة‪ ،‬والطب‪،‬‬ ‫وال�صيدل ��ة وغيرها‪.‬وق ��د �أُ ِخذَ بعين االعتبار في اختيار كتب الكيمي ��اء للمرحلة الثانوية بالمملكة العربية‬ ‫ال�سعودية االتجاهات الحديثة في مجال بناء المناهج بعامة ومناهج العلوم والكيمياء بخا�صة ‪.‬‬ ‫ي�شمل كتاب الكيمياء(‪� )1‬ست وحدات؛ تحتوي الوحدة الأولى(المدخل �إلى علم الكيمياء ) على ف�صل‬ ‫واحد هو الف�صل الأول (تاريخ تطور علم الكيمياء )‪ .‬الوحدة الثانية ( المادة تركيبها وخ�صائ�صها ) تحتوي‬ ‫عل ��ى ثالث ��ة ف�صول ‪ ,‬الف�صل الثان ��ي (المادة و�أ�شكاله ��ا ) ‪ ,‬الف�صل الثالث ( تط ��ور مفهوم الذرة)‪,‬‬ ‫الف�صل الرابع (توزيع الإلكترونات وطاقتها )‪ .‬الوحدة الثالثة ( الترتيب الدوري للعنا�صر ونتائجه )‬ ‫وتحت ��وي على الف�صل الخام�س ( الجدول ال ��دوري ) والف�صل ال�ساد�س ( الروابط بين الذرات)‪ .‬الوحدة‬ ‫الرابعة ( التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية وح�ساباتها الكمية ) وتحتوي على الف�صل ال�سابع ( مفهوم‬ ‫التفاع ��ل الكيميائي والمعادلة الكيميائية ) ‪ ,‬الف�صل الثامن ( المول والكتلة الذرية ) ‪ .‬الوحدة الخام�سة‬ ‫( المجموع ��ات ف ��ي الجدول الدوري ) وتحتوي عل ��ى الف�صل التا�سع ( كيمياء بع� ��ض العنا�صر)‪ .‬الوحدة‬ ‫ال�ساد�س ��ة ( كيمياء الم ��اء والهواء ) وتحتوي على الف�صل العا�شر ( كيمياء الماء ) الف�صل الحادي ع�شر‬ ‫( كيمياء الهواء )وينتهي كل ف�صل بالأ�سئلة المتنوعة التي تقي�س العديد من م�ستويات المعرفة‪ .‬ولتو�ضيح‬ ‫الن�صو� ��ص وتقري ��ب الفك ��رة �إلى �أذهان الط�ل�اب ُا ْ�ست ِ‬ ‫ُخد َم � ْ�ت الر�س ��وم التو�ضيحية وال�ص ��ور والجداول‬ ‫والن�شاط ��ات العملي ��ة ‪ ،‬وجميعها مرقم بت�سل�سل ح�سب رقم الف�ص ��ل التابع له ‪ .‬فمث ًال �شكل ( ‪ ) 2-1‬يعني‬ ‫الف�صل الأول ‪ -‬ال�شكل الثاني ‪ ,‬وانت�شرت في ال�صفحات بع�ض التعليقات برموز مختلفة وهي كما يلي‪:‬‬

‫هـ‬

‫بع�ض الفقرات في هذا الكتاب‬ ‫ومدلوالتها ورموزها‬ ‫الرمز‬

‫الفقرة‬

‫مدلوالتها‬

‫مثال‬

‫ه ��ي �أنواع م ��ن الأ�سئل ��ة المحلولة عل ��ى الفك ��رة �أو المفهوم‬ ‫المعرو� ��ض يهدف �إلى تر�سيخها ويقي� ��س عليها المتعلم عند‬ ‫تنفيذ التدريبات �أوحل تمارين �آخر الف�صل‬

‫تدريب‬

‫ه ��ي �أنواع م ��ن الأ�سئلة تعر�ض فى ثناي ��ا المو�ضوع المدرو�س‬ ‫تطبيق� � ًا لفك ��رة �أو مفهوم علمي م ��ر به للتو ‪ ,‬بغي ��ة التدريب‬ ‫عليها داخل ال�صف وبالإ�شراف والتقويم من قبل المعلم‬

‫معلومات‬ ‫�إثرائية‬

‫ويق�ص ��د بها تلك المعلوم ��ات الإ�ضافية ح ��ول المو�ضوع قيد‬ ‫الدرا�س ��ة �أوفق ��رات منه يقف المتعلم ال�شغ ��وف على المزيد‬ ‫حولها دون �أن يدخل مات�ضمنته فى عمليات تقويم المتعلمين‬

‫�س�ؤال‬ ‫ن�شاط عملي‬

‫بحث‬

‫�أ�سئل ��ة ذات عالق ��ة بمو�ضوع الدر�س ويت ��رك فر�صة للطالب‬ ‫للإجابة عليها داخل الف�صل‬ ‫وه ��و عبارة عن الن�شاط ��ات التجريبية العملي ��ة التي يجريها‬ ‫المتعلم ��ون داخل غرفة المختب ��ر �أو يجريها المعلم في حالة‬ ‫عدم توفر الأدوات والمواد الكافية �أو لخطورتها عليهم‬ ‫ه ��و محاول ��ة يتم م ��ن خالله ��ا ممار�س ��ة المتعل ��م لمهارات‬ ‫البح ��ث العلم ��ي و�أ�ساليب ��ه ب�ص ��ورة مب�سط ��ة م�ستخدم� � ًا‬ ‫الم�ص ��ادر المعرفية المختلفة المتوف ��رة بين يديه‪ :‬المكتبة‬ ‫العلمي ��ة‪ ،‬البرام ��ج الحا�سوبي ��ة ‪،‬ال�شبك ��ة المعلوماتي ��ة ‪,‬‬ ‫وغيره ��ا ‪ ,‬دون مطالبت ��ه بها في عمليات التقوي ��م النهائية ‪.‬‬ ‫و‬

‫الرمز‬

‫الفقرة‬

‫مدلوالتها‬

‫مناق�شة‬

‫وهي تلك الت�سا�ؤالت الت ��ي ت�سهم في تنمية مهارات التفكير لدى‬ ‫المتعلمي ��ن وترتبط ارتباطا وثيقا بمو�ض ��وع الدر�س ويطالب بها‬ ‫في عمليات التقويم المختلفة‬

‫تذ َّكر �أن‬

‫ي ��راد به ��ا تذكير المتعل ��م ببع� ��ض المفاهي ��م �أو العالقات ذات‬ ‫العالق ��ة بالمو�ضوع دون �أن ت�ستهدف بذاتها في عمليات التقويم‬

‫الكيمياء في‬ ‫حياتنا‬

‫ويق�ص ��د بها التطبيقات الحياتية للمو�ض ��وع �أو فقرات منه تزيد‬ ‫م ��ن دافعية التعلم ل ��دى المتعلم وت�شع ��ره ب�أهمي ��ة الكيمياء في‬ ‫الحياة بكافة منا�شطها وم�ستلزماتها ‪.‬‬

‫علماء‬

‫لعر�ض منجزات علماء العرب والم�سلمين في الما�ضي والحا�ضر‬ ‫بهدف تنمية روح االعتزاز ب�أمتنا وبيان �أثر العلوم الإ�سالمية في‬ ‫تنوير العال ��م خا�صة في مجال العلوم التجريبية ‪ ,‬ورفع م�ستوى‬ ‫الثقة بالذات و�أن بالإمكان المناف�سة في عالم يعج بالمبتكرات ‪.‬‬

‫زيارة ميدانية‬

‫ه ��و ن ��وع م ��ن الن�شاط ��ات الحيوي ��ة خ ��ارج ال�ص ��ف ي ُو�ص ��ى‬ ‫بتنفيذهاجماعي ًا �أو فردي ًا ‪ ,‬يتم خاللها ت�سجيل التقارير الو�صفية‬ ‫والت�سا�ؤالت ثم تتم مناق�شتها مع المعلم وباقي الطالب ‪ ,‬دون �أن‬ ‫يدخل في التقويم النهائي للف�صل الدرا�سي ‪.‬‬

‫ت�صميم عر�ض‬

‫لتوظي ��ف التقنية الحديث ��ة وم�صادر المعلوم ��ات و�أدوات تطوير‬ ‫المهارات لدى المتعلمين ‪ ,‬في مزيد من التعلم الفردي والجماعي‪.‬‬

‫وقفة ت�أمل‬

‫للفت االنتباه �إلى ما ي�ستدعي الت�أمل والتفكر مما يعزز االتجاهات‬ ‫الوجدانية وينمي االتجاهات الإيمانية ‪.‬‬

‫عر�ض فيديو‬

‫ن ��وع م ��ن معين ��ات التعل ��م ال�سمعي ��ة الب�صري ��ة المتحركة ذات‬ ‫العالق ��ة بالمو�ضوع ‪ ،‬ي�ؤدي توظيفها �إلى مزيد من تحقيق التعلم‬ ‫وتعزيزه‪.‬‬ ‫ز‬

‫الوحدة الأولى ‪ :‬المدخل �إلى علم الكيمياء‬ ‫الف�صل الأول ‪ ( :‬تاريخ تطور علم الكيمياء )‬ ‫تاريخ علم الكيمياء ‪3 ..................................................................‬‬ ‫دور العلماء الم�سلمين فى تطور علم الكيمياء ‪5 ........................................‬‬ ‫ما المق�صود بالكيمياء ؟‪6 ..............................................................‬‬ ‫الكيمياء فى خدمة الإن�سان ‪7 ..........................................................‬‬ ‫دور الطريقة العلمية فى الكيمياء ‪9 .....................................................‬‬ ‫�أهمية المختبر الكيميائي ‪11 ............................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل الأول ‪20 ..................................................................‬‬

‫الوحدة الثانية ‪ :‬المادة تركيبها وخ�صائ�صها‬ ‫الف�صل الثاني ‪ ( :‬المادة و�أ�شكالها )‬ ‫المادة ‪.............................................................................‬‬ ‫خ�صائ�ص المادة ‪..................................................................‬‬ ‫�أنواع التغيرات التي تطر�أ على المادة ‪................................................‬‬ ‫حاالت المادة ‪.......................................................................‬‬ ‫�أ�شكال المادة ‪......................................................................‬‬ ‫الجزيء ‪............................................................................‬‬ ‫الرموز الكيميائية ‪...................................................................‬‬ ‫ال�صيغالكيميائية ‪...................................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل الثاني ‪.................................................................‬‬ ‫حـ‬

‫‪23‬‬ ‫‪24‬‬ ‫‪25‬‬ ‫‪28‬‬ ‫‪29‬‬ ‫‪35‬‬ ‫‪36‬‬ ‫‪38‬‬ ‫‪40‬‬

‫الف�صل الثالث ‪ ( :‬تطور مفهوم الذرة )‬ ‫قوانين االتحاد الكيميائي ‪..........................................................‬‬ ‫نظرية دالتون ‪.....................................................................‬‬ ‫تركيب الذرة ‪......................................................................‬‬ ‫النظرية الذرية الحديثة ‪...........................................................‬‬ ‫العدد الذري ‪.......................................................................‬‬ ‫عدد الكتلة ‪.........................................................................‬‬ ‫النظائر ‪............................................................................‬‬ ‫المتكاتالت ‪.......................................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل الثالث ‪...............................................................‬‬

‫‪45‬‬ ‫‪47‬‬ ‫‪49‬‬ ‫‪51‬‬ ‫‪54‬‬ ‫‪55‬‬ ‫‪56‬‬ ‫‪58‬‬ ‫‪59‬‬

‫الف�صل الرابع ‪ ( :‬توزيع الإلكترونات وطاقتها )‬ ‫الأعداد الكمية ‪61 .....................................................................‬‬ ‫ترتيب الإلكترونات فى ذرات العنا�صر ‪70 ..............................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل الرابع ‪73 ................................................................‬‬

‫الوحدة الثالثة‪ :‬الترتيب الدوري للعنا�صر ونتائجه‬ ‫الف�صل الخام�س ‪( :‬الجدول الدوري )‬ ‫الأفكار التي �ساهمت فى بناء الجدول الدوري ‪77 .......................................‬‬ ‫المعالم الرئي�سية للجدول الدوري الحديث ‪80 .........................................‬‬ ‫الجدول الدوري والترتيب الإلكتروني ‪82 ...............................................‬‬ ‫التكاف�ؤ ‪83 .............................................................................‬‬ ‫نتائج الترتيب الدوري للعنا�صر ‪86 ......................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل الخام�س ‪98 .............................................................‬‬ ‫ط‬

‫الف�صل ال�ساد�س ‪ ( :‬الروابط بين الذرات )‬ ‫الرابطة الأيونية ‪102 ...................................................................‬‬ ‫خوا�ص المركبات الأيونية ‪106 ..........................................................‬‬ ‫الرابطةالت�ساهمية ‪108 ................................................................‬‬ ‫خوا�ص الرابطة الت�ساهمية ‪113 ........................................................‬‬ ‫قطبية الجزيئات ‪115 ...................................................................‬‬ ‫الرابطةالتنا�سقية ‪117 .................................................................‬‬ ‫الروابط الفيزيائية ‪121 ............................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل ال�ساد�س ‪123 .............................................................‬‬

‫الوحدة الرابعة ‪ :‬التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية وح�ساباتها الكمية‬ ‫الف�صل ال�سابع ‪ ( :‬مفهوم التفاعل الكيميائي )‬ ‫مقدمة ‪............................................................................‬‬ ‫ال�شقوق الأيونية ‪...................................................................‬‬ ‫كتابة ال�صيغ الكيميائية للمركبات الأيونية ‪.........................................‬‬ ‫المعادالتالكيميائية ‪.............................................................‬‬ ‫وزن المعادلة الكيميائية ‪...........................................................‬‬ ‫�أنواع التفاعالت الكيميائية ‪........................................................‬‬ ‫التفاعالت الأيونية والمعادلة الأيونية ‪..............................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل ال�سابع ‪..............................................................‬‬

‫ي‬

‫‪127‬‬ ‫‪129‬‬ ‫‪130‬‬ ‫‪132‬‬ ‫‪133‬‬ ‫‪135‬‬ ‫‪143‬‬ ‫‪145‬‬

‫الف�صل الثامن ‪ ( :‬المول والكتلة الذرية )‬ ‫الكتلة الذرية ‪......................................................................‬‬ ‫الكتلة الذرية الجرامية ‪............................................................‬‬ ‫الكتلة الجزيئية الجرامية ‪...........................................................‬‬ ‫المول ‪.............................................................................‬‬ ‫الح�سابات المتعلقة بالمول ‪.........................................................‬‬ ‫الح�سابات والمعادلة الكيميائية ‪....................................................‬‬ ‫ح�ساب حجوم الغازات ‪............................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل الثامن ‪..............................................................‬‬

‫‪147‬‬ ‫‪150‬‬ ‫‪152‬‬ ‫‪154‬‬ ‫‪155‬‬ ‫‪158‬‬ ‫‪162‬‬ ‫‪165‬‬

‫الوحدة الخام�سة‪ :‬المجموعات فى الجدول الدوري‬ ‫الف�صل التا�سع ‪ ( :‬كيمياء بع�ض العنا�صر )‬

‫عنا�صر القطاع ‪................................................................. S‬‬ ‫ال�صوديوم ‪.........................................................................‬‬ ‫الكال�سيوم ‪.........................................................................‬‬ ‫عنا�صر القطاع ‪................................................................. P‬‬ ‫الألومينيوم ‪.......................................................................‬‬ ‫ال�سيلكون ‪.........................................................................‬‬ ‫الف�سفور ‪..........................................................................‬‬ ‫الكبريت ‪..........................................................................‬‬ ‫الكلور ‪.............................................................................‬‬ ‫عنا�صر القطاع ‪.................................................................. d‬‬ ‫الحديد ‪...........................................................................‬‬ ‫عنا�صر القطاع ‪...................................................................f‬‬ ‫اليورانيوم ‪........................................................................‬‬ ‫الغازات النادرة ‪...................................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل التا�سع ‪..............................................................‬‬ ‫س‬

‫‪169‬‬ ‫‪170‬‬ ‫‪174‬‬ ‫‪178‬‬ ‫‪179‬‬ ‫‪182‬‬ ‫‪185‬‬ ‫‪186‬‬ ‫‪188‬‬ ‫‪190‬‬ ‫‪191‬‬ ‫‪195‬‬ ‫‪195‬‬ ‫‪196‬‬ ‫‪200‬‬

‫الوحدة ال�ساد�سة‪ :‬كيمياء الماء والهواء‬ ‫الف�صل العا�شر ‪ ( :‬كيمياء الماء )‬

‫تركيب الماء وخوا�صه ‪............................................................‬‬ ‫تحليل الماء وتقطيره ‪.............................................................‬‬ ‫الماء الثقيل ‪......................................................................‬‬ ‫المياه في الطبيعة ‪................................................................‬‬ ‫م�صادر المياه في المملكة ‪........................................................‬‬ ‫طرق تحلية مياه البحر ‪...........................................................‬‬ ‫الماءالع�سر ‪.......................................................................‬‬ ‫مياه البحار وال�صناعات القائمة عليها ‪.............................................‬‬ ‫تلوث الماء ‪.......................................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل العا�شر ‪.............................................................‬‬

‫‪204‬‬ ‫‪207‬‬ ‫‪209‬‬ ‫‪210‬‬ ‫‪210‬‬ ‫‪211‬‬ ‫‪212‬‬ ‫‪215‬‬ ‫‪218‬‬ ‫‪221‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر ‪ ( :‬كيمياء الهواء )‬ ‫مكونات الهواء ‪....................................................................‬‬ ‫الأك�سجين ‪........................................................................‬‬ ‫النيتروجين ‪.......................................................................‬‬ ‫ثاني �أك�سيد الكربون ‪..............................................................‬‬ ‫تلوث الهواء ‪......................................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل الحادي ع�شر ‪.......................................................‬‬ ‫المراجع ‪.........................................................................‬‬

‫ل‬

‫‪223‬‬ ‫‪224‬‬ ‫‪228‬‬ ‫‪230‬‬ ‫‪232‬‬ ‫‪236‬‬ ‫‪237‬‬

‫المدخل �إلى علم الكيمياء‬ ‫ما المق�صود بالكيمياء ؟‬ ‫ماذا يعمل العلماء ؟ وكيف ؟ و�أين ؟‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪ .1‬تتبع التدرج التاريخي لتطور علم الكيمياء ‪.‬‬ ‫‪ .2‬تقدر الدور البارز لعلماء الم�سلمين في تقدم علم الكيمياء ‪.‬‬ ‫‪ .3‬تو�ضح مفهوم الكيمياء ‪.‬‬ ‫‪ .4‬تتعرف خطوات البحث العلمي‪.‬‬ ‫‪ .5‬تو�ضح �أهمية التجريب في الكيمياء ‪.‬‬ ‫‪ .6‬ت�صنف محتويات المختبر الكيميائي �إلى �أدوات ومواد ‪.‬‬ ‫‪ .7‬تبين �أنواع الحرائق وطرق �إطفائها ‪.‬‬ ‫‪ .8‬تدرك مكانة العلم في الإ�سالم من خالل درا�ستك لدور علماء الم�سلمين في تقدم الكيمياء ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪2‬‬

‫المقدمة‬ ‫امت ��دت عالق ��ة الإن�سان بالكيمياء عب ��ر ع�صور تاريخية طويل ��ة ‪ .‬وربما كان �أول تفاع ��ل كيميائي �أجراه‬ ‫الإن�سان تفاعل االحتراق حين اكت�شف النار وا�ستخدمها لإن�ضاج اللحم وال�صيد‪ ،‬ثم زادت هذه العالقة حين‬ ‫�أنتج الإن�سان الفخار والطوب والطين والزجاج ودبغ الجلود واكت�شف الأ�صباغ و�صنع ال�صابون واكت�شف بع�ض‬ ‫الكيميائي ��ات مثل المل ��ح والكبريت وال�شب وبع�ض �أكا�سي ��د المعادن والأحما�ض والقل ��ي (القلويات) ‪ .‬وكان‬ ‫لعلماء العرب والم�سلمين دو ٌربار ًٌز في اكت�شاف العديد من المركبات الكيميائية‪ ،‬وفي ت�أ�صيل خطوات البحث‬ ‫العلمي‪ ،‬ونبذ الخرافات وال�شعوذة التى كانت م�سيطرة على هذا العلم في فترة من فترات التاريخ‪ ،‬وتح�ضير‬ ‫العدي ��د من العقاقير الطبي ��ة وازدات هذة العالقة في الع�صر الحديث بما قدمتة للإن�سان في جميع مناحي‬ ‫الحياة من غذاء ‪ ,‬وك�ساء ‪ ,‬وم�أوى ‪ ,‬و�صحة ‪ ,‬ونقل وترفيه ‪.‬‬

‫تاريخ علم الكيمياء‬ ‫اختل ��ف م�ؤرخ ��و العلوم حول �أ�صل كلمة كيمي ��اء ‪ .‬حيث يرى البع�ض �أن لفظ ��ة الكيمياء جاءت من الكلمة‬ ‫العربي ��ة ‪ Alquemia‬وتعن ��ي ال�سيمياء ‪ Alchemy‬ويرى البع�ض �أنها ا�شتقت من كلمة ( كمي ‪ ,‬يكمي )‬ ‫بمعنى �أخفى �أو �ستر وذلك �إ�شارة �إلى ما كان يكتنف علم الكيمياء من الغمو�ض وال�سرية ‪.‬‬

‫مراحل علم الكيمياء‬ ‫لقد مر علم الكيمياء بعدة مراحل ‪:‬‬ ‫�أول ه ��ذه المراحل بد�أت ف ��ى م�صر القديمة حي ��ث كانت ت�سمى‬ ‫عل ��م ال�صنع ��ة وق ��د كان للم�صريين فيها �إنج ��ازات كبيرة منها‬ ‫ال�صباغة‪ ,‬ومواد التحنيط‪ ,‬وا�ستخراج الذهب‪ ,‬والنحا�س‪ ,‬و�صنع‬ ‫الزجاج ‪,‬والعقاقير الطبية ‪ ,‬والعطور وال�سبائك ‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫�أم ��ا ال�صيني ��ون فكانت لهم محاوالت فى الكيمياء القديمة كان اله ��دف منها اكت�شاف �إك�سير الحياة‬ ‫ال ��ذي يطي ��ل العمر ‪ .‬وفي الق ��رن الرابع قبل الميالد �سيط ��رت فكرة حجر الفال�سفة ف ��كان الكيميائيون‬ ‫ي�ؤمن ��ون ب�أن هناك مادة �سحرية ه ��ي حجر الفال�سفة التى يمكن بوا�سطتها تحوي ��ل المواد الزهيدة مثل‬ ‫النحا� ��س والر�صا� ��ص �إلى معادن نفي�سة مث ��ل الذهب حتى �أ�صبحت الكيمياء خراف ��ة ووهم ًا مما �أدى �إلى‬ ‫ت�أخر علم الكيمياء ‪.‬‬ ‫ب ��اءت محاوالته ��م بالف�شل عندها تحولوا �إلى �صناعة العقاقير الطبية ل�شفاء المر�ضى فمنها ما كان نافع‬ ‫ومنه ��ا م ��اكان �ضار وقد برز في هذا المجال ع ��دد من الكيميائيين العرب والم�سلمي ��ن مثل ابن �سيناء ‪,‬‬ ‫جابر بن حيان وغيرهم ‪.‬‬ ‫في القرن ال�سابع ع�شر كان ال�س�ؤال الذى يثير اهتمام العلماء ‪:‬‬ ‫ماذا يحدث عندما تحترق الأ�شياء ؟‬ ‫فظه ��رت نظري ��ة الفلوجي�ست ��ون حي ��ث و�ض ��ع يواخ ��م بيخر ع ��ام ‪1669‬م ه ��ذه النظري ��ة وم�ؤداها �أن‬ ‫الفلوجي�ستون عن�صر ي�ساعد المادة على اال�شتعال وقد يتحد معها مكون ًا �أك�سيد المادة ‪ ,‬ثم طور جورج �شتال‬ ‫عام ‪1734‬م هذه النظرية لتمييز الظواهرالكيميائية فكان يعتقد �أن كل مادة تتكون من رمال �أو كل�س ومادة‬ ‫�أخ ��رى قابلة للإ�شتعال هي الفلوجي�ست ��ون ‪ ,‬فعند تعر�ض المادة للحرارة ينطلق منه ��ا الفلوجي�ستون ب�صورة‬ ‫لهب �أو �ضوء ويتبقى كالك�س ‪:‬‬

‫معدن ‪+‬‬

‫فلوجي�ستون‬

‫كالك�س‬

‫وال ب ��د م ��ن الإ�شارة �إلى �أن هذه النظرية تقوم على نظرية جابر ب ��ن حيان للكبريت والزئبق والفرق بين‬ ‫هاتي ��ن النظريتي ��ن في ا�سم المادة المتطايرة فجابر كان ي�سميها كبري ��ت و�شتال ي�سميها فلوجي�ستون ‪ .‬وفي‬ ‫ع ��ام ‪1774‬م ‪1778 -‬م انته ��ت نظري ��ة الفلوجي�ست ��ون باكت�ش ��اف الأك�سجين بجهود م ��ن العالمين بري�ستلي‬ ‫والفوازيي ��ة‪ ,‬حي ��ث تو�صل الفوازيية بعد عدد من التجارب �إلى �أن المادة التى تتحد مع المعدن �أثناء ت�سخينه‬ ‫هي هواء �صالح للتنف�س عرف فيما بعد بالأك�سجين ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪4‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫دور العلماء الم�سلمين فى تطور علم الكيمياء‬ ‫كانت بداي ��ة ا�شتغال الم�سلمين بالكيمياء عن ��د انت�شار حركة الترجمة‬ ‫والتعريب التى اهتم بها خالد بن يزيد مما �ساعد على انت�شار الكتب العلمية‬ ‫فتفرغ عدد من العلماء لدرا�ستها و�شرحها وت�صحيح ما كان فيها من �أخطاء‬ ‫وخراف ��ات ف�أ�صبحت الكيمي ��اء على يد الم�سلمين علم ًا ل ��ه �أ�صوله الدقيقة‬ ‫ومناهج ��ه الم�ستم ��دة من التجريب ؛ كما اكت�شف العلم ��اء الم�سلمين عدد ًا‬ ‫من الم ��واد الكيميائية المعروفة الآن والتى تحم ��ل �أ�سماء م�شتقة من اللغة‬ ‫العربي ��ة مثل البورون ‪ ,‬الزرنيخ ومن ه�ؤالء العلماء جابر بن حيان ‪� ,‬أبوبكر‬ ‫ال ��رازي ‪ ,‬الجلدك ��ى ‪� ,‬أبو محمد الح�سن الهمداني و�أب ��و القا�سم العراقي ‪.‬‬ ‫�شكل ( ‪)1-1‬‬

‫اذكر �أ�سماء لعلماء عرب وم�سلمين برزوا في علم الكيمياء قديم ًا مع ذكر �أهم مجهوداتهم ‪.‬‬

‫جابر بن حيان‬ ‫ه ��و �أب ��و عب ��داهلل جاب ��ر ب ��ن حي ��ان ب ��ن عب ��د اهلل الأزدي ‪ ,‬ولد ف ��ي طو�س م ��ن بالد فار� ��س عام‬ ‫‪101‬ه� �ـ (‪720‬م ) عا� ��ش ف ��ي الع ��راق بالكوف ��ة وبغ ��داد وق ��د تتلم ��ذ عل ��ى ي ��د ع ��دد م ��ن علم ��اء‬ ‫الكيمي ��اء‪ ,‬و�أن�ش� ��أ لنف�س ��ة معم�ل ً�ا للكيمي ��اء في بيت ��ة واختب ��ر بنف�سه كل م ��ا قاله القدماء ع ��ن تجارب‬

‫‪5‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫ث ��م ب ��د�أت المرحلة الذهبية للكيمياء من ال�ستينيات فى القرن التا�س ��ع ع�شر حتى يومنا هذا وفيها ُو�ضع‬ ‫الج ��دول الدوري للعنا�صر ومفهوم التكاف�ؤ والمركب ��ات العطرية والكيمياء المج�سمة �إلى جانب ظهور فروع‬ ‫�أخرى للكيمياء ‪.‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫الكيمياء لمعرفة مدى �صحتها ‪ ,‬وكلما وجد نف�سه بحاجة �إلى جهاز جديد �أو �آلة �صنع ما يحتاجة بيديه وبهذا‬ ‫اع ُتب ��ر م�ؤ�س� ��س علم الكيمياء التجريبى ‪ ,‬حي ��ث كان يو�صي بدقة البحث واالعتماد عل ��ى التجربة وال�صبر‬ ‫عل ��ى القيام بها و�أالينخ ��دع بالظواهر فيت�سرع بالو�صول �إلى النتائج ‪.‬وه ��و �أول من اكت�شف حم�ض النيتريك‬ ‫والهيدروكلوري ��ك وكربونات ال�ص ��ودا وكربونات البوتا�سيوم وماء الذهب وال�ش ��ب و�أ�صبح لهذه الكيماويات‬ ‫�أهمي ��ة عظمى في الع�صور الحديثة في مجال الكيمياء ‪ ,‬وال�صيدلة ‪ ,‬والزراعة وال�صناعة‪ ،‬وهو �أول كيميائي‬ ‫ا�ستعم ��ل الموازين الح�سا�سة في التجارب الكيميائية و�أدخل بع�ض التح�سينات على العمليات الكيميائية مثل‬ ‫التبخي ��ر‪ ,‬والت�صفية‪ ,‬واالن�صهار ‪ ,‬والتبلور والتقطير‪.‬ومن م�ؤلفات ��ة ‪ :‬الأ�سرار ‪ ,‬الخوا�ص ‪ ,‬ر�سالة الكيمياء‪,‬‬ ‫ال�سم ��وم ودف ��ع م�ضاره ��ا ‪ ,‬نهاية الإتقان وغيره ��ا من الم�ؤلفات وق ��د ترجمت كتبه �إلى اللغ ��ات الفرن�سية ‪,‬‬ ‫والإيطالية ‪ ,‬والإنجليزية والألمانية ومازالت كتبه تدر�س في جامعات �أوروبا ‪.‬توفي �سنة ‪197‬هـ ( ‪813‬م )‪.‬‬

‫بالتع ��اون مع زمالئك اكتب مقا ًال عن �أحد علماء الكيمياء العرب والم�سلمين فى الع�صر الحديث‬ ‫مع ذكر �أهم �إنجازاته ‪.‬‬

‫ما المق�صود بالكيمياء ؟‬ ‫تلع ��ب الكيمي ��اء دور ًا هام ًا فى حياتن ��ا اليومية فهي فرع من فروع العلوم الطبيعي ��ة التي تتفرع منها عدة‬ ‫مج ��االت منها الكيمياء الع�ضوي ��ة ‪ ,‬والغير ع�ضوية و الفيزيائية ‪ ,‬والتحليلي ��ة والحيوية �أو يمكن التو�صل �إلى‬ ‫مفهوم وا�ضح لهذا العلم من خالل مالحظتك لبع�ض الن�شاطات التى ت�شاهدها �أو تقوم بها في حياتك ‪.‬‬ ‫• ما �سبب انتفاخ العجين ؟‬ ‫• ماذا يحدث للحديد عندما يتعر�ض للجو الرطب؟ ولماذا؟‬ ‫• ماذا يحدث لو �أ�ضفت الخل �إلى ق�شر البي�ض ؟‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪6‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫• كيف تقوم مواد التنظيف بعمليات التنظيف ؟‬ ‫يت�ض ��ح مم ��ا �سبق �أن عل ��م الكيمياء هو علم يبح ��ث في تركيب الم ��ادة وفي التغيرات الت ��ى تطر�أ عليها‬ ‫والطاقة التى ت�صاحب هذه التغيرات ‪.‬‬

‫الكيمياء في خدمة الإن�سان‬ ‫للكيمياء �أثربالغ في حياتنا نلمحه في كل حين حيث �أ�سهمت فى توفير احتياجات الإن�سان في جميع مجاالت‬ ‫الحياة المخلتفة ‪.‬‬

‫‪ -1‬مجال ال�صناعة ‪:‬‬ ‫• الأ�صب���اغ ‪ :‬وت�صنع م ��ن المواد الم�ستخرجة من قطران الفحم‬ ‫وت�ستعم ��ل في تلوي ��ن المالب� ��س ‪ ,‬ال�سج ��اد ‪ ,‬الأوراق وال�صور‬ ‫الملون ��ة ومن ه ��ذه الأ�صباغ االليزارين ‪ ,‬النيل ��ة ( الأنديجو )‬ ‫و�صبغات الآزو ‪.‬‬ ‫• اللدائن ( البال�ستيك ) ‪ :‬مثل لدائن الباكاليت الذي ت�صنع‬ ‫منه كثير من الأدوات مثل الهاتف و�أيدي �أواني الطهي وبع�ض‬ ‫�أجزاء ال�سيارة والأدوات العازلة للكهرباء‪.‬‬ ‫• لدائ���ن الأكري���ل وت�صن ��ع منه فر� ��ش ال�شعر ‪ ,‬الأم�ش ��اط ‪ ,‬بع�ض‬ ‫الالفت ��ات ‪ ,‬بع� ��ض الحل ��ي الت ��ي تزي ��ن المالب�س وبع� ��ض �أجزاء‬ ‫الطائرات‪.‬‬ ‫• لدائن البولي �إيثيلين وت�صنع منها الأنابيب ‪ ,‬والأطباق ‪ ,‬وبع�ض‬ ‫اللعب ‪ ،‬والحقائب ‪ ,‬والبالونات وت�صنع منها �ألواح رقيقة ت�ستعمل‬ ‫في تغليف الحلوى والأغذية ‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫�شكل ( ‪)2-1‬‬ ‫بع�ض مواد الطالء‬

‫�شكل ( ‪)3 -1‬يبين بع�ض‬ ‫المواد الم�صنوعة من البال�ستيك‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫• ما م�صدر الطاقة التي تتولد داخل ج�سمك ؟‬ ‫• ما �سبب ال�صوت ال�صادر من الألعاب النارية ؟‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫• المط���اط ‪ :‬ق ��ام الكيميائي ��ون بتقديم �أن ��واع متعددة ومتغيرة الخوا�ص من المط ��اط ال�صناعي �شديدة‬ ‫االحتم ��ال مثل المطاط الح ��راري ‪ ,‬والمطاط الفلوري ‪ ,‬والمطاط الرخوي وغيرها وت�ستعمل في �صناعة‬ ‫�إطارات ال�سيارات ‪ ,‬الأ�شرطة ‪ ,‬الحقائب‪ ,‬الأحذية و غيرها ‪.‬‬ ‫• المنظفات ‪ :‬مثل ال�صابون ‪ ,‬ال�شامبو ‪ ,‬م�ساحيق الغ�سيل مثل التايد ‪.‬‬ ‫• الزج���اج ‪ :‬ويدخ ��ل ف ��ي �صناعته مركب ��ات ال�سيلك ��ون و�أهمها‬ ‫�أك�سي ��د ال�سيلك ��ون (الرمل) كربون ��ات الكال�سي ��وم (الجير)‬ ‫وكربون ��ات ال�صودي ��وم التي تمزج مع� � ًا في ف ��رن ت�صل درجة‬ ‫حرارت ��ه �إل ��ى ‪ 1500‬م ‪ .‬وللزج ��اج �أن ��واع مختلف ��ة تختل ��ف‬ ‫باخت�ل�اف الم ��واد الم�ضاف ��ة �إليه �أثن ��اء الت�صني ��ع مثل زجاج‬ ‫ال�ص ��ودا الذى ت�صنع منه بع�ض الأنابيب ‪� ,‬ألواح زجاج النوافذ‬ ‫والمرايا‪ .‬والزجاج المحتوي على �أك�سيد الأنتيمون وت�صنع منه‬ ‫�شا�شات ال ��رادار ‪ ,‬والتلفزيون وعد�س ��ات النظارات وغيرها ‪.‬‬ ‫‪O‬‬

‫�شكل ( ‪) 4 – 1‬‬ ‫يبين �صناعة الزجاج‬

‫‪ -2‬مجال الزراعة ‪:‬‬

‫ �صناعة الأ�سمدة مثل نترات ال�صوديوم ‪ ,‬فو�سفات الأمونيوم ‪،‬نترات البوتا�سيوم ‪ .‬المبيدات الح�شرية‪.‬‬‫مبيدات الفطريات ومبيدات الأع�شاب ‪.‬‬

‫‪ -3‬مجال الدواء والعقاقير ‪:‬‬ ‫�صناعة المطهرات مثل الديتول ‪ ,‬والم�سكنات‬ ‫مث ��ل الإ�سبرين ( حم� ��ض �أ�سيتي ��ل �سالي�سليك)‪,‬‬ ‫ومواد التخدير مثل الإيثر والكلوروفور والم�ضادات‬ ‫الحيوي ��ة التي ا�ستخدمت فى ع�ل�اج �أمرا�ض مثل‬ ‫الكوليرا ‪ ,‬والمالريا ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪8‬‬

‫ج�س ��م الإن�س ��ان ه ��و م�صنع كيميائ ��ي �ضخم‬ ‫يقف الإن�سان عاجز ًا �أمام ما يحدث فيه فهو‬ ‫مجموعة من المواد والعمليات الكيميائية‬ ‫)‬ ‫(‬ ‫الذاريات �آية ‪21‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫‪ -4‬مجال الك�ساء ‪:‬‬

‫‪ - 5‬مجال الغذاء ‪:‬‬ ‫يق�سم الطعام �إلى ‪ :‬بروتينات ‪ ,‬دهون ‪,‬كربوهيدرات وفيتامينات‬ ‫و�أمالح‪ ،‬وقد كان للكيمياء دور هام في اكت�شاف تركيب هذه المكونات‬ ‫وبالتال ��ي فهم �أكثر لطبيعة ج�سم الإن�س ��ان و�إلى طرق �أكثر تقدم ًا في‬ ‫تالفي الإ�صابة بالأمرا�ض والحفاظ على �صحة الإن�سان ‪.‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫هن ��اك الكثير من الألياف ال�صناعي ��ة التي ظهرت في الأ�سواق‬ ‫وا�ستخدم ��ت في �صنع المالب�س ‪ ،‬ال�سج ��اد ومنها على �سبيل المثال‬ ‫الحري ��ر ال�صناع ��ي‪ ،‬النايل ��ون وال�ص ��وف ال�صناع ��ي( الداكرون‪،‬‬ ‫الزكريالن‪ ،‬الأورلون)‬ ‫�شكل ( ‪) 5 -1‬يبين بع�ض‬ ‫�أنواع الألياف ال�صناعية‬

‫ق ��م بزي ��ارة مع معلمك وزمالئك �إلى �أح ��د الم�صانع فى منطقتك لتتعرف عل ��ى دور الكيمياء في‬ ‫خدمتك‪ ،‬ثم اكتب تقرير ًا عما �شاهدت فيه‪.‬‬

‫دور الطريقة العلمية في الكيمياء‬ ‫للتجري ��ب �أهمي ��ة كبيرة في تعلُّم العل ��وم ب�شكل عام وفي تعلُّ ��م الكيمياء ب�شكل خا� ��ص‪ ,‬ولكي تتمكن من‬ ‫�إدراك طبيع ��ة الكيمي ��اء علي ��ك �أن تمر بما يمر ب ��ه الكيميائي في عمل ��ه وذلك ب�إجراء التج ��ارب المخبرية‬ ‫الت ��ي تقت�ض ��ي �أن تمر بعمليات عقلي ��ة ت�ساعدك على التو�ص ��ل للمعرفة العلمية ف�إج ��را�ؤك للتجارب يك�سبك‬ ‫ق ��در ًا م ��ن الخب ��رة فكل تجربة تب ��د�أ بمالحظات دقيق ��ة وتحدد الظ ��روف والعوامل التي يمك ��ن �أن ت�ؤثر في‬ ‫النتائ ��ج‪ ،‬ثم تقوم بتنظيم وترتيب المالحظات التي ح�صل ��ت عليها بطريقة ت�سهل عليك ا�ستخال�ص النتائج‬ ‫ه ��ذا ه ��و الأ�سل ��وب العلم ��ي والطريقة العلمي ��ة في البح ��ث ؛�إذ تتلخ�ص خط ��وات البحث العلم ��ي فيما يلي ‪:‬‬

‫‪9‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫خطوات البحث العلمي‬ ‫الف�صل الأول‬

‫الإح�سا�س بالم�شكلة‬ ‫تطبيق هذه النتائج في‬ ‫مواقف جديدة‬

‫فر�ض الفرو�ض‬

‫تحديد الم�شكلة‬ ‫ا�ستنتاج ( �إيجاد الحل ال�صحيح )‬

‫ا�ستق�صاء‬ ‫( اختبار �صحة الفرو�ض)‬

‫( ‪ ) 1 – 1‬تو�ضيح خطوات البحث العلمي‪.‬‬ ‫ق���ام �أح���د التالمي���ذ بو�ض���ع مادة نت���رات ف�ضة ‪ AgNO3‬ف���ي ك�أ�س يحتوي م���ادة �شفافة فتكون‬ ‫را�سب �أبي�ض !‬ ‫المواد والأدوات‪:‬‬ ‫الم�شكلة ‪ :‬ما هي المادة ال�شفافة ؟‬ ‫الـفرو�ض ‪:‬‬ ‫• المادة ال�شفافة هي عبارة عن ماء ‪.‬‬ ‫• المادة ال�شفافة هي كلوريد �صوديوم ‪.‬‬ ‫• المادة ال�شفافة هي هيدروك�سيد �صوديوم ‪.‬‬ ‫• المادة ال�شفافة هي حم�ض النيتريك‪.‬‬ ‫ن�شاط ا�ستق�صائي ‪ ( :‬اختبار �صحة الفرو�ض )‬

‫نترات الف�ضة ‪ ،‬الماء ‪،‬كلوريد ال�صوديوم ‪،‬‬ ‫هيدروك�سيد ال�صوديوم‪ ،‬حم�ض النيتريك‬

‫ن�شاط (‪) 1-1‬‬ ‫ما هي المادة ال�شفافة ؟‬ ‫قم ب�إجراء التجربة با�ستخدام الأدوات والمواد الآتية ‪ :‬كلوريد ال�صوديوم ‪ ,‬ماء ‪ ,‬محلول نترات‬ ‫الف�ضة ‪� ,‬أنابيب اختبار ‪ ,‬ما�سك ‪ ,‬هيدروك�سيد �صوديوم ‪ ,‬حم�ض النيتريك‬ ‫والآن �سجل مالحظاتك في الجدول التالي ‪:‬‬

‫محلول كلوريد محلول هيدروك�سيد حم�ض‬ ‫�إ�ضافة محلول‬ ‫ــاء‬ ‫م‬ ‫ال‬ ‫النيتريك‬ ‫ال�صوديوم‬ ‫نترات الف�ضة �إلى‬ ‫ال�صوديوم‬ ‫المالحظة‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪10‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫ماهي المادة التي تكون معها الرا�سب الأبي�ض ؟‬ ‫ما �سبب تكون الرا�سب الأبي�ض ؟‬ ‫كيف يمكن الت�أكد من �صحة تف�سيرك ؟‬ ‫اكت ��ب ثالثة �أمالح تحت ��وي على �أيون الكلوريد ‪ ،‬كرر التجربة ال�سابق ��ة با�ستخدام هذه الأمالح ‪.‬‬ ‫�سجل مالحظاتك‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫�إن النظريات والحقائق العلمية تك�شف لنا �أ�سرار الكون والحياة وتعرفنا‬ ‫بقواني ��ن العال ��م ال ��ذي نعي� ��ش في ��ه فكل ما ف ��ي الك ��ون يتحدث ع ��ن وج ��ود اهلل ‪ ,‬ليك ��ون تفكيرنا‬ ‫ومنهجن ��ا من�سجم ��ا مع حقائق العلم والوج ��ود متفاعال مع �سنن الحياة معب ��را عنها ‪.‬قال تعالى ‪:‬‬ ‫(‬

‫)‬ ‫(�سورة �آل عمران ‪)190 :‬‬

‫�أهمية المختبر المدر�سي‬ ‫للدرا�س ��ة العملية والتجربة والمالحظة �أهمية كبيرة فى تنمية‬ ‫مدارك الطالب وقدراتهم الإبداعية ودرجة ا�ستيعابهم للمعلومات‬ ‫فالتجارب العملية ت�ساعدعلى زيادة الفهم لطبيعة العلم ‪.‬‬ ‫�شكل ( ‪) 6 - 1‬‬ ‫جانب من المختبر المدر�سي‬

‫‪11‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫المختبر الكيميائي‬ ‫ه ��و م ��كان يتم فية �إجراء التج ��ارب الكيميائية التي ته ��دف �إلى تنمية اتجاهات �سلوكي ��ة �صحيحة ‪.‬وله‬ ‫موا�صفات و�شروط معينة يحتوي على م�صدر حراري عادة ما يكون غاز وم�صدر للماء و�أماكن لحفظ المواد‬ ‫الكيميائي ��ة والأدوات وغير ذل ��ك كثير من المحتويات الأخرى‪� ،‬إنه يلزم من يعم ��ل في المختبر �أن يلم ب�أهم‬ ‫محتوياته وكيفية التعامل معها وذلك حفاظ ًا على �سالمته و�سالمة الآخرين ‪.‬‬

‫محتويات المختبر الكيميائي المدر�سي‬

‫مقب�ض‬

‫قمع زجاجي‬

‫هاون‬

‫مخبار مدرج‬

‫دورق مخروطي‬ ‫حامل‬ ‫لهب بنزن‬

‫ك�أ�س‬ ‫قطارة‬

‫زجاجة لحفظ المواد‬ ‫دورق كروي‬

‫ماء مقطر‬

‫�سحاحة‬

‫ما�صة‬

‫بوتقة‬

‫ميزان ح�سا�س‬

‫حامل‬ ‫ثالثي‬

‫زجاجة �ساعة‬

‫معوجة‬

‫حامل �أنابيب اختبار‬

‫�شكل ( ‪ ) 7 -1‬يبين بع�ض محتويات المختبر الكيميائي‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫جفنة‬

‫‪12‬‬

‫�أنبوبة اختبار‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫( ‪ ) 2 – 1‬التعرف على مواد و�أدوات المختبر‪.‬‬ ‫اكت ��ب كافة المواد والأدوات التي تجدها في مختب ��ر المدر�سة و �صنفها ح�سب ما تراه‬ ‫منا�سب ًا‪ ،‬ثم �ضعها في جدول منا�سب‪.‬‬

‫‪13‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫قواعد ال�سالمة واحتياطات الأمان في المختبر المدر�سي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬ال ب ��د �أن يك ��ون المختبر المدر�سي في الدور الأر�ضي‪ ,‬و�أن يك ��ون جيد التهوية �أو به �أنظمة‬ ‫�شفط الغازات والأبخرة المت�صاعدة �أثناء �إجراء التجارب ‪.‬‬ ‫‪ -2‬يج ��ب الت�أك ��د من �صالحية و�سائل �إطف ��اء الحرائق والتدريب عل ��ى ا�ستخدامها و�صالحية‬ ‫�أبواب المختبر ومخارج الطوارئ و�إزالة ما يعيق الحركة والدخول والخروج مثل الحقائب‬ ‫والكرا�سي ‪.‬‬ ‫‪ -3‬عدم تناول الم�شروبات والم�أكوالت داخل المختبر ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ارتداء المعطف والقفازات المقاومة للمواد الكيميائية والنظارات الواقية ‪.‬‬ ‫‪ -5‬اال�ستعمال ال�سليم للأجهزة والأوعية الزجاجية التى ت�ستخدم لإجراء التجارب الكيميائية ‪.‬‬ ‫‪ -6‬عدم توجيه �أنبوبة االختبار �أثناء الت�سخين �إلى وجهك �أو وجه �أحد زمالئك ‪.‬‬ ‫‪ -7‬يج ��ب الت�أك ��د من اال�س ��م المكتوب على زجاج ��ة الكيماويات قبل ا�ستخدامه ��ا في كل مرة‬ ‫ت�ستخدم فيها الزجاجة ومعرفة مدى خطورة المادة الكيميائية قبل ا�ستخدامها ‪.‬‬ ‫‪ -8‬غ�سل اليدين والأدوات بعد االنتهاء من التجربة ‪.‬‬ ‫‪ -9‬اتباع �إ�شارات ورموز ال�سالمة التالية ‪:‬‬

‫ء‬

‫ء‬

‫�شكل ( ‪ ) 8-1‬يو�ضح بع�ض رموز ال�سالمة‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪14‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫المواد الكيميائية وكيفية التعامل معها‬

‫نوع المادة‬ ‫الكيميائية‬

‫مثال‬

‫التعامل معها والوقاية من مخاطرها‬

‫الأحما�ض القوية ن�ضعه ��ا عل ��ى م�ست ��وى الأر� ��ض تفادي ��ا ل�سقوطه ��ا ‪.‬‬ ‫المواد الكيميائية‬ ‫التي تحدث �أ�ضرارا مثل حم�ض الكبريت عن ��د تخفيف حم� ��ض الكبري ��ت المركز ي�ض ��اف الحم�ض‬ ‫بالجلد في الحال ‪ .‬وحم�ض النيتروجين ‪ .‬بب ��طء �إلى الماء مع التحري ��ك ولي�س الماء على الحم�ض ‪.‬‬ ‫المواد التي تتفاعل كلوري ��د الأموني ��وم‬ ‫بعنف مع الماء والعنا�صر القلوية مثل يتم حفظه ��ا في �أوعية مغلق ��ة بمعزل عن اله ��واء والماء ‪.‬‬ ‫الليثي ��وم وال�صوديوم‬

‫المواد والغازات‬ ‫والأبخرة ال�سامة‬ ‫المواد �سريعة‬ ‫اال�شتعال‬

‫المواد المتفجرة‬

‫المواد الم�سببة‬ ‫لل�سرطان‬

‫مركبات الر�صا�ص حفظه ��ا ف ��ي �أوعي ��ة مغلقة وع ��دم لم�سه ��ا بالي ��د مبا�شرة‬ ‫و�أكا�سيد النيتروجين وبالن�سب ��ة للزئب ��ق يغط ��ى �سطح ��ه بالم ��اء حت ��ى اليتبخر‬ ‫و�أبخرة الزئبق و �أول �أم ��ا التج ��ارب الت ��ي ينت ��ج عنها غ ��ازات �سام ��ة فيجب �أن‬ ‫�أك�سيد الكربون‬ ‫ُتج ��رى ف ��ي اله ��واء الطل ��ق �أو في غرف ��ة �سح ��ب الغازات‬ ‫تو�ض ��ع ف ��ي �أوعي ��ة مغلق ��ة والت�أك ��د م ��ن عدم وج ��ود لهب‬ ‫المذيبات‬ ‫الع�ضوية كالأغوال عل ��ى المن�ض ��دة عن ��د ا�ستعماله ��ا ‪ ،‬ع ��دم ت ��رك الأوان ��ي‬ ‫والهيدروكربونات الت ��ي تحتويه ��ا دون غط ��اء ‪ ،‬ع ��دم ا�ستخ ��دام الله ��ب‬ ‫المبا�ش ��ر عن ��د ت�سخينه ��ا وا�ستخ ��دام حم ��ام مائ ��ي ‪.‬‬ ‫يج ��ب �أن تج ��رى بعيد ًا عن الله ��ب في �أماك ��ن خا�صة بحيث‬ ‫حم�ض البيركلوريك‪ُ ،‬يتف ��ادى ا�صطدامه ��ا �أو �سق ��وط �أي �ش ��يء عليه ��ا ‪ .‬و ُيتفادى‬ ‫ومركبات النيترو‪ ،‬تعر�ضها لأ�شعة ال�شم�س �أو الحرارة الزائدة �أو الكهرباء ‪ .‬و�إذا‬ ‫وغاز الأ�ستيلين‬ ‫كانت المادة المتوفرة حم�ض يجب �أن تُعادل بوا�سطة قاعدة‬ ‫�ضعيف ��ة ثم تر� ��ش بالماء وذلك حال �سقوطه ��ا على الأر�ض ‪.‬‬ ‫الأمينات الأروماتية‬ ‫و مركبات الكبريت ا�ستعم ��ال مواد بديلة لهذه المواد الخطرة‪ ،‬و يجب الك�شف‬ ‫والمركبات الأروماتية على م�ستعمليها كل �ستة �أ�شهر ‪.‬‬ ‫عديدة الحلقة‬

‫‪15‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫�أنواع الحرائق وطرق �إطفائها‬ ‫الحرائق �أحد الأخطار التي قد تتعر�ض لها في المدار�س ب�شكل عام وفي مختبرات العلوم ب�شكل خا�ص ‪ ،‬ومن‬ ‫�أ�سب ��اب الحرائق ف ��ي مختبرات الكيمياء اال�ستخدام غير ال�سليم للم ��واد الكيميائية ‪ ,‬والإهمال ‪ ،‬وعدم فهم‬ ‫الظروف التى يمكن �أن ت�سبب حريق ًا ‪.‬‬

‫االحت ��راق (الت�أك�س ��د) هو اتحاد بين المادة والأك�سجين ينتج عنه ح ��رارة ‪ .‬والحريق يعني ت�أك�سد‬ ‫�سريع م�صحوب ب�إنطالق حرارة �أو �ضوء‪ .‬وحتى يحدث حريق يجب توفر ثالثة عنا�صر هي‪ :‬الحرارة‪,‬‬ ‫و الأك�سجين والمادة القابلة لال�شتعال( الوقود) ‪.‬‬

‫ويمكن �أن ت�صنف الحرائق على خم�س مجموعات هي ‪:‬‬ ‫مجموعة ( �أ ) ‪:‬‬ ‫حرائق المواد القابلة لال�شتعال كالخ�شب ‪,‬الفحم ‪,‬القما�ش‪,‬‬ ‫ال ��ورق‪ .‬وتطف�أ بالتبريد با�ستخدام المياه �أومحاليل تحتوي‬ ‫مياه كثيرة ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪16‬‬

‫�شكل (‪ )9 – 1‬الحرائق في الخ�شب‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫مجموعة ( ب ) ‪:‬‬ ‫حرائ ��ق ال�سوائ ��ل القابل ��ة لال�شتع ��ال مث ��ل النف ��ط ‪ ,‬الزيوت ‪,‬‬ ‫ال�شح ��وم ‪ :‬وتطف�أ بعزلها عن الهواء بالرمل �أو بالمواد الرغوية‬ ‫�أو بثاني اك�سيد الكربون �أو بالبودرة الكيميائية الجافة ‪.‬‬

‫مجموعة ( جـ ) ‪:‬‬ ‫الحرائق فى المعدات الكهربائية ‪:‬‬ ‫وتطف� ��أ بعزلها عن الهواء با�ستخدام البودرة الكيماوية الجافة‬ ‫ورابع كلوريد الكربون وثاني �أك�سيد الكربون ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 10 – 1‬‬ ‫الحرائق في المعدات الكهربائية‬

‫مجموعة ( د ) ‪:‬‬ ‫حرائ ��ق المع ��ادن القابل ��ة لال�شتع ��ال كالمنجني ��ز ‪ ,‬الليثيوم ‪,‬‬ ‫ال�صودي ��وم‪ :‬وتطف�أ با�ستخدام م�سحوق خا� ��ص �أو بالرمل �إذا‬ ‫كان الحريق �صغير ًا‪.‬‬

‫مجموعة ( هـ) ‪:‬‬ ‫حرائ ��ق الم ��واد المتفج ��رة‪ :‬وتطف� ��أ ع ��ن طريق ر� ��ش الغازات‬ ‫المثبطة لالنفجار مثل ثاني �أك�سيد الكربون والنيتروجين ‪.‬‬ ‫�شكل ( ‪) 11 – 1‬‬ ‫الحرائق في المواد المتفجرة‬

‫‪17‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫مناقشة‬

‫ناق�ش مع زميلك طريقة ا�ستخدام مطف�أة الحريق‪ ،‬ثم �سجل الخطوات‬ ‫التي تتبعها في ذلك‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪18‬‬

‫تاريخ تطور علم الكيمياء‬

‫الف�صل الأول‬

‫الإ�سعافات الأولية في مختبر الكيمياء ‪:‬‬ ‫مما ال �شك فيه �أن المختبر المدر�سي مكان معر�ض لأخطار وحوادث عديدة ‪ ،‬مما يتطلب معرفة الإ�سعافات‬ ‫الأولية الالزمة لتخفيف الألم �أو �إبعاد الخطر العاجل �إلى �أن يح�ضر الطبيب الذي يجب ا�ستدعا�ؤه فور ًا في‬ ‫بع�ض الحاالت ‪ ،‬ومن هنا كان من المهم معرفتك لبع�ض الإ�سعافات الأولية لبع�ض الحاالت ‪ ،‬ومنها ‪:‬‬ ‫الحالة‬ ‫الحروق‬

‫الت�سمم‬

‫�إ�صابات العين‬

‫ما ينبغي فعله‬ ‫‪ -1‬يج ��ب �إطفاء المواقد و�إبع ��اد المواد القابلة لالحتراق مث ��ل ال�شعر والمالب�س‬ ‫والورق والكيمياويات عن اللهب ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ف ��ي حالة الحروق التي ت�صي ��ب الجلد ب�سبب الم ��واد الكيميائية (�أحما�ض �أو‬ ‫قواعد) يجب غ�سل مكان الحرق بالماء ثم يعالج بمادة لها ت�أثير م�ضاد للمادة‬ ‫الم�سببة للحرق (مخففة)‪ ،‬ثم يعالج كحرق با�ستخدام المراهم ‪.‬‬ ‫‪� -1‬إذا كان الت�سم ��م ب�سب ��ب �شم الغازات ‪ :‬يخرج الم�ص ��اب �إلى الهواء الطلق مع‬ ‫تدفئته ويعطى �أك�سجين �إذا احتاج لذلك ‪.‬‬ ‫‪� -2‬إذا كان الت�سمم ب�سبب بلع الأحما�ض �أو القواعد يرطب الفم بالماء‪ ،‬ثم يعطى‬ ‫الم�صاب مادة م�ضادة لت�أثير المادة التي تم ابتالعها لتُعادلها ‪.‬‬ ‫‪ -1‬ف ��ي حالة �إ�صاب ��ة العين ب�شوائب ‪ ،‬يرفع الجفن قلي�ل ً�ا وت�ستخدم فر�شاة مبللة‬ ‫بالجل�سرين لإزالة الج�سم الغريب �أو يعمل حمام ماء دافيء للعين ‪.‬‬ ‫‪ -2‬في حالة تلوث العي ��ن بالأحما�ض �أو القواعدينفخ تيار هادئ من محلول مادة‬ ‫م�ض ��ادة للمادة الم�صاب بها ‪ ,‬ثم ت�ستخ ��دم فر�شاة مبللة بالجل�سرين �أو تفتح‬ ‫العين في حمام ماء دافئ ‪.‬‬

‫الجروح‬

‫ي�سم ��ح لل ��دم بال�سريان لفترة ق�صيرة‪ ،‬ث ��م يغ�سل الجرح بالماء م ��ع �إبعاد �أي‬ ‫ق ��اذورات �أو قطع زجاج با�ستخدام �شا�ش‪ ،‬ثم يت ��م التعقيم با�ستخدام المواد‬ ‫المعقمة ويلف برباط ‪.‬‬

‫الإغماء‬

‫يو�ضع الم�صاب في و�ضع قائم فيكون ر�أ�سه منخف�ض ًا عن قدميه وتفك المالب�س‬ ‫ال�ضيقة‪ ،‬ثم ي�ستن�شق الم�صاب قطعة مبللة بمواد منع�شة ‪.‬‬

‫‪19‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫����س‪ ( -1‬الكيمي���اء �س�ل�اح ذو حدي���ن ) ناق�ش ه���ذه العبارة من خالل ذك���ر فوائد بع�ض‬ ‫المركبات الكيميائية و�أ�ضرارها‪.‬‬ ‫�س‪( -2‬كانت الكيمياء تقوم على ال�شعوذة والخرافات ‪ ،‬ثم تحولت �إلى علم له �أ�صوله)‬ ‫ناق�ش هذه العبارة مبيناً كيف تحولت الكيمياء �إلى علم ؟‬ ‫�س‪� -3‬ضع عالمة �صح �أو خط�أ �أمام العبارات التالية ‪:‬‬ ‫‪ )1‬علم الكيمياء يهتم بدرا�سة الظواهر الطبيعية في الكون ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪� )2‬أول من ا�ستخدم المنهج التجريبي في البحث هو خالد بن يزيد ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪ )3‬ت�ستخدم القطارة في �سحب بع�ض قطرات ال�سائل �أو المحلول ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪� )4‬أول خطوة في البحث العلمي هي تحديد الم�شكلة ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫�س‪ - 4‬اختر الإجابة ال�صحيحة في كل مما يلي ‪:‬‬ ‫‌�أ ‪ -‬بداية المرحلة الذهبية للكيمياء كانت في فترة من القرن التا�سع ع�شر في ‪:‬‬ ‫‪ -2‬الأربعينيات‬ ‫‪ - 4‬ال�ستينيات‬

‫‪ - 1‬الع�شرينيات‬ ‫‪ - 3‬الخم�سينيات‬ ‫ب ‪ -‬من الأ�شياء الالزم توفرها في المختبر‪:‬‬

‫‪ -2‬دوالب لحفظ الأدوات‬ ‫‪ -4‬جميع ما تقدم‬

‫‪ -1‬دوالب غازات‬ ‫‪ -3‬دوالب للإ�سعافات الأولية‬

‫‪20‬‬

‫المادة ‪ :‬تركيبها وخ�صائ�صها‬ ‫مم تتكون المادة ؟‬ ‫لماذا تختلف ذرات العنا�صر ؟‬ ‫كيف تتوزع الإلكترونات في الذرات ؟‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهايةهذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪- 1‬‬ ‫‪ -2‬‬ ‫‪ -3‬‬ ‫‪ -4‬‬ ‫‪ -5‬‬ ‫‪- 6‬‬ ‫‪ -7‬‬ ‫‪ -8‬‬

‫تميز بين الخوا�ص الفيزيائية والكيميائية ‪.‬‬ ‫تجري بع�ض التجارب للتمييز بين التغيرات الكيميائية والفيزيائية ‪.‬‬ ‫تمثل لحاالت المادة الأربعة ‪.‬‬ ‫ت�ص ِّنف المواد �إلى مركبات وعنا�صر ومخاليط ‪.‬‬ ‫تميز بين مفهوم الذرة والجزيء ‪.‬‬ ‫تكتب الرموز الكيميائية لبع�ض العنا�صر ‪.‬‬ ‫تتعرف على ال�صيغ الكيميائية المتداولة ‪.‬‬ ‫تت�أمل دقة خلق اهلل للمواد من حولك وعظمة �صنعه ‪.‬‬

‫‪22‬‬

‫المقدمة‬ ‫علم الكيمياء علم يرتبط بتركيب المادة �أو بنائها وبالعالقة بين خوا�ص المادة وتفاعالت المواد بع�ضها‬ ‫ببع�ض ‪ ،‬فال�سكر والماء والملح والطعام والأوراق والكبريت والحديد وغيرها كلها مواد توجد على عدة �أ�شكال‬ ‫وتمت ��از بخ�صائ� ��ص فيزيائية وكيميائية وقد تكون هذه المواد مختلطة كما في ال�سبائك فنلج�أ لف�صلها‪ ،‬وقد‬ ‫�ساع ��دت االكت�شافات المهم ��ة على تطور العلوم والتقنية لمعظم ما ن�شاهده ف ��ي حياتنا اليومية‪ .‬وما نتعامل‬ ‫مع ��ه ل ��ه ارتباط وثيق بالكيمياء وهذه المواد يعبر عنها برموز و�صيغ كيميائية ي�سهل التعامل معها والح�صول‬ ‫على معلومات كيفية وكمية عنها ‪.‬‬

‫فما المادة ؟‬ ‫المادة هي كل �شيء ي�شغل حيزاً في الكون وله كتلة‪.‬‬ ‫مثل ؛ المخلوقات الحية ‪ ،‬الماء ‪ ،‬الهواء ‪ ،‬ال�شم�س ‪ ،‬القمر ‪� ..‬إلخ‪.‬‬

‫لماذا ال تعتبرالنار مادة ؟‬

‫اكتب قائمة لأكبر عدد ممكن من المواد التي تجدها من حولك‪.‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬

‫‪23‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫خ�صائ�ص المادة‬

‫‪Properties of Matter‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫م ��ن المعلوم �أن المخلوقات تعرف بما تتميز ب ��ه من خ�صائ�ص ظاهرية (خارجية) وجوهرية (داخلية)‬ ‫كذلك جميع ما حولك من مواد تتعرف عليها من الخارج ‪ ,‬ثم تتعمق داخليا في معرفتها ‪.‬‬

‫انظر �إلى ال�شكل (‪: )1-2‬‬ ‫• ه���ل يمكن���ك �أن تخب���ر ع���ن نوعي���ة الم���ادة الت���ي ا�ستعمل���ت ف���ي �صن���ع الم���ادة التي ف���ي ال�شكل؟‬ ‫• ماذا يوحي لك �سطحه الالمع ؟‬ ‫• �إذا قربت منه ق�ضيبا من المغناطي�س ماذا يحدث ؟‬ ‫• �إذا تعر�ض للجو الرطب هل ي�صد�أ ؟‬ ‫عندم ��ا تجي ��ب عن كل هذه الت�س ��ا�ؤالت ف�إنك تكون عل ��ى ثقة ب�أن‬ ‫ال�ش ��يء الم ��ادي ال ��ذي �أمامك يتكون م ��ن الحديد؛ فاللمع ��ان واللون‬ ‫والمغناط�سي ��ة والميل للت�آكل لي�س ��ت �إال بع�ضا من الخوا�ص الخارجية‬ ‫والداخلي ��ة التي ت�ستخدم لدرا�سة المواد‪ ،‬وهذه الخوا�ص �إما �أن تكون‬ ‫فيزيائية �أوكيميائية ‪.‬‬

‫الخوا�ص الفيزيائية‬

‫�شكل ( ‪) 1 – 2‬‬ ‫بع�ض خوا�ص المادة‬

‫‪physical properties‬‬

‫ه ��ي الخ�صائ�ص التي ت�صف ال�شكل الخارجي للمادة والتى يمك ��ن �إدراكها بالحوا�س‪ .‬ويمكن ت�صنيفها �إلى‪:‬‬ ‫خوا�ص نوعية ‪ :‬هي الخ�صائ�ص التى ت�صف المادة �أي تلك التى ال يمكن �إعطا�ؤها قيمة ريا�ضية (عددية )‬ ‫مثل‪ :‬اللون ‪ ,‬الطعم ‪ ,‬الرائحة ‪ ,‬البريق ‪ ,‬ت�أثير المغناطي�س ‪.‬‬ ‫خوا�ص كمية ‪ :‬هي الخ�صائ�ص التى يمكن قيا�سها و�إعطا�ؤها قيمة ريا�ضية محددة مثل ‪:‬‬ ‫درجتي الغليان والتجمد ‪ ,‬الذوبانية ‪ ,‬الكثافة ‪ ,‬الكتلة ‪ ,‬الحجم ‪ ,‬الحرارة النوعية ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪24‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫الخوا�ص الكيميائية‬

‫‪chemical properties‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫هي الخوا�ص المتعلقة بالتركيب الداخلي للمادة وت�ؤثر في تفاعالتها الكيميائية مثل ‪:‬‬ ‫الحمو�ضة ‪ ,‬القاعدية ‪ ,‬االحتراق ‪ ,‬الت�أك�سد ‪ ,‬الن�شاط التفاعلي للمادة‬

‫كل خا�صية كيميائية �أو فيزيائية في هذا الكون �أتت في مكانها المنا�سب ودورها‬ ‫ال�صحيح ‪ ،‬كما �أتت طبق ًا لما تحتاجه م�ساهمتها في نظام الحياة ‪ ،‬فكل مادة نفح�ص خوا�صها نرى‬ ‫فيها معلومات ال نهاية وال حدود لها‪ ،‬وتبدو فيها حكمة اهلل وقدرته‪ ،‬وهذا هو ال�سبب في �أن كل �شيء‬ ‫و�أي �شيء في الكون يتنا�سق مع كل �شيء �آخر فيه ‪.‬ففي كل تف�صيل لدقيقة من دقائق هذا الكون يوجد‬ ‫هدف يخدم حياة الإن�سان‪ ،‬وكل جزء دقيق مهما كان �صغير ًا في هذا الكون �صمم ليكون كام ًال ومتوازن ًا‬ ‫ومتنا�سق� � ًا وم�ضبوط ًا لتحقيق الهدف من وج ��وده ‪ .‬وما ذاك �إال ك�شف لحقيقة بينها اهلل للإن�سان في‬ ‫) (الملك‪�:‬آيه‪)1‬‬ ‫القر�آن قبل �أربعة ع�شر قرن ًا م�ضى‪ ،‬قال تعالى ‪( :‬‬

‫�أنواع التغيرات التي تطر�أ على المادة‬ ‫• اذكر كافة الخوا�ص التي تتميز بها ال�شمعة و�صنِّفها �إلى فيزيائية‬ ‫وكيميائية ‪.‬‬ ‫• ما الفرق بين احتراق فتيل ال�شمعة وان�صهار ال�شمعة ؟‬ ‫• اذكر كافة التغيرات التي تطر�أ على خوا�ص ال�شمعة عند ان�صهارها‪.‬‬ ‫• اذكر كافة التغيرات التي تطر�أ على خوا�ص ال�شمعة عن احتراقها ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 2-2‬‬ ‫ما التغيرات التي تطر�أ على ال�شمعة؟‬

‫كما عرفنا �أن لكل مادة خوا�ص معينة و�أن هذه الخوا�ص يطر�أ عليها تغيرات عديدة منها التغيرات الفيزيائية‬ ‫والكيميائية للمادة ‪.‬‬

‫‪25‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫التغيرات الفيزيائية‬

‫‪physical changes‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫ه ��ي التغي ��رات التي تطر�أ على ال�شكل الخارجي للمادة بحيث تظل الم ��ادة محتفظة بهويتها (خ�صائ�صها)؛‬ ‫مثل‪ :‬غليان الماء ‪ ,‬ان�صهار الجليد ‪ ,‬ذوبان ال�سكر فى الماء ‪.‬‬

‫التغيرات الكيميائية‬

‫‪chemical changes‬‬

‫ه ��ي تغيرات تح ��دث فى التركيب الداخل ��ي للمادة وينتج عنه م ��واد جديدة تختلف ف ��ي خوا�صها عن المواد‬ ‫الأولية ‪ ،‬مثل ‪ :‬تفاعل الفلزات مع الأحما�ض ‪ ,‬احتراق الخ�شب ‪� ,‬صد�أ الحديد‬ ‫�ض الأن�شطة َعلَى التَّغ ُّي ِ‬ ‫وفيما يلي َب ْع ُ‬ ‫رات ال ِكيم َيا ِئ َّي ِة‬ ‫( ‪ ) 1 - 2‬تفاعل النحا�س مع حم�ض النيتريك ‪:‬‬ ‫المواد والأدوات ‪:‬‬ ‫التجربة‬

‫الم�شاهدة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫‪� -1‬أ�ضف قطعة من النحا�س‬ ‫�إلىمحلولحم�ضالنيتريك‬ ‫المخفف في �أنبوبة اختبار‬

‫ �أنبوبة اختبار‬‫ قطعة من النحا�س‬‫‪ -‬حم�ض النيتريك مخفف‬

‫‪ -2‬افح�ص الغاز المت�صاعد‬ ‫وحرارة الأنبوب و�سجل‬ ‫ِ‬ ‫مالحظاتك‬ ‫ن�شاط ( ‪) 1 - 2‬‬ ‫تفاعل النحا�س مع حم�ض النيتريك‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪26‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫( ‪ ) 2 - 2‬ت�سخين مادة (فوق) ثاني �أك�سيد الر�صا�ص‬

‫الم�شاهدة‬

‫الف�صل الثاني‬

‫التجربة‬ ‫‪�-1‬سخِّ ��ن ف ��ي �أنبوب ��ة اختب ��ار‬ ‫كمية �صغيرة من(فوق)ثاني‬ ‫�أك�سي ��د الر�صا� ��ص ‪PbO2‬‬

‫اال�ستنتاج‬

‫المواد والأدوات ‪:‬‬ ‫�أنبوبة اختبار بيرك�س‬‫ ثاني �أك�سيد الر�صا�ص‬‫‪� -‬شظية متوهجة‬

‫‪-2‬افح� ��ص الغ ��از المت�صاع ��د‬ ‫ب�شظي ��ة م�شتعلة‪.‬م ��ا الغ ��از‬ ‫المت�صاعد ؟‬

‫ن�شاط (‪) 2 – 2‬يو�ضح‬ ‫ت�سخين ثاني �أك�سيد الر�صا�ص‪.‬‬

‫�صنِّف التغيرات التالية �إلى فيزيائية ‪ ,‬كيميائية‬ ‫ف�ساد الحليب‬

‫ك�سر الزجاج‬

‫مغنطة الفوالذ‬

‫‪27‬‬

‫احتراق ال�سكر‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫حاالت المادة‬ ‫الف�صل الثاني‬

‫تختل ��ف المواد التي ن�صادفها ف ��ي حياتنا اليومية فيما بينها ‪ ،‬كما يمكن �أن نجد ت�شابه ًا فيما بينها‪ .‬وح�سب‬ ‫ُوج ُد على حالة �صلبة �أو �سائلة ‪� ،‬أو غازية كما في‬ ‫م ��ا در�ست في ال�سن ��وات ال�سابقة ف�إن المادة في الطبيعة ت َ‬ ‫ال�شكل ( ‪. )3-2‬‬

‫�شكل( ‪ ) 3 – 2‬الحاالت الطبيعية للمادة ‪.‬‬

‫كيف تكون الم�سافات بين جزيئات المادة الواحدة فى حاالتها الثالث ال�صلبة ‪ ,‬ال�سائلة ‪ ,‬الغازية ؟‬ ‫• الحالة ال�صلبة ‪ :‬هي الحالة التي يكون للمادة حجم و�شكل محددان ‪.‬‬ ‫• الحالة ال�سائلة ‪ :‬ه ��ي الحال ��ة الت ��ي يك ��ون فيه ��ا للم ��ادة حج ��م‬ ‫محدد �إال �أن �شكلها يكون قاب ًال للتغير ‪.‬‬ ‫• الحالة الغازية ‪ :‬ه ��ي الحال ��ة الت ��ي ال يك ��ون فيه ��ا للم ��ادة حج ��م‬ ‫�أو �شكل محددان ‪.‬‬ ‫هن ��اك حال ��ة رابع ��ة م ��ن ح ��االت الم ��ادة وه ��ي البالزم���ا لكنه ��ا غالب ًا‬ ‫ال ت�شاه ��د فه ��ي تتواج ��د فق ��ط عل ��ى درج ��ات الح ��رارة العالي ��ة ج ��د ًا داخل‬ ‫ال�شم� ��س والنج ��وم الأخ ��رى �أو ف ��وق الأر� ��ض عل ��ى �ضغ ��وط منخف�ض ��ة‪.‬‬ ‫و�س ��وف تدر� ��س ه ��ذه الحال ��ة بالتف�صيل ف ��ي مرحل ��ة متقدمة �إن �ش ��اء اهلل ‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪28‬‬

‫�شكل ( ‪) 4 – 2‬‬ ‫حالة البالزما‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫�أ�شكال المادة‬

‫‪ – 1‬ال َعن ِ‬ ‫َا�ص ُر‬

‫الف�صل الثاني‬

‫توجد المادة في الطبيعة في ثالثة �أ�شكال ‪ :‬عنا�صر �أو مركبات ‪� ،‬أو مخاليط‪.‬‬ ‫‪Elements‬‬

‫تعن ��ى كلم ��ة عن�صر ال�شيء الجوه ��ري �أو الأ�سا�سي ويع ��رف العن�صر على �أنه مادة �أولي ��ة �أ�سا�سية ال يمكن‬ ‫تحويلها �إلى مواد �أب�سط منها بالطرق الفيزيائية �أو الكيميائية‪ .‬فهو �أب�سط �صورة يتعامل معها الكيميائي‪ ,‬وتعمل‬ ‫العنا�ص ��ر كوحدات بناء لجمي ��ع المواد الأكثر تعقيد ًا ؛ابتدا ًء بالأمالح الب�سيط ��ة وانتهاء بالمركبات المعقدة ‪،‬‬ ‫فجميعها تتكون من مجموعة محددة من العنا�صر‪ .‬مثل ‪ :‬عن�صر الأك�سجين‪ ،‬والحديد‪ ،‬والألومنيوم ‪.‬‬ ‫ا�سم العن�صر‬ ‫�أك�سجين‬ ‫�سيليكون‬ ‫�ألومينيوم‬ ‫حديد‬ ‫كال�سيوم‬ ‫�صوديوم‬ ‫بوتا�سيوم‬ ‫ماغني�سيوم‬ ‫هيدروجين‬ ‫عنا�صر �أخرى‬

‫الن�سبة المئوية‬ ‫الطبيعية للعن�صر‬ ‫‪٪ 50.0‬‬ ‫‪٪ 26.0‬‬ ‫‪٪ 7.0‬‬ ‫‪٪ 4.0‬‬ ‫‪٪ 3.0‬‬ ‫‪٪ 2.5‬‬ ‫‪٪ 2.5‬‬ ‫‪٪ 2.0‬‬ ‫‪٪ 1.0‬‬ ‫‪٪ 2.0‬‬

‫جدول ( ‪) 1 – 2‬‬ ‫الن�سبة المئوية لوجود بع�ض العنا�صر في‬ ‫الق�شرة الأر�ضية‬

‫م ��ن الحقائق العجيبة في ه ��ذا الكون �أن اهلل �سبحانه‬ ‫وتعال ��ى قد �أوج ��د العديد من العنا�ص ��ر فيه فنجد �أن‬ ‫العنا�ص ��ر (‪ )92‬الأول ��ى تع ��رف بالعنا�ص ��ر الطبيعي ��ة‬ ‫وتب ��د�أ بالهيدروجي ��ن وتنتهي باليوراني ��وم و توجد هذه‬ ‫العنا�ص ��ر عل ��ى الأر� ��ض بن�س ��ب معين ��ة كم ��ا يو�ضحها‬ ‫الج ��دول ( ‪ . )1 – 2‬مق ��درة من ��ه �سبحان ��ه وتعال ��ى‬ ‫)‪( .‬الرعد ‪) 8 :‬‬ ‫لقوله‪(:‬‬ ‫ث ��م قام العلماء بف�ض ��ل ما وهبه ��م اهلل تعالى من عقل‬ ‫مفك ��ر بت�صنيع العديد من العنا�ص ��ر الأخرى حتى بلغ‬ ‫عددها حاليا �أكثر من ‪ 115‬عن�صرا ‪.‬‬

‫‪29‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫الف�صل الثاني‬

‫كل العنا�صر المعروفة م�صنفة فيما ُيعرف بـ ‪ :‬الجدول الدوري ‪,‬و معظمها مواد �صلبة �أو غازات عند درجة‬ ‫الحرارةالعادية �أوعندمانبحثعنماهيةهذهالعنا�صرنجد �أنها تتكون مندقائق �أ�صغرمنهاتدعىذرات‪.‬تعرف‬ ‫الذرة(‪ )atom‬على �أنها �أ�صغر جزء من العن�صر يمكن �أن يدخل فى التفاعالت الكيميائية دون �أن ينق�سم‪.‬‬

‫�سم عدداَ من العنا�صر الموجودة فى محيطك ‪ ,‬ثم اذكر ا�ستخداماً لكال منها ما �أمكن ‪.‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬

‫‪– 2‬ال ُم َر َّك َباتُ‬

‫‪Compounds‬‬

‫ال �شك �أنك تعرف ملح الطعام !‬ ‫ما ا�سمه الكيميائي؟‬ ‫ما �صيغته ؟‬ ‫ما العنا�صر الداخلة في تركيبه ؟‬ ‫قارن بين خوا�ص ملح الطعام والعنا�صر المكونة له ‪ .‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫ما الن�سبة العددية للعنا�صر المكونة لملح الطعام ؟ وماذا يحدث لو تغيرت هذه الن�سبة ؟‬ ‫ذكرنا عن العن�صر �أنه وحدة بناء المادة ويمكن �أن يوجد ب�شكل غير م�ستقل ‪� ،‬إن هذا الوجود يمكن �أن‬ ‫يكون على هيئتين �أحدهما هي هيئة المركب والأخرى �سي�أتي ذكرها !‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪30‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬ ‫فمـ ��ا هو المركـب ؟ يع َّرف المركب ب�أنه ‪ :‬م ��ادة تنتج من اتحاد بين عن�صرين �أو �أكثر اتحاد ًا كيميائي ًا بن�سب‬ ‫وزنية معينة بحيث تختلف في خوا�صه عن خوا�ص مكوناته ‪.‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫خ�صائ�ص المركب ‪:‬‬ ‫من خالل التعريف يمكن تحديد خوا�ص المركب ب�شكل عام وهي ‪:‬‬ ‫• �أن اتحاد العنا�صر لتكوين المركبات يتم بن�سب وزنية ثابتة ‪.‬‬ ‫ح�ضر المركب عن طريق التفاعل الكيميائي بين مادتين �أو �أكثر ‪.‬‬ ‫• ُي َّ‬ ‫• العنا�صر المكونة للمركب تفقد خوا�صها الأ�سا�سية ‪.‬‬ ‫• يمكن ف�صل مكونات المركب بالطرق الكيميائية فقط ‪.‬‬

‫اكت���ب قائم���ة لأكب���ر عدد ممكن من �أ�سم���اء المركبات التي تجدها في محيط���ك وحدد العنا�صر‬ ‫التي يتكون منها كل مركب‪.‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬

‫‪ – 3‬المـخـلـ ــوط‬

‫‪Mixture‬‬

‫�أعط ��ى معل ��م الكيمياء الطالب �سعيد قليال من برادة الحديد لي�أخذها �إل ��ى مختبر المدر�سة وبينما هو في‬ ‫طريقه �إليه ا�صطدم بزميله �سالم ف�سقطت برادة الحديد في فناء المدر�سة واختلطت بالرمل !‬ ‫ما الذي �سيفعله �سعيد ؟‬ ‫كيف �سيرجع �سعيد برادة الحديد كما كانت نقية ؟‬ ‫كيف �ست�ساعد �سعيد ؟‬

‫‪31‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬ ‫�أخبر زمالء �سعيد المعلم بما حدث ل�سعيد ب�سبب ا�صطدامه بزميله �سالم فابت�سم وقال لنتمكن من م�ساعدة‬ ‫�سعيد و�سالم ال بد �أن نتعرف على خوا�ص ال�شكل الثالث من �أ�شكال المادة !‬

‫الف�صل الثاني‬

‫حينم ��ا توجد مادت ��ان مجتمعتان ب�أي ن�سبة دون حدوث اتحاد كيميائي بينهم ��ا ف�إنهما تكونان مخلوط ًا ولي�س‬ ‫مركبا ‪ .‬وال يتكون المخلوط من عنا�صر فح�سب بل من مركبات �أي�ض ًا ‪.‬‬

‫خ�صائ�ص المخلوط‪-:‬‬ ‫• المواد المكونة للمخلوط تخلط ب�أي ن�سبة‪.‬‬ ‫• يح�ضر بخلط مادتين �أو �أكثر دون حدوث تفاعل كيميائي‪.‬‬ ‫• تحتفظ المواد المكونة للمخلوط ب�صفاتها الأ�سا�سية‪.‬‬ ‫• يمكن ف�صل مكوناته بالطرق الفيزيائية‪.‬‬

‫ما الفرق بين المخاليط المتجان�سة‬ ‫وغير المتجان�سة ؟ مع ذكر الأمثلة‪.‬‬

‫ال�سبائك ‪:‬‬ ‫ال�سبيك ��ة ه ��ي خليط م ��ن فلزين �أو �أكث ��ر �أو فلز مادة مع‬ ‫�أخ ��رى‪ ،‬وتجمع ال�سبائ ��ك بين خ�صائ�ص الفل ��زات المختلفة‬ ‫التي تكونها مثل الخف ��ة والقوة ‪ .‬فعندما ي�ضاف فلز �إلى �آخر‬ ‫ت�ساع ��د ذرات ��ه على تقوي ��ة الفل ��ز الأول ‪ ،‬وتفع ��ل ذلك بجعل‬ ‫�أج ��زاء الفلز تتما�سك معا ‪ ،‬مما يمن ��ع انزالق ال�صفوف فوق‬ ‫بع�ضه ��ا ‪ .‬وتتوقف خ�صائ�ص ال�سبيك ��ة على مكوناتها ‪ ،‬فمثال‬ ‫الف ��والذ هو �سبيكة من الحدي ��د والكربون‪ ،‬و تجمع بين القوة‬ ‫و�سهولة اال�ستعمال ويمكن ت�شكيله ب�سهولة في ور�شة الحدادة‬ ‫ب�أ�شكال متعددة ويمكن �أي�ضا �صهره دون �إطالق �أبخرة �سامة‪.‬‬ ‫وت ��زداد خ�صائ� ��ص الفوالذ للمق ��اوة ب�إ�ضاف ��ة المنجنيز له‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪32‬‬

‫�شكل ( ‪) 5 – 2‬‬ ‫ت�صنع خطوط ال�سكك الحديدية‬ ‫من الفوالذ المقوى بالمنجنيز‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫اكتب قائمة لأكبر عدد ممكن من المخاليط التي تجدها في مطبخ منزلك‪.‬‬

‫( ‪ ) 3 – 2‬التمييز بين المخاليط والمركبات‪.‬‬ ‫توجد المخاليط والمركبات في الطبيعة فكيف تفرق بينهما ؟‬ ‫الخطوات ‪:‬‬ ‫‪ -1‬اخل ��ط ب�أي ن�سب ��ة كمي ًة من برادة الحدي ��د وم�سحوق الكبريت‬ ‫هل اتحد الكبريت مع الحديد ؟ اختبر خوا�صهما ‪.‬‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪............................................................‬‬

‫المواد والأدوات‪:‬‬ ‫م�سحوق كبريت ‪ ,‬برادة حديد‪,‬‬ ‫لهب ‪ ،‬جفنة مغناطي�س ‪ ,‬زجاجة‬ ‫�ساعة‪.‬‬

‫�‬ ‫�‬ ‫��‬ ‫حديد ��‬ ‫���‬ ‫�‬ ‫�‬ ‫��(�‬ ‫� (–‪)–72‬‬ ‫�‪2‬‬ ‫� )(‪� – 2‬شكل‬ ‫�شكل ( ‪6�–��2‬‬ ‫‪)7‬‬ ‫‪)6‬‬

‫‪ -2‬اقترح طريقة لف�صل الحديد عن الكبريت‬

‫كبريت‬

‫‪............................................................‬‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫�شكل ( ‪) 8 – 2‬‬ ‫مخلوط الحديد والكبريت‬

‫‪33‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪ -3‬اخلط كتلة معلومة من برادة الحديد مع �أخرى من الكبريت‬ ‫في جفنة و�سخن ب�شدة لمدة ‪ 15‬دقيقة ‪ ،‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪ -4‬هل اتحد الكبريت مع الحديد ؟ اختبر خوا�صه الناتج ‪.‬‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪-5‬جرب الطريقة ال�سابقة لف�صل الحديد عن الكبريت؛ ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪............................................................‬‬ ‫‪�-6‬أ�ضف حم�ض الكلور �إلى الناتج ال�سابق ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪............................................................‬‬

‫�شكل ( ‪) 9 – 2‬‬ ‫ت�سخين مخلوط الحديد والكبريت‬

‫�شكل ( ‪ ) 10 – 2‬مركب كبريتيد‬ ‫الحديد ‪II‬‬

‫م���ن خ�ل�ال فهم���ك لخوا�ص المركبات والمخالي���ط لخِّ �ص في الجدول التال���ي �أهم الفروق بين‬ ‫المركب والمخلوط ‪.‬‬ ‫وجه المقارنة‬

‫المركب‬

‫ن�سب المواد بع�ضها �إلى بع�ض‬ ‫نوع االتحاد بين المادتين‬ ‫خوا�ص مكوناتها‬ ‫طرق الف�صل بينهما‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪34‬‬

‫المخلوط‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫الجزيء‬

‫‪Molecule‬‬

‫ما �أ�صغر جزء في العن�صر ؟‬ ‫ما �أ�صغر جزء في المركب ؟‬ ‫ما �أ�صغر جزء في العن�صر والمركب مع ًا ؟‬

‫‪Rn‬‬

‫‪Xe‬‬

‫‪Kr‬‬

‫‪Ar‬‬

‫جــزيئات �أحـادية الــذرات‬

‫‪He Ne‬‬

‫�أنواع الجزيئات ‪:‬‬ ‫‪ -1‬جزيئات متجان�سة الذرات‪ ،‬وقد تكون‪:‬‬ ‫• �أحادية الذرة؛ مثل‪:‬‬

‫‪He , Ar‬‬

‫• ثنائية الذرة‪ ،‬مثل ‪:‬‬

‫‪O2 , N2‬‬

‫• عديدة الذرات ‪ ،‬مثل‪:‬‬

‫‪O3 , S8‬‬

‫جــزيئات ثـنائية الذرة‬

‫‪ -2‬جزيئات غير متجان�سة الذرات ‪ ،‬وقد تكون ‪:‬‬ ‫• ثنائية الذرة ‪ ،‬مثل ‪HF , ZnS :‬‬ ‫• عديدة الذرات مثل ‪H2O , SO2 :‬‬

‫جــزيـئات عـديـدة الذرات‬

‫�شكل (‪) 11 – 2‬‬ ‫�أنواع الجزيئات‬ ‫�صنف الجزيئات التالية ‪P4 , Ne , Br2 , NH3 , H2SO4 :‬‬

‫جزيئات متجان�سة الذرات ‪...................................................................... :‬‬ ‫جزيئات غير متجان�سة الذرات ‪................................................................. :‬‬

‫‪35‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫�سب ��ق و�أن در�سن ��ا �أن العن�صر ه ��و �أب�سط �أ�شكال الم ��ادة و�أن الذرة هي الوحدة الأ�سا�سي ��ة له وفي �أغلب‬ ‫الأحي ��ان ال يوج ��د العن�صر �إال على هيئة تج ّم ٍع لع ��دد من ذراته ي�ساوي على الأقل ذرتي ��ن فيقال ب�أنه موجود‬ ‫ب�ش ��كل ج ��زيء مما يعني �أن الجزيء هو الوحدة الأ�سا�سية للمادة �سواء كان���ت عن�صرا �أو مركبا‪ ،‬ويمكن �أن‬ ‫توجد ب�شكل حر ( منفرد ) بحيث تحتفظ بخوا�ص المادة ‪.‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫الرموز الكيميائية‬

‫‪Chemical Symbols‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫بع ��د �أن �أ�صب ��ح ع ��دد العنا�ص ��ر �أكث ��ر م ��ن ‪ 100‬عن�ص ��ر‬ ‫وكان م ��ن غي ��ر المنا�س ��ب ا�ستعم ��ال الكلم ��ات والجم ��ل‬ ‫لو�ص ��ف العنا�ص ��ر الكيميائي ��ة فقد ب ��د�أ العلم ��اء بالتفكير في‬ ‫طريق ��ة يعب ��رون به ��ا ع ��ن العنا�ص ��ر الكيميائي ��ة فا�ستخدموا‬ ‫الرم ��وز ‪ ،‬والرم ��ز م ��ا ه ��و �إال طريق ��ة للتعبي ��ر ع ��ن العنا�صر‬ ‫وه ��و بمثاب ��ة الح ��روف الهجائي ��ة المكون ��ة للغ ��ة الكيمي ��اء‪.‬‬ ‫ف ��كان العالم الإنجليزي دالتون عام ‪1844 – 1766‬م �أول‬ ‫م ��ن فكر في ا�ستخدام رموز العنا�صر لت�سهيل درا�ستها كما في‬ ‫الج ��دول (‪ )2–2‬وتمك ��ن العال ��م ال�سوي ��دي بريزيليو� ��س من‬ ‫�إبدال رموز دالتون التخيلية وال�شكلية �إلى الرموز الحالية ‪.‬‬

‫جدول ( ‪) 2 - 2‬‬ ‫رموز دالتون ال�شكلية( لالطالع فقط)‬

‫كيف فكر بريزيليو�س في ا�شتقاق الرموز ؟‬ ‫ال�شتقاق الرموز قواعد فقد اتفق على �أخذ الحرف الأول من اال�سم الإنجليزي للعن�صر على �أن يكتب‬ ‫ب�شكل كبير وعند ا�شتراك �أكثر من عن�صرين في الحرف الأول يكون رمز العن�صر الذي اكت�شف �أوال‬ ‫مك ��ون من الح ��رف الأول والثاني والعن�صر الثاني رمزة مكون م ��ن الأول والثالث على �أن يكتب الأول‬ ‫ب�شكل كبير والحرف الثاني ب�شكل �صغير وهكذا‪ ،‬وقد ت�شتق الرموز من �أ�سماء العنا�صر باللغة الالتينية‬ ‫وبع� ��ض الرموز م�شتقة من عنا�صر من�سوبة �أ�سما�ؤها لأ�سماء مكت�شفيها من العلماء مثل كوريوم ن�سبة‬ ‫لمكت�شفته مدام كوري و�آين�شتانيوم ن�سبة �إلى �ألبرت �أين�شتاين ونوبليوم ن�سبة �إلى �ألفريد نوبل وبع�ضها‬ ‫م�شتقة من �أماكن اكت�شافها مثل بولنيوم في بولندا وكاليفورنيوم في جامعة كاليفورنيا و�أمريكيوم كما‬ ‫�أن بع�ضها م�شتقة من بع�ض العنا�صر المن�سوب ا�سمها لأحد الكواكب ال�سيارة �أورانو�س ‪ ,‬بلوتو ‪ ,‬نبتونيوم‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪36‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬ ‫ا�سم العن�صر‬

‫‪name of the element‬‬

‫‪Symbol‬‬

‫الرمز‬

‫باالنجليزية‬ ‫‪Hydrogen‬‬

‫‪H‬‬

‫�أك�سجين‬

‫‪Oxygen‬‬

‫‪O‬‬

‫فلور‬

‫‪Fluorine‬‬

‫‪F‬‬

‫نيتروجين‬

‫‪Nitrrogen‬‬

‫‪N‬‬

‫كربون‬

‫‪Carbon‬‬

‫‪C‬‬

‫كال�سيوم‬

‫‪Calcium‬‬

‫‪Ca‬‬

‫كلور‬

‫‪Chlorine‬‬

‫‪Cl‬‬

‫كروم‬

‫‪Chromium‬‬

‫‪Cr‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫بالعربية‬ ‫هيدروجين‬

‫جدول ( ‪ ) 3 - 2‬قائمة بعنا�صر ذات رموز م�شتقة من �أ�سمائها باللغة الإنجليزية‬

‫اال�سم بالالتيني‬

‫الرمز‬

‫اال�سم بالإنجليزي‬

‫‪Cuprum‬‬

‫‪Cu‬‬

‫‪Copper‬‬

‫الإ�سم باللغة العربية‬ ‫نحا�س‬

‫‪Ferrum‬‬

‫‪Fe‬‬

‫‪Iron‬‬

‫حديد‬

‫‪Argentum‬‬

‫‪Ag‬‬

‫‪Silver‬‬

‫ف�ضة‬

‫‪Natrium‬‬

‫‪Na‬‬

‫‪Sodium‬‬

‫�صوديوم‬

‫‪Aurum‬‬

‫‪Au‬‬

‫‪Gold‬‬

‫ذهب‬

‫‪Kalium‬‬

‫‪K‬‬

‫‪Potassum‬‬

‫بوتا�سيوم‬

‫جدول (‪ ) 4 – 2‬قائمة بعنا�صر ذات رموز م�شتقة من �أ�سمائها باللغة الالتينية‬

‫�أهمية الرموز الكيميائية‪:‬‬ ‫الرم ��ز الكيميائي لي�س مجرد اخت�صار ال�سم العن�صر ق�صد به �سهولة الكتابة وتي�سير التعامل بل �إنه يحتوي‬ ‫على معلومات كمية وكيفية محددة ‪.‬‬

‫‪37‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬

‫اكتب مدلول الرموز التالية‬

‫الف�صل الثاني‬

‫الرمز مع الرقم‬

‫مـدلـوله‬

‫‪O‬‬

‫ذرة واحدة من الأك�سجين‬

‫‪2O‬‬

‫ذرتان من الأك�سجين‬

‫‪O2‬‬

‫جزيء واحد من الأك�سجين مكون من ترابط ذرتين‬

‫‪3O2‬‬

‫ثالثة جزيئات �أك�سجين وكل جزيء مكون من ترابط ذرتين ‪.‬‬

‫ال�صيغ الكيميائية‬

‫‪Chemical formulas‬‬

‫هي طريقة للتعبير عن �صيغة المركب الكيميائي بالرموز ويت�ضح من ال�صيغة الكيميائية �أمران ‪:‬‬ ‫‪ -1‬العنا�صر الداخلة في تركيب المركب ‪.‬‬ ‫‪ -2‬الأعداد الن�سبية لذرات كل عن�صر في المركب والتي تدل عليها الأعداد ال�سفلية �أما �إذ لم يكتب عدد‬ ‫�سفل ��ي فه ��ذا يدل على �أن الع ��دد ال�سفلي ي�ساوي واحد ‪ .‬فمث ًال ‪� :‬صيغ ��ة حم�ض الكبريت ( ‪)H2SO4‬‬ ‫تعني �أنه يحتوي على ذرتي هيدروجين وذرة كبريت و�أربع ذرات من الأك�سجين ‪.‬‬ ‫ما مدلوالت ال�صيغ التالية ؟‬ ‫ال�صيغة مع الرقم‬

‫مدلولها‬

‫‪H2O‬‬

‫ج ��زيء من الماء مكون م ��ن ارتباط ذرتي هيدروجين م ��ع ذرة �أك�سجين‬ ‫ث�ل�اث جزيئات من ثاني �أك�سيد الكربون كل جزيء منها مكون من ترابط‬ ‫ذرة كربون وذرتي �أك�سجين‬

‫‪3CO2‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪38‬‬

‫المادة و�أ�شكالها‬ ‫ال�صيغة الكيميائية‬

‫ا�سم المركب‬ ‫كربونات ال�صوديوم‬ ‫كربونات الكال�سيوم‬ ‫كربونات المغني�سيوم‬ ‫هيدروك�سيد البوتا�سيوم‬ ‫هيدروك�سيد ال�صوديوم‬ ‫هيدروك�سيد الكال�سيوم‬ ‫هيدروك�سيد الألومنيوم‬ ‫نترات ال�صوديوم‬ ‫حم�ض النتروجين‬ ‫كبريتات ال�صوديوم‬ ‫كبريتات المغني�سيوم‬ ‫كبريتات الألومنيوم‬ ‫حم�ض الكبريت‬ ‫بيكربونات ال�صوديوم‬

‫‪Na2 CO3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪CaCO3‬‬ ‫‪MgCO3‬‬ ‫‪KOH‬‬ ‫‪NaOH‬‬ ‫‪Ca(OH)2‬‬ ‫‪Al(OH)3‬‬ ‫‪NaNO3‬‬ ‫‪HNO3‬‬ ‫‪Na2SO4‬‬ ‫‪MgSO4‬‬

‫‪Al2(SO4)3‬‬ ‫‪H2SO4‬‬ ‫‪NaHCO3‬‬

‫جدول ( ‪ ) 5 – 2‬ال�صيغ الكيميائية لبع�ض المركبات‬

‫‪ -1‬اذكر مدلول ال�صيغ الكيميائية الآتية ‪:‬‬

‫‪NH3 ، 2HNO3‬‬

‫‪..........................................................................................‬‬ ‫‪ -2‬اكتب ال�صيغ الكيميائية التي تدل على ما يلي ‪:‬‬ ‫جزيئان من ثاني �أك�سيد النيتروجين ‪:‬‬ ‫‪..........................................................................................‬‬ ‫�أربعة جزيئات من �أول �أك�سيد الكربون ‪:‬‬ ‫‪..........................................................................................‬‬

‫‪39‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫����س‪ : 1‬يوج���د العدي���د من الأمثل���ة على المخالي���ط المتجان�سة والغي���ر متجان�سة في‬ ‫العالم المحيط بنا ‪ .‬كيف ت�صنف ك ًّ‬ ‫ال مما يلي ‪:‬‬ ‫م ��اء البح ��ر ‪ .‬اله ��واء غي ��ر المل ��وث ‪ .‬الدخ ��ان ‪ .‬القه ��وة ال�س ��ادة ‪ .‬ال�ضب ��اب الدخاني ‪ .‬القط ��ع النقية‬ ‫المعدنية‪.‬‬

‫�س‪� : 2‬أكمل الجدول التالي ‪:‬‬ ‫الرمز الكيميائي‬

‫ا�سم العن�صر‬ ‫ف�سفور‬ ‫بوتا�سيوم‬

‫‪F‬‬ ‫‪Cr‬‬ ‫‪Hg‬‬

‫منجنيز‬ ‫بروم‬ ‫حديد‬ ‫‪S‬‬ ‫‪Ag‬‬ ‫‪Au‬‬

‫‪40‬‬

‫�س‪ : 3‬اكتب ال�صيغ الكيميائية لكل مما يلي ‪:‬‬ ‫�أ ‪ -‬مركب مكون من ‪ :‬ذرة كبريت وذرتين �أك�سجين لكل جزيء‪.‬‬ ‫ب – مركب مكون من ‪ :‬ذرتي �صوديوم وذرة كربون و ثالث ذرات �أك�سجين لكل جزيء‪.‬‬ ‫جـ ‪ -‬مركب مكون من ‪ :‬ذرة �ألومينيوم وثالث ذرات كلور لكل جزيء‪.‬‬

‫�س‪ : 4‬م ِّيز بين معاني الم�صطلحات التالية مع ذكر مثال لكل منها ‪ :‬العن�صر ‪،‬‬ ‫المركب ‪ ،‬المخلوط ‪ ,‬الذرة ‪،‬الجزيء‪.‬‬ ‫����س‪ : 5‬م���ا الفرق بين الخا�صية الفيزيائي���ة والخا�صية الكيميائية ؟ فكر في �أمثلة لم‬ ‫ترد في الكتاب ‪.‬‬ ‫�س‪� : 6‬أي المواد التالية مركبات ‪� :‬أمونيا – يوريا – ماء – كرة حديد – �صمغ ؟‬

‫�س‪ : 7‬اذكر ثالثة �أمثلة من م�شاهداتك اليومية على تغيرات كيميائية ‪.‬‬ ‫�س ‪: 8‬ما مدلوالت الرموز وال�صيغ الآتية ‪:‬‬ ‫مدلولها‬

‫ال�صيغة مع الرقم‬ ‫‪3H2‬‬ ‫‪2H3PO4‬‬ ‫‪Al3(SO4)3‬‬ ‫‪5Na‬‬

‫‪41‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪- 1‬‬ ‫‪ -2‬‬ ‫‪ -3‬‬ ‫‪ -4‬‬ ‫‪ -5‬‬ ‫‪- 6‬‬ ‫‪ -7‬‬

‫تو�ضح �أهميةالتجريب فى علم الكيمياء للتو�صل �إلى مكونات المادة والذرة ‪.‬‬ ‫ت�شرح مراحل تطور الذرة من الع�صور القديمة �إلى الع�صر الحديث ‪.‬‬ ‫تذكر قوانين االتحاد الكيميائي‪.‬‬ ‫تتو�صل �إلى المفهوم الحديث للذرة من خالل النظرية الذرية الحديثة‪.‬‬ ‫تحدد خوا�ص الدقائق الأ�سا�سية للذرة‪.‬‬ ‫تميز بين العدد الذري والعدد الكتلي‪.‬‬ ‫تفرق بين النظائر والمتكاتالت‪.‬‬

‫‪42‬‬

‫�شغ ��ل تركيب الم ��ادة عقول العلماء من ��ذ �آالف ال�سنين ‪ ,‬وب ��ذل العلماء ال�شيء الكثير ك ��ي يجعلوا البيئة‬ ‫الطبيعي ��ة المحيطة مفهوم ًة للعقل الب�شري ‪ ,‬وقد �سجل تاريخ الكيمياء درا�سة لتركيب المادة والقوانين التي‬ ‫تحك ��م االتح ��اد الكيميائي بين المواد من �أجل تكوين مفهوم �صحيح لل ��ذرة والتركيب الحقيقي لها والتو�صل‬ ‫�إل ��ى ما يع ��رف بالنظرية الذرية الحديثة التي �أثبتت قدرتها على تف�سير الكثير من الحقائق العلمية؛ و حاول‬ ‫الإن�س ��ان منذ القدم معرفة مكونات المادة �إال �أنه لم تتوفر لديه �آنذاك �أدوات وو�سائل للدرا�سة فاعتمد على‬ ‫عقله وكل ماهو مح�سو�س والأفكار الفل�سفية ال�سائدة ‪.‬‬ ‫نار‬ ‫فالبابلي���ون اعتب ��روا �أن الم ��اء هو �أ�سا�س جمي ��ع المواد‪,‬‬ ‫وال�صيني���ون وفال�سف���ة اليونان اعتب ��روا �أن المادة مكونة من‬ ‫تراب‬ ‫الماء‪ ,‬والهواء‪ ،‬والتراب‪ ,‬والنار ‪� .‬شكل ( ‪) 1- 3‬‬

‫ولكن ليو�سبي�س وديمقرطو�س دعيا �إلى نظرية �أخرى؛ وهي‬ ‫�أن المادة تتكون من عدد �ضخم من الدقائق غير القابلة لالنق�سام‬ ‫والفناء (الذرة)‪� ,‬إال �أن هذه الفكرة لم يقبل بها �أر�سطو و�أعاد‬ ‫فكرة �أن المادة تتكون من ماء‪ ,‬وهواء‪ ,‬وتراب‪ ،‬ونار ‪.‬‬

‫هواء‬

‫ماء‬

‫�شكل ( ‪ ) 1 – 3‬مكونات المادة‬

‫وف ��ي الق ��رن ال�ساد�س ع�ش ��ر رف�ض بيكُ���ن �آراء �أر�سطو و�أعاد فكرة تكوين الم ��ادة من ذرات ‪ ,‬وا�ستمرت‬ ‫النظري ��ات والأفكار الفل�سفية حتى منت�صف القرن ال�سابع ع�شر وبداية القرن الثامن ع�شرحيث بد�أ الإن�سان‬ ‫ب�إجراء التجارب وا�ستخدام �أدوات ومقايي�س معينة ‪.‬‬ ‫و قام علماء الع�صر الحديث؛ و منهم بويل و�شارل ونيوتن وغيرهم‬ ‫ب�إجراء بع�ض التجارب ليثبتوا �أن المادة تتكون من ذرات ‪.‬‬

‫‪43‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫( ‪ ) 1 – 3‬المادة تتكون من دقائق �صغيرة ج ًّدا (ذرات)‪.‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪� -1‬أح�ض ��ر ك�أ�س ًا ب ��ه ماء و�ضع فيه ب�ضع بل ��ورات من مادة‬ ‫برمنجنات البوتا�سيوم؛ ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪..........................................................‬‬ ‫ف�سر ماتالحظه ‪.‬‬ ‫‪..........................................................‬‬

‫�شكل ( ‪) 2 – 3‬‬ ‫�إ�ضافة بلورات برمنجنات‬ ‫البوتا�سيوم �إلى الماء‬

‫‪� -2‬ضع قلي ًال من العطر على راحة يديك ‪ ,‬ثم انتظرفترة من الزمن ‪،‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫ف�سر ماتالحظه ‪.................................................................................‬‬ ‫‪................................................................................................‬‬

‫من خالل الن�شاط ال�سابق يت�ضح لنا �أن المادة تتكون من دقائق �صغيرة جد ًا تدعى الذرات ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪44‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫قوانين االتحاد الكيميائي ‬

‫�شكل( ‪ ) 3 – 3‬قانون حفظ الكتلة‬

‫( ‪ ) 2 – 3‬مقارنة كتل المتفاعالت مع كتل النواتج‪.‬‬ ‫المواد والأدوات ‪:‬‬ ‫نترات الف�ضة‪ ,‬ماء مقطر‪ ,‬ك�أ�س مخروطي (‪250‬مل)‪� ,‬أنبوبة اختبار‪ ,‬حم�ض الكلور المخفف‪،‬‬ ‫خيط ‪� ,‬سدادة مطاطية ‪ ,‬ميزان ذو كفتين ‪.‬‬ ‫التجربة‬ ‫ح�ضر محلول نترات الف�ضة ‪ ,‬و�ضعه في دورق مخروطي‬

‫الم�شاهدة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫�ضع حم�ض الكلور المخفف في �أنبوبة اختبار‬ ‫اربط الأنبوبة بخيط و�أنزلها داخل الدورق بحيث ال تختلط‬ ‫مع محلول نترات الف�ضة ‪ ,‬ثم �أغلق الدورق ب�سدادة مطاطية ؛‬ ‫زن الدورق المغلق ( وبه المحلوالن) قبل التفاعل بينهما ‪ ,‬ثم‬ ‫اخلطهما مع ًا و ِزنْهما بعد التفاعل ؛ وقارن بين الكتلتين ماذا‬ ‫ت�ستنتج من المقارنة ؟‬

‫‪45‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ق ��ام بري�ستلي ب�إج ��راء العديد من التجارب ولكنه ل ��م ي�ستطع �أن يف�سر مالحظاته تف�سي ��ر ًا دقيق ًا نظر ًا‬ ‫لع ��دم ا�ستخدامة للميزان ث ��م �أعاد الفوازييه تج ��ارب يري�ستلي با�ستخدام الميزان ‪ ,‬وم ��ن �أ�شهر التجارب‬ ‫الت ��ى ق ��ام به ��ا الفوازييه �أن ��ه �أخ ��ذ عينة م ��ن الق�صدير‬ ‫تفاعل كيميائي‬ ‫وو�ضعه ��ا فى �إناء و�أحكم �إغالق ��ه وقام بوزنه ب�شكل دقيق‬ ‫ثم �سخن الإناء فتحول الق�صدير �إلى م�سحوق �أبي�ض وقام‬ ‫نواتج‬ ‫متفاعالت‬ ‫بوزنه بع ��د �أن برد فوجد �أن الكتلتي ��ن قبل وبعد الت�سخين‬ ‫مت�ساويتين ‪ ,‬فو�ضع قانون حفظ الكتلة ( حفظ المادة ) ‪.‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫حم�ض الكلور المخفف‬ ‫نترات الف�ضة‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�شكل ( ‪ ) 4 – 3‬مقارنة الكتلة قبل التفاعل بالكتلة بعد التفاعل‬

‫قان���ون حف���ظ الكتل���ة ‪ :‬عن���د ح���دوث �أى تفاع���ل كيميائ���ي ف����إن كتل���ة الم���واد الناتجة م���ن التفاعل‬ ‫ت�ساوي كتلة المواد المتفاعلة ‪.‬‬

‫قانون الن�سب الثابتة‬

‫‪The law of definite proportion‬‬

‫بع ��د تج ��ارب كيميائية عديدة تو�صل العال ��م الم�سلم عز الدي ��ن الجلدكي ثم العال ��م الفرن�سي برو�ست‬ ‫‪� proust‬إلى �أن المركبات تحتوي على ن�سب ثابتة من العنا�صر المكونة لها وال تتغير هذه الن�سب لهما مهما‬ ‫اختلف ��ت ط ��رق تح�ضير المركب ؛ فمث ًال يتك ��ون الماء من الهيدروجين والأك�سجين بن�سب ��ة وزنية ثابتة مهما‬ ‫اختلفت طرق تح�ضيره ‪.‬‬ ‫قان���ون الن�س���ب الثابت���ة ‪ :‬كل مركب كيميائي مهما اختلفت طرق تح�ضي���ره ف�إنه يتركب من عنا�صره‬ ‫نف�سها متحدة مع بع�ضها بن�سبة وزنية ثابتة ‪.‬‬ ‫�إذا �أحرقنا ‪ 12‬جرام ًا من المغني�سيوم في الأك�سجين ينتج من ذلك ‪ 20‬جرام ًا‬ ‫م ��ن �أك�سيد المغني�سيوم ‪ ,‬ما الن�سبة المئوية لعن�صر المغني�سيوم والأك�سجين ؟‬

‫الحل ‪:‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الن�سبة المئوية لعن�صر المغني�سيوم =‬

‫‪46‬‬

‫كتلة عن�صر المغني�سيوم‬ ‫كتلة �أك�سيد المغني�سيوم‬

‫× ‪100‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬ ‫‪12‬‬ ‫=‬ ‫‪20‬‬ ‫الن�سبة المئوية لعن�صر الأك�سجين = ‪% 40 = % 60 - % 100‬‬ ‫‪% 60 = 100 x‬‬

‫لدي ��ك عينة م ��ن �أك�سي ��د الكال�سي ��وم تم الح�ص ��ول عليها م ��ن م�صدري ��ن مختلفين‪ ،‬ف� ��إذا عرفت‬ ‫كتل ��ة �أح ��د العنا�ص ��ر المكون ��ة لأك�سي ��د الكال�سي ��وم فاح�سب الن�سب ��ة المئوي ��ة للكال�سي ��وم فيهما ‪.‬‬

‫كتلة �أك�سيد الكال�سيوم‬

‫كتلة الكال�سيوم‬

‫‪ 1.667‬جرام‬

‫‪1‬جرام‬

‫‪5‬جرام‬

‫‪3‬جرام‬

‫الن�سبة المئوية للكال�سيوم‬

‫اح�سب الن�سبة المئوية للأك�سجين ‪.‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫�سجل مالحظاتك حول الن�سب المئوية للعن�صرين ‪.‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬

‫نظرية دالتون‬ ‫ا�ستنت ��ج دالت ��ون �أن اتحاد كميات معينة فقط م ��ن عن�صر ما بكميات محدودة م ��ن عن�صر �آخر لتكوين‬ ‫مرك ��ب معي ��ن يجب �أن يكون مرتبط ًا بك ��ون العن�صر يوجد على �شكل ج�سيمات مح ��دودة المعالم ولي�س على‬ ‫�شكل �سيل مادي متوا�صل غير محدد المعالم ‪،‬و�سميت هذه الج�سيمات المحددة المعالم بالذرات ‪.‬‬

‫‪47‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫عل ��ى �ض ��وء قانون الن�سب الثابتة ف�إنه من المث ��ال ال�سابق نجد �أن �أي كمية نقية م ��ن �أك�سيد المغني�سيوم‬ ‫مهما كان م�صدرها تتكون من ن�سبة ثابتة من عنا�صره هي ‪ % 60 :‬مغني�سيوم ‪� % 40 ,‬أك�سجين ‪.‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬ ‫تو�ص�ل ً�ا �إلى ه ��ذه النتيجة �أراد �أن يعطي تف�سير ًا للنتائج المثيرة الت ��ى ن�ش�أت عن قانون حفظ المادة‬ ‫والن�سب الثابتة‪ ,‬فقدم نظريتة ال�شهيرة‬

‫الف�صل الثالث‬

‫تذكر أن النظري ��ة كما هو معروف ال تمثل حقائق بل �إفترا�ضات ته ��دف �إلى تف�سير الحقائق وعند‬ ‫َّ‬ ‫ظهور حقائق جديدة تعجز فر�ضيات النظرية عن تف�سيرها ترف�ض النظرية ويبد�أ البحث‬ ‫لو�ضع �إفترا�ضات جديدة‬ ‫و�أهم هذه االفترا�ضات التي بنى عليها نظريته ما يلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تتكون المادة من ج�سيمات �صغيرة غير قابلة لالنق�سام ت�سمى ذرات ‪.‬‬ ‫‪ -2‬الذرة �أ�صغر جزء في المادة يدخل في التفاعالت الكيميائية ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ذرات العن�صر الواحد مت�شابهة ولها نف�س الخوا�ص في ال�شكل والحجم والكتلة‪.‬‬ ‫‪ -4‬تختلف العنا�صر باختالف ذراتها ‪.‬‬ ‫‪ -5‬عندما تتحد العنا�صر لتكوين مركبات ف�إن هذا االتحاد يتم ب�أعداد �صحيحة من الذرات‬

‫قانون الن�سب المت�ضاعفة ‪:‬‬ ‫يعتبر قانون الن�سب المت�ضاعفة �أحد االكت�شافات التى تنب�أت بها نظرية دالتون‬ ‫مثال ‪ :‬اتحاد عن�صر الكربون والأك�سجين‬

‫المركب‬

‫وزن الكربون‬

‫وزن الأك�سجين‬

‫‪CO‬‬

‫‪12‬جم‬

‫‪16‬جم‬

‫‪CO2‬‬

‫‪12‬جم‬

‫‪32‬جم‬

‫�أي من العن�صرين في المركبين ال�سابقين يتحد بكتلة ثابتة ؟‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪48‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫�أي منهما يتحد بكتلة متغيرة ؟‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫�أوجد الن�سبة بين العن�صر المتغير في المركبين ‪ ,‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫نالح ��ظ من خالل الجدول �أن ن�سبة الكربون �إلى الأك�سجين في ‪ CO‬هى ‪�16:12‬أو ( ‪) 4:3‬وفي‬ ‫مرك ��ب ‪� 32 : 12 CO2‬أو ( ‪ ) 8:3‬وبه ��ذا يظه ��ر�أن الن�سب ��ة بين ذرتي الأك�سجي ��ن التي تتفاعل مع‬ ‫كتل ��ة ثابت ��ة م ��ن الكربون ه ��ى ‪� 8:4‬أو ‪ 2:1‬وه ��ي ن�سبة عددية ب�سيط ��ة ‪ ,‬وهذا يحقق قان ��ون الن�سب‬ ‫المت�ضاعف ��ة الذي ين�ص على �أنه ‪�:‬إذا اتحد عن�صران وكونَّا مركبين مختلفين ف�إن الن�سبة بين كتلة‬ ‫�أحد العن�صرين التي تتحد مع كتلة ثابتة من العن�صر الآخر هي ن�سبة عددية ب�سيطة ‪.‬‬

‫تركيب الذرة‬ ‫�شغل تركيب الذرة عقول الكثير من العلماء من �أجل تكوين مفهوم �صحيح‬ ‫له ��ا والتو�صل �إلى النظرية الذرية الحديثة التي تتفق مع الحقائق العلمية‬ ‫منذ �آالف ال�سنين ‪ ,‬ففي نهاية القرن الثامن ع�شر قام دالتون بو�ضع نموذج‬ ‫للذرة حيث و�صفها ب�أنها ج�سم كروي ذو كثافة عالية ي�شبه كرة البلياردو ‪.‬‬ ‫وف ��ي الق ��رن التا�س ��ع ع�شر ظه ��رت تجارب عملي ��ة عدي ��دة �أدت في‬ ‫مجموعها �إل ��ى التركيب الدقيق للذرة ويمكن تلخي� ��ص �أهم النتائج التي‬ ‫تو�صل �إليها العلماء خالل تجاربهم كمايلي ‪:‬‬

‫‪49‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 5 – 3‬ذرة دالتون‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪....................................................................................................‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫ا�سم التجربة‬ ‫التحليل الكهربائي‬ ‫لفارادي‬

‫النتيجة‬ ‫�أن الذرة تحتوي على �أج�سام كهربائية �سالبة ال�شحنة‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪� -1‬أن الذرة كرة �صماء موجبة ال�شحنة تنغم�س فيها �شحنات �سالبة‬ ‫التفريغ الكهربائي‬ ‫‪� -2‬أن الذرة متعادلة كهربائي ًا لأن عدد ال�شحنات الموجبة‬ ‫لطم�سن‬ ‫ي�ساوي عدد ال�شحنات ال�سالبة ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 6 – 3‬ذرة طم�سن‬

‫تجربة رذرفورد‬ ‫و�شدويك‬

‫تتركب الذرة من نواة �صغيرة الحجم ثقيلة الكتلة موجبة‬ ‫ال�شحنة محاطة ب�إلكترونات �صغيرة الحجم والكتلة تعادل‬ ‫ب�شحنته ��ا ال�سالبة �شحنة النواة الموجب ��ة ‪.‬ولكن و�صفت‬ ‫ذرة رذرفورد ب�أنها غير م�ستقرة لأنه لم ي�ستطع �أن ي�صف‬ ‫�شكل ( ‪) 7 – 3‬‬ ‫و�ض ��ع الإلكترون ��ات فى الذرة هل هي ثابت ��ة �أم متحركة؟ ذرة رذرفورد و�شدويك‬

‫طيف‬ ‫الهيدروجين‬ ‫الخطي‬ ‫(نظرية بور)‬

‫و�ضع بور نظريته بنا ًء على �أ�س�س معينة منها ت�صور رذرفورد ‪ ,‬نظرية الكم وطيف‬ ‫الهيدروجين؛ حيث ا�شتملت هذه النظرية على عدة فرو�ض حول تركيب الذرة وهي‬ ‫‪-1‬يدورالإلكترون في مدارمحددذيطاقة محددةتعتمدعلىقرب�أو بعدالإلكترون‬ ‫عن النواة ‪.‬‬ ‫‪-2‬يعب ��ر عن طاقة كل مدار بعدد �صحيح ي�سمى ‪ :‬بعدد‬ ‫‪+‬‬ ‫الكم الرئي�س‬ ‫‪ -3‬ال ت�شع الذرة �ضوء ًا �إذا تحرك الإلكترون في مداره‬ ‫المحددولك ��ن �إذا انتقل الإلكت ��رون �إلى مدار ذي �شكل ( ‪ ) 8 – 3‬ذرة بور‬ ‫طاقة �أقل ف�إن الذرة ت�شع �ضوء ًا طاقته ت�ساوي الفرق بين طاقتي المدارين‬ ‫‪ -4‬يدور الإلكترون حول النواة في م�سارات دائرية ويتولد عن دورانه قوة طرد‬ ‫مركزية تعادل قوة جذب النواة للإلكترون ولذلك ف�إن الإلكترونات ال ت�سقط‬ ‫في النواة‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪10‬‬

‫‪50‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫بالرجوع �إلى م�صادر المعلومات اكتب بحث ًا عن التجارب ال�سابقة مو�ضح ًا �أهمية التجريب للو�صول‬ ‫�إلى نتائج علمية‪.‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ق�صور نظرية بور‬ ‫• لم تنجح نظرية بور في تف�سير �أطياف العنا�صر الأخرى الأكثر تعقيد ًا من ذرةالهيدروجين‬ ‫• افتر�ض �أنه يمكن تعيين ك ًال من مكان و�سرعة الإلكترون مع ًا في نف�س الوقت؛ والواقع �أن هذا‬ ‫التعيي ��ن ي�ستحي ��ل عملي ًا لأن الجه ��از الم�ستخدم ال بد �أن يغير من م ��كان �أو �سرعة الإلكترون مما‬ ‫ي�شكك فى �صحة النتائج ‪.‬‬ ‫• افتر�ض �أن الإلكترون يتحرك في م�سار دائري م�ستو وهذا يعني �أن الذرة م�سطحة‪.‬‬ ‫• افتر� ��ض �أن الإلكت ��رون مج ��رد ج�س ��م مادي �سالب ول ��م ي�أخذ في االعتب ��ار الخوا�ص الموجية‬ ‫للإلكترون ‪.‬‬

‫النظرية الذرية الحديثة‬

‫‪The Modern Atomic theory‬‬

‫بع ��د �أن ت�أك ��د العلماء من �أن نموذج بور لم يعط ت�صور ًا كام ًال لتكوين الذرة وخا�صة حركة الإلكترونات حول‬ ‫النواة اتجهوا �إلى معالجة الأمر ب�إدخال تعديالت �أ�سا�سية على نموذجه من �أهمها ‪:‬‬

‫‪51‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬ ‫‪� -1‬إدخال الطبيعة المزدوجة للإلكترون ‪� ,‬أي �أن له طبيعة مادية وخا�صية موجية ‪.‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -2‬مب ��د�أ ع ��دم الت�أكد لهايزنبرج ‪ :‬ال يمك ��ن تحديد مكان و�سرعة الإلكترون بدق ��ة تامة في نف�س الوقت لأن‬ ‫الحركة الموجي ��ة للإلكترون لي�س لها م ��كان محدد ‪ ,‬ولكن‬ ‫تحدي ��د مكان ��ه يخ�ض ��ع لقواني ��ن االحتم ��االت �أي �أن ��ه من‬ ‫المحتم ��ل وج ��ود الإلكت ��رون ب�ص ��ورة كبي ��رة �أو �صغيرة في‬ ‫ه ��ذا الم ��كان �أو ذاك م ��ن الف ��راغ المحيط بن ��واة الذرة ‪.‬‬ ‫‪ -3‬معادلة الحركة الموجية للإلكترون ‪ :‬ا�ستطاع �شرودنجر �أن‬ ‫ي�ص ��ف الحركة الموجية للإلكترون في الذرة بو�ضع معادلة‬ ‫ريا�ضية �سميت بالمعادلة الموجية والتي من خاللها نتمكن‬ ‫من معرفة احتمال وجود الإلكترون في المنطقة التي يتحرك‬ ‫فيه ��ا الإلكترون ح ��ول النواة‪ .‬وق ��د �شبه الأثر ال ��ذي يتركه‬ ‫الإلكترون �أثناءحركتهحولالنواةفيكلاالتجاهات بال�سحابة‬ ‫الإلكتروني ��ة ذات ال�شحن ��ة ال�سالب ��ة والمكان ال ��ذى يحتمل‬ ‫وجود الإلكترون فيه �أكبر ما يمكن ي�سمى بالمجال الإلكتروني ‪.‬‬

‫�شكل (‪ )9 - 3‬تركيب الذرة‬ ‫�إلكترون‬ ‫بروتون‬ ‫نيترون نواة‬

‫�شكل (‪ )10 - 3‬تركيب الذرة‬

‫خوا�ص الدقائق الأ�سا�سية في الذرة‬ ‫من خالل ما �سبق نجد �أن الذرة تتكون من‪:‬‬ ‫النواة ‪ :‬وتحتوي على البروتونات والنيوترونات‬ ‫الإلكترونات‪ :‬وتتحرك حول النواة فى م�ستويات محددة للطاقة ‪.‬‬ ‫• وبعد�أن تعرفنا على مكونات الذرة لنا �أن نت�ساءل ‪� :‬أي جزء من �أجزاء الذرة يحدد معظم كتلتها ؟‬ ‫• ما عالقة عدد الإلكترونات بعدد البروتونات في ذرة العن�صر الحر ( غير المتحدة ) ؟‬ ‫• هل هناك عالقة بين عدد النيوترونات وعدد البروتونات في الذرة ؟ ولماذا ؟‬ ‫للإجابة على هذة الت�سا�ؤالت ال بد من التعرف على خوا�ص الدقائق الأ�سا�سيةالتي يمكن تلخي�صها كمايلي ‪:‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪52‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫البروتون‬

‫‪p‬‬

‫‪1+‬‬

‫‪24-10×1.673‬‬

‫النيوترون‬

‫‪n‬‬

‫�صفر‬

‫‪24-10×1.675‬‬

‫الإلكترون‬

‫‪e‬‬

‫‪1-‬‬

‫‪28-10×9.109‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الدقائق الأ�سا�سية للذرة‬

‫الرمز‬

‫ال�شحنة‬

‫الكتلة بالجرام‬

‫‪� -1‬أكمل الفراغات التالية ‪:‬‬ ‫• الإلكترونات ج�سيمات �صغيرة ‪.............‬ال�شحنة تتحرك حول ‪ ..........‬ب�سرعة هائلة‬ ‫ولها كتلة �صغيرة يمكن �إهمالها بالنظر�إلى كتلة ‪ ...........‬و ‪.............‬‬ ‫• البروتونات ج�سيمات �صغيرة ‪ .............‬ال�شحنة لها كتلة ‪ ..........‬من كتلة الإلكترون بحوالى‬ ‫‪ 1836‬مرة وتوجد ‪ ..........‬النواة ‪.‬‬ ‫• النيوترونات ج�سيمات �صغيرة ‪ ..........‬كهربائي ًا لها كتلة ‪ ..........‬تقريب ًا كتلة البروتون‬ ‫توجد‪ ............‬النواة ‪.‬‬ ‫‪� -2‬أعط تعلي ً‬ ‫ال منا�سباَ للعبارتين الآتيتين‪:‬‬ ‫�أ ‪ -‬النواة تحدد معظم كتلة الذرة‬ ‫‪................................................................................................‬‬ ‫‪................................................................................................‬‬ ‫ب ‪ -‬العن�صر الحر( غير المتحد ) متعادل كهربائي ًا‪.‬‬ ‫‪................................................................................................‬‬ ‫‪................................................................................................‬‬

‫‪53‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫غرائب الج�سيمات‬

‫الف�صل الثالث‬

‫عام ‪1920‬م اعتقد العلماء �أن الذرات تحتوي ثالثة �أنواع من الج�سيمات البروتون ‪ ,‬والنيوترون في‬ ‫النواة‪ ،‬والإلكترون حولها ‪ .‬وبتحطيم الذرات اكت�شف العلماء مئات الج�سيمات الحديثة االكت�شافات‬ ‫لحظي ��ة البقاء ‪ ,‬ف�إن وجودها ي�ؤك ��د �أن البروتونات والنيوترونات لي�س ��ت نهاية النهايات في وحدات‬ ‫بن ��اء الكون الأ�سا�سية كما كان يظن �سابق ًا ‪ .‬ويميل العلماء اليوم �إلى االعتقاد �أن هناك فقط نوعين‬ ‫م ��ن الج�سيمات الأ�سا�سية (الكواركات و اللبتون ��ات) و�أن الكواركات ت�ؤلف البروتونات والنيوترونات‬ ‫بينم ��ا ت�ؤل ��ف اللبتونات الإلكترونات ومثيالتها من الج�سيمات الدقيق ��ة ؛ و�أن ترابط هذه الكواركات‬ ‫واللبتون ��ات يتم بوا�سطة �ضرب ثالث م ��ن الج�سيمات يدعى ( البوزترونات المعيارية ) ‪ ,‬كل ج�سيم‬ ‫م ��ن الج�سيم ��ات دون الذري ��ة له ج�سيم م�ض ��اد ( البوزترون ) ه ��و �صورة مر�آوية لك ��ن حقيقية له ‪.‬‬ ‫وهناك م�صطلحات �أخرى ا�ستخدمت للتعبير كمياً عن الذرات منها ‪:‬‬

‫العدد الذري‬

‫‪The atomic number‬‬

‫خل ��ق اهلل �سبحان ��ة وتعالى الإن�سان و�صوره في �أح�سن �صورة وجعل له من الحقائق والمميزات ما ينفرد‬ ‫بها عن جن�سه ‪ ,‬حيث خلق لكل �شخ�ص ب�صمة خا�صة به تميزه عن غيره وال يمكن ل�شخ�صين �أن تكون لهما‬ ‫نف� ��س الب�صم ��ة ‪ .‬وكذلك �أوجد اهلل �سبحان ��ه وتعالى العديد من العنا�صر ( ‪ 116‬عن�ص ��ر تقريب ًا ) فما الذى‬ ‫يميز العنا�صر بع�ضها عن بع�ض ؟‬ ‫يمثل العدد الذري عدد البروتونات الموجودة فى نواة عن�صر ما ‪.‬‬ ‫وبالن�سبة للذرات المتعادلة ف�إن هذا العدد ي�ساوي عدد الإلكترونات‬ ‫الموجودة في ال ��ذرة ‪ ,‬ولهذا ف�إن الذرة تتميز بعددها الذري وهو‬ ‫دائم ًا عدد �صحيح‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪54‬‬

‫�شكل ( ‪ )11 – 3‬عدد البروتونات‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫العدد الذري = عدد البروتونات = عدد الإلكترونات‬ ‫ويكتب هذا العدد عادة ي�سار �أ�سفل رمز العن�صر ‪.‬‬

‫عدد الكتلة‬

‫الف�صل الثالث‬

‫العدد الذري لذرة الكربون = ‪ 6‬يمكن تمثيله‬

‫‪6C‬‬

‫‪The mass number‬‬

‫• �أي جزء من �أجزاء الذرة يحدد معظم كتلتها ؟‬ ‫• ماالدقائق الموجودة في نواة الذرة ؟‬ ‫عدد الكتلة هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات داخل ذرة العن�صر وهو دائم ًا عدد �صحيح ويكتب‬ ‫عادة ي�سار �أعلى رمز العن�صر‬ ‫عدد الكتلة لذرةالكربون = ‪ 12‬ويمكن تمثيلة ‪C‬‬

‫‪12‬‬

‫النواة‬

‫عدد الكتلة =عدد البروتونات ‪ +‬عدد النيوترونات‬ ‫عدد النيوترونات = عدد الكتلة – عدد البروتونات‬ ‫عدد البروتونات = عدد الكتلة – عدد النيوترونات‬

‫‪ 6‬بروتونات‬

‫‪ 6‬نيوترونات‬

‫‪� 6‬إلكترونات‬

‫�شكل ( ‪ )12 – 3‬تركيب ذرة الكربون‬

‫‪55‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫‪ 39‬نجد �أن‬ ‫لعن�صر البوتا�سيوم ‪19K‬‬ ‫العدد الذري = ‪19‬‬ ‫عدد الكتلة = ‪39‬‬ ‫عدد البروتونات = ‪ 19‬عدد الإلكترونات = ‪19‬‬ ‫عدد النيترونات = ‪20 = 19 – 39‬‬

‫الف�صل الثالث‬ ‫من خالل المعلومات التي در�ستها املأ الفراغ في الجدول الآتي ‪:‬‬

‫العن�صر الرمز‬ ‫بريليوم‬

‫العدد‬ ‫الذرى‬

‫عدد‬ ‫الكتلة‬

‫‪Be‬‬

‫عدد‬ ‫عدد‬ ‫عدد‬ ‫البروتونات الإلكترونات النيوترونات‬ ‫‪4‬‬

‫‪9‬‬

‫‪B‬‬

‫‪6‬‬

‫‪5‬‬ ‫‪13‬‬

‫�ألومنيوم‬

‫‪14‬‬

‫�سيلكون‬ ‫يورانيوم‬

‫النظائر‬

‫‪U‬‬

‫‪92‬‬

‫‪238‬‬

‫‪ISOTOPES‬‬

‫لديك الذرات الآتية ‪:‬‬

‫‪3‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪1‬‬

‫• اذكر كافة مالحظاتك على ذرات عن�صر الهيدروجين ال�سابقة‪.‬‬ ‫• حدد �أوجه ال�شبه واالختالف بينهما‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪14‬‬

‫‪56‬‬

‫‪14‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬ ‫• ما�سبب اختالفها في عدد الكتلة ؟‬ ‫• ماذا ن�سمي مثل هذه العنا�صر ؟‬ ‫ت�سمى مثل هذه العنا�صر بالنظائر ‪.‬‬

‫تريتيوم‬

‫بروتيوم‬

‫ديوتيريوم‬

‫�شكل ( ‪ )13 – 3‬نظائر الهيدروجين‬

‫العن�صر‬

‫نظائره‬

‫العدد الذري عدد الكتلة عدد النيوترونات‬

‫الكربون‬

‫كربون ‪12‬‬ ‫كربون ‪13‬‬ ‫كربون ‪14‬‬

‫‪6‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪6‬‬

‫‪12‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪14‬‬

‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪8‬‬

‫الكلور‬

‫كلور ‪35‬‬ ‫كلور ‪37‬‬

‫‪17‬‬ ‫‪17‬‬

‫‪35‬‬ ‫‪37‬‬

‫‪18‬‬ ‫‪20‬‬

‫توج ��د معظ ��م النظائر على �ش ��كل مخلوط من النظائ ��ر قد ي�صل �إل ��ى ع�شرة نظائر كما ه ��و الحال في‬ ‫الق�صدي ��ر‪ ,‬كما �أن بع�ض العنا�صر لي�س لها نظائر طبيعية مثل الألومنيوم‪ ,‬ال�صوديوم‪ ,‬الفلور وهناك نظائر‬ ‫م�شعة يمكن �إنتاجها بو�سائل ا�صطناعية بزيادة �أو نق�صان عدد النيوترونات في النواة عن طريق �أ�شعة معينة‪.‬‬

‫بالرج ��وع �إلى م�صادر المعلومات المتوفرة لديك ابحث م ��ع زمالئك عن عنا�صر �أخرى لها نظائر‬ ‫واح�سب عدد النيوترونات فيها‪.‬‬

‫‪57‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫النظائر هي ‪ :‬ذرات لعن�صر واحد تختلف في عدد النيوترونات وبالتالي تختلف في عدد الكتلة ومن ثم في‬ ‫كتلتها‪ .‬وتت�شابه في خوا�صها الكيميائية نتيجة ت�ساوي عدد البروتونات ( العدد الذري)‪.‬‬

‫تطور مفهوم الذرة‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ت�ستخدم النظائر الم�شعة في الم�ست�شفيات لدرا�سة وظائف الأع�ضاء‪ .‬فمث ًال عندما يريد الطبيب‬ ‫�أن يدر� ��س وظائف كلية مري�ض ف�إنه ي�ستخدم نظي ��ر ًا م�شع ًا يتجمع في الكلية‪ .‬وتُط ِلق المادة الم�شعة‬ ‫بع�ضها بجهاز الما�سح ليرى الطبيب ال�صورة على الما�سحة ويتبين‬ ‫�أثناء تحللها �أ�شعة جاما ‪ُ .‬يلتقط ُ‬ ‫منه ��ا �إذا كان ��ت الكلية �سليمة �أم ال ‪ .‬كذل ��ك ت�ستخدم النظائر الم�شعة في ع�ل�اج ال�سرطان لتدمير‬ ‫الخالي ��ا ال�سرطانية‪ .‬فمث ًال يمكن ا�ستخدام نظير م�ش ��ع لليود لعالج �سرطان الغدة الدرقية‪.‬فاليود‬ ‫الم�ش ��ع ي�ص ��در �إ�شعاع ًا يقتل الخاليا ال�سرطاني ��ة ‪ .‬وفي ال�صناعة �أي�ض ًا ت�ستخ ��دم النظائر الم�شعة‬ ‫لأغرا�ض كثيرة منها‪ :‬ا�ستخدام �أ�شعة جاما في فح�ص ال�سبائك الفلزية‪ ،‬والك�شف عن نقاط ال�ضعف‬ ‫في لحامات خطوط �أنابيب النفط ‪ .‬وفي الأبحاث ت�ستخدم النظائر الم�شعة في درا�سة �سلوك المواد‬ ‫الكيميائية في ج�سم النبات والحيوان و�أي�ض ًا في تحديد �أعمار المواد وتواريخها مثل ال�صخور ‪.‬‬

‫المتكاتالت‬ ‫هي ذرات لعنا�صر مختلفة لها نف�س العدد الكتلي ولكن تختلف في العدد الذري ‪.‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪Ar , Ca‬‬ ‫‪18‬‬ ‫‪20‬‬

‫�صنف الذرات التالية �إلى نظائر ومتكاتالت‬ ‫‪14‬‬

‫‪14‬‬

‫‪28‬‬

‫‪13‬‬

‫‪16‬‬

‫‪262‬‬

‫‪17‬‬

‫‪262‬‬ ‫‪Ha‬‬ ‫‪105‬‬

‫‪, 8O , 107Ns , 8O , 6C , 14Si , 7N , C6‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪58‬‬

‫�س‪ : 1‬اكتب الم�صطلح العلمي المنا�سب للعبارات التالية ‪:‬‬ ‫‪– 1‬توجد و�سط الذرة وتحتوي على البروتونات والنيوترونات‪.‬‬ ‫‪ – 2‬عدد البروتونات الموجودة في ذرة العن�صر ‪.‬‬ ‫‪ُ – 3‬ج�سيمات �سالبة ال�شحنة تدور حول النواة ب�سرعة هائلة جد ًا ‪.‬‬ ‫‪ – 4‬منطقة �أو حيز من الفراغ يكون �إحتمال وجود الإلكترون فيه كبير ًا ‪.‬‬ ‫‪ – 5‬ذرات لعن�صر واحد تختلف فى عدد النيوترونات ‪.‬‬

‫( ‪).................‬‬ ‫( ‪).................‬‬ ‫( ‪).................‬‬ ‫( ‪).................‬‬ ‫( ‪).................‬‬

‫�س‪� : 2‬أكمل الجدول التالي المتعلق ب�أك�سيد الكال�سيوم‪:‬‬ ‫كتلة الكال�سيوم‬

‫الن�سبة المئوية‬ ‫للكال�سيوم‬

‫‪ 46‬جرام‬ ‫‪%52.27‬‬

‫كتلة الأك�سجين‬

‫الن�سبة المئوية‬ ‫للأك�سجين‬

‫كتلة مركب �أك�سيد‬ ‫الكال�سيوم‬

‫‪ 42‬جرام‬ ‫‪ 14‬جرام‬

‫�س‪ : 3‬ذرة متعادلة تحتوي على ‪� 4‬إلكترونات ‪ 5 ,‬نيترونات‪.‬‬ ‫�أ‌ ‪ -‬كم عدد البروتونات ؟‬ ‫ب ‪ -‬كم عدد الكتلة ؟‬ ‫‌‬ ‫جـ‌ ‪ -‬ار�سم نموذج ًا لهذة الذرة وفق نموذج ‪ :‬رذرفورد ‪ ,‬بور ‪ ,‬طم�سن ‪.‬‬

‫�س‪� : 4‬أكمل الجدول التالي ‪:‬‬ ‫العن�صر‬

‫الرمز‬

‫عدد‬ ‫عدد‬ ‫عدد‬ ‫عدد الكتلة العدد الذري البروتونات الإلكترونات النيوترونات‬

‫‪32‬‬ ‫‪16S‬‬ ‫‪200‬‬ ‫‪80 Hg‬‬ ‫‪80‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪35‬‬

‫‪59‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪- 1‬‬ ‫‪ -2‬‬ ‫‪ -3‬‬ ‫‪ -4‬‬ ‫‪ -5‬‬ ‫‪- 6‬‬ ‫‪ -7‬‬

‫تعرف عدد الكم الرئي�س ‪ ,‬والثانوي ‪ ,‬والمغناطي�سي‪ ,‬والمغزلي ‪.‬‬ ‫تربط بين العدد الكمي الرئي�س وم�ستويات الطاقة الرئي�سة‪.‬‬ ‫تح�سب عدد الإلكترونات فى م�ستويات الطاقة الرئي�سة ‪.‬‬ ‫ت�صف �أ�شكال الم�ستويات الفرعية ‪.‬‬ ‫تذكرمبد�أ اال�ستبعاد لباولي ‪.‬‬ ‫تعرف قواعد ترتيب الإلكترونات ‪.‬‬ ‫ت�ستخدم القواعد في توزيع الإلكترونات ‪.‬‬

‫‪60‬‬

‫المقدمة‬ ‫مر بنا في الف�صل ال�سابق عن التركيب االبتدائي للذرة الذي �أتاح لنا معرفة �أن البروتونات والإلكترونات‬ ‫موج ��ودة في ال ��ذرة ‪ ,‬و�أن الإلكترونات منظمة في �أغلفة �إال �أنه مع ظهور �إثبات ��ات جديدة ات�ضح تدريجي ًا �أن‬ ‫ال�ص ��ورة المب�سطة لل ��ذرة غير كافية لتعليل جمي ��ع الحقائق ‪ ,‬وقد تطورت ال�ص ��ورة الحالية عن الذرة عبر‬ ‫عملي ��ة مثي ��رة ت�ضمنت تجمي ��ع المعلومات القليل ��ة �إلى بع�ضها البع� ��ض ‪ .‬و�سوف نرى في ه ��ذا الف�صل كيف‬ ‫تطورت معرفتنا الحالية عن التركيب الذري ‪.‬‬

‫الأعداد الكمية‬

‫‪Quantum numbers‬‬

‫عرفن ��ا في الف�صل ال�ساب ��ق �أن النظرية الذرية الحديثة قدمت نموذج ًا لل ��ذرة بناء على معادلة ريا�ضية‬ ‫معق ��دة ( معادل ��ة �شرودنجر ) ا�ستطاع بها �شرودنجر �إيج ��اد دوال موجية عديدة ت�صف وجود �إلكترون ذرة‬ ‫الهيدروجي ��ن وت�سمى كل ه ��ذه الدوال بالمجاالت ( ‪ ) Orbital‬لتميزها عن م ��دار بور وتو�صف هذه الدوال‬ ‫ب�أرقام عديدة ت�سمى بالأرقام �أو الأعداد الكمية ( ‪ ) Quantum Numbers‬التي تحدد �أحجام الحيز من‬ ‫الف ��راغ الذى يكون احتم ��ال وجود الإلكترونات فيه �أكبر ما يمكن؛ كما تحدد طاقة هذه المجاالت و�أ�شكالها‬ ‫واتجاهاته ��ا بالن�سبة لمحاور الذرة ‪ .‬ولتف�سير جميع الخوا�ص الم�شاهدة للإلكترونات فى الذرة يلزم معرفة‬ ‫قي ��م �أعداد الكم ‪ ,‬و�أعداد الك ��م المعروفة �أربعة ‪ ,‬ثالثة منها نتجت نظري ًا من حل معادلة �شرودنجر وتعطي‬ ‫و�صف� � ًا متكام�ل ً�ا عن المجاالت الت ��ي تتحرك فيها الإلكترون ��ات ‪ ,‬والعدد الرابع (المغزل ��ي �أو الدوراني) تم‬ ‫�إدخاله لي�صف حركة الإلكترون في هذه المجاالت ‪.‬‬

‫‪61‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬ ‫‪ – 1‬العدد الكمي الرئي�س ‪Principle Quantum Number‬‬ ‫‪2 1‬‬

‫يح ��دد بع ��د الإلكترون عن النواة ويرمز ل ��ه بالرمز (‪� )n‬أو (ن)‬ ‫وي�شي ��ر �إلى طاق ��ة الإلكترون ومن ث ��م طاقة الم�ست ��وى الرئي�س الذي‬ ‫يتح ��رك في ��ه ‪ ,‬و ي�أخ ��ذ �أحد القيم العددي ��ة ال�صحيحـ ��ة الموجبة �أي‬

‫‪n= 5 4 3‬‬

‫‪6,5,4,3,2,1 =n‬‬ ‫الف�صل الرابع‬

‫وي�شار �أحيان ًا �إلى م�ستويات الطاقة الرئي�سة بحروف كما يلي ‪:‬‬

‫�شكل (‪) 1 – 4‬‬ ‫م�ستويات الطاقة الرئي�سة في الذرة‬

‫العددالكمي الرئي�س‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫‪4‬‬

‫‪5‬‬

‫‪6‬‬

‫‪7‬‬

‫الحرف الدال عليه‬

‫‪K‬‬

‫‪L‬‬

‫‪M‬‬

‫‪N‬‬

‫‪O‬‬

‫‪P‬‬

‫‪Q‬‬

‫جدول ( ‪ ) 1 – 4‬م�ستويات الطاقة الرئي�سة‬

‫ويمك ��ن معرفة الع ��دد الأق�صى من االلكترونات التي يمكن �أن توجد ف ��ى كل م�ستوى رئي�س فى الذرة من‬ ‫العالقة ‪:‬‬ ‫عدد الإلكترونات= ( ‪ )2n2‬حيث ( ‪ ) n‬ت�ساوي رقم الم�ستوى الرئي�س ‪.‬‬

‫رقم الم�ستوى الرئي�س‬ ‫الأول‬ ‫الثاني‬ ‫الثالث‬ ‫الرابع‬

‫قيم عدد الكم الفرعي‬ ‫‪2‬‬ ‫‪)1(×2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪)2(×2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪)3(×2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪)4(×2‬‬

‫عدد الإلكترونات‬ ‫‪2‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪18‬‬ ‫‪32‬‬

‫جدول(‪ ) 2 – 4‬العالقة بين رقم الم�ستوى الرئي�س وعدد الإلكترونات‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪62‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫لماذا يزداد حجم م�ستوى الطاقة بازدياد قيمة ‪ n‬؟‬

‫‪ – 2‬العدد الكمي الثانوي‬

‫‪Secondary Quantum Number‬‬

‫تحت ��وي م�ستويات الطاقة الرئي�سة عدا الم�ستوى الأول على عدة م�ستويات فرعية يرمز لكل م�ستوى منها‬ ‫بحرف يدل عليه وهي مرتبة بح�سب تزايد طاقتها كما يلي ‪:‬‬ ‫‪f , d , p ,s‬‬ ‫تزايد الطاقة‬

‫• يمثل الحرف ( ‪ ) s‬الحرف الأول من كلمة ( ‪ ) Sharp‬وتعني ( حاد ) ‪.‬‬ ‫• يمثل الحرف ( ‪ ) p‬الحرف الأول من كلمة ( ‪ ) Principal‬وتعني ( �أ�سا�سي) ‪.‬‬ ‫• يمثل الحرف ( ‪ ) d‬الحرف الأول من كلمة ( ‪ ) Diffuse‬و تعني (منفو�ش)‪.‬‬ ‫• يمثل الحرف ( ‪ ) f‬الحرف الأول من كلمة ( ‪.)Fundamental‬‬

‫‪63‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫�إذا كان عدد الإلكترونات في م�ستوى الطاقة الرئي�س ( ‪� ) 18‬إلكتروناً ‪ ,‬حدد هذا الم�ستوى الرئي�س‬ ‫مو�ضحاً طريقة الح�ساب ‪.‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬ ‫ي�ص ��ف العدد الكمي الثانوي �ش ��كل الم�ستوى الفرعي الذي يتحرك فيه الإلكترون ‪ ,‬ويرمز له بالحرف ( ‪) l‬‬ ‫�أو ( ل ) وي�أخذ القيم العددية ابتد�أ من ال�صفر ك�أ�صغر قيمة �إلى (‪ )n-1‬ك�أعلى قيمة ‪.‬‬ ‫‪(n -1) .......... 3 , 2 , 1 , 0 =l‬‬ ‫ويمكن تو�ضيح ذلك بالجدول التالي ‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫قيم العدد الكمي‬ ‫الثانوي‪ℓ‬‬

‫الم�ستوى الفرعي‬

‫�شكل الم�ستوى‬ ‫الفرعي‬

‫�صفر‬

‫‪s‬‬

‫كروي‬

‫‪1‬‬

‫‪p‬‬

‫�أجرا�س �صماء‬

‫‪2‬‬

‫‪d‬‬

‫معقد‬

‫‪3‬‬

‫‪f‬‬

‫�أكثر تعقيد ًا‬

‫جدول ( ‪ ) 3 - 4‬العدد الكمي الثانوي‬

‫�شكل المجال ‪S‬‬

‫�شكل ( ‪� ) 2 – 4‬شكل المجال ‪s , p‬‬

‫�أكمل الجدول التالي‪:‬‬ ‫قيم العدد الكمي الرئي�س‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫قيم العدد الكمي الثانوي‬ ‫�صفر‬

‫رمز الم�ستوى الفرعي‬ ‫‪2s ,2p‬‬

‫‪64‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬ ‫‪ – 3‬العدد الكمي المغناطي�سي ‪Magnetic Quantum Number‬‬

‫يرمز له بالرمز ‪ ، mℓ‬ويعبر عن اتجاه المدارات التي يتكون منها كل م�ستوى فرعي في الفراغ‪ ،‬وي�أخذ القيم‬ ‫العددية ال�صحيحة من ( ‪ ) ℓ -‬حتى( ‪ ) ℓ +‬بما فيها قيمة ال�صفر ‪ ،‬وهذا يعني �أن قيمه مرتبطة بقيم العدد‬ ‫الكمي الثانوي ‪ ،‬كما تعبر قيم العدد الكمي المغناطي�سي عن عدد المجاالت( غرف الإلكترونات) الموجودة‬ ‫في كل م�ستوى فرعي ‪ ،‬وقد ُوجد �أن هذا العدد ي�ساوي[‪ . 1+)ℓ (2‬والجدول (‪ )3-1‬يو�ضح العالقة بين قيم‬ ‫‪ ℓ , mℓ‬وعدد المجاالت ‪.‬‬ ‫[‬

‫‪mℓ‬‬

‫�صفر‬

‫�صفر‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪� ,1+‬صفر ‪1- ,‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪� , 1+ , 2+‬صفر ‪2- , 1- ,‬‬

‫‪5‬‬

‫‪3‬‬

‫‪� , 1+ , 2+ , 3+‬صفر ‪3- , 2- , 1- ,‬‬

‫‪7‬‬

‫جدول (‪ ) 4 – 4‬يبن العالقة بين عددالكم الثانوى والمغناطي�سي‬

‫‪1s‬‬

‫‪3s‬‬

‫‪2s‬‬

‫�شكل(‪� ) 3 – 4‬شكل مجال ‪S‬‬

‫‪65‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫‪ℓ‬‬

‫عدد غرف الإلكترونات‬ ‫( المجاالت)‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫�شكل(‪� ) 4 – 4‬أ�شكال مجال ‪ p‬واتجاهاتها الفراغية‬

‫الف�صل الرابع‬ ‫�شكل( ‪� ) 5 – 4‬أ�شكال مجال ‪ d‬واتجاهاتها الفراغية ( لي�ست داخلة في التقويم)‬

‫�أكمل الجدول التالى ‪:‬‬ ‫نوع الم�ستوى‬ ‫الفرعى‬

‫عدد المجاالت �أق�صى عدد من الإلكترونات‬ ‫فى الم�ستوى الفرعى‬

‫�شكل الم�ستوى‬ ‫الفرعي‬

‫‪s‬‬ ‫�أجرا�س �صماء‬ ‫‪10‬‬ ‫‪7‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪66‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫‪ – 4‬العدد الكمي المغزلي‬

‫‪The spin Quantum Number‬‬

‫ال يمكن لأكثر من �إلكترونين �أن ي�شغال مجا ًال �إلكتروني ًا واحد ‪ .‬ف�سر ذلك‪.‬‬

‫وبما �أن �أي مدار في الذرة ال يمكن �أن ي�ستوعب �أكثر من �إلكترونين لهما دوران مغزلي متعاك�س ‪ ,‬وهذا‬ ‫ي�ؤدي �إلى �إمكانية امتالء �أي م�ستوى فرعي بالكامل بعدد من الإلكترونات ي�ساوي �ضعف عدد مجاالت الم�ستوى‬ ‫الفرعي ‪ ,‬ويمكن تو�ضيح الحد الأق�صى لعدد الإلكترونات التى يمكن �أن ت�ستوعبها الم�ستويات الفرعية كما يلي ‪:‬‬

‫‪67‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ويرمز له بالرمز ‪ ms‬و يو�ضح كيفية حركة الإلكترون حول نف�سه (محوره) �إما في اتجاه عقارب‬ ‫ال�ساعة �أو في االتجاه الم�ضاد وهناك قيمتان ممثلتان لهذا العدد ‪ 1 +‬و ‪1 -‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫لق ��د ا�صطل ��ح عل ��ى تمثيل الإلكترون الذي تكون قيمة ( ‪ ) ms‬له ‪� +‬سهم يتجه �إلى �أعلى ( ) وتمثيل‬ ‫‪2‬‬ ‫الإلكت ��رون ال ��ذي يمتل ��ك قيم ��ة ( ‪� 1 - ) ms‬سه ��م متجه‬ ‫‪2‬‬ ‫�إل ��ى �أ�سف ��ل ( ) �ش ��كل ( ‪ .) 6 -4‬وبم ��ا �أن حرك ��ة دواران‬ ‫الإلكترون حول نف�سه مح�صورة في اتجاهين فقط ‪ ,‬فعندما يوجد‬ ‫�إلكترون ��ان في نف�س المجال يكون غ ��زل �أحدهما معاك�س ًا التجاه‬ ‫الآخر وبالتالي ين�ش�أ مجاالن مغناطي�سيان متعاك�سان في االتجاه‬ ‫فيتجاذبان مغناطي�سي ًا مم ��ا يقلل من قوة التنافر بين ال�شحنات‬ ‫�شكل ( ‪ ) 6 - 4‬اللف المغزلي للإلكترون‬ ‫ال�سالبة لإلكتروني المجال في�ؤدي �إلى ا�ستقرار ن�سبي للذرة ‪.‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫الف�صل الرابع‬

‫رمز الم�ستوى الفرعي‬

‫عدد المجاالت‬

‫الحد الأق�صى للإلكترونات‬

‫‪s‬‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪p‬‬

‫‪3‬‬

‫‪6‬‬

‫‪d‬‬

‫‪5‬‬

‫‪10‬‬

‫‪f‬‬

‫‪7‬‬

‫‪14‬‬

‫جدول ( ‪) 5 – 4‬عدد الإلكترونات فى الم�ستويات الفرعية‬

‫وبتحديد �أعداد الكم الأربعة ( ‪ ) ) ms , mℓ , ℓ, n‬لكل �إلكترون ن�صل �إلى معرفة المجال الذي يوجد فيه‬ ‫الإلكترون واالتجاه الذي يدور فيه ‪.‬‬

‫�أكمل الجدول التالي ‪:‬‬ ‫قيمة ‪n‬‬

‫قيمة ‪ℓ‬‬

‫‪1‬‬

‫�صفر‬

‫رمز الم�ستوى قيم العدد الكمي عدد المجاالت قيم العدد‬ ‫الفرعي‬ ‫المغناطي�سي في الم�ستوى الكمي‬ ‫‪mℓ‬‬ ‫الرئي�س المغزلي ‪ms‬‬ ‫‪1 +‬‬ ‫�صفر‬ ‫‪1s‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ ‪1‬‬‫‪2‬‬ ‫�صفر‬ ‫‪2s‬‬ ‫‪� , 1+‬صفر ‪1- ,‬‬ ‫‪2p‬‬

‫�صفر‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪68‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫مبد�أ باولي لال�ستبعاد‬

‫‪Pauli Exclusion Principle‬‬

‫ال يوج ��د ح�سب مبد�أ (باولي ‪ )pauli‬لال�ستبعاد�إلكترون ��ان في ذرة ما لهما قيم �أعداد الكم الأربعة نف�سها‬ ‫�أعداد الكم الأربعة لإلكتروني ‪1s2‬‬ ‫�صفر‬ ‫�صفر‬

‫الف�صل الرابع‬

‫‪ms‬‬ ‫‪1 +‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ ‪1‬‬‫‪2‬‬

‫‪mℓ‬‬ ‫�صفر‬ ‫�صفر‬

‫‪ℓ‬‬

‫‪n‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬

‫جدول ( ‪ ) 6 – 4‬مبد�أ باولي لال�ستبعاد‬

‫وي�سم ��ى الإلكترون ��ان الل ��ذان يت�ساوي ��ان ف ��ي جميع الأع ��داد الكمي ��ة ويختلفان ف ��ي اتجاه ال ��دوران الذاتى‬ ‫بالزوج الإلكتروني المقترن ‪.‬‬

‫حدد �أعداد الكم الأربعة للإلكترونات الموجودة في المجال ‪3p6‬‬

‫رقم‬ ‫الإلكترون‬

‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬

‫العدد الكمي‬ ‫الرئي�س‬

‫العدد الكمي‬ ‫المجالي‬

‫‪69‬‬

‫العدد الكمي‬ ‫المغناطي�سي‬

‫العدد الكمي‬ ‫المغزلي‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫ترتيب الإلكترونات في ذرات العنا�صر‬ ‫بنا ًء على التعديالت التي �أدخلتها النظرية الذرية الحديثة والو�صول �إلى التركيب الأمثل للذرة و�ضعت قواعد‬ ‫تنظم طريقة �شغل الإلكترونات لم�ستويات الطاقة الفرعية ومجاالتها ‪.‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫قواعد توزيع الإلكترونات في م�ستويات الطاقة‬ ‫او ًال ‪ :‬قواعد توزيع الإلكترونات في م�ستويات الطاقة الفرعية ‪:‬‬ ‫• مبد�أ البناء الت�صاعدي ‪: Auf – bau Principle‬‬ ‫ت�شغل الإلكترونات مجاالت الم�ستويات الفرعية ذات الطاقة المنخف�ضة �أو ًال ‪ ،‬ثم تتدرج في �سلم‬ ‫الطاقة للم�ستويات الفرعية حتى ت�شغل مجاالت م�ستويات الطاقة الفرعية الأعلى‪.‬‬ ‫ويمكن ترتيب م�ستويات الطاقة الفرعية ت�صاعدياً كما يلى ‪:‬‬ ‫‪7‬‬

‫‪6‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪7s‬‬

‫‪6s‬‬

‫‪5s‬‬

‫‪4s‬‬

‫‪3s‬‬

‫‪2s‬‬

‫‪1s‬‬

‫‪6p‬‬

‫‪5p‬‬

‫‪4p‬‬

‫‪3p‬‬

‫‪2p‬‬

‫‪6d‬‬

‫‪5d‬‬

‫‪4d‬‬

‫‪3d‬‬

‫‪6f‬‬

‫‪5f‬‬

‫‪4f‬‬

‫‪n‬‬

‫ازدياد الطاقة‬

‫لعلك الحظت من درا�ستك للمخطط ال�سابق ما ي�أتي ‪:‬‬

‫‪ – 1‬تزداد طاقة الم�ستوى ومعدل بعده عن النواة بازدياد قيمة ‪. n‬‬ ‫‪ – 2‬الم�ستويات الفرعية في الم�ستوى الرئي�س الواحد متفاوتة في طاقتها ‪.‬‬ ‫‪ – 3‬يتناق� ��ص الف ��رق في الطاقة بي ��ن الم�ستويات بازدياد قيمة ‪ n‬وب�سبب ذل ��ك يمكن مالحظة تداخل في‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪70‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬ ‫طاق ��ة الم�ستوي ��ات الفرعية من م�ستويات رئي�سة مختلفة ابتدا ًء من م�ست ��وى الطاقة الرئي�س الثالث وما‬ ‫بع ��ده ‪ ،‬فمث�ل ً‬ ‫�ا الم�ستوى الفرعي ‪� 4s‬أقل طاقة من الم�ستوى الفرع ��ي ‪ 3d‬والم�ستويات الفرعية ‪6s ، 4f‬‬ ‫�أقل طاقة من الم�ستوى الفرعي ‪. 5d‬‬ ‫‪ – 4‬تت�س ��اوى مج ��االت الم�ستوى الفرع ��ي الواحد في طاقتها فمث ًال مجاالت ‪ p‬الثالث ��ة تت�ساوى في طاقتها ‪،‬‬ ‫وكذلك مجاالت ‪ d‬الخم�سة في م�ستوى ما تكون مت�ساوية في طاقتها ‪.‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫‪: 1s2 ,2s2‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫اكتب التوزيع الإلكتروني لكل ذرة مما يلي‪:‬‬

‫‪26Fe , 11Na , 4Be‬‬

‫‪4Be‬‬

‫‪1s2 , 2s2 2p6 ,3s1‬‬

‫‪11 Na :‬‬

‫‪1s2 , 2s2 2p6 ,3s2 3p6 ,4s2 3d 6‬‬

‫‪26 Fe :‬‬

‫اكتب التوزيع الإلكتروني للعنا�صر الآتية ‪:‬‬ ‫التوزيع الإلكتروني‬

‫العن�صر‬ ‫‪8O‬‬ ‫‪17Cl‬‬ ‫‪20Ca‬‬ ‫‪33As‬‬

‫‪71‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫توزيع الإلكترونات وطاقتها‬

‫ثانياً ‪ :‬قواعد توزيع الإلكترونات فى مجاالت الم�ستوى الفرعى الواحد‬ ‫• قاعدة هوند ‪: Hund’s Rule‬‬ ‫�إذا امتلكت ذرة ما �أربعة �إلكترونات في الم�ستوى الفرعي ‪ p‬فهناك ثالث طرق لتوزيع هذه الإلكترونات‬ ‫في الم�ستوى ‪(px , p y , p z )p‬‬

‫كما يلي ‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫دقق في التوزيع �أعاله ‪ ،‬وبين �أي من هذه الترتيبات هو الأكثر احتما ًال ؟‬ ‫بينتالتجربة�أنالترتيبالأخير(الأي�سر)هوالأقلطاقة‪،‬وبالتاليالأكثراحتما ًال‪.‬هذهالنتيجةتو�صل�إليها‬ ‫العالم هوند فو�ضع قاعدة تعرف با�سمه وتن�ص على ما يلي ‪ ( :‬تتوزع الإلكترونات في المجاالت المت�ساوية‬ ‫الطاق���ة بحي���ث تحافظ عل���ى �أن يكون لها االتجاه نف�سه من حيث ال���دوران الذاتي بقدر الإمكان)‪.‬‬

‫م�ستخدماً قواعد توزيع الإلكترونات ط ِّبق قاعدة هوند على التوزيع الإلكتروني لذرة الف�سفور‬

‫‪15p‬‬

‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪72‬‬

‫�س‪ : 1‬اذكر الم�صطلح العلمي لكل من العبارات التالية‪:‬‬ ‫‪ -1‬البد للإلكترونات �أن تملأ الم�ستويات الفرعية ذات الطاقة الأقل ثم الأعلى ‪.‬‬ ‫‪ -2‬عدد يدل على اتجاة المجاالت التي يوجد فيها الإلكترون فى الفراغ ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ال يوجد �إلكترونان فى ذرة واحدة لهما نف�س قيم �أعداد الكم الأربعة ‪.‬‬ ‫‪ -4‬عدد يدل على اتجاة حركة الإلكترون حول نف�سه ‪.‬‬

‫�س‪ :2‬قارن بين كل من الم�ستوى الفرعي ( ‪ ) s‬والم�ستوى الفرعي ( ‪ ) p‬من حيث‪:‬‬ ‫ عدد المجاالت الإلكترونية‪.‬‬‫ ال�سعة الق�صوى من الإلكترونات لكل م�ستوى فرعي ‪.‬‬‫‪� -‬شكل المجال الإلكتروني في الف�ضاء‪.‬‬

‫�س‪ :3‬اكتب �أعداد الكم الأربعة لإلكترونات الذرات التالية ‪:‬‬ ‫�س‪ :4‬اكتب التوزيع الإلكترونى لكل من‪:‬‬

‫‪، 21Sc , 10Ne‬‬

‫‪, 9F‬‬

‫‪3Li‬‬

‫‪53I‬‬

‫�س‪ :5‬اختر الإجابة ال�صحيحة في ٍّ‬ ‫كل مما يلي‪:‬‬ ‫‪ – 1‬تعد الأفالك ‪ px , py , pz‬التي يت�ألف منها الم�ستوى الفرعي ‪ p‬في م�ستوى رئي�سي ما ‪:‬‬ ‫�أ – مت�ساوية الطاقة ومت�شابهة ال�شكل‬ ‫ب – مختلفة الطاقة وال�شكل‬ ‫جـ – مختلفة ال�شكل ومت�ساوية الطاقة‬ ‫د – مت�شابهة ال�شكل ومختلفة الطاقة‬

‫‪73‬‬

‫‪ - 2‬ي�ستخدم عدد الكم المغزلي ‪ ms‬في تحديد ‪:‬‬ ‫�أ – م�ستويات الطاقة الفرعية وعددها‬ ‫ب – اتجاه حركة الإلكترون‬ ‫جـ – عدد الإلكترونات لكل م�ستوى رئي�سي‬ ‫د – عدد مجاالت كل م�ستوى طاقة فرعي‬ ‫‪ – 3‬يختلف �إلكترونا الفلك ‪ 3py‬في عدد الكم ‪:‬‬ ‫�أ – ( المغزلي ‪) ms‬‬ ‫ب – المغناطي�سي ( ‪) ml‬‬ ‫ج – الثانوي ( ‪)ℓ‬‬ ‫د – الرئي�س ( ‪) n‬‬ ‫‪ -4‬الحد الأق�صى من الإلكترونات فى الم�ستوى الرئي�س الرابع هو ‪:‬‬ ‫ب‪)8( -‬‬

‫�أ‪) 16 (-‬‬

‫د‪)4(-‬‬

‫جـ ‪)32( -‬‬

‫‪ -5‬عدد مجاالت الم�ستوى الفرعي ‪F‬‬

‫ب‪)4( -‬‬

‫�أ –(‪) 5‬‬

‫د‪)7( -‬‬

‫جـ ‪)3( -‬‬

‫‪ – 6‬عن�صر عدده الذري (‪ ) 20‬يكون تركيبه الإلكتروني هو‪:‬‬ ‫�أ ‪1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,4s2 -‬‬ ‫ب ‪1S2,2s2,2P6,3s2,3p6,3d2 -‬‬ ‫جـ ‪1s2,2s2,2P6,3s2,3P6,4s1 -‬‬

‫د‪-‬‬

‫‪1s2,2s2,3s2,2p6,4s2‬‬

‫‪ -7‬ال�شكل الذي يو�ضح التوزيع ال�صحيح للإكترونات في م�ستوى الطاقة الأخير للذرة(‪)7N‬‬ ‫‪2p3‬‬

‫�أ ‪-‬‬

‫ب‪-‬‬ ‫‪2p3‬‬

‫‪2p3‬‬

‫‪2p3‬‬

‫جـ ‪-‬‬

‫د‪-‬‬

‫‪74‬‬

‫الترتيب الدوري لعنا�صر ونتائجه‬ ‫ما �أ�سا�س ترتيب العنا�صر في الجدول الدوري ؟‬ ‫كيف ترتبط الذرات ؟‬

‫الجدول الدوري‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪- 1‬‬ ‫‪ -2‬‬ ‫‪ -3‬‬ ‫‪ -4‬‬ ‫‪ -5‬‬ ‫‪- 6‬‬

‫تتبع التطور التاريخي لت�صنيف العنا�صر في مراحل ما قبل الجدول الدوري الحديث‪.‬‬ ‫تبين الأ�سا�س الذي اعتمد عليه ت�صنيف العنا�صر في الجدول الدوري الحديث‪.‬‬ ‫تق�سم الجدول الدوري �إلى مناطقه المعروفة ‪.‬‬ ‫تقارن �أحجام الذرات وطاقات الت�أين لعنا�صر الجدول الدوري ‪.‬‬ ‫تميز بين الألفة الألكترونية وال�سالبية الكهربائية ‪.‬‬ ‫ت�ستنتج العالقة بين الخا�صية الفلزية والال فلزية وفاعلية العن�صر ‪.‬‬

‫‪76‬‬

‫المقدمة‬ ‫�إن العل ��م ذو طبيع ��ة تطورية متغيرة والتقدم فيه ال يحدث ب�ص ��ورة مفاجئة في غالب الأحيان مع وجود‬ ‫قفزات جبارة �أحيان ًا‪ ،‬ولهذا قام العلماء بتجميع كمية هائلة من المعلومات المهمة حول �صفات بع�ض العنا�صر‬ ‫المعروف ��ة والت ��ي كانت موجودة ‪ -‬ف ��ي �أغلب الأحيان‪ -‬كحقائ ��ق غير مترابطة وتحتاج �إل ��ى ربطها بعالقات‬ ‫متبادلة بطريق ٍة ما تمكننا من فهمها و�إدراكها ‪.‬لذا ظهر لنا الجدول الدوري للعنا�صر بتوفيق عظيم من َر ِّب‬ ‫العالمين‪.‬تلك الأداة الأكثر فائدة التي ت�ساعدنا على فهم الكثير من الخوا�ص الكيميائية والفيزيائية‪ ،‬وكثير‬ ‫من الحقائق العلمية ب�صورة وا�ضحة وجلية ‪.‬‬ ‫و�س ��وف ن�ستعر�ض في هذا الف�صل الت�سل�س ��ل التاريخي للجدول الدوري والخوا� ��ص الدورية للعنا�صر‬ ‫كلما انتقلنا من �أعلى �إلى �أ�سفل داخل المجموعة الواحدة �أو كلما انتقلنا خالل الدورة الواحدة من الي�سار‬ ‫�إلى اليمين ‪.‬‬

‫الأفكار التي �ساهمت في بناء الجدول الدوري‬ ‫َع� � َر َف الكيميائي ��ون الع ��رب عدد ًا من العنا�صر المهم ��ة منها‪ :‬الذهب ‪ ،‬والف�ض ��ة ‪ ،‬والنحا�س ‪ ،‬والحديد‬ ‫وغيره ��ا‪ .‬وكان من �أبرز معالم ه ��ذه العنا�صر دورية �صفاتها (تغير �صفاته ��ا بانتظام) كما �أن هناك بع�ض‬ ‫العنا�ص ��ر تت�شاب ��ه كثير ًا في �صفاته ��ا وقد �أدى ذلك �إلى قي ��ام العلماء بو�ضع جداول دوري ��ة لهذه العنا�صر ‪.‬‬

‫ما المحاوالت التي ُب ِذ َل ْت لترتيب العنا�صر؟‬ ‫ظه ��رت مح ��اوالت كثيرة لترتي ��ب العنا�صر حت ��ى ت�سهل درا�سته ��ا والمقارن ��ة بين خوا�صه ��ا الفيزيائية‬ ‫والكيميائي ��ة فف ��ي بداية الأمر قام العلماء بتق�سيم العنا�صر وترتيبها وف ��ق �أوزانها الذرية لإيجاد عالقة بين‬ ‫الخوا�ص والكتل الذرية ومنهم ‪:‬‬ ‫• الألماني دوبرينر (‪)DOBEREINER‬‬ ‫• البريطاني نيوالندز ( ‪)NEWLANDS‬‬ ‫(‪)MAYER‬‬ ‫• الألماني ماير‬ ‫(‪)MENDELEEV‬‬ ‫• الرو�سي مندليف‬

‫‪77‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫ارجع �إلى م�صادر المعلومات ثم و�ضح المحاوالت التي بذلها العلماء دوبرينر ونيوالندز وماير في‬ ‫ترتيب العنا�صر في جداول ‪.‬‬ ‫وتعتب ��ر محاول ��ة العالم مندليف �أنجح المحاوالت ال�سابقة ‪ ،‬فقد اعتمد الجدول الذي و�ضعه مندليف‬ ‫عل ��ى القان ��ون الدوري وترتي ��ب العنا�صر وفقا لتزايد كتله ��ا الذرية ويعرف هذا القان ��ون (الجدول) با�سم‬ ‫(قانون مندليف )‪.‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫الجدول الدوري لمندليف ‪:‬‬ ‫• لماذا اقترن ا�سم مندليف بالجدول الدوري ؟‬ ‫بد�أ مندليف عند و�ضع جدوله بعن�صر الهيدروجين ثم رتب العنا�صر في �صفوف �أفقيه تبعا لزيادة الوزن‬ ‫الذري لها ‪ ,‬بحيث و�ضع كل عن�صر تحت العن�صر الذي ي�شبهه في الخوا�ص فنتج عن ذلك وجود العنا�صر في‬ ‫�أعمدة ر�أ�سية �سميت(مجموعات)و�صفوف �أفقية �سميت دورات وبعد �أن رتب العنا�صر الحظ وجود اختالف‬ ‫في خوا�ص العنا�صر ‪,‬فا�ضطر �إلى تغيير مكانها و�أدى ذلك �إلى تق�سيم كل مجموعة �إلى مجموعتين فرعيتين‪،‬‬ ‫وق ��د ت ��رك فراغات لبع�ض العنا�صر التي لم يت ��م الك�شف عنها في ع�صره وتنب�أ ببع� ��ض خوا�صها الفيزيائية‬ ‫والكيميائي ��ة وثبت ��ت �صحة م ��ا تنب�أ به فيما بعد ‪ ،‬ويو�ض ��ح الجدول (‪ )2- 5‬العنا�صر الت ��ي ترك لها مندليف‬ ‫فراغات في جدوله وبع�ض خوا�صها المتوقعة ‪.‬‬ ‫الخوا�ص‬ ‫الوزن الذري‬ ‫الثقل النوعي‬ ‫الحجم الذري‬ ‫التكاف�ؤ‬ ‫الحرارة النوعية‬

‫�شبيه ال�سليكون المتوقع عام ‪1871‬م‬ ‫‪72‬‬ ‫‪5.5‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪0.073‬‬

‫جرمانيوم عام ‪1886‬م‬ ‫‪72.6‬‬ ‫‪5.47‬‬ ‫‪13.22‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪0.076‬‬

‫جدول (‪� ) 1 - 5‬صحة توقعات مندليف حول خوا�ص عن�صر الجرمانيوم ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪78‬‬

‫الجدول الدوري‬ ‫وعة‬ ‫م‬ ‫المج دورة‬ ‫ال‬

‫وبالرغم من تميز جدول مندليف �إال �أنه في �ضوء الم�ستجدات والحقائق العلمية الجديدة �أ�صبح بحاجة الى‬ ‫التعديل بناء على �أ�س�س جديدة ‪ ،‬حيث ظهرت به بع�ض العيوب؛ ومنها ‪:‬‬ ‫‪� -1‬أن اليود ( ‪ ) I‬والتيلريوم ( ‪ ) Te‬لم يقعا في �أماكن منا�سبة على �أ�سا�س ازدياد الأوزان الذرية‬ ‫‪ -2‬لم يترك �أماكن منا�سبة في الجدول لعنا�صر الأر�ض النادرة ‪.‬‬ ‫ونتيج ��ة له ��ذه العيوب ظه ��رت الحاجة لو�ضع �أ�سا� ��س �آخر يتم بموجب ��ه ترتيب العنا�ص ��ر لتتما�شى مع تطور‬ ‫االكت�شافات العلمية ‪.‬‬ ‫وبعد اكت�شاف الأ�شعة ال�سينية على يد موزلي ودرا�سة الأطياف والأ�شعة ال�سينية للعنا�صر �أ�صبح من ال�ضروري‬ ‫�إجراء تعديل على ما تو�صل �إليه مندليف‪.‬‬

‫الجدول الدوري الحديث‬ ‫ف ��ي عام ‪1913‬م ق ��ام العالم الإنجليزي هنري موزل ��ي ‪ Mosley‬بعدة تجارب وتو�صل �إل ��ى �أنه �إذا رتبت‬ ‫العنا�صر ت�صاعديا ح�سب ازدياد �أعدادها الذرية ف�إن خوا�صها الفيزيائية والكيميائية تتكرر دوريا وبانتظام‬ ‫وهذا ما يعرف بالقانون الدوري الحديث ‪.‬‬

‫‪79‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫جدول(‪ ) 2 – 5‬جدول مندليف ‪ ،‬ويظهر به بع�ض الأماكن الخالية للعنا�صرغير المكت�شفة‬

‫الجدول الدوري‬ ‫المعالم الرئي�سية للجدول الدوري الحديث ‪:‬‬

‫العنا�صر االنتقالية‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫الالنثانيدات‬ ‫االكتنيدات‬

‫جدول ( ‪ ) 3 – 5‬الجدول الدوري الحديث‬

‫من خالل الجدول ال�سابق �أجب عما يلي ‪:‬‬ ‫• مم يتكون الجدول الدوري ؟‬ ‫• ما عدد المناطق الرئي�سية في الجدول الدوري ؟‬ ‫• �سم المناطق الرئي�سية في الجدول الدوري ؟‬ ‫• ما عدد الدورات والمجموعات الرئي�سية والفرعية في الجدول الدوري ؟‬ ‫رتبت العنا�صر في الجدول الدوري ت�صاعديا على �أ�سا�س ازدياد �أعدادها الذرية في �سبعة �صفوف �أفقية‬ ‫ت�سم ��ى دورات و�أعم ��دة ر�أ�سية تعرف بالمجموعات الرئي�سية (‪ )A‬وعدده ��ا ثمانية والفرعية (‪ )B‬وعددها‬ ‫ثماني ��ة �ش ��كل (‪ .)3-5‬وتحت ��وي كل مجموعة على ع ��دد من العنا�صر الت ��ي تت�شابه في خوا�صه ��ا الفيزيائية‬ ‫والكيميائية نظرا للت�شابه في عدد الإلكترونات في م�ستوى الطاقة الخارجي ‪,‬‬ ‫وو�صف ��ت المجموعات الرئي�سية في ي�س ��ار ويمين الجدول الدوري و�سميت بالعنا�صر العادية �أو التمثيلية‬ ‫ورمز لها بالرموز ‪:‬‬ ‫‪1A , 2A , 3A , 4A , 6A , 7A , 8A‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪80‬‬

‫الجدول الدوري‬ ‫• حدد �أول عن�صر و�آخر عن�صر في كل مجموعة من المجموعات الرئي�سية ‪ A‬في الجدول الدوري ‪.‬‬ ‫تطلق على المجموعات في الجدول الدوري بع�ض الم�سميات التي يمكن �أن تعرف بها فمثال ‪:‬‬ ‫‪ -1‬ت�سمى المجموعة بذكر رقمها مثل المجموعة الأولى ‪,‬الثانية ‪�.....‬إلخ ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ت�سمى بالعن�صر الأول في المجموعة مثل‪ :‬مجموعة الكربون ‪ ,‬ومجموعة النتروجين ‪�....‬إلخ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ت�سمى با�سم مميز لها‪.‬‬ ‫�أما المجموعات الفرعية فو�ضعت و�سط الجدول و�سميت بالعنا�صر االنتقالية ‪1B, 2B, 3B ....‬‬ ‫وتنق�سم �إلى ثالث مت�سل�سالت انتقالية ‪ ،‬ويالحظ �أن المجموعة الفرعية الثامنة ق�سمت �إلى ثالثه �أعمدة‬ ‫ي�سمى كل عمود ثالثية ( ثالثية الحديد ‪ ،‬ثالثية الروثنيوم ‪ ،‬ثالثية الأوزميوم )‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫• حدد عن�صر البداية والنهاية في كل مت�سل�سلة ؟‬ ‫�أما العنا�صر التي تقع �أ�سفل الجدول الدوري فتعرف بالعنا�صر االنتقالية الداخلية وتنق�سم �إلى ‪:‬‬ ‫�أ‪-‬المت�سل�سلة الأولى وت�سمى ‪� :‬سل�سلة الالنثنيدات‪.‬‬ ‫ب ‪-‬المت�سل�سلة الثانيه ت�سمى ‪� :‬سل�سلة الأكتينيدات‪.‬‬ ‫• ما �أول عن�صر و�آخر عن�صر في كل من المت�سل�سلتين ال�سابقتين ؟‬ ‫والجدول (‪ )4-5‬يبين بع�ض الأ�سماء الم�شهورة لبع�ض مجموعات الجدول الدوري ‪:‬‬ ‫المجموعة‬

‫‪1A‬‬

‫‪2A‬‬

‫‪7A‬‬

‫‪8A‬‬

‫اال�سم المميز‬

‫الفلزات القلوية‬

‫الفلزات القلوية‬ ‫الأر�ضية‬

‫الهالوجينات‬

‫الغازات النادرة‬ ‫( النبيلة )‬

‫جدول (‪ )4-5‬بع�ض الأ�سماء الم�شهورة لبع�ض مجموعات الجدول الدوري‬

‫من خالل درا�ستك للجدول الدوري ‪:‬‬ ‫• عدد بع�ضا من فوائده ‪.‬‬ ‫• ناق�ش مع زمالئك �سبب و�ضع الالنثنيدات والأكتينيدات في هام�ش الجدول الدوري ‪.‬‬

‫‪81‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫الجدول الدوري والترتيب الإلكتروني‬ ‫عرفنا مما �سبق �أن العنا�صر رتبت في الجدول ح�سب �أعدادها الذرية ‪.‬‬ ‫هل هناك عالقة بين التوزيع الإلكتروني للعن�صر وموقعه في الجدول الدوري ؟‬

‫لدي���ك عن�ص���ران هم���ا ال�صودي���وم‬ ‫نجد �أن ‪:‬‬

‫‪Na‬‬

‫والفل���ور‬

‫‪F‬‬

‫بالرج���وع �إل���ى الج���دول ال���دوري‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫عن�صر ال�صوديوم ( ‪ ) Na‬يقع في الدورة ‪ ..............‬والمجموعة ‪..............‬‬ ‫وعن�صر الفلور ( ‪ ) F‬يقع في الدورة ‪ ..............‬والمجموعة ‪..............‬‬ ‫�إذا علمت �أن التوزيع الإلكتروني لم�ستوى الطاقة الخارجي للعن�صرين ال�سابقين هو ‪- :‬‬ ‫‪=1s2 , 2s2 ,2p6 ,3s1‬‬

‫‪11Na‬‬

‫‪=1s2,2s2,2p5‬‬

‫‪9F‬‬

‫حاول�أنتوجدالعالقةبينرقمالدورةوالمجموعةوالتوزيعالإلكترونيللم�ستوىالخارجي‪.‬‬ ‫نتو�صل من خالل ما �سبق �إلى قاعدة عامة يمكنك من خاللها ا�ستنتاج رقم المجموعة والدورة‬ ‫لأي عن�صر دون الرجوع �إلى الجدول الدوري وهي ‪:‬‬ ‫يتفق رقم الدورة مع ‪:‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫يتفق رقم المجموعة مع ‪:‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪82‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫دون الرجوع للجدول الدوري حدد رقم الدورة و رقم المجموعةللعنا�صر ذات الأعداد الذرية‬ ‫التالية؟ (‪) 35-20 -15‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫ما الذي يدفع ذرات العنا�صر لكي تتفاعل مع بع�ضها البع�ض ؟‬ ‫ف ��ي التفاعالت الكيميائية تتفاعل الذرات مع بع�ضها البع� ��ض ‪ ،‬بحيث تعدل تركيبها الإلكتروني ويحدث‬ ‫اال�ستق ��رار وف ��ق تن�سي ��ق رباني عظيم وقدرة �إلهي ��ة تزيد من �صل ��ة الإن�سان بخالقه ويقين ��ه بعظمته وقدرته‬ ‫ف�سبحان اهلل العظيم ‪ ،‬وتجد هذا اال�ستقرار الإلكتروني ممثال في المجموعة الثامنة في الجدول الدوري‪.‬‬ ‫[الغ ��ازات الن ��ادرة حيث يالحظ عند كتابة الترتيب الإلكتروني لعنا�صرها وجود �إلكترونين في المجال‬ ‫الخارج ��ي في ذرة الهيلي ��وم ويعرف بالتركيب الثنائ ��ي الم�ستقر‪� ،‬أو ثمانية �إلكترونات ف ��ي المجال الخارجي‬ ‫لبقية عنا�صر المجموعة ويعرف بالتركيب الثماني الم�ستقر ‪.‬‬ ‫ا�سم العن�صر‬ ‫العن�صر‬ ‫الترتيب الإلكتروني الم�ستقر‬

‫هيليوم‬

‫نيون‬

‫�أرجون‬

‫كريبتون‬

‫زينون‬

‫رادون‬

‫‪He‬‬

‫‪Ne‬‬

‫‪Ar‬‬

‫‪Kr‬‬

‫‪Xe‬‬

‫‪Rn‬‬

‫‪1s2‬‬

‫‪2s2 2p6‬‬

‫‪3s2 3p6‬‬

‫‪4s2 4p6‬‬

‫‪5s25p6‬‬

‫‪6s26p6‬‬

‫جدول (‪ ) 5– 5‬التركيب الإلكترونى لم�ستوى الطاقة الأخير لعنا�صر المجموعة‪�8‬أ‬

‫ال تمي ��ل عنا�ص ��ر هذه المجموعة(الغ ��ازات النادرة) �إلى فق ��د �أو اكت�ساب �إلكترونات ‪ ,‬وبالتالي تك ��ون غير ن�شطة في‬ ‫التفاعالت الكيميائية في الظروف العادية لهذا �سميت بالغازات الخاملة ‪ ،‬وت�سعى بقية العنا�صر �إلى جعل تركيبها الإلكتروني‬ ‫الخارج ��ي م�شابها للغ ��ازات الخاملة من خالل قيامها بن�شاط كيميائي �أثن ��اء التفاعل لتتخذ تكاف�ؤات معينة ‪.‬‬

‫‪83‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫التكاف�ؤ‬

‫الجدول الدوري‬

‫فما المق�صود ٍّ‬ ‫بكل من الن�شاط الكيميائي والتكاف�ؤ ؟‬ ‫يع ��رف الن�شاط الكيميائي ب�أنه ‪ :‬قابلية العنا�صر لفقد �أو اكت�س ��اب �إلكترونات �أو الم�شاركة بالإلكترونات‬ ‫�أثناء التفاعل للو�صول �إلى التركيب الثماني الم�ستقر ‪.‬‬ ‫�أم ��ا التكاف� ��ؤ فيعرف ب�أنه ‪ :‬عدد الإلكترونات التي تفقده ��ا ذرة العن�صر �أو تكت�سبها �أو تمنحها للم�شاركة‬ ‫�أثناء التفاعل لكي تكون م�ستويات الطاقة الرئي�سة فيها مملوءة تماما بالعدد الأق�صى من الإلكترونات الذي‬ ‫يمكن �أن تحتويه‪.‬‬

‫�أرقام التكاف�ؤ‬ ‫الف�صل الخام�س‬

‫هل تبقى الذرة متعادلة بعد عملية الفقد �أو االكت�ساب ؟‬

‫عندم ��ا تفقد ال ��ذرة الكترون ًا تتخذ تكاف� ��ؤ ًا موجب ًا وتتحول �إل ��ى �أيون موجب وعندما تكت�س ��ب �إلكترون ًا تتخذ‬ ‫تكاف�ؤ ًا �سالب ًا وتتحول �إلى �أيون �سالب ‪ .‬والأيون هو حالة الذرة عندما تفقد �أو تكت�سب الكترونات ‪ ،‬وهو ذرة �أو‬ ‫مجموع ��ة من الذرات تحمل �شحنة موجبة �أو �سالب ��ة ‪ .‬ففي عنا�صر المجموعة الأولى (‪ )1A‬يحتوي المجال‬ ‫الخارج ��ي (مجال التكاف�ؤ )لذرة ال�صوديوم على �إلكترون واحد تفق ��ده الذرة ليحدث الأ�ستقرار وت�صل �إلى‬ ‫ترتيب الكتروني م�شابه لأقرب غاز خامل وت�صبح �أيون ًا موجب ًا ( كاتيون ‪ ) Cation‬وتكاف�ؤها ( ‪) 1+‬‬ ‫تفق���د ذرة ال�صودي���وم (‪ )Na‬الكتروناً واحداً من مجالها الخارجي وتتحول �إلى‬ ‫‪+‬‬ ‫‪ )Na‬ل���ه نف����س الترتي���ب الإلكترون���ي للغ���از‬ ‫�أي���ون موج���ب (‪Na +e‬‬ ‫الخامل النيون (‪. )Ne‬‬ ‫وف ��ي المجموع ��ة ال�سابعة (‪ )7A‬نجد �أن المج ��ال الخارجي (مجال التكاف�ؤ) يحتوي عل ��ى �سبعة �إلكترونات‬ ‫فيكون من ال�صعب على الذرة �أن تفقد �إلكترونات ‪ ،‬ولكن من ال�سهل عليها �أن تكت�سب �إلكترون ًا واحد ًا ليحدث‬ ‫اال�ستق ��رار‪ ,‬وت�ص ��ل �إلى ترتيب �إلكتروني م�شابه لأقرب غاز خامل ‪ ,‬وت�صب ��ح �أيو ًنا �سال ًبا ( �أنيون ‪،)anion‬‬ ‫وتكاف�ؤها ي�ساوي =‪.1-‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪84‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫تكت�سب ذرة الكلور (‪� )Cl‬إلكتروناً واحداً ي�ضاف �إلى مجالها الخارجي وتتحول‬ ‫‬‫‪ (Cl+ e‬ل���ه نف����س الترتي���ب الإلكترون���ي للغ���از‬ ‫�إل���ى �أي���ون �سال���ب ) ‪Cl‬‬ ‫الخامل الأرجون (‪. )Ar‬‬ ‫وهكذا ت�سلك بقية عنا�صر المجموعات في تفاعالتها الكيميائية لت�صل �إلى حالة اال�ستقرار ‪.‬‬

‫الترتيب الألكتروني‬ ‫للمجال الخارجي‬

‫‪ns1‬‬

‫‪ns2‬‬

‫رقم التكاف�ؤ‬

‫‪1+‬‬

‫‪2+‬‬

‫‪3‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ns2 np6 ns2 np5 ns2 np4 ns2 np3 ns2 np2 ns2 np1‬‬

‫‪4+-‬‬

‫‪3+‬‬

‫‪3-‬‬

‫‪2-‬‬

‫�صفر‬

‫‪1-‬‬

‫جدول (‪ )6-5‬تكاف�ؤات العنا�صر بح�سب �أعداد �إلكترونات مجال التكاف�ؤ فيها‪.‬‬

‫حدد رقم التكاف�ؤ للعنا�صر التالية ثم اكتب رموز الأيونات الناتجة منها ‪:‬‬

‫‪- 18Ar - 8O‬‬ ‫العن�صر‬

‫التوزيع االلكتروني‬

‫‪85‬‬

‫التكاف�ؤ‬

‫‪12Mg‬‬

‫رمز الأيون‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫المجموعة‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪4‬‬

‫‪5‬‬

‫‪6‬‬

‫‪8‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫نتائج الترتيب الدوري للعنا�صر‬ ‫بدرا�س ��ة الجدول الدوري للعنا�صر لوحظ �أنه بازدياد العدد ال ��ذري تتدرج التراكيب االلكترونية لذرات‬ ‫العنا�ص ��ر ب�شكل دوري �أثناء تقدمنا من الي�سار �إلى اليمين �ضمن الدورة الواحدة‪� ,‬أو من الأعلى �إلى الأ�سفل‬ ‫�ضم ��ن المجموعة الواحدة ‪،‬ونتيجة لذل ��ك تبدي العنا�صر تغيرات دورية في ال�سل ��وك الكيميائي والفيزيائي‬ ‫و�سوف نتعر�ض الآن لدرا�سة التدرج الدوري لخوا�ص العنا�صر والتي تفيد في درا�سة الروابط الكيميائية وفي‬ ‫التعرف على الكثير من �صفات العن�صر بمجرد معرفة موقعه في الجدول دون معرفة م�سبقة بخوا�صه‪.‬‬ ‫ومن �أهم نتائج الترتيب الدوري للعنا�صر ما يلي ‪:‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫�أوال ‪ :‬الحجم الذري (ن�صف قطر الذرة) (‪) Atomic volume‬‬ ‫من خالل ال�شكل (‪)1-5‬؛ ماذا نق�صد بحجم الذرة ؟‬

‫�شكل ( ‪ ) 1 – 5‬الحجم الذري‬

‫حي ��ث �أنن ��ا ال ن�ستطي ��ع تحديد حجم المج ��ال بدقة ؛ ُيح�سب ن�ص ��ف قطر ذرة ما بقيا� ��س الم�سافة بين‬ ‫الذرتي ��ن في جزيء وبفر� ��ض تالم�س الذرتين يكون ن�ص ��ف قطر الذرة هو منت�ص ��ف الم�سافة بين الذرتين‬ ‫المت�شابهتين ؛ ال�شكل ال�سابق(‪) 1 – 5‬‬ ‫�إذنالحجمالذريللعن�صرنق�صدبه‪:‬منطقة�أوحيزمنالفراغتحددحجمال�سحابةالإلكترونيةالتيتحيطبالنواه‪.‬‬ ‫ماذا تالحظ في ال�شكل (‪ )2-5‬؟‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪86‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫• يت�ض ��ح �أن ��ه خ�ل�ال ال ��دورة الواح ��دة ‪ .....................‬الحج ��م ال ��ذري وخ�ل�ال المجموع ��ة‬ ‫الواحدة ‪ .....................‬الحجم الذري ‪.‬‬ ‫• كيف تف�سر اختالف حجوم الذرات خالل الدورة والمجموعة ؟‬ ‫�أعلى المجموعة‬

‫يمين‬

‫ي�سار‬

‫�أ�سفل المجموعة‬

‫�شكل ( ‪ ) 3 - 5‬الحجم الذري للمجموعة الواحدة‬

‫•يزداد الحجم الذري ( ن�صف القطر ) تدريجيا في المجموعة من �أعلى �إلى �أ�سفل حيث يقل ت�أثير النواة فيقل‬ ‫جذب النواة للإلكترونات ويزداد ن�صف القطر ( الحجم الذري )‬ ‫• يقل الحجم الذري ( ن�صف القطر ) تدريجيا في الدورة باالنتقال من الي�سار �إلى اليمين بزيادة العدد‬ ‫الذري ويمكن تف�سير ذلك بزيادة ال�شحنة الموجبة في النواة تدريجيا‬

‫‪87‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫�شكل (‪ ) 2 – 5‬حجوم ذرات العنا�صر‬

‫الجدول الدوري‬

‫رت���ب العنا�ص���ر الآتية ت�صاعديا ح�س���ب ازدياد حجمها ال���ذري دون النظر في‬ ‫الجدول الدوري ؟‬ ‫‪11Na , 3Li , 19K‬‬ ‫العن�صر‬

‫التركيب االلكتروني‬

‫‪11Na‬‬

‫‪1s2 ,2s2 ,2p6 ,3s1‬‬

‫‪3Li‬‬

‫‪1s2 ,2s1‬‬

‫‪19K‬‬

‫‪1s2 ,2s2 ,2p6 ,3s2,3p6,4s1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫فنالح ��ظ �أن العنا�صر ال�سابقة تقع في مجموعة واحدة وه ��ي المجموعة الأولى ومن المعلوم‬ ‫�أن الحجم الذري يزداد بزيادة العدد الذري خالل المجموعة وعليه يكون الترتيب كما يلي ‪:‬‬ ‫‪Li , Na , K‬‬

‫ازدياد الحجم‬

‫رتِّب العنا�صر الآتية تنازلياً ح�سب نق�صان الحجم دون النظر �إلى الجدول الدوري ؟‬ ‫‪, 6C‬‬

‫‪7N‬‬

‫‪,‬‬

‫‪9F‬‬

‫‪,‬‬

‫‪4Be‬‬

‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫قارن بين �أحجام الأيونات الموجبة وال�سالبة وذراتها ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪88‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫ثانيا ‪:‬طاقة الت�أين‬

‫‪Ionization Energy‬‬

‫�إن الحالة الطبيعية لذرة ما في و�ضع اال�ستقرار التام هي تلك التي تترتب فيها �إلكتروناتها في مجاالتها‬ ‫بحيث ت�شغل الأماكن الأقل طاقة وهذه الحالة هي التي ت�أخذها غالبية الذرات ‪.‬‬ ‫دقق النظر في المعادلة التالية ‪:‬‬

‫‪+ e-‬‬

‫طاقة ‪+‬‬

‫‪M+‬‬

‫‪M‬‬

‫�إلكترون �أيون موجب في‬ ‫مفقود الحالة الغازية‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫ذرة عن�صر في‬ ‫الحالة الغازية‬

‫• ماذا حدث للذرة عندما اكت�سبت قدرا من الطاقة ؟‬ ‫• ماذا ت�سمى الطاقة الالزمة لت�أين الذرات ؟‬ ‫تع ��رف طاقة الت�أين �أو جه ��د الـت�أين ب�أنها‪� :‬أقل طاقة الزمة النتزاع الإلكترون الأقل ارتباطا بالنواة من الذرة‬ ‫الحرة المتعادلة الموجودة في الحالة الغازية الم�ستقرة ليتكون �أيون العن�صر الموجب (كاتيون ) في الحالة‬ ‫الغازية‪.‬‬ ‫ي�سه ��ل انتزاع �إلكت ��رون الذرة في الحالة الغازية ل�ضعف ت�أثير الذرات المجاورة بالمقارنة بالحالتين ال�سائلة‬ ‫وال�صلب ��ة‪ .‬وحيث �أن طاقة الت�أين ت�ستخدم للتغلب على ق ��وى التجاذب بين الإلكترون الخارجي المراد نزعه‬ ‫ون ��واة ال ��ذرة فالبد �أن تكون مثل هذه العملي ��ة م�صحوبة بامت�صا�ص طاقة وبالتالي ت�أخ ��ذ طاقة الت�أين قيما‬ ‫موجبة دائما فمثال طاقة الت�أين لذرة ال�صوديوم هي ‪ 496‬كيلو جول‪/‬مول؛كما يت�ضح من التفاعل ‪:‬‬ ‫‪419 kj/mol‬‬

‫‪+e‬‬

‫= طاقة الت�أين‬

‫‪89‬‬

‫‪+‬‬

‫‪K‬‬

‫‪K‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫ف���ي ال���ذرات عديدة الإلكترون���ات ( مث�ل�ا الكال�سيوم ) ي�سم���ى الجهد الالزم‬ ‫لن���زع الإلكت���رون الأول من الذرة بجهد الت�أي���ن الأول وينتج عن ذلك �شحنة‬ ‫موجبة واحدة كما يلي‪:‬‬ ‫‪+‬‬

‫‪+ e-‬‬

‫‪+ 590 kj‬‬

‫‪Ca‬‬

‫‪Ca‬‬

‫كما ي�سمى الجهد الالزم لنزع الإلكترون من الأيون بجهد الت�أين الثاني ‪:‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫‪+ e-‬‬

‫‪++‬‬

‫‪Ca‬‬

‫‪+ 1561kj‬‬

‫‪+‬‬

‫‪Ca‬‬

‫والجهد الالزم لنزع الإلكترون الثالث من الأيون الموجب ي�سمى بجهد الت�أين الثالث ‪:‬‬

‫‪+ e-‬‬

‫‪+++‬‬

‫‪Ca‬‬

‫‪+ 4912kj‬‬

‫‪++‬‬

‫‪Ca‬‬

‫ويالحظ �أن جهد الت�أين الثاني يكون دائما �أكبر من جهد الت�أين الأول والثالث �أكبر من الثاني ‪.‬‬

‫ما ال�سبب في ارتفاع جهد الت�أين الثاني عن الأول وجهد الت�أين الثالث عن الثاني ؟‬ ‫• دقق في قيم جهود طاقة الت�أين في الجدول (‪ )7-5‬ثم حدد ماذا يحدث لطاقة الت�أين خالل الدورة‬ ‫والمجموعة؟‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪90‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫• طاق ��ة الت�أي ��ن ‪ ........................‬عن ��د االنتق ��ال م ��ن �أعلى �إل ��ى �أ�سفل خالل المجموع ��ة الواحدة ‪.‬‬ ‫• طاق ��ة الت�أي ��ن ‪ ......................‬عن ��د االنتق ��ال م ��ن الي�س ��ار �إل ��ى اليمي ��ن خالل ال ��دورة الواحدة ‪.‬‬

‫لدي���ك ثالث���ة عنا�ص���ر �أعداده���ا الذري���ة ( ‪ ) 31 , 20 , 12‬و�ض���ح �أ ًّي���ا م���ن ه���ذه العنا�ص���ر ل���ه ‪:‬‬ ‫• �أكبر ن�صف قطر ذري ‪.‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫• �أ�صغر ن�صف قطر ذري ‪.‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫• �أ�صغر طاقة ت�أين ‪.‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫• �أكبر طاقة ت�أين ‪.‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫‪91‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫نالحظ �أن ‪:‬‬

‫جدول ( ‪ ) 7 – 5‬طاقة ت�أين عنا�صر المجموعات الرئي�سة في الجدول الدوري‬

‫الجدول الدوري‬ ‫ثالثا‪ :‬الألفة الإلكترونية (الميل الإلكتروني) (‪Election Affinty )E.A‬‬ ‫• دقق النظر في المعادلة التالية ‪:‬‬ ‫‪E‬‬ ‫طاقة الألفة‬ ‫الإلكترونية‬

‫‪+‬‬

‫‪+ e‬‬

‫‪M‬‬‫�أيون �سالب‬ ‫في الحالة الغازية‬

‫‪M‬‬ ‫ذرة عن�صر في‬ ‫الحالة الغازية‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫• ماذا حدث للذرة المتعادلة عندما اكت�سبت طاقة ؟‬ ‫• ما الذي ينتج عن �إ�ضافة �إلكترون للذرة ؟‬ ‫• ماذا ت�سمى الطاقة الناتجة عن ت�أين الذرات ؟‬

‫وتعرف الألفة الإلكترونية لأي ذرة عن�صر ب�أنها ‪:‬‬ ‫مقدار الطاقة الم�صاحبة عند �ضم �إلكترون �أو �أكثر �إلى م�ستوى التكاف�ؤ لذرة متعادلة في الحالة الغازية‬ ‫الم�ستقرة لي�صبح �أيوناً �سالباً في الحالة الغازية‪.‬‬ ‫وهذه الطاقة مقيا�س لمدى ميل الذرات ل�ضم �إلكترونات �إليها ‪ ,‬ف�إن كانت ذات قيمة �سالبة دل ذلك على‬ ‫�إط�ل�اق طاقة �أثناء تكوين الأيون ال�سالب وتعتبر مث ��ل هذه الذرات ذات ميل كبير نحو �ضم �إلكترونات �إليها‪،‬‬ ‫�أم ��ا �إذا كان ��ت قيمة هذه الطاق ��ة موجبة فذلك يعني �أن الذرة تحتاج �إلى طاق ��ة خارجية لإجبارها على �ضم‬ ‫�إلكترون �إليها وال تميل مثل هذه الذرات �إلى �ضم �إلكترونات �إليها ‪.‬‬

‫تزداد الألفة الإلكترونية‬ ‫تقل الألفة الإلكترونية‬ ‫جدول ( ‪ ) 8 – 5‬تدرج الألفة الإلكترونية لعنا�صر الجدول الدوري خالل الدورة والمجموعة‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪92‬‬

‫الجدول الدوري‬ ‫وم ��ن الجدي ��ر ذكره �أن قيم الألفة الإلكتروني ��ة لي�ست معروفة لجميع عنا�صر الج ��دول الدوري حيث ي�صعب‬ ‫ح�سابها بدقة لبع�ض العنا�صر ‪ ,‬وعلى العموم نالحظ على الألفة الإلكترونية ما يلي‪:‬‬ ‫‪ -1‬خالل الدورة الواحدة ‪ ............‬الألفة الإلكترونية عند االنتقال من الي�سار �إلى اليمين ‪.‬‬ ‫‪ -2‬خالل المجموعة الواحدة ‪...........‬الألفة الإلكترونية عند االنتقال من الأعلى �إلى الأ�سفل ‪.‬‬

‫ت�أكد من الترتيب التالي للعنا�صر ح�سب الألفة الإلكترونية ثم �أعد ترتيبها �إن كان خاطئاً؟‬ ‫‪F < K < Br < N < S‬‬

‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫‪93‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫من خالل درا�ستك للحجم الذري وطاقة الت�أين حاول �أن تف�سر �سبب ازدياد‬ ‫الألفة الإلكترونية خالل الدورة ونق�صانها خالل المجموعة ‪.‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫م ��ا توقعاتك حول قيم الألفة الألكترونية وجهد الت�أين للغازات النادرة ( عنا�صر المجموعة �صفر )‬ ‫مع ذكر ال�سبب ؟‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫رابعا ‪ :‬ال�سالبية الكهربائية‬ ‫وتعرف على �أنها قابلية ذرة عن�صر ما لال�ستئثار بالق�سط الأكبر من الزوج الإلكتروني الرابط في الرابطة‬ ‫الت�ساهمي���ة م���ع ذرة عن�ص���ر �آخ���ر ‪ .‬وال�سالبي ��ة الكهربائية هي ن�ص ��ف حا�صل جمع قيم الألف ��ة الإلكترونية‬ ‫وطاقات الت�أين‪.‬‬ ‫‪IE + EA‬‬ ‫‪2‬‬

‫=‪EN‬‬

‫حيث‪ ) IE( :‬طاقة الت�أين‪ ) EA (,‬الألفة االلكترونية‪ ) EN( ،‬ال�سالبية الكهربائية‪.‬‬ ‫تتبع قيم ال�سالبة الكهربائية الموجودة في الجدول(‪ )9-5‬و�سجل مالحظاتك ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪94‬‬

‫الجدول الدوري‬ ‫�أكبر العنا�صر في ال�سالبية الكهربية‬

‫‪IA‬‬ ‫‪IIA‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪1.6‬‬

‫‪1.0‬‬

‫‪IIIB IVB VB VIB VIIB‬‬

‫‪1.3‬‬

‫‪0.9‬‬

‫‪1.8‬‬

‫‪1.8‬‬

‫‪1.6‬‬

‫‪1.7‬‬

‫‪1.6‬‬

‫‪1.5‬‬

‫‪1.4‬‬

‫‪1.0‬‬

‫‪0.8‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪1.9‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪1.3‬‬

‫‪1.3‬‬

‫‪1.2‬‬

‫‪0.9‬‬

‫‪0.8‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪1.9‬‬

‫‪1.7‬‬

‫‪1.5‬‬

‫‪1.3‬‬

‫‪1.1‬‬

‫‪0.9‬‬

‫‪0.8‬‬

‫‪1.1‬‬

‫‪0.9‬‬

‫‪0.8‬‬

‫‪IIIA IVA VA VIA VIIA‬‬ ‫‪4.0‬‬

‫‪3.4‬‬

‫‪3.0‬‬

‫‪2.5‬‬

‫‪1.8‬‬

‫‪VIII‬‬

‫‪3.2‬‬

‫‪2.6‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪1.9‬‬

‫‪1.6‬‬

‫‪IIB‬‬

‫‪IB‬‬

‫‪3.0‬‬

‫‪2.6‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪2.0‬‬

‫‪1.8‬‬

‫‪1.6‬‬

‫‪2.0‬‬

‫‪1.9‬‬

‫‪2.7‬‬

‫‪2.1‬‬

‫‪2.0‬‬

‫‪1.8‬‬

‫‪1.8‬‬

‫‪1.7‬‬

‫‪1.9‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪2.3‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪2.0‬‬

‫‪2.0‬‬

‫‪2.3‬‬

‫‪2.0‬‬

‫‪2.0‬‬

‫‪2.5‬‬

‫‪2.2‬‬

‫‪2.2‬‬

‫من خالل الجدول ال�سابق ‪:‬‬ ‫ماذا يحدث لقيم ال�سالبية الكهربائية في المجموعة الواحدة من الأعلى �إلى الأ�سفل ؟ وماذا يحدث لها‬ ‫عند االنتقال في الدورة الواحدة من الي�سار لليمين ؟‬ ‫تك ��ون قيم ال�سالبية الكهربائي ��ة لعنا�صر(الأك�سجي ��ن‪ ,‬والنتروجين‪ ،‬والكبري ��ت‪ ،‬والهالوجينات)‪ .....‬بينما‬ ‫تكون قيمها للعنا�صر القلوية والقلوية الأر�ضية‪.....‬‬

‫رتب العنا�صر التالية ترتيبا ت�صاعديا ح�سب زيادة ال�سالبية الكهربائية لها ‪:‬‬ ‫‪P , Cs , Br , Na , Cl‬‬

‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫‪95‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫جدول( ‪ ) 9 – 5‬قيم ال�سالبية الكهربائية لعنا�صر الجدول الدوري‬

‫الجدول الدوري‬

‫الن�شاط الكيميائي (فاعلية العن�صر) ‪:‬‬ ‫فاعلية العن�صر تعتمد على مدى اكت�ساب ‪� ،‬أو فقد الإلكترونات الخارجية‪ .‬وي�ساعد الجدول الدوري على‬ ‫تحدي ��د فاعلي ��ة العنا�صر ‪.‬ولتو�ضيح ذلك نعود �إل ��ى الدورات في الجدول الدوري‪ .‬فف ��ي الدورة الواحدة من‬ ‫الي�س ��ار �إلى اليمين تقل فاعلي ��ة َفقْد الإلكترونات بينما تزداد فاعلية اكت�ساب الإلكترونات‪ .‬وفي المجموعات‬ ‫التي تميل �إلى فقد الإلكترونات تزداد فاعلية فقد الإلكترونات ‪ ،‬وتقل فاعلية اكت�ساب الإلكترونات نزوال �إلى‬ ‫�أ�سفل المجموعة وعلى العك�س من ذلك المجموعات التي تميل �إلى االكت�ساب ‪.‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫ما العالقة بين الحجم الذري للعن�صر ون�شاطه الكيميائي ؟‬

‫الخا�صية الفلزية والال فلزية ‪:‬‬ ‫يع ��د العن�صر فل ��زا �إذا كان يميل في تفاعالته الكيميائية �إلى فق ��د �إلكترونات لي�صل �إلى تركيب م�ستقر‬ ‫(تكوين �أيونات موجبة) بينما يعتبر العن�صر ال فلز �إذا كان يميل في تفاعالته �إلى اكت�ساب �إلكترونات لي�صل‬ ‫�إلى تركيب م�ستقر (تكوين �أيونات �سالبة)‪.‬‬

‫الخا�صية الفلزية والالفلزية في الدورات والمجموعات ‪:‬‬ ‫كلم ��ا تحركنا من الي�سار �إلى اليمين خالل الدورة الواحدة تقل ال�صفات الفلزية وتزداد ال�صفات الالفلزية‬ ‫( لماذا) ؟‬ ‫بينما كلما تحركنا من �أعلى المجموعة �إلى �أ�سفلها تزداد ال�صفات الفلزية وتقل ال�صفات الال فلزية (لماذا)؟‬ ‫• �أيهما �أكثر �سالبية كهربائية ‪:‬الفلزات �أم الالفلزات؟ ولماذا ؟‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪96‬‬

‫الجدول الدوري‬

‫العن�صر ‪ 13M‬من عنا�صر الجدول الدوري؛ المطلوب ‪:‬‬ ‫اكتب التركيب الإلكتروني له‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫حدد رقم دورته ومجموعته‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫حدد ن�شاطه الكيميائي ( يفقد‪ -‬يكت�سب)‬

‫‪97‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫‪...............................................................................................‬‬ ‫تكاف� ��ؤه ‪�....................‬أيون ��ه ‪ ......................‬نوعي ��ة العن�ص ��ر ( فل ��ز – الفل ��ز )‬ ‫‪......................‬‬ ‫حدد كافة الخوا�ص المالحظة عليه ؟‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫�س‪ : 1‬اكتب ثالثة عنا�صر فلزات‪ ،‬و�أخرى ال فلزات‪ ،‬و�أخرى �أ�شباه فلزات‪ ،‬ثم اذكر خوا�صها‪.‬‬ ‫�س‪ : 2‬اختر الإجابة المنا�سبة لكل عبارة من العبارات التالية و�ضع �أمامها عالمة (✓) ‪:‬‬ ‫�أ ) اكثر عن�صر يمتلك خا�صية فلزية ‪:‬‬ ‫•‪K‬‬

‫• ‪Li‬‬

‫• ‪Cs‬‬

‫• ‪Na‬‬

‫ب ) الذرة التي لها �أكبر ميل �إلكتروني في الدورة الواحدة هي ذرة ‪:‬‬ ‫• الهالوجين‬ ‫• الغاز النبيل‬ ‫• فلز قلوي‬ ‫• �شبه فلز‬ ‫ج ) العن�صر الأكبر ن�صف قطر من عنا�صر المجموعة ‪: 2A‬‬ ‫•‬

‫‪20Ca‬‬

‫•‬

‫‪12Mg‬‬

‫•‬

‫‪4Be‬‬

‫•‬

‫‪56Ba‬‬

‫�س‪: 3‬علل ما ي�أتي ‪:‬‬ ‫• طاقة الت�أين الثانية �أكبر من طاقة الت�أين الأولى ‪.‬‬ ‫• للنيون جهد ت�أين عالي جدا و�ألفة �إلكترونية منخف�ضة جدا‪.‬‬ ‫• للهالوجينات جهود ت�أين عالية و�ألفة �إلكترونية عالية ‪.‬‬

‫‪98‬‬

‫����س‪�: 4‬أمام���ك مخط���ط ف���ارغ للج���دول الدوري ح���دد عليه مواق���ع العنا�ص���ر الآتية ‪:‬‬ ‫غاز نبيل يقع في الدورة الثانية‬ ‫عن�صر فلزي له العدد الذري ‪. 19‬‬ ‫ال فلز له جهد ت�أين عالى و�أقل من الهالوجينات‬ ‫�شبه فلز يقع في الدورة الثالثة ‪.‬‬ ‫ي�شير اللون الأخ�ضر �إلى �أكبر العنا�صر في الجدول الدوري من حيث ال�سالبية الكهربائية فما هو ؟‬

‫�س‪�: 5‬أكمل الجمل والعبارات التالية بما ينا�سبها ‪:‬‬ ‫• رتب مندليف العنا�صر في جدوله الدوري ت�صاعديا ح�سب ‪ ........................‬الذرية ‪.‬‬ ‫• كلما ‪ ......................‬ال�سالبية الكهربائية لعن�صر ازداد ن�شاطه كفلز ‪.‬‬ ‫• العنا�صر التي تعتبر قنطرة العبور من الخوا�ص الفلزية �إلى الخوا�ص الالفلزية هي ‪.................‬‬ ‫• عنا�ص ��ر تتمي ��ز بانخفا�ض �سالبيته ��ا الكهربائية وانخفا�ض جهد ت�أينها وقل ��ة ميلها الإلكتروني هي‬ ‫‪......................‬‬

‫�س‪: 6‬اكتب الترتيب الإلكتروني لكل عن�صر مما يلي‪ ,‬ثم حدد في �أي دورة و�أي مجموعة‬ ‫يوجد كل منها مع ت�سمية كل عن�صر ( ‪) 17M , 20M , 3M‬‬ ‫�س‪�: 7‬أيهما �أكبر حجما مع التعليل ‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫�أ ‪( K , K ) -‬‬

‫‬‫ب ‪( Cl , Cl ) -‬‬

‫‪99‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪Na+‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪Na+‬‬

‫‬‫‪Cl‬‬ ‫‪Na+‬‬

‫‪- O‬‬ ‫‪Cl H‬‬ ‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪- 1‬‬ ‫‪ -2‬‬ ‫‪ -3‬‬ ‫‪ -4‬‬ ‫‪ -5‬‬ ‫‪- 6‬‬ ‫‪- 7‬‬

‫تو�ضح كيف تترابط ذرات العنا�صر في المركبات ‪.‬‬ ‫تمثل للروابط الأيونية والت�ساهمية بالر�سم �أو المعادالت ‪.‬‬ ‫تتو�صل �إلى مفهوم التركيب الثماني الم�ستقر ‪.‬‬ ‫تميز بين �أنواع الروابط المختلفة ‪.‬‬ ‫تبين �أثر وجود الروابط الهيدروجينية على الماء وخوا�صه ‪.‬‬ ‫تتعرف روابط ( فان درفالز ) بين الجزيئات ‪.‬‬ ‫تربط بين خا�صية التو�صيل الكهربي للفلزات والرابطة الفلزية (معلومة �إثرائية)‪.‬‬

‫‪100‬‬

‫‬‫‪Cl‬‬ ‫‪Na+‬‬

‫‬‫‪Cl‬‬ ‫‪Na+‬‬

‫‪+‬‬

‫‪Na‬‬

‫‬‫‪Cl‬‬ ‫‪Na+‬‬

‫‬‫‪Cl‬‬

‫المقدمة‬ ‫در�سن ��ا في الف�ص ��ول ال�سابقة التراكي ��ب الإلكترونية لل ��ذرات وعالقات هذه التراكي ��ب ببع�ض الخوا�ص‬ ‫الذري ��ة والخا�صية الت ��ي تمتلكها جميع الذرات تقريبا هي القدرة على الإتح ��اد بالذرات الأخرى عن طريق‬ ‫فقده ��ا �أو اكت�سابه ��ا �أو م�شاركتها بالإلكترونات فتن�ش�أ قوى تجاذب بين ال ��ذرات ت�سمى بالروابط الكيميائية‬ ‫‪ Chemical Bonds‬وه ��ي الت ��ي تم�سك الذرات بع�ضها ببع�ض ‪ .‬والذرات ال تك ��ون م�ستقلة في العنا�صر �أو‬ ‫المركب ��ات بل تك ��ون مجتمعة و قريبة وت�ؤثر في بع�ضها ‪ ،‬لذا ال تعتمد طاق ��ة �أي ذرة على �إلكتروناتها ونواتها‬ ‫فق ��ط ب ��ل على �إلكترون ��ات و�أنوية الذرات المج ��اورة ‪ ،‬ف�إذا التقت ذرت ��ان و�أدى �إلتقائهما �إل ��ى تنافر بينهما‬ ‫وازدادت طاقتهم ��ا ف�إنهما تفترقان لتتخل�صا من الطاق ��ة الزائدة و�إذا التقت ذرتان ونتج من لقائهما نق�ص‬ ‫ف ��ي الطاق ��ة ( و�ضع �أكثر ا�ستقرارا ) ف�إنهما تبقيان مرتبطتين ببع�ضهم ��ا البع�ض ولن تنف�صال �إال �إذا زودتا‬ ‫بطاقة تعو�ض النق�ص الذي ح�صل نتيجة ترابطهما ‪.‬‬ ‫و�سنتعرف في هذا الف�صل على الروابط الكيميائية ب�أنواعها المختلفة والتي تن�ش�أ من اتحاد الذرات ‪.‬‬ ‫بهدف الو�صول �إلى التركيب الثماني الم�ستقر الم�شابه لتركيب الغاز النادر ‪.‬‬ ‫وقد يتبادر �إلى ذهنك �س�ؤال عن الفرق بين ‪:‬‬ ‫‪ -1‬ارتباط ذرة الهيدروجين وذرة الأك�سجين في جزيء الماء ‪.‬‬ ‫‪ -2‬وارتباط جزيء ماء بجزيء ماء �آخر ‪.‬‬ ‫�إن الإجاب ��ة على ذلك الت�س ��ا�ؤل تقودنا �إلى �ضرورة التمييز بين التراب ��ط الكيميائي بين ذرات الجزيء‬ ‫الواحد وقوى التجاذب بين الجزيئات ‪ ،‬ففي حين تتميز الرابطة الكيميائية بقوة (طاقة)ربط عالية ف�إن قوى‬ ‫الجذب بين الجزيئات المرتبطة فيزيائيا �أ�ضعف بكثير من قوى الجذب بين الذرات المرتبطة كيميائيا ‪.‬‬ ‫وعلى �أية حال ؛ يمكن تق�سيم الروابط �إلى الأنواع التالية ‪:‬‬

‫‪101‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫�أنواع الروابط‬ ‫• روابط كيميائية؛ مثل ‪ :‬الرابطة الأيونية ‪ ,‬الرابطة الت�ساهمية‬ ‫• روابط فيزيائية؛ مثل ‪ :‬رابطة فاندرفالز‪ ,‬الرابطة الهيدروجينية‬ ‫• روابط فلزية‬ ‫الرابطة الأيونية ‪Ionic Bond‬‬ ‫يت ��م التراب ��ط الأيوني بي ��ن ذرات الفل ��زات وذرات الالفلزات حيث تفق ��د ذرات الفلز �إلكترون� � ًا �أو �أكثر‬ ‫وتكت�س ��ب ذرة الالفل ��ز �إلكترون� � ًا �أو �أكثر ويتم الفقد‪� ،‬أو االكت�ساب لي�صبح التوزي ��ع االلكتروني للذرات م�ساو‬ ‫للتوزيع الإلكتروني لأقرب غاز نبيل حيث يتم اال�ستقرار ‪.‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫هناك عالقة بين قابلية العن�صر للفقد واالكت�ساب وبين جهد الت�أين والألفة الإلكترونية حيث �أن‬ ‫العنا�ص ��ر التي لها جهد ت�أين منخف�ض تميل �إلى فقد الإلكترون ��ات ب�سهولة والتي لها �ألفة �إلكترونية‬ ‫عالية تميل �إلى �إكت�ساب الإلكترونات ب�سهولة ‪.‬‬ ‫ولفهم كيفية تكون الرابطة الأيونية في مركب ما �سندر�س تكوينها في كلوريد ال�صوديوم ‪:‬‬ ‫• من خالل ال�شكل التالي ما الذي تتوقع حدوثه بين ذرتي ال�صوديوم والكلور ؟‬ ‫لل�صودي ��وم �إلكت ��رون واح ��د‬ ‫فقط في م ��داره الخارجي فما‬ ‫الذي �سيحدث لل�صوديوم ؟‬

‫للكلور �سبعة �إلكترونات في مداره‬ ‫الخارجي ؛ فك ��م �إلكترون ًا يحتاج‬ ‫لي�صبح م�ستقرا ؟‬ ‫‪Na‬‬

‫‪Cl‬‬

‫�شكل ( ‪) 1 – 6‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪102‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫• اكتب التوزيع الإلكتروني لذرتي ال�صوديوم والكلور ‪.‬‬ ‫عن ��د تفاعل ال�صوديوم مع الكلور ف�إنه ينتقل �إلكترون من الم�ستوى الأخير لذرة ال�صوديوم �إلى الم�ستوى‬ ‫الأخير لذرة الكلور انتقاال كامال لت�صبح كل مهما �أكثر ا�ستقرار ًا �أي �أن ذرة ال�صوديوم فقدت �إلكترون ًا بينما‬ ‫اكت�سب ��ت ذرة الكلور ه ��ذا الإلكترون وعندها تتحول ذرة ال�صوديوم �إلى �أي ��ون �صوديوم موجب ( ‪ . ) +‬بينما‬ ‫تتحول ذرة الكلور �إلى �أيون �سالب ( ‪ ) -‬كما تو�ضحها المعادلة التالية ‪:‬‬ ‫]‪Na+] + Cl -‬‬ ‫)‪(NaCl‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪+‬‬

‫‪Na‬‬

‫�شكل ( ‪ )2 – 6‬تكوين الرابطة الأيونية في جزيء ‪NaCl‬‬

‫ويمكن اعتبار تكون الرابطة الأيونية في ثالثة خطوات ‪:‬‬

‫‪+‬‬

‫‪e‬‬‫–‬

‫بالجمع‬

‫‪-‬‬

‫] ‪Cl‬‬

‫‪103‬‬

‫‪+‬‬

‫‪Cl‬‬

‫] ‪Na‬‬

‫‪+‬‬

‫‪Na‬‬

‫‪Na‬‬

‫)‪1‬‬ ‫)‪2‬‬

‫‪+ e‬‬‫‪3) Na + Cl‬‬‫‪Cl‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫يالحظ �أنالتركيبالإلكترونيلأيونال�صوديومي�شبهالتركيبالإلكترونيللنيونوي�صبحالتركيبالإلكتروني‬ ‫لأيون الكلوريد م�شابها للتركيب الإلكتروني للآرجون ‪� ،‬أي �أن كال منهما تحول �إلى حالة �أكثر ا�ستقرار ًا وينتج‬ ‫عن اختالف �شحنات �أيون ال�صوديوم عن �أيون الكلوريد قوة جذب �إلكترو�ستاتيكي ت�سمى الرابطة الأيونية التي‬ ‫تعرف على �أنها قوة تجاذب �إلكترو�ستاتيكي بين �أيونات مختلفة ال�شحنات وتحدث بانتقال كلي للإلكترونات‬ ‫م ��ن �إح ��دى الذرتي ��ن �إلى الأخرى ‪،‬كما ي�سم ��ى المركب النات ��ج بالمركب الأيون ��ي ‪. Ionic Compound‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫ما �صيغة المركب الأيوني المتكون بين ‪ Ca‬و ‪ O‬؟‬ ‫ا�شرح خطوات تكوين الرابطة ‪.‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫طبيعة الرابطة الأيونية‬ ‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫عندما تتفاعل العنا�صرالفلزية مع العنا�صر الالفلزية لإنتاج المركبات الأيونية ‪ ،‬ف�إن الأيونات الموجبة‬ ‫وال�سالب ��ة الناتج ��ة عن التفاعل تترتب بحيث تزي ��د في قوى التجاذب بين الأيون ��ات المختلفة في ال�شحنة ‪،‬‬ ‫وتقلل من قوى التنافر بين الأيونات المت�شابهة في ال�شحنة ‪.‬‬ ‫ففي كلوري ��د ال�صوديوم وفي المركب ��ات ال�شبيهة به من ناحية‬ ‫ال�ش ��كل‪ ،‬تحي ��ط �أيون ��ات ال�صودي ��وم الموجب ��ة ب�أيون ��ات الكلوريد‬ ‫‪Na+‬‬ ‫ال�سالبة ‪ ،‬كما �أن �أيونات الكلوريد ال�سالبة تحيط ب�أيونات ال�صوديوم‬ ‫الموجب ��ة على نحو ي�ضمن �أن يح ��اط كل �أيون ب�ستة �أيونات مخالفة‬ ‫ ‪Cl‬‬‫ل ��ه في ال�شحن ��ة ‪ .‬ففي االتجاهات الثالثة نج ��د الترتيب نف�سه وهو �شكل ( ‪ : ) 3– 6‬التركيب البلوري لكلوريد‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪Na‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪Na‬‬ ‫ال�صوديوم‬ ‫‪… ,‬كم ��ا ف ��ي ال�ش ��كل ( ‪.) 3 - 6‬‬ ‫وينتج عن هذا ما ي�سمى ال�شبكة البلورية (‪)Crystal Lattice‬‬ ‫ويطل ��ق على طاقة التج ��اذب بين الأيونات في المركب الأيوني بطاقة الرابط ��ة الأيونية ‪ .‬و�سن�ستخدم تعبير‬ ‫طاقة الترتيب البلوري ‪ Crystal Lattice Energy‬في المركبات الأيونية بد ًال من طاقة الرابطة الأيونية ‪.‬‬ ‫وتع���رف طاق���ة الترتي���ب البلوري ب�أنه���ا ‪ :‬الطاقة التي نحتاجها لنح���ول مركباً بلوري���اً (�أيونياً) في حالة‬ ‫ال�صالبة �إلى �أيونات منف�صلة في الحالة الغازية ‪ .‬مث ً‬ ‫ال ‪:‬‬ ‫(غاز)‪( + Cl -‬غاز)‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪+‬‬

‫‪Na‬‬

‫طاقة الترتيب البلوري ‪+‬‬ ‫‪104‬‬

‫(�صلب) ‪NaCl‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫بموج ��ب قانون كول ��وم (‪ )Coulomb‬للكهرب ��اء ال�ساكنة ‪ ،‬تبلغ طاقة الو�ض ��ع الناتجة عن تجاذب‬ ‫�شحنتي ��ن مت�ضادتي ��ن تبع ��دان م�سافة (ر) �س ��م عن بع�ضها البع� ��ض ‪ ،‬وقيمة كل منه ��ا (ي) وحدة‬ ‫كهربائية �ساكنة ما يلي‪:‬‬ ‫كمية ال�شحنة الأولى × كمية ال�شحنة الثانية‬ ‫الطاقة =‪-‬‬ ‫مربع الم�سافة بين ال�شحنتين‬ ‫وتعن ��ي الإ�ش ��ارة ال�سالبة �أننا نحتاج �إل ��ى الت�أثير على ال�شحنتين بطاق ��ة مقدارها ي‪ /2‬ر لن�ستطيع‬ ‫ف�صلها عن بع�ضها تمام ًا ‪ .‬وفي حالة الأيونين المتجاورين ف�إن (ر) هي البعد بين مركزي الأيونين‪،‬‬ ‫�أي مجموع ن�صفي قطر الأيونين‬

‫العوامل التي ت�ؤثر على طاقة الترتيب البلوري‬ ‫عن ��د كتاب ��ة قان ��ون طاقة الترتيب البلوري ( طب = ي‪ / 2‬ر ) نجد �أن طاق ��ة الترتيب البلوري تزداد بزيادة‬ ‫�شحنة الأيونات ونق�صان حجمها ‪.‬‬ ‫• زيادة �شحنة الأيونات ‪:‬‬

‫الملح‬

‫فمث�ل ً�ا طاقة الترتيب البلوري لكلوريد المغني�سيوم �أكبر من‬ ‫كلوري ��د ال�صوديوم لأن �شحنة �أيون المغني�سيوم ‪ Mg ++‬هي‬ ‫�ضعف �شحنة �أيون ال�صوديوم ‪ Na +‬؛ �إذا �أخذنا في االعتبار‬ ‫�أن ن�صف قطر �أيون المغني�سيوم م�سا ٍو تقريب ًا لن�صف قطر‬ ‫�أيون ال�صوديوم جدول ( ‪) 1-6‬‬

‫‪105‬‬

‫‪NaCl‬‬ ‫‪MgCl2‬‬

‫طاقة الترتيب البلوري‬ ‫كيلو�سعر‪/‬مول‬ ‫‪186‬‬ ‫‪604‬‬

‫جدول ( ‪ ) 1 – 6‬العالقة بين طاقة الترتيب‬ ‫البلوري وزيادة �شحنة الأيونات‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫ومن البديهي �أن نتوقع �أنه كلما زادت قيمة (ي) �أو كلما نق�صت قيمة (ر) كلما نق�صت طاقة الو�ضع‬ ‫التجاذبي ��ة (ط ��ه) �أي �أن المركب ي�صبح �أكثر ا�ستقرار ًا لأن طاقة الرابطة الأيونية فيه ت�صبح �أكثر‬ ‫قيمة �سلبي ًا ‪ .‬ولتفادي االلتبا�س في الإ�شارة الجبرية ن�ستخدم تعبير طاقة الترتيب البلوري ‪.‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫• نق�صان حجم الأيونات ‪:‬‬ ‫فمث�ل ً�ا تزداد طاقة الترتيب البلوري للهاليد الواحد كلما نق� ��ص حجم الأيون الموجب �أي كلما انتقلنا من‬ ‫ال�سيزيوم �إلى الليثيوم ؛ما ال�سبب ؟‬ ‫كم ��ا �أنه ��ا تزداد للفلز الواحد كلما نق�ص حجم �أيون الهالي ��د �أي كلما انتقلنا من اليوديد �إلى الفلوريد؛ ما‬ ‫ال�سبب ؟‬

‫رتب المركبات التالية ح�سب ازدياد طاقة الترتيب البلوري لها‬ ‫‪MgCl2‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫‪, KCl , AlCl3‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫خوا�ص المركبات الأيونية ‪: Properties of Ionic Compounds‬‬ ‫تتميز المركبات الأيونية بمجموعة من الخوا�ص ويمكنك التعرف عليها من خالل الن�شاط التالي ‪:‬‬ ‫(‪ ) 1-6‬ما الخوا�ص التي تميز المركبات الأيونية عن غيرها ؟‬ ‫‪ -1‬ك ��ون دارة كهربائي ��ة مغلقة ثم �أختب ��ر التو�صي ��ل الكهربائي لملح‬ ‫الطعام ال�صلب ؛ ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪.........................................................................‬‬ ‫‪ -2‬اختبر التو�صيل الكهربائي لمحلول ملح الطعام ؛ ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪.........................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪106‬‬

‫المواد والأدوات ‪:‬‬ ‫ملح الطعام‬ ‫محل ��ول نت ��رات ف�ضة‬ ‫دارة كهربائية‬ ‫بنزين‬ ‫ماء‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫‪ -3‬اختبر التو�صيل الكهربائي مرة �أخرى لم�صهور ملح الطعام ‪ .‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪..............................................................................................‬‬ ‫‪� -4‬أح�ض ��ر �أنبوبتي اختبار و�ضع فيهما قلي ًال من مل ��ح الطعام ال�صلب ثم �أ�ضف �إلى �إحداهما ماء‬ ‫و�إلى الأخرى بنزين ؛ في �أي الأنبوبتين تم ذوبان الملح ؟‬ ‫‪..............................................................................................‬‬ ‫‪ -5‬ح�ضر محلو ًال من ملح الطعام ‪� ،‬أ�ضف �إليه كمية من محلول نترات الف�ضة ‪ .‬ما الذي تكون ؟‬ ‫‪..............................................................................................‬‬ ‫ماذا تالحظ على �سرعة التفاعل ؟‬ ‫‪..............................................................................................‬‬ ‫‪ -6‬ماذا تتوقع بالن�سبة لدرجات غليان وان�صهار ملح الطعام والمركبات الأيونية عموما ‪.‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫‪..............................................................................................‬‬ ‫‪..............................................................................................‬‬

‫ويمكننا تلخي�ص خوا�ص المركبات الأيونية كما يلي ‪:‬‬ ‫‪ – 1‬التو�صي���ل الكهربائ���ي ‪ :‬ه ��ذا الن ��وع من المركبات مو�صل ��ة جيدة للحرارة والكهرب ��اء حيث تتفكك �إلى‬ ‫�أيون ��ات موجبة و�سالبة عند �إذابتها في مذيب مثل الم ��اء �أو عند �صهرها‪ ،‬وهذه الأيونات هي التي تقوم‬ ‫بالتو�صيل الكهربائي والحراري ‪ ،‬لكنها ال تو�صل التيار الكهربائي في حالة ال�صالبة؛ لماذا ؟‬ ‫‪ – 2‬درج���ات االن�صه���ار والغلي���ان ‪ :‬من المالحظ على المركبات الأيونية ارتف ��اع درجات الغليان لمركباتها‬ ‫ال�سائل ��ة وارتفاع درج ��ات االن�صهار للمركبات ال�صلبة ويعزى ذلك لزي ��ادة قوى التجاذب بين الأيونات‬ ‫الموجبة وال�سالبة والتي تعمل ك�أقطاب مزدوجة لها عزم معين ينتج عنه تقارب الأيونات ‪.‬‬ ‫‪ – 3‬الذوباني���ة ‪:‬ت ��ذوب في المذيبات القطبية مثل الماء وبع�ض المذيب ��ات الأخرى الع�ضوية وغير الع�ضوية‬ ‫ذات القطبية العالية ‪.‬‬ ‫‪� – 4‬سرع���ة التفاع���ل ‪ :‬يالح ��ظ �أن المركب ��ات الأيونية �سريعة وتام ��ة التفاعل لأن التفاع ��ل يح�صل بمجرد‬ ‫الت�صادم بين الأيونات ‪.‬‬

‫‪107‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫يع ��ود ال�سبب في ذوبان المواد الأيونية في المذيبات‬ ‫القطبية �إلى تكون نوع من االرتباط بين الأيون وجزيئات‬ ‫المذيب القطبية‪ ،‬مما يعو�ض عن الطاقة الالزمة لف�صل‬ ‫الأيونات بع�ضها عن بع�ض‪.‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫وف ��ي المحالي ��ل المائي ��ة تنت ��ج الأيون ��ات المماه ��ة‬ ‫(‪ ،)Hydrated Ions‬حي ��ث تحيط الأطراف الموجبة‬ ‫لع ��دد من جزيئ ��ات الماء بالأيون ال�سال ��ب‪ ،‬بينما تحيط‬ ‫الأط ��راف ال�سالبة لجزيئات الم ��اء بالأيون الموجب كما‬ ‫هو مو�ضح في ال�شكل ( ‪) 4 – 6‬‬

‫�شكل ( ‪� ) 4 – 6‬أيونات الكلوريد‬ ‫وال�صوديوم المماهة‬

‫من خالل فهمك للرابطة الأيونية لخِّ �ص الظروف التي ت�ساعد على تكوين مادة �أيونية ‪.‬‬

‫الرابطة الت�ساهمية ‪Covalent bond‬‬

‫علمت �أن الرابطة الأيونية تحدث بين ذرات الفلزات والالفلزات وهي التي يوجد فرق بينها في ال�سالبية‬ ‫الكهربائية وذلك للو�صول �إلى حالة التركيب الإلكتروني الم�ستقر ‪.‬‬ ‫• ولكن ماذا يحدث عند اتحاد ذرات من نف�س النوع ( حيث ال يوجد فرق في ال�سالبية الكهربائية بينها )؟‬ ‫• وماذا يحدث عند اتحاد ذرات مختلفة يوجد فرق �صغير في �سالبيتها الكهربائية ؟‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪108‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫فمث�ل�ا في ج ��زيء الهيدروجين كيف ترتبط الذرتان في ��ه ؟ فهاتان الذرتان لهما نف� ��س القدرة على جذب‬ ‫�إلكترون ��ات التكاف�ؤ نحوهما لأنهم ��ا مت�ساويتان في قيمة ال�سالبية الكهربائي ��ة ‪� ،‬أي ال يمكن �أن تنتقل �إلكترونات‬ ‫م ��ن ذرة لأخرى كما يحدث عند تكوين الرابطة الأيونية ففي هذه الحالة ترتبط الذرتان بنوع �آخر من الروابط‬ ‫ي�سم ��ى الرابط ��ة الت�ساهمية ‪ ،‬ويتم فيه ��ا الو�صول �إلى التركي ��ب الم�شابه لأقرب غاز نبيل ع ��ن طريق م�ساهمة‬ ‫كل ذرة م ��ع الأخ ��رى بالعدد نف�سه م ��ن الإلكترونات وتعرف الرابط ��ة الت�ساهمي ��ة ‪ Covalent bond‬ب�أنها ‪:‬‬ ‫رابط ��ة تحدث نتيجة ا�شتراك الذرتين المرتبطتي ��ن بزوج من الإلكترونات ‪ ،‬بحيث ت�ساهم كل ذرة بن�صف عدد‬ ‫ه ��ذه الإلكترون ��ات الرابطة ‪ .‬و�سنبد�أ ببحث الرابطة الت�ساهمية في �أب�سط الجزيئات على الإطالق ‪ ،‬وهو جزيء‬ ‫الهيدروجي ��ن ‪ . H2‬فف ��ي ج ��زيء الهيدروجين ت�شت ��رك ذرتا الهيدروجي ��ن �إذ ت�سهم كل منهم ��ا ب�إلكترون ‪1s‬‬ ‫لتكون ��ا الرابط ��ة الت�ساهمي ��ة ‪ .‬ويمكنن ��ا �أن نت�ص ��ور تك ��ون الرابطة الت�ساهمي ��ة باختالط مج ��ال ‪ 1s‬على ذرة‬ ‫الهيدروجين الأولى مع مجال ‪ 1s‬على ذرة الهيدروجين الثانية كما في ال�شكل (‪. )5-6‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫‪H2‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪1s1‬‬

‫‪1s1‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 5 – 6‬تكون الرابطة الت�ساهمية في جزيء الهيدروجين‬

‫ونالحظ �أن تركيز الإلكترونات في المنطقة الواقعة بين نواتي ذرتي الهيدروجين قد ازداد مما يعني �أن‬ ‫التناف ��ر بين نواتيهما قد قل‪ .‬كذلك ف�إن الإلكترونات �أو ال�سحابة الإلكترونية بين نواتي الهيدروجين تنجذب‬ ‫�إلى نواتي الهيدروجين في الوقت نف�سه ‪ ،‬مما ي�ؤدي �إلى ربط النواتين ‪.‬‬ ‫ويمكنن ��ا �أن نمثل تكون الرابطة الت�ساهمية بطريقة �أب�سط بافترا�ض �أن الإلكترونات تت�صرف وك�أنها �أج�سام‬ ‫بد ًال من �أمواج‪.‬‬ ‫وفي هذه الحالة ت�صل كل ذرة �إلى حالة الثبات (كما في ذرة الهيليوم) �إذ يحيط بكل نواة زوج من الإلكترونات‬ ‫كما في المثال التالي ‪:‬‬

‫‪109‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫‪H‬‬

‫‪+ H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫كانت فكرة الرابطة الت�ساهمية من اقتراح عالم الكيمياء الفيزيائية الأمريكي لوي�س عام ‪،1916‬‬ ‫فق ��د بين �أن الترتيب الإلكتروني للغازات الخاملة هو �سبب ثباتها وا�ستقرارها وعدم ميلها للتفاعل‪.‬‬ ‫وق ��د اقت ��رح لوي�س �أن ذرات العنا�ص ��ر الأخرى يمك ��ن �أن تح�صل على تركيب م�شاب ��ه لتركيب الغاز‬ ‫الخامل بم�شاركة الإلكترونات بين ذراتها ؛ مثال ‪ :‬جزيء الكلور ‪Cl2‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫‪Cl‬‬

‫‪Cl Cl‬‬

‫‪Cl‬‬

‫ولتمثيل بناء لوي�س ن�ستعمل نوعا خا�صا من الرموز تعرف برموز لوي�س حيث تكتب ال�صيغة‬ ‫الذرية للعن�صر محاطة بعدد من النقاط ( �أو عالمات ‪� x‬أو دوائر ‪ ) ....‬يمثل كل منها �إلكترون‬ ‫واحد ًا في مجال التكاف�ؤ للذرة ‪.‬‬ ‫لماذا تميل العنا�صر �إلى الم�شاركة ب�إلكتروناتها ؟‬ ‫�إن م�شارك ��ة العنا�ص ��ر ب�إلكتروناتها يدفعه ميلها �إلى ملء مجال التكاف� ��ؤ فيها بثمانية �إلكترونات كما هو‬ ‫الحال في ذرات الغازات النبيلة ‪ ،‬وتعرف هذه الحالة بقاعدة الثماني الم�ستقر ‪.‬‬ ‫والت ��ي تظه ��ر بو�ضوح في الجزيئ ��ات المتماثلة ( المتجان�س ��ة ) كترابط العديد من الالفل ��زات مثل ‪، O2 :‬‬ ‫‪ , N2‬فف ��ي ج ��زيء الأك�سجين ‪ O2‬تمتلك كل ذرة �أك�سجين �ستة �إلكترونات في مجال التكاف�ؤ ‪ ،‬لذا تحتاج �إلى‬ ‫الم�شاركة بزوجين من الإلكترونات لت�صل �إلى حالة الثبات كما يلي ‪:‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪110‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫××‬

‫‪O‬‬ ‫××‬

‫×‬ ‫×‬

‫‪O‬‬

‫�أزواج رابطة‬

‫‪O‬‬

‫�أزواج غير رابطة حرة‬ ‫�أو‬

‫‪O‬‬

‫××‬

‫‪O + O‬‬ ‫××‬ ‫‪O‬‬

‫×‬ ‫×‬

‫=‬

‫‪O‬‬

‫ويمثل الخطان هنا زوجي الإلكترونات الم�شتركة بين ذرتي الأك�سجين ‪ ،‬فالرابطة هنا مزدوجة ‪ .‬وتميل ذرة‬ ‫الأك�سجين�إلى �أنتكون رابطتينفيجميعمركباتالأك�سجينالمتعادلةلت�صلبذلك�إلىحالةاال�ستقرار والثبات‪.‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫و�ضح بالر�سم تكوين الرابطة الت�ساهمية في جزيء النيتروجين ( ‪. ) N2‬‬

‫كم ��ا تظه ��ر هذه القاعدة في الجزيئات غير المتماثلة ( غي ��ر المتجان�سة ) ففي مركب الميثان ‪، CH4‬‬ ‫تمتلك ذرة الكربون �أربعة �إلكترونات في مجال التكاف�ؤ ‪ ،‬فتحتاج �إلى الم�شاركة ب�أربعة �إلكترونات ‪� ،‬أي �إن�شاء‬ ‫�أربع روابط كما يلي ‪:‬‬ ‫‪H.‬‬

‫×‬ ‫‪H ×. C ×. H‬‬ ‫‪×.‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪.‬‬ ‫‪.‬‬ ‫‪+ C. .‬‬

‫×‬

‫‪4H‬‬

‫وكذلك تميل ذرة الكربون �إلى �إن�شاء �أربع روابط في مركبات الكربون الأخرى ‪� .‬أما في مركب الأمونيا‪،NH3‬‬ ‫فت�شارك ثالث من ذرات الهيدروجين ذرة النيتروجين بثالثة من �إلكتروناتها لت�صل �إلى حالة الثبات ‪:‬‬

‫‪111‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫‪..‬‬

‫‪H N H‬‬

‫‪..‬‬ ‫‪.N .‬‬ ‫‪.‬‬

‫‪NH3‬‬

‫‪H‬‬

‫‪+‬‬

‫×‬

‫‪3H‬‬

‫�إن قاعدة الثماني مكنت من معرفة طرق الترابط في كثير من المركبات الأيونية والت�ساهمية ولكن‬ ‫هذه القاعدة لها ا�ستثناءات تظهر في المركبات التالية ‪:‬‬ ‫‪F P F‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫‪F‬‬

‫‪F‬‬ ‫‪F P F‬‬ ‫‪F F‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪Be‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪O‬‬

‫‪180‬‬

‫( ‪: ) 2 – 6‬قارن بين خوا�ص المركبات الأيونية والت�ساهمية ؟‬ ‫اختب ��ر قابلية كل مادة من مواد الجدول التال ��ي للذوبان في الماء والتو�صيل المواد والأدوات ‪:‬‬ ‫الكهربائي ثم �سجل م�شاهداتك ونوع كل مركب فيها ( �أيوني �أو ت�ساهمي ) دائرة كهربائية‬ ‫كو�ؤ�س ‪ ,‬ماء مقطر‬ ‫المركب‬

‫الذوبان في الماء‬

‫كلوريد البوتا�سيوم‬ ‫زيت الزيتون‬ ‫كبريتات ال�صوديوم‬ ‫النفثالين‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪112‬‬

‫التو�صيل الكهربي‬

‫نوعه‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫بنا ًء على مالحظاتك في الن�شاط (‪)2-6‬؛ لخ�ص كافة خوا�ص المركبات‬ ‫الت�ساهمية مقارنة بالمركبات الأيونية ‪.‬‬

‫خوا�ص الرابطة الت�ساهمية‬ ‫قطبي���ة الرابط���ة ‪ :‬تمثل قطبي ��ة الرابطة كيفية توزي ��ع الإلكترونات بين الذرتي ��ن المرتبطتين ‪،‬وهذا يعتمد‬ ‫على ال�سالبية الكهربائية للذرات المترابطه ‪ .‬فيحدث االرتباط الت�ساهمي بين ذرات العنا�صر المت�ساوية �أو‬ ‫المتقاربة في ال�سالبية الكهربائية �أو بين ذرات العنا�صر المختلفة والتي يكون الفرق في ال�سالبية الكهربائية‬ ‫بينها �أقل من ‪ ، 1.7‬لهذا ف�إن هناك نوعان للروابط الت�ساهمية من حيث القطبية ‪:‬‬ ‫• تتم بين ذرتين مت�ساويتين تمام ًا في ال�سالبية الكهربائية ‪ .‬كالرابطة التي تتم بين ذرات العنا�صر الغازية‬ ‫في جزيئاتها ‪� .‬أمثلة ‪ :‬الرابطة بين ذرتي الفلور في جزيء الفلور (‪ ، )F – F‬وبين ذرتي الهيدروجين في‬ ‫جزيء الهيدروجين (‪ ، )H – H‬وحيث �أن كل ذرة من الذرتين لها نف�س القدرة على جذب الإلكترونات‬ ‫الم�شتركة بينهما ‪ ،‬ف�إن زوج الإلكترونات يق�ضي وقت ًا مت�ساوي ًا في حيازة كل من الذرتين ‪ .‬وتكون ال�شحنة‬ ‫النهائية لكل من الذرتين ت�ساوي �صفر ًا ‪.‬‬ ‫• تت ��م بي ��ن ذرتي ��ن متقاربتين جد ًا في ال�سالبي ��ة الكهربائية ( يك ��ون الفرق في ال�سالبي ��ة الكهربائية بين‬ ‫الذرتي ��ن �صغير جد ًا ) كما يحدث في الميثان حيث �أن ال�سالبية الكهربائية للكربون ‪ 2.4‬وللهيدروجين‬ ‫‪ 2.2‬فيكون الفرق ‪ 0.2‬وهو �صغير جدا ‪ ، .‬لذا يق�ضي زوج الإلكترونات وقت ًا مت�ساوي ًا في حيازة كل من‬ ‫الذرتين ‪ .‬وتكون ال�شحنة النهائية لكل من الذرتين ت�ساوي �صفر ًا ‪.‬‬ ‫ب – رابطة ت�ساهمية قطبية ‪Polar Covalent Bond‬‬

‫تتك ��ون عندما يكون الف ��رق في ال�سالبية الكهربائية بين الذرتين المتحدتين كبير ًا نوع ًا ما ولكن �أقل من‬ ‫‪ ،1.7‬فينجذب �إلكــــترونا الرابطة الت�ساهمية نحو الــذرة الأكثر �سالبـــية كهربية ويق�ضي زوج الرابـطة‬

‫‪113‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫�أ – رابطة ت�ساهمية نقية ‪ Pure Covalent Bond‬ولها حالتان ‪:‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫الت�ساهمي ��ة وقت� � ًا �أطول في حيازتها وبذلك تتك ��ون �شحنة �سالبة كهربائية جزئية عل ��ى الذرة الأكثر �سالبية‬ ‫يقابلها �شحنة موجبة جزئية على الذرة الأقل �سالبية كهربائية ويو�صف الجزيء ب�أنه قطبي ‪.‬‬ ‫جزيء فلوريد الهيدروجين‬

‫‪δ-‬‬

‫‪δ‬‬‫‪e‬‬ ‫‪+ δ+‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪δ+‬‬

‫‪+‬‬

‫ال�سالبية الكهربائية للفلور ‪ 4.1‬وللهيدروجين ‪2.1‬‬ ‫‪H‬‬ ‫الفرق في ال�سالبية الكهربائية = ‪2 = 2.1 – 4.1‬‬ ‫‪ F‬جـ‬ ‫لذل ��ك تج ��ذب ذرة الفلور الأكث ��ر �سالبية كهربية‬ ‫�شكل (‪)6-6‬‬ ‫الرابطة الت�ساهمية القطبية في ‪HF‬‬ ‫�إلكتروني الرابطة الت�ساهمية بدرجة �أكبر ‪ .‬فتزداد الكثافة‬ ‫‪δ+‬‬ ‫‪δ‬‬‫الإلكتروني ��ة حولها ‪ ،‬بينما تعاني الذرة الأخرى من نق�ص‬ ‫في الكثافة الإلكترونية ‪ ،‬نتيجة لذلك تتكون �شحنة �سالبة‬ ‫�صغيرة(جزئية‪)δ-‬علىذرةالفلور(قطب�سالب) يقابلها‬ ‫�شحنة موجبة �صغيرة (جزئية ‪) δ +‬على ذرة الهيدروجين( قطب موجب ) ‪ .‬وبذلك ي�صبح الجزيء‬ ‫قطبي ًا �أي له قطبان �أحدهما موجب ويحمل �شحنة موجبة جزئي ًا والآخر يحمل �شحنة �سالبة جزئي ًا‪.‬‬ ‫‪F‬‬

‫�أ‬

‫‪H‬‬

‫‪F‬‬

‫ب‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫�أ‪ -‬ب ِّين نوع الرابطة الت�ساهمية من حيث القطبية في الجزيئات التالية ‪:‬‬ ‫‪Cl2 - HBr - H2S - N2‬‬

‫الجزيء‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫نوع الرابطة‬

‫‪114‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫ب‪ -‬ما الرابطة الأكثر قطبية ‪� O -H :‬أم ‪ ، N-H‬ولماذا ؟‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫قطبية الجزيئات ‪:‬‬

‫عزم ثنائي القطب = ال�شحنة على �أي من الذرتين × الم�سافة بين ال�شحنتين ‪.‬‬ ‫وم ��ن خ�ل�ال معرفة قيمة عزم ثنائي القطب يمكن و�صف قطبية الج ��زيء ف�إذا كان عزم الجزيء كبير ًا كان‬ ‫الجزيء ذا قطبية عالية �أما �إذا كان العزم �صفر ًا كان الجزيء غير قطبي ‪.‬‬ ‫• هل كل جزيء يحتوي على روابط قطبية من ال�ضروري �أن يكون قطبي ًا؟‬ ‫لكي تجيب على هذا الت�سا�ؤل ادر�س الجدول التالي ‪:‬‬

‫‪115‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫يو�ص ��ف الجزيء ب�أنه قطب ��ي �إذا كانت نقطة ما فيه تحمل �شحنة جزئي ��ة موجبة وبه نقطة �أخرى تحمل‬ ‫�شحن ��ة جزئي ��ة �سالبة وتكون كل منهم ��ا م�ساوية للأخرى في القيمة ‪ .‬وعند ا�ستخ ��دام مجال كهربي نجد �أن‬ ‫الجزيئات القطبية ترتب نف�سها في هذا المجال بحيث يكون طرفها ال�سالب متجها ناحية القطب الموجب ‪،‬‬ ‫وطرفه ��ا الموجب متجها ناحية القط ��ب ال�سالب ‪� .‬أما الجزيئات غير القطبية فال تت�أثر بتاتا بهذا المجال ‪،‬‬ ‫وت�ستمر في حركتها الع�شوائية كما كانت تفعل قبل �إمرار التيار الكهربائي ‪.‬‬ ‫وف ��ي الواق ��ع �أن �أي جزيء ثنائي الذرة يتكون من ذرتين لهما �سالبي ��ة كهربائية مختلفة يكون ثنائي القطبية‬ ‫ويع ��رف ثنائي القطبية بوا�سطة عزم ��ه ‪ dipole moment‬وهو عبارة عن حا�صل �ضرب ال�شحنة على �أي‬ ‫من الذرتين في الم�سافة بين ال�شحنتين ‪.‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫الجزيء‬

‫ثاني اك�سيد الكربون‬

‫ال�شكل‬ ‫الهند�سي‬

‫‪+4‬‬ ‫‪C‬‬

‫‪-2‬‬

‫‪o‬‬

‫‪-2‬‬

‫‪o‬‬

‫الماء‬ ‫‪o‬‬

‫رابع كلوريد الكربون‬ ‫‪δ-‬‬

‫‪6A‬‬

‫‪H‬‬

‫‪0.9‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪104.50‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫قطبية‬ ‫الجزيء‬

‫يوج ��د ف ��ي ج ��زيء‬ ‫ثاني �أك�سي ��د الكربون‬ ‫رابطتان قطبيتان ولكل‬ ‫رابط ��ة ع ��زم قطب ��ي‬ ‫ثنائ ��ي القطبي ��ة ف ��ي‬ ‫اتجاه الأك�سجين وبما‬ ‫�أن ال�ش ��كل الهند�س ��ي‬ ‫للجــــــ ��زيء م�ستقي ��م‬ ‫فتكون مح�صلة العزوم‬ ‫للجزيء ت�ساوي �صفر ًا‬ ‫ولهذا يك ��ون الجزيء‬ ‫غي ��ر قطب ��ي بالرغ ��م‬ ‫م ��ن احتوائ ��ه عل ��ى‬ ‫روابط قطبية ‪.‬‬

‫يحت ��وي جزيءالم ��اء‬ ‫على رابطتين قطبيتين‬ ‫ولكن بم ��ا �أن الجزيء‬ ‫�شكل ��ه الهند�سي هرم‬ ‫رباع ��ي الأوج ��ه غي ��ر‬ ‫منتظم فتكون مح�صلة‬ ‫الع ��زوم ال ت�س ��اوي‬ ‫ال�صفر وبالتالي يكون‬ ‫الجزيء قطبي ًا ‪.‬‬

‫جدول ( ‪ ) 2 – 6‬العالقة بين �شكل الجزيء والقطبية‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪116‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪δ+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪δ‬‬ ‫‪δ+‬‬ ‫‪δ+‬‬ ‫‪δ‬‬‫‪δ‬‬‫‪Cl‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫‬‫‪δ‬‬ ‫‪Cl‬‬

‫الروابط في هذا الجزيء‬ ‫جميعه ��ا قطبي ��ة ولك ��ن‬ ‫ب�سب ��ب �أن ال�شكل متماثل‬ ‫ف� ��إن مح�صل ��ة الع ��زوم‬ ‫القطبي ��ة له ��ذه الروابط‬ ‫ي�س ��اوي �صف ��ر ‪ ،‬وله ��ذا‬ ‫ف� ��إن الج ��زيء يعتب ��ر‬ ‫غير قطبي ‪.‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫وبناء على ذلك ف�إن التنب�ؤ بقطبية جزيء ما تحتاج �إلى معرفة �أمرين �أ�سا�سين هما ‪:‬‬ ‫الأول ‪ :‬قطبية كل رابطة من روابط الجزيء‪.‬‬ ‫الثاني ‪ :‬ال�شكل الهند�سي للجزيء ‪.‬‬

‫�أي الجزيئات الآتية قطبي و�أيها غير قطبي ؟‬

‫‪BF3 / NCl3 / SiH4 / BeCl2‬‬

‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫تن�ش� ��أ الروابط الت�ساهمي ��ة التنا�سقية بين ذرتين �إحداهما فقي ��رة بالإلكترونات والأخرى عندها زوج �أو‬ ‫�أكثر من الإلكترونات غير الم�شتركة ‪ .‬فت�سمى الذرة الغنية بالإلكترونات والتي تمنح الزوج الإلكتروني الذرة‬ ‫المانحة ‪ ( donar atom‬مثل ‪ , O , N , S , P‬و�أيونات الهالوجينات وال�سيانيد ) �أما الذرة التي ت�أخذ هذا‬ ‫الزوج الإلكتروني فت�سمى بالذرة الم�ستقبلة للإلكترونات ‪ ، acceptor atom‬والبد �أن تحتوي هذه الذرة على‬ ‫مج ��ال �إلكتروني فارغ ال�ستقبال الزوج الإلكتروني ‪ .‬وتمثل عادة ب�سهم من الذرة المانحة �إلى الذرة الآخذة ‪.‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪B‬‬ ‫ذرة مجال تكاف�ؤها غير‬ ‫مكتمل (ذرة �آخذة)‬

‫ذرة تحمل زوج ًا �إلكتروني ًا حر ًا‬ ‫(ذرة مانحة)‬

‫‪ - 1‬تن�ش�أ الرابطة الت�ساهمية التنا�سقية في �أيون الهيدرونيوم بين �أيون الهيدروجين‬ ‫وجزيء الماء الذي فيه ذرة الأك�سجين هي المانحة للإلكترونات و�أيون الهيدروجين‬ ‫الم�ستقبلة للإلكترونات في�صبح الأك�سجين ثالثي التكاف�ؤ حيث يكون ثالث روابط‬ ‫�إحداها ت�ساهمية تنا�سقية ‪.‬‬

‫‪117‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫الرابطة الت�ساهمية التنا�سقية‬

‫‪Dative or Coordinate Bond‬‬

‫الروابط بين الذرات‬ ‫تكون �أيون الهيدرونيوم‬

‫‪+‬‬

‫×‪O‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫×‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫‪+ H‬‬

‫‪H O‬‬ ‫×‬ ‫‪H‬‬ ‫×‬

‫‪ - 2‬ف ��ي تفاع ��ل الن�شادر م ��ع ثالث فلوريد الب ��ورون تتكون رابط ��ة تنا�سقية بين ذرة‬ ‫النيتروجين المانحة وذرة البورون الم�ستقبلة ويمكن تمثيله بال�شكل التالي ‪:‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫‪F‬‬

‫‪H‬‬

‫‪B F‬‬

‫‪N‬‬

‫‪F‬‬

‫‪H‬‬

‫‪F‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪B F‬‬ ‫‪F‬‬

‫‪H‬‬

‫‪+‬‬

‫‪N‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫عند �إذابة غاز كلوريد الهيدروجين في الماء لتكوين حم�ض الكلور تتكون رابطة تنا�سقية و�ضح‬ ‫ذلك بالمعادالت ‪.‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪118‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫الرابطة الفلزية ‪Metalic Bond‬‬

‫كان من ال�صعب تف�سير قوى التجاذب بين ذرات المعادن (والتي تفوق قوى التجاذب بين ذرات‬ ‫المركبات الأيونية �أو الت�ساهمية) على �أنها قوى روابط كيميائية �أيونية �أو ت�ساهمية ‪� ،‬أو فيزيائية لذلك‬ ‫كانالبدمنوجودنوع�آخرمنالروابطيمكنمنخاللهتف�سيرقوىالتما�سكالكبيرة�أطلقعليهالروابط‬ ‫المعدنية (الفلزية) والتي تعرف ب�أنها ‪ :‬نوع من قوى التجاذب الإلكترو�ستاتيكي ين�ش�أ بين ال�سحابة‬ ‫الإلكترونية المتكونة من تجمع الإلكترونات الحرة الأقل ارتباط ًا بالنواة وبين �أيونات الفلز الموجبة ‪.‬‬ ‫ولعلك تعلم �أن نوع الروابط بين الذرات يعود �إلى �إلكترونات م�ستوى الطاقة الأخير فيها ‪.‬‬ ‫تمت ��از ذرات العنا�ص ��ر الفلزي ��ة ف ��ي �أن بع� ��ض الإلكترون ��ات الموج ��ودة ف ��ي م�ست ��وى الطاقة‬ ‫الأخي ��ر �ضعي ��ف االرتباط بنواة ذرت ��ه وي�سهل تحريكه ونقله م ��ن حيز ذرته �إذا �أ َّث ��رت فيه طاقة‪.‬‬ ‫وعندم ��ا تتج ��اور ال ��ذرات في ه ��ذه العنا�ص ��ر يمكن لإلكت ��رون �ضعي ��ف االرتباط ف ��ي �إحداها �أن‬ ‫ينتق ��ل م ��ن حي ��ز ذرته �إلى حي ��ز الذرة الأخ ��رى نتيجة التج ��اذب بينه وبي ��ن نواته ��ا ‪� ،‬أي �أن هذه‬ ‫الإلكترون ��ات يمك ��ن �أن ت�سب ��ح م ��ن ذرة �إل ��ى �أخرى ب�سهول ��ة‪ .‬وبتعبي ��ر مب�سط يمكن ��ك القول ب�أن‬ ‫ذرة العن�ص ��ر الفلزي تتك ��ون من �إلكترون ��ات م�ستوى الطاق ��ة الأخير (�إلكترون ��ات التكاف�ؤ) وهي‬ ‫�سالب ��ة ال�شحن ��ة ‪ ،‬ومن بقي ��ة الذرة – الن ��واة وبقية الإلكترون ��ات – وهي موجب ��ة (�أيون موجب)‬ ‫وه ��ذه الإلكترون ��ات الح ��رة ه ��ي الت ��ي ت�ش ��كل الرواب ��ط بي ��ن الأيون ��ات انظ ��ر ال�ش ��كل (‪. )7-6‬‬

‫‪119‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫• بماذا تتميز هذه الإلكترونات في العنا�صر الفلزية ؟‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫‪e-‬‬

‫‪e-‬‬

‫‪e-‬‬

‫‪e-‬‬

‫‪+ + +‬‬

‫‪e-‬‬

‫‪e-‬‬

‫‪+ + +‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 7 – 6‬نموذج مب�سط للرابطة الفلزية‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫وترج ��ع الكثير م ��ن خ�صائ�ص الفلزات الطبيعي ��ة �إلى طبيعة هذه الرابط ��ة فالتو�صيل الكهربي‬ ‫والتو�صيل الحراري للفلزات �سببه هو حركة الإكترونات الحرة بين الذرات ‪ ،‬كما �أن القوى بين هذه‬ ‫الإلكترونات وااليونات �شديدة جدا مما يجعل درجات غليان وان�صهار المعادن مرتفعة لأنها تحتاج‬ ‫�إلى كمية كبيرة من الطاقة للتغلب على هذه القوى ‪.‬‬

‫قوة الرابطة الفلزية‬ ‫تزداد قوة الرابطة الفلزية كلما زاد عدد �إلكترونات التكاف�ؤ (عدد الإلكترونات الحرة) ويت�ضح‬ ‫ذلك من خالل بع�ض الخوا�ص الفيزيائية كال�صالبة (�أو التما�سك) وكدرجة االن�صهار كما هو‬ ‫مو�ضح بالجدول ( ‪) 3 – 6‬‬ ‫الفلز‬

‫عدد �إلكترونات‬ ‫الم�ستوى الأخير‬

‫ال�صالبة‬ ‫التما�سك‬

‫درجة االن�صهار م‬

‫ال�صوديوم‬

‫‪1‬‬

‫لين‬

‫‪ o98‬م‬

‫المغني�سيوم‬

‫‪2‬‬

‫طري‬

‫‪ o150‬م‬

‫الألومنيوم‬

‫‪3‬‬

‫�صلب‬

‫‪ o660‬م‬

‫جدول( ‪ : ) 3 – 6‬بع�ض الخوا�ص الفيزيائية لبع�ض الفلزات‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪120‬‬

‫‪o‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫الروابط الفيزيائية‬ ‫تمثل الروابط الأيونية والت�ساهمية القوى التي تربط بين الذرات في البلورة �أو في الجزيء وتتحكم‬ ‫هذه الروابط في ال�صفات الكيميائية للمواد ‪ ،‬كما توجد قوى روابط �أخرى بين الجزيئات تحدد الخوا�ص‬ ‫الفيزيائية للمركبات ‪ ،‬وال بد من الإ�شارة �إلى �أن العالم فان درفال�س هو �أول من تنبه �إلى الدور الكبير‬ ‫الذي تلعبه هذه الروابط خا�صة في الغازات وال�سوائل لذا �إ�شتهرت و�سميت با�سم قوى فان درفال�س‬ ‫‪. Van der Waals forces‬‬

‫‪+‬‬ ‫�أك�سجين‬ ‫هيدروجين‬

‫‪-‬‬

‫‪H δ+‬‬

‫‪δ‬‬

‫‪-‬‬

‫‪δ‬‬

‫‪δ‬‬

‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪Hδ +‬‬

‫‪O‬‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫‪δ‬‬

‫‪-‬‬

‫‪+‬‬

‫‪δ‬‬

‫‪δ‬‬

‫‪H‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪Hδ +‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 8 – 6‬الترابط الهيدروجيني في الماء‬

‫ومن �أمثلة المركبات الأخرى التي يوجد بين جزيئاتها روابط هيدروجينية الن�شادر ( ‪ ) NH3‬وفلوريد‬ ‫الهيدروجي ��ن ( ‪ ) HF‬وحم� ��ض الخل‪ ،‬وه ��ذه الرابطة تك�سب مركباته ��ا خ�صائ�ص فريدة فم ��ع �أنها رابطة‬ ‫�ضعيفة �إال �أنها ت�سبب تغيرات في الخوا�ص الفيزيائية للمركبات ‪.‬‬

‫‪121‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫الروابط الهيدروجينية ‪Hydrogen bonding forces‬‬ ‫تن�ش� ��أ الرابط ��ة الهيدروجينيه نتيجة لقوى التجاذب الكهربائي بي ��ن ذرة لها �سالبية كهربائية عالية مثل‬ ‫( ‪ ) F,O,N‬ف ��ي ج ��زيء وبين ذرة هيدروجين تحمل �شحنة جزئية موجب ��ة ‪ Hδ+‬في جزيء �أو �آخر قريب‬ ‫ولنتعرف على الترابط الهيدروجيني ب�شكل �أف�ضل ت�أمل الأمثلة التالية ‪:‬‬

‫الروابط بين الذرات‬

‫‪F‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪F‬‬

‫‪F‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪F‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪F‬‬

‫‪H‬‬

‫‪F‬‬

‫(جزيء فلوريد الهيدروجين )‬ ‫�شكل ( ‪ )9 – 6‬الترابط الهيدروجينى في فلوريد الهيدروجين‬

‫و�ضح بالر�سم كيف يحدث الترابط الهيدروجيني بين جزيئات الن�شادر ؟‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬ ‫ت�شيع الروابط الهيدروجينية في جميع المواد البيولوجية بد�أ من الخ�شب ‪ ،‬البال�ستيك ‪ ،‬الحرير‪،‬‬ ‫ال�شم ��ع ‪ ،‬وحت ��ى البنى المعقدة للخاليا في ج�سم الإن�سان فهي ت�ص ��ل في كل مخلوق حي بين جانبي‬ ‫اللولب الحلزوني الم�ضاعف ‪ DNA‬على الرغم من �أن الجانبين ذاتهما مم�سوكان بروابط ت�ساهمية‬ ‫فتبارك اهلل �أح�سن الخالقين ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪122‬‬

‫����س ‪ : 1‬اخت���ر الإجابة ال�صحيحة لكل من العب���ارات التالية و�ضع �أمامها عالمة ( √ )‬ ‫• تعتبر الروابط في جزيء الن�شادر ‪:‬‬ ‫تنا�سقية‬ ‫ت�ساهمية‬

‫�أيونية‬

‫• عند اتحاد ذرة الهيدروجين مع ذرة الفلور تكون الرابطة بينهما ‪:‬‬ ‫�أيونية‬ ‫تنا�سقية‬ ‫ت�ساهمية‬

‫فلزية‬ ‫ت�ساهمية قطبية‬

‫• المركب غير القطبي من المركبات التالية ‪:‬‬ ‫‪H2O‬‬

‫‪CCl4‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪HBr‬‬

‫‪NaCl‬‬

‫• المركب الذي يحتوي على رابطة تنا�سقية ‪:‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪+‬‬ ‫‪NH4‬‬

‫‪HCl‬‬ ‫‪H2O‬‬

‫�س ‪� : 2‬أكمل الفراغات في العبارات التالية بما ينا�سبها ‪:‬‬

‫• ترتبط جزيئات الماء مع بع�ضها برابطة ‪...................................................‬‬ ‫• الرابطة الأيونيةهي‪..............................................................................‬‬ ‫• تفقد ذرات الفلز �إلكتروناتها الخارجية لتتحول �إلى ‪........................................‬‬

‫�س ‪ : 3‬اكتب الم�صطلح العلمي المنا�سب الذي تدل عليه كل عبارة فيما يلي ‪:‬‬ ‫• القوى التي تربط الجزيئات غير القطبية في المركبات‬

‫( ‪) ...................‬‬

‫• رابطة تربط جزيئات الجليد معاً‬

‫( ‪) ...................‬‬

‫����س ‪� : 4‬أعطي���ت ذرات ( ‪ ) D , C , B , A‬ف���ي نف����س ال���دورة ‪� ,‬إلكترون���ات التكاف����ؤ له���ا عل���ى‬ ‫الترتيب ( ‪: ) 4 ،3، 2، 1‬‬ ‫• ما نوع الترابط الذي �سين�ش�أ بين ( ‪ ) C , A‬و ( ‪) C , D‬‬

‫‪123‬‬

‫• قارن بين ال�سالبية الكهربائية للذرتين ‪ ، A,D‬وهل �سيكون الربط بينهما �أيوني �أم ت�ساهمي؟‬ ‫و�ضح ذلك ‪.‬‬ ‫• �أي من الذرات الأربع له جهد ت�أين عالي ؟‬ ‫• الجزيء ( ‪� ) B D‬إما �أن يكون قطبيا �أو غير قطبي ؛ ا�شرح ذلك ‪.‬‬

‫�س ‪ : 5‬تتحد ذرة الكربون مع ذرة كربون �أخرى مكونة ثالثة مركبات ‪ C , B , A‬يكون‬ ‫طول الرابطة في المركبات الثالث كما يلي ‪:‬‬ ‫المركب ‪ ) 1.20 ( A‬انج�ستروم ‪.‬‬ ‫المركب ‪ )1.54 ( B‬انج�ستروم ‪.‬‬ ‫المركب ‪ ) 1.34 ( C‬انج�ستروم ‪.‬‬ ‫رتِّب المركبات ال�سابقة ت�صاعدياً ح�سب ازدياد طاقة الرابطة فيها ‪.‬‬

‫�س‪ : 6‬قارن بين خوا�ص المركبات الأيونية والت�ساهمية من حيث التو�صيل الكهربائي‪,‬‬ ‫درجة الغليان ودرجة االن�صهار ‪.‬‬

‫‪124‬‬

‫التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬ ‫وح�ساباتها الكمية‬ ‫كيف نعبر عن التفاعل الكيميائي ؟‬ ‫كم عدد الذرات في مول من المادة ؟‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي‬ ‫والمعادلة الكيميائية‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تو�ضح معنى التفاعل الكيميائي ‪.‬‬ ‫‪ -2‬تكتب �صيغ لمركبات �أيونية با�ستخدام ال�شقوق الأيونية ‪.‬‬ ‫‪ -3‬تبين المق�صود بالمعادلة الكيميائية الموزونة ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ت�صنف التفاعالت الكيميائية �إلى�أنواعها الرئي�سية ‪.‬‬ ‫‪ -5‬ت�صف التفاعالت الأيونية بمعادالت �أيونية موزونة ‪.‬‬ ‫‪ -6‬تت�أمل قدرة اهلل �سبحانه وتعالى في �إيجاد �أنواع مختلفة من التفاعالت التي لها دوركبير‬ ‫في حياة الإن�سان ‪.‬‬

‫‪126‬‬

‫المقدمة‬ ‫لقد عرفنا فيما �سبق �أن المادة تتكون من جزيئات‪،‬و�أن والجزيئات تتكون من ذرات مرتبطة بع�ضها ببع�ض‪،‬‬ ‫والتفاع ��ل الكيميائي يحدث بين هذه الذرات‪ .‬وهناك ماليين التفاعالت الكيميائية تح�صل من حولنا على‬ ‫ال ��دوام في كل دقيقة بع�ضها تفاعالت طبيعية وبع�ضه ��ا الآخر نتيجة لأن�شطة الإن�سان ‪ .‬ففي داخل �أج�سامنا‬ ‫َي ْح ُدثُ للطعام الذي نتناوله �سل�سلة من التفاعالت المعقدة ليزودنا بالطاقة‪ .‬وفي �أجواء الأر�ض العليا تجري‬ ‫تفاعالت تر�شح �أ�شعة ال�شم�س كيميائي ًا من الأ�شعة فوق البنف�سجية الم�ؤذية التي قد تهدد الحياة على الأر�ض‪.‬‬ ‫وفي المختبرات ي�ستخدم العلماء التفاعالت الكيميائية ب�أ�شكال �شتى في عمليات ال ح�صر لها لت�صنيع الأدوية‬ ‫الجديدة‪� ،‬أو لحفظ الأغذية من الف�ساد ‪�،‬أو لتحويل النفط الخام �إلى �أنواع الوقود‪� ،‬أو لتوفير المواد العديدة‬ ‫الالزمة لإعداد مالب�سنا وتجهيز منازلنا ‪.‬و للو�صول �إلى مفهوم التفاعل الكيميائي عملي ًا نجري التجارب التالية‪:‬‬ ‫(‪) 1 – 7‬تفاعل محلول كلوريد الباريوم مع محلول كبريتات النحا�س‬ ‫المواد والأدوات ‪:‬‬ ‫ �أنبوبة اختبار ‪.‬‬‫ ماء مقطر ‪.‬‬‫ ملح كبريتات النحا�س ‪.‬‬‫‪ -‬محلول كلوريد الباريوم ‪.‬‬

‫‪127‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫الم�شاهدة‬

‫خطوات التجربة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫‪� -1‬أذب قلي ًال من كبريتات النحا�س‬ ‫في ماء مقطر‬ ‫‪� -2‬أ�ضف قطرات من محلول كلوريد‬ ‫الباريوم �إلى المحلول ال�سابق‪.‬‬

‫�شكل (‪ ) 1 – 7‬تكون را�سب �أبي�ض‬ ‫من كبريتات الباريوم‬

‫تف�سير ما يحدث ‪ ( :‬لالطالع فقط )‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫ يحدث تـبادل مـزدوج للأيـونات الفـلزية (النحا�س – الباريوم) بين الملحين‪.‬‬‫ ينت ��ج ملح ��ان جدي ��دان �أحدهما غير ذائ ��ب في الم ��اء (كبريتات باري ��وم ) ‪ ،‬والآخر ذائب‬‫(كلوريد النحا�س ‪ )Π‬؛ �شكل(‪� .)3-5‬أي �أنه عند ذوبان كلوريد الباريوم في محلول كبريتات‬ ‫النحا�س تتر�سب كبريتات الباريوم ويتكون ملح كلوريد النحا�س ذائب ًا في المحلول ‪.‬‬

‫‪+ CuCl‬‬

‫‪2‬‬

‫‪+ CuSO‬‬

‫‪BaSO4‬‬

‫‪4‬‬

‫‪BaCl2‬‬

‫من التجارب ال�سابقة يت�ضح لنا �أن التفاعل الكيميائي هو تغير يطر�أ على مادة �أو مجموعة مواد لإنتاج مادة‬ ‫�أو مواد جديدة تختلف في الخوا�ص عن المواد المكونة منها‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪128‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬ ‫وعلى هذا ف�إن التفاعل الكيميائي ي�شتمل على ما يلي‪:‬‬ ‫• تغيير في ترتيب وتوزيع الذرات‪.‬‬ ‫• ك�سر روابط في (المواد المتفاعلة) تكوين روابط في (المواد الناتجة) ‪.‬‬ ‫• �إنتاج مواد جديدة مختلفة في �صفاتها عن المواد المتفاعلة ‪.‬‬ ‫• �إنتاج حرارة �أو امت�صا�ص حرارة في معظم الحاالت‬ ‫• مراعاة قانون حفظ المادة بم�ساواة كتل المواد المتفاعلة بالمواد الناتجة‪.‬‬

‫ال�شقوق الأيونية‬

‫‪Ionic Radicals‬‬

‫طل ��ب معل ��م الكيمياء من �أحمد كتابة �صيغ ��ة فو�سفات الأمونيوم على ال�سبورة ولك ��ن �أحمد وقف حائر ًا ! في‬ ‫ر�أيك ما الذي جعل �أحمد يقف حائرا ؟‬ ‫كيف �سيخرج �أحمد نف�سه من هذا الم�أزق ؟‬ ‫ليتمك ��ن �أحمد من كتابة �صيغة كيميائية �صحيحة ال بد �أن يتعرف على ال�شقوق الأيونية والتكاف�ؤات ‪ ،‬فما هي‬ ‫ال�شقوق الأيونية ؟‬ ‫=‬

‫‪SO4‬‬

‫‪++‬‬

‫‪Ba‬‬

‫كبريتات باريوم‬

‫‪-‬‬

‫‪+‬‬

‫‪K NO3‬‬ ‫نترات بوتا�سيوم‬

‫‪+‬‬

‫‪-‬‬

‫‪K OH‬‬ ‫هيدروك�سيد بوتا�سيوم‬

‫‪-‬‬

‫‪+‬‬

‫‪H Br‬‬ ‫بروميدهيدروجين‬

‫‪-‬‬

‫‪+‬‬

‫‪Na Cl‬‬ ‫كلوريد �صوديوم‬

‫ماذا تالحظ ؟‬ ‫نج ��د �أن كل مرك ��ب مكون من �شقين ( �أيونين ) يحمالن نوعي ��ن مختلفين من ال�شحنات ( موجبة ‪� ،‬سالبة )‬ ‫وقد �سمي كل �شق با�سم ( ال�شق الأيوني )وتنق�سم ال�شقوق الأيونية �إلى ‪:‬‬

‫‪ -1‬ال�شقوق الأيونية الب�سيطة ‪:‬‬ ‫وهي تحتوي على ذرة واحدة �أو �أكثر من نف�س العن�صر مثل‬

‫= ‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Mg 2 ، Al 3 ، F ، S ، Na‬‬

‫‪ -2‬ال�شقوق الأيونية المركبة ( المجموعات الذرية ) ‪:‬‬ ‫وهي ال�شقوق الكيميائية التي تحتوي على ذرتين ف�أكثر من عنا�صر مختلفة تدخل في التفاعالت الكيميائية‬ ‫كوحدة واحدة مثل مجموعة( ‪ )OH -‬والتي تتكون من اتحاد ذرة هيدروجين مع ذرة �أك�سجين‪ ،‬ومجموعة‬

‫‪129‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫انظر �إلى الإطار التالي ‪:‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬ ‫الكربونات (‪ ) CO-32‬وتتكون من اتحاد ذرة كربون مع ثالث ذرات �أك�سجين ويو�ضح الجدول التالي تركيب‬ ‫وتكاف�ؤ بع�ض ال�شقوق الأيونية ‪.‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫المجموعات الذرية‬

‫ال�صيغة‬

‫التكاف�ؤ‬

‫�أمونيوم‬

‫‪+‬‬ ‫‪NH4‬‬

‫‪1+‬‬

‫كلورات‬

‫‬‫‪ClO3‬‬

‫‪1-‬‬

‫بيكربونات‬

‫‬‫‪HCO3‬‬

‫‪1-‬‬

‫نترات‬

‫‬‫‪NO3‬‬

‫‪1-‬‬

‫هيدروك�سيد‬

‫‪OH -‬‬

‫‪1-‬‬

‫كربونات‬

‫‪-‬‬‫‪CO3‬‬

‫‪2-‬‬

‫كبريتات‬

‫‪-‬‬‫‪SO4‬‬

‫‪2-‬‬

‫�سليكات‬

‫‪-‬‬‫‪SiO3‬‬

‫‪2-‬‬

‫فو�سفات‬

‫‪--‬‬‫‪PO4‬‬

‫‪3-‬‬

‫جدول( ‪ ) 1- 7‬يبين تكاف�ؤات بع�ض ال�شقوق الأيونية‬

‫كتابة ال�صيغ الكيميائية للمركبات الأيونية‬ ‫ما العالقة بين التكاف�ؤ وكتابة ال�صيغ الكيميائية ؟‬ ‫لكتابة ال�صيغ الكيميائية للمركبات ب�صورة �صحيحة يجب مراعاة التكاف�ؤ ويتم في عدة خطوات ‪:‬‬ ‫‪ – 1‬نكتب رموز العنا�صر والمجموعات الذرية الداخلة في تركيب المركب ‪.‬‬ ‫‪ -2‬نكتب رقم التكاف�ؤ �أ�سفل كل عن�صر �أو مجموعة ذرية( �شق �أيوني)‪.‬‬ ‫‪ – 3‬نبادل التكاف�ؤ بحيث يدل تكاف�ؤ العن�صر �أو المجموعة الذرية على عدد ذرات �أو مجموعات �أخرى‪.‬‬ ‫‪� – 4‬إذا كان بي ��ن التكاف�ؤات المكتوبة عام ��ل م�شترك فيق�سم على هذا العامل حتى نح�صل على �أب�سط قيمة‬ ‫عددية ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪130‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫‪-1‬لكتابة ال�صيغة الكيميائية لبروميد الليثيوم نتبع الخطوات التالية ‪:‬‬ ‫‪Li‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫• نكتب رموز العنا�صر‬ ‫ال�صيغة النهائية‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫• نكتب التكاف�ؤات‬ ‫‪LiBr‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫• نبادل التكاف�ؤات‬ ‫‪-2‬لكتابة ال�صيغة الكيميائية لهيدروك�سيد الكال�سيوم ‪:‬‬ ‫‪Ca‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫• نكتب رموز العنا�صر‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫نكتب التكاف�ؤات‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫• نبادل التكاف�ؤات‬

‫‪Ca(OH)2‬‬

‫ال�صيغة النهائية‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪ -3‬لكتابة ال�صيغة الكيميائية لثاني �أك�سيد ال�سيلكون ‪:‬‬ ‫‪Si‬‬ ‫‪O‬‬ ‫• نكتب رموز العنا�صر‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫• نكتب التكاف�ؤات‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫• نبادل التكاف�ؤات‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫• نق�سم على ‪2‬‬ ‫نالحظ �أننا ق�سمنا على ‪ 2‬لأنه عامل م�شترك‬

‫ال�صيغة النهائية‬

‫‪SiO2‬‬

‫‪ -1‬اكتب ال�صيغة الكيميائية لكل من ‪:‬‬ ‫‪� - 2‬أك�سيد المغني�سيوم‬ ‫‪ -1‬كلوريد الألومينيوم‬ ‫‪.........................‬‬ ‫‪.........................‬‬ ‫‪ –2‬اكتب �صيغ المركبات المكونة من �أزواج الأيونات التالية ‪:‬‬ ‫‬‫�أ ‪...................................................................... NO3 / Ni+2 -‬‬

‫‪131‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫‪+‬‬

‫‪-‬‬

‫ب – ‪........................................................................... ClO / Ca 2‬‬ ‫جـ ‪...................................................................... Ba+2 / SO3 -2 -‬‬

‫المعادالت الكيميائية‬ ‫وج ��د الكيميائي ��ون �أن هنالك �ضرورة ق�صوى للتو�صل �إلى لغة علمية يت ��م بوا�سطتها التعبير عن التغيرات‬ ‫الكيميائية‪ .‬وبالفعل وكما �سبق ذكره �أُعطي كل عن�صر رمز ًا معين ًا‪ ،‬كما تم التو�صل �إلى معرفة تركيب الجزيء‪،‬‬ ‫و�أتفق على طريقة محددة للتعبير عن هذا التركيب‪ .‬ولم يتبق �إال �أن َنت َ​َط َّرقَ �إلى الطريقة المتفق عليها للتعبير‬ ‫عن التغيرات با�ستخدام هذه اللغة وهي لغة المعادلة الكيميائية ‪.‬فكيف نكتب معادلة كيميائية �صحيحة؟‬

‫خطوات كتابة المعادلة الكيميائية‬ ‫لكتابة المعادلة الكيميائية �شروط ومعايير منها ‪:‬‬ ‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪ُ -1‬ت ْك َت � ُ�ب رم ��وز (�صيغ) الم ��واد المتفاعلة �إلى الي�سار ‪� ,‬أما المواد الناتج ��ة فتكتب �إلى اليمين مع مالحظة‬ ‫وجود عالمة (‪)+‬حينما توجد �أكثر من مادة متفاعلة �أو ناتجة‪.‬‬ ‫) ي�شير ر�أ�سه نحو المواد الناتجة‬ ‫‪ -2‬يو�ضع �سهم (‬ ‫)‪.‬‬ ‫‪ُ -3‬ي ْكت َُب على ال�سهم ظروف التفاعل مـثل الـت�سخـين حـيث يرمـز له بمثلث (‬ ‫‪� -4‬أحيان ًا يكون من المرغوب فيه �أو من ال�ضروري �أن ُن َب ِّي َن ما �إذا كانت المواد المتفاعلة والناتجة في تفاعل‬ ‫كيميائ ��ي ه ��ي مواد �صلبة‪� ،‬أو �سوائل‪� ،‬أو غازات‪� ،‬أو مذاب ��ة في مذيب مثل الماء ويمكن تحقيق ذلك بو�ضع‬ ‫الحروف التالية‪:‬‬ ‫المادة ال�سائلة)‪l =(liquid‬‬ ‫المادة ال�صلبة )‪s= (solid‬‬ ‫المحلول المائي )‪aq = (aqueous‬‬ ‫المادة الغازية )‪g = (gas‬‬ ‫‪ -5‬وزن المعادل ��ة لم�س ��اواة �أع ��داد ال ��ذرات قب ��ل التفاعل و�أع ��داد الذرات بع ��د التفاع ��ل �أي مراعاة قانون‬ ‫حف ��ظ الكتلة ‪ .‬وهك ��ذا يت�ضح �أن التفاعالت الكيميائية ت ََّم التعبير عنها بم ��ا ي�سمى بالمعادلة الكيميائية‬ ‫والت ��ي تتك ��ون من طرفيي ��ن مت�ساويين من الم ��واد المتفاعلة والم ��واد الناتجة معبر ًا عنه ��ا برموز و�صيغ‬ ‫كيميائي ��ة م ��ع تحديد ظروف التفاعل �أي �أن المعادلة الكيميائية ‪ :‬و�ص ��فٌ موجز ودقيق للتغير الكيميائي‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪132‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫اكتب المعادالت الكيميائية التى تو�ضح ما يلي ‪:‬‬ ‫تفاعل غاز الهيدروجين وغاز النيتروجين لإنتاج غاز الن�شادر‪.‬‬ ‫‪...................................................................................................‬‬ ‫تفاعل فلز المغني�سيوم وغاز الأك�سجين لإنتاج �أك�سيد المغني�سيوم‪.‬‬ ‫‪...................................................................................................‬‬

‫وزن المعادلة الكيميائية‬ ‫لك ��ي ت�ساعدنا المعادالت الكيميائية ف ��ي تعيين العالقات الكم َّية بين الم ��واد المتفاعلة والمواد الناتجة‬ ‫م ��ن التفاع ��ل يج ��ب �أن تك ��ون متوازنة بم�س ��اواة عدد ال ��ذرات م ��ن كل نوع على جانب ��ي ال�سهم م ��ع مراعاة‬ ‫الخطوتين التاليتين‪:‬‬ ‫‪ -2‬موازنة المعادلة ب�ضبط المعامالت التي ت�سبق ال�صيغ بحيث نبد�أ بالعن�صر الذي اليتكرر في الطرفين‬ ‫�إالب�أقل ما يمكن والذى لم يتغير عدد ذراته �إال ب�أقل ما يمكن ‪ .‬ويالحظ في هذه الخطوة �أنه ال يمكن‬ ‫تغيير �أي رقم مكتوب �أ�سفل الرموز لأن ذلك يغير من طبيعة المواد ‪.‬‬ ‫�أ ) تفاعل �أك�سيد النيتروجين مع الأك�سجين لإنتاج ثاني �أك�سيد النيتروجين‪.‬‬ ‫‪ -1‬نكتب المعادلة للمواد المتفاعلة والمواد الناتجة ‪:‬‬

‫‪+ O2‬‬

‫‪NO2‬‬

‫‪NO‬‬

‫‪ -2‬ندخ ��ل عل ��ى المعادلة معامالت لوزنها ‪.‬ويف�ضل �أن نبد�أ ب�أكث ��ر ال�صيغ تعقيد ًا فى المعادلة‬ ‫وف ��ي هذه الحالة نبد�أ بمركب ( ‪ ) NO2‬وحيث �أن ��ه توجد (‪ )3‬ذرات �أك�سجين على الي�سار‬ ‫يجب �أن يوجد كذلك على اليمين لـذلك نـ�ضع (‪� )2‬أمـام �صيغة (‪ )NO2‬وهذا يعطينا ‪:‬‬

‫‪133‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪ -1‬كتابة معادلة ل�صيغ �صحيحة لجميع المواد المتفاعلة والناتجة من التفاعل‪.‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫‪+ O2‬‬

‫‪2NO2‬‬

‫‪NO‬‬

‫الآن �أ�صب ��ح لدين ��ا (‪ )3‬ذرات �أك�سجي ��ن وذرة نيِتروجين على الي�سار‪ ،‬و�أرب ��ع ذرات �أك�سجين وذرتي‬ ‫نيِتروجين على اليمين ‪ .‬لذلك ن�ضع (‪� )2‬أمام مركب (‪ )NO‬وهذا يعطينا‬

‫‪+ O2‬‬

‫‪2NO2‬‬

‫‪2NO‬‬

‫وبالفح�ص ال�سريع يتبين لنا �أن المعادلة موزونة ‪.‬‬ ‫(ب)تفاع ��ل حم� ��ض الكلور (الهيدروكلوريك) م ��ع كربونات ال�صوديوم لإنت ��اج كلوريد ال�صوديوم‬ ‫وثاني �أك�سيد الكربون والماء‪.‬‬ ‫‪ -1‬نكتب المعادلة للمواد المتفاعلة والمواد الناتجة‪:‬‬ ‫‪Na2CO3 + HCl‬‬

‫‪NaCl + CO2 + H2O‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪-2‬ندخ ��ل على المعادلة معامالت لوزنه ��ا وفي هذه الحالة نبد�أ بمرك ��ب (‪. )Na2CO3‬حيث �أنه‬ ‫يوج ��د ذرت ��ان من ال�صودي ��وم في هذه ال�صيغ ��ة على الي�س ��ار ‪ ،‬ويجب �أن يوجد كذل ��ك ذرتان من‬ ‫ال�صوديوم على اليمين لذلك ن�ضع ( ‪� )2‬أمام �صيغة (‪ )NaCl‬وهذا يعطينا ‪:‬‬ ‫‪Na2CO3 + HCl‬‬

‫‪2NaCl + CO2 + H2O‬‬

‫الآن يوجد لدينا ذرتان من (‪ )Cl‬على الجانب الأيمن‪ ،‬وذرة واحدة فقط على الجانب الأي�سرلذلك‬ ‫ن�ضع (‪� )2‬أمام (‪ )HCl‬وهذا يعطينا ‪:‬‬ ‫‪Na2CO3 + HCl‬‬

‫‪2NaCl + CO2 + H2O‬‬

‫وبالفح�ص ال�سريع يتبين لنا �أن المعادلة موزونة ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪134‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫�أكمل المعادالت التالية مع وزنها ‪:‬‬ ‫‪................... + ..................‬‬

‫‪................... + ..................‬‬

‫‪+ Al2(SO4)3‬‬

‫‪................... + ..................‬‬

‫تحليل كهربائي‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪+ O2‬‬

‫‪NH‬‬

‫‪3‬‬

‫‪H O‬‬ ‫‪2‬‬

‫�أنواع التفاعالت الكيميائية‬

‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪+‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 2 -7‬بع�ض �أنواع التفاعالت الكيميائية‬

‫النماذج ال�سابقة تدل على �أنواع مختلفة من التفاعالت الكيميائية‪ ,‬والتي �صنفت بطريقة ت�ساعد على فهمنا‬ ‫من جهة ولنتمكن من التنب�ؤ بنواتج التفاعالت الأخرى الم�شابهة من جهة �أخرى ‪ ,‬و�سوف نقت�صر فى درا�ستنا‬ ‫على الأنواع الرئي�سية الآتية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تفاعالت االتحاد‪.‬‬ ‫‪ -2‬تفاعالت التحلل ( التفكك )‪.‬‬ ‫‪ – 3‬تفاعالت الإزاحة ‪.‬‬ ‫‪ – 4‬تفاعالت الإحالل المزدوج ‪.‬‬

‫‪135‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫‪ – 1‬تفاعالت االتحاد ‪:‬‬ ‫ت�أمل التفاعالت التالية؛ ثم �أجب على الأ�سئلة التى تليها‪:‬‬ ‫) ‪2MgO(S‬‬ ‫)‪2H2O(g‬‬ ‫) ‪CuS (s‬‬

‫) ‪2Mg(s) + O2(g‬‬ ‫)‪2H2(g) + O2(g‬‬ ‫)‪Cu (s) + S (s‬‬

‫‪� -1‬إلى �أي �شكل من �أ�شكال المادة تنتمي المواد المتفاعلة ؟ ‪..............................‬‬ ‫‪ -2‬كم عدد المواد المتفاعلة ؟ وكم عدد النواتج ؟ ‪.......................................‬‬

‫نالح ��ظ �أن جميع التفاعالت ال�سابقة تمت بين عن�صري ��ن لإنتاج مادة واحدة ويعرف هذا النوع من االتحاد‬ ‫باالتحاد المبا�شر ‪.‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫لديك التفاعالت التالية؛ ت�أملها ثم �أجب على الأ�سئلة التى تليها ‪:‬‬ ‫)‪SO3(g‬‬ ‫)‪(s‬‬

‫‪MgCO3‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪O‬‬ ‫)‪2 2(g‬‬ ‫)‪CO2(g) + MgO(s‬‬ ‫‪SO2(g) +‬‬

‫‪� -1‬إلى �أي �شكل من �أ�شكال المادة تنتمي المواد المتفاعلة ؟‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪ -2‬كم عدد النواتج ؟‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫من خالل الت�أمل فى التفاعالت ال�سابقة نالحظ �أن هناك نوع �آخر من تفاعالت االتحاد يعرف باالتحاد غير‬ ‫المبا�شر ويحدث بين عن�صر ومركب �أو مركب ومركب ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪136‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫( ‪ ) 2 – 7‬تفاعالت االتحــاد‪.‬‬ ‫‪ - 1‬الأدوات والمواد‪:‬‬ ‫مخبارين ‪� ,‬شريط مغني�سيوم ‪ ,‬قطعة فحم ‪ ,‬محلول �صبغة تباع ال�شم�س ‪ ,‬م�صدر‬ ‫حراري ‪�،‬أنبوبة اختبار ‪� ,‬ساق زجاجية ‪ ,‬حم�ض ‪ HCl‬مركز ‪ ,‬محلول الن�شادر ‪.‬‬ ‫�أو ًال‪:‬‬ ‫التجربة‬

‫الم�شاهدة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪� – 1‬أح�ضر مخبارين ‪.‬‬ ‫‪� – 2‬أ�شع ��ل ف ��ي �أحدهم ��ا �شريط ًا من‬ ‫المغني�سيوم ‪.‬‬ ‫‪� – 3‬أدخ ��ل ف ��ي الثاني ملعق ��ة احتراق‬ ‫عليها قطعة من الفحم المتقد ‪.‬‬ ‫‪� – 4‬أ�ضف �إلى كل مخبار محلول �صبغة‬ ‫تباع ال�شم�س ‪.‬‬ ‫ثانياً‪:‬‬ ‫الم�شاهدة‬

‫التجربة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫‪� – 1‬ضع قلي ًال من حم�ض الهيدروكلوريك‬ ‫المركز في �أنبوبة اختبار ‪.‬‬ ‫‪ – 2‬عر�ض �ساق� � ًا زجاجية مبللة بمحلول‬ ‫الن�شادر لفوهة الأنبوبة ‪.‬‬

‫‪137‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫اكتب المعادالت الكيميائية التي تمثل التفاعالت الآتية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تفاعل ال�صوديوم والأك�سجين لإنتاج �أك�سيد ال�صوديوم ‪:‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪ -2‬تفاعل ماء و�أك�سيد الكال�سيوم لإنتاج هيدروك�سيد الكال�سيوم ‪:‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪ -2‬تفاعالت التحلل ( التفكك )‬ ‫ف ��ي ه ��ذا النوع من التفاعالت تتحلل مادة واحدة لإعطاء عدة م ��واد ناتجة في �صورة عنا�صر �أو‬ ‫مركبات ‪ ,‬ويكون التحلل بطيئ ًا تلقائي ًا وي�سرع بالحرارة �أو الكهرباء ‪.‬‬

‫)‪(s‬‬

‫‪+ 3I2‬‬

‫)‪+ HCl(g‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪NH3‬‬

‫)‪NH4Cl(s‬‬

‫‪O2‬‬

‫)‪2HgO(l‬‬

‫)‪(g‬‬

‫)‪(g‬‬

‫)‪+ 2Hg(l‬‬

‫‪138‬‬

‫‪N2‬‬

‫‪2NI3‬‬

‫)‪(g‬‬

‫)‪(g‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫( ‪ ) 3 – 7‬تفاعالت التحلل (التفكك)‪.‬‬ ‫الأدوات والمواد‪:‬‬ ‫�أنبوبة اختبار ‪ ,‬م�صدر حراري ‪ ,‬كربونات النحا�س ‪. II‬‬ ‫التجربة‬

‫الم�شاهدة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫‪� - 1‬أح�ضر �أنبوبة اختبار جافة نظيفة ‪.‬‬ ‫‪� – 2‬ض ��ع بالأنبوبة قلي ًال م ��ن كربونات‬ ‫النحا�س(‪.)II‬‬ ‫‪� – 3‬سخن الأنبوبة ببطء �أو ًال ثم ب�شدة ‪.‬‬ ‫‪ – 4‬ماذا ت�شاهد داخل الأنبوبة ؟‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫ما �أثر الحرارة على كلورات البوتا�سيوم ‪ KClO3‬؟ اكتب معادلة التفاعل ‪.‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫‪ –3‬تفاعالت الإزاحة ‪:‬‬ ‫وفيها يحل عن�صر �أكثر ن�شاط ًا محل عن�صر �آخر �أقل منه ن�شاط ًا ‪.‬‬

‫‪139‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫)‪ZnCl2(s) + H2(g‬‬

‫)‪Zn(S) + 2HCl (l‬‬

‫)‪Cu(NO3)2(s) + 2Ag(s‬‬

‫‪Cu(S) + 2AgNO3‬‬

‫)‪2NaCl(s) + I2(s‬‬

‫)‪2NaI(s) + Cl2(g‬‬

‫ت�سمى مثل هذة التفاعالت بالإحالل الأحادي ( الب�سيط ) ‪ ,‬وفيها يتم �إحالل فلز محل الهيدروجين �أو فلز‬ ‫محل فلز ‪� ،‬أو ال فلز محل ال فلز ‪.‬‬

‫( ‪ ) 4 -7‬تفاعالت الإزاحــة‪.‬‬ ‫الأدوات والمواد‪:‬‬ ‫�أنبوبة اختبار ‪ ,‬م�سمار من الحديد ‪،‬محلول كبريتات النحا�س (‪)II‬‬ ‫التجربة‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫الم�شاهدة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫�أل ��ق م�سم ��ار ًا م ��ن الحدي ��د ف ��ى �أنبوبة‬ ‫اختب ��ار تحت ��وي عل ��ى قليل م ��ن محلول‬ ‫كبريتات النحا�س‬

‫اكتب معادالت كيميائيةللتفاعالت التالية ‪:‬‬ ‫• تفاعل ال�صوديوم والماء‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪140‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫• تفاعل المغني�سيوم وحم�ض الكبريت ‪.‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫‪ – 4‬تفاعالت الإحالل المزدوج‬ ‫يح ��دث هذا النوع عن ��د مزج محلولين لمركبين �أيونيين فيحدث تبادل فى مواقع الأيونات فى المركبين‬ ‫فتتكون مواد جديدة تظهر على �شكل مادة غير مت�أينة �أو را�سب �أو غازات ومنها ‪:‬‬ ‫�أ – تفاع�ل�ات التَر�سي���بِ ‪ :‬وتح ��دث عند م ��زج محلولين لمركبين �أيونيين ‪ ،‬فيتح ��د الأيون الموجب من‬ ‫�أحدهما مع الأيون ال�سالب من المركب الآخر ‪ ،‬فيتكون مركب �أيوني غير ذا ِئب يتر�سب في الوعاء‪.‬‬

‫( ‪ )5 – 7‬تفاعالت الإحالل المزدوج (التر�سيب)‪.‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫الأدوات والمواد‪:‬‬ ‫�أنبوبة اختبار ‪ ,‬ماء مقطر ‪ ,‬محلول ملح الطعام ‪ ,‬محلول نترات الف�ضة ‪.‬‬ ‫الم�شاهدة‬

‫التجربة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫‪� – 1‬ض ��ع ‪ 0.5‬جم من ملح الطعام في �أنبوبة اختبار‬ ‫ث ��م �أ�ضي ��ف �إليها ماء مقطر (لتك ��ون محلول ملح‬ ‫الطعام) ‪.‬‬ ‫‪� – 2‬أ�ض ��ف �إل ��ى محل ��ول الملح قطرات م ��ن محلول‬ ‫نترات الف�ضة ‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫القواعد ‪:‬‬ ‫أحما�ض مع‬ ‫ب – تفاعالتُ‬ ‫التعادل‪ :‬مثل التي تحدثُ عند تفاعلِ ال ِ‬ ‫ويق�صد بها تعادل ( تفاعل ) حم�ض مع قاعدة لتكوين الأمالح والماء ‪.‬‬

‫‪141‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫( ‪ )6 – 7‬تفاعالت الإحالل المزدوج (التعادل)‪.‬‬ ‫الأدوات والمواد‪:‬‬ ‫دورق مخروط ��ي ‪� ,‬سحاح ��ة ‪ ,‬ما�ص ��ة ‪ ,‬جفن ��ه ‪ ,‬م�صدر ح ��راري ‪ ,‬محل ��ول هيدوك�سيد‬ ‫ال�صودي ��وم ‪ ,‬حم� ��ض الكل ��ور (الهيدروكلوري ��ك) ‪ ,‬محل ��ول تب ��اع ال�شم� ��س ‪.‬‬ ‫الم�شاهدة‬

‫التجربة‬

‫اال�ستنتاج‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪ – 1‬خ ��ذ ‪ 25‬مل م ��ن محلول هيدروك�سي ��د ال�صوديوم‬ ‫بوا�سطة الما�صة ‪ ،‬و�ضع المحلول في دورق مخروطي ‪.‬‬ ‫‪� – 2‬ضع على المحلول قطرات من محلول تباع ال�شم�س ‪.‬‬ ‫‪ – 3‬افت ��ح �صنب ��ور ال�سحاح ��ة بب ��طء لك ��ي ي�سم ��ح‬ ‫بن ��زول الحم� ��ض قط ��رة قط ��رة ف ��ي ال ��دورق ‪.‬‬ ‫‪ – 4‬رج المحلول في الدورق بحذر من حين لآخر ‪.‬‬ ‫‪ – 5‬عندما ي�صبح لون المحلول بنف�سجي ًا �أقفل �صنبور‬ ‫ال�سحاحة لمنع �سقوط المزيد من الحم�ض ‪.‬‬ ‫‪ – 6‬خذ قلي ًال من المحلول في جفنه ثم �سخن ‪.‬‬

‫اكتب معادالت كيميائية موزونةتمثل التفاعالت التالية ‪ ,‬ثم بين نوع الإحالل المزدوج‬ ‫‪ -1‬تفاعل هيدروك�سيد الباريوم مع حم�ض الهيدروبروميك‪.‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪ -2‬كربونات ال�صوديوم وكلوريد الكال�سيوم‪.‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪142‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫التفاعالت الأيونية والمعادلة الأيونية‬ ‫تت�ضمن معظم التفاعالت الكيميائية التى تواجهنا في مختبر الكيمياء تفاعالت بين �أيونات فى المحاليل‬ ‫وف ��ي الحقيق ��ة ف�إن �أي �شخ�ص ي�ستعمل الماء كمذيب يواجه فعلي ًا هذه التفاعالت ‪ ,‬والذي نريد �أن نعرفة هو‬ ‫كيف تحدث هذه التفاعالت ‪.‬‬ ‫لنت�أمل المثال التالي ‪:‬‬ ‫تفاعل محلول كلوريد ال�صوديوم مع نترات الف�ضة فيتكون منهما را�سب �أبي�ض من كلوريد الف�ضة ‪ ,‬والمعادلة هي ‪:‬‬ ‫)‪NaCl(aq) + AgNO3(aq‬‬

‫)‪AgCl(s) + NaNO3(aq‬‬

‫‪+‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪Na‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NO‬‬ ‫)‪(s‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪3 (aq‬‬

‫‪AgCl‬‬

‫‪+‬‬

‫‬‫‪+‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Ag‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NO‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪3 (aq‬‬

‫‪Na‬‬

‫و�إذا تفح�صن ��ا المعادل ��ة الأيوني ��ة الت ��ى كتبناه ��ا ن ��رى �أن ايون ��ات (‪ )Na+,NO3-‬نف�سه ��ا موج ��ودة بع ��د‬ ‫التفاع ��ل الكيميائ ��ي كم ��ا كان ��ت موج ��ودة قبل ��ه ‪ ,‬وله ��ذا ال�سب ��ب كثي ��ر ًا ما تدع ��ى الأيون ��ات الت ��ي التتغير‬ ‫�أثن ��اء التفاع ��ل بالأيون ��ات ‪ , speclator ions ..‬حي ��ث �أنه ��ا ال ت� ��ؤدي دور ًا ف ��ى التفاع ��ل فق ��د‬ ‫نحذفه ��ا م ��ن المعادل ��ة للو�ص ��ول �إل ��ى معادل ��ة �أيوني ��ة نهائي ��ة وه ��ي معادل ��ة التغي ��ر ال�صاف ��ي لم ��ا حدث‬ ‫)‪(s‬‬

‫‪AgCl‬‬

‫‪+‬‬

‫‬‫‪+‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪(aq‬‬

‫‪143‬‬

‫‪Ag‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫يمك ��ن �أن نعط ��ي و�صف� ��أ �أكث ��ر دق ��ة للتفاع ��ل كم ��ا يحدث فع�ل ً�ا ف ��ى المحل ��ول بوا�سط ��ة المعادل ��ة الأيونية‬ ‫‪ ionic equatian‬فمحل ��ول كلوري ��د ال�صودي ��وم ال يحت ��وى عل ��ى جزيئ ��ات ولكن بد ًال من ذل ��ك يتكون من‬ ‫�أيون ��ات ‪ Na +‬و�أيون ��ات ‪ Cl -‬منت�ش ��رة خ�ل�ال المذيب ‪ ,‬وبالمثل يحتوى محلول نت ��رات الف�ضة على �أيونات‬ ‫‪ Ag+‬و ‪ NO3-‬وعندم ��ا يخل ��ط المحلوالن يتكون ‪ AgCl‬ال�صلب ب�إتحاد �أيون ��ات (‪ Ag+‬و‪ ) Cl -‬ون�شير �إلى‬ ‫مث ��ل ه ��ذه المادة ال�صلبة المتكونة كنتيج ��ة لتفاعل كيميائي ب�أنها را�س ��ب ‪� , precipitate‬أما محلول نترات‬ ‫ال�صوديوم الباقي فيحتوي على �أيونات (‪ )Na+,NO3-‬ون�ستطيع بذلك �أن نكتب المعادلة الأيونية كما يلي ‪:‬‬

‫مفهوم التفاعل الكيميائي والمعادلة الكيميائية‬

‫عدد الفوائد التي ت�ستخل�صها من المعادلة الأيونية النهائية‪.‬‬

‫�أكمل معادلة التعادل التالية‪:‬‬ ‫‪............... + ..................‬‬

‫�أكمل المعادلة الأيونية التالية ‪:‬‬

‫)‪+ 2KOH(aq‬‬

‫‪............... + SO4 -2 + .............‬‬

‫‪+‬‬

‫‪H2SO4‬‬

‫)‪(aq‬‬

‫‪+‬‬

‫)‪2H ( .... )+ K (aq‬‬

‫اكتب المعادلة الأيونية النهائية ‪:‬‬

‫الف�صل ال�سابع‬

‫‪................ + ................‬‬

‫‪................‬‬

‫تفاعالت الأك�سدة واالختزال‬ ‫هن ��اك نوع من التفاعالت الكيميائية ن�شي ��ر �إليه في نهاية هذا الف�صل من التفاعالت الكيميائية يعرف‬ ‫بتفاع�ل�ات الأك�سدة( فقد �إلكترونات) واالخت ��زال( اكت�ساب �إلكترونات ) ‪ ,‬وهي تفاعالت هامة جد ًا تحدث‬ ‫بين العديد من المواد ‪ ,‬ولكنها �أكثر تعقيد ًا وي�صعب وزنها بالنظر لذا يتم وزنها بطرق �أخرى �سنتعرف عليها‬ ‫في منهج قادم ب�إذن اهلل ‪.‬‬ ‫‪++‬‬ ‫)‪+ Cu(s‬‬ ‫)‪(aq‬‬

‫‪Zn‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪144‬‬

‫‪++‬‬

‫)‪Zn(s) + Cu (aq‬‬

‫����س‪� : 1‬أكم���ل الج���دول التال���ي بكتابة �صيغ���ة المركب النات���ج عن الكاتيون ف���ى الي�سار‬ ‫والأنيون في الأعلى ‪:‬‬ ‫‬‫‪4‬‬

‫‪AsO‬‬

‫‪-‬‬

‫‪SO‬‬

‫‪4‬‬

‫‪-‬‬

‫‪-‬‬

‫‪BrO2‬‬

‫‪BrO4‬‬

‫‬‫‪Br‬‬ ‫‪+‬‬

‫‪NH‬‬

‫‪4‬‬

‫‪Cr+3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Fe 2‬‬

‫‪+‬‬

‫‪K‬‬

‫�س‪ : 2‬اكتب المعادلة الأيونية الإجمالية والمخت�صرة الموزونة للتفاعل التالي ‪:‬‬ ‫را�سب كبريتات الباريوم ‪ +‬ماء‬ ‫محلول حم�ض الكبريت ‪ +‬محلول هيدروك�سيد الباريوم‬ ‫�س‪ : 3‬اكتب المعادالت المتوازنة للتفاعالت التالية ‪:‬‬ ‫�أ‌‪ -‬ت�سخين كلوريد الأمونيوم‬ ‫جـ‪ -‬كلوريد الحديد(‪ )II‬ونترات الف�ضة‬ ‫هـ ت�سخين بيكربونات الكال�سيوم‬

‫ب ‪ -‬كبريت و�ألومنيوم‬ ‫د‪ -‬خار�صين وحم�ض الهيدروبروميك‬ ‫و‪ -‬كبريت ور�صا�ص‬

‫�س‪� : 4‬أكمل المعادالت الآتية وزنها واذكر نوع كل تفاعل ‪:‬‬ ‫‪NaOH(aq) + H3PO4‬‬ ‫‪............... +...............‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪Li(s) + O2 (g‬‬ ‫‪...............‬‬ ‫‪Mg(s)+ CuSO4‬‬ ‫‪............... +...............‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪HgO‬‬ ‫‪............... + ...............‬‬ ‫)‪(s‬‬ ‫)‪BaO + H2O(l‬‬ ‫‪...............‬‬ ‫)‪ZnO(aq) +HClO4(aq‬‬ ‫‪............... +...............‬‬ ‫‪Ni + MgSO4‬‬ ‫‪............... + ...............‬‬ ‫‪145‬‬

‫‪a‬‬‫‪b‬‬‫‪c‬‬‫‪d‬‬‫‪j‬‬‫‪h‬‬‫‪i-‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪- 1‬‬ ‫‪ -2‬‬ ‫‪ -3‬‬ ‫‪ -4‬‬ ‫‪ -5‬‬ ‫‪- 6‬‬ ‫‪- 7‬‬ ‫‪- 8‬‬

‫تذكر المقيا�س الن�سبي لح�ساب الكتل الن�سبية للذرات ‪.‬‬ ‫تفرق بين الكتل الذرية والكتل الذرية الجرامية ‪.‬‬ ‫تعرف المول ‪.‬‬ ‫ت�ستنتج العالقة بين المول والكتل الجرامية وعدد �أفوجادرو ‪.‬‬ ‫تح�سب الكتل الجزيئية الجرامية لبع�ض المركبات ‪.‬‬ ‫تجري الح�سابات الكيميائية با�ستخدام المول والمعادلة الكيميائية ‪.‬‬ ‫ت�ستنتج العالقة بين الموالت ون�سب الحجوم في المعادلة الغازية ‪.‬‬ ‫تقدر �أهمية الح�سابات في حياة الإن�سان ‪.‬‬

‫‪146‬‬

‫ناق�شنا في ف�صول �سابقة عدد ًا من المفاهيم الأ�سا�سية في الكيمياء مثل مفهوم الذرة والكتل الذرية ومفهوم‬ ‫العنا�صر والمركبات وو�صفناها بالرموز وال�صيغ ‪ ،‬وتم تطوير هذه المفاهيم اال�سا�سية حتى يتمكن الكيميائيون‬ ‫من فهم ما يجري �أثناء التفاعل الكيميائي على �أ�سا�س ما ي�شارك فيه من الذرات والجزيئات ‪ ،‬ونظرا ل�صغر حجم‬ ‫وكتلة هذه الذرات والجزيئات كان ال بد من التعامل مع �أعداد هائلة منها في �أ�صغر كتلة يمكن قيا�سها والتعامل‬ ‫معها ومن هنا ظهر م�صطلح المول الذي هو �أ�سا�س للح�سابات الكيميائية ‪ ،‬وفي هذا الف�صل �سندر�س العالقات‬ ‫الكمية بين المواد وعدد موالتها ‪ ،‬وكيفية ا�ستخدام المعادالت الكيميائية الموزونه لدرا�سة العالقات الكمية‬ ‫بين المواد المتفاعلة والناتجة والربط بين ن�سب حجوم الغازات وعدد موالتها في المعادلة الغازية الموزونة ‪.‬‬

‫الكتلة الذرية‬ ‫عرف ��ت �أن الم ��ادة تتك ��ون م ��ن جزيئ ��ات و�أن الجزيئ ��ات تتك ��ون م ��ن ذرات متناهي ��ة ف ��ي ال�صغر ولم‬ ‫يتمك ��ن �أح ��د م ��ن ر�ؤي ��ة الذرة ف ��ي �صورته ��ا الحقيقي ��ة �أو قيا� ��س كتلته ��ا بطرق مبا�ش ��رة ‪،‬عل ��ى الرغم من‬ ‫التق ��دم العلم ��ي الهائ ��ل ‪ ،‬فبد�أوا بمحاول ��ة �إيجاد الكت ��ل الإفترا�ضية بح�سابات نظرية فق ��ط لمعظم ذرات‬ ‫العنا�ص ��ر فوج ��دوا �أن كتل ��ة ذرة الهيدروجين مث�ل�ا ( تبل ��غ ‪ ) 24- 10× 1.67‬وهي �أرقام ف ��ي غاية ال�صغر‬ ‫ي�صع ��ب ا�ستخدامه ��ا‪ ،‬وه ��ذا ما جع ��ل العلماء يقترح ��ون ا�ستخ ��دام الكتل الذري ��ة الن�سبية بدال م ��ن كتلتها‬ ‫المطلق ��ة وه ��ذا ي�ستدع ��ي �أخ ��ذ ذرة عن�ص ��ر معي ��ن كمقيا� ��س واعتب ��ار كتلته ��ا ت�س ��اوي الوحدة ث ��م تن�سب‬ ‫‪12‬‬ ‫�إليه ��ا كت ��ل ذرات العنا�ص ��ر الأخ ��رى ‪ ،‬فق ��د اتف ��ق ف ��ي ع ��ام ‪1961‬م عل ��ى �أخ ��ذ ذرة الكرب ��ون (‪C)12‬‬ ‫مقيا�س ًاجدي ��د ًا تقا� ��س بالن�سبة له الكتل الذري ��ة للعنا�صر واعتبرت كتلة ذرة الكرب ��ون ‪ 12‬وحدة كتلة ذرية ‪.‬‬

‫‪147‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬ ‫وبناء على ذلك تعرف الكتله الذرية الن�سبية ب�أنها ‪:‬‬ ‫( الن�سب���ة بي���ن كتل���ة ذرة واح���دة م���ن العن�ص���ر �إلى كتلة‬ ‫ذرة واحدة من الكربون ‪ 12‬والتي ت�ساوي ‪ 12‬وحدة كتلة‬ ‫ذرية (و‪.‬ك‪.‬ذ)‬ ‫كتلة ذرة العن�صر‬ ‫× ‪12‬‬ ‫الكتلة الذرية للهيليوم =‬ ‫كتلة ذرة الكربون ‪12‬‬

‫‪C 12‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪C 12‬‬ ‫‪O‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 1 – 8‬قيا�س كتل ذرات العنا�صر‬ ‫بالن�سبة لكتلة ذرة الكربون ‪12‬‬

‫�إذا كان ��ت الن�سب ��ة بين كتلة ذرة الهيليوم ( ‪� )He‬إل ��ى كتلة ذرة الكربون ت�ساوي‬ ‫‪12‬ف�إنه يمكننا ح�ساب كتلة ذرة الهليوم با�ستخدام العالقة ‪:‬‬ ‫الكتلة الذرية للهيليوم = ن�سبة كتلة العن�صر �إلى كتلة ذرة الكربون × ‪12‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫‪12 × 1‬‬ ‫=‬ ‫‪3‬‬

‫= ‪ 4‬و‪ .‬ك ‪ .‬ذ‬

‫�أوج���د الكتل���ة الذري���ة لذرة الأك�سجي���ن �إذا علمت �أن الن�سبة بين كتل���ة ذرة الأك�سجين (‪� )O‬إلى‬ ‫‪4‬‬ ‫‪12‬‬ ‫=‬ ‫كتلة ذرة ‪C‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪148‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫ي�ستعمل جهاز يدعى مقيا�س الكتلة �سبكتروجراف كتلي‬ ‫( ‪ )Spectrograph‬لقيا�س كتل العنا�صر وي�ضبط هذا‬ ‫الجه ��از على �أ�سا�س �أن كتلة الكربون ت�ساوي ‪ 12‬و‪ .‬ك ‪ .‬ذ‬ ‫�شكل(‪ ) 2 - 8‬يو�ضح جهاز مطياف الكتلة‬

‫يمكن معرفة كتل ذرات العنا�صر بنف�س الطريقة ال�سابقة كما في الجدول (‪: )1-8‬‬ ‫ا�سم العن�صر‬

‫رمـ ــزه‬

‫كتلتـه الذرية‬

‫هيدروجين‬

‫‪H‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫هيليوم‬

‫‪He‬‬

‫‪4‬‬

‫‪4‬‬

‫كربون‬

‫‪C‬‬

‫‪12‬‬

‫‪12‬‬

‫نيتروجين‬

‫‪N‬‬

‫‪14‬‬

‫‪14‬‬

‫�أك�سجين‬

‫‪O‬‬

‫‪16‬‬

‫‪16‬‬

‫�صوديوم‬

‫‪Na‬‬

‫‪23‬‬

‫‪23‬‬

‫كلور‬

‫‪Cl‬‬

‫‪35.5‬‬

‫‪35.5‬‬

‫حديد‬

‫‪Fe‬‬

‫‪55.8‬‬

‫‪55.8‬‬

‫ر�صا�ص‬

‫‪Pb‬‬

‫‪207‬‬

‫‪207‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫الن�سبية ( و‪.‬ك‪.‬ذ )‬

‫الجرامية (جم )‬

‫جدول (‪ ) 1 – 8‬كتل ذرات بع�ض العنا�صر‬

‫‪149‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫الكتلة الذرية الجرامية‬ ‫نالح ��ظ في الج ��دول ال�سابق �أن الكتل الذري ��ة للعنا�صر مقدرة بوح ��دة ( و ‪ .‬ك ‪ .‬ذ ) وهي وحدة ن�سبية‬ ‫ولكنه ��ا لي�س ��ت الطريقة العمليه لتحديد الكت ��ل الفعلية للذرات ‪ .‬وهذا يعني �أنن ��ا ال ن�ستطيع ا�ستخدام الكتل‬ ‫الن�سبي ��ة لأخ ��ذ كميات محدده من المواد لأغرا�ض التفاعالت الكيميائي ��ة �أو ال�صناعة و�إذا تذكرنا �أن الكتل‬ ‫الحقيقي ��ة للذرات �صغيرة ج ��دا ( ‪� 24-10‬إلى ‪ ) 23-10‬جم مما يجعلنا غير قادري ��ن على قيا�سها بالموازيين‬ ‫التي ن�ستخدمها في المختبرات والم�صانع ولدى الباعة ؛مما يجعلنا بحاجة ما�سة �إلى مقادير يمكن قيا�سها‬ ‫للتعبي ��ر عنه ��ا بوحدات الكتلة الم�ألوفة لدنيا مثل ( الج ��رام ‪ ،‬والكيلوجرام ) وعندها يعبر عن الكتلة الذرية‬ ‫بالكتلة الذرية الجرامية وهذا من نعم اهلل تعالى على العلماء مما �سهل لهم درا�سة الكتل الذرية للعنا�صر ‪.‬‬ ‫وقد نت�سائل؛ هل من المعقول �أن تكون كتلة ذرة واحدة من عن�صر الأك�سجين مثال ت�ساوي ‪ 16‬جم ؟ بالطبع‬ ‫ال؛ فكتلة ‪ 16‬جم من الأك�سجين ال تمثل كتلة ذرة واحدة منه بل مجموع كتل عدد كبير جدا من الذرات‪ .‬وقد‬ ‫بح ��ث العلم ��اء هذا المو�ضوع ووجدوا بعد �إجراء العديد من الدرا�س ��ات والتجارب �أن هذا العدد من الذرات‬ ‫× ‪23‬‬ ‫ي�ساوي ‪ 602 000.000.000.000.000.000.000‬والذي يمـكن كتابتـه ب�صورة مختـ�صـرة ‪10 6.02‬‬ ‫ويعرف هذا العدد بعدد افوجادرو ن�سبة �إلى العالم �أميدو افوجادرو‬ ‫‪,‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫وعل ��ى ه ��ذا الأ�سا�س ف�إنن ��ا �إذا ح�صلنا على كمية م ��ن المادة بوحدة الجرام لأي عن�ص ��ر م�ساوية للرقم‬ ‫ال ��دال على الكتلة الذرية الن�سبي ��ة ‪ ،‬ف�إننا نح�صل على عدد من ذرات العن�صر ( ال يتغير من عن�صر لآخر )‬ ‫وه ��و عدد �أفوجادرو ‪� .‬إذ تعرف الكتلة الذري���ة الجرامية ب�أنها ‪ :‬كتلة عدد �أفوجادرو من الذرات الحقيقية‬ ‫للعن�ص���ر مق���درة بوح���دة الج���رام ؛ ف�إذا �أخذنا كمية م ��ن كل عن�صر م�ساوية لكتلته الذري ��ة الجرامية ف�إننا‬ ‫نح�صل على العدد نف�سه من الذرات في كل منها كما يت�ضح من الأمثله التالية ‪:‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪150‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫• حاول �أن تكمل الجدول التالي ‪:‬‬

‫ا�سم العن�صر‬

‫رمزه‬

‫كتلته الذرية‬

‫هيدروجين‬

‫‪H‬‬

‫‪1‬‬

‫كربون‬

‫‪1‬جم‬

‫‪10 × 6.02‬‬

‫‪23‬‬

‫‪12‬‬ ‫‪ 31‬جم‬

‫ف�سفور‬ ‫ذهب‬

‫ف�إنها تحتوي‬ ‫الكتلة الذرية على عدد من‬ ‫الجرامية الذرات قدره ‪:‬‬

‫‪197‬‬

‫فن�ستنتج �أن ‪:‬‬ ‫• ‪ 23 10× 6.02‬ذرة هيدروجين لها كتلة قدرها ‪ ...............‬جم ‪.‬‬ ‫• ‪ ....................‬ذرة ف�سفور لها كتلة قدرها ‪ 31‬جم ‪.‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫�أكمل الفراغات التالية ‪:‬‬ ‫( �أ )‪ 23 10× 6.02‬ذرة من البروم (‪ )Br‬لها كتلة قدرها ‪ ...............‬جم‬ ‫(ب)عدد ذرات المغن�سيوم ( ‪ ) Mg‬الموجودة في ‪ 48‬جم منه هي ‪ ..............‬ذرة ‪.‬‬ ‫ون�ستطي ��ع �أن نق ��ول �أننا ن�ستفيد من عدد �أفوجادرو في معرف ��ة ح�ساب عدد الجزيئات الحقيقية في كتلة‬ ‫معينة من عن�صر �أو مركب دون �أن نعدها وهذا ما �ستتعرف عليه عند درا�ستك للمول ‪.‬‬

‫‪151‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫الكتلة الجزيئية الجرامية‬ ‫تعلمت من درا�ستك ال�سابقة �أن الجزيء مكون من عدد من الذرات المتحدة مع بع�ضها البع�ض وحيث �إن‬ ‫لكل ذرة كتلة معينه ف�إنه يمكن ح�ساب الكتل الجزيئيه للمركبات بمعرفة الكتل الذرية للذرات المكونة للجزيء‬ ‫ومنه يمكن �أن نعرف الكتل الجزيئية على �أنها مجموع الكتل الذرية للذرات التي يت�ألف منها الجزيء‪.‬‬

‫الكتل���ة الجزيئي���ة =( كتل���ة العن�ص���ر الأول × ع���دد ذرات���ه) ‪ ( +‬كتل���ة العن�صر الثاني × ع���دد ذراته ) ‪+‬‬ ‫‪� ...........‬إلخ‬ ‫واعتمادا على ما دعتنا �إليه الحاجة �أثناء درا�سة الكتلة الذرية الجرامية ف�إن التعامل مع الجزيئات يكون‬ ‫�صعب ��ا ل�صغ ��ر حجمها وكتلتها لهذا ن�ستطي ��ع تطبيق الم�صطلحات التي ذكرناه ��ا �سابقا على الجزيئات كما‬ ‫طبقناها على الذرات ‪.‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫• الم ��اء (‪ )H2O‬يتك ��ون م ��ن ذرة �أك�سجي ��ن وذرتي ��ن هيدروجي ��ن ‪ ،‬فالكتل ��ة‬ ‫الجزيئي ��ة الجرامي ��ة ل ��ه ت�س ��اوي مجم ��وع الكت ��ل الذري ��ة الجرامي ��ة له ��ذه ال ��ذرات ‪.‬‬ ‫الكتلة الجزيئية للماء ( ‪ × 1 ( =) 2H + O‬الكتلة الذرية الجرامية للأك�سجين ) ‪× 2( +‬‬ ‫الكتلة الذرية الجرامية للهيدروجين )‬ ‫= ( ‪ 18 = ) 2 × 1( + ) 16 × 1‬جم‬ ‫• الكتلة الجزيئية الجرامية لكربونات المغني�سيوم الهيدروجينية [ ‪Mg (HCO3)2‬‬

‫) ‪+ 6O‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪2C‬‬

‫‪) 24 × 1 ( + ) 1 × 2 ( + ) 12 × 2 ( + ) 16 × 6 ( =(1Mg + 2H +‬‬ ‫= ‪ 146 = 24 + 2 + 24 + 96‬جم‬

‫‪152‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫راجع الجدول الدوري لتح�صل على كتل الذرات ثم ‪:‬‬ ‫‪ - 1‬اح�سب الكتل الجزيئية الجرامية للمركبات التالية ‪:‬‬ ‫• ‪...........................................................................Cu(NO3)2‬‬ ‫• ‪.........................................................................CH3COOH‬‬ ‫‪ -2‬املأ فراغات الجدول التالي كما في المثال الأول ‪:‬‬ ‫ا�سم المركب‬

‫�صيغته‬

‫الن�شادر‬

‫‪NH3‬‬

‫نترات الألومينيوم‬

‫‪Al(NO3)3‬‬

‫كربونات كالي�سوم‬

‫‪CaCO3‬‬

‫الكتلة الجزيئية الجرامية( كتلةال�صيغة ) عدد الجزيئات‬ ‫(‪17= )14 × 1( + )1 × 3‬‬

‫‪23‬‬

‫‪10 × 6.02‬‬

‫‪153‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫علمن ��ا �أن ع ��دد �أفوجادرو هو ع ��دد من الذرات �أوالجزيئ ��ات ي�س ��اوي ‪ 23 10 ×6.02‬واخت�صارا ي�سمى‬ ‫(( م ��ول )) بمعن ��ى �أننا �إذا ح�صلنا على هذا العدد من الذرات نكون قد ح�صلنا على مول واحد منها ‪ ،‬فالمول‬ ‫الواحد من �أي مادة يحتوي على عدد �أفوجادرو منها ‪.‬‬ ‫مثال ‪ :‬المول الواحد من ذرات الهيدروجين ي�ساوي ‪ 23 10 ×6.02‬ذرة هيدروجين ‪.‬‬ ‫الم ��ول الواح ��د من جزيئات ثاني �أك�سيد الكربون ( ‪ ) CO2‬ي�س ��اوي ‪ 23 10 ×6.02‬جزيء من ثاني اك�سيد‬ ‫الكربون ‪.‬‬ ‫وبم ��ا �أن ‪ 23 10 ×6.02‬ذرة م ��ن الهيدروجين لها كتلة = ‪1‬جم ‪ ،‬وبما �أن هذا العدد �أي�ضا يعني موال واحد ًا‬ ‫من ذرات الهيدروجين ‪.‬‬ ‫�إذن مول من ذرات الهيدروحين يحتوي على عدد من ذرات الهيدروجين‪.‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫م ��ول واح ��د من الكربون( ‪ ) 12C‬ي�س ��اوي ‪ 23 10 × 6.02‬ذرة كربون = كتلة‬ ‫قدرها ‪12‬جم منه‬ ‫مول واحد من جزيئات ( ‪ ) SO2‬ي�ساوي ‪ 23 10 × 6.02‬جزيء من ‪= SO2‬‬ ‫كتلة قدرها ‪ 64‬جم منه‬ ‫قدرها ‪2310 × 6.02‬وهي �أي�ضا ت�ساوي جرام واحد ‪ ،‬وكذلك الحال لبقية العنا�صر ‪.‬‬ ‫وعلي ��ه ف�إنن ��ا ن�ستطيع تعريف المول على �أنه ‪ :‬الكمية م���ن المادة التي تمثل عدد افوج���ادرو من الذرات �أو‬ ‫الجزيئات �أو الأيونات �أو الإلكترونات ‪. ....‬‬ ‫‪K2Cr2O7‬‬

‫‪NaCl‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫‪C‬‬

‫‪Cu‬‬

‫‪C6H12O6‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 3 – 8‬عدد ( جزيئات ‪ ,‬ذرات ) مول واحد من مواد مختلفة‬

‫(‪)1–8‬‬ ‫حدد كتل الكميات التالية عملي ًا في مختبر مدر�ستك‪:‬‬ ‫(�أ)مول من كبريتات النحا�س ( ) ‪, CuSO4‬‬ ‫(ب)مول من الكبريت ‪S‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪154‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫العالقة بين الرموز وال�صيغ الكيميائية والمول‬ ‫للرموز وال�صيغ الكيميائية مدلوالت كمية بالإ�ضافة لمدلوالتها الو�صفية‪.‬‬ ‫الرمز ( ‪ ) O‬يدل على مول واحد من ذرات الأك�سجين‬ ‫وال�صيغة (‪ )O2‬تدل على مول واحد من جزيئات الأك�سجين‬ ‫وال�صيغة (‪ ) H2SO4‬تدل على مول واحد من جزيئات حم�ض الكبريتيك‬ ‫الرمز ‪ 3Na‬تدل على ‪ ...................‬من ذرات ‪.......................‬‬ ‫ال�صيغة ‪ 4NH3‬تدل على ‪ ................‬من جزيئات ‪...................‬‬

‫الح�سابات المتعلقة بالمول ‪:‬‬ ‫علمنا �أن الح�صول على عدد افوجادرو من ذرات عن�صر ما �أو جزيئات مركب ما؛ يتطلب عددا من الجرامات‬ ‫ي�ساوي الكتلة الذرية للعن�صر �أ والكتلة الجزيئية للمركب ‪.‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫من المخطط نالحظ �أن ‪:‬‬ ‫كتلة المول = الكتلة الذرية الجرامية ‪.‬‬ ‫كتلة المول = الكتلة الجزيئية الجرامية ‪.‬‬ ‫ويمكن ح�ساب عدد الموالت با�ستخدام القانون ‪.‬‬ ‫كتلة المادة بالجرام‬ ‫عدد الموالت =‬ ‫كتلة المول ( الكتلة المولية )‬

‫‪155‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬ ‫ويمكن ح�ساب عدد الجزيئات �أو عدد الذرات بمعلومية عدد الموالت من العالقات الريا�ضية الآتية‪:‬‬ ‫عدد الجزيئات = عدد الموالت × عدد �أفوجادرو‬ ‫عدد الذرات = عدد الموالت × عدد �أفوجادرو‬ ‫كم مو ًال من الذرات توجد فى الكميات التالية ‪:‬‬ ‫(�أ‌ ) ‪ 32‬جم من ذرات الأك�سجين ( ‪) O‬‬ ‫(ب‌) ‪48‬جم من جزيئات الأك�سجين( ‪) O2‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫(�أ) نحن نعرف �أن كتلة المول الواحد من ذرات الأك�سجين هو ‪ 16‬جم لذلك ف�إن‪:‬‬ ‫‪16‬جم من ذرات الأك�سجين تمثل امول‬ ‫‪32‬جم من ذرات الأك�سجين تمثل �س مو ًال‬ ‫‪ 32‬جم × ‪1‬مول‬ ‫�إذن �س ( مو ًال من ذرات الأك�سجين ) =‬ ‫‪ 16‬جم‬ ‫‪ 32‬جم من جزيئات الأك�سجين تمثل ‪1‬مول‬ ‫(ب)‬ ‫= ‪ 2‬مول‬

‫الف�صل الثامن‬

‫‪48‬جم من جزيئات الأك�سجين تمثل �س مو ًال‬ ‫‪ 48‬جم × ‪1‬مول‬ ‫�إذن �س ( مو ًال من جزيئات الأك�سجين ) =‬ ‫‪ 32‬جم‬

‫= ‪ 1.5‬مو ًال‬

‫�أ‌‪ -‬كم اً‬ ‫مول من الجزيئات في ‪ 18‬جم من جزيئات �سكر الجلوكوز ( ‪ ) C6H12O6‬؟‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪156‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫ب‌‪ -‬ماعدد الموالت من غاز الأوزون ( ‪ )O3‬في ‪:‬‬ ‫• ‪ 48‬جم‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫• ‪16‬جم‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫• ‪ 24‬جم‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫• ‪ 32‬جم‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫كم جراما في الكميات التالية ‪:‬‬ ‫(�أ) ن�صف مول من ‪Pb‬‬ ‫(ب) ن�صف مول من الكافيين ‪C8H10N4O2‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫الحل ‪:‬‬ ‫(�أ)لإيجاد عدد الجرامات ( الكتلة الجرامية )‬ ‫الكتلة الجرامية = عدد الموالت ×الكتلة المولية‬ ‫الكتلة الجرامية للر�صا�ص = ‪ 207 × 0.5‬جم‪ /‬مول = ‪ 103.3‬جم‬ ‫(ب)لإيجاد الكتلة الجرامية للكافين ال بد من ح�ساب كتلتها الجزيئية الجرامية كما يلي‬ ‫( ‪ 194 = ) 12 × 8 ( + ) 1 × 10 ( + ) 14 × 4 ( + ) 16 × 2‬جم ‪ /‬مول‬ ‫الكتلة الجراميه للكافيين = ‪ 194 × 0.5‬جم‪ /‬مول = ‪ 97‬جم‬ ‫ما عدد الموالت في ‪ 2310 × 12.04‬ذرة كبريت‬

‫‪157‬‬

‫‪ S‬؟‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫من معلوماتنا ف�إن ‪:‬‬ ‫‪ 23 10 × 6.02‬ذرة كبريت تمثل‬ ‫كل‬ ‫وبالتالي ‪ 2310 × 12.04‬ذرة كبريت تمثل‬ ‫‪23‬‬ ‫‪1‬‬ ‫×‬ ‫وعليه �س مول = ‪2 = 23 10 ×12.04‬مول‬ ‫‪10× 6.02‬‬

‫‪ 1‬مول‬ ‫�س مول‬

‫• ما عدد موالت حم�ض الأك�ساليك ( ‪ ) H2C2O4‬الموجودة في ‪ 9‬جرامات منه ؟‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫• ما عدد الموالت الموجودة في ‪ 23 10 × 6.02‬جزيء من‬

‫‪K2Cr2O7‬‬

‫؟‬

‫الف�صل الثامن‬

‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬

‫الح�سابات والمعادلة الكيميائية‬ ‫ف ��ي ح�سابات المول يمكننا �أي�ض ��ا اال�ستفادة من المعادلة الكيميائية لح�س ��اب الكميات الم�ستخدمة في‬ ‫التفاع�ل�ات الكيميائي ��ة لما تمت ��از به المعادل ��ة الكيميائية من �أنها تعبي ��ر وا�ضح الداللة عل ��ى عدد الذرات‬ ‫والجزيئات المتفاعلة والناتجة في تفاعل كيميائي معين فعلى �سبيل المثال ‪:‬‬ ‫‪N2 + 3H2‬‬

‫‪2NH3‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪158‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬ ‫فلو دققنا النظر في المعادلة الموزونة ال�سابقة �سنجد �أرقام ًا ت�سبق المواد الناتجة والمتفاعلة؛‬ ‫�إلى ماذا ت�شير هذه الأرقام ؟‬ ‫نفه ��م من هذه الأرقام �أن جزيئ ًا من النيتروجين احت ��اج �إلى ثالثة جزيئات من الهيدروجين لإنتاج جزيئين‬ ‫من الن�شادر ‪.‬‬ ‫وبتعبي ��ر �آخ ��ر ف�إن (�س ) من النيتروجين تتفاعل مع ( ‪� 3‬س ) م ��ن الهيدروجين لتنتج ( ‪�2‬س ) من غــاز ‪S‬‬ ‫( الن�شادر ) ‪.‬‬ ‫وهكذا يتبين لك �أن المعادلة الموزونة ت�شير �إلى ن�سب �أعداد الجزيئات للمواد المتفاعلة والناتجة من التفاعل‬ ‫وال�س�ؤال الذي يتبادر �إلى ذهنك الآن ‪:‬‬ ‫عند �إجراء التفاعالت الكيميائية هل نتعامل ب�أعداد الذرات �أو الجزيئات ؟‬ ‫في الحقيقة �أننا عند �إجراء التفاعالت الكيميائية ف�إننا نتعامل مع كتل المواد مقدرة بالجرام �أو م�ضاعفاته‬ ‫ولي�س مع �أعداد الذرات �أو الجزيئات ‪.‬‬ ‫�إذن كيف نجعل المعادلة الموزونة تمثل عالقه بين كتل المواد ؟‬

‫مول من النيتروجين ‪ 3 +‬مول من الهيدروجين‬ ‫�إذن ن�ستنتج �أن ‪:‬‬

‫‪ 2‬مول ن�شادر ‪.‬‬

‫‪ -1‬المعادلة الموزونة ت�شير �إلى ن�سب �أعداد الموالت للمواد المتفاعلة والناتجة ‪.‬‬ ‫‪ -2‬الم ��ول الواح ��د من �أي م ��ادة يمثل الكتلة المولي ��ة وبناء عليه يمك ��ن ح�ساب ن�سب كتل الم ��واد المتفاعلة‬ ‫والناتجة من ن�سب �أعداد الموالت في المعادلة الموزونة �أي �أن ‪:‬‬ ‫كتلة مول ‪× 3+ N2‬‬

‫كتلة مول من ‪H2‬‬

‫‪ 28‬جم ‪ 6 +‬جم‬ ‫ماذا تالحظ ؟ هل يتفق ذلك مع قانون حفظ الكتلة ؟‬

‫‪159‬‬

‫‪ × 2‬كتلة مول من‬

‫‪NH3‬‬

‫‪17 × 2‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫نفر�ض �أن العدد (�س ) هو عدد �أفوجادرو( ‪ ) 23 10 × 6.02‬وي�صبح لديك ‪:‬‬ ‫(‪ ) 23 10 × 6.02 × 3‬ج ��زيء م ��ن الهيدروجي ��ن تتفاعل م ��ع ‪ 23 10 × 6.02‬جزيئ ًا من النيتروجين‬ ‫لينتج (‪ ) 23 10 × 6.02 × 2‬جزيئ ًا من الن�شادر ‪.‬‬ ‫فالكتلة التي تحتوي على عدد �أفوجادرو هي مول واحد من تلك المادة ‪ .‬وبذلك يمكننا القول �أن ‪:‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫ك ��م م ��وال من الماء يمكن �أن ينتج من تفاعل ‪ 10‬م ��والت من الأك�سجين مع كمية‬ ‫كافية من الهيدروجين ح�سب المعادلة ‪:‬‬ ‫‪2H2 + O2‬‬

‫‪2 H2O‬‬

‫الحل ‪:‬‬ ‫نجد �أن ‪ 2‬مول من الماء تنتج من تفاعل ‪1‬مول من الأك�سجين ‪:‬‬ ‫‪2H2 + O2‬‬

‫‪2H2O‬‬

‫‪ 2‬مول‬

‫‪1‬مول‬

‫�س مول‬

‫‪10‬مول‬

‫ويمكنك معرفة عدد موالت الماء من خالل الن�سبة المولية ‪ 20 = 10×2 =:‬مول‬ ‫‪1‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫�إذا تفاع ��ل ‪ 0.25‬م ��ول من الألومينيوم مع كمية وافرة م ��ن الأك�سجين ‪ ،‬فكم تكون كتلة �أك�سيد‬ ‫الألومينيوم الناتجة ح�سب المعادلة الآتية ‪:‬‬

‫‪+ 3O2‬‬

‫‪2Al2O3‬‬

‫‪4Al‬‬

‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫كيف يمكنك �إيجاد عدد الموالت بمعلومية كتل المواد �أو العك�س ؟‬ ‫حاول �أن تدر�س المثال التالي ‪:‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪160‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫اح�س ��ب كتلة �أك�سيد الكال�سي ��وم ‪ CaO‬الناتجة من احتراق ‪ 8‬جم من الكال�سيوم‬ ‫ف ��ي الهواء علما ب�إن الكتلة المولي ��ة للكال�سيوم ‪ 40‬جم ‪ /‬مول ‪ ،‬وللأك�سجين ‪16‬‬ ‫جم ‪ /‬مول ‪.‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫�أوال ‪ :‬نكتب معادلة التفاعل الموزون النها المرجع الأ�سا�سي للح�سابات ‪.‬‬ ‫‪2Ca + O‬‬

‫‪2CaO‬‬

‫‪2‬‬

‫ثانيا ‪ :‬من المعادله نالحظ �أن هناك عالقة بين �أعداد موالت المواد المتفاعلة والمواد الناتجة‪،‬‬ ‫فالبد من تحويل كتلة الكال�سيوم �إلى موالت كال�سيوم ‪.‬‬ ‫الكتلة المولية للكال�سيوم = ‪ 40‬جم‪ /‬مول ‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫كتلة المادةبالجرام‬ ‫= ‪ 0.2‬مول‬ ‫=‬ ‫وعليه عدد موالت الكال�سيوم =‬ ‫‪40‬‬ ‫كتلة المول منها‬ ‫ثالثا ‪ :‬نرجع لمعادلة التفاعل الموزون ونحدد العالقة بين موالت المادة المطلوبة ‪ CaO‬وموالت‬ ‫المادة المعلومة ‪ Ca‬وبذلك يمكننا ح�ساب عدد موالت المادة المجهولة كما يلي ‪:‬‬ ‫‪2CaO‬‬

‫‪ 2‬مول‬ ‫�س مول‬

‫الف�صل الثامن‬

‫‪2Ca + O2‬‬

‫‪ 2‬مول‬ ‫‪ 0.2‬مول‬

‫ومنه ف�إن عدد موالت �أك�سيد الكال�سيوم =‬

‫‪0.2‬‬

‫×‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫= ‪ 0.2‬مول ‪.‬‬

‫رابعا ‪ :‬نحول الموالت �إلى كتل وذلك با�ستخدام العالقة التالية ‪:‬‬ ‫عدد الجرامات لأك�سيد الكال�سيوم = عدد الموالت × الكتلة المولية للمادة‬ ‫‪11.2 = 56 × 0.2‬جم‬

‫‪161‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫ويمكنن���ا تلخي����ص الخط���وات المتبع���ة لح�س���اب كتلة مادة م���ا بمعلومي���ة كتلة م���ادة �أخرى في‬ ‫المعادلة بالمخطط التالي ‪:‬‬

‫اح�سب كتلة �أك�سيد المغني�سيوم الناتجة من حرق ‪6‬جم من المغني�سيوم في الهواء (راجع الجدول‬ ‫الدوري لتح�صل على كتل العنا�صر) ‪.‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫ح�سابات حجوم الغازات‬ ‫وج ��د �أن التفاعالت التي تتم بين الغازات تكون بن�س ��ب حجمية محددة �إذا قي�ست حجوم الغازات المتفاعلة‬ ‫ف ��ي الظ ��روف نف�سها من ال�ضغط ودرجة الحرارة ‪ ،‬فمثال حي ��ن يتفاعل حجم واحد من غاز الكلور مع حجم‬ ‫واحد من غاز الهيدروجين ينتج حجمان من غاز كلوريد الهيدروجين كما يلي ‪:‬‬ ‫‪H2 + Cl2‬‬

‫‪2HCl‬‬

‫ف�إذا كان حجم غاز الكلور لتر واحد ف�إنه يحتاج للتفاعل مع لتر واحد من غاز الهيدروجين وينتج بذلك لتران‬ ‫من غاز كلوريد الهيدروجين تحت الظروف نف�سها ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪162‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬ ‫)‪2CO(g) + O2(g‬‬

‫)‪2CO2(g‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪ 400‬د�سم‬ ‫من ثاني‬ ‫�أك�سيد‬ ‫الكربون‬

‫‪3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪ 200‬د�سم‬ ‫�أك�سجين‬

‫‪ 400‬د�سم‬ ‫من �أول‬ ‫�أك�سيد‬ ‫الكربون‬

‫�شكل (‪ ) 4 – 8‬يو�ضح ن�سب حجوم الغازات �أثناء التفاعل الكيميائي‬

‫ت�أمل ال�شكل ال�سابق ‪:‬‬ ‫ما ن�سب اعداد موالت الغازات في التفاعل ؟‬ ‫هل تختلف هذه الن�سب عن ن�سب حجوم الغازات ؟‬ ‫من الوا�ضح �أن الن�سبة بين �أعداد الموالت هي نف�سها الن�سبة بين الحجوم ‪ ،‬فبما �أن المول الواحد من �أي‬ ‫غاز يحتوي العدد نف�سه من الجزيئات ( عدد �أفوجادرو ) ‪ ،‬ف�إنك تتوقع �أن المول الواحد من �أي غاز �سيكون‬ ‫له الحجم نف�سه ( تحت الظروف نف�سها من ال�ضغط ودرجة الحرارة )‬ ‫وق ��د وج ��د عمليا �أن حجم المول من �أي غ ��از ي�ساوي ‪ 22.4‬لتر ًا في الظ ��روف المعيارية (درجة حرارة‬ ‫ت�س ��اوى �صفر و�ضغط جوي ي�س ��اوي واحد ) ويعرف هذا الحجم ( ‪ ) 22.4‬بالحجم المولي وهو ثابت لجميع‬ ‫الغازات عند تلك الظروف ‪.‬‬

‫م ��ا حجم غ ��از الأك�سجين ( في الظ ��روف المعيارية ) ال�ل�ازم لإنتاج ‪ 9‬جم من‬ ‫بخار الماء ؟‬ ‫‪2H + O‬‬ ‫‪2H O‬‬ ‫)‪2 (g‬‬

‫)‪2(g‬‬

‫)‪2(g‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫الخطوة الأولى هي تحويل هذه الكتلة �إلى موالت ‪:‬‬

‫‪163‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫فمث�ل�ا الم ��ول الوحد من غاز النيتروجي ��ن ( ‪ ) 28‬جم ‪ /‬مول ي�شغل حجما مق ��داره ‪ 22.4‬لتر ( ويحوي‬ ‫ه ��ذا الحج ��م على ‪ 23 10× 6.02‬جزيئا م ��ن جزيئات النيتروجين ) وبما �أن هن ��اك عالقة بين حجم الغاز‬ ‫وعدد موالته ‪ ،‬ف�إنه من المنا�سب في التفاعالت الغازية ا�ستخدام حجوم الغازات للتعبير عن كتلتها بدال من‬ ‫التعبير عنها بوحدة الجرام ‪.‬‬

‫المول والكتلة الذرية‬

‫عدد موالت بخار الماء =‬ ‫من المعادلة الموزونة تجد �أن ‪:‬‬

‫‪9‬‬ ‫‪18‬‬

‫= ‪0.5‬مول‬

‫)‪+ O2(g‬‬

‫)‪2H2O(g‬‬

‫)‪2H2(g‬‬

‫‪ 2‬مول‬

‫‪ 1‬مول‬

‫‪0.5‬‬

‫�س مول‬

‫ومنه ن�ستنتج �أن عدد موالت الأك�سجين = ‪ 0.25‬مول‬ ‫‪ 1‬مول من �أي غاز ي�شغل ‪ 22.4‬لتر‬ ‫‪ 0.25‬مول من ‪ O‬ي�شغل �س لتر‬ ‫‪2‬‬

‫حجم غاز الأك�سجين =‬

‫‪22.4 × 0.25‬‬ ‫‪1‬‬

‫=‪ 5.6‬لتر ‪.‬‬

‫الف�صل الثامن‬

‫اح�س ��ب حجم غاز ثاني �أك�سيد الكربون في الظ ��روف المعيارية الناتج من تخمر ‪ 1‬جم من �سكر‬ ‫الجلوكوز ح�سب المعادلة ‪:‬‬

‫‪+ 2CO2‬‬

‫‪C2H5OH‬‬

‫‪C6H12O6‬‬

‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪164‬‬

‫�س‪ : 1‬ما الفرق بين الكتلة الذرية للفلور والكتلة الجزيئية للفلور ؟‬ ‫�س‪ : 2‬ما عدد الذرات فى ‪ 22‬جم من ثانى �أك�سيد الكربون ؟‬ ‫�س‪ : 3‬اح�سب عدد الموالت من ذرات الأك�سجين فى كل مما يلي‪:‬‬ ‫(�أ) ‪ 16.2‬جم من ثانى �أك�سيد الكربون‬ ‫(ب) ‪ 15.6‬جم من كربونات ال�صوديوم‬

‫�س‪ : 4‬اح�سب الكتلة الجزيئية الجرامية لكل من المركبات التالية‪:‬‬ ‫( �أ ) ‪C6H6‬‬ ‫(ب) ‪C2H5OH‬‬ ‫(جـ) ‪C12H22O11‬‬

‫�س‪ : 5‬اح�سب كتلة ال�صوديوم الالزم لإنتاج ‪12.5‬جم من ‪ NaCl‬ح�سب المعادلة التالية ‪:‬‬ ‫‪2NaCl‬‬

‫‪2Na + Cl2‬‬

‫�س‪� 6‬ضع دائرة حول الإجابة ال�صحيحة فيما يلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬عدد ذرات المغني�سيوم ( ‪ )Mg‬في ‪ 4‬جرامات منه هي‪:‬‬ ‫( �أ ) ‪ 2310 × 1.505‬ذرة‬ ‫(ب) ‪2310 × 1.204‬ذرة‬ ‫(جـ ) ‪ 2310 ×1.003‬ذرة‬ ‫( د) ‪ 2310 × 0.86‬ذرة‬

‫‪165‬‬

‫‪-2‬‬

‫الكتلة الجزيئية الجرامية للمركب ‪CH3(CH2)3COOH‬‬

‫( �أ ) ‪90‬جم‪/‬مول‬ ‫(ب) ‪95‬جم ‪ /‬مول‬ ‫(جـ ) ‪ 99‬جم ‪ /‬مول‬ ‫( د ) ‪ 102‬جم ‪ /‬مول‬

‫‪ -3‬عدد الموالت من جزيئات الأك�سجين ( ‪ ) O2‬الموجودة في ‪ 16‬جم منها هو ‪:‬‬ ‫(�أ ) ‪ 1‬مول‬ ‫(ب) ‪ 0.25‬مول‬ ‫(جـ ) ‪ 0.5‬مول‬ ‫(د ) ‪ 2‬مول‬

‫‪ -4‬عدد الموالت الموجودة فى ‪ 2310 ×3.01‬جزيء من الن�شادر ( ‪) NH3‬‬ ‫( �أ ) ‪ 1‬مول‬ ‫(ب) ‪ 0.5‬مول‬ ‫(جـ ) ‪ 0.25‬مول‬ ‫( د) ‪ 2‬مول‬

‫�س‪ : 7‬يتكون الرمل العادي من ال�سيليكا وهو مركب يحتوي على ذرتين من الأك�سجين‬ ‫لكل ذرة �سليكون ‪.‬‬ ‫(�أ ) ماهي �صيغة ال�سيلكا ؟‬ ‫(ب ) كم عدد ذرات الأك�سجين الالزم للتفاعل مع ‪ 25‬ذرة من ال�سيلكون لتكوين ال�سيلكا ؟‬ ‫(جـ ) كم عدد الموالت من جزيئات الأك�سجين الالزم لالتحاد مع ‪ 25‬مو ًال من ذرات ال�سيلكون ؟‬

‫‪166‬‬

‫المجموعات في الجدول الدوري‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪- 1‬‬ ‫‪ -2‬‬ ‫‪ -3‬‬ ‫‪ -4‬‬ ‫‪ -5‬‬ ‫‪- 6‬‬

‫تتعرف قطاعات ومناطق الجدول الدوري المختلفة ‪.‬‬ ‫تذكر �أهم الخوا�ص المميزة لكل قطاع ‪.‬‬ ‫تو�ضح معادالت تح�ضير بع�ض العنا�صر من م�صادرها الطبيعية ‪.‬‬ ‫تقدر مكانة العنا�صر في حياتنا بمعرفة ا�ستخداماتها‪.‬‬ ‫ت�ؤمن ب�أهمية المحافظة على الم�صادر الطبيعية للعنا�صر ‪.‬‬ ‫تدرك م�ضار �سوء ا�ستخدام بع�ض العنا�صر ومركباتها على البيئة ‪.‬‬

‫‪168‬‬

‫المقدمة‬ ‫لق ��د وجدن ��ا من خ�ل�ال درا�ستنا للجدول ال ��دوري في الف�ص ��ل الخام� ��س �أن �أهم �أهداف ه ��ذا الجدول‬ ‫ه ��و ت�صني ��ف العنا�ص ��ر لت�سهي ��ل درا�سته ��ا ب�شكل منظ ��م ‪ ،‬فبع ��د �أن �ضمن ��ت العنا�صر في ج ��دول و�صنفت‬ ‫ح�س ��ب خوا�صه ��ا الكيميائي ��ة والطبيعي ��ة بق ��ي �أن ن�شير ف ��ي هذا الف�ص ��ل �إل ��ى قطاعات الج ��دول الدوري‬ ‫كم ��ا ف ��ي ال�ش ��كل ( ‪ )1 -9‬حي ��ث يت ��م تق�سي ��م العنا�ص ��ر ح�س ��ب م ��لء م�ستوي ��ات الطاق ��ة الفرعي ��ة وه ��ي‬ ‫( ‪ ) s,p,d,f‬فعنا�صر المجموعة الرئي�سية (‪ )A‬تقع في القطاعين (‪ ) S.P‬بينما تقع عنا�صر المجموعة‬ ‫الفرعية ( ‪ ) B‬في القطاعين ( ‪ ) d ,f‬كما و�سنتطرق لدرا�سة كيمياء بع�ض عنا�صر قطاعات الجدول الدوري ‪.‬‬

‫قطاع ‪p‬‬

‫قطاع ‪s‬‬

‫قطاع ‪d‬‬ ‫قطاع ‪f‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 1 – 9‬قطاعات الجدول الدوري‬

‫عنا�صر القطاع ‪S‬‬ ‫ه ��ي العنا�صر الواقعة على ي�سار الجدول الدوري وت�ضم عنا�صر المجموعتين‬ ‫الأول ��ى والثاني ��ة من الن ��وع (‪ ) 1A , 2A‬وهي الفلزات القلوي ��ة والفلزات القلوية‬ ‫الأر�ضية على الترتيب وت�شترك هذه العنا�صر في مجموعة من الخوا�ص ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 2 – 9‬‬

‫‪169‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫• املأ فراغات الجدول التالي لتتعرف على بع�ض خوا�ص مجموعتي ‪: 1A , 2A‬‬ ‫خ�صائ�ص عنا�صر القطاع ‪S‬‬

‫المجموعة‪1 A‬‬

‫المجموعة‪2 A‬‬

‫الحالة الفيزيائية‬ ‫الن�شاط الكيميائي‬ ‫�أعداد الأك�سدة‬ ‫التو�صيل الكهربائي‬ ‫• اذكركافة الخ�صائ�ص الأخرى لقطاع ‪. S‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫و�سوف نتطرق �إلى درا�سة ال�صوديوم والكال�سيوم من هذا القطاع ‪:‬‬

‫ال�صوديوم ‪ ( Sodium‬العن�صر الن�شط )‬ ‫ال�صودي ��وم هو �أحد عنا�صر المجموع ��ة الأولى المنت�شرة انت�شارا وا�سع ًا ف ��ي الطبيعة‪ ،‬ويوجد على هيئة‬ ‫كلوري ��دات ال�صودي ��وم ذائبة في مياه البحر �أو نترات ال�صوديوم الموج ��ودة بكميات كبيرة في منطقة �شيلي‬ ‫ب�أمريكا الجنوبية ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪170‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫ال�صوديوم ا�سم م�شتق من اللغة الالتينية �أطلقه مكت�شفه العالم همفري دفي في عام ‪1807‬م‪،‬‬ ‫و ت ��م الح�صول علي ��ه بالتحليل الكهربائي لل�صودا ‪ ،‬و ي�سمى في اللغ ��ة الالتينية ‪ Natrium‬ومنه‬ ‫ا�شتق الرمز الكيميائي لل�صوديوم ‪.Na‬‬ ‫و عن�ص ��ر ال�صوديوم مهم جدا لج�سم الإن�سان حيث يوجد على هيئة كلوريد �صوديوم بن�سبة ‪ 92‬جم‬ ‫فيعمل على تنظيم الأ�س الهيدروجيني في الج�سم ‪ ،‬و تنظيم ال�ضغط الإ�سموزي وتوازن الماء ‪.‬‬

‫تح�ضيره ‪:‬‬ ‫يمك ��ن الح�ص ��ول عليه �صناعي ��ا بالتحليل الكهربائ ��ي لم�صهور كلوري ��د ال�صوديوم �أو م�صه ��ور هيدروك�سيد‬ ‫ال�صوديوم في خلية داون كما يلي ‪:‬‬

‫عند المهبط ( ‪: ) cathode‬‬

‫‪+ e-‬‬

‫‪Na‬‬

‫عند الم�صعد ( ‪: ) anode‬‬

‫‪+ e-‬‬

‫‪+‬‬

‫)‪Na (l‬‬

‫‪-‬‬

‫‪1 Cl‬‬ ‫)‪2 2(g‬‬

‫)‪Cl (l‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫غـاز الــكـلــور‬ ‫م�صهور كلوريد‬ ‫ال�صوديوم‬ ‫مهبط فوالذي‬

‫�صوديوم م�صهور‬ ‫م�صعد جرافيت مهبط فوالذي‬ ‫ينتج الكلور هنا‬

‫�شكل ( ‪ ) 3-9‬الح�صول على عن�صر ال�صوديوم في خلية داون‬

‫‪171‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫خوا�صه الطبيعية‪:‬‬ ‫ال�صودي ��وم فل ��ز �أبي� ��ض ف�ضي اللون المع ذو بريق يظه ��ر �إذا كان حديث القطع ولك ��ن �سرعان ما يخبو هذا‬ ‫البريق عند تعر�ضه للجو لماذا ؟‬

‫خوا�صه الكيميائية‪:‬‬ ‫ال�صوديوم فلز ن�شط ج ��د ًا يتفاعل مع الهواء و الماء‪ ،‬لذا يحفظ‬ ‫تحت �سطح من الفازلين �أو الكيرو�سين ‪ ،‬و يتفاعل مع الأحما�ض‬ ‫فيطلق غ ��از الهيدروجين ويكون الهيدروك�سي ��دات والأمالح كما‬ ‫يتفاعل مع الهالوجينات لتكوين الهاليدات ‪.‬‬ ‫‪ -1‬التفاعل مع الأك�سجين ‪:‬‬ ‫‪2Na2O‬‬

‫‪ -2‬التفاعل مع الماء‬

‫‪2NaOH +H2‬‬

‫‪+ O2‬‬

‫‪4Na‬‬

‫‪+ 2H2O‬‬

‫‪2Na‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 4 -9‬البريق الفلزي لل�صوديوم‬

‫( ‪ ) 1 – 9‬كيف يتفاعل ال�صوديوم مع الماء ؟‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫تنبيه ‪ :‬ال�صوديوم فلز ن�شط ينبغي التعامل معه بحذر ‪ ،‬التلم�سه‬ ‫مبا�شر ًة باليد وال تلم�سه بقفازات مبللة بالماء‪.‬‬ ‫‪ -1‬خذ قطعة �صغيرة من ال�صوديوم بملقط ثم جففها بورق ن�شاف ‪.‬‬ ‫‪� -2‬ضع قطعة ال�صوديوم ال�سابقة في قليل من الماء ثم ِّ‬ ‫غط الك�أ�س‬ ‫ب�شبكة ‪ ،‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪................................................................‬‬ ‫‪ -3‬قرب �شظية م�شتعلة من الغاز المت�صاعد ؛ماذا تالحظ ؟ وماهو‬ ‫الغاز المت�صاعد ؟‬ ‫‪................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪172‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫‪-4‬اغم�س ورقتي تباع ال�شم�س الحمراء والزرقاء في الك�أ�س ‪ .‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪................................................................................................‬‬ ‫‪ -5‬اكتب معادلة التفاعل ؟‬ ‫‪................................................................................................‬‬

‫‪ - 3‬التفاعل مع الهالوجينات ‪:‬‬ ‫يتفاعل ال�صوديوم مع الهالوجينات( وهي عنا�صر المجموعة ال�سابعة) ليكون الهاليدات‪ ,‬مثل‬ ‫التفاعل مع الكلور ‪:‬‬ ‫‪2NaCl‬‬

‫‪+ Cl2‬‬

‫‪2Na‬‬

‫�أكمل الفراغات التالية ‪:‬‬ ‫‪AgNO3‬‬

‫‪+ Br2‬‬

‫‪Na‬‬

‫يكون ال�صوديوم العديد من المركبات الهامة مثل هيدروك�سيد ال�صوديوم ‪ ،‬كربونات ال�صوديوم ‪ ،‬بيكربونات‬ ‫ال�صوديوم وغيرها ‪.‬‬ ‫عر�ض فيلم تعليمي عن خوا�ص وتفاعالت ال�صوديوم ‪.‬‬

‫‪173‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫‪H2O‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫ا�ستخدامات ال�صوديوم‪:‬‬ ‫ي�ستخ ��دم ال�صودي ��وم في �صناعة م�صابي ��ح ال�صوديوم‬ ‫حيث ي�ضاف �إلى النيون في�شع �ضوء ًا �أ�صفر قوي ًا يمكن ر�ؤيته‬ ‫خالل ال�ضباب؛ كما تدخل مركبات ال�صوديوم في �صناعات‬ ‫عدي ��دة ك�صناعة الزجاج‪ ،‬ال�صاب ��ون ‪� ،‬صقل ورق الكتابة ‪،‬‬ ‫الحرير ال�صناعي ‪ ،‬الخمائر ‪ ،‬وحفظ اللحوم ‪.‬‬ ‫�شكل ( ‪ ) 5 – 9‬بع�ض ا�ستخدمات ال�صوديوم‬

‫ ‬

‫ناق�ش مع زمالئك ‪ - 1 :‬ما�سبب انتفاخ العجين ؟‬ ‫‪ -2‬كيف ي�صبح الورق �أمل�س ًا ؟‬ ‫ ‬

‫الكال�سيوم ‪( Calsium‬عن�صر العظام )‬ ‫الكال�سيوم هو �أحد عنا�ص ��ر المجموعة الثانية التي تعرف بالفلزات‬ ‫القلوية الأر�ضية ‪ ،‬وهو �أحد الفلزات الموجودة في الق�شرة الأر�ضية على‬ ‫�صورة حجر جيري بلورات كال�سيت‪ ،‬و رخام ‪.‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫تح�ضيره ‪:‬‬

‫�شكل ( ‪) 6 – 9‬‬ ‫الكال�سيوم عن�صر العظام‬

‫يح�ضر بالتحليل الكهربائي لم�صهور كلوريد الكال�سيوم ‪.‬‬

‫‪+ Cl2‬‬

‫‪Ca‬‬

‫تحليل كهربائي‬

‫‪CaCl2‬‬

‫خوا�صه الطبيعية ‪:‬‬ ‫فلز �أبي�ض اللون‪ ،‬طري ‪�،‬أقل بريق ًا من ال�صوديوم يفقد بريقه عند تعر�ضه للهواء ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪174‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫خوا�صه الكيميائية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬يحترق في الأك�سجين بلهب �أحمر ‪:‬‬ ‫‪ -2‬يتفاعل مع الماء ‪.‬‬

‫‪+ O2‬‬

‫‪2CaO‬‬

‫‪Ca‬‬

‫( ‪ ) 2-9‬كيف يتفاعل الكال�سيوم مع الماء ؟‬ ‫‪ -1‬ا�سكب ماء في ك�أ�س �سعته ‪ 500‬مل �إلى الن�صف ‪ ،‬ثم �ضع قطعة من الكال�سيوم في الماء وغطها‬ ‫بقمع ذي �ساق طويلة ؛ ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪� -2‬أيهما �أقوى ال�صوت الناتج عن تفاعل ال�صوديوم مع الماء �أم الكال�سيوم مع الماء ؟ ماذا ت�ستنتج ؟‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪ -3‬بعد انتهاء التفاعل اختبر ت�أثير المحلول على ورقة تباع ال�شم�س الحمراء ؛ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪ -4‬اكتب معادلة التفاعل الموزونة ‪.‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫مركبات الكال�سيوم‪:‬‬ ‫يكون الكال�سيوم العديد من المركبات ذات اال�ستخدامات المتعددة نلخ�ص بع�ضا منها فيما يلي‪:‬‬

‫‪175‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫‪..................................................................................................‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫اال�سم الكيميائي‬ ‫هيدروك�سيد‬ ‫الكال�سيوم‬ ‫كبريتات الكال�سيوم‬ ‫المائية‬ ‫كربونات‬ ‫الكال�سيوم‬

‫ال�صيغة الكيميائية‬

‫اال�سم ال�شائع‬

‫ا�ستخداماته‬

‫‪Ca(OH )2‬‬

‫الجير المطف�أ‬

‫�صن ��ع المواد الال�صقة –‬ ‫�إزالة الحمو�ضة من التربة‬

‫‪CaSO4 .2H2O‬‬

‫الجب�س‬

‫ل�صنع قوالب التجبير‬

‫‪CaCO‬‬

‫طبا�شير – حجر جيري‬ ‫– رخام‬

‫في البناء‬

‫قال تعالى ‪( :‬‬

‫‪3‬‬

‫) (الرحمن‪)22:‬‬

‫م ��ا الل�ؤل� ��ؤ �إال �صورة عجيبة من كربونات الكالي�سوم �أبدعه ��ا اهلل في �صدفة المحار حين تدخل حبة‬ ‫ح ��ادة الجوانب م ��ن الرمل داخل ال�صدفة فيتهي ��ج لحم المحار الف�ضي ويعج ��ز عن طردها فيفرز‬ ‫لتغطيته ��ا طبقة بعد طبقة وتعرف هذه الطبقات علمي� � ًا (الكوتكولين)؛ وكربونات الكال�سيوم وتنمو‬ ‫تدريجي ��ا مكونة الل�ؤل� ��ؤ ‪ ،‬ومن هنا ت�أخذ الل�ؤل� ��ؤة �شكلها ولونها و�صفاتها من حي ��ث النقاء وال�شفافية‬ ‫والحجم واال�ستدارة ‪،‬فمن �أح�سن من اهلل �صنعا ؟‬

‫�أهمية الكال�سيوم للإن�سان ‪:‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫يوج ��د عن�ص ��ر الكال�سي ��وم ف ��ي الحلي ��ب ‪ ،‬الأجب ��ان ‪ ،‬ال�سبانخ ‪،‬‬ ‫ال�ساردي ��ن وع�صي ��ر البرتق ��ال ‪ .‬وه ��و مه ��م جدا لنم ��و العظام‬ ‫والأ�سنان وي�ساعد على تخث ��ر الدم وتقل�ص الع�ضالت وي�ستخدم‬ ‫ف ��ي تفريغ بع�ض الأجه ��زة العملية من الهواء لأن ��ه يمت�ص جميع‬ ‫الغازات ماعدا الغازات الخاملة ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 7 - 9‬بع�ض الأطعمة‬ ‫المحتوية على عن�صر الكال�سيوم‬

‫اكت ��ب تقريرا مدعم ًا بال�ص ��ور تو�ضح فيه �أهم الأمرا� ��ض الناجمة عن نق�ص عن�ص ��ر الكال�سيوم في‬ ‫ج�سم الإن�سان وقدمه لمعلمك‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪176‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫الفلزات واللهب‬ ‫�إن الألوان الزاهية المنبعثة من الألعاب النارية في االحتفاالت‬ ‫والمنا�سب ��ات ما هي �إال فل ��زات تعطي مع اللهب �ألوان ًا معينة‬ ‫فلكل فلز لون مميز في جميع مركباته ‪.‬‬ ‫قم بالن�شاط التالي لتتعرف على �ألوان الفلزات ‪.‬‬ ‫�شكل ( ‪ ) 8 – 9‬الفلزات واللهب‬

‫( ‪ ) 3 – 9‬كيف يمكن الك�شف عن �ألوان الفلزات ؟‬ ‫‪ -1‬نظف طرف �سلك بالتين ملحوم في ق�ضيب زجاجي بغم�سه في حم�ض الكلور المركز و�سخنه في‬ ‫اللهب �إلى �أن ال يتغير لون اللهب عند و�ضع ال�سلك فيه ‪.‬‬ ‫‪� -2‬ضع قليال من كلوريد ال�صوديوم في زجاجة �ساعة ‪ .‬واغم�س فيها طرف �سلك البالتين ثم �سخن‬ ‫طرف ال�سلك عند حافة لهب بنزن ؛ ماذا تالحظ ؟‬

‫‪..................................................................................................‬‬ ‫المادة‬

‫كلوريد باريوم‬

‫كلوريد ا�ستران�شيوم كلوريد كال�سيوم كلوريد بوتا�سيوم‬

‫لون اللهب‬

‫‪177‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪-3‬كرر نف�س الطريقة ال�سابقة با�ستخدام الأمالح التالية ‪:‬‬ ‫كلوريد الباريوم – كلوريد اال�ستران�شيوم – كلوريد البوتا�سيوم – كلوريد الكالي�سوم؛‬ ‫ماذا تالحظ على �ألوان الفلزات الأخرى ؟‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪� -4‬سجل مالحظاتك عن �ألوان الفلزات في الجدول التالي ‪:‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫عنا�صر القطاع ‪P‬‬ ‫ه ��ي العنا�ص ��ر الواقعة على يمي ��ن الجدول الدوري وي�شتمل ه ��ذا القطاع على عنا�ص ��ر المجموعات الثالثة ‪،‬‬ ‫الرابعة ‪ ،‬الخام�سة ‪ ،‬ال�ساد�سة ‪ ،‬ال�سابعة ( الهالوجينات ) ‪.‬‬

‫العنا�ص ��ر الواقع ��ة في ي�س ��ار الخط المتعرج له ��ا خوا�ص الفل ��زات والواقعة عليه له ��ا خوا�ص �أ�شباه‬ ‫الفلزات �أما العنا�صر الواقعة يمينه لها خوا�ص الال فلزات‪.‬‬ ‫وعنا�ص ��ر القط ��اع ‪ p‬له ��ا خليط من الخ�صائ�ص فقد تك ��ون فلزات بن�سبة �ضئيلة وقد تك ��ون �أ�شباه فلزات �أو‬ ‫الفلزات بن�سبة كبيرة ‪.‬‬

‫م���ن معلومات���ك ال�سابق���ة عن الفل���زات ‪ ،‬اذكر كافة الخوا����ص الفلزية التي تمي���ز عنا�صر هذا‬ ‫القطاع عن غيره ‪.‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪178‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫• لماذا ندر�س عنا�صر القطاع ‪ p‬؟‬ ‫لعنا�ص ��ر ه ��ذا القطاع �أهمية بالغة ف ��ي حياتنا فنجد �أنها تدخل في �صناعة الفخ ��ار وال�سيراميك والأبواب ‪،‬‬ ‫النوافذ ‪ ،‬البطاريات ال�شم�سية‪ ،‬الترانز�ستور‪ ،‬وت�ستخدم في الق�صر و�إزالة الألوان ‪ ،‬و�أعواد الثقاب‪،‬وم�صابيح‬ ‫الكهرباء ‪ ،‬و�سنتناول درا�سة كيمياء �أكثر العنا�صر �شهرة من كل مجموعة في هذا القطاع ‪:‬‬

‫الألومينيوم ‪ ( Aluminium‬عن�صر المطبخ )‬ ‫هو العن�صر الثاني من المجموعة الرئي�سية الثالثة ويعتبر‬ ‫�أكث ��ر الفلزات انت�شارا على الأر� ��ض بعد عن�صر الأك�سجين‬ ‫وال�سليك ��ون اللذي ��ن يع ��دان م ��ن الالفل ��زات ‪ ،‬وال يتواجد‬ ‫الألوميني ��وم حرا في الطبيعة و�إنما على هيئة مركبات من‬ ‫�أهمها ‪:‬‬ ‫اال�سم التجاري‬

‫�شكل ( ‪ ) 9 – 9‬عن�صر الألومينيوم‬

‫اال�سم العلمي‬

‫ال�صيغة الكيميائية‬

‫البوك�سايت‬

‫�أك�سيد الألومينيوم المائي‬

‫‪Al2O3. X H2O‬‬

‫الكريوليت‬

‫ملح مزدوج من فلوريد الألومينيوم وال�صوديوم‬

‫‪Na3AlF6‬‬

‫‪179‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫ف ��ي ع ��ام ‪1821‬م وجد في منطقة لوب ��و الفرن�سية ‪ Les Baux‬فلز المادة الخ ��ام التي ت�ستخل�ص‬ ‫منه ��ا ذرات الألوميني ��وم وقد �أطلق عليها ا�سم البوك�سايت ن�سبة �إلى ا�سم المنطقة ‪ ،‬ثم تمكن العلماء‬ ‫م ��ن الح�ص ��ول على الألومينيوم من كلوري ��د الألومينيوم ثم توالت طرق تح�ضي ��ره ‪ ،‬لكن ظل �إنتاجه‬ ‫�ضئي ًال بحيث �أن ثمنه فاق الذهب كما �أن الح�صول عليه لم يكن بالأمر ال�سهل �إلى عام ‪1887‬م حيث‬ ‫ح�ص ��ل اال�سترالي الكيميائي كارل باير على براءة اختراع لإنتاج الألومينيوم من البوك�سايت بطريقة‬ ‫التحليل الكهربائي ‪.‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫م�صعد(‪)+‬‬

‫ا�ستخال�ص الألومينيوم ‪:‬‬ ‫يح�ض ��ر بالتحلي ��ل الكهربائ ��ي لخ ��ام البوك�ساي ��ت‬

‫�أقطاب الكاربون‬

‫مهبط(‪)-‬‬

‫الم ��ذاب ف ��ي م�صه ��ور الكريولي ��ت عن ��د درج ��ات‬ ‫‪1000‬م‪ 5‬وي�ستخ ��دم لذلك الجهاز المو�ضح بال�شكل‬ ‫( ‪) 10 – 9‬‬

‫م�صهور بوك�سايت وكريوليت‬ ‫�ألومينيوم م�صهور‬

‫�إناء من‬ ‫الحديد‬

‫�شكل ( ‪ ) 10– 9‬خلية التحليل الكهربائي ال�ستخال�ص‬ ‫الألومينيوم‬

‫خوا�صه الطبيعية ‪:‬‬

‫فلز ف�ضي المع �صلب خفيف جد ًا ‪ ،‬قابل للطرق وال�سحب حيث يمكن عمل �صفائح و�أ�سالك رفيعة منه ‪ ،‬وهو‬ ‫مو�صل جيد للكهرباء والحرارة ‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬عن�صر الألومينيوم عن�صر ن�شط �إال �أنه يقاوم الت�آكل في الجو نتيجة لتكوين طبقة واقية من �أك�سيده عند‬ ‫تعر�ض �سطحه للجو كما في المعادلة التالية ‪:‬‬

‫‪+ 3O2‬‬

‫‪2Al2O3‬‬

‫‪ -2‬التفاعل مع الأحما�ض والقواعد ‪.‬‬

‫‪4Al‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫( ‪ ) 4 – 9‬ما �أثر الأحما�ض والقواعد على الألومينيوم ؟‬ ‫‪� -1‬ض ��ع كمي ��ة �صغيرة م ��ن م�سحوق الألوميني ��وم في �أنبوب ��ة اختبار وكمية‬ ‫مماثلة في �أنبوبة اختبار �أخرى ‪.‬‬ ‫‪� -2‬أ�ض ��ف ‪ 6‬نقط من حم� ��ض الكلور المخفف لإحداهم ��ا ‪ ،‬ثم رج المزيج؛‬ ‫ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪...........................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪180‬‬

‫‪+ HCl‬‬ ‫‪+ NaoH‬‬

‫‪Al‬‬

‫‪Al‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫‪ -3‬اكتب معادلة التفاعل الموزونة ؟‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪� -4‬أ�ض ��ف للأنب ��وب الثاني ‪ 6‬نقط م ��ن محلول مخفف م ��ن هيدروك�سيد ال�صودي ��وم رج الأنبوب ‪.‬‬ ‫ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪ -5‬اكتب معادلة التفاعل ال�سابق ‪.‬‬ ‫‪..................................................................................................‬‬ ‫‪-6‬كيف يمكنك الك�شف عن الغاز الناتج ؟‬ ‫‪..................................................................................................‬‬

‫يمكنن ��ا من خالل الن�ش ��اط ال�سابق �أن ن�صف الألوميني ��وم ب�أنه عن�صر متردد نظ ��ر ًا لتفاعله مع الأحما�ض‬ ‫والقواعد ‪.‬‬

‫ا�ستخدامات الألومينيوم ‪:‬‬

‫‪181‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫الألومينيوم ذو ا�ستعماالت عديدة في مختلف مجاالت‬ ‫الحي ��اة وه ��و يتفوق عل ��ى كثير م ��ن الفل ��زات الأخرى في‬ ‫معظ ��م الأحيان ‪ ،‬فقد �أ�صبحت مج ��االت ا�ستعماله وا�سعة‬ ‫ج ��دا فمن �صناعة ال�سيارات �إل ��ى �صناعة الطائرات ومن‬ ‫خطوط نق ��ل الطاقة الكهربائية �إلى �أعمال البناء لذا فهو‬ ‫�شكل ( ‪ ) 11 – 9‬بع�ض ا�ستخدامات الألومينيوم‬ ‫يعد معدن الع�صر‪� ،‬إذ ت�ؤكد جميع الم�صادر بدون ا�ستثناء‬ ‫�أن الألومينيوم ومركباته ت�شكل المواد المعدنية الأكثر ا�ستهالكا في ع�صرنا الحا�ضر بعد الحديد والفوالذ ‪.‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫اذكر كافة المواد الم�صنعة من الألومينيوم التي ت�شاهدها في منزلك واذكر �أهم ا�ستخداماتها‪.‬‬

‫ي�ؤكد علماء الأر�ض على �أن اال�ستهالك المتزايد من خامات المعادن قد ي�سبب ن�ضوبها ‪ ،‬ما البدائل‬ ‫التييمكن �أنتحلمحلالألومينيوملوقاربتخاماتهعلىالنفاد؟ناق�شهذاالمو�ضوعمع�أفرادمجموعتك‪.‬‬

‫ال�سيليكون ‪( Silicon‬عن�صر التربة )‬

‫الـرمل‬

‫المـرو‬

‫العن�صر الثاني من عنا�صر المجموعة الرابعة �شبه فلز يوجد‬ ‫متوفر ًا ف ��ي الق�شرة الأر�ضي ��ة بن�سبة ‪ % 26‬ومتح ��دا مع عنا�صر‬ ‫�أخ ��رى �أهمها عن�ص ��ر الأك�سجين حي ��ث �أن لل�سيليكون �ألفة قوية‬ ‫معه فيكون رابط م�ستقرة جدا بين ال�سيليكون والأك�سجين ‪.‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫�شكل (‪)12-9‬‬ ‫بع�ض خامات ال�سليكون‬

‫�أول من ح�صل على ال�سيليكون هوالعالم الكيميائي ال�سويدي جون بريزيليو�س �سنة ‪1823‬م؛ له العديد‬ ‫من المركبات معظمها معروف وتعودنا على ا�ستعماله والكثير منها مفيد جدا وبع�ضها جميل جدا ‪.‬ومن‬ ‫مركباته �أك�سيد ال�سيلكون غير النقي الذي يعطي لونا قرمزي ًا او بنف�سجي ًا ويعرف بالياقوت ‪ ،‬والأحمر‬ ‫المائل �إلى اللون البرتقالي وي�سمى عقيق �أحمر ‪ ،‬وتعتبر هذه من المجوهرات وهي الأحجار الكريمة ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪182‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫تح�ضير ال�سليكون ‪:‬‬ ‫الح�ص ��ول عل ��ى ال�سيليك ��ون �أمر في غاي ��ة ال�صعوبة‪،‬و يت ��م بنزع الأك�سجين م ��ن �أك�سيد ال�سيلك ��ون بوا�سطة‬ ‫المغني�سيوم �أو بتفاعل ال�صوديوم مع كلوريد ال�سيليكون ‪.‬‬ ‫‪SiO2 + 2Mg‬‬

‫‪Si + 2MgO‬‬

‫اكتب معادلة تح�ضير ال�سيليكون با�ستخدام فلز ال�صوديوم مع كلوريد ال�سيلكون ‪.‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬

‫�أهم مركباته ‪:‬‬ ‫يك ��ون ال�سليك ��ون مركب ��ات مع عنا�صر �أخ ��رى لكن ه ��ذه المركبات غير ثابت ��ة حيث تتحول �إل ��ى �أك�سيد‬ ‫ال�سيليكون بالتفاعل مع الأك�سجين كما هو الحال في الهيدرو�سليكونات كما هو مبين في المعادلة التالية ‪:‬‬ ‫‪SiO2 + 2H2O‬‬

‫‪2O2‬‬

‫‪+‬‬

‫‪SiH4‬‬

‫وهناك مركبات �أخرى ثابته لل�سيليكون وهي كما يلي ‪:‬‬

‫‪-2‬ال�سيليكات ‪:‬‬ ‫تك ��ون بني ��ة ال�سيليكات على هيئة ه ��رم رباعي بحيث تحت ��ل ذرات الأك�سجين ر�ؤو�سه �أم ��ا ذرة ال�سيليكون‬ ‫فتحتل مركزه ‪ ،‬وقد يتحد ال�شكل الهرمي الرباعي مع هرم �آخر ويتم االرتباط عن طريق ذرات الأك�سجين‬ ‫فنح�صل على �سال�سل ب�سيطة ‪ .‬كما يو�ضحها ال�شكل(‪. )13-9‬‬

‫‪183‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫‪ -1‬ثاني �أك�سيد ال�سيليكون ‪:‬‬ ‫وه ��و �صل ��ب بلوري يوجد ب�أ�ش ��كال عديدة كالم ��رو والكوارتز ول ��ه ا�ستعماالت عديدة مثل �صن ��ع الزجاج ‪،‬‬ ‫ال�سيراميك و�أدوات المختبر ‪.‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫�شكل (‪ ) 13 - 9‬الهيكل العام لل�سيليكات ‪.‬‬

‫‪ -3‬ال�سيليكونات ‪:‬‬ ‫مركب ��ات معق ��دة تحتوي عل ��ى �سال�سل طويلة جدا م ��ن ذرات ال�سيليكون والأك�سجي ��ن وت�ستخدم في �صنع‬ ‫الزيوت وال�شحوم‪ ،‬كما ت�ستخدم في �صنع ال�شموع والملمعات والورني�شات الم�ضادة للمياه ‪.‬‬

‫�شكل(‪ ) 14-9‬الهيكل العام لل�سيليكونات ‪.‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫قارن بين ال�سيليكات وال�سيليكونات من حيث ال�شكل والتركيب ‪.‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪184‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫خوا�ص وا�ستعماالت ال�سيليكون ‪:‬‬ ‫�شب ��ه فلز رمادي ‪� ،‬صلب و ل َّماع ‪ ،‬له درجة ان�صهار عالية وعندما‬ ‫يطح ��ن �إل ��ى م�سحوق ف�إن ��ه يتفاعل م ��ع القلويات ‪ ،‬ويدخ ��ل في �صنع‬ ‫البطاري ��ات ال�شم�سي ��ة والترانز�ست ��ور‪ ،‬وت�ستعم ��ل رقائ ��ق ال�سيليكون‬ ‫ف ��ي �صنع ال ��دارات الكهربائية وي�ستخدم على نط ��اق وا�سع في جميع‬ ‫الأجهزة الإلكترونية كالحا�سب الآلي‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 15 – 9‬‬ ‫بع�ض ا�ستخدامات ال�سيليكون‬

‫الف�سفور ‪ Phosphorus‬العن�صر الم�ضيء‬ ‫عن�ص ��ر ال فلزي ف ��ي المجموعة الخام�سة وال يوج ��د في الطبيعة‬ ‫�إال عل ��ى �شكل مركبات لم ��ا يتميز به من ن�شاط ملح ��وظ ويعد معدن‬ ‫الأباتي ��ت الفلوري من �أهم م�صادره ف ��ي الطبيعة ‪ ،‬وللف�سفور �شكالن‬ ‫�شائعان ‪ :‬الف�سفور الأبي�ض الأ�شد فاعلية وهو �صلب �أبي�ض اللون �سام‬ ‫يلته ��ب في اله ��واء كما في �ش ��كل( ‪ ،)16 – 9‬والف�سفور الأحمر و هو‬ ‫م�سحوق �أحمر قاتم غير �سام ولي�س �شديد االلتهاب ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 16 – 9‬احتراق الف�سفور‬

‫‪185‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫اكت�ش ��ف الف�سف ��ور في ع ��ام ‪ 1669‬بوا�سط ��ة الكيميائ ��ي الألمان ��ي هيننج بران ��د (‪)H.Brand‬‬ ‫وذل ��ك �أثن ��اء تبخي ��ره بقاي ��ا المخلوق ��ات الحي ��ة ف ��ي حي ��ز بعي ��د ع ��ن اله ��واء ‪ ,‬وكان هدف ��ه‬ ‫البح ��ث ع ��ن (حج ��ر الفال�سف ��ة) وت�سمي ��ة الف�سف ��ور ناتج ��ة ع ��ن الإغريقي ��ة ‪ Phos‬وتعن ��ي‬ ‫(ال�ض ��وء و ‪ Phoros‬وتعن ��ي ‪� Bearer‬أي حام ��ل ال�ض ��وء) وذل ��ك لأن ��ه يتوه ��ج ف ��ي الظ�ل�ام‪.‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫من �أهم مركبات الف�سفور ‪:‬‬ ‫خام� ��س �أك�سي ��د ثنائي الف�سفور ‪ P2O5‬وهو �صلب �أبي�ض ينتج بح ��رق الف�سفور في الهواء ويتفاعل مع‬ ‫الماء بقوة لي�شكل حم�ض الف�سفوريك وي�ستعمل للحماية من ال�صد�أ ‪.‬‬ ‫‪P2O5 + 3H2O‬‬

‫‪2H3PO4‬‬

‫ا�ستخدامات الف�سفور ‪ :‬‬ ‫ي�ستخ ��دم الف�سف ��ور الأبي�ض ف ��ي �صناعة مركب ��ات الف�سفور‬ ‫و�صناعة مواد خامدة للحريق‪ ،‬كما ي�ستخدم الف�سفور الأبي�ض‬ ‫ف ��ي �صنع منتجات مث ��ل ‪ :‬ال�صل ��ب‪ ،‬والبال�ستي ��ك‪ ،‬ومبيدات‬ ‫الح�ش ��رات و�س ��م الفئ ��ران ‪ ،‬والأ�سم ��دة‪ ،‬والعقاقي ��ر‪ ،‬وغذاء‬ ‫الحيوان‪ ،‬ومزيالت ع�سر الماء والمنظفات ‪.‬‬ ‫بينم ��ا ي�ستخ ��دم الف�سف ��ور الأحم ��ر ف ��ي �صنع �أع ��واد الثقاب‬ ‫الم�أمون ��ة (ثق ��اب الأم ��ان ت�شتعل فقط �إذا حك ��ت على �سطح‬ ‫يح ��وي الف�سف ��ور الأحمر ‪� ,‬أم ��ا التي تحك �أينم ��ا كان فتحوي‬ ‫مركب ًا ف�سفوري ًا في ر�ؤو�سها) ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 17 – 9‬‬ ‫ا�ستخدام الف�سفور في �أعواد الثقاب‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫الكبريت ‪ Sulfur‬العن�صر الأ�صفر‬ ‫م ��ن عنا�صر المجموعة ال�ساد�سة بع ��د الأك�سجين في ترتيب‬ ‫المجموعة يوجد الكبري ��ت بكميات كبيرة على حالة منفردة‬ ‫خ�صو�صا في الأماك ��ن البركانية نتيجة لتفاعل غاز كبريتيد‬ ‫الهيدروجين مع غاز ثانى �أك�سيد الكبريت اللذان يت�صاعدان‬ ‫�ضمن الغازات الأخرى‪:‬‬ ‫‪3S + 2H2O‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 18 – 9‬الكبريت العن�صر الأ�صفر‬ ‫‪2H2S + SO2‬‬

‫‪186‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫اذكر كافة الأ�سباب التي تجعل �سكان المناطق البركانية يهرعون بالفرار عند ثورة البركان ‪.‬‬

‫تح�ضيره ‪:‬‬ ‫يمك ��ن �أن تقدم مركبات فل ��زات الطبيعة المحتوية عل ��ى الكبريت كبريتا حرا بمعالجتها بغ ��از ثاني �أك�سيد‬ ‫الكربون كما يلي ‪:‬‬

‫‪+ CO + S‬‬

‫‪+ CO2‬‬

‫‪ZnO‬‬

‫‪ZnS‬‬

‫خوا�صه ‪:‬‬

‫�صل ��ب ال فل ��ز �أ�صفر الل ��ون ال طعم له وال رائحة ‪ ،‬ه�ش ويتك�س ��ر ب�سهولة ‪ ،‬ال يذوب في الم ��اء ‪ ،‬متعدد ال�شكل‬ ‫ي�شتع ��ل في اله ��واء ليعطي لهب ًا �أزرق فينتج ثان ��ي �أك�سيد الكبريت ‪ SO2‬كما يتفاعل م ��ع العديد من الفلزات‬ ‫لي�شكل كبريتيدات ‪.‬‬ ‫‪S + O2‬‬

‫‪SO2‬‬

‫المياه الكبريتية ‪:‬‬

‫‪187‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫مي ��اه الينابي ��ع الح ��ارة تندف ��ع م ��ن باط ��ن الأر� ��ض و تميل‬ ‫�إل ��ى ال�صف ��رة وتحت ��وي على م ��واد كبريتية ‪ ،‬و ه ��ذه المياه‬ ‫موج ��ودة ف ��ي كثي ��ر م ��ن بل ��دان العال ��م كونه ��ا تتدف ��ق من‬ ‫باط ��ن االر� ��ض بق ��وة ال�ضغ ��ط وتك ��ون عالي ��ة الح ��رارة‪...‬‬ ‫�شكل ( ‪ ) 19 – 9‬مياه الينابيع‬ ‫وقد قامت بع�ض الدول بعمل م�شاريع �سياحية حول هذه الينابيع‬ ‫تت�ضم ��ن احوا�ض ��ا خا�صة مثل الجاكوزي مع وجود �أطباء مخت�صين ف ��ي ذلك كما ت�ستخدم الروا�سب‬ ‫الطينية لهذه المياه لعالج بع�ض الأمرا�ض ومنها الروماتيزم وذلك الرتفاع درجة الحرارة في هذه المياه‪.‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫�أهم مركباته ‪:‬‬ ‫‪ -1‬ثالث �أك�سيد الكبريت ‪� :‬صلب �أبي�ض اللون يتفاعل مع الماء بقوة �شديدة لي�شكل حم�ض الكبريتيك ‪.‬‬ ‫‪-2‬حم����ض الكبريتي���ك ‪� : H2SO4‬سائ ��ل زيت ��ي �أكال ال ل ��ون ل ��ه ‪ ،‬و ُيع ��د �أه ��م م ��ادة كيميائي ��ة‬ ‫تجاري ��ة في العالم‪ .‬وي�ستخدم في �إنت ��اج الأ�صباغ والدهانات (الطالء)‪ ،‬وال ��ورق والمن�سوجات وعدد من‬ ‫أي�ضا في �إنتاج الفلزات وفي تكرير النفط ‪.‬‬ ‫الكيميائيات ال�صناعية‪ .‬كما ُي�ستخدم � ً‬ ‫‪ -3‬الكبريت���ات ‪ :‬ه ��ي مواد �أيونية �صلبة وهي �أم�ل�اح حم�ض الكبريتيك تح�ضر ب�إ�ضاف ��ة القواعد �إلى حم�ض‬ ‫الكبريتي ��ك المخف ��ف ؛ حيث يمكنن ��ا تح�ضيرملح كبريتات ال�صودي ��وم ب�إ�ضافة حم� ��ض الكبريتيك �إلى‬ ‫هيدروك�سيد ال�صوديوم كما يلي ‪:‬‬ ‫‪2NaOH + H2SO4‬‬

‫‪Na2SO4 + 2H2O‬‬

‫�أكمل المعادلة التالية‪:‬‬

‫‪+s‬‬

‫‪Mg‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫الكلور ‪ Chlorine‬العن�صر الأخ�ضر‬ ‫العن�صر الثاني من عنا�صر المجموعة ال�سابعة �شديد التفاعل ‪ ،‬فال يوجد طبيعيا �إال على �شكل مركبات‪.‬‬ ‫وهو عن�صر ن�شط بل �أن�شط من الأك�سجين الذي ي�سبقه ‪.‬‬

‫تح�ضير الكلور ‪:‬‬ ‫من عملية التحليل الكهربائي با�ستخدام خلية داون كما �سبق لك درا�سته في تح�ضير ال�صوديوم وكذلك‬ ‫يمكن الح�صول عليه مخبريا بت�أثير حم�ض الكلور على ثاني �أك�سيد المنجنيز ويجرى التفاعل في معوجة مع‬ ‫الت�سخين البطيء فيحدث التفاعل التالي ‪:‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪188‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫‪MnO2 + 4HCl‬‬

‫‪MnCl2 + Cl2 + 2H2O‬‬

‫خوا�صه ‪:‬‬ ‫غ ��از �أ�صف ��ر يميل للخ�ضرة (�أخ�ضر) له رائحة وهو �سام يوجد ف ��ي �صورة جزيء ثنائي الذرة ‪ ،‬عن�صر‬ ‫فعال جدا يتفاعل مع العنا�صر لتكوين الكلوريدات عند درجة الحرارة العادية �أو بالت�سخين القليل ‪ .‬ين�صهر‬ ‫عند درجة حرارة ‪ ˚101.6 -‬ويغلي عند درجة حرارة ‪.˚34.6-‬‬

‫علل ‪ :‬من معلوماتك ال�سابقة لماذا الكلور �أكثرن�شاطا في مجموعته من البروم واليود ؟‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫‪.................................................................................................‬‬

‫الكلوري���دات ‪ :‬مركب ��ات تت�شكل عندم ��ا يتحد الكلور مع عن�صر �آخر وكلوري ��دات الالفلزات هي مركبات‬ ‫ت�شاركية(تكون روابط ت�ساهمية ) تكون عادة �سوائل �أو غازات ‪� ،‬أما كلوريدات الفلزات مثل كلوريد ال�صوديوم‬ ‫‬‫فه ��ي ع ��ادة �أيونية �صلبة تذوب في الماء مكونة �أنيون ‪ Cl‬وكاتي ��ون فلز ‪ .‬ويعتبر كلوريد الهيدروجين ‪HCl‬‬ ‫مرك ��ب ت�ساهم ��ي قطبي ال لون ل ��ه‪ ،‬ي�ؤثر في الأغ�شية الحية وه ��و �أثقل من الهواء ويمك ��ن تح�ضيرة بالتفاعل‬ ‫المبا�شر بحرق الهيدروجين في ج ٍّو من الكلور ‪.‬‬

‫‪189‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫�أهم مركباته ‪:‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫يتح ��د ال�صوديوم �شديد التفاعل مع غاز الكل ��ور ال�سام ليكونا ملح الطعام ( كلوريد ال�صوديوم )‬ ‫المرك ��ب الهام في حياتنا ‪ ،‬فهاتان المادت ��ان ( ال�صوديوم والكلور )تفقدان خوا�صهما الخطيرة‬ ‫عندما تتحدان ‪.‬ف�سبحان اهلل الذي قدر كل �شيء بقدر معين و�سخره لخدمة الإن�سان ‪.‬‬

‫�أكمل المعادالت الآتية ‪:‬‬

‫‪NH3 + HCl‬‬

‫‪+ Cl2‬‬

‫‪H2‬‬

‫ا�ستخدامات الكلور ‪:‬‬ ‫الف�صل التا�سع‬

‫للكلور ا�ستعماالت عديدة ‪ ,‬ي�ستخدم في �صناعة ‪ِ :‬حم�ض الكلور ‪ :‬وبع�ض المذيبات الع�ضوية مثل رابع كلوريد‬ ‫الكرب ��ون ‪ ،‬مبيد للجراثيم في �أحوا�ض ال�سباح ��ة ‪ ،‬تح�ضر منه المواد التي ت�ستعمل في �إزالة الألوان وتبيي�ض‬ ‫عجينة الورق ‪.‬‬ ‫عنا�صر القطاع ‪d‬‬ ‫• �أين تقع عنا�صر هذا القطاع ؟‬ ‫• ما هي الخوا�ص الم�شتركه لها ؟‬ ‫• �سم بع�ضا من عنا�صر هذا القطاع ‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 20 – 9‬الكبريت العن�صر الأ�صفر‬

‫‪190‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫توج ��د و�س ��ط الجدول ال ��دوري وت�شمل ع�شرة �أعم ��دة وت�سمى بالعنا�ص ��ر االنتقالية الرئي�سي ��ة ‪ ،‬وتمتلك‬ ‫الفل ��زات االنتقالية بع�ض الخوا� ��ص الم�شتركة كال�صالدة والق�ساوة واللمع ��ان والطواعية وهي مو�صلة جيدة‬ ‫للح ��رارة والكهرباء ولها درجات ان�صهار وغليان وكثافة مرتفع ��ة ‪ ،‬والفلزات االنتقالية ت�شكل �أيونات معقدة‬ ‫تتل ��ون ف ��ي المحاليل ‪ ،‬كما �أن لها �أكث ��ر من �شحنة واحدة ممكنة مثال ذلك الحدي ��د ‪ Fe+2‬الثنائي والحديد‬ ‫الثالث ��ي ‪ Fe+3‬وللعدي ��د م ��ن الفلزات االنتقالي ��ة تطبيقات مفيدة تعتمد على كل م ��ن خوا�صها الفيزيائية‬ ‫والكيميائية ‪ ،‬حيث نجدها في كل مكان ننظر �إليه من حولنا تقريب ًا‪ ،‬ونجد ا�ستخداماتها في كافة المجاالت‬ ‫لهذا �سنقوم بدرا�سة كيمياء عن�صر الحديد كمثال للعنا�صر االنتقالية ‪:‬‬

‫الحديد ‪ Ferrum‬العن�صر القوي‬ ‫فل ��ز انتقالي ‪ ،‬يق ��ع في الدورة الرابعة من الجدول ال ��دوري ‪ ،‬فلز �أبي�ض مغناطي�س ��ي ‪ ،‬يعد الحديد �أكثر‬ ‫العنا�صر انت�شار ًا في الطبيعة‪ ,‬حيث ي�أتي في المرتبة الرابعة بعد الألومينيوم من حيث �سعة انت�شاره �إذ ي�شكل‬ ‫‪ % 4.7‬وزن ًا من الق�شرة الأر�ضية ‪.‬‬

‫)�سورة الحديد ‪�:‬آية ‪25‬‬

‫ال يوجد الحديد منفردا في الطبيعة �إال في( الكتل المت�ساقطة من النيازك) ولكن يوجد متحدا مع غيره من‬ ‫العنا�ص ��ر خا�صة الأك�سجين والكبريت وهناك عدة �أنواع من الخام ��ات تعتبر م�صدرا رئي�سيا للح�صول على‬ ‫الحديد منها والجدول ( ‪ )1 - 9‬يو�ضح بع�ض خامات الحديد مع �أوجه المقارنة بينها‪.‬‬

‫‪191‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫(‬ ‫جاءت ت�سميتها بالحديد لذكر الحديد فيها وهو قوة الإن�سان في ال�سلم والحرب وعدته في البنيان‬ ‫والعم ��ران فمن بن ��اء الج�سور ال�ضخم ��ة و�إن�شاء العمائر حت ��ى �صناعة ال ��دروع وال�سيوف والرماح‬ ‫والدبابات والغوا�صات والمدافع الثقيلة‪.‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫وجه المقارنة‬

‫ال�صيغة الكيميائية‬ ‫للمكون الأ�سا�سي‬

‫الهيماتيت‬

‫الليمونيت‬

‫�أك�سي ��د الحدي ��د‬ ‫�أك�سيد الحديد ‪III‬‬ ‫‪ Fe O‬ويعرف ب�أك�سيد المائي‬ ‫‪2 3‬‬ ‫الحديد الأحمر‬ ‫‪2Fe2O3.3H2O‬‬

‫الماجنيتيت‬ ‫‪III‬‬

‫�أك�سيد الحديد‬ ‫المغناطي�سي ‪Fe3O4‬‬

‫لون الخام‬

‫�أحمر دموي‬

‫�أ�صفر‬

‫�أ�سود‬

‫ن�سبة الحديد في الخام‬

‫‪%60-50‬‬

‫‪%60-20‬‬

‫‪%70-50‬‬

‫جدول ( ‪ ) 1 – 9‬يو�ضح بع�ض خامات الحديد‬

‫خوا�صه ‪:‬‬ ‫يتمي ��ز الحدي ��د النقي بمظه ��ر المع وليون ��ة ن�سبية‪ ،‬له ��ذا ي�سهل ت�شكيل ��ه و�سحبه وطرق ��ه‪ ،‬ينجذب �إلى‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫المغناطي� ��س ولكنه ال يحتف ��ظ بالمغناطي�سية �إذ تزول بالت�سخين �أو بالط ��رق �أو بال�صهر‪ ،‬ويتحد ب�سهولة مع‬ ‫الالفلزات مثل الكبريت والأك�سجين والكربون‪.‬‬

‫توجد في المملكة م�صانع للحديد ‪ ,‬قم بزيارة �إلى �أحد هذه الم�صانع مع زمالئك واكتب تقرير ًا‬ ‫عن كيفية الإ�ستفادة من الحديد في حياتنا اليومية‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪192‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫يعتب ��ر الحدي ��د �أح ��د العنا�ص ��ر الأ�سا�سية ف ��ي الأن�سجة الحية‬ ‫وج ��زء ً ا هام ��ا في مكون ��ات الدم فيه ��ا ‪ ،‬حيث يحت ��وي كل جزيء‬ ‫هيموجلوبي ��ن عل ��ى �أرب ��ع ذرات حدي ��د ولهذا ف� ��إن الإن�س ��ان الذي‬ ‫يعان ��ي نق�ص ًا ف ��ي الحديد ي�صاب بحالة الأنيمي ��ا ‪ .‬كما �أن الحديد‬ ‫�ض ��روري لتكوي ��ن الكلوروفيل في النب ��ات‪ ،‬ويعد الحدي ��د من �أهم‬ ‫الفل ��زات الت ��ي ي�ستخدمها الأن�سان ف ��ي حياته الحديث ��ة فهو مادة‬ ‫رئي�سي ��ة تدخ ��ل ف ��ي �صناع ��ة �آالت و�أدوات الزراع ��ة‪ ،‬وال�سي ��ارات‬ ‫والقاط ��رات وو�سائ ��ل النق ��ل و �أدوات و�أجه ��زة المن ��زل وق�ضب ��ان‬ ‫ال�س ��كك الحديدي ��ة‪ ،‬و�أنابي ��ب المي ��اه وخط ��وط �أنابي ��ب النف ��ظ ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 21-9‬‬ ‫بع�ض ا�ستخدامات الحديد‬

‫مركبات الحديد ‪:‬‬

‫‪ -1‬مركبات الحديد الثنائي ‪:‬‬ ‫ه ��ي مركب ��ات تحتوي على �أيونات‪ Fe+2‬من �أ�شهرها كلوريد الحديد( ‪( FeCl2 ( II‬كلوريد الحديدوز )‬ ‫ومحاليل هذه المركبات ذات لون �أخ�ضر ‪.‬‬ ‫‪ -2‬مركبات الحديد الثالثي ‪:‬‬ ‫تحتوي على �أيونات‪ Fe+3‬مثل كلوريد الحديد ( ‪( ) III‬كلوريد الحديديك) ومحاليل هذه المركبات ذات‬ ‫لون �أ�صفر �أو برتقالي ‪.‬‬

‫‪193‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫يكون الحديد �سل�سلتين من المركبات يكون في �أحدهما ثنائي التكاف�ؤ ( ‪ )2+‬وتحتوي على �أيون الحديد (‪)II‬‬ ‫وتتكون بفقد �إلكترونين من المجال ‪ ، 4S‬وفي ال�سل�سلة الأخرى يكون الحديد ثالثي التكاف�ؤ (‪ )3+‬وتحتوي‬ ‫على �أيون الحديد (‪ ) III‬وتتكون بفقد ثالثة �إلكترونات [ �إلكــترونان من ‪ 4S‬و�إلكــترون من ‪ 3d‬وب�شكل عام‬ ‫ي�سهل �أك�سدة مركبات الحديد( ‪) II‬لتعطي مركبات الحديد( ‪) III‬المقابلة لها ‪.‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫• ماذا ن�سمي الطبقة التي تتكون على الحديد في الجو الرطب ؟�إنها ال�صد�أ (�أك�سيد الحديد (‪ )III‬المائي‬ ‫‪: ) Fe2O3. ×H2O‬هو ج�سم �صلب بني يت�شكل عندما يتفاعل الحديد مع الماء والهواء وتدل عالمة ×‬ ‫في ال�صيغة على �أن عدد جزيئات الماء يتغير ويمكن حماية الحديد والفوالذ من ال�صد�أ بوا�سطة الجلفنة‬ ‫وهي الطالء بطقبة من الزنك ‪.‬‬

‫الف�ض ��ة فل ��ز انتقالي مهم اكت ��ب بحثا عن هذا الفلز مو�ضحا فيه ‪ :‬الآي ��ات القر�آنية التي ذكرت هذا‬ ‫الفلز‪،‬خوا�ص ��ه‪ ،‬تح�ضي ��ره‪ ،‬ا�ستخدامات ��ه �أهمية مركباته في حي ��اة الإن�سان ‪ ،‬م ��زودا بالأ�شكال وال�صور‬ ‫التو�ضيحية‪.‬‬

‫( ‪ ) 5 – 9‬كيف نفرق بين �أمالح الحديد الثنائي والثالثي عملياً ؟‬ ‫المواد والأدوات ‪:‬‬ ‫كبريت ��ات حدي ��دوز‪ ,‬كلوري ��د حديدي ��ك‪,‬‬ ‫هيدروك�سيد �صوديوم ‪� ,‬أنابيب اختبار ‪ ,‬ك�ؤو�س ‪.‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫خطوات التجربة‬

‫ملح حديد ثنائي‬

‫�أ�ضف كمية من محلول‬ ‫هيدروك�سيد ال�صوديوم �إلى‬ ‫محلول الملح كال على حدة ‪.‬‬ ‫ماذا تالحظ ؟‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪194‬‬

‫ملح حديد ثالثي‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫عنا�صر الفئة‬

‫‪f‬‬

‫• ماذا يطلق على المنطقة ال�سفلية من الجدول الدوري ؟‬ ‫• ما رقم الدورة التي يبد�أ فيها وجود العنا�صر االنتقالية الداخلية في الجدول الدوري ؟‬ ‫• حدد عن�صر البداية والنهاية في كل مت�سل�سلة من هذه الفئة ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 22 – 9‬عنا�صر القطاع ‪f‬‬

‫هن ��اك �صف ��ة عامة لكل العنا�صر التي تم �شرحها في هذا الف�صل فكلها « م�ستقرة « �أي لو تركت ذرة من‬ ‫�أي من هذه العنا�صر بمفردها ف�ستبقى ذرة نف�س العن�صر �إلى مدى الحياة �أي �ستبقى ثابتة �أو م�ستقرة ‪.‬ولكن‬ ‫لي�ست كل العنا�صر م�ستقرة ‪ ،‬فهناك عنا�صر غير م�ستقرة لو تركت بمفردها ف�ستتغير �إلى ذرة من نوع �آخر‬ ‫ومن �أمثلة هذه العنا�صر غير الم�ستقرة ما يلي ‪:‬‬

‫اليورانيوم‬

‫‪195‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫يعتب ��ر اليوراني ��وم العن�صر رق ��م ‪ 92‬من �أ�شهر ه ��ذه العنا�صر الغير‬ ‫ثابت ��ة و�أهمها ؛ فلز ف�ض ��ي اللون يقترب في ثقله م ��ن الذهب �أطلق عليه‬ ‫ا�س ��م يورانيوم ن�سبة لكوكب يورانو�س ال ��ذي اكت�شف في ذلك الوقت ولم‬ ‫يهتم �أح ��د بحقيقة وجود اليورانيوم في الأربعينيات حتى ظهرت �أهميته‬ ‫في القرن الع�شرين حيث وجد �أن ذرات اليورانيوم تطلق �إ�شعاعات غريبة‬ ‫�سمي ��ت هذه الخا�صية فيما بعد ( الن�شاط الإ�شعاعي) وفي الحال �أ�صبح‬ ‫اليوراني ��وم على درجة كبيرة م ��ن الأهمية وبد�أ الكثير م ��ن الكيميائيين‬ ‫وعلماء الطبيعة يدر�سونه ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 23- 9‬عن�صر اليورانيوم‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫م َّم تتكون �إ�شعاعات اليورانيوم ؟‬ ‫لقد وجد �أن بع�ض �إ�شعاعات اليورانيوم مكونة من ج�سيمات �أ�صغر‬ ‫بكثي ��ر من الذرات وق ��د �سميت الج�سيمات دون ذري ��ة فاكت�شفوا �أي�ضا‬ ‫كيفي ��ة ا�ستخدام هذه الج�سيم ��ات الدورية لتحويل نوع من الذرات �إلى‬ ‫ن ��وع �آخ ��ر وت�سمى ه ��ذه التفاع�ل�ات بالتفاعالت النووي ��ة وقد نجحوا‬ ‫ف ��ي بناء ( مفاعالت ذري ��ة ) لإنتاج الطاقة م ��ن التفاعالت النووية ‪،‬‬ ‫وتو�صل ��وا كذل ��ك �إلى طريقة عم ��ل ( القنابل النووي ��ة ) وهكذا �أ�صبح‬ ‫اليوراني ��وم ال ��ذي كان عديم الفائدة من �أه ��م العنا�صر و�أخطرها‪�.‬إن‬ ‫النتائ ��ج الخطيرة لهذه الأ�سلحة عل ��ى الإن�سان والبيئة ت�ستمر بالظهور‬ ‫م ��ع مرور الوقت فت�صبح البيئة ملوث ��ة ون�شطة �إ�شعاعيا‪ .‬فالتلوث الذي‬ ‫�أ�صاب التربة ي�ستمر مع عمر الأر�ض‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 24 – 9‬‬ ‫الآثار المدمرة لليورانيوم‬

‫�صمم عر�ض ًا عن الأثار ال�سلبية لليورانيوم على الأر�ض والإن�سان ‪.‬‬

‫الغازات النادرة‬ ‫الف�صل التا�سع‬

‫الغ ��ازات الن ��ادرة ( النبيلة ) هي العنا�ص ��ر الكيميائية الموج ��ودة فى المجموعة‬ ‫( ‪ )8A‬اال�س ��م القدي ��م كان المجموعة �صفر من الجدول ال ��دوري ‪.‬وهذه المجموعة‬ ‫الكيميائية تحتوي العنا�صر الآتية ‪ :‬هـيليوم ‪ ,‬نيون ‪� ,‬أرجون ‪ ,‬كريبتون ‪ ,‬زينون ‪ ,‬رادون‪.‬‬ ‫كان ��ت الغازات النبيلة تعرف �سابق ��ا بالغازات الخاملة ولكن ه ��ذا التعبير لي�س دقيق‬ ‫نظ ��را لأن العدي ��د منها يمك ��ن �أن يدخل فى تفاع�ل�ات كيميائية ‪ .‬كما �أن ��ه كان يطلق‬ ‫عليه ��ا �أي�ضا الغازات الن ��ادرة ‪ .‬لندرتها فهي تمثل تقريب ��ا( ‪ )%0.93‬الغالف الجوي‬ ‫ونظ ��ر ًا لعدم ن�شاطها الكيميائي ف�إن الغازات الن ��ادرة لم تكت�شف حتى ‪1868‬م حينما‬ ‫�شكل (‪) 25-9‬‬ ‫تم اكت�شاف الهيليوم بوا�سطة المطياف في ال�شم�س ‪.‬‬ ‫مجموعة الغازات النادرة‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪196‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫وت ��م الح�صول على الهيليوم وعزله عل ��ى الأر�ض عام ‪ . 1895‬للغازات النادرة قوى جذب داخلية �ضعيفة‬ ‫للغاية بين ذراتها وبالتالي ف�إن لها درجات ذوبان وغليان منخف�ضة للغاية ‪ .‬ولذا ف�إن هذه العنا�صر تكون فى‬ ‫الحالة الغازية فى الظروف العادية ‪.‬‬

‫الغ ��ازات النبيلة لها مجال �إلكترون ��ي خارجي ممتلئ للم�ستويات الفرعية ‪� ( s , p‬أي يوجد في �آخر‬ ‫مجال لها ‪� 8‬إلكترونات ‪ ,‬فيما عدا الهيليوم ف�إن له ‪� 2‬إلكترون فى غالفه الخارجي ) ‪ ,‬بهذا ف�إنها ال‬ ‫يمكنها لتكوين مركبات كيميائية ب�سهولة ‪.‬‬

‫الهيليوم ‪:‬‬ ‫• ما الغاز الذي تملأ به بالونات الأطفال الذي ترتفع به المناطيد لم�سافات عالية ؟‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫الهيلي ��وم هو عن�صر كيميائي ال لون له وال رائحة والطعم‪ ،‬وهو‬ ‫م ��ن العنا�صر الخاملة ‪ ،‬له �أقل درجات الغليان واالن�صهار مقارنة‬ ‫ببقي ��ة العنا�ص ��ر ‪ ،‬وه ��و ال يوجد �إال ف ��ي الحالة الغازي ��ة با�ستثناء‬ ‫ظ ��روف خا�صة ج ��دا ‪ ،‬ثان ��ي �أكثر العنا�ص ��ر انت�شارا ف ��ي الكون ‪،‬‬ ‫وكميات ملمو�سة منه على الأر�ض موجودة فقط في الغاز الطبيعي‪،‬‬ ‫ي�ستخدم ف ��ي تطبيقات درجات الحرارة �شدي ��دة االنخفا�ض وفي‬ ‫�أنظمة تنف�س الغوا�صين ‪ ،‬ولنفخ البالونات ‪ ،‬الهيليوم غاز غير �سام‬ ‫ولي�س له ت�أثير بيولوجي على المخلوقات الحية ‪.‬‬ ‫�شكل ( ‪) 26 – 9‬‬ ‫ا�ستخدام الهيليوم في ملء البالونات‬

‫‪197‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬ ‫النيون ‪:‬‬

‫• من النادر �أن تجد مكان ًا ال ي�ستخدم م�صابيح الإ�ضاءة الفلوري�سنت‬ ‫المعروف ��ة با�س ��م م�صابي ��ح النيون‪ .‬فه ��ي ت�ستخدم ف ��ي المنازل وفي‬ ‫المكاتب وفي تزيين المحالت التجارية والإعالنات ‪.‬‬ ‫فم ��ا ه ��و النيون ؟ هو غ ��از من الغ ��ازات النادرة ال لون ل ��ه وال رائحة‬ ‫يوج ��د في الج ��و ويح�صل علي ��ة بالتقطير التجزيئي لله ��واء الم�سال‪،‬‬ ‫ويت�ص ��ف النيون ب�أنه �إذا �أ�ضيف �إل ��ى م�صباح �ضوئي زاد من توهجه‬ ‫و �أعط ��اه �ضوء ًا �أحم ��ر برتقالي و بريق� � ًا مختلف� � ًا و ي�ستخدم في ملء‬ ‫�أنابيب الم�صابيح الملونة والإعالنات ال�ضوئية ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 27 – 9‬م�صابيح �ضوئية‬ ‫ملونة تملأ بغاز النيون‬

‫الأرجون ‪:‬‬ ‫ه ��و العن�ص ��ر الأكثر توفرا بين عنا�صر المجموعة الثامنة من الج ��دول الدوري‪ ،‬وهو غاز ال لون له وال رائحة‬ ‫ي�ش ��كل ما ن�سبت ��ه ‪ % 0,9‬من الهواء يح�صل علي ��ه بوا�سطة التقطير التجزيئي لله ��واء الم�سال ‪ .‬وي�ستعمل في‬ ‫�صناعة الم�صابيح الكهربائية و�أنابيب الإ�ضاءة الفلورية ‪.‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫للغ ��ازات النادرة ا�ستخدامات عدي ��دة وتطبيقات وا�سعة في حياتنا بالرغم من خمولها الكيميائي‬ ‫الن�سبي ؛ من م�صادر المعلومات المتوفرة لديك اذكر �أهم التطبيقات ال�صناعية لها ‪.‬‬ ‫ال�س�ؤال الذي نود طرحه ‪ :‬هل مازالت الغازات النادرة نادرة الدخول في التفاعالت الكيميائية ؟‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪198‬‬

‫كيمياء بع�ض العنا�صر‬

‫الظاه ��رة المهم ��ة ف ��ي الكيمي ��اء ه ��ي ظهور بع� ��ض المركب ��ات للغازات الن ��ادرة الت ��ي كانت تعد‬ ‫لفت ��رة طويل ��ة عنا�ص ��ر خاملة كيميائي ��ا فعن�ص ��ر الزين ��ون والكريبتون يعطي ��ان مركب ��ات كيميائية‬ ‫مهم ��ة م ��ع الفلور حيث يتفاع ��ل الزينون مع الفلور لينت ��ج المركبات الآتي ��ة ‪.XeF6, XeF4 , XeF2:‬‬ ‫كم ��ا يتفاع ��ل �أي�ض ��ا ال ��رادون م ��ع الفل ��ور لينتج فلوري ��د ال ��رادون (‪ )RnF‬وال ��ذى كان يلم ��ع ب�ضوء‬ ‫�أ�صف ��ر ف ��ي الحال ��ة ال�صلب ��ة ‪ .‬كم ��ا �أن الكريبت ��ون يمك ��ن �أن يتفاع ��ل مع الفل ��ور لينت ��ج ( ‪.)KrF2‬‬ ‫ت ��م اكت�ش ��اف ع ��دد م ��ن المركب ��ات يدخ ��ل اليوراني ��وم فيه ��ا م ��ع الأرج ��ون والكربت ��ون والزينون ‪.‬‬ ‫وق ��د �أي ��د ذل ��ك االعتق ��اد ب� ��أن الغ ��ازات النبيلة يمك ��ن �أن تك ��ون مركب ��ات م ��ع الفل ��زات الأخرى ‪.‬‬

‫‪199‬‬

‫الف�صل التا�سع‬

‫عل���ل ‪ :‬لي����س م���ن ال�سهول���ة عل���ى الغ���ازات الن���ادرة الدخ���ول ف���ي التفاع�ل�ات الكيميائية في‬ ‫الظروف العادية‪.‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬ ‫‪............................................................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫�س ‪ : 1‬بالرغم من �أن الهيدروجين �أخف من الهيليوم �إال �أنه ال ي�ستخدم في ملء المناطيد‪.‬‬ ‫ما ال�سبب؟‬ ‫�س‪ (:2‬الخمائر – ال�صابون – الزجاج – الحرير – الورق )‬ ‫ما العن�صر الذي يوجدفي كل هذه المواد ؟ اكتب معادلة تفاعل بين العن�صر وحم�ض الكبريتيك ‪.‬‬ ‫�س‪ : 3‬العنا�صر التالية ‪Al - Na - Ca :‬‬

‫‪ -1‬رتبها ت�صاعديا ح�سب �صالبتها ‪.‬‬ ‫‪ -2‬رتبها تنازليا من حيث التو�صيل الكهربائي لها ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ما نوع الروابط التي تتوقع تواجدها في مركبات هذه العنا�صر ؟‬

‫����س ‪ : 4‬تو�ص���ل العلم���اء حديث���ا �إلى �أن �أواني (�ستانل����س �ستيل – الزجاج – الفخ���ار �أو الخزف)‬ ‫تف�ضل على �أواني الألومينيوم في الطبخ بالرجوع �إلى م�صادر المعلومات الحديثة و�ضح‬ ‫ماهي الأ�سباب ؟‬

‫�س‪ : 5‬ماذا ينتج في كل حالة مما يلي مع كتابة المعادلة �إن وجد ‪:‬‬ ‫‪-1‬ا�شتعال الكبريت في الهواء ‪.‬‬ ‫‪�-2‬إ�ضافة حم�ض الكلور �إلى م�سحوق الحديد ‪.‬‬ ‫‪�-3‬إ�شعال م�سحوق الكبريت مع برادة الحديد ‪.‬‬

‫����س ‪ : 6‬مرك���ب الحدي���د (‪) III‬المائ���ي ( ‪ ) Fe2O3 . ×H2O‬يظه���ر ف���ي وج���ود الم���اء والهواء‬ ‫كطبقة على �أحدىالمواد �أي المواد التالية تظهر هذه المادة؛ ولماذا ؟‬ ‫(ف ��والذ – �إط ��ارات ال�سيارات – قطع الخ�شب – نوافذ زجاجي ��ة – �أغطية المجاري – م�سامير ) كيف‬ ‫يمكن منع ظهوره على المواد التي اخترت منها ‪� ،‬أو تخفيف ذلك ؟‬

‫�س ‪(: 7‬عن�صر اليورانيوم يهدد الحياة على �سطح الأر�ض ) ناق�ش هذه العبارة في �ضوء درا�ستك‬ ‫وهل يمكن ا�ستخدامه ا�ستخداماً �سلمياً ومفيداً ‪.‬‬ ‫‪200‬‬

‫كيمياء الماء والهواء‬ ‫لماذا �سمي الماء بال�سائل العجيب ؟‬ ‫كيف تحافظ على بيئتك من التلوث ؟‬

‫كيمياء الماء‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تتعرف �أنواع المياه الطبيعية ‪.‬‬ ‫‪ – 2‬تذكر �أهم الطرق الم�ستخدمة فى تحلية مياه البحار ‪.‬‬ ‫‪ – 3‬تحدد �أ�سباب ع�سر الماء وطرق معالجته ‪.‬‬ ‫‪ -4‬تعلل الخوا�ص المميزة للماء عن غيره من ال�سوائل الأخرى ‪.‬‬ ‫‪ -5‬تجري تحليل الماءوتقطيره عملي ًا ‪.‬‬ ‫‪ -6‬تقارن بين خوا�ص الماء العادي والثقيل ‪.‬‬ ‫‪ -7‬ت�ستنتج �أهم الملوثات للماء ب�صورها المختلفة ‪.‬‬

‫‪202‬‬

‫المقدمة‬ ‫الم ��اء ه ��و �أكثر المواد وج ��ودا على الأر�ض حيث يغط ��ي �أكثر من ثالثة �أرباع الك ��رة الأر�ضية ‪ ،‬وهو يملأ‬ ‫المحيطات والبحار والأنهار ويوجد �أي�ضا في الهواء حتى في باطن الأر�ض وبدون الماء ال توجد حياة ‪ ،‬حيث‬ ‫يدخل في تركيب كل مخلوق حي ويزن مايقارب ثلثي ج�سم الإن�سان ولي�س هناك �أبلغ و�صفا لأهمية الماء من‬ ‫)(�سورة الأنبياء ‪ :‬اية ‪. )30‬‬ ‫قوله تعالى (‬ ‫فالإن�س ��ان يعتم ��د على الماء في كل حيات ��ه وم�شربه ومطعمه ونظافته وري زرع ��ه و�إدارة م�صنعه وتوليد‬ ‫الطاق ��ة وت ��زداد حاجة الإن�س ��ان �إلى الماء يوما بع ��د يوم بفقد الإن�س ��ان هذه النعمة العظيم ��ة�إذا ت�سبب في‬ ‫تل ��وث الم ��اء ‪ .‬و �سنتعرف من خالل هذا الف�صل على �أنواع المياه في الطبيعة و م�صادر مياه ال�شرب و ن�سب‬ ‫الأم�ل�اح فيها بالإ�ضاف ��ة الى طرق التحلية و معالجة ع�سر المياه ‪ ،‬وتركيب المي ��اه النقية وخوا�صها و�أ�سباب‬ ‫تلوثها وكيفية معالجتها ‪.‬‬

‫اذكر �آيات و�أحاديث تبين �أهمية الماء للمخلوق الحي في كافة مجاالت الحياة ‪.‬‬

‫‪203‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫تركيب الماء وخوا�صه‬

‫‪δ‬‬‫‪δ+‬‬

‫‪δ-‬‬

‫‪δ+‬‬

‫يتكون الماء ( ‪ ) H2O‬من عن�صري الهيدروجين ( ‪ % 11.2‬وزن ًا)‬ ‫والأك�سجي ��ن ( ‪ % 88.8‬وزن ًا ) ويتخذ جزيء الم ��اء �شك ًال زاوي ًا( هرم‬ ‫‪δ+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪δ‬‬ ‫رباعي الأوجه )وتبلغ الزاوية بين الهيدروجين والأك�سجين( ‪) H- O-H‬‬ ‫�شكل ( ‪ ) 1– 10‬جزيء الماء‬ ‫‪5 104.5‬ويحت ��وى عل ��ى رابطتي ��ن ت�ساهميتي ��ن قطبيتي ��ن ( ‪) H-O‬‬ ‫(لم ��اذا؟ ) لذا تكت�سب ذرة الأك�سجي ��ن فيه �شحنة �سالبة جزئية وتكت�سب ذرت ��ا الهيدروجين �شحنة موجبة‬ ‫جزئية ولذلك تنجذب ذرات الهيدروجين في الجزيء الواحد �إلى ذرات الأك�سجين في الجزيئات المجاورة‬ ‫مكون ًة رابطة هيدروجينية ت�ؤثر على كثير من الخوا�ص الكيميائية والفيزيائية للماء ‪.‬‬

‫الخوا�ص الفيزيائية والكيميائية للماء‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫الماء في درجات الحرارة العادية �سائل الطعم له واللون والرائحة ؛ كثافتة ‪1‬جم‪� /‬سم‪ 3‬عند درجة حرارة‬ ‫‪54‬م ودرجة �إن�صهارالجليد �صفر‪ 5‬م ودرجة غليان الماء ‪5100‬م والحرارة النوعية للماء ‪�1‬سعر‪/‬جم‪5/‬م‪ .‬ونظر ًا‬ ‫للخوا�ص الفريدة للماء ف�إنه يعتبر ال�سائل الرئي�سي فهو يعد من �أف�ضل المذيبات �إذ يذيب �أغلب الغازات‬ ‫والأمالح حتى المواد عديمة الذوبان فيه ف�إنها تذوب بكميات �ضئيلة ‪ ,‬والمواد الع�ضوية تكون معه محاليل‬ ‫غروية تبقى ج�سيماتها معلقة فى الماء ولتف�سير عملية الإذابة نجد �أن الخا�صية القطبية لجزيء الماء ت�ؤدي‬ ‫دورا فعاال في عملية الذوبان خا�صة في حالة المواد البلورية حيث يقوم الطرف الموجب لجزيئات الماء‬ ‫بجذب الأيونات ال�سالبة ‪ ،‬والطرف ال�سالب من جزيئات الماء يقوم بجذب الأيونات الموجبة من البلورات‬ ‫فتتم عملية الذوبان ‪ ,‬كما �أنه يدخل في تفاعالت كيميائية هامة منها ما له �أهمية ق�صوى في دورة الحياة‬ ‫كعملية التمثيل ال�ضوئي حيث يتحد مع غاز ثاني �أك�سيد الكربون ليكون مواد ع�ضوية و�أك�سجين ًا‪ ,‬والماء النقي‬ ‫مو�صل رديء جد ًا للكهرباء ‪.‬‬

‫�أثر الروابط الهيدروجينية على خوا�ص الماء ‪:‬‬ ‫رغ ��م �أن الم ��اء ي�ستخدم ك�سائل قيا�س ��ي في تعيين درجات الح ��رارة والكثافة والح ��رارة النوعية لبقية‬ ‫الم ��واد‪� ،‬إال �أن خوا� ��ص الماء تعتبر فريدة من نوعها وتختلف عن خوا�ص ال�سوائل الأخرى الم�شابهة له حيث‬ ‫�أنه المادة الوحيدة التي توجد في حاالتها الثالث في الطبيعة ‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪204‬‬

‫كيميــاء المــاء‬ ‫• دقق النظر في الجدول التالي ‪:‬‬ ‫المادة‬

‫�صيغتها الكيميائية كتلتها الجزيئية‬

‫درجة الغليان‬

‫درجة التجمد‬

‫الماء‬

‫‪H2O‬‬

‫‪18‬‬

‫‪5100‬م‬

‫�صفر‪ 5‬م‬

‫الن�شادر‬

‫‪NH3‬‬

‫‪17‬‬

‫‪5 33 -‬م‬

‫‪5 78-‬م‬

‫الميثان‬

‫‪CH4‬‬

‫‪16‬‬

‫‪5 160-‬م‬

‫‪5 184-‬م‬

‫جدول ( ‪ )1 – 10‬درجة غليان وتجمد الماء مقارنة بغيره من المركبات‪.‬‬

‫ماذا تالحظ على خوا�ص الماء ؟‬ ‫نج ��د �أن درج ��ات غليان الم ��اء ودرجات تجمده تزيد كثي ��را على الدرجات المماثلة ف ��ي حالة المركبات‬ ‫الأخرى التي كتلتها الجزيئية قريبة من كتلته الجزيئية( ‪ 18‬جم)مثل الن�شادر والميثان ‪.‬‬ ‫ولت�أكي ��د الخوا� ��ص الفريدة للماء نجد �أن درج ��ات غليانه �أعلى بكثير من بع�ض المركب ��ات الم�شابهة له في‬ ‫التركيب ( هيدريدات المجموعة ال�ساد�سة )‪ ،‬مثل كبريتيد الهيدروجين و �سلينيد الهيدورجين ‪.‬‬

‫الماء‬

‫‪H2O‬‬

‫‪100‬‬

‫كبربتيد الهيدروجين‬

‫‪H2S‬‬

‫‪60.7-‬‬

‫�سلينيد الهيدروجين‬

‫‪H2Se‬‬

‫‪41.5-‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫المركب‬

‫ال�صيغة الكيميائية‬

‫درجة الغليان‬

‫جدول ( ‪ ) 2 –10‬درجة غليان الماء مقارنة بغيره من الهيدريدات الأخرى‪.‬‬

‫• بر�أيك لماذا ترتفع درجة غليان الماء عن هيدريدات المجموعة ال�ساد�سة ؟‬ ‫• لماذا يوجد الماء في الحالة ال�سائلة في درجة الحرارة العادية؟‬ ‫• وقد تت�س�آءل كيف ت�ستطيع المخلوقات الحية العي�ش في البحار والمحيطات المتجمدة ؟‬

‫‪205‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫تف�سير الخوا�ص الفريدة للماء‬ ‫وج���ود الم���اء ف���ي الحال���ة ال�سائلة يع ��ود لميله �إل ��ى التجمع‪،‬‬ ‫ب�سبب الروابط الهيدروجينية التي تربط بين جزيئاته ‪.‬‬ ‫كما �أن ارتفاع درجة غليان الماء نتيجة تجاذب جزيئات الماء‬ ‫مع بع�ضها عن طريق الروابط الهيدروجينية مما يزيد الطاقة‬ ‫الحرارية المبذولة في تك�سير تلك الروابط و يعزى انخفا�ض‬ ‫كثاف���ة الثل���ج عن كثافة الماء �إل ��ى �أن الماء با�ستمرار خف�ض‬ ‫درج ��ة حرارته تبد�أ كثافت ��ه بالنق�صان حيث يتحول �إلى جليد‬ ‫وتكون جزيئاته في �أو�ض ��اع ثابته لي�ست لها حرية في الحركة‬ ‫ب�سبب زيادة عدد الروابط الهيدروجينة بينها ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ )2 –10‬تركيب الماء‬

‫�شكل ( ‪ ) 3 –10‬تركيب الثلج‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫(يمكن للح�شرات �أن ت�سير على �سطح الماء دون �أن تنغمر فيه ) ما ال�سبب وراء تلك الظاهرة وما‬ ‫عالقتها بالرابطة الهيدروجينية ؟‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪206‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫( ‪ )1 – 10‬اختبار ذائبية بع�ض المواد‪.‬‬ ‫اختبر ذائبية المواد التالية في الماء‪ ،‬ثم دون نتائجك بو�ضع �إ�شارة √ في المكان المنا�سب ‪:‬‬ ‫المواد‬

‫ال يتم الذوبان‬

‫يتم الذوبان‬

‫�سكر‬ ‫كربونات مغني�سيوم‬ ‫كلوريد حديد ثالثي‬ ‫ن�شاء‬ ‫نترات �صوديوم‬

‫تحليل الماء وتقطيره‬ ‫يتحل ��ل الم ��اء كهربائي ًا �إل ��ى العن�صرين المكوني ��ن له فعند‬ ‫�إم ��رار الكهرب ��اء في الم ��اء يتك ��ون غ ��از الهيدروجين حول‬ ‫الكاثود ( المهبط ) وغاز الأك�سجين حول الآنود ( الم�صعد)‬

‫�أك�سجين‬

‫عند المهبط‬

‫‪+‬‬

‫‬‫)‪2H2(g) 4OH (aq‬‬

‫‪+‬‬

‫‬‫‪4H2O(l) 4e‬‬

‫عند الم�صعد‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‬‫‪+‬‬ ‫‪4H (aq) O2(g) 4e‬‬

‫مهبط‬

‫)‪2H2O(l‬‬

‫‪207‬‬

‫بطارية‬

‫�شكل ( ‪) 4 – 10‬‬ ‫جهاز هوفمان لتحليل الماء‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫م�صعد‬

‫هيدروجين‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫( ‪ ) 2 – 10‬تحليل المــاء كهربائ ًيا‪.‬‬ ‫�صم ��م جه ��از تحلي ��ل الماء م ��ن خ�ل�ال الأدوات‬ ‫الب�سيطة الموجودة فى ال�صورة‬

‫تقطير الماء ‪:‬‬ ‫ويت ��م فيه ف�صل الماء عن ال�شوائ ��ب بالت�سخين حيث يخرج او ًال بخار ال�سائ ��ل ذي درجة الغليان المنخف�ضة‬ ‫فيعاد تكثيفه �إلى �سائل ( ماء مقطر )‬ ‫( ‪ ) 3 – 10‬جهاز ب�سيط لتقطير المــاء‪.‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫ركب جهاز التقطي ��ر المبين في ال�شكل المقابل‪.‬‬ ‫�ضع في الوع ��اء المخروطي حوالي ‪ 100‬مل من الماء‬ ‫و�أ�ض ��ف �إليه ��ا ب�ضع قطرات م ��ن بل ��ورات برمنجات‬ ‫البوتا�سي ��وم وب�ضع قطع م ��ن البور�سلين ( الحزف )‬ ‫لتنظيم الغليان ‪� .‬سخن المحلول في الوعاء المخروطي‬ ‫�إلى �أن يتكثف حوالي ‪ 5 – 4‬مللترات في �أنبوبة اختبار؛‬ ‫م ��ا لون ال�سائل في �أنبوب ��ة االختبار ؟ ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪......................................................‬‬ ‫‪.....................................................‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪208‬‬

‫‪Water‬‬

‫‪+ KMnO4‬‬

‫�شكل ( ‪) 5 – 10‬‬ ‫جهاز ب�سيط لتقطير الماء‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫الماء الثقيل (�أك�سيد الديوتيريوم ‪) D2O‬‬ ‫هو نوع من الماء‪ ،‬تُ�ستبدل فيه ذرة الهيدروجين بذرة ديوتيريوم (هيدروجين ثقيل)‪ ،‬وهي ذرة هيدروجين‬ ‫تحتوي في نواتها على بروتون واحد‪ ،‬ونيوترون واحد( �أحد نظائر الهيدروجين)‪.‬‬ ‫يت�شاب ��ه الماء الثقيل مع الماء العادي في معظم ال�صفات الكيميائية‪ ،‬غير �أن درجة الغليان للماء الثقيل‬ ‫ت�صل �إلى ‪5 101.4‬م درجة مئوية‪ ،‬في حين ت�صل درجة التجمد �إلى ‪5 3.8‬م ويوجد الماء الثقيل في الطبيعة‬ ‫مختلط ًا بالماء العادي‪ ،‬ولكن بن�سبة قليلة (جزء ماء ثقيل في ‪ 6500‬جزء ماء عادي) ويرجع تاريخ الح�صول‬ ‫على الماء الثقيل ب�صورة نقية �إلى عام ‪ ،1933‬حينما نجح العالم جيلبرت نيوتن لوي�س ‪Gilbert Newton‬‬ ‫‪ Louis‬ف ��ي الح�صول على الماء الثقيل‪ ،‬عن طريق التحليل الكهربائي للماء العادي‪ .‬وي�ستخدم الماء الثقيل‬ ‫في درا�سة التفاعالت الكيميائية المختلفة‪ ،‬ومبرد ًا في المفاعالت النووية ‪.‬‬

‫قارن بين خوا�ص الماء العادي والماء الثقيل ودون �إجابتك في الجدول التالي ‪:‬‬ ‫وجه المقارنة‬

‫الماء العادي‬

‫الماء الثقيل‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫حاول �أن تف�سر �سبب االختالف الطفيف بين خوا�ص الماء العادي والماءالثقيل‪.‬‬

‫‪209‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫المياه في الطبيعة ‪:‬‬ ‫عل ��ى الرغ ��م م ��ن �أنن ��ا نعي�ش ف ��وق �أر�ض يغط ��ي الماء‬ ‫معظمه ��ا ف�إن �أكثر ه ��ذا الماء مالح وغير �صال ��ح لل�شرب �أو‬ ‫الزراعة والجزء المتبقي ال�ضئيل ماء عذب كالمياه الجوفية‬ ‫وجب ��ال الجلي ��د التي تملأ مي ��اه الأنهار والبحي ��رات العذبة‬ ‫وعليه ف�إن الماء في الطبيعة يوجد على هيئة ‪:‬‬ ‫‪ -1‬ماء نقي ‪ :‬مثل (مياه المطر )قبل �أن تذيب بع�ض �أمالح‬ ‫التربة ‪.‬‬

‫�شكل (‪ ) 6 –10‬الماء في الطبيعة‬

‫‪ -2‬م���اء ع���ذب ‪ :‬مث ��ل (مي ��اه الأنه ��ار والبحيرات والمي ��اه الجوفي ��ة والجلي ��د ) وتن�ش�أ من �سق ��وط الأمطار‬ ‫عل ��ى بع� ��ض المناط ��ق الجبلي ��ة فتم�ل��أ المنخف�ض ��ات والودي ��ان مكون ��ة بحي ��رات �أو مي ��اه جوفي ��ة ‪.‬‬ ‫والمياه العذبة لي�ست خال�صة النقاوة فهي تحوي على كمية من الأمالح الذائبة فيها ك�أمالح الكلوريدات‬ ‫والكبريت ��ات والبيكربونات والكربونات لفلزات ال�صويوم والكال�سيوم والمغني�سيوم والحديد حيث تترواح‬ ‫ن�سبة الأمالح فيها من ( ‪ ) 1000 – 50‬جزء في المليون ‪،‬‬ ‫‪ -3‬م���اء مال���ح ‪ :‬مث ��ل ( مي ��اه البحار والمحيطات ) وت�ص ��ل ن�سبة الأمالح الذائبه فيه ��ا �إلى حوالي ‪35000‬‬ ‫ج ��زء في الملي ��ون فتكون ن�سبة كلوريد ال�صوديوم حوالي ‪ % 70‬من كمية الأمالح الذائبة في مياه البحر‬ ‫بالإ�ضافة �إلى �أمالح الكال�سيوم والمغني�سيوم والبوتا�سيوم وبع�ض مركبات البروم والكبريت واليود ‪.‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫لماذا تطفو ال�سفن على ماء البحر وتكون مغمورة �أكثر في المياه العذبة ؟‬ ‫م�صادر المياه في المملكة ‪:‬تعتمد المملكة العربية ال�سعودية في م�صادرها المائية على المياه الجوفية‬ ‫االبار ‪ ,‬وتحلية مياه البحر ‪ ,‬و ال نن�سى ما �أنعم اهلل به على هذه البالد في مهبط الوحي و منزل الر�سالة من‬ ‫ماء ال ين�ضب و هو ماء زمزم ( ماء زمزم لما �شرب له ) رواه الحاكم والدار قطني‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪210‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫ق ��ال ر�س ��ول اهلل ( خير ماء على وجه الأر� ��ض ماء زمزم فيه طعام الطع ��م و �شفاء ال�سقم )‬ ‫رواه الطبران ��ي واب ��ن حبان ‪.‬و ماء زم ��زم عالي النقاوة ومن الدالئل الم�ؤك ��دة حول نقاوته نتائج‬ ‫تحليل عينات مختلفة من المياه بما فيها مياه زمزم و مياه بيريه الفرن�سية التي تعتبر �أنقى مياه‬ ‫ف ��ي العالم وظهرت النتائ ��ج م�ؤكدة �أن ماء زمزم خال�ص النقاوة كم ��ا وجد �أن هذا الماء يحتوي‬ ‫عل ��ى ‪ 18‬ميكروبا نافعا بالإ�ضافة �إلى مركبات الفلور الق ��ادرة على ابادة الجراثيم وقد قال �أحد‬ ‫الأطباء �إن ماء زمزم ‪ :‬نافع للكلى و المعدة والأمعاء والكبد‪.‬‬

‫طرق تحلية مياه البحر‬ ‫تعتب ��ر تحلي ��ة مياه البحر ه ��ي الم�صدر الرئي�س ��ي للح�صول على مي ��اه ال�شرب في كثير م ��ن الدول مثل‬ ‫(المملك ��ة) وق ��د تط ��ورت تقنية تحلية مياه البح ��ر بحيث �أ�صبحت ه ��ذه العملية معقولة التكالي ��ف ‪ ،‬كما �أن‬ ‫الحاج ��ة �إلى الماء مع ا�ضطراد الزيادة في عدد ال�س ��كان جعل من ال�ضروري اللجوء �إلى البحر كمورد للماء‬ ‫وقد تعددت طرق تحلية مياه البحر ومن �أهم الطرق المعروفة ‪:‬‬ ‫• التقطير‬ ‫• التنا�ضح العك�سي‬ ‫• الميز الغ�شائي الكهربي‬ ‫• التبادل الأيوني‬ ‫ويتم �إما بالطريقة العادية بت�سخين الماء المالح تحت �ضغط جوي عادي ‪� ،‬أو بت�سخين الماء المالح تحت‬ ‫�ضغط منخف�ض ليغلي عند درجة حرارة �أقل من درجة غليانه العادية ‪ ،‬وتعرف عملية التقطير عندئذ بالتبخير‬ ‫الوم�ضي ‪.‬وت�ؤخذ الطاقةالالزمة لت�سخين الماء المالح �إما بحرق الغاز الطبيعي �أو زيت الوقود ‪� ،‬أو با�ستخدام‬ ‫الطاق ��ة ال�شم�سية �أو با�ستخدام الطاق ��ة النووية الناتجة من المفاعالت النووية ‪.‬وتج ��در الإ�شارة هنا �إلى �أن‬ ‫معامل تحلية المياه الرئي�سية في المملكة في المنطقتين الغربية وال�شرقية تعتمد طريقة التقطير العادية ‪.‬‬

‫‪211‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫• التقطير ‪:‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫• التنا�ضح ( االنت�شار الغ�شائي ) ‪:‬‬

‫وتعتمد هذه الطريقة عل ��ى المبد�أ التالي ‪ :‬عندما يو�ضع‬ ‫غ�ش ��اء ن�صف نفاذ بين الماء المالح والماء العذب ‪ ،‬ف�إن‬ ‫الماء العذب ينتقل عبر الغ�شاء �إلى الماء المالح ‪� ،‬أما �إذا‬ ‫جعلنا �ضغ ��ط الماء المالح �أعلى من ال�ضغط التنا�ضحي‬ ‫( �ضغط االنت�ش ��ار الغ�شائي) ف�إن اتج ��اه النفاذ ينعك�س‬ ‫وينتق ��ل الماء العذب عبر الغ�شاء م ��ن الماء المالح نحو‬ ‫الماء الع ��ذب تارك ًا وراءه ماء البح ��ر المركز بالأمالح‪.‬‬ ‫وت�ستعمل ه ��ذه الطريقة في تحلية المي ��اه لال�ستعماالت‬ ‫المحددة كالم�صانع والمدن الداخلية كالريا�ض‬

‫غ�شاء �شبه منفذ‬

‫ماء مالح‬

‫ماء عذب‬ ‫(�أ) ال�ضغط الأ�سموزي‬

‫ينتقل الماء العذب �إلى الماء المالح‬ ‫< ال�ضغط‬

‫ماء مالح‬

‫ماء عذب‬ ‫(ب) التنا�ضح العك�سي‬

‫�شكل ( ‪ )7 – 10‬تحلية‬ ‫الماء بطريقة الإنت�شار الغ�شائي‬

‫مو�ضوعا مز َّو ًدا‬ ‫اخت ��ر طريق ��ة واحدة من طرق تحلية مياه البحر لم يرد �شرحها‪ ،‬ث ��م اكتب عنها‬ ‫ً‬ ‫بالر�سم وال�صور التو�ضيحية ‪.‬‬

‫الماء الع�سر‬

‫‪Hard Water‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫�س – هل ماء منزلك َع ِ�سر �أم َي ِ�سر ؟‬ ‫�س – هل الحظت الروا�سب في �أوعية المطبخ الم�ستخدمة في غلي الماء ؟‬ ‫يو�ص ��ف الماء ب�أنه ( م ��اء ع�سر ‪ )Hard Water‬عند احتوائه على بع�ض �أم�ل�اح الكال�سيوم �أو المغن�سيوم ‪،‬‬ ‫وه ��ي ع ��ادة ما تكون عل ��ى هيئة كربونات �أو كبريتات وه ��ي تقلل من �صالحية الماء لل�ش ��رب �أو لطهو الطعام‬ ‫وكذلك للغ�سيل ‪ ،‬لأنها تكون مع ال�صابون �أمالح ًا �شحيحة الذوبان في الماء‬

‫�أنواع ُع�سر الماء ‪:‬‬ ‫ع�سرم�ؤقت ‪ :‬عندما يحتوي الماء على بيكربونات �أو كربونات الكال�سيوم �أو المغن�سيوم ويمكن �إزالته بغلي الماء ‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪212‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫ع�س���ر دائ���م ‪ :‬عندم ��ا يحتوي الماء على �أم�ل�اح �أخرى للكال�سي ��وم والمغن�سيوم مثل الكلوري ��دات والكبريتات‬ ‫وال�سليكات وتبقى ذائبه بعد الت�سخين ‪.‬‬

‫طرق �إزالة ع�سر الماء ‪:‬‬

‫ويمكن �إزالة الع�سر الدائم والم�ؤقت با�ستخدام الطرق التالية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬طريقة �إزالة الع�سر الدائم‪:‬‬ ‫يزال عن طريق �إ�ضافة ‪Na2 CO3 :‬‬ ‫‪Na2CO3 + MgSO4‬‬

‫‪MgCO3 + Na2SO4‬‬

‫‪ -2‬طرق �إزالة الع�سر الم�ؤقت ‪:‬‬ ‫�أ – عن طريق الت�سخين ‪:‬‬ ‫‪CaCO3 + CO2 + H2O‬‬

‫‪Ca(HCO3)2‬‬

‫ب ‪� -‬إ�ضافة هيدروك�سيد الكال�سيوم (الجير المطفي )‬ ‫‪Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2‬‬

‫‪2CaCO3 + 2H2O‬‬

‫جـ ‪� -‬إ�ضافة كربونات ال�صوديوم‬ ‫‪Ca(HCO3)2 + Na2CO3‬‬

‫‪CaCO3 + 2NaHCO3‬‬

‫‪213‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫ويمكن �إزالة ع�سر الماء بطريقة الزيوليت وهو عبارة عن �ألومينات �سيليكات ال�صوديوم وهو يعد‬ ‫م ��ن مواد التبادل الأيوني فعندما تمر خالله المياه ال َع ِ�سرة يتم تبادل الأيونات ‪ ،‬فيلتقط الزيوليت‬ ‫�أيونات الكال�سيوم والمغني�سيوم وتحل محلها في الماء �أيونات ال�صوديوم وبذلك يخرج الماء خاليا‬ ‫م ��ن �أيونات المغني�سيوم ‪ .‬ويمك ��ن تجديد الزيوليت بغ�سله بمحلول مخفف م ��ن كلوريد ال�صوديوم‬ ‫وبذلك يخرج الزيوليت مرة �أخرى �إلى زيوليت �صوديومي يمكن ا�ستخدامه مرة �أخرى ‪.‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫( ‪ ) 4 – 10‬كيف تك�شف عن ع�سر الماء؟ وتعالجه ‪.‬‬ ‫‪� -1‬ص ��ب كمي ��ات مت�ساوية من الم ��اء المقطر وم ��اء ال�صنبور في‬ ‫قارورتين ‪.‬‬ ‫‪ -2‬قط ��ر بالقط ��ارة قط ��رة واح ��دة م ��ن ال�صابون ف ��ى القارورة‬ ‫المحتوي ��ة على الماء المقطر و�سدها جي ��د ًا ورجها ثم �أ�ضف‬ ‫قطرة ورجها حتى يرغى الماء ‪.‬‬

‫الأدوات والمواد الالزمة ‪:‬‬ ‫م ��اء �صنب ��ور ‪ ,‬م ��اء مقط ��ر ‪,‬‬ ‫قطارة ‪� ,‬صابون �سائل ‪ ,‬قارورة‬ ‫�صغيرة‪,‬قارورتانبغطاءملولب‬

‫‪ -3‬كرر الخطوة رقم (‪ ) 2‬مع القارورة المحتوية على ماء ال�صنبور ‪.‬‬ ‫‪� -4‬سجل نتائجك فى الجدول الآتي ‪:‬‬ ‫عينة الماء‬

‫عدد قطرات ال�صابون ال�سائل‬

‫ماء مقطر‬ ‫ماء �صنبور يحتوي على �أمالح‬

‫الف�صل العا�شر‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪214‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫�أكمل المخطط التالي‪:‬‬

‫ع�سر الماء‬ ‫�أ�سبابه‬

‫�أنواعه‬

‫طرق �إزالته‬

‫طرق �إزالته‬

‫قال تعالى ‪:‬‬ ‫( النحل ‪) 14:‬‬

‫‪215‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫مياه البحار وال�صناعات القائمة عليها ‪:‬‬

‫كيميــاء المــاء‬ ‫تعد مياه البحار تربة �سائلة تنتج لنا الخيرات من الحيونات والنباتات والمعادن البحرية وهي مهمة من عدة‬ ‫نواحي ؛ فهي ‪:‬‬ ‫م�صدر الغنى عنه للماء‪.‬‬ ‫م�صدر للغذاء‪.‬‬ ‫م�صدر للمعادن البحرية‪.‬‬ ‫وق ��د �أظه ��رت التحاليل �أن لمياه المحيطات والبح ��ار نف�س التركيب الكيميائي تقريب� � ًا حيث يحتوي ماء‬ ‫البح ��ر عل ��ى �أمالح �صلبة وغازات ذائبة كما يحتوي على مواد ع�ضوية وغير ع�ضوية ‪ .‬والجدول التالي يو�ضح‬ ‫درجة تركيز الأيونات فى ‪1000‬جم من مياه البحار‬ ‫الأيونات‬

‫ال�صيغة‬

‫تركيز الأيونات (جم‪/‬كجم) فى ماء البحر‬

‫‪Cl‬‬

‫‪19.35‬‬ ‫‪10.76‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫كلوريد‬

‫‪-‬‬

‫�صوديوم‬

‫‪Na‬‬

‫‪+‬‬

‫كبريتات‬

‫‬‫‪SO4 2‬‬

‫‪2.71‬‬

‫مغني�سيوم‬

‫‪+‬‬ ‫‪Mg 2‬‬

‫‪1.29‬‬

‫كال�سيوم‬

‫‪+‬‬ ‫‪Ca 2‬‬

‫‪0.41‬‬

‫بوتا�سيوم‬

‫‪K+‬‬

‫‪0.39‬‬

‫‪HCO3‬‬

‫‪0.24‬‬

‫بيكربونات‬

‫‪-‬‬

‫جدول ( ‪ ) 3 - 10‬تركيز الأيونات في ماء البحر‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪216‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫ما �أهم ال�صناعات القائمة على مياه البحار ؟‬ ‫تق ��وم العديد من ال�صناعات على مياه البحار منه ��ا ا�ستخراج الأمالح بكميات اقت�صادية ومن‬ ‫�أه ��م الأمالح التي ت�ستخرج منها‪ :‬كلوريد ال�صوديوم ‪� ,‬أمالح المغني�سيوم واليود والبروم ويتم‬ ‫ا�ستخال�ص هذه الأمالح بطرق تعتمد على ‪:‬‬ ‫• ف�صل الماء عن الأمالح مع تغير حالة الماء وذلك بتبخير الماء �أو تجميده‪.‬‬ ‫• ف�صل الماء عن الأمالح دون تغير حالة الماء وذلك بالتنا�ضح العك�سي �أو الفرز الكهربي‪.‬‬ ‫• ف�صل الأمالح عن الماء با�ستخدام الأغ�شية �أو با�ستخدام الخوا�ص االنتقالية للأيونات‪.‬‬ ‫ويعد كلوريد ال�صوديوم من الأمالح الهامة التي تقوم عليه كثيرمن ال�صناعات الهامة مثل �صناعة‬ ‫ال�صودا الكاوية ‪� ,‬صودا الغ�سيل ‪ ,‬هيبوكلوريت ال�صوديوم ‪ ,‬الكلور ‪ ,‬حم�ض الهيدروكلوريك ‪.‬‬ ‫�صناعة اليود ‪:‬‬ ‫يوج ��د الي ��ود في ماء البح ��ر على هيئة �أم�ل�اح اليوديدات والي ��ودات بن�سبة �ضئيلة ج ��د ًا ‪ ,‬ولكن‬ ‫الأع�ش ��اب والإ�سفنجيات تمت�ص هذه الأمالح وعادة ت�ستخ ��دم الأع�شاب البحرية للح�صول على‬ ‫اليود من خالل مراحل تتم في الخطوات التالية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تجفف الأع�شاب البحرية وتحرق للتخل�ص من المادة الع�ضوية ‪.‬‬ ‫‪ -2‬يعال ��ج الرم ��اد المتبقي بعد الحرق بالماء و يركز المحل ��ول ويبرد و فتتر�سب �أمالح الفلزات‬ ‫القلوية قليلة الذوبان ‪.‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫ي�ستخدم الماء في كثير من الأغرا�ض التي ت�سهم في التقدم ال�صناعي ‪ .‬ابحث عن �أهم‬ ‫ال�صناعات القائمة على الماء ؛ و�أعد تقرير ًا �شام ًال بها‪.‬‬

‫‪217‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫تلوث الماء‬ ‫ترتبط الحياة كما نعرفها بالماء‪ ،‬فهل با�ستطاعتنا البقاء دون مــاء‪ ،‬فرغم قلة المياه �إال �أن الإن�سان يمار�س‬ ‫م ��ن �ض ��روب الن�شاط ما يف�سدها بالتلوث‪ .‬فبظه ��ور المدن ونمو �أعداد ال�سكان وانط�ل�اق الثورة ال�صناعية‬ ‫وتن ��وع المخلفات وازدياد حجمها ب ��د�أت م�س�ألة التلوث تتخذ بعدا �أكبر‪ ،‬واعت ��اد النا�س على طرح النفايات‬ ‫والمخلفات في مواقع الياب�سة �أو �أن يلقوا بها في مجاري الأنهار و ال�سيول والينابيع مما ي�سبب نمو الجراثيم‬ ‫وتكاثره ��ا وانت�شار الأمرا�ض التي ت�سببها المخلوقات الحي ��ة الدقيقة التي تتخذ من الماء و �سطا تعي�ش فيه‬ ‫فتكون المياه الملوثة م�صدرا لمعظم ما ي�صيب النا�س من �أمرا�ض ‪.‬‬ ‫ما هي ملوثات المياه ؟‬

‫هناك ثالثة �أنواع من الملوثات التي ت�ؤثر على المياه‬ ‫‪ -1‬الملوث���ات الطبيعية والبيولوجي���ة ‪ :‬يق�صد بالملوثات الطبيعية‬ ‫المخلفات الع�ضوية والتي بتحللها تف�سدالماء والأك�سجين المذاب‬ ‫في ��ه �أما الملوث ��ات البيولوجي ��ة فيق�صدبها وج ��ود مخلوقات حية‬ ‫مرئي ��ة �أو غي ��ر مرئية نباتي ��ة و حيوانية قد يك ��ون م�صدرها مياه‬ ‫ال�ص ��رف ال�صحي والتي تتكون م ��ن ف�ضالت الإن�س ��ان والقمامة‬ ‫والماء الذي ا�ستخدم في غ�سل المالب�س واال�ستحمام ‪.‬‬ ‫‪ -2‬الملوث���ات الكيميائي���ة ‪ :‬وهي �أبلغ اثرا م ��ن الملوثات البيولوجية‬ ‫و قد تزايدت احتماالت التل ��وث المائي بالكيماويات في ال�سنوات‬ ‫الأخيرة و ذلك الختالل م�ستويات هذه المواد عن المعدل الطبيعي ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪)8 – 10‬‬ ‫تلوث الماء بالنفايات‬

‫�شكل ( ‪ )9 – 10‬تلوث ماء البحر‬ ‫بالنفط‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫�أه ��م ه ��ذه الملوث ��ات ‪ ( :‬النترات ‪�،‬أم�ل�اح الفلور ‪،‬المع ��ادن ال�سامة‬ ‫الثقيل ��ة مث ��ل الر�صا� ��ص والزئب ��ق وكاديمي ��وم ومركب ��ات ال�سيانيد‬ ‫والحديد والزرنيخ ؛ انظر الجدول (‪)4-10‬‬ ‫وجميع الملوثات ال�سابقة تمثل خطورة على ال�صحة العامة للمخلوقات‬ ‫الحية وت�سبب الكثير من الأمرا�ض ال�ضارة للإن�سان‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪218‬‬

‫�شكل ( ‪)10 – 10‬‬ ‫ت�أثير ثلوث ماء البحر على ال�سمك‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫الملوثات الكيميائية‬ ‫النترات‬

‫‪-‬‬

‫‪NO‬‬

‫‪3‬‬

‫المعادن الثقيلة مثل‬ ‫الر�صا�ص ( ‪) Pb‬‬ ‫الزئبق ( ‪) Hg‬‬ ‫ال�سيانيد‬

‫‪-‬‬

‫‪CN‬‬

‫الزرنيخ ( ‪) As‬‬

‫الآثار المترتبة عليها‬

‫م�صدرها‬

‫زرقة الأطفال‬

‫المخ�صبات الزراعية‬ ‫الم�صانع‬

‫الت�سم ��م المعدني ‪ ،‬انخفا� ��ض م�ستوى الذكاء‬ ‫والإدراك ‪ ،‬نق� ��ص وزن الأجن ��ة ‪ ،‬تلف الكلى ‪،‬‬ ‫ا�ضط ��راب الجهاز اله�ضم ��ي ‪ ،‬اختالل المخ‪.‬‬ ‫الموت ال�سريع حيث يحدث �إحباط لعملية الأك�سدة‬ ‫ف ��ي خاليا الج�سم مما ي�سب ��ب نق�ص الأك�سجين‬ ‫ف ��ي الن�سيج واخت�ل�ال العملي ��ات الفي�سيولوجية‬

‫الم�صانع‬

‫فقر الدم ‪ ،‬الموت‬

‫المبيدات الح�شرية‬

‫جدول ( ‪ )4 – 10‬بع�ض الملوثات الكيميائية‬

‫الت�شوه ��ات الخلقي ��ة في الأجنة – �إنتاج �أمرا�ض �سرطانية – التخل ��ف العقلي – العقم – ت�ضارب ال�صفات‬ ‫الأنثوية و الذكرية في الذكور والإناث – التلوث الغذائي ‪.‬‬

‫‪219‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل العا�شر‬

‫‪ -3‬الملوثات الإ�شعاعية ‪ :‬يتوزع الإ�شعاع النووي المت�سرب من حادث في محطة نووية ب�شكل وا �سع في الجو‬ ‫و ي�ص ��ل �إل ��ى المياه الطبيعي ��ة العذبة والمالحة من خ�ل�ال الأمطار و قد ت�صل الم ��واد الم�شعة �إلى المياه‬ ‫ع ��ن طري ��ق ت�شتت بع�ضها من خالل الدورة المائية ‪.‬و قد وجد �أن الإ�شعاع ي�سبب كثيرا من المخاطر على‬ ‫الإن�سان ‪ ،‬منها ‪:‬‬

‫كيميــاء المــاء‬

‫باال�شت ��راك مع �أفراد مجموعتك اكت ��ب بحثا تتناول فيه المقترحات التي تعالج �أو تخفف من �أ�ضرار‬ ‫تلوث الماء على البيئة ‪.‬‬

‫م ��ن ف�ضل اهلل على عب ��اده ورحمته ولطفه بهم �أن جعل ماء المطر الذي يت�ساقط من ال�سماء خاليا‬ ‫من ال�شوائب في غاية من ال�صفاء والنقاء والطهارة لقوله تعالى ‪:‬‬ ‫(الأعراف ‪)57:‬‬

‫وعندما يالم�س ماء المطر الهواء الملوث بدخان الم�صانع ومحركات الآالت وال�سيارات فتذوب هذه‬ ‫الملوثات في مياه المطر وتمت�صها التربة ويمت�ص النبات بدوره هذه ال�سموم في جميع �أجزائه فت�ضر‬ ‫به وبالإن�سان كما �أن �سقوط هذه الأمطار فوق الم�سطحات المائية كالمحيطات والبحار والأنهار ي�ؤدي‬ ‫�إلى ت�سمم الأحياء البحرية‪.‬‬

‫الف�صل العا�شر‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪220‬‬

‫�س‪�: 1‬ضع �إ�شارة ( ) �أو ( × ) �أمام العبارات التالية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬يمكن تحلية مياه البحر بطريقة التنا�ضح العك�سي حيث يف�صل الماء المالح عن الماء العذب ‪( .‬‬

‫)‬

‫‪ -2‬تقوم �صناعة حم�ض الهيدروكلوريك على ملح كلوريد ال�صوديوم الم�ستخل�ص من ماء البحر‪( .‬‬

‫)‬

‫‪ -3‬من �أ�سباب ع�سر الماء وجود �أمالح مثل نترات المغني�سيوم ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪ -4‬الماء النقي مو�صل جيد للكهرباء ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪ -5‬الم ��اء ال�صال ��ح لل�ش ��رب يحت ��وي على ن�سبة ملوحة قدرها ‪35000‬جزء في المليون ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪ -6‬في عملية الإنت�شار الغ�شائي يجعل �ضغط الإنت�شار الغ�شائي �أعلى من �ضغط الماء المالح ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫�س‪ ( : 2‬بحر ال يغرق فيه �أحد ) ماهو هذا البحر؟ و�ضح التف�سير العلمي لهذه العبارة‬ ‫�س‪ : 3‬كيف تميز يين الع�سر الم�ؤقت والع�سر الدائم للماء ؟‬ ‫�س‪ :4‬اكتب �أ�سباب �أخرى يمكن �إ�ضافتها لأ�سباب تلوث الماء لم يرد ذكرها ‪.‬‬ ‫�س‪ : 5‬حدد و�سيلة الترابط ( العالقة ) بين الكلمتين فى كل ممايلي‪:‬‬ ‫‪ -1‬ماء البحر – ال�صودا الكاوية‬ ‫‪ -2‬ماء البحر – مياه ال�صرف ال�صحي‬ ‫‪ -3‬م�صانع المبيدات – الماء‬ ‫‪ -4‬الماء – الماء الثقيل‬

‫‪221‬‬

‫كيمياء الهواء‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تعرف �أهم مكونات الهواء الجوي ‪.‬‬ ‫‪ – 2‬ت�ستنتج المعادالت الخا�صة بتح�ضير الغازات ( الأك�سجين ‪ ,‬النيتروجين ‪ ,‬ثاني �أك�سيد الكربون)‪.‬‬ ‫‪ – 3‬تذكر �أهم فوائد الغازات ( النيتروجين ‪ ,‬ثاني �أك�سيد الكربون ) ‪.‬‬ ‫‪ -4‬تعدد ال�صناعات القائمة على الهواء ‪.‬‬ ‫‪ -5‬ت�ستنتج �أهم الملوثات للماء ب�صورها المختلفة ‪.‬‬

‫‪222‬‬

‫المقدمة‬ ‫خل ��ق اهلل اله ��واء في الكون دعامة مهمة من دعائ ��م الحياة فمن دون الهواء ت�ستحي ��ل الحياة على وجه‬ ‫الأر� ��ض ‪ ,‬فه ��و ال يوفر لنا فقط الأك�سجين الالزم لتنف�س الإن�سان و الحيوان بل ُي�شكل غالف ًا جوي ًا َيقينا من‬ ‫الت�أثيرات الم�ضرة لال�شعاعات الكونية و النيازك ‪ ,‬كما يحفظ �سطح الأر�ض دافئ ًا ‪ ،‬ولو لم يخلق اهلل الهواء‬ ‫لم ��ا كان ��ت هناك رياح وال �أمطار وال �ضباب ولبدت ال�سماء �سوداء ف ��ي النهار لأن زرقتها ناتجة عن انك�سار‬ ‫�أ�شع ��ة ال�شم� ��س عند �إختراقها طبقة اله ��واء المحيطة بالكرة الأر�ضية ‪ ،‬و يمكنن ��ا �أن نتع ّرف من خالل هذا‬ ‫الف�ص ��ل عل ��ى مكونات الهواء و�أه ��م الغازات الموجودة فيه ‪ ,‬و كيفية ا�ستخال�صه ��ا و فوائدها ‪ .‬و ال نن�سى ما‬ ‫ي�صاحب هذا الهواء من ملوثات �ضارة بالإن�سان و البيئة و م�سبباتها ‪.‬‬

‫اذكر كافة فوائد الهواء في الكون ‪.‬‬

‫مكونات الهواء الجوي‬ ‫كان االعتق ��اد ال�سائ ��د عن الهواء �أنه عن�ص ��را م�ستقل بذاته لي�س مزيجا من غ ��ازات مختلفة كما نعرفه‬ ‫الي ��وم ‪ .‬ومما �أخر اكت�شاف حقيقة الهواء �أن الغازات المكونة له جميعها عديمة اللون والرائحة ولذا ي�صعب‬ ‫تمي ��ز الواح ��د منها عن الآخ ��ر ‪.‬وفي عام ‪1775‬م �أثبت الفوازييه �أن الهواء يتك ��ون من �أكثر من غاز و�أن �أحد‬ ‫هذه الغازات المكونة له هو غاز الأك�سجين ‪.‬‬ ‫ويتك ��ون اله ��واء الجاف في معظمه من النيتروجي ��ن و الأك�سجين (‪ )%99‬و يليها‬ ‫الأرغ ��ون بالإ�ضاف ��ة �إلى عدد �آخر من الغ ��ازات والأبخرة و لك ��ن بكميات �ضئيلة‬ ‫تظهر في الجدول التالي ‪:‬‬

‫‪223‬‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫‪N2‬‬

‫‪O2‬‬

‫‪Ar‬‬

‫‪CO2‬‬

‫غازات �أخرى‬

‫‪78.084‬‬

‫‪20.946‬‬

‫‪0.934‬‬

‫‪0.321‬‬

‫ن�سبة �صغيرة جد ًا‬

‫جدول ( ‪ ) 1 -11‬ن�سبة الغازات فى الهواء الجوي‬

‫الأك�سجين‬ ‫ُيعتب ��ر الأك�سجين م ��ن العنا�صر الوا�سعة االنت�شار‪ ,‬فهو ُي�شكل (‪ )%89‬م ��ن وزن الماء و (‪ )%23‬من وزن‬ ‫اله ��واء و (‪ )%50‬م ��ن وزن الفل ��زات كال�سيليكيات ‪ ,‬وفي النبات ��ات والحيوانات يوج ��د الأك�سجين متحد ًا مع‬ ‫النيتروجين‪ ,‬الهيدروجين ‪ ,‬الكربون وبالرغم من �أن �أك�سجين الهواء ي�ستهلك في عمليات التنف�س واالحتراق‬ ‫�إال �أنه ينطلق في عملية البناء ال�ضوئي في النباتات وبذلك تبقى ن�سبته ثابتة في الجو ‪.‬‬ ‫كان �شيل �أول من قام بتح�ضير الأك�سجين بت�سخين نترات البوتا�سيوم وكذلك ت�سخين‬ ‫ثان ��ي �أك�سيد المنجنيز وفي عام ‪794‬م نجح بري�ستلي في تح�ضير الأك�سجين بت�سخين �أك�سيد الزئبق‬ ‫ولك ��ن الفوازيي ��ه ه ��و �أول من �أطل ��ق عليه ا�س ��م الأك�سجين و�أثبت �ض ��رورة وجوده حت ��ى تتم عمليات‬ ‫االحت ��راق ومعنى كلمة الأك�سجين هو مول ��د للأحما�ض ؛ ورغم �أنه ال يدخل في تركيب كل الأحما�ض‬ ‫�إال �أن الت�سمية ظلت م�ستعملة حتى الآن ‪.‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫يوجد للأك�سجين ثالثة نظائر غير م�شعة في الطبيعة هي ‪:‬‬ ‫الأك�سجين العادى ‪ 16O‬تبلغ ن�سبت انت�شارة ‪% 99.76‬‬ ‫الأك�سجين ‪ 17O‬ويوجد بن�سبة ‪% 0.37.‬‬ ‫الأك�سجين ‪ 18O‬ويوجد بن�سبة ‪%0.0203‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪224‬‬

‫كيمياء الهواء‬

‫ا�ستخال�صه من الهواء‬ ‫يت ��م الح�صول عل ��ى الأك�سجين �صناعي ًا من التقطي ��ر التجزيئي للهواء الم�س ��ال ؛ �إذ يتبخر النيتروجين‬ ‫الموج ��ود ف ��ي الهواء ال�سائل �أو ًال ثم يتبع ��ه الأك�سجين حيث ُي�ضغط في زُجاج ��ات فوالذية عند (‪� 100‬ضغط‬ ‫جوي على الأقل)‪ ،‬كما يمكن تح�ضيره من تحليل الماء كهربائي ًا ‪.‬‬

‫تح�ضيره فى المختبر‬ ‫ُيمكن الح�صول على الأك�سجين في المختبر بالتحلل الحراري لبع�ض المركبات الحاوية له؛ مثل نترات‬ ‫ال�صوديوم ‪ ,‬كلورات البوتا�سيوم ‪ ,‬برمنجنات البوتا�سيوم‪ ،‬كما يح�ضر بتحلل فوق �أك�سيد الهيدروجين وذلك‬ ‫با�ستخدام ثاني �أك�سيد المنجنيز كعامل م�ساعد‬

‫‪+‬‬

‫‪2H2O O2‬‬

‫‪2H2O2‬‬

‫تح�ضير الأك�سجين‬

‫قمع ذو محب�س‬ ‫فوق �أك�سيد‬ ‫الهيدروجين‬

‫‪MnO2‬‬

‫�أنبوب تو�صيل‬

‫�أك�سجين‬ ‫مخبار جمع الغاز‬

‫دورق‬ ‫مفلطح‬ ‫القاعدة‬

‫ماء‬

‫�أك�سيد المنجنيز (‪)IV‬‬

‫حو�ض‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫ماء‬

‫رف خزفي‬

‫�شكل ( ‪ ) 1 – 11‬جهاز تح�ضير غاز الأك�سجين في المختبر‬

‫‪225‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيمياء الهواء‬

‫�أكمل المعادلة التالية للح�صول على الأك�سجين ‪:‬‬

‫‪+ ...................‬‬

‫‪200‬م‬

‫‪0‬‬

‫‪...................‬‬

‫‪2KClO3‬‬

‫الأوزون هو الأك�سجين الثالثي ‪ . O3‬اكتب بحثا تتناول فيه �أهمية الأوزون في الكون مبين ًا الأ�ضرار‬ ‫الناتجة من ات�ساع الثقب في طبقة الأوزون ‪.‬‬

‫الخوا�ص الفيزيائية للأك�سجين‬ ‫الأك�سجي ��ن غ ��از عدي ��م اللون والطع ��م والرائحة يذوب بقل ��ة فى الماء ‪� ,‬أثق ��ل قلي ًال من اله ��واء �إذ تبلغ‬ ‫كثافت ��ه ‪ 1.1053‬جم‪/‬مللت ��ر ‪ ،‬ويمك ��ن �إ�سالت ��ة بالتبريد وال�ضغ ��ط ‪ ,‬الأك�سجين ال�سائل له ل ��ون �أزرق باهت‬ ‫وال يو�ص ��ل الكهرب ��اء ‪ ,‬يغلى عن ��د ( ‪5183-‬م ) ويتجمد فى �صورة بلورات زرق ��اء تن�صهر عند ( ‪5219-‬م )‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية للأك�سجين‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫ويتمي ��ز الأك�سجي ��ن بوجوده حر ًا في الهواء نتيجة قوة الرابط ��ة الت�ساهمية الثنائية بين ذرتي الأك�سجين في‬ ‫الجزيء ‪ ,‬ولتفكيك الرابطة في مول واحد منه يلزم مقدار من الطاقة يعادل ‪ 498.3‬كيلو جول ولهذا يزداد‬ ‫ن�شاط الأك�سجين في درجات الحرارة المرتفعة ‪.‬‬ ‫ويتميز الأك�سجين ب�أن له القدرة على �أن يتحد اتحاد ًا مبا�شر ًا بجميع العنا�صر ماعدا ( الفلور ‪ ,‬البروم‪,‬‬ ‫الذه ��ب ‪ ,‬الف�ض ��ة ‪ ,‬البالتين والغازات النبيل ��ة ) وكما ذكرنا �سابق ًا يتحد الأك�سجي ��ن مع باقي العنا�صر في‬ ‫درجات الحرارة المرتفعة مكون ًا مركبات تعرف بالأكا�سيد ‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪226‬‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫�أنواع الأكا�سيد الناتجة عنه ‪:‬‬ ‫يتك ��ون نوعان من الأكا�سيد ح�سب كمية الأك�سجين عند االتحاد مع العن�صر‪ ،‬والأكا�سيد تختلف فى خوا�صها‬ ‫تبع ًا لنوع العن�صر وظروف التفاعل ‪.‬‬ ‫• عندما تكون كمية الأك�سجين قليلة تتكون الأكا�سيد ح�سب المعادلة‬

‫‪+‬‬

‫‪4Na O2‬‬

‫‪2Na2O‬‬

‫• عندما تكون كمية الأك�سجين كبيرة تتكون فوق الأكا�سيد ح�سب المعادلة‬

‫‪+ O2‬‬

‫‪Na2O2‬‬

‫‪2Na‬‬

‫ويمك ��ن تق�سيم الأكا�سيد ال�شائعة ح�س ��ب خوا�صها �إلى �أنواع مختلفة مثل (الأكا�سي ��د الحم�ضية ‪,‬القاعدية ‪,‬‬ ‫المترددة ) ‪.‬‬

‫• الأكا�سيد القاعدية ‪:‬‬ ‫هي التي تتفاعل مع الأحما�ض مكونة ملح ًا وماء فقط ‪ ,‬وت�شمل �أكا�سيد الفلزات ب�شكل عام مثل‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‪MgO 2HCl‬‬

‫‪MgCl2 H2O‬‬

‫كما �أنها تتفاعل مع الماء وتكون محاليل قلوية مثل �أكا�سيد المجموعتين (‪.) 1A ,2A‬‬ ‫• الأكا�سيد الحم�ضية ‪:‬‬ ‫وهى التى تفاعل مع القواعد مكون ًة �أمالح ًا ‪ ,‬وت�شمل �أكا�سيد الالفلزات ب�شكل عام مثل‬ ‫‪Na2CO3 + H2O‬‬

‫‪2NaOH + CO2‬‬

‫• الأكا�سيد المترددة ‪:‬‬ ‫وه ��ي الت ��ى تتفاعل مع الأحما�ض والقواعد مكون ��ة الأمالح المقابلة وت�شمل ه ��ذه الأكا�سيد �أكا�سيد‬ ‫المجموعات ‪ ، 4A ,3A‬مثل ‪� :‬أك�سيد الألمنيوم ‪� , , Al2O3‬أك�سيد الر�صا�ص ‪PbO‬‬

‫‪227‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫وتذوب هذه الأكا�سيد في الماء وتكون محاليل حم�ضية مثل �أكا�سيد المجموعات ) ‪. ( 7A ,6A ,5A‬‬

‫كيمياء الهواء‬

‫ا�ستخدامات الأك�سجين وفوائده‬ ‫‪ -1‬يمك ��ن الح�ص ��ول عل ��ى درج ��ات ح ��رارة عالي ��ة تزيد ع ��ن ‪5 2000‬م‬ ‫ب�إحراق ‪ H2 , O2‬كما يمكن الح�صول على درجات �أعلى با�ستخدام‬ ‫الأ�ستيلين والأك�سجين وي�ستخدم هذا اللهب في قطع ولحام المعادن‬ ‫والكوارتز وغيرها ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ي�ستخدم الأك�سجين ال�سائل في عمل المتفجرات‪.‬‬ ‫‪ -3‬ي�ستخدم الأك�سجين الم�سال في عمليات التبريد ‪.‬‬ ‫‪ -4‬الأك�سجين الم�ضغوط في �إ�سطونات خا�صة ي�ستخدم فى �أجهزة التنف�س‬ ‫الخا�صة بالغوا�صين والطيارين ‪ ,‬ورجال الإنقاذ والم�ست�شفيات ‪.‬‬ ‫‪ -5‬مادة م�ؤك�سدة لوقود ال�صواريخ ‪.‬‬ ‫‪ -6‬ي�ستخدم في عمليات االحتراق ‪.‬‬ ‫‪ -7‬غاز �ضروري للحياة فال حياة بدونه ‪.‬‬

‫�شكل( ‪ )2 - 11‬حفظ غاز‬ ‫الأك�سجين في �إ�سطوانات‬

‫النيتروجين‬ ‫يقع في ر�أ�س المجموعة الخام�سة و هو عن�صر م�ألوف و �ضروري يوجد في الهواء بن�سبة ‪ % 78.9‬حجم ًا‪,‬‬ ‫كم ��ا يوجد النيتروجين في �أج�س ��ام المخلوقات الحية حيث يدخل في تركيب خالياه ��ا ‪ ،‬ويعتبرالنيتروجين‬ ‫عن�صر ًا �أ�سا�سي ًا فى البروتينات ‪ .‬فنجد �أن ذرتي النيتروجين ترتبطان ب�شدة ببع�ضهما حتى �أنهما نادر ًا ما‬ ‫تنف�صالن لتتحدا ب�أنواع �أخرى من الجزيئات �أو الذرات ‪.‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫ا�ستخال�صه‬ ‫تح�ضيره في ال�صناعة ‪:‬‬ ‫ب�إ�سال ��ة الهواءبال�ضغ ��ط والتبري ��د ث ��م تقطي ��رة تقطي ��ر ًا تجزيئي� � ًا ‪ ،‬حي ��ث يف�ص ��ل النيتروجي ��ن ع ��ن‬ ‫مكون ��ات اله ��واء الج ��وى عن ��د ‪5 196-‬م و يك ��ون النيتروجي ��ن المح�ض ��ر به ��ذة الطريق ��ة غي ��ر نق ��ي حيث‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪228‬‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫يحتوي على بع�ض الأك�سجين مع بع�ض الغازات الخاملة‪ ,‬وينقى ب�إمراره على النحا�س الم�سخن لتخلي�صه من‬ ‫الأك�سجين �أو باتحاده مع الهيدروجين في وجود البالتين ‪.‬‬

‫تح�ضيره في المختبر ‪:‬‬

‫يح�ض ��ر م ��ن المركبات التي تحتوي عليه مثل نيتريت الأمونيوم ‪ NH4NO2‬ل�صعوبة حفظ هذه المادة‬ ‫ي�ستخدم بد ًال منها خليط من محلول نيتريت ال�صوديوم وكلوريد الأمونيوم وبت�سخين هذا الخليط ينتج غاز‬ ‫النيتروجين ويتم جمعه فوق �سطح الماء ‪:‬‬ ‫‪NH4Cl + NaNO2‬‬

‫‪NaCl + NH4NO2‬‬ ‫‪N2 + 2H2O‬‬

‫‪NH4NO2‬‬

‫محلول نيتريت ال�صوديوم‬ ‫وكلوريد الأمونيوم‬

‫نيتروجين‬

‫�شبكة‬

‫قعب‬ ‫ماء‬

‫موقد بنزن‬ ‫�شكل ( ‪ ) 3 – 11‬جهاز تح�ضير غاز النيتروجين في المختبر‬

‫‪229‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫�أطلق (�شيل) عام ‪1772‬م على هذا الجزء من الهواء ( الهواء الفا�سد ) ‪.‬‬ ‫�أم ��ا الفوازي ��ه فق ��د �سماه ( �آزوت ) ن�سبة �إل ��ى الكلمات اليونانية التي تعني ( ال حي ��اة ) و ال زال هذا‬ ‫اال�س ��م م�ستخدم� � ًا في اللغة الفرن�سية و كذلك االنجليزية ‪ .‬ثم اكت�شف فيما بعد ب�أنه يدخل في تركيب‬ ‫حم�ض النيتريك وقد اقترح �شاتال ا�سم النيتروجين وهو يعني مكون النترات ‪.‬‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫ا�ستخدامات النيتروجين وفوائده ‪:‬‬ ‫نذكر من ا�ستخدامات النيتروجين وفوائده ما يلي ‪:‬‬ ‫‪ - 1‬يدخل في �صناعة الن�شادر وحم�ض النيتريك والأ�سمدة النيتروجينية‪.‬‬ ‫‪ - 2‬نظر ًا لخموله ي�ستخدم في ال�صناعة والمختبرات كغاز واق لمنع الت�أك�سد ‪.‬‬ ‫‪ - 3‬يدخل النيتروجين في تكوين المواد البروتينية‪.‬‬

‫يوج ��د ف ��ي المملكة م�صانع للأ�سمدة قم بزيارة �أحد ه ��ذه الم�صانع ثم اكتب تقريرا عن المواد‬ ‫التي تنتجها هذه الم�صانع ‪.‬‬

‫ثاني �أك�سيد الكربون‬

‫‪CO2‬‬

‫ُيعتب ��ر غ ��از ‪� CO2‬أحد مكونات الهواء الجوي و يوج ��د بن�سبة ‪ % 0.04‬تقريب ًا و له �أهمية كبيرة في حياة‬ ‫النباتات و ينتج هذا الغاز في عملية الزفير في كافة الأحياء ‪ ,‬و من عمليات االحتراق و من تخمر ال�سكريات‬ ‫كم ��ا �أن ��ه يت�صاعد مع غازات �أخرى عن ��د انفجار البراكين ‪ ,‬وهو يختلف ع ��ن �أول �أك�سيد الكربون في ت�أثيره‬ ‫على االن�سان ‪.‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫تح�ضيره ‪:‬‬ ‫يح�ضر بتفاعل حم�ض مخفف ( حم�ض الكلور ) مع كربونات �أحد الفلزات القلوية �أو القلوية الأر�ضية‪.‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪230‬‬

‫كيمياء الهواء‬

‫(‪ )1 -11‬تح�ضير غاز ثاني �أك�سيد الكربون ‪ CO2‬والك�شف عنه ‪.‬‬

‫المواد و االدوات الالزمة‪:‬‬ ‫حم� ��ض ‪ , HCl‬قطع �صغي ��رة من الرخ ��ام (‪�( ,)CaCO3‬سداد‬ ‫مطاط ��ي بثقبين)‪�,‬أنبوب تو�صيل زجاجي‪ ,‬مخابير لتجميع الغاز ‪,‬‬ ‫�شمعة م�شتعلة ‪ ,‬قمع زجاجي ‪ ,‬دورق كروي ‪ ،‬كربونات �صوديوم ‪.‬‬

‫الخطوات ‪:‬‬

‫• �ضع في الدورق بع�ض قطع الرخام و�سد الدورق ب�سداد مطاطي بثقبين ‪.‬‬ ‫• ادخل القمع الزجاجي في �أحد الثقبين وفي الثقب الثاني �أنبوبة تو�صيل ‪.‬‬ ‫• �ضع نهاية �أنبوبة التو�صيل في مخبار جمع الغاز ‪.‬‬ ‫• �ضع في القمع حم�ض‬

‫‪HCl‬‬

‫ثم ا�سمح بقليل منه بالنزول على الرخام ‪.‬‬

‫• ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫• كيف يمكنك الت�أكد من �أن الغاز الناتج هو غاز ‪CO2‬؟‬ ‫‪.................................................................................................‬‬ ‫• اكتب معادلة تح�ضير ثاني �أك�سيد الكربون ؟‬ ‫‪.................................................................................................‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫‪231‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫ما الفوائد التي يمكن الح�صول عليها من غاز ثاني �أك�سيد الكربون ؟‬ ‫‪ -1‬نظر ًا لأن غاز ثاني �أك�سيد الكربون ال ي�ساعد على اال�شتعال وال ي�شتعل و�أثقل من الهواء ف�إنه ي�ستخدم في‬ ‫�إطفاء الحرائق م�ضغوط ًا في �أنابيب خا�صة في الطائرات والبواخر والم�صانع ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ي�ستخدم في �صناعة الثلج الجاف الم�ستخدم في عمليات التبريد ‪.‬‬ ‫‪ -3‬يقوم بدور هام في عملية البناء ال�ضوئي وتكوين المواد الكربوهيدراتية والدهنية والبروتينية‪.‬‬ ‫‪ -4‬قليل الذوبان في الماء وتزداد الذائبية بزيادة ال�ضغط الواقع عليه لذا ي�ستخدم في �صناعة المياه الغازية ‪.‬‬

‫ال�صناعات القائمة على الهواء ‪:‬‬ ‫ال�ستخدام ��ات اله ��واء �أوجه متنوعة فه ��و ي�ستخدم ب�ص ��ورة رئي�سية كمادة �أولي ��ة تدخل بع�ض‬ ‫مكونات ��ه في التفاعالت و �أحيان ًا لتوليد الطاقة ‪ ,‬فمث ًال ي�ستخدم �أك�سجين الهواء لعمليات الت�أك�سد‬ ‫و عملي ��ات ا�ستخال� ��ص المعادن غي ��ر الحديدية �أو ت�أك�س ��د الكبريت للح�صول عل ��ى ‪ SO2‬الالزم‬ ‫ل�صناعة حم�ض الكبريتيك و ل�صنع عجينة الورق ‪.‬‬ ‫كما �أن الهواء موجود في كافة �صورحرق الوقود لإنتاج الطاقة الحرارية وي�ستخدم في التبريد في‬ ‫كثير من المن�ش�آت ال�صناعية ‪ ,‬و ي�ستخدم �أي�ض ًا للتقليب و التحريك و عمليات الطفو و لر�ش ال�سوائل ‪.‬‬

‫تلوث الهواء‬ ‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫كم ��ا تعلم اله ��واء خليط من عدة غازات و من رحم ��ة اهلل بنا �أن رزقنا‬ ‫ه ��وا ًء نقي ًا ذا تركي ��ب كيميائي ثابت من م�ستوى �سط ��ح الأر�ض �إلى ارتفاع‬ ‫يبل ��غ خم�سين مي�ل ً�ا ‪� .‬إال �أن هذا الهواء النقي عند تحركه عبر �سطح الكرة‬ ‫الأر�ضي ��ة ف�إن ��ه يجمع كمي ��ات �ضئيلة من م ��واد كيميائي ��ة مختلفة وعندها‬ ‫يو�صف الهواء ب�أنه ملوث‪ ,‬و�إذا �أراد الإن�سان �أن يحافظ على �صحته فالبد‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪232‬‬

‫�شكل( ‪ )4 -11‬تلوث الجو‬ ‫بملوثات الهواء ال�صناعية‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫من ال�سيطرة على تلوث الهواء لأنة مادة �أ�سا�سية للحياة في عمليات التنف�س‪.‬‬ ‫• اذكر كافة الأ�سباب الم�ؤدية �إلى تلوث الهواء‪.‬‬

‫�أنواع ملوثات الهواء‬ ‫ونق�ص ��د بتل ��وث الهواء وجود المواد ال�ضارة ب ��ه مما يلحق ال�ضرر ب�صحة الإن�سان ف ��ي المقام الأول ومن َّثم‬ ‫البيئة التي يعي�ش فيها ويمكننا ت�صنيف ملوثات الهواء �إلى ق�سمين‪:‬‬ ‫‪ -1‬الق�سم الأول‪ :‬م�صادر طبيعية �أي ال يكون للإن�سان دخل فيها مثل الأتربة‪ ,‬البراكين ‪ ،‬بع�ض حرائق الغابات‬ ‫وغيرها من الم�صادر الأخرى‪.‬‬ ‫‪ -2‬الق�سم الثاني‪ :‬م�صادر �صناعية �أي �أنها من �صنع الإن�سان وهو المت�سبب الأول فيها فاختراعه لو�سائل‬ ‫التقني ��ة الت ��ي يظ ��ن �أنه ��ا تزي ��د م ��ن �سهول ��ة وي�س ��ر حيات ��ه �صاحب ��ه بع� ��ض الم�ش ��كالت البيئي ��ة مثل‪:‬‬ ‫دخ ��ان عوادم ال�سيارات الناتج ع ��ن احتراق الوقود‪ ،‬توليد الكهرباء ‪ ...‬وغيره ��ا مما ي�ؤدي �إلى انبعاث‬ ‫غازات وج�سيمات دقيقة تنت�شر في الهواء من حولنا وت�ضر ببيئتنا الطبيعية‪ .‬ونجد �أن المدن ال�صناعية‬ ‫الكب ��رى في جميع �أنحاء العال ��م هي �أكثر المناطق تعر�ض ًا لظاهرة التلوث‪ ،‬بالإ�ضافة �إلى الدول النامية‬ ‫الت ��ي ال تتواف ��ر لها الإمكانيات للحد من تلوث البيئة‪ .‬و ي�ض ��اف �إلى ذلك كل الأج�سام الحية الملوثة مثل‬ ‫البكتري ��ا و الفط ��ر العف ��ن و الأبواغ ‪ .‬و ملوثات �أخرى منه ��ا المواد الم�شتعلة و الح ��رارة و �آالت الت�صوير‬ ‫ال�سريع و دخان ال�سجائر و المنظفات و مواقد الغاز و م�شمعات الأر�ض و مواد البناء و الأثاث و غيرها ‪.‬‬ ‫• ما المواد الكيميائية التي ت�سبب تلوث الهواء ؟‬

‫‪233‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫• ثاني �أك�سيد الكربون‪ :‬الم�صدر الرئي�سي لهذا الغاز ال�ضار هو ال�صناعة‪.‬‬ ‫• �أكا�سيد النيتروجين‪ :‬تنتج من حرق الوقود‪.‬‬ ‫• الأوزون‪ :‬وي�أت ��ي نتيج ��ة تفاعل �أكا�سيد النيتروجين م ��ع الهيدروكربون في وجود �أ�شع ��ة ال�شم�س وهو �أحد‬ ‫مكونات ال�ضباب الدخاني (‪.)Smog‬‬ ‫• �أول �أك�سي���د الكرب���ون‪ :‬يوج ��د بتركيزات محدودة وخا�صة مع ا�ستعمال الغ ��از في المنازل �إال �أن تركيزاته‬ ‫تزداد في مناطق الحرائق‪.‬‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫• دخان ال�سجائر‪:‬وهو �أقـرب الأمثلة و�أكثرها �شيـوع ًا في �إحـداث التلـوث داخـل البيئـة ال�صغيـرة للإن�ســان‬ ‫(المنزل – المكتب ‪ -‬ال�شارع)‪.‬‬ ‫• الر�صا�ص‪ :‬حيث �أو�ضحت بع�ض القيا�سات �أن ن�سبة الر�صا�ص في هواء المنازل ت�صل من ‪9000 - 6400‬‬ ‫ج ��زء في الملي ��ون في الأتربة داخل بع�ض المنازل مقارنة بـ ‪ 3000‬جزء ف ��ي المليون في الهواء الخارجي‬ ‫في ال�شارع‪.‬‬

‫اذكر ا�سباباً �أخرى من وجهة نظرك ت�سبب تلوث الهواء ‪.‬‬ ‫‪...................................................................................................‬‬ ‫‪...................................................................................................‬‬ ‫‪...................................................................................................‬‬ ‫‪...................................................................................................‬‬ ‫‪...................................................................................................‬‬

‫�آثار تلوث الهواء‬ ‫هناك �أ�ضرار مبا�شرة وغير مبا�شرة لتلوث الهواء؛ ويمكن تلخي�صها فيما يلي ‪:‬‬ ‫• الت�أثي ��رات ال�ض ��ارة عل ��ى �صحة االن�سان (ج�سمي ًا و نف�سي ًا ) و هي تتمثل في الروائح الكريهة و ازدياد‬ ‫معدالت �أمرا�ض الجهاز التنف�سي ‪.‬‬ ‫• الت�أثي ��رات ال�ض ��ارة عل ��ى الحيوانات المدجن ��ة و غير المدجنة ‪ ,‬و هي تتمثل ف ��ي الت�سمم بالر�صا�ص‬ ‫والزرنيخ و غيرها و ازدياد ن�سبة الأمرا�ض بين الحيوانات ‪.‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫• الت�أثيرات ال�ضارة على النباتات و يتمثل ذلك في �أن كثير ًا من النباتات لديها ح�سا�سية من التركيزات‬ ‫العالي ��ة و المنخف�ض ��ة من بع�ض الغازات الملوثة مثل ‪ SO2 , NO‬كما �أن التعر�ض المزمن �إلى الملوثات‬ ‫يقل ��ل من الم ��ادة ال�شمعية و يقت ��ل الأحياء الع�ضوية الدقيق ��ة الموجودة في التربة ‪ ,‬مما ي� ��ؤدي �إلى جعل‬ ‫النباتات �أكثر قابلية للجفاف والأمرا�ض ‪.‬‬ ‫كيمياء (‪)1‬‬

‫‪234‬‬

‫كيمياء الهواء‬ ‫مم ��ا �سب ��ق يتبي ��ن �أن االن�سان نف�سه هو القادر على الحد ‪ ،‬من م�شكالت البيئ ��ة و تفاقمها ؛ وعلى الرغم من‬ ‫وجود بع�ض ال�صعوبات في ذلك‪� ،‬إال �أنه ال بد من المحافظة على البيئة من خالل الممار�سات و االقتراحات‬ ‫والتو�صيات و الوعي الكامل لدى الإن�سان بالخطر الذي يتهدده من م�شاكل التلوث عموم ًا ‪.‬‬

‫اقترح من خالل معلوماتك العامة حلو ًال للحد من م�شاكل التلوث والهواء‪.‬‬

‫�صمم عر�ض ًا م�ستخدما �صور ًا عن تلوث الماء والهواء ‪ ،‬واكتب تعليق َا عليها ‪.‬‬

‫الف�صل الحادي ع�شر‬

‫‪235‬‬

‫كيمياء (‪)1‬‬

‫�س‪� :1‬أي من الغازات التالية غير موجود طبيعياً في الهواء الجوي ؟‬ ‫‪He , O2 , CO2 , N2 , CO ,H2 ,NO2‬‬

‫�س‪�: 2‬ضع �إ�شارة ( √ ) �أو �إ�شارة ( × ) �أمام العبارات التالية ‪:‬‬

‫‪ -1‬يدخ ��ل غ ��از ثان ��ي �أك�سي ��د الكرب ��ون ف ��ى �صناع ��ة م ��واد التبيي� ��ض ‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪ -2‬يتمي ��ز غ ��از الأك�سجي ��ن بخمول ��ه الكيميائ ��ي‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪ -3‬تحل ��ل �أك�سي ��د الزئب ��ق ينت ��ج غ ��از ًا ي�ساع ��د عل ��ى اال�شتع ��ال‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪ -4‬يمك ��ن الك�ش ��ف ع ��ن غ ��از ثان ��ي �أك�سي ��د الكرب ��ون بتعكي ��ر م ��اء الجي ��ر‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫�س‪ : 3‬قارن بين غازي ‪ O2 , N2‬من حيث‪:‬‬ ‫�أ – الموقع فى الجدول الدوري ‪.‬‬ ‫ب‪-‬الفاعلية والن�شاط ‪.‬‬ ‫جـ ‪ -‬التح�ضير في المختبر‪.‬‬ ‫د‪ -‬التح�ضير في ال�صناعة‪.‬‬ ‫هـ‪ -‬الأهمية الحيوية ‪.‬‬

‫�س‪ : 4‬من خالل ما در�ست ؛حدد الأ�سباب الم�شتركة التي ت�ؤدي �إلى تلوث الماء والهواء‬ ‫�س‪� : 5‬أكمل المعادالت التالية‪:‬‬

‫‪+ CO2‬‬ ‫‪CaCO3 + HCl‬‬

‫‪KOH‬‬

‫�س‪ : 6‬مبتدئاً بكلوريد الأمونيوم كيف يمكنك الح�صول على غاز النيتروجين ؟‬

‫‪236‬‬

‫المراجع‬ ‫القر�آن الكريم‬ ‫‪� -1‬إ�س�ل�ام ‪� ،‬أحم ��د ‪1996( .‬م) ‪ .‬الكيمي ��اء وحياتنا اليومية ‪ .‬دار الفك ��ر العربي ‪ ،‬ن�صر ‪ ،‬جمهورية‬ ‫م�صر العربية‪.‬‬ ‫‪ -2‬اريم ��ون ‪� ،‬إ�سح ��اق ‪1983( .‬م) ‪ .‬عنا�صر الكون ‪ .‬ترجمة‪ :‬محمد ال�شحات ‪ ،‬دار النه�ضة العربية‪،‬‬ ‫القاهرة ‪ ،‬م�صر‪.‬‬ ‫‪ -3‬برادى ‪ ،‬جم�س ‪1992( .‬م)‪ .‬الكيمياء العامة ‪:‬والمبادئ والبنية ‪.‬ترجمة‪� :‬سليمان �سع�سع ‪ ،‬مركز‬ ‫الكتب ‪ ،‬ع ّمان ‪ ،‬الأردن‪.‬‬ ‫‪ -4‬جرار ‪ ،‬عادل ‪1994( .‬م) ‪ .‬الكيمياء في حياتنا ‪ .‬دار ال�ضياء للن�شر والتوزيع ‪ ،‬ع ّمان ‪ ،‬الأردن‪.‬‬ ‫‪ -5‬الخليلي ‪ ،‬فواز ‪1997(.‬م) ‪ .‬الكيمياء العامة ‪ .‬دار ال�ضياء للن�شر والتوزيع ‪ ،‬ع ّمان ‪ ،‬الأردن‪.‬‬ ‫‪ -6‬الخويط ��ر ‪� ،‬سليم ��ان ‪1992( .‬م) ‪ .‬الكيمياء العامة ‪.‬دار الخريج ��ي ‪ ،‬الريا�ض ‪ ،‬المملكة العربية‬ ‫ال�سعودية‪.‬‬ ‫‪ -7‬الدمردا� ��ش ‪� ،‬صب ��ري ‪1983( .‬م)‪ .‬الطرائ ��ف العلمي ��ة كمدخ ��ل لتدري� ��س العل ��وم ‪.‬دار‬ ‫المعارف‪،‬القاهرة‪،‬جمهورية م�صر العربية‪.‬‬ ‫‪ -8‬الدوب ��ي ‪ ،‬عب ��د ا لرحم ��ن ‪1410( .‬ه� �ـ)‪ .‬ت�صمي ��م معام ��ل العلوم ‪ .‬ر�سال ��ة غير من�ش ��ورة ‪،‬كلية‬ ‫التربية‪،‬جامعة �أم القرى‪ ،‬مكة‪.‬‬ ‫‪ -9‬ديرانت ‪ ،‬ب‪.‬ج ‪1939( .‬م) ‪ .‬الكيمياء العامة وغير الع�ضوية ‪ .‬ترجمة‪ :‬عزت خيري ‪ ،‬مطبعة عين‬ ‫�شم�س‪ ،‬القاهرة‪ ،‬جمهورية م�صر العربية‪.‬‬ ‫‪ -10‬الرئا�س ��ة العام ��ة لتعليم البنات ‪1417( .‬هـ) ‪ .‬منهج المرحلة الثانوي ��ة لتعليم البنات ‪ .‬الوكالة‬ ‫الم�ساعدة للتطوير التربوي ‪ .‬مطابع نجد ‪ ،‬الريا�ض ‪ ،‬المملكة العربية ال�سعودية‪.‬‬ ‫‪� -11‬سالمة ‪� ،‬سالمة ‪ .‬الكيمياء الممتعة ‪ .‬مكتبة ابن �سينا ‪ ،‬القاهرة ‪ ،‬جمهورية م�صر العربية ‪.‬‬ ‫‪� -12‬سينك ��و ‪ ،‬مي�شي ��ل ‪1981( .‬م) ‪ .‬الكيمياء ‪ .‬ترجمة‪ :‬ال�سيد ح�سن ‪ .‬دار المريخ للن�شر ‪ ،‬الريا�ض‪،‬‬ ‫المملكة العربية ال�سعودية‬ ‫‪ -13‬الق�شيري ‪ ،‬م�سلم ‪1413( .‬هـ) ‪� .‬صحيح م�سلم ‪ .‬دار الكتب العلمية ‪ ،‬بيروت ‪ ،‬لبنان ‪.‬‬ ‫‪ -14‬كندر�سل ��ي ‪ ،‬دورلن ��غ ‪1998( .‬م) ‪ .‬المو�سوعة العلمية ال�شاملة ‪ .‬مكتبة لبنان نا�شرون ‪ ،‬بيروت ‪،‬‬ ‫لبنان ‪.‬‬

‫‪ -15‬مكت ��ب التربية لدول الخليج العربي ‪1411( .‬هـ) ‪ .‬االتجاهات الحديثة في تدري�س الكيمياء في‬ ‫المرحلة الثانوية ‪ .‬المكتب‪ ،‬الريا�ض ‪ ،‬المملكة العربية ال�سعودية ‪.‬‬ ‫‪ -16‬المنظمة العربية للتربية والثقافة والعلوم ‪1403( .‬هـ) ‪ .‬المعجم الموحد للم�صطلحات العلمية‬ ‫في مراحل التعليم العام ‪ .‬وزارة المعارف ‪ ،‬الريا�ض ‪ ،‬المملكة العربية ا ل�سعودية ‪.‬‬ ‫‪ -17‬فردريك لونجو‪1401 ( .‬هـ ) ‪ .‬الكيمياء العامة ‪ .‬مجمع اللغة العربية الأردني ‪ .‬الأردن‬ ‫‪� -18‬سعيد بالبيد ‪1414 ( .‬هـ ) �أ�سئلة وتمارين كيميائية محلولة ‪ .‬الريا�ض ‪ .‬المملكة العربية ال�سعودية‬ ‫‪ -19‬د‪� .‬إبراهيم الخطيب ‪ ,‬د‪ .‬م�صطفى تركي ‪.‬الكيمياء العامة ‪ .‬دار الم�سرة ‪.‬‬ ‫‪ – 20‬د‪� .‬أحم ��د ا�س�ل�ام ‪ ,‬د‪ .‬م�صطف ��ى عمارة ‪� .‬أ�س� ��س الكيمياء العامة وغير الع�ضوي ��ة ‪ .‬دار الفكر‬ ‫‪ -21‬ديفيد �إ‪.‬غولدبرغ ‪ . )2001(.‬الكيمياء الجامعية ‪� .‬أكاديميا �إنترنا�شيونال ‪ .‬بيروت ‪ .‬لبنان‬ ‫‪ -22‬ترجمة د‪ .‬محمد دب�س ‪ ) 2002 ( .‬معجم الكيمياء الم�صور‪� .‬أكاديميا �إنترنا�شيونال‪ .‬بيروت ‪ .‬لبنان‬ ‫‪ -23‬د‪ .‬محم ��د على خليف ��ة ‪1417 ( .‬هـ ) ‪ .‬كيمياء المجموعات الرئي�سية ‪ .‬مطابع جامعة الملك‬ ‫�سعود‪ .‬الريا�ض‪.‬‬ ‫‪ -24‬د‪ .‬محم ��د عم ��اد ع�ص ��ام الدين ‪1424 ( .‬ه� �ـ) ‪ .‬الإبداع ف ��ى تدري�س العلوم‪ .‬مكتب ��ة المتنبي ‪.‬‬ ‫الدمام ‪ .‬المملكة العربية ال�سعودية‬ ‫‪ -25‬د‪ .‬عبد الرزاق جعفر ‪2002 ( .‬م ) ‪ .‬طرق تدري�س الكيمياء ‪ .‬جهينة للتوزيع والن�شر ‪ .‬الأردن‬ ‫‪ – 26‬مكتب التربية العربى لدول الخليج ‪ .‬كيمياء ال�صف العا�شر ‪.‬‬ ‫‪ -27‬د‪� .‬إبراهيم �صالح المعتاز ‪ ,‬د ‪ .‬محمد �أبو الح�سن ( ‪1408‬هـ ‪1988 -‬م) ال�سالمة فى المختبرات‬ ‫والم�صانع الكيميائية ‪ .‬مكتبة الخريجى ‪ .‬الريا�ض ‪ .‬المملكة العربية ال�سعودية‬ ‫‪ -28‬د‪� .‬إبراهي ��م ب�سيوني عمي ��رة ‪� .‬أ ‪ .‬بدرية محمد ‪1986 ( .‬م ) احتياطات الأمان فى تعليم وتعلم‬ ‫الكيمياء‪ .‬دار المعارف ‪.‬‬ ‫‪ – 29‬د‪ .‬ح�س ��ن محم ��د ال�سوي ��دان ( ‪1997‬م) ‪ .‬علوم تلوث البيئ ��ة ‪ .‬دار الخريجي للن�شر والتوزيع ‪.‬‬ ‫الريا�ض ‪ .‬المملكة العربية ال�سعودية‬ ‫‪� – 30‬أ ‪ .‬مح ��ي الدي ��ن عبد الحميد ( ‪ 1415‬هـ) ‪ .‬عالج نف�سك بم ��اء زمزم ‪ .‬دار القاد�سية ‪ .‬جدة ‪.‬‬ ‫المملكة العربية ال�سعودية‬