ورية الجمهورية العربية الس

وزارة التربية

الكيمياء

كتاب المدرس

مرحلة التعليم الثانوي

الثالث الثانوي العلمي

2012 - 2013 م

1433 هـ

املؤسسة العامة للطباعة

3

ةم

دق

مل

ا

بالقرار المشكلة العليا التوجيهية اللجنة الكتاب هــذا تــأليف على أشــرفت الوزاري رقم 943/2053 تاريخ 2010/4/1

املوؤلفون

ــامــــلــــك الــــشــــوا ــن ــه بـــــشـــــار م

قنديل فـــاروق د. حسن جريكوسد.

محمد نوفل أبو عليعبد الستار النداف

عماد إبراهيم

التدقيق العلمي

د. فرح سليمان المطلق

د. عدنان كودأل

د. يمن أتاسي

تصميم الغالفالتنضيدرسوم الكتابالتدقيق اللغويمراجعة

عبد هللا بويحيىعمر أبو دان

ملك الشواجميلة عبلةفراس حوش

م. عزت تلجةفراس حوش

اإلشراف الفنيفراس حوشاإلخراج الفنيم. عزت تلجة

م. عماد الدين برما

ف: ملك ال�شوا - ب�شار مهنا من�شقا ال�ش

4

ةم

دق

مل

ا

مدخل

المعلومات واالتصاالت وإمكانية الحصول على العلوم وتقانة الكبير الحاصل في مجال التطور إن

المعارف من مصادر مختلفة؛ يضعنا أمام تحديات كبيرة، فلم يعد الكتاب المدرسي الوسيلة التعليمية الوحيدة

للمعرفة العلمية، وإنما أصبح واحدا من مصادر المعرفة في عصر مليء بمصادر تعلمية أخرى.

لهذا يأتي هذا الدليل في إطار خطة وزارة التربية بالتركيز على الطالب ونشاطاته التفاعلية، وقد تم

إعداد هذا الدليل ليكون أداة مساعدة يستنير به المدرس في تحسين أدائه وجعل تدريسه عملية وظيفية

التعلم استراتيجيات إلى تستند التي الحديثة التعلم نظريات في ضوء سليمة تربوية أسس على تعتمد

النشط.

وبذلك نرتقي بالمدرس لتفعيل دوره ميسرا للمناقشة ومرشدا لعملية التعلم، فهو موجه للنشاط ومرافق

للبحث والتقصي واالكتشاف، حيث يعمل على تنمية الوعي ويثير االهتمام لدى الطلبة.

مختلفة تعلم مصادر على اعتمادا الفريق ضمن والعمل التعلم دافعية تحفيز من يمكن ما وهذا

واستراتيجيات تنمي مهارات التفكير العلمي وبخاصة العليا منها.

الوقت نفسه يمكنه الدليل، ولكنه في المدرس على هذا الممكن أال يعتمد أنه من غير يبدو وهكذا

استعمال بعض طرائقه واإلضافة عليها؛ مما يمكنه من المبادرات واستخدام الطرائق الفعالة.

يتضمن دليل المدرس لمادة الكيمياء:أوال: فلسفة بناء المنهاج وخصائصه:

: خصائص منهاج الكيمياء وبنيته ◄

1- الحداثة العلمية.

2- التطبيق والتجارب العملية:

. أهمية ا لتجارب بالنسبة لعلم الكيمياء

. دور المدرس قبل وأثناء وبعد إجراء التجربة

. قواعد السالمة واألمان

. نموذج تقرير الطالب حول تنفيذ التجربة

نموذج بطاقة تقويم.

استراتيجيات تدريس الكيمياء والتركيز على: ◄

التفاعل بين الطالب والمدرس.

. التفاعل بين الطلبة أنفسهم

5

ةم

دق

مل

ا. التركيز على التعلم من خالل نشاط المتعلمين

. التعلم التعاوني ضمن فريق

. مصادر التعلم

ثانيا: تنفيذ الوحدات:درس نموذجي منفذ من كل وحدة على األقل يتضمن: ◄

1- أهداف الدرس.

2- مراكز االهتمام.

3- األدوات واألجهزة الالزمة.

4- االستثارة الموجهة.

5- أنشطة الدرس.

6- مراحل تنفيذ الدرس ونتائجه.

7- تقويم مرحلي دون حل.

8- تقويم نهائي مع الحل.

على: بقية الدروس غير النموذجية، وتشتمل ◄

1- أهداف الدرس.

2- مراكز االهتمام.

3- أنشطة الدرس وأدواتها الالزمة.

4- تقويم نهائي.

5- أسئلة في نهاية كل وحدة.

6- أنشطة ال صفية.

فهرس للدليل. ◄

زمالئنا طموحات ويلبي النوعي، التربوي المشروع هذا مستوى في الدليل هذا يكون أن نتمنى

الثروة يمثلون الذين طلبتنا لدى بثقة التربوية أداء رسالتهم من يمكنهم ما فيه يجدوا وأن المدرسين،

البشرية لوطننا..

وهللا ولي التوفيق

المؤلفون

6

ةم

دق

مل

ا

خ�صائ�ص منهاج الكيمياء

فلسفة المنهاج.

أهمية تدريس الكيمياء.

األهداف العامة لمنهاج الكيمياء.

استراتيجيات تدريس منهاج الكيمياء.

المعايير الخاصة ومؤشرات األداء.

خصائص المدرس.

الوحدات الرئيسية /عناوينها/.

إرشادات السالمة في المختبر.

بين يدي المدرس:ة التي أعدتها وزارة نضع بين أيديكم دليل المدرس للكيمياء للصف الثالث الثانوي ، وذلك ضمن الخط

التربية في الجمهورية العربية السورية.

ز الدليل على أسلوب الحوار والمناقشة بين المدرس والمتعلم، ليجعل من الطالب متعلما نشطا، رك

را. ومحورا للعملية التعليمية / التعلمية، وليجعل من المدرس مرشدا ميس

المدرس بين والتواصل التدريس في طرائق اإلثرائية األساليب من عددا الدليل هذا ويعتمد كما

والطالب من خالل تجهيزات مخبرية متميزة في كل مادة علمية.

باإلضافة إلى تغيير الطرائق التقليدية التي كانت سائدة في التعليم، بحيث تتاح أمام الطالب )قاعدة

واسعة من مصادر المعلومات المرتبطة بالمنهاج الدراسي(.

الطالب، لتربية ممكن بذل كل جهد التربوية العملية القائمين على أنه مطلوب من جميع وال شك

ليكون: اإلنسان العصري، القادر على التفكير السليم البناء، المزود بالمعرفة والمهارات التي تمكنه من

تحقيق التالؤم مع طبيعة عصره وخصائصه، والبيئة من حوله وما يطرأ عليها من تغيرات وتطورات

سريعة ومتالحقة.

ونحن إذ نضع هذا الدليل بين أيدي زمالئنا المدرسين فإننا نأمل أن نكون قد وفقنا في تقديم بعض العون

لهم، وأن يغنوه بخبراتهم وتجاربهم في طرائق التدريس الفعالة، وأن يوافونا بمالحظاتهم ومقترحاتهم

بغية تطويره في المستقبل.

7

ةم

دق

مل

افلسفة المنهاج:

أوال: تعريف علم الكيمياء:هذه ترافق التي والطاقة عليها تطرأ التي والتحوالت وخاصياتها وبنيتها المادة بدراسة يقوم علم

حيث الكيميائية؛ والمواد واألجهزة األدوات ومستخدما والتجربة، المالحظة على معتمدا التحوالت،

يستطيع الكيميائي عند معرفة خاصيات المواد الكيميائية إيجاد استعماالت مناسبة لها، واصطناع مواد

جديدة لخدمة اإلنسان وسعادته بوساطة البحث العلمي األساسي والتطبيقي والتطور التقني.

لعلم الكيمياء طبيعة خاصة وبنية تركيبية مميزة تغاير بقية فروع العلوم، وله عدة فروع أهمها:

الكيمياء النووية، الكيمياء البنيوية، الكيمياء الالعضوية، الكيمياء العضوية، الكيمياء التحليلية،

الكيمياء الضوئية، الكيمياء الفيزيائية، الكيمياء الحيوية، الكيمياء البيئية ... كما أن له مسلمات وأهدافا

خاصة.

ثانيا: أهمية تدريس الكيمياء:تتضح أهمية تدريس الكيمياء في ضوء المالحظات واالعتبارات اآلتية:

التعرف على المواد وبنيتها وتركيبها وخاصياتها والتحوالت التي تطرأ عليها، وتفسير كل ما يتعلق ■■

بذلك.

بناء شخصية الطالب ليكون مواطنا صالحا وقادرا على اختيار مستقبله المهني. ■■

التعريف باآلثار السلبية الناتجة عن التلوث البيئي الناجم عن التفاعالت الكيميائية ومخلفات المصانع ■■

الكيميائية.

تدريب الطالب على التطبيقات العلمية للمعارف والمفاهيم الكيميائية التي يدرسونها، بما يعينهم ■■

على حسن التعامل مع البيئة.

إكساب الطالب المرونة في التفكير العلمي الناقد، وتقبل آراء اآلخرين والمناقشة بروح واعية. ■■

اكتساب مهارات العمل الجماعي وروح التعاون فيما بينهم. ■■

تنمية مهارات التعلم الذاتي تحقيقا لعمليات التعلم المستمر. ■■

البحث خالل من اليومية الحياة في العلمي األسلوب استخدام نحو اإليجابية االتجاهات تنمية ■■

واالستقصاء واألمانة العلمية.

تنمية القدرة على االكتشاف واإلبداع. ■■

8

ةم

دق

مل

ا

ثالثا: األهداف العامة لمنهاج مادة الكيمياء:تتضمن هذه األهداف :

1- امتالك الطالب لمجموعـة من المعـارف والخبرات والمهـارات من خالل:

معرفة المفاهيم واألسس التي يقوم عليها علم الكيمياء. ■■

فهم بنية المادة وخواصها. ■■

تفسير التبادالت بين المادة والطاقة. ■■

كتابة معادالت التفاعالت الكيميائية وموازنتها. ■■

حل التمارين والمسائل. ■■

التعرف على األدوات واألجهزة والمواد الكيميائية، وكيفية التعامل معها. ■■

وسليم. اكتساب المهارات التجريبية التي تسمح بتنفيذ تجارب مخبرية بشكل دقيق ■■

والهواء والماء التربة تلوث دراسة خالل من البيئة سالمة في الكيمياء دور الطالب إدراك -2

والغذاء.

3- تعرف خاصيات المادة الحية ومكوناتها من خالل دراستها بأساليب مختلفة. رابعا: استراتيجيات تدريس منهاج الكيمياء:

يعتمد تدريس كل وحدة من وحدات الكيمياء على: التعلم النشط، الحوار والمناقشة، التفاعل بين الطلبة

والمدرس وبين الطلبة أنفسهم، حل المشكالت، التعلم الذاتي، التركيز على التعلم من خالل نشاط الطالب،

االكتشاف، التعلم التعاوني، التركيز على مصادر التعلم.

يتخلل المنهاج النظري لمادة الكيمياء مجموعة من األنشطة والتي بمجملها تشمل تعميق االتجاه التطبيقي،

الحداثة العلمية، المشروعات، وتدخل في المنهاج المقرر للمادة.خامسا: المعايير الخاصة ومؤشرات األداء:

1- يفهم الطالب التفاعالت النووية وتأثيراتها.

2- يفهم الطالب تبادالت الطاقة خالل التغيرات الفيزيائية والكيميائية للمادة.

3- يفهم الطالب الحركية الكيميائية والعوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي.

4- يفهم الطالب التوازن الكيميائي والعوامل المؤثرة في حالة التوازن.

5- يفهم الطالب الحموض واألسس.

6- يفهم الطالب األمالح في محاليلها المائية.

7- يفهم الطالب المعايرة.

8- يفهم الطالب المركبات األساسية في الكيمياء العضوية.

9

ةم

دق

مل

اس: سادسا: دور المدر

س في تدريب الطالب على: يبرز دور المدر

التعبير عن نفسه، كيفية حل المشكالت، التفكير الناقد، اتخاذ القرار، التفكير المبدع، التحليل، التفكير

المنتج، التخطيط.

وأن يجعل من الطالب متعلما ومثقفا في آن واحد، وذلك من خالل اتصاله بالعالم الخارجي عن طريق

وسائل االتصال المتعددة ومنها اإلنترنت و.....، كي يصبح لدى هذا الطالب رصيد كبير من المعرفة.

س في التعرف على مستويات الذكاء عند الطلبة. كما ويبرز دور المدر

سابعا: إرشادات السالمة العامة في المختبر:إن طبيعة العمل المختبري الكيميائي تحتاج إلى تقيد تام ببعض القواعد، وذلك حرصا على سالمتك

وسالمة األشخاص المجاورين لك، وتأكيدا لنجاح تجاربك.

الهدف:اتباع قواعد السالمة األساسية في المختبر. 1 .

تطبيق أساسيات التعامل األولي مع اإلصابات )الجروح، الحروق، التسمم بالمواد، التعامل مع 2 .

المواد وخاصة الخطرة والتخلص منها بطريقة صحيحة(.

المحافظة على المواد واألدوات واألجهزة المستخدمة في الكيمياء. 3 .

استخدام المواد واألدوات واألجهزة المستخدمة في الكيمياء بصورة صحيحة.. 4

إن السالمة بمفهومها الحديث والشامل تعني المحافظة على:

A( اإلنسان )طالب، مدرس، إداري، مستخدم( داخل المدرسة وخارجها.

B( أثاث المدرسة وموجوداتها.

C( األجهزة واألدوات والمواد المخبرية.

D( البيئة المحيطة من ماء وهواء وتربة.

للمحافظة على السالمة يجب مراعاة قواعد السالمة اآلتية:

القواعد األولى للوقاية في مختبر الكيمياء:وضع نظارات حماية للعينين. 1 .

عدم لمس المواد الكيميائية واستخدام السباتوال )ملعقة خاصة( لذلك. 2 .

ارتداء قفازات مناسبة )لمنع التماس المباشر(. 3 .

10

ةم

دق

مل

ا

ارتداء مئزر قطني )مريول( يحمي الجسم له أزرار من األمام ليتسنى خلعه بسهولة عند وقوع 4 .

حادث.

ارتداء أحذية تغطي القدم كاملة. 5 .

رفع الشعر وربطه إذا كان طويال. 6 .

العمل تحت ساحبة الغازات عند وجود مواد متطايرة أو تسبب أذية باالستنشاق. 7 .

احترام إشارات التنبيه والتحذير التي تلصق عادة على عبوات المواد والمركبات الكيميائية. 8 .

في حال عدم معرفة كيفية التعامل مع مادة كيميائية أو الجهل بخطورتها، علينا االستعانة بالمدرس 9 .

المشرف )أو أمين المختبر( مع العودة إلى اإلنترنت.

. 10 على جميع العاملين في المختبرات أن يتقيدوا بتعليمات السالمة من حيث التصرف أو ارتداء

وضروريا مهما أمرا يعد المختبر في كافة العاملين تعاون أن العلم مع السالمة، مستلزمات

للمحافظة على أوضاع عمل سليمة داخل المختبر.

. 11 التعرف على األماكن التي توضع فيها أجهزة األمان مثل مطافئ الحريق ومستلزماتها، واألدوية

التي تستعمل في حالة حدوث إصابة، ومصادر الماء الذي يمكن استخدامه في مثل هذه الظروف

الطارئة.

استشارة دون يعتبر ممنوعا بأي عمل القيام أو بها، ل بتجارب غير مخو القيام االمتناع عن 12 .

المسؤول في المختبر.

. 13 الحذر من العمل الذي يقوم به أحد زمالئك بجوارك.

. 14 عند مشاهدة أي خطأ من زميلك أثناء أدائه لعمل معين فتنبيهه وتحذيره من مخاطر ذلك العمل

مسؤولية تقع على عاتقك.

. 15 المحافظة على الخزائن واألبواب مغلقة والممرات نظيفة وخالية من العوائق.

. 16 في حالة حدوث انسكاب لبعض المواد يجب القيام بتنظيف األرضيات لمنع االنزالق.

. 17 اتباع اإلجراءات الموصى بها للتخلص من النفايات التي يراد التخلص منها.

. 18 يعد تخزين أو تحضير أي طعام أو شراب بالقرب من مكان العمل أمرا ممنوعا.

. 19 ال يجوز العمل بشكل منفرد داخل المختبر )أي بعدم وجود شخص آخر(.

. 20 عدم إلقاء أعواد الثقاب وهي مشتعلة في سلة المهمالت خوفا من نشوب حريق.

فأسماء فيها، التي الكيميائية المادة من والتأكد زجاجة، كل على مكتوب هو لما االنتباه 21 .

المواد الكيميائية كثيرا ما تتشابه.

11

ةم

دق

مل

ا. 22 عدم شم أو تذوق أو لمس أية زجاجة محتوية على مواد كيميائية، ما لم يطلب منك ذلك، فمعظم

المواد الكيميائية خطر وسام.

. 23 عند تسخين مادة كيميائية قابلة لالشتعال مثل )الغول(، استخدم التسخين غير المباشر، واحرص

على أال يوجد لهب بالقرب من مكان العمل.

. 24 عند تسخين أنابيب االختبار حرك األنبوب على اللهب لتوزيع الحرارة بانتظام، واحرص على

أن تكون فوهة األنبوب بعيدة عنك أو عن زمالئك.

. 25 إذا انسكبت مادة كيميائية على جسمك، اغسلها حاال بكميات كبيرة من الماء وأخبر مشرف المختبر

حاال.

بإضافة الحمض ببطء شديد وقطرة قطرة في كأس القيام بتمديد أحد الحموض، قم دائما . 26 عند

تحتوي على كمية مناسبة من الماء، مع التحريك المستمر بقضيب زجاجي حتى تتشتت الحرارة

الناتجة عن التخفيف.

تحذير

ز فقد يؤدي ذلك إلى تطاير احلمض املركز على وجهك ومالبسك ال تضف املاء أبدا إلى احلمض املرك

نتيجة التبخر الفجائي للماء املضاف إلى احلمض بتأثير كمية احلرارة الناجتة عن التمديد.

يحظر استخدام الفم بدل اإلجاصة لشفط أي مركب كيميائي. 27 .

يجب إغالق عبوة كل مركب كيميائي مباشرة عقب االنتهاء من استخدامه. 28 .

. 29 أثناء تسخين أي سائل في أنبوب اختبار يجب وضع أعلى السائل داخل اللهب وتحريك األنبوب

بصورة جانبية ومنتظمة.

أثناء التسخين نحو الوجه أو نحو اآلخرين بل ينبغي . 30 ينبغي عدم توجيه فوهة أنبوب االختبار

توجيه الفوهة باتجاه الحائط.

. 31 يجب االستعانة بملقط خشبي عند إضافة مركبات سائلة عالية التركيز إلى أنبوب اختبار أو عند

تسخين هذا األنبوب.

. 32 يجب عدم اللجوء إلى التبريد السريع لوعاء زجاجي ساخن.

12

ةم

دق

مل

ا

األخطار في المختبر: المخاطر المحتمل حدوثها في المختبر وكيفية التعامل معها:

1- الحروق الحرارية:

تحدث الحروق الحرارية نتيجة مالمسة جهاز ساخن، ولمعالجة تلك الحروق ينصح بوضع المنطقة

المصابة تحت الماء البارد مباشرة للتخفيف من الشعور باأللم وإبالغ أمين المختبر.

2- الحروق الكيميائية:

تحدث الحروق الكيميائية نتيجة مالمسة الجلد أو األغشية المخاطية لمادة كيميائية. وللوقاية من تلك

ل: اإلصابات يفض

A ( استعمال النظارة الواقية والمعطف المخبري.

B ( توخي الحذر عند تمديد الحموض.

3- الجروح بسبب األواني الزجاجية:

لألجهزة الخاطئ االستعمال عند تحدث

الزجاجية، أو استعمال أوان زجاجية مكسورة.

وعند حدوث اإلصابة بالجرح يجب تركه يدمى

لفترة صغيرة ثم يغسل تحت الماء الجاري، وتجرى

بعض الغرز الطبية عند الحاجة.

4- الحرائق المشتعلة:

في الكيميائية المواد بعض خلط نتيجة تحدث

ض المواد القابلة تفاعل ما بطريقة خاطئة، أو تعر

حدوث وعند بنزن. موقد للهب مثال لالشتعال

اإلصابة بالحريق يجب االنبطاح أرضا والتقلب ببطء مع لف الجسم ببطانية مضادة للحريق أو تعريض

الجسم لماء بارد )دوش(.

م: 5- التسم

ينصح بعدم لمس المواد الكيميائية، واستخدام ملعقة خاصة.

13

ةم

دق

مل

االرموز التي تحملها بعض المواد الكيميائية

تحمل أواني المواد الكيميائية الخطرة ملصقات تتضمن رموزا تشير إلى مخاطر هذه المواد.

االحتياطات الضروريةمخاطر المادةداللتهالرمز

مادة ضارة ومهيجة

تهيجــات تســبب والعيون الجلــد في

والجهاز التنفسي

تجنــب تماس هــذه المواد مــع الجلد والعيون وكذلك تجنب استنشاقها

مواد سامة وقاتلة

مــواد خطــرة، قــد تؤدي إلى الموت

تفــادي تماس هــذه المواد مــع الجلد والمالبس

الجــروح مواد آكلة تســبب والحروق

تفــادي تماس هــذه المواد مــع الجلد والعيون والمالبس

مواد قابلة لالشتعال

لالشــتعال قابلــة بسهولة

يجــب وضع هــذه المواد بعيــدا عن كل لهــب، وإحكام إغــالق القوارير التــي تحتوي علــى هذه المــواد بعد

استعمالها

علــى مادة مؤكسدة تســاعد وضع هذه المواد بعيدا عن كل لهباالحتراق وتنشطه

مواد قابلة لالنفجار

االنفجــار تســبب الصدمــات نتيجــة

والتسخين

تفادي الصدمات واالحتكاكات التي قد تتعرض لها هذه المواد

مواد ضارة تجميــع المــواد الملوثة فــي األماكن تسبب تلوث البيئةبالبيئة

المخصصة لها

14

ةم

دق

مل

ا

بع�ص الأدوات والأجهزة يف خمترب الكيمياء

األدوات:

فرشاة تنظيف أنابيب االختبار:

فرشاة لها يد من سلك معدني تستخدم لتنظيف األواني الزجاجية الضيقة كأنابيب االختبار.

أدوات ضخ أو سحب السوائل:

أ- قارورة غسيل من البالستيك:

تصنع من البالستيك المرن حيث يضغط على جدارها، فيندفع الماء خارجها.

15

ةم

دق

مل

اب- قطارة:

أنبوبة طرفها مسحوب ومزودة بانتفاخ من المطاط لسحب ونقل كميات صغيرة من السوائل.

:pH أوراق

تستخدم للكشف عن حموضة أو أساسية المحاليل.

مجففات:

وعاء لحماية المواد من الرطوبة.

16

ةم

دق

مل

ا

ماسك البوتقة:

األدوات من وغيرهما أو غطائها البوتقة لحمل ويستخدم الخشب، أو النيكل أو الحديد من يصنع

الزجاجية والخزفية.

ماسك ثالثي الشوكة

قوارير: لحفظ المواد الكيميائية.

قارورة بالستيكية

حامل أنابيب االختبار:

مصنوع من الخشب أو البالستيك لحمل أنابيب االختبار في وضع رأسي )إذا كانت فارغة لتجف أو

موجود فيها سوائل أو محاليل(.

17

ةم

دق

مل

احامل معدني بثالث أرجل:

)الكؤوس( األوعية لحمل ويستخدم الحديد، من يصنع

المحتوية على المحاليل أو السوائل الكيميائية أو المواد الصلبة.

المثلث أو المعدنية الشبكة عادة توضع المعدني الحامل وفوق

الخزفي قبل وضع األوعية المراد تسخينها.

ماسك أنابيب اختبار:

يصنع من معدن مرن ويستخدم لمسك أنابيب االختبار.

القمع:

أداة تتكون من قسم علوي مخروطي الشكل )فم القمع( ينتهي بقسم أسطواني ضيق.

يسهل استخدام القمع عملية صب السوائل أو ملء حبيبات المواد المختلفة في األواني واألوعية.

تصنع األقماع من الفوالذ غير القابل للصدأ أو من الزجاج أو من اللدائن المختلفة.

18

ةم

دق

مل

ا

قمع فصل:

كميات إلضافة يستخدم الزجاجية، الكيميائية المختبرات أدوات أحد هو

محدودة من المواد الكيميائية السائلة وبشكل بطيء إلى مزيج التفاعل على شكل

قطرات. يتم التحكم بكمية المواد المضافة من خالل صنبور زجاجي مدمج مع

جسم القمع.

أنبوبة من المطاط:

تستخدم لتوصيل السوائل أو الغازات إلى األجهزة المختلفة.

أنبوب اختبار:

هو أداة مخبرية زجاجية ذات فتحة من األعلى يتم استخدامها

الكيميائية والسوائل. في المحاليل والمواد أو خلط نقل أو لصب

بعض الحاالت يكون أنبوب االختبار مصنوعا من البالستيك.

تتوافر أنابيب االختبار بأحجام وقياسات مختلفة.

السحاحة:

أنبوب أسطواني زجاجي مدرج في نهايته صنبور.

حجوم لتعيين وتستخدم مختلفة، بحجوم الزجاج من تصنع

المحاليل أثناء عمليات المعايرة.

19

ةم

دق

مل

ادورق مخروطي )أرلنماير(:

يصنع من الزجاج بحجوم مختلفة، ويمكن تسخينه

إذا كان مصنوعا من الزجاج البيركس*.

علبة نماذج الجزيئات:

إجاصة ماصة:

مصنوعة من المطاط تستخدم في ملء الماصة بالمحلول.

* نوع من الزجاج مصنوع بطريقة خاصة ليتحمل درجات عالية من الحرارة كما يتحمل الصدمات الحرارية.

20

ةم

دق

مل

ا

فرن تجفيف:

مجفف لألدوات الزجاجية.

موقد غولي:

يمأل )غوال( ويغمس فيه فتيل، ويستخدم في أغراض التسخين.

ورق الترشيح:

الدقيقة ورق نصف نفوذ يستخدم لفصل المواد الصلبة

الموجودة في الطور السائل من خالل عملية الترشيح.

توضع ورقة الترشيح غالبا في القمع، ومن ثم يتم صب

السائل المراد ترشيحه عليها.

يستخدم ورق الترشيح في المختبرات الكيميائية، كما في

العديد من التطبيقات اليومية مثل مغلفات الشاي وغيرها،

أما ورق الترشيح الخالي من الرماد فإنه يستعمل في عمليات

التحليل الوزني في الكيمياء التحليلية.

21

ةم

دق

مل

اشبكة التسخين:

تصنع من أسالك معدنية وتغطى باألميانت، وتستخدم لتوزيع لهب موقد بنزن بانتظام على الوعاء

المراد تسخينه.

قفازات للحماية:

تستعمل القفازات تجنبا لمالمسة المواد الكيميائية أثناء التجارب العملية.

ميزان حرارة زئبقي )الترمومتر(:

يصنع من الزجاج وله انتفاخ ممتلئ بالزئبق.

22

ةم

دق

مل

ا

الكأس الزجاجية أو )البيشر(:

)من األلمانية Becher بمعنى كأس(، وعاء يصنع غالبا من الزجاج ويستخدم لتحريك وخلط ومزج

السوائل في المختبرات الكيميائية. الكؤوس الزجاجية المستخدمة في المختبرات لها شكل أسطواني ذو

قعر مسطح، ولها قياسات مختلفة من بعض الميلليلترات إلى العديد من الليترات.

يتم صنع الكأس الزجاجية المختبرية من زجاج البوروسيليكات الذي يمتاز بأنه متين ومقاوم للحرارة

وشفاف.

ج(: جة )أو المقياس المدر األسطوانة المدر

إحدى تجهيزات المختبرات الكيميائية الزجاجية.

تستخدم لقياس حجوم السوائل بدقة جيدة نسبيا من أجل التطبيقات الكيميائية المختلفة، حيث إنها تعد

أكثر دقة من الدوارق المختلفة.

كما يوحي االسم فإن األسطوانة المدرجة عبارة عن إناء زجاجي على الغالب له شكل أسطوانة عليها

تدريجات من الخارج، وله قاعدة واسعة.

عند قراءة الرقم الدال على حجم السائل الموجود في األسطوانة المدرجة يجب االنتباه إلى القراءة

السليمة، وهي النظر إلى أسفل تقعر السائل الموجود في األسطوانة.

23

ةم

دق

مل

ا

البوتقة:

المخبرية عند العينات يحوي لكي وذلك الكيميائية المختبرات في يستعمل الفنجان إناء على شكل

تسخينها لدرجات حرارة مرتفعة، على سبيل المثال: عند وضع العينات في المرمدة*.

بعض وفي السيراميك من غالبا وتصنع الفلزات. مصهور سكب أجل من أيضا البوتقة تستخدم

األحيان من المعادن.

يستخدم غالبا غطاء مع البوتقة لمنع تطاير العينات منها، كما يستعمل حامل معدني )ملقط( لتجنب

مالمسة البوتقة الساخنة أثناء إخراجها من الفرن.

* المرمدة: أداة للتسخين المتجانس البطيء )بواسطة الرماد الحار سابقا، ويستخدم اآلن التسخين الكهربائي(.

24

ةم

دق

مل

ا

األجهزة:

أوال- موقد بنزن:

من المعدات الضرورية في أي مختبر كيميائي، وهو موقد يعمل على الغاز )غالبا البوتان( ويصدر

لهبا ناريا منفردا. ويستخدم للتسخين أو للتعقيم.

سمي بهذا االسم نسبة إلى الكيميائي األلماني روبرت بنزن )Robert Bunsen( الذي ابتكره في عام

.1854

:)pH meter( ثانيا- جهاز مقياس الحموضة

هو جهاز لقياس درجة حموضة المحاليل الكيميائية.

درجة الحموضة:

H3O في محلول مائي، تقيس تركيز أيونات +

إليه في قائمة األلوان الخاصة وهو الرقم المشار

بنتائج الكاشف الورقي العالمي.

وهذا الجهاز هو أحد األجهزة المتطورة لقياس

الحموضة pH، ودرجة الحرارة، حيث تصل نسبة

الدقة فيه إلى )±1%(.

دقة من التأكد أوال عليك الجهاز والستخدام

قياسه وذلك بإجراء عملية معايرة وذلك باستخدام

محاليل ذات pH ثابت تعرف باسم المحاليل الموقية

لكل من: درجة الحموضة ودرجة الحرارة.

25

ةم

دق

مل

ا

ثالثا- الموازين:

ميزان إلكترونيميزان ذو كفتين

رابعا- جهاز هوفمان لتحليل الماء:

26

ةم

دق

مل

ا

:Vacumtube خامسا- أنبوب االنفراغ الكهربائي

يوضح الشكل تأثير كل من الحقل الكهربائي والحقل المغناطيسي على الحزمة اإللكترونية.

27

ةم

دق

مل

ااإر�صادات عملية

1- استعمال موقد بنزن: والحصول بنزن لموقد صحيح استعمال أجل من

على لهب أزرق، نتبع الخطوات اآلتية:

نقرب عود ثقاب مشتعال من أعلى المنفذ.

نفتح صنبور الغاز.

عندما ونتوقف الهواء، فشيئا ضابط شيئا ندير

يصبح اللهب أزرق بال صفير.

بعد االستعمال نقفل الموقد وأسطوانة الغاز.

2- تسخين أنبوب اختبار: نضع المادة التي نريد تسخينها داخل األنبوب، على أال يتعدى حجمها ثلثه.

نمسك األنبوب قريبا من فوهته بوساطة ملقط.

نميل أنبوب االختبار مع تحريكه بشكل دائري

الحائط، نحو فوهته موجهين التسخين خالل

نحو الساخنة المواد انقذاف خطر لتفادي

الوجه.

يوضع قعر اإلناء عند ثلث اللهب األسفل )أعلى

درجة حرارة(.

نضع عند نهاية التسخين أنبوب االختبار برفق

في حامل أنابيب.

3- االحتياطات:ره. استعمال أنبوب من نوع معين صالح للتسخين لتفادي تكس

أو غير االنتباه والتركيز معا عند تسخين المواد حتى ال تقذف خارج األنبوب، فتحدث حروقا

ذلك.

عدم تسخين أي مادة غير معروفة، إال بعد الحصول على معلومات كافية عنها.

ق المادة الموجودة في األنبوب. عدم شم وتذو

.) Spatule( عدم مسك المواد باليد، واستعمال ملعقة

28

ةم

دق

مل

ا

كيف ت�صتخدم هذا الدليل

وامل�صطلحات العلمية

كيف تستخدم هذا الدليل؟تتضمن صفحة المدرس العناصر اآلتية لكل وحدة ولكل درس:

1- مقدمة الوحدة:

وتشمل الموضوعات والدروس التي تتضمنها الوحدة، وأهداف دراسة هذه الموضوعات، وأهميتها

للطالب.

2- يبدأ كل درس بخلفية:

تذكر المدرس بخبرات الطالب السابقة، وموقع الدرس وما فيه من مفاهيم ومهارات.

هذه الخلفية للمدرس، وليست بداية للدرس.

3- مربع البيانات المهمة:

A . الزمن الالزم لتدريس هذا الدرس:

سيالحظ المدرس أن بعض الدروس تتطلب حصة واحدة وبعضها يتطلب حصتين، وبعضها أكثر حسب

طبيعة األنشطة الواردة في الدرس.

B . مكان التدريس:

النقطة المختبر...... إلخ، وهذه س تدريس هذا الدرس داخل الصف أم في المدر بمعنى هل يفضل

تمكنه من االستعداد األمثل لدروسه، وعليه أن يوزع الزمن على أنشطة الدرس بما يتيح تنفيذ كل

نشاط كما ينبغي ليحقق أهدافه.

C . المواد التعليمية الالزمة:

وهنا نشير إلى الوسائل التعليمية التي سيحتاجها المدرس في هذا الدرس، سواء قام بإعدادها بنفسه أم

كلف الطالب بإحضار بعض منها، وهذه أيضا من النقاط المهمة التي ستساعده في اإلعداد للدرس.

D . محاور االهتمام في الدرس.

4- أهداف الدرس:

تحتوي على األهداف الدرسية المراد تحقيقها، ويعمل على تحقيقها من خالل تدريسه.

5- خطوات سير الدرس:

يقدم الدليل خطوات تدريس الدرس في تتابع على النحو اآلتي:

29

ةم

دق

مل

اA. تهيئة الطالب )االستثارة الموجهة(:

اهتم الدليل بتقديم بعض األفكار التي تمكن المدرس من تهيئة التالميذ وإثارة حب االستطالع لديهم

وشوقهم للدخول إلى الدرس.

مع مراعاة أال يطغى زمن االستثارة الموجهة على الزمن المخصص لباقي أنشطة الدرس. وعادة ال

يزيد زمن التهيئة على عشر دقائق.

B. عرض أنشطة الدرس:

بتنفيذ فيبدأ الدرس. إلى خطوات عرض المدرس يدخل ترابط وسالسة/ /وفي للدرس التهيئة بعد

األنشطة الواردة في هذا الجزء من الدليل.

مالحظات

إن األنشطة المقترحة في الدليل تعتمد اعتمادا كبيرا على استراتيجية األسئلة في التدريس ■

وتوصل الطالب بنفسه إلى المعلومات التي يتضمنها الدرس.

ضرورة إشراك الطالب بإيجابية في أنشطة الدرس وتشجيع التفاعل بين المعلم وبينهم وبين ■

بعضهم بعضا.

ضرورة إعطاء كل نشاط حقه من الوقت، حتى تتاح الفرصة للطالب لتعلم مضمون كل ■

درس.

C . التقييم:

يقدم لك الدليل هنا:

أنشطة تساعد على التأكد من تحقق أهداف الدرس.

أنشطة إضافية.

30

ةم

دق

مل

ا

استخدام عناصر الدليل:أوال: في مرحلة تخطيط الدرس:

أين تجد اإلجابة؟أسئلة تطرحها

ماذا سيتعلم المتعلم في هذا الدرس؟الدرس، أهداف الدرس، خلفية الوحدة، مقدمة

المصطلحات الجديدة.

والوحدات بالدروس اليوم درس عالقة ما

السابقة؟مقدمة الوحدة، خلفية الدرس.

كم من الوقت أحتاج لتدريس هذا الدرس؟

ما األدوات والوسائل التعليمية المفروض أن

أعدها لهذا الدرس؟

مربع البيانات

كيف أدرس هذا الدرس؟

كيف أنظم أماكن الطالب؟

كيف أتابع األنشطة في الحصة ؟

في استراحة الدرس

وبعد التأكد من طبيعة الدرس لك أن تبدع وتبتكر.

31

ةم

دق

مل

اثانيا: في أثناء التدريس:

أسئلة توجهها إلى نفسكخطوات عليك أن تتذكرها

1- تذكر ما ورد في خلفية الدرس. كيف يمكن االستفادة من خبرات الطالب السابقة؟

موضوع تعلم في الرغبة الطالب على تبدو هل

الدرس؟

2- ابدأ بتهيئة الطالب للتعلم.لبدء ومستعدون ومشاركون منصتون هم هل

الدرس؟ هل تعلم الطالب المفاهيم؟

على وحافظ الدرس، أنشطة اعرض -3

الحيوية والنظام.

هل يشاركون وهم متحمسون؟

هل يتعلم الطالب من بعضهم بعضا؟

هل هم مستمتعون بالتعلم؟

هل يستطيع الطالب تطبيق ما تعلموه في الدرس؟

4- قيم تعلم الطالب.

هل أحتاج إلعادة تدريس بعض األجزاء في الدرس

القادم؟التدريبات من مزيدا الطالب بعض يحتاج هل

والمراجعة؟الطالب فرصا إلظهار قدراتهم هل يحتاج بعض

قهم؟ اإلبداعية وتفو

ثالثا: بعد الدرس:

- ستراجع ما جاء في الدرس وتسأل نفسك:

هل سار الدرس كما أحب؟ كيف أتأكد من ذلك؟

هل كان الوقت كافيا؟ أم كان أطول من الالزم؟

هل تعلم الطالب المفاهيم والمصطلحات الجديدة؟

هل استمتع الطالب بالدرس؟

كيف أساعد الطالب على تحقيق األهداف التي لم يحققوها؟

32

ةم

دق

مل

ا

بع�ص الرموز وامل�صطلحات

A

Acetyleneإستيلين

Acidحمض

Acidityحموضة

Activeفعال

Alcoholكحول

Aldehydeألدهيد

Alicyclicحلقي غير عطري

Aliphaticأليفاتي، مفتوح

Alkaneألكان

Alkeneألكن

Alkoxideألكوكسيد

Alkylألكيل

Alkylationألكلة

Alkyl halideهاليدات األلكيل

Alkyneألكين

Amideأميد

Amineأمين

Amino acidحمض أميني

Anionأنيون، شرسبة

Aromaticعطري

33

ةم

دق

مل

اAtomذرة

Atomic numberعدد ذري

B

Baseأساس

Benzeneبنزن

Boiling pointنقطة الغليان

Bondرابطة

C

Carbohydratesمائيات فحمية ـ كربوهدرات

Carbonyl groupزمرة كربونيلية

Carboxyl groupزمرة كربوكسيلية

Catalystوسيط

Cationكاتيون، شارجبة

Chargeشحنة

- Cisمقرون

Combinationاتحاد

Complexمعقد

Compoundمركب

Condensationتفاعالت تكاثف

Conjugated baseأساس مرافق

Conjugated acidحمض مرافق

Covalent bondرابطة مشتركة

34

ةم

دق

مل

ا

Crackingتحطيم

Crystal latticeشبكة بلورية

Cyanideسيانيد

Cycleحلقة

Cyclicحلقي

Cycloalkaneألكان حلقي

E

Energyطاقة

Esterإستر

Esterifictionأسترة

Etherإيتر

F

Fehling solutionمحلول فهلنغ

Fermentationتخمر

Functional groupزمرة وظيفية

G

Groupزمرة

H

Halogenهالوجين

Halogenationهلجنة

Hydrationإماهة

Hydrocarbonفحم هدروجيني ـ هدروكربون

35

ةم

دق

مل

اHydrogenationهدرجة

Hydrolysisحلمهة

Hydroxy acidحمض هدروكسي

Hydroxyl groupزمرة هدروكسيلية

I

Ionأيون، شاردة

Isoelectric pointنقطة التعادل الكهربائية

Isomerمماكب

K

Ketoneكيتون

N

Neutronنيوترون

Negative chargeشحنة سالبة

Nitrationنترجة

Nitrileنتريل

Nomenclatureتسمية

Normalنظامي

Nucleophilic reagentكاشف نوكليوفيلي

Nucleus (Nuclei)نواة )نوى(

O

Olefinأوليفين )ألكن(

Oxidationأكسدة

Oxonium ionأيون أوكسونيوم

36

ةم

دق

مل

ا

P

Paraffinبارافين

Phenolفينول

Phenomenonظاهرة

Phenylفنيل

Polymerبوليمير )متعدد الجزئية(

Polymerizationبلمرة

Positive chargeشحنة موجبة

Protonبروتون

R

Reagentكاشف

Reductionاختزال

Resonanceطنين

Ringحلقة

S

Saltملح

Saponificationتصبن

Saturatedمشبع

Secondaryثانوي

Substitutionاستبدال

T

Tollen's testاختبار تولن

Triple bondرابطة ثالثية

37

ةم

دق

مل

امدلولت بع�ص فقرات الكتاب

مدلوالتهاالفقرة

معلومات إثرائية*

ويقصد بها تلك المعلومات اإلضافية حول الموضوع قيد الدراسة أو

فقرات منه يقف المتعلم الشغوف على المزيد حولها، دون أن يدخل

ما تضمنته في عمليات تقويم المتعلمين.

تذكر

هي أنواع من األسئلة المحلولة على الفكرة أو المفهوم المعروض

التدريبات أو حل تنفيذ المتعلم عند بهدف ترسيخها، ويقيس عليها

تمارين آخر الفصل.

توضيح لفكرة جزئية محددة.إضاءة علمية*

معلومات إضافية بسيطة لها عالقة بالموضوع المطروح.أضف إلى معلوماتك*

تنبيه إلى جزئية مهمة قد تغيب عن الطالب.مالحظة

معلومة بسيطة جذابة لها عالقة بالموضوع المطروح.هل تعلم؟*

المعلومات التي أشير إليها بنجمة : معلومات إثرائية، إضاءة علمية، أضف إلى معلوماتك، هل تعلم؟

هي للمطالعة.

38

ةم

دق

مل

ا

وحدات الكيمياء

الوحدة الأوىل: الكيمياء النووية

الوحدة الثانية: الكيمياء احلرارية

الوحدة الثالثة: احلركية الكيميائية

)�صرعة التفاعل الكيميائي(

الوحدة الرابعة: التوازن الكيميائي

الوحدة اخلام�صة: الكيمياء التحليلية

الوحدة ال�صاد�صة: الكيمياء الع�صوية

39

الوحدة الأوىل

الكيمياء النوويةNuclear Chemistry

40

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1الوحدة الأوىل: الكيمياء النووية

مخطط الوحدة:عدد الحصصدروس الوحدةالوحدة

4الكيمياء النوويةالكيمياء النووية

األهداف العامة للوحدة: يتعرف رمز النواة والجسيمات األولية.

يتعرف نماذج النواة.

يتعرف االستقرار النووي .

يتعرف النشاط اإلشعاعي الطبيعي

يتعرف عمر النصف للعناصر المشعة.

يصوغ التفاعالت النووية بمعادالت رمزية.

يصنف التفاعالت النووية .

يذكر االحتياطات الالزمة للحماية من المواد المشعة.

يثمن دور الطاقة النووية في المجاالت السلمية.

مراكز االهتمام: نماذج النواة.

االستقرار النووي. طاقة االرتباط في النواة.

. γ أشعة ، β جسيمات ، α جسيمات سلسلة النشاط اإلشعاعي.

. α التحول من نمط

. β التحول من نمط عمر النصف للعناصر المشعة.

تفاعالت االلتقاط.

تفاعالت التطافر. تفاعالت االنشطار. تفاعالت االندماج.

41

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 تنفيذ درس الكيمياء النووية

االستراتيجيات التدريسية المستخدمة:العصف الذهني، الحوار والمناقشة، االستكشاف واالستقصاء، العمل التعاوني.

مراحل تنفيذ الدرس:مدخل :

1. جذب انتباه الطالب - النشاط االستهاللي: )اختبار المعلومات السابقة للطالب(

اطرح أسئلة افتتاحية الدرس:

مم تتكون الذرة؟ مم تتكون النواة؟

كم مرة يكبر نصف قطر ذرة عنصر الهدروجين عن نصف قطر نواته؟

يذكر المدرس بالمفاهيم التي مرت مع الطالب في الصفوف السابقة.

العدد الذري)Z( = عدد البروتونات داخل النواة.

العدد الكتلي )A( =عدد البروتونات + عدد النيوترونات.

ما نظائر عنصر؟ وما أوجه التشابه واالختالف بينها؟

نظائر عنصر ما: ذرات من العنصر لها العدد الذري )Z( نفسه، وتختلف بعدد النيوترونات )N( أي

فيزيائية العنصر خاصيات كيميائية مشتركة وخاصيات الكتلة )A(، يكون لجميع نظائر تختلف بعدد

مختلفة، واعتمادا على اختالفها في الكتلة يتم فصل بعضها عن بعض في جهاز مطياف الكتلة.

للهدروجين ثالثة نظائر:

. )13 H( التريتيوم ، )1

2 H( الديتيريوم ، )11 H( الهدروجين

تتشابه نظائر العنصر في العدد الذري )أي في عدد البروتونات(، وفي الخاصيات الكيميائية.

تختلف نظائر العنصر في عدد الكتــــــلة )أي في عدد النيوترونات(، وفي الخاصيات الفيزيائية.

بنية النواة: يعرض المدرس لوحة توضح دالالت الرموز، ويعرف الجسيمات األولية.

2- عرض الدرس :

استخدام صورة افتتاحية الدرس )وسيلة مرئية(.

ل الصورة. س الطالب فترة لتأم يعطي المدر

يسجل المدرس على السبورة نموذجي النواة .

42

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

النواة:1ط للنواة ، تتكون النواة من بروتونات ونيوترونات ، وتسمى مجتمعة بالنويات ، يبدأ المدرس بشرح مبس

88( حيث يمثل الرقم العلوي العدد الكتلي، ويمثل الرقم 228 Ra مثل نواة الراديوم( Z

A X تمثل النواة بالرمز

السفلي العدد الذري.

االستقرار النووي: الدال على البياني الرسم المدرس يوضح

البروتونات على الـنيوترونات نسب

منطقة في تتجمع التي المستقرة؛ للنوى

عدد ازدياد مع االستقرار بنطاق تعرف

الـنيوترونات.

يناقش المدرس مع الطالب دالالت الرسم

البياني ويسجل على السبورة :

الفكرة األولى : عندما تكون النوى فوق هذا

الحزام، وهذا يعني أن تضم نسبة أكبر

من تلك التي للنوى الواقعة ضمن الحزام

والتي لها العدد الذري ذاته. ولتخفيض هذه

النسبة وللعودة إلى داخل الحزام فإن هذه

تسمح التي اآلتية للعملية تخضع النوى

بإطالق جسيم وفق المعادلة اآلتية:10 n 1

1 p +

ثم يدون المدرس على السبورة مثاال على إطالق جسيم بيتا مؤكدا على أن إطالق جسيم يؤدي إلى

زيادة عدد البروتونات في النواة بمقدار )1( وانخفاض في عدد النيوترونات بمقدار )1( أيضا.146 C 14

7 N +

الفكرة الثانية: عندما تكون النوى تحت هذا الحزام ، فإن النوى تتمتع بنسبة أقل من تلك الموافقة

للنوى الواقعة داخل الحزام والتي لها العدد الذري ذاته، ولزيادة هذه النسبة ومن ثم العودة إلى حزام

0 ، ويكتب المدرس المعادلة اآلتية:االستقرار تسعى النوى إلى إصدار بوزيترونات 1+

11 P 1

0 n + 0+1

43

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 الفكرة الثالثة: إن أكثر النوى استقرارا هي تلك التي تحوي أحد األعداد السحرية:

126, 82, 50, 28, 20, 8, 2 نيوترونا أو بروتونا، إن هذا االستقرار الزائد عند بعض األعداد يساند

النظرية القائلة بأن النيوكلونات في النواة كاإللكترونات في الذرة تقع عند مستويات طاقة معينة )نموذج

الطبقات - ماير(.

كيف توضح نقص الكتلة واالستقرار النووي؟ بما أن الذرة تتألف من البروتونات والنيوترونات واإللكترونات فال بد أن تكون كتلة الذرة حاصل جمع

كتل ما تحتوي عليه من هذه المكونات منفصلة، لكن هذا ليس واقعيا.

اشرح مثاال على السبورة:

2 حيث حسبت كتل مكونات هذه الذرة مجتمعة كما يلي:4He لنتأمل ذرة الهليوم

2.014552 amu=1.007276 × 2(: بروتونان amu(

2.017330 amu=1.008665 × 2(: نترونان amu(

0.001097 amu=0.0005486 × 2(: بروتونان amu(

amu 4.0329799مجموع الكتل:

إال أن الكتلة الذرية المقيسة للهيليوم هي: amu 4.0026029 . وهذا يعني أن هذه الكتلة أقل بمقدار

amu 0.030377 من الكتلة المحسوبة أعاله. يطلق على هذا الفرق بين الكتلة المقيسة للذرة ومجموع

كتل بروتوناتها ونيوتروناتها وإلكتروناتها نقص الكتلة.

طاقة االرتباط النووي:كيف تفسر وجود البروتونات داخل النواة صغيرة األبعاد جدا من رتبة m )15-10( رغم قوى التنافر

الكهربائية بينها؟ ما الذي يسبب هذا الفقدان في الكتلة ؟

وفقا لمعادلة أينشتاين E=∆m.C 2 يمكن تحويل الكتلة m إلى طاقة E وبالعكس .لذلك ينتج نقص الكتلة

عن تحول الكتلة إلى طاقة لدى تكوين النواة .

يبين المدرس أن:

- القوى النووية )Nuclear Forces( هائلة، وهي أكبر بكثير من القوى الكهربائية.

ن هذه هي قيمة طاقة الربط النووي Nuclear binding energy التي تعرف بأنها الطاقة الالزمة لتكو

النواة من النكليونات. ويمكن تعريف هذه الطاقة أيضا بأنها الطاقة الالزمة لشطر النواة. بذلك تكون طاقة

الربط النووي أيضا مقياسا الستقرار النواة.

44

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

طاقة الربط لكل نكليون:1تســــتخدم طاقــــة الربط لكل نكليون )نويــة( لمقارنــة اســتقرار النكليونات المختلفــة، كما هو مبين في

الشــكل 1-1. إن طاقــة الربط لكل نكليون هي طاقة الربط في النواة مقســومة علــى عدد النكليونات التي

تحتوي عليها تلك النواة. وكلما زادت طاقة الربط لكل نكليون يزداد تماســك النكليونات، يكون للعناصر

ذات الكتــل الذريــة المتوســطة طاقات ربط فــي نكليوناتها هي األكبــر بين العناصــر. ولذلك تكون هذه

العناصر هي األكثر استقرارا.

الشكل )1 - 1(

النكليونات واالستقرار النووي: للنكليونات المستقرة ميزات محددة، فعند رسم عدد البروتونات في النوى المستقرة مقابل عدد البروتونات

فيها، كما هو مبين في الشكل )2-1(، تحصل على رسم بياني شبيه بالنطاق ويسمى تجمع األنوية المستقرة

) على امتداد نســب النيوترونات على البروتونات )

نطاق االســتقرار. وتكون النوى األكثر اســتقرارا بين

الــذرات ذات األعــداد الذرية الصغيــرة هي تلك التي

تقارب نســبة النيوترونات على البروتونات فيها 1:1.

4 نظيرا مســتقرا للهليوم، حين يحتوي 2 He فمثال يكون

على نيوترونين وبروتونين وتكون نســبة تســاوي

1:1. وبزيادة العدد الذري تزداد النسبة حتى تصل

206 الــذي يحتــوي على 124 82 Pb ،إلــى 1:1.5. مثــال

نيوترونا و82 بروتونا تبلغ نسبة فيه، 1:1.5.الشكل )1-2(

45

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 وباإلمــكان تفســير هــذا الميــل من خــالل العالقة بين القــوة النوويــة والقــوى الكهربائية الســاكنة بين

البروتونــات. تتنافر البروتونات في النواة بســبب قوى التنافر الكهربائية الســاكنة. إال أن المدى القصير

للقــوة النووية يســمح لها فقط بجــذب البروتونات القريبة

جــدا منها، كما يظهر في الشــكل )3-1(. كلما ازداد عدد

البروتونــات فــي النواة تــزداد قــوى التنافــر الكهربائية

الســاكنة بين البروتونات بشكل أســرع من القوة النووية،

مما يستدعي توفر عدد أكبر من النيوترونات لزيادة القوة

النوويــة، والســتقرار النــواة. وفــوق العدد الــذري 83،

البزمــوت Bi، تصبــح قوى تنافر البروتونــات في النواة

كبيرة إلى درجة ال تتوفر معها نكليونات مستقرة.

تميل النوى المســتقرة إلى أن يكون عندها أعداد زوجية من النكليونات، ويحتوي أكثر من نصف النوى

المســتقرة المعروفــة على أعــداد زوجية لكل من البروتونــات والنيوترونات، بينمــا تحتوي خمس نوى

مستقرة فقط على أعداد فردية من البروتونات والنيوترونات. هذا يدل على أن استقرار النواة يكون األكبر

عندما تكون النكليونات )كاإللكترونات( زوجية.

إن أكثر النكليونات استقرارا هي تلك التي تحتوي على أحد األعداد التالية: 2، 8، 20، 28، 50، 82 أو 126

نكليونا. إن هذا االستقرار الزائد عند بعض األعداد يساند النظرية القائلة بأن النكليونات )كاإللكترونات(

تقع عند مستويات طاقة معينة. ووفقا لنموذج الطبقة النووية Nuclear shell model تقع النكليونات عند

مستويات طاقة أو طبقات مختلفة داخل النواة. ويطلق على أعداد النكليونات التي تمثل مستويات طاقة نووية

.Magic Number مكتملة 2، 8، 20، 28، 50، 82، 126 تسمية األعداد السحرية

التفاعالت النووية:تخضع النوى غير المستقرة لتغيرات تلقائية تتغير فيها أعداد البروتونات والنيوترونات. في هذه العملية

التفاعل من نوعا التغيرات هذه وتعد استقرارها. فيزداد الطاقة، من كبيرة كميات األنوية هذه تطلق

الممثلة المعادالت وفي الذرة. نواة في يؤثر تفاعل Nuclear Reaction النووي فالتفاعل النووي.

للتفاعالت النووية يجب أن يكون مجموع األعداد الذرية ومجموع األعداد الكتلية متساويين في طرفي

المعادلة. كما هو مبين في المثال اآلتي:94 Be + 4

2 He 126 C + 1

0 n

ف التحول النووي Transmutation على الحظ أنه عندما يتغير العدد الذري تتغير هوية العنصر. يعر

أنه تغير في هوية النواة، ينتج عن تغير في عدد بروتوناتها.

الشكل )1-3(

46

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

النشاط )التفكك( اإلشعاعي: 1في سنة 1896 درس هنري بيكريل العالقة المحتملة بين االنبعاث الضوئي لبعض مركبات اليورانيوم،

بعد تعريضها لضوء الشمس، وبين انبعاث أشعة X منها. قام بيكريل بلف لوح فوتوغرافي بغطاء ال

ضه لضوء الشمس؛ الحظ أن اللوح الفوتوغرافي ينفذ منه الضوء، ووضع مركبا لليورانيوم فوقه، ثم عر

يتعرض لألشعة، وإن كان محميا من ضوء الشمس؛ فجعله ذلك يعتقد أن سبب هذا التعرض هو أشعة

X المنبعثة من مركب اليورانيوم. وعندما حاول إعادة التجربة منعه الطقس الملبد بالغيوم من تعريض

اليورانيوم لضوء الشمس، لكنه دهش عندما وجد أن اللوح الفوتوغرافي كان قد تعرض لألشعة، بالرغم

من ذلك، مما يعني أن ضوء الشمس ليس مهما في هذه العملية، وأن األشعة التي أثرت في اللوح نتجت

عن التفكك اإلشعاعي. إن التفكك اإلشعاعي Radioactive Decay عملية انحالل تلقائي للنواة، تتحول

بموجبها هذه النواة إلى نواة أخف نسبيا، مع إطالق جسيمات، أو أشعة كهرطيسية، أو كلتيهما. إن األشعة

التي أصابت اللوح الفوتوغرافي هي إشعاع نووي Nuclear Radiation، وهو جسيمات، أو إشعاع

كهرطيسي انبعث من النواة خالل عملية التفكك اإلشعاعي.

اليورانيوم هو عنصر مشع Radioactive nuclide، ذو نواة غير مستقرة، تخضع للتفكك اإلشعاعي.

وقد أظهرت دراسات أجرتها مدام كوري وزوجها بيير كوري أن من بين العناصر المعروفة عام 1986

لم يكن إال اليورانيوم والثوريوم عنصرين مشعين. وفي سنة 1898، اكتشف العالمان كوري عنصرين

مشعين آخرين هما البولونيوم والراديوم. ومنذ ذلك التاريخ حددت هوية الكثير من النوى المشعة. وفي

الحقيقة تكون جميع النوى ذات العدد الذري األكبر من 83، غير مستقرة، وبذلك تكون مشعة.

أنواع التفكك اإلشعاعي:أدناه التالي الجدول النواة. في تفككها على مكوناتها ومستوى طاقة المشعة وسرعة النواة يعتمد نوع

ملخص لبعض األنواع الشائعة من اإلشعاعات النووية.

الكتلة )amu(الشحنةالرمزالنوع

4.0015062+2جسيم ألفا

0.0005486-1جسيم بيتا

0.0005486+1البوزيترون

00أشعة غاما

47

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 انبعاث ألفا:

يتكون جســيم ألفا )Alpha Particle )α من بروتونين ونيوترونين متماســكين، وهو ينبعث من النواة

خالل بعض أنواع التفكك اإلشعاعي. إن جسيمات ألفا هي نوى هيليوم، شحنتها +2 ، وتمثل غالبا بالرمز

4. ينحصر انبعاث ألفا بتفكك النوى الثقيلة؛ 2 He

في هذه النوى يجــب أن يتضاءل كل من عدد

النيوترونات وعدد البروتونات لزيادة استقرار

210النواة. من األمثلة علــى انبعاث ألفا: تفكك 84

206 ، كمــا هو مبين في الشــكل 82 Pb إلــى Po

)4-1(. وفي هــذا التحول ينقص العدد الذري

بمقدار 2، وينقص العدد الكتلي بمقدار 4.

21084 Po 206

82 Pb + 42 He + Energy

انبعاث بيتا:

الموجودة فوق نطــاق االســتقرار غير العناصر تكون نوى

( فيها مســتقرة، ألن نســبة النيوترونات إلى البروتونات )

تكون كبيرة. ولتقليل عدد النيوترونات يمكن تحويل النيوترون

النواة من اإللكترون ينبعث حيث وإلكترون، بروتون إلى

كجسيم بيتا. فجسيم بيتا )Beta article )β إلكترون منبعث

من النواة، خالل بعض أنواع التفكك اإلشعاعي.

10 n 1

1 p + 0-1 β

ويبين الشـكل )5-1( مثــاال على انبعــاث بيتا من خالل تحول

14 . الحظ أن العدد الذري يزداد بمقدار 1 ويبقى 7 N 14 إلى

6 C

العدد الكتلي دون تغيير.

146 C 14

7 N + 0-1 β + Energy

الشكل )1-4(

الشكل )1-5(

48

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

انبعاث البوزيترون:1

( نسبة صغيرة. لتقليل تكون نوى العناصر الموجودة تحت نطاق االستقرار غير مستقرة، ألن نسبة )

عدد البروتونات، يتحول بروتون إلى نيوترون عبر انبعاث بوزيترون. فالبوزيترون Positron جسيم

له كتلة اإللكترون نفسها، لكن شحنته موجبة. والبوزيترون ينبعث من النواة أثناء بعض أنواع التفكك

اإلشعاعي.

11 p 1

0 n + 0+1 β

38 . الحظ أن العدد الذري يقل بمقدار 1، بينما 18 Ar 38 إلى

19 K ومن األمثلة على انبعاث البوزيترون تحول

يبقى العدد الكتلي كما هو:

3819 K 38

18 Ar + 0+1 β

أسر اإللكترون )األسر اإللكتروني(:

( صغيرة. وفي األسر اإللكتروني هو نوع آخر من أنواع النشاط اإلشعاعي للنوى التي لها نسبة )

Electric Capture ، تلتقط نواة الذرة إلكترونا من فلك داخلي لهذه الذرة، ويتحد مع بروتون لتكوين

نيوترون.

0-1

e + 11 p 1

0 n

106 . وكما في حالة انبعاث 46 Pd 106 إلى

47 Ag ومن األمثلة على األسر اإللكتروني التفكك اإلشعاعي لـ

البوزيترون ، ينقص العدد الذري بمقدار 1، ويبقى العدد الكتلي كما هو.

10647 Ag + -1

0 e 10646 Pd

انبعاث غاما:

( Gamma Rays موجات كهرطيسية ذات طاقة عالية تنبعث من النواة لدى تحولها من أشعة غاما )

الحالة المثارة إلى الحالة األساسية. يظهر موقع أشعة غاما في طيف األشعة الكهرطيسية في الشكل. إن

انبعاث أشعة غاما دليل آخر يدعم نموذج الطبقات النووية )ماير(. ووفقا لهذا النموذج ، فإن أشعة غاما

الفوتونات بانبعاث النووية. وهي شبيهة الطاقة النووية ضمن مستويات الجسيمات انتقال لدى تتكون

)ضوء أو أشعة X( لدى انتقال اإللكترون من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل. انبعاث غاما

يعقب عادة أنواعا أخرى من التفكك النووي الذي يترك النواة في حالة مثارة.

49

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1

الشكل )1-6(

يشارك الطالب بدراسة التحول من نمط ألفا والتحول من نمط بيتا مبينا آلية موازنة المعادالت النووية:

إن مجموع األعداد الكتلية في الطرف األول لكل تحول يساوي مجموع األعداد الكتلية في الطرف الثاني.

إن مجموع األعداد الذرية في الطرف األول لكل تحول يساوي مجموع األعداد الذرية في الطرف الثاني.

) ( وأشعة )α,β( على خاصيات جسيمات للتعرف الطالب، كتاب في الصور المدرس يعرض

ويقارن بينها. من حيث شحنتها، نفوذيتها، تأينها ...

ينتقل المدرس إلى أهم التفاعالت النووية ويذكر الطالب برموز الدقائق الالزمة في المعادالت. النترون،

البروتون، جسيمات ألفا ...

ثم يعرض سلسلة النشاط اإلشعاعي الطبيعي.

سالسل النشاط )التفكك( اإلشعاعي:ال يكفي دائما حدوث تفاعل نووي واحد إلنتاج نواة مستقرة، سلسلة التفكك Decay Series هي سلسلة

مــن عناصر مشــعة تنتج من تفككات إشــعاعية متعاقبة حتى الوصول إلى عنصر مســتقر. تســمى نواة

العنصر األثقل في كل سلسلة انحالل: النواة األم Parent Nuclide فيما تسمى النوى الناتجة من انحالل

النواة األم: النوى الوليدة Daughter Nuclides جميع النوى الطبيعية ذات العدد الذري األكبر من 83

هي نوى مشعة، وتنتمي إلى واحدة من سالسل التفكك الطبيعية الثالث. النوى األم الثالث، هي اليورانيوم

- 238، واليورانيوم - 235، والثوريوم - 232. كما في الشــكل )7-1( حيث تعرض التحوالت النووية

لسلسلة تفكك اليورانيوم - 238.

50

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1

الشكل )1-7(

حدد على المخطط النواة األم لليورانيوم - 238 . لدى انحالل نواة اليورانيوم - 238 ينبعث منها جسيم

المخطط، في لها العمودي الموقع وكذلك ، 4 بمقدار للنواة الكتلي العدد لذلك نتيجة فينخفض ألفا،

وينخفض العدد الذري، وبالتالي الموقع األفقي لها بمقدار 2، إن النواة الوليدة هي نظير للثوريوم.23892 U 234

90 Th + 42 He

الثوريوم نواة المخطط، وتتفكك يوما، كما هو موضح على 24 234 حوالي 90 Th لـ النصف يبلغ عمر

بإطالق جسيمات بيتا، يؤدي انبعاث بيتا إلى زيادة العدد الذري. وبطبيعة الحال يتغير الموقع األفقي في

المخطط بمقدار 1، ويبقى العدد الكتلي والموقع العمودي في المخطط ثابتين.23490 Th 234

91 Pa + 0

-1 β

وما يظهر على مخطط التفكك أيضا من تغيرات األعداد الذرية واألعداد الكتلية المتبقية يفسر على أساس

206 ، وهو نظير 82 Pb ن 210 جسيم ألفا، ليكو

84 Po الجسيمات المنبعثة من النوى، ففي الخطوة األخيرة يفقد

206 يحتوي على 82 بروتونا، وهو عدد سحري، ويحتوي 82 Pb الرصاص المستقر وغير المشع. الحظ أن

أيضا على ترتيب نووي مستقر جدا مكون من طبقة نووية مكتملة.

51

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 يثبت تعريف سلسلة النشاط اإلشعاعي : مجموعة من العناصر المشعة التي يتفكك أحدها ليعطي عنصرا

آخر، وتنتهي بعنصر مستقر.

عمر النصف للمادة المشعة:ال يتفكك نظيران مشعان بسرعة واحدة . فعمر النصف )t1/2 ، )Half - Life ، هو الزمن الالزم لتفكك

نصف كمية ذرات عنصر مشع. إن عمر النصف للراديوم -226 يبلغ 1599 سنة، وهذا يعني أن نصف

الكمية المعطاة من الراديوم - 226 سوف يتفكك بعد 1599 سنة ، وبعد 1599 سنة أخرى ينحل نصف

كمية الراديوم - 226 المتبقية. وتستمر هذه العملية حتى ال يبقى إال كمية ضئيلة جدا من الراديوم - 226

. لكل عنصر مشع عمر نصف خاص به. ونوى العناصر األكثر استقرارا تتفكك ببطء ولها عمر نصف

أطول، بينما نوى العناصر األقل استقرارا تتفكك بسرعة، ويكون لها عمر نصف قصير جدا، وال يتعدى

بضعة أجزاء من الثانية أحيانا . في الجدول اآلتي قائمة ببعض العناصر المشعة المعروفة يقابلها عمر

النصف لكل منها.

عمر النصفالعنصر المشععمر النصفالعنصر المشع

31 H214 12.32 سنة

84 Po167.7 μs

146 K5715218 سنة

84 Po3.0 دقائق

3215 P14.28218 يوما

85 At1.6 ثانية

4019 K109238 × 1.3 سنة

92 U109 × 4.46 سنة

6027 Co5.27239 سنوات

94 Pu109 × 2.41 سنة

تعريف عمر النصف t1/2: هو الزمن الالزم لتحول )تفكك( نصف عدد نوى العنصر المشع في عينة منه

إلى نوى عنصر آخر بدءا من أي لحظة زمنية .

52

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

مسألة نموذجية:1

للفوسفور - 32 عمر نصف مقداره 14.3 يوما، ما كتلة الفوسفور - 32 بـ )mg( المتبقية بعد 57.2 يوما،

إذا ابتدأت بـ mg 4.0 من هذا النظير؟

الحل:

المعطى: الكتلة األصلية للفوسفور - mg = 32 4.0حلل1عمر النصف للفوسفور - 32 = 14.3 يوما

الزمن المنقضي = 57.2 يوماالمجهول: كتلة الفوسفور - 32 المتبقية بعد 57.2 يوما

لتحديد كتلة الفوسفور - 32 المتبقية بـ )mg( يجب أن تعرف أوال كم عمر نصف مر خالل خطط2

إلى الكمية األصلية 32 من خالل اختصار الفوسفور - تحدد كمية المنقضي، ثم الزمن

ت. النصف ، لكل فترة عمر نصف مر1 عمر نصف

14.3 يوماعدد أعمار النصف = الزمن المنقضي )أيام( ×

1 لكل عمر نصف2 كمية الفوسفور - 32 المتبقية = كمية الفوسفور - 32 األصلية ×

14.3 يوما1 عمر نصف = 4 أعمار نصفاحسب3 عدد أعمار النصف = 57.2 يوما ×

0.25 mg = 12 × 1

2 × 12 × 1

2 كمية الفوسفور - 32 المتبقية = 4.0 ×

إن فترة 57.2 يوما هي 4 أضعاف عمر النصف للفوسفور - 32 . في نهاية عمر النصف قيم4

األول يبقى mg 2.0 من الفوسفور -32، ويبقى mg 1.0 في نهاية عمر النصف الثاني،

ويبقى mg 0.50 في نهاية عمر النصف الثالث، ويبقى mg 0.25 في نهاية عمر النصف

الرابع.

53

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 يبين المدرس العوامل التي تتعلق بعمر النصف:

مالحظات

يتعلق عمر النصف بنوع العنصر المشع فقط.

ال يتعلق عمر النصف بالحالة الفيزيائية للعنصر المشع )صلبة، سائلة، غازية(.

ال يتعلق عمر النصف بالروابط الكيميائية للعنصر.

ال يتأثر بتغير الضغط ودرجة الحرارة.

يحل المدرس التمرين 3 من ثالثا كتطبيق على عمر النصف.

1 12 1

4 18

عدد مرات تكرار عمر النصف = 3

الزمن الكلي لعملية التفكك اإلشعاعي = عمر النصف ×عدد مرات تكرار عمر النصف

240 = عمر النصف × 3

عمر النصف = 80 سنة

يسأل المدرس الطالب: ما النشاط اإلشعاعي الصنعي؟ ما أهم التفاعالت النووية؟

يحاور الطالب ثم يعدد أنواع أهم التفاعالت النووية ثم يبدأ بشرح كل تفاعل على حدة، ويبين آلية موازنة

المعادالت.

a - تفاعالت االلتقاط b- تفاعالت التطافر c- تفاعالت االنشطار d- تفاعالت االلتحام.

يكتب المعادالت ويطلب من أحد الطالب موازنتها، مستعينا باألشكال المرافقة لكل تفاعل.

مثال )1(:

تفاعالت االلتقاط:

في هذه التفاعالت تلتقط النواة القذيفة التي قذفت بها دون أن تنقسم ويرافق ذلك انطالق طاقة:

19779 Au + 1

0 n 19879 Au + γ

في هذا التفاعل يتحول الذهب النظير غير المشع إلى الذهب النظير المشع.

مثال )2(:

تفاعالت التطافر:

في هذه التفاعالت تلتقط النواة القذيفة التي قذفت بها وال تستقر إال بعد أن تطلق جسيما آخر متحولة إلى

نواة عنصر جديد ويرافق ذلك انتشار طاقة حرارية، مثال:

54

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1

42 He + 14

7 N 178 O + 1

1 H +Heat Energyفي هذا التفاعل يتحول النتروجين عند قذفه بجسيم ألفا إلى األكسجين النظير المشع وبروتون مع انتشار

طاقة حرارية.

طاقة انتشار ذلك ويرافق وبروتون، الكربون نظير فينتج بنيوترون النتروجين نواة قذف عند أما

حرارية:

10 n + 14

7 N 146 C + 1

1 H + Heat Energyالحظ أن ناتج هذا النوع من التفاعالت النووية )تفاعالت التطافر( يتوقف على نوع القذيفة.

مثال )3(:

تفاعالت االنشطار:

تتحول نواة اليورانيوم )235( عند قذفها بنيوترون بطيء )سرعته تقارن بسرعة جزيئات الهواء عند

درجة حرارة الغرفة( إلى نواة نظير جديد غير مستقر - اليورانيوم )236( - التي تنشطر آنيا إلى نواتين

متوسطتي الكتلة مع إطالق ثالثة نيوترونات سريعة جدا وطاقة هائلة )يستفاد منها في مجاالت حياتية

إذا تم التحكم بها(.

23592 U + 1

0 n 23692 U 92

36 Kr + 14156 Ba +3 1

0 n + Energy

55

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 وإذا أمكن إبطاء تلك النيوترونات فإن كل واحد منها يستطيع أن يشطر نواة جديدة من اليورانيوم )235(

بعد التقاطه فينتج تفاعل نووي متسلسل )انظر الشكل(.

مثال )4(:

تفاعالت االندماج )االلتحام( النووي:

في هذه التفاعالت يحدث دمج )التحام( نواتين خفيفتين معا أو أكثر لتكوين نواة أثقل ويرافق ذلك انطالق

طاقة )هائلة( نتيجة نقصان في الكتلة ، أي:

)كتلة النواة الناتجة عن االندماج أصغر من مجموع كتل النوى المندمجة(

أ. عندما تنفجر القنبلة الهدروجينية يحدث تفاعل االندماج اآلتي بسرعة كبيرة جدا حيث يندمج فيه زوج

من الديتريوم )نواتا هدروجين ثقيل( لتوليد التريتيوم )نظير الهدروجين األثقل( وبروتون: 21 H + 2

1 H 31 H + 1

1 H + Energy )بروتون( )التريتيوم(

56

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

ب. في النجوم )الشمس مثال( تحدث تفاعالت االندماج اآلتية:1

4 11 H 4

2 He + 2 0+1e + Energy

)بوزيترون( )نظير الهليوم -4( يجري المدرس تقويما لما سبق ،إما من األسئلة التي وردت في الدرس وإما من أسئلة األنشطة.

يطلب من الطالب المقارنة بين التفاعالت الكيميائية والتفاعالت النووية:

التفاعالت النوويةالتفاعالت الكيميائية

1- يعاد ترتيب الــذرات في الجزيئات المتفاعلة من خالل فصم روابط وتشكيل أخرى.

1- تخضــع العناصــر أو النظائر إلى تحول فيما بينها.

2- ال تســاهم إلكترونــات المــدارات الذرية أو الجزيئية )عدا الســطحية( في فصم الروابط

أو تشكلها.

2- يمكن أن تســاهم البروتونات أو النيوترونات أو اإللكترونــات وغيرهــا مــن الجســيمات

األولية في التفاعالت النووية.

امتصاص أو بإطالق التفاعالت تترافق -3كميات صغيرة نسبيا من الطاقة.

3- تترافــق التفاعــالت بامتصــاص أو بإطالق كميات كبيرة نسبيا من الطاقة.

4- تتعلــق ســرعة التفاعــل بدرجــة الحــرارة والضغط والتركيز ووجود المواد المساعدة

)الوسيط(.

4- ال تتعلق ســرعة التفاعــل بدرجة الحرارة أو الضغط أو التركيز أو وجود المواد المساعدة

)الوسيط(.

5- تخضــع لقانــون مصونيــة الطاقــة )قانــون 5- تخضع لقانون مصونية الطاقة.أنيشتاين(.

مختلفة، مراجع في الحية، الكائنات على اإلشعاعي النشاط خطورة على االطالع إليهم يطلب كما

ويحاورهم بداية ببعض هذه المخاطر.

57

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1أوال: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

نظائر عنصر ما هي ذرات لها العدد نفسه من: 1 )

د( البوزيتروناتج( النكليوناتب( البروتوناتأ( النيوترونات

الجواب: ب( البروتوناتZ+1( 2 تلقائيا:

A Y إلى العنصر AZ X كي يتحول العنصر

د( يطلق جسيم بيتاج( يطلق جسيم ألفاب( يخسر نيوتروناأ( يكسب بروتونا

الجواب: د( يطلق جسيم بيتاA-4( 3 تلقائيا:

Z-2 Y إلى العنصر AZ X كي يتحول العنصر

د( يطلق جسيم بيتاج( يطلق جسيم ألفاب( يخسر نيوتروناأ( يكسب بروتونا

الجواب: ج( يطلق جسيم ألفاتفاعل 64Cu( 4 في إلى نظير مشع بنيوترون قذفه 63Cu وهو نظير غير مشع عند النحاس يتحول

نووي، من نوع:

د( اندماجج( انشطارب( تطافرأ( التقاط

الجواب: أ( التقاط92( 5 فيتكون عنصر:

238 U يطرأ تحول من نموذج ألفا على عنصر اليورانيوم

88222 Ra 91أ( الراديوم

234 Pa ب( البروتيكتينيوم

89228 AC 90ج( األكتينيوم

234 Th د( الثوريوم

90234 Th الجواب: د( الثوريوم

90( 6 فيتكون عنصر:234 Th يطرأ تحول من نموذج بيتا على عنصر الثوريوم

88222 Ra 91أ( الراديوم

234 Pa ب( البروتكتينيوم

89228 Ac 92ج( األكتينيوم

238 U د( اليورانيوم

91234 Pa الجواب: ب( البروتكتينيوم

حل م�سائل الوحدة الأوىل

58

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

إذا كان عمـر النصف لعنصر مشع 3 دقائق، فــإن نسبة ما يتبقى منه )مما كان عليه( في عينة منه( 7 1

بعد 15 دقيقة:12 1أ(

8 1ب( 16 1ج(

32 د( 1

32 الجواب: د(

ثانيا: أعط تفسيرا علميا لكل مما يأتي:

1. تبقى بروتونات النواة مترابطة رغم وجود قوى التنافر الكهربائية بينها.

الجواب: القوى النووية )Nuclear Forces( هائلة، وهي أكبر بكثير من القوى لكهربائية.

2. مجموع كتل مكونات النواة وهي حرة، أكبر من كتلة النواة.

الجواب: هذا النقصان في الكتلة يتحول إلى طاقة تربط مكونات النواة بعضها ببعض.

3. إصدار النواة لإللكترونات المؤلفة ألشعة بيتا.

الجواب: يتفكك أحد نيوتروناتها ليعطي بروتونا يستقر في النواة ويصبح عددها الذري )Z+1( وينطلق

إلكترون خارج النواة مكونا جسيم بيتا مع إطالق النترينو )ν(. وفق المعادلة:10 n 0

-1 e + 11 H + v

4. ال تتأثر أشعة غاما بالحقل الكهربائي.

الجواب: ألنها ال تحمل شحنة كهربائية.

5. النيوترون أفضل قذيفة نووية.

الجواب: ألنه ال يحمل أي شحنة كهربائية.

6. تحفظ المواد المشعة في أوعية من الرصاص.

الجواب: عنصر الرصاص يمتص اإلشعاع.

7. يلزم لتفجير القنبلة الهدروجينية حدوث انشطار نووي.

الجواب: ليوفر الضغط الشديد والحرارة الكافية لحدوث اندماج النوى الخفيفة.

ثالثا: أجب عن األسئلة اآلتية:

1- أكمل التفاعالت النووية اآلتية وسم نوع كل تفاعل: 64

Cu + n 29 Cu + …………

2 He + 14 N 8 O + 1 H + …………236 U 56 Ba + 92 Kr + 3 n + …………

الجواب: في كتاب الطالب.

59

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

1 38×1027 J.s-1 2- احسب مقدار النقص في كتلة الشمس خالل ساعة واحدة إذا كانت تشع طاقة مقدارها

.)C = 3×108 m.s-1 سرعة انتشار الضوء في الخالء(

الجواب: E = 38 × 1027 × 1 × 3600 J

E=∆m.C2

E = 38 × 1027 × 1 × 3600 = ∆m )3×108(2

∆m = 152 × 1013 Kgوبما أن كتلة الشمس تنقص نضع إشارة ناقص:

∆m = – 152 × 1013 Kg3- احسب عمر النصف لعنصر مشع في عينة منه إذا علمت أن الزمن الالزم ليصبح عدد النوى المشعة

1 مما كان عليه يساوي 240 سنة.8 في تلك العينة

. N2n الجواب: بفرض عدد النوى المشعة N فإن عدد النوى المتبقية بعد تكرار عمر النصف n مرة هو:

الزمن الكليعمر النصف = عدد مرات تكرار عمر النصف

90 جسيم ألفا أوال ثم جسيم بيتا، فما العدد الذري وما العدد الكتلي 232 X 4- يطلق النظير المشع لعنصر

للنواة الناتجة؟

العدد الكتلي = 228 الجواب: العدد الذري = 89 5- قارن بين جسيمات ألفا وجسيمات بيتا من حيث :

جـ - الشحنة الكهربائية. ب- التأيين. أ – النفوذية.

60

ةي

وو

نل

اء

يام

يك

لا

الجواب:1 )α( جسيمات )β( جسيمات)γ( أشعة

2 .الطبيعة4 H أمواج كهرطيسية إلكترونات سريعة.نوى الهليوم

تواترها عال.

ليس لها كتلة.تساوي كتلة اإللكترون.4 وحدة كتلة ذرية.الكتلة

موجبة تساويالشحنةضعف شحنة اإللكترون.

سالبةغير مشحونة.تساوي شحنة اإللكترون.

تأثير الحقل الكهربائي

تتأثر بانحراف ضئيل نحو اللبوس السالب

لمكثفة مشحونة مما يدل على أنها موجبة.

تتأثر بانحراف كبير نحو اللبوس الموجب لمكثفة مشحونة

مما يدل على أنها سالبة.

ال تتأثر مما يدل على أنها غير مشحونة.

تأثير الحقل المغناطيسي

تتأثر)تنحرف بتأثير قوة مغناطيسية باتجاه ما(.

تتأثر)تنحرف بتأثير قوة مغناطيسية

.)α باتجاه معاكس لجسيماتال تتأثر.

تساوي سرعة الضوء ) C(.)0.3 C 0.05(.السرعة C = 3 × 108 ms-1

التأثير الكيميائي

تؤثر في األلواح تؤثر في األلواح تؤثر في األلواح الحساسة.الحساسة.

الحساسة.

النفوذيةنفوذيتها ضعيفة، يمكن إيقافها باستخدام ورق

مقوى.

نفوذيتها أكبر )100( مرة من نفوذية جسيمات آلفا.

تحتاج إليقافها صفيحة معدنية.

نفوذيتها كبيرة جدا أكبر )10-100( مرة من نفوذية جسيمات

بيتا، لذلك تحتاج إليقافها صفيحة سميكة

من الرصاص.

القدرة على التأيين

تسبب تأيين الغازات التي تمر بها )وهنا تكمن خطورتها(.

أقل قدرة على تأيين الغازات من جسيمات ألفا.

قدرتها على تأيين الغازات أصغر من

جسيمات بيتا.

أثر انطالقها من النواة

ينقص العدد الذري بمقدار )2( وينقص

العدد الكتلي بمقدار )4( مع انطالق طاقة.

يزداد العدد الذري بمقدار )1( وال يتغير العدد الكتلي ، مع

انطالق طاقة.

ال يحدث تغيير في العدد الذري وال في العدد الكتلي إال أن النواة تصبح أكثر

استقرارا.

61

الوحدة الثانية

الكيمياء احلرارية

Thermo chemistry

62

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2الوحدة الثانية: الكيمياء احلرارية

مخطط الوحدة:عدد الحصصدروس الوحدةالوحدة

4 الكيمياء الحراريةالكيمياء الحرارية

األهداف العامة للوحدة: يتعرف الكيمياء الحرارية.

يتعرف التغيرات الحرارية المصاحبة للعمليات الكيميائية.

يتعرف قوانين الكيمياء الحرارية.

يستقصي بعض التطبيقات العملية في الكيمياء الحرارية في الحياة والصناعة.

مراكز االهتمام: الكيمياء الحرارية

حرارة الذوبان

حرارة التعديل

حرارة التكوين

حرارة التفكك

حرارة االحتراق

الحالة القياسية

قانون هس

طاقة الرابطة

االستراتيجيات المتبعة في الدرس:الحوار والمناقشة ، العصف الذهني ، العمل المخبري ، االستكشاف واالستقصاء، العمل التعاوني.

يعرف المدرس بعض المفاهيم في الكيمياء الحرارية ثم يشرح أنواع التغيرات الحرارية.

1- الكيمياء الحرارية: تدرس التغيرات الحرارية التي ترافق التفاعالت الكيميائية.

2- األنتالبية H )المحتوى الحراري(:

األنتالبية H هي تابع حالة، ال يمكن تحديده بل يحسب تغيره الذي ال يتوقف على الطريق المسلوك.

تغير األنتالبية هو تغير الحرارة الذي يحدث تحت ضغط ثابت )مثل التفاعالت في الهواء الطلق(.

63

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2 كيلو 101.325 = جو 1 تحت ضغط التفاعل حدوث على المعياري األنتالبية تغير يدل

.25 °C باسكال، وعادة في الدرجة

في التفاعالت الناشرة للحرارة تكون سالبة.

في التفاعالت الماصة للحرارة تكون موجبة.

يتم تعيين تغير األنتالبية للتفاعل بقياس حرارة التفاعل في مسعر خاص وتحت ضغط ثابت:

= QP

كمية الحرارة تحت ضغط ثابت = تغير األنتالبية

إذا عكس التفاعل فإن إشارة تنعكس أيضا.

C )s( + O2 )g( CO2 )g( : ∆H = - 393.5 kJ.mo -1

CO2 )g( C )s( + O2 )g( : ∆H = + 393.5 kJ.mo -1

H2 )g( + 12

O2 )g( H2O )l( : = - 286 kJ.mo -1

H2O )l( H2 )g( + 12

O2 )g( : = + 286 kJ.mo -1

3- الحالة القياسية للمادة: هي الحــالة التي توجد فيها المادة بشــكلها الثــابت المســتقر عند الضغط القياســي

.)298.15 ° K 25 أي °C 1 )عادة تؤخذ الدرجة atm

في الحالة القياسية: الزئبق والماء سائالن، الهدروجين واألكسجين غازان، والملح والحديد صلبان.

4- بعض أنواع التغيرات الحرارية:

أ- أنتالبية التكون القياسية:قياسية

أنتالبيةتكون

تغير

حالتها في وهي األولية عناصره من انطالقا المركب من واحد مول ن تكو عند األنتالبية تغير هي

القياسية.

C )s( + O2 )g( CO2 )g( : ∆H = - 393.5 kJ.mo -1

اتفق العلماء أن 0 = لجميع العناصر في حالتها القياسية.

أنتالبية التفكك القياسية لمركب ما تساوي بالقيمة المطلقة أنتالبية تكونه وتخالفها باإلشارة.

CO2 )g( C )s( + O2 )g( : = + 393.5 kJ.mo -1

64

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

تغير األنتالبية للتفاعل = مجموع أنتالبيات المواد الناتجة – مجموع أنتالبيات المواد المتفاعلة2

تفاعلناتجةداخلة )متفاعلة(

قياسية

أنتالبية

تغير المجموع

عدد الموالت)األمثال المتفاعلة(

ب- حرارة االحتراق القياسية للمادة:هي كمية الحرارة المنطلقة عند احتراق مول من المادة احتراقا تاما بوجود كمية وافرة من األكسجين في

.)1 atm ،25 °C ( الشروط القياسية

في المسعر: حرارة االحتراق = = ثابت المسعر × التغير في درجة الحرارة

ج- حرارة التعديل:هي كمية الحرارة المنطلقة نتيجة تكون مول واحد من الماء عند تفاعل حمض مع أساس في المحاليل

الممددة.

حرارة تعديل حمض قوي وأساس قوي مقدار ثابت:

H + + OH – H2O : ∆H° = - 57.7 kJ.mo -1

. HNO3 ، H2SO4 ، HC الحموض القوية:

. NaOH ، KOH :األسس القوية

حرارة التعديل المقاسة: حرارة التعديل للحموض واألسس القوية + حرارة التأين للحموض أو األسس

الضعيفة.

يحل المدرس المسألة الخامسة من مسائل الدرس كتقويم.5- طاقة الرابطة )A - B( المشتركة:

هي الطاقة الالزمة لتفكيك مول واحد من المادة )AB( في حالتها الغازية إلى ذرات A وB في الحالة

الغازية أيضا.

تغير أنتالبية التفاعل = مجموع قيم طاقات الروابط المتكونة + قيم طاقات الروابط المتفككة

يحـــل المـــدرس التطبيق )6( المحلـــول في كتـــاب الطــالب ثم يوضح حـل هذا التطبيق باســـــتخدام قانون هس:

تطبيق )6(:احسب تغير أنتالبية التفاعل اآلتي مستخدما جدول قيم طاقات الروابط.

C2H4 )g( + C 2 )g( C2H4C 2 )g(

65

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2 الحــل: الطريقة األولى:

طاقة الروابط المتكونةطاقة الروابط المتفككة16604 C - H- 16604 C - H615C = C- 344C - C243C - C6562)C -C (

+ 2518- 2660

°H∆ = مجموع قيم طاقات الروابط المتكونة + قيم طاقات الروابط المتفككة∆H° = - 2660 + 2518 = -142 kJ

مالحظة: يمكن طرح )C - H 4( من الطرفين.ثم يوضح المدرس نتيجة قانون هس:

لحساب حرارة التفاعل أو التغير في أنتالبية التفاعل يمكن أن نكتب:تغير األنتالبية المرافق للتفاعل = مجموع طاقات الروابط للطرف األول ـ مجموع طاقات الروابط للطرف الثاني

.) نطبق هذه النتيجة على التطبيق السابق )6 الطريقة الثانية لحل التطبيق )6(:

∆H° = [4∆Hb )C-H( + ∆Hb )C=C( + ∆Hb )C -C (] - [4∆Hb )C-H( + ∆Hb )C-C( + 2∆Hb )C-C (]

∆H° = - 142 kJ

مالحظة

يبين المدرس أن: الحسابات السابقة لتغير األنتالبية تقريبية لعدم إدخال عامل البنية الهندسية واإللكترونية للجزيئات.

كسر الروابط يعني استهالك طاقة. تكون الروابط يعني إطالق طاقة وتحريرها.

( تحت ضغط ثابت. Q = ∆H < 0( تدعى التفاعالت التي تطلق طاقة: تفاعالت ناشرة للحرارة.) Q = ∆H > 0( تدعى التفاعالت التي تستهلك طاقة: تفاعالت ماصة للحرارة

كل قيم تشير إلى درجة الحرارة C° 25 إال إذا نص على خالف ذلك.

66

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

احتراق األوكتان* )إثراء(:2

يعد األوكتان )C8H18( أحد الهدروكربونات الرئيسة في البترول.

ر شرارة من شمعة احتراق )بوجي( تؤدي إلى ك البترولي مع الهواء ثم تمر يمزج البترول في المحر

ر الطاقة فتحرك المكبس الذي يؤدي إلى دوران العجالت. اشتعال المزيج، تتحر

تدعى الطاقة المتحررة من احتراق 1 مول من األوكتان: حرارة احتراق األوكتان .

وإذا كان التغير يحدث في شروط معيارية كان لدينا:

حرارة االحتراق المعيارية هي تغير األنتالبية عندما يحترق بالكامل

مول واحد من المادة في األكسجين.

وتكون معادلة احتراق األوكتان:

2 C8H18 )l( + 25 O2 )g( 12 CO2 )g( + 18 H2O

يالحظ أن الماء المتشكل قد أشير إليه أنه سائل ألن قيمة تعود إلى الدرجة K ° 298 )قريبة من

درجة حرارة الغرفة(. تعود هذه القيمة إلى شروط تختلف عن تلك التي تسود في المحرك، ولكن ال بد

أنك تدرك أهمية األوكتان وفائدته بوصفه وقودا، نظرا لكمية الطاقة الضخمة التي تتحرر من احتراقه.

*الكيمياء المتقدمة )1( ص 401 - 402، تأليف: Philip Matthews ، ترجمة: د. توفيق ياسين ، مراجعة: أ.د. حسن كالوي.

تدفع حركة الداخلي، االحتراق لمحرك مبسط مخطط

العجالت( )وبالتالي الكرانك بجذع لألسفل المكبس

في حركة دائرية. يفتح ويغلق كل من صمامي المدخل

والعادم بشكل متواقت مع حركة المكبس. فيسمح صمام

المدخل بدخول مزيج البترول والهواء إلى األسطوانة.

يضغط األسطوانة في لألعلى المكبس يندفع وعندما

شمعة من تنطلق شرارة تشعله الذي الغازي المزيج

العادم يفتح صمام الغازات تحترق وعندما االحتراق.

لتفريغ الغازات المستهلكة إلى الخارج. ثم تعاد الدورة من

جديد. أما في محرك الديزل فال حاجة لشمعة االحتراق،

الهواء عندما يضغط الديزل مع إذ يشتعل مزيج وقود

بوساطة المكبس دون استخدام شرارة.

67

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2أوال: اكتب االسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل من العبارات اآلتية:

) فرع الكيمياء الذي يهتم بدراسة العالقة بين الطاقة الكيميائية والطاقة الحرارية. )الكيمياء الحرارية. 1

) مقدار الطاقة الكيميائية التي اختزنت في المادة في أثناء تكوينها. )المحتوى الحراري للمادة. 2

كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة عند تكون مول واحد من المركب ابتداء من عناصره األولية في 3 .

حالتها القياسية. )أنتالبية التكون(

كافية من بوجود كمية تاما احتراقا النقية المادة المنطلقة عند حرق مول واحد من الحرارة كمية 4 .

األكسجين في الشروط القياسية. )حرارة االحتراق القياسية(

كمية الحرارة المنطلقة عند تكون مول واحد من الماء النقي عند تعادل حمض مع أساس في المحاليل 5 .

الممددة. )حرارة التعديل(

التفاعل في تم ثابتة سواء قيمة ثابت تساوي تفاعل كيميائي تحت ضغط األنتالبية ألي تغير قيمة 6 .

خطوة واحدة أو في خطوات عدة. )قانون هس(

ثانيا: اكتب المعادالت الكيميائية الحرارية للتفاعالت اآلتية:

احتراق ثنائي كبريت الكربون )CS2(. 1 معطيا ثنائي أكسيد الكربون وثنائي أكسيد الكبريت مع انطالق

.)-1075.2 kJ( كمية من الحرارة مقدارها

الجواب:

CS2 )l( +3O2 )g( CO2 )g(+2SO2 )g( ∆H= -1075.2 kJ

. 2 .)727 kJ( من الميتانول يعطي كمية من الحرارة مقدارها )1( mo احتراق

الجواب:

CH3 - OH )l( + 3/2 O2 )g( CO2 )g(+ 2 H2O )l( ∆H= -727 kJ

mo )1( من أحادي أكسيد النتروجين )NO(. 3 يحتاج إلى تفاعل النتروجين مع األكسجين لتكون

.)90.37 kJ(

الجواب:

N2 )g( + 1/2 O2 )g( NO )g( ∆H= +90.37 kJ

حل م�سائل الوحدة الثانية

68

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2 . 4 .)393.5 kJ( من غاز ثنائي أكسيد الكربون إلى مكوناته األساسية يحتاج إلى )1( mo تفكك

الجواب:

CO2 )g( C )s( + O2 )g( ∆H= +393.5 kJ

ثالثا: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

1- إذا كانت:∆H° f )C2H4( )g( = + 52.3 kJ.mo H° f )C2H6( )g( = - 84.7 kJ.mo∆و1- -1

يكون التغير في أنتالبية التفاعل القياسية:

C2H4 )g( + H2 )g( C2H6 )g(

∆H° = - 137 kJ )أ ∆H° = + 137 kJ )ب

∆H° = - 32.4 kJ )جـ ∆H° = + 32.4 kJ )د

الجواب:

∆H° = - 137 kJ )أ

2- إذا كانت:∆H° )HC ( )g( = - 92 kJ.mo H° )HF( )g( = - 270 kJ.mo∆و1- -1

فإن مقدار التغير في أنتالبية التفاعل القياسية:

2HC )g( + F2 )g( 2HF )g( + C 2 )g(

∆H° rxn = - 356 kJ )أ ∆H° rxn = + 356 kJ )ب

∆H° rxn = - 362 kJ )جـ ∆H° rxn = - 178 kJ )د

الجواب:

∆H° rxn = - 356 kJ )أ

3- إذا كانت حرارة تكون هاليدات الهدروجين:∆H° f )HF( = - 269 kJ.mo -1،∆H° f )HBr( = - 35.2 kJ.mo -1

∆H° f )HC ( = - 92.3 kJ.mo -1،∆H° f )HI( = + 25.9 kJ.mo -1

فإن أقل هذه المركبات ثباتا حراريا هو:

69

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2 HF )أ HI )ب

HBr )جـ HC د(

الجواب:

HI )ب

4- إذا كانت حرارة تكون كل من الحموض:∆H° f )H2SO4( = - 814 kJ.mo -1،∆H° f )HC ( = - 92.5 kJ.mo -1

∆H° f )HNO3( = - 173 kJ.mo -1،∆H° f )CH3COOH( = - 487 kJ.mo -1

فإن أكثر هذه المركبات ثباتا حراريا هو:

CH3 - COOH )أ HC ب(

H2SO4 )جـ HNO3 )د

الجواب:

H2SO4 )جـ

5- عند تفاعل حمض قوي مع أساس قوي في المحاليل الممددة.

ب( تنقص كمية من الحرارة. أ( ال يصاحبه تغير حراري.

د( تنطلق كمية من الحرارة. جـ( قد يمتص كمية من الحرارة وتنطلق كمية من الحرارة.

الجواب:

د( تنطلق كمية من الحرارة.

kJ.mo 10.5 -(، فإن حرارة تأين 6- إذا كانت حرارة تعادل حمض ضعيف وأساس قوي تساوي )1-

الحمض الضعيف تكون:

10.5 kJ.mo kJ.mo 57.7 أ( 1- ب( 1-

47.2 kJ.mo kJ.mo 68.2 جـ( 1- د( 1-

الجواب:

47.2 kJ.mo جـ( 1-

70

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

رابعا: حل المسائل اآلتية:2

المسألة األولى:

.)25 °C( احسب تغير أنتالبية التفاعالت اآلتية في الدرجة

C2H2 )g( + 2H2 )g( C2H6 )g(

الحل:

∆H = [ ΔH° C2H6 )g( ] - [ ΔH° C2H2 )g( + 2 ΔH° H2 )g( ]

∆H = )- 84.67(-)226.7 + 2 × )0(( = - 311.37 KJ

C3H8 )g( + 5O2 )g( 3CO2 )g( + 4H2O )l(

الحل:

∆H = [4 ΔH° H2O )l( + 3 ΔH° CO2 )g(] - [ΔH° C3H8 )g( + 5 ΔH° CO2 )g(]

∆H= [4 × )- 286.0( + 3 × )-393.5(] - [-103.8 + 5 × )0(] = - 2220.7 KJ

CO2 )g( + H2 )g( CO )g( + H2O )g(

الحل:

∆H = [ΔH° H2O )g( + ΔH° CO )g(] - [ΔH° CO2 )g(]

∆H = [)- 241.8(+ )-110.5(] - [-393.5] = + 41.2 KJ

وذلك اعتمادا على جداول أنتالبيات التكون القياسية.

المسألة الثانية:

احسب األنتالبية القياسية للتفاعل اآلتي:

CO )g( + 2H2 )g( CH3-OH )l(

مع العلم أن حرارة احتراق كل من CO و H2 و CH3-OH هي على الترتيب:

.)- 727 kJ.mo -1( ،)- 286 kJ.mo -1( ،)- 284 kJ.mo -1(

الحل:

نكتب معادالت االحتراق لكل من:

71

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2 أحادي أكسيد الكربون وحرارة االحتراق له.

الهدروجين وحرارة االحتراق له.

الميتانول وحرارة االحتراق له.

CO )g( + 1/2 O2 )g( CO2 )g( ∆H = -284 KJ.mol -1

H2 )g( + 1/2 O2 )g( H2O )l( ∆H = -286 KJ.mol -1

CH3-OH )l( +3/2 O2 )g( CO2 )g( + 2 H2O )l( ∆H = -727 KJ.mol -1

ندع المعادلة )1( على حالها.

نضرب المعادلة )2( في الرقم )2(

نعكس المعادلة )3( مع االنتباه إلى إشارة H∆ ووضع إشارة سالب.

نجمع المعادالت الناتجة، مع مراعاة اختصار الحدود المتماثلة في كل طرف، ونجمع حرارات االحتراق

فنحصل على:

∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3

∆H = )-284( + )-572( + )+727( = -129 KJ.mol -1

CO )g( + 2 H2 )g( CH3 - OH )l( ∆H = -129 KJ.mol -1

المسألة الثالثة:

احسب األنتالبية القياسية لتكوين النشادر NH3 في التفاعل اآلتي:

NH3 )g( + 74

O2 )g( NO2 )g( + 32

H2O )g( ∆H° rxn )NH3( = - 283 kJ.mo -1

إذا علمت أن:∆H°f )NO2( )g( = + 34 kJ.mo H°f )H2O( )g( = - 241.8 kJ.mo∆و1- -1

الحل: بتطبيق قانون هس:

∆H = [ΔH° NO2 )g( + 32

ΔH° H2O )g(] - [ΔH° NH3 )g(]

-283 = [+ 34 + 32

)- 241.8(] - [ΔH° NH3 )g(]

∆H°f )NH3( = - 45.7 kJ.mo -1

72

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

المسألة الرابعة:2

يحترق األستيلين C2H2 وفق التفاعل اآلتي:

2C2H2 )g( + 5O2 )g( 4CO2 )g( + 2H2O )g(

المطلوب:

1( احسب األنتالبية القياسية للتفاعل اعتمادا على جداول أنتالبيات التكون القياسية.

الحل: نتبع خطوات الحل كما وردت في المسألة رقم )1( :

∆H° rxn = -2511 KJ

2( احسب حرارة احتراق غاز األستيلين القياسية.

الحل: الحظ أن التفاعل هو احتراق مولين من األستيلين

∆H° rxn = 2 ∆H°f )C2H2(

∆H°f )C2H2( = - ∆H° rxn

2 = - 2511

2

∆H°f = - 1255.5 kJ.mo -1

3( علل سبب استعمال األستيلين في أعمال لحام وصهر الحديد.

الحل: بسبب الحرارة الشديدة الناجمة عن احتراقه.

المسألة الخامسة:

احسب حرارة تعديل حمض الخل مع هدروكسيد البوتاسيوم، إذا علمت أن حرارة تأين حمض الخل في

.)1.64 kJ.mo المحاليل المائية الممددة )1-

الحل:

حرارة التعديل المقاسة = حرارة التعديل للحموض واألسس القوية + حرارة التأين لحمض الخل .

kJ.mo 56.06- = )1.64(+)57.7-( = حرارة التعديل المقاسة -1

المسألة السادسة:

احسب األنتالبيات القياسية للتفاعالت اآلتية:

HC + C2H4 CH3 - CH2 - C

CH3 - CH2 - OH H2O + C2H4

وذلك اعتمادا على جدول معدل طاقات الروابط الكيميائية.

73

ةي

ررا

حل

اء

يام

يك

لا

2 الحل:

لحساب أنتالبيات التفاعالت )H∆( باالعتماد على جدول معدل طاقات الروابط الكيميائية، نرغب منك

زميلي المدرس اتباع ما يأتي:

االنتباه إلى أن جميع المركبات الداخلة في التفاعل والناتجة عنه )غازات(.

كتابة الصيغ المفصلة )المنشورة( لجميع المركبات الداخلة في التفاعل والناتجة عنه.

تحديد الروابط بدقة في طرفي المعادلة.

حذف الروابط المتماثلة من طرفي المعادلة.

تطبيق قانون هس على أن طاقة الرابطة تساوي أنتالبية التفكك أي:

H∆ = )مجموع طاقات الروابط في الطرف األول( - ) مجموع طاقات الروابط في الطرف الثاني(

HCl + C2H4 CH3 - CH2 – Cl

طاقة الروابط المتكونة )الطرف الثاني(طاقة الروابط المتفككة )الطرف األول(

C – Cl رابطة واحدة H – Cl 328 رابطة واحدة 432

C – H خمس روابط C – H415 × 5 أربع روابط 4 × 415

C – C رابطة واحدة C = C344 رابطة واحدة 615

ΔH = )615+432( - )328+415+344( = - 40 kJ

CH3 - CH2 – OH H2O + C2H4

طاقة الروابط المتكونة )الطرف الثاني(طاقة الروابط المتفككة )الطرف األول(

O – H رابطتان O – H 463 × 2 رابطة واحدة 463

C – H أربع روابط C – H415 × 4 خمس روابط 5 × 415

C = C رابطة واحدة C – C615 رابطة واحدة 344

C – O رابطة واحدة 351

ΔH = )415+344+351( - )615+463( = + 32 kJ

من الضروري اإلشارة إلى كتابة الصيغ المفصلة للمركبات كي تتوضح الروابط ، كي يكون تطبيق

القوانين صحيحا.

74

الوحدة الثالثة

احلركية الكيميائية

Chemical Kinetics

75

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3الوحدة الثالثة: احلركية الكيميائية

مخطط الوحدة:عدد الحصصدروس الوحدةالوحدة

6سرعة التفاعل الكيميائيالحركية الكيميائية

األهداف العامة للوحدة: يتعرف مفهوم الحركية الكيميائية.

يتعرف مفهوم سرعة التفاعل الكيميائي.

يرسم المنحنيات الحركية والمخططات الطاقية لتفاعالت كيميائية بسيطة.

سرعة التفاعل الكيميائياألهداف التعلمية للدرس:

يتعرف مفهوم سرعة التفاعل الكيميائي.

يميز بين التفاعل المتجانس والتفاعل غير المتجانس، وسرعة كل منهما.

يستنتج العالقة الرياضية التي تعبر عن سرعة التفاعل الكيميائي المتجانس.

يفسر مفهوم سرعة التفاعل المتجانس من خالل التمثيل البياني.

يعدد العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي المتجانس.

يشرح المفاهيم المرتبطة بسرعة التفاعل الكيميائي )نظرية التصادمات، طاقة التنشيط(.

يميز بين التفاعل البسيط والتفاعل المعقد.

يرسم الخطوط البيانية الالزمة.

يحل التمارين والتطبيقات الرياضية ذات الصلة بسرعة التفاعل الكيميائي.

يثمن تطبيقات سرعة التفاعل الكيميائي في حياتنا العملية.

مراكز االهتمام: مفهوم سرعة التفاعل الكيميائي.

سرعة التفاعل الكيميائي )المتجانس أو غير المتجانس، البسيط أو المعقد(.

آلية التفاعل الكيميائي.

العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي.

76

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

قانون فعل الكتلة.3

طاقة التنشيط، والمخطط الطاقي لتفاعل كيميائي )ماص أو ناشر للحرارة(.

الوساطة الكيميائية.

المصطلحات العلمية:.) Chemical Kinetics( الحركية الكيميائية

.) Reaction Rate( سرعة التفاعل

.) Reaction Mechanism( آلية التفاعل

.) Homogeneous Reaction( التفاعل المتجانس

.) Heterogeneous Reaction( التفاعل غير المتجانس

.) Simple Reaction( التفاعل البسيط

.) Complex Reaction( التفاعل المعقد

.) Collision Theory( نظرية التصادم

.) Activation Energy( طاقة التنشيط

.) Activated Complex( المعقد النشط

.) Exothermic Reaction( تفاعل ناشر للحرارة

.) Endothermic Reaction( تفاعل ماص للحرارة

.) Law of Mass Action( قانون فعل الكتلة

.) Molecularity of Reaction( جزيئية التفاعل

.) Order of Reaction( مرتبة التفاعل

.) Kinetic Equation( المعادلة الحركية

.) Kinetic Curve( المنحنى الحركي

.) Arrhenius Equation( معادلة أرينيوس

.) Catalysis( الوساطة أو التحفيز

مراحل تنفيذ الدرس:يمكن أن يبدأ المدرس بالمقدمة اآلتية: التفاعالت في الطبيعة على أنواع من حيث سرعتها، فمنها السريع

م بالتفاعل كي يجري بالسرعة ومنها البطيء، وبدراسة العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل يمكن التحك

المرغوبة، وهذا مهم في كثير من التطبيقات الحياتية.

77

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 هة: االستثارة الموجيقوم المدرس بكتابة معادلة كيميائية موزونة معبرة عن تفاعل ما. ثم يسأل:

ما المواد الداخلة في التفاعل؟ و ما المواد الناتجة عنه؟

هل التفاعل بطيء أم سريع؟

هل يحدث التفاعل في مرحلة واحدة أم في عدة مراحل؟

بعد استعراض أجوبة الطالب ومناقشتهم فيها يتوصل المدرس إلى النتيجة اآلتية:

معادلة التفاعل الموزونة توضح المواد الداخلة والمواد الناتجة عن التفاعل، لكنها ال تبين إذا كان التفاعل سريعا أو بطيئا، وهل حدث في مرحلة واحدة أو عدة مراحل.

يطرح المدرس على الطالب السؤال اآلتي:

ومردوده سريع واآلخر عال، ومردوده بطيء أحدهما نفسها المواد ينتجان تفاعالن لديك ◄

منخفض.. أيهما تختار من الناحية االقتصادية؟

ل التفاعل السريع ذا المردود المنخفض! ● قد تفض

● قد ال تختار التفاعل السريع الذي يمكن أن ينتج عنه انفجارات وأخطار!

هناك تفاعالت كيميائية غير مرغوب فيها كتفاعالت الصدأ والتآكل والتعفن لبعض المواد الغذائية، لذلك

نعمل على تبطئة هذه التفاعالت بإضافة بعض المواد المضادة للتآكل، أو بحفظ بعض المواد الغذائية

)كالحليب( في الثالجة.

م في من المهم جدا أن يجري التفاعل الكيميائي وفق السرعة المرغوبة، لذا ال بد من التحكسرعة التفاعل بمعرفة العوامل التي تؤثر فيها لكي نحصل على أفضل النتائج.

مدخل إلى الدرس:يقوم المدرس بتنفيذ األنشطة اآلتية، كتجارب عرض عملية ، كي يتعرف الطالب التفاعالت المتباينة من

حيث سرعتها.

نشاط )1(:

يضع المدرس قطعة صغيرة من معدن الزنك كتلتها حوالي g )2(. 1 في أنبوب اختبار نظيف وجاف،

ثم يمسك األنبوب بوســاطة ملقط ويضيف إليــه حـــوالــي ml )3( من محلول حمض كلور الماء

.)2( mol.l-1 تركيزه

78

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

يناقش المدرس الطالب حول مشاهداتهم ومالحظاتهم من خالل طرح األسئلة اآلتية:. 32

هل يتفاعل معدن الزنك مع حمض كلور الماء الممدد تلقائيا؟

الجواب: نعم.

ما المالحظات التي يمكن رصدها بالعين المجردة في أثناء حدوث التفاعل؟

الجواب: تشكل فقاعات غازية )من الهدروجين( على سطح معدن الزنك، وذوبان المعدن تدريجيا

في الحمض )لتشكيل كلوريد الزنك(.

هل التفاعل سريع أم بطيء؟

الجواب: التفاعل سريع.

نشاط )2(:

ســعة كل يأخذ المدرس كأســين زجــاجيتين نظيفتين وجــافتين، . 1

)100 ml( يضع في الكأس األولى حوالي ،)200 ml( منهما

)100 ml( من ماء الصنبور، و يضع في الكأس الثانية حوالي

.)0.1( mol.l-1 من محلول كبريتات النحاس تركيزه

معدن مــن صفيحــة األولــى الكأس فــي المدرس يغمــس 2 .

بشكل )1.5-2 cm وعرضها 8-10 cm )طولها الحديــد

و الهواء، في الصفيحة من العلوي الثلث يبقى بحيث شاقولي

يغمس في الكأس الثانية صفيحة من معدن الزنك مصقولة حديثا

بها وضعت التي ذاتها وبالطريقة ، الحديد صفيحة أبعاد لها

.)15-20 min( صفيحة الحديد في الكأس األولى. كما في الشكل المبين أدناه ـ وينتظر حوالي

بعد التفاعلقبل التفاعل

يمثل الشكل تآكل معدن الزنك في محلول كبريتات النحاس

79

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3مالحظة

خالل فترة االنتظار ينتقل المدرس إلى الفقرة التالية التي تكون بمثابة مدخل إلى الدرس.

الكأس بعد مرور حوالي )min 20-15(، يطلب المدرس من الطالب إمعان النظر في محتويات . 3

الثانية، ويسأل: ماذا تالحظ؟ اكتب معادلة التفاعل الحاصل.

معادلة التفاعل:

Zn + )Cu2+ + SO4

2-( Cu + )Zn2+ + SO4 2-(

مالحظة

يحصل تفاعل تلقائي بين معدن الزنك ومحلول كبريتات النحاس، ولكنه أقل سرعة من تفاعل معدن

الزنك مع محلول حمض كلور الماء.)كما في النشاط1( يتعرض الجزء المغمور من صفيحة الزنك

للتآكل. يتشكل راسب أحمر )إسفنجي القوام( هو معدن النحاس، يتجمع على صفيحة الزنك قبل أن

يستقر في قعر الكأس. يزول اللون األزرق لمحلول كبريتات النحاس تدريجيا مع مرور الزمن.

ثم يطلب المدرس من الطالب إمعان النظر في محتويات الكأس األولى، ويسأل:

- هل حدث تفاعل بين صفيحة الحديد والماء؟ ماذا تتوقع؟

الجواب: ال يمكن الجزم بأن هناك تفاعل قد حصل بين صفيحة الحديد والماء خالل هذه الفترة القصيرة

من الزمن؛ حيث ال تشاهد تغيرات ملحوظة على محتويات الكأس.

- هل تتوقع حدوث تفاعل في الكأس األولى إذا ما بقيت صفيحة الحديد في الماء لفترة زمنية طويلة

)أيام متعددة(؟

الجواب: نعم، أتوقع حدوث تفاعل بطيء يؤدي إلى تصدؤ صفيحة الحديد وتآكلها مع مرور الوقت.

بقاء قطعة من الحديد لفترة زمنية طويلة )أيام متعددة( على تماس مباشر مع الماء أو الهواء الرطب سيؤدي إلى تصدئها وتآكلها.

80

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3مالحظة

يفضل ترك محتويات الكأس األولى كما هي عليه لمدة يومين أو أكثر، للتحقق من تصدؤ صفيحة الحديد وتآكلها يوما بعد يوم.

تتميز طبقة صدأ الحديد Fe2O3.3H2O التي تتشكل

بنية هشة مسامية طبقة بأنها المعدن سطح على

اللون ال تحمي المعدن من استمرار تآكل المعدن.

إضاءة

ما تقدمه المعادلة الكيميائية الموزونة:يقوم المدرس بكتابة المعادلة العامة للتفاعل الكيميائي:

mA + nB pC + qD

ويسأل عن دالالت الرموز المستخدمة في هذه المعادلة الموزونة، كما يأتي:

- ما الذي تمثله األحرف الكبيرة D ،C ،B ،A؟

إنها تمثل رموز )صيغ( المواد الداخلة في التفاعل والمواد الناتجة عنه.

- ما المواد الداخلة في التفاعل؟ وما المواد الناتجة عنه؟

المادتان A وB تمثالن المواد الداخلة في التفاعل، وC وD تمثالن نواتج التفاعل.

- ما الذي تمثله األحرف الصغيرة q ،p ،n ،m؟

إنها تمثل أرقاما تشير إلى عدد موالت المواد الداخلة في التفاعل والمواد الناتجة عنه، فالرمز m يشير

إلى عدد موالت المادة A، والرمز n يشير إلى عدد موالت المادة B ... وهكذا.

وتسمى )m ،n ،p ،q(: األمثال التفاعلية )الستوكيومترية(.

التفاعالت المتجانسة والتفاعالت غير المتجانسة:يكتب المدرس المعادالت اآلتية على السبورة:

1. NaNO3 )aq( + HCl )aq( NaCl )aq( + HNO3 )aq(

81

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 2. Zn )s( + CuSO4 )aq( ZnSO4 )aq( + Cu )s(

23. Fe )s( + 32 O2 )g( + 3 H2O )l( 2Fe2O3.3H2O

4. N2 )g( + 3H2 )g( 2NH3 )g(

ويطرح على الطالب األسئلة اآلتية:

- ما عدد موالت المواد المتفاعلة في المعادلة )1(؟ وما عدد موالت المواد الناتجة في المعادلة )4(؟

في المعادلة )1( يتفاعل مول واحد من نترات الصوديوم مع مول واحد من حمض كلور الماء، وفي

المعادلة )4( ينتج موالن من غاز النشادر.

- أي من التفاعالت السابقة يجري في طور واحد؟

الماء( يجري في طور واحد هو الطور التفاعل األول )بين محلولي نترات الصوديوم وحمض كلور

السائل، والتفاعل الرابع )بين غازي النتروجين والهدروجين( يجري في طور واحد هو الطور الغازي،

لذا يقال عن كل من هذين التفاعلين بأنه متجانس.

يعرف التفاعل الكيميائي المتجانس بأنه التفاعل الذي يحصل في طور واحد.

أي من التفاعالت السابقة يجري على السطوح الفاصلة بين طورين أو أكثر؟

التفاعل الثاني )بين قطعة من معدن الزنك ومحلول كبريتات النحاس( يجري فقط في نقاط التماس بين

معدن الزنك الصلب ومحلول كبريتات النحاس؛ أي فقط على السطح الخارجي لقطعة الزنك، والتفاعل

الثالث يجري فقط في نقاط التماس بين معدن الحديد الصلب، من جهة، والماء وأكسجين الهواء، من جهة

أخرى، لذا يقال عن كل من هذين التفاعلين بأنه غير متجانس.

التفاعل الكيميائي غير المتجانس هو التفاعل الذي يحصل في طورين أو أكثر.

منهما، أي مؤكدة عن إجابة الطالب يمتلك مهمين، ال لطرح سؤالين الفرصة سانحة واآلن ستكون

وهذان السؤاالن هما:

أي من التفاعالت الثالثة األولى هو األسرع؟ وأي منها هو األبطأ؟ 1 .

متعدد منها وأي واحدة(؟ دفعة )على واحدة مرحلة في يحدث األولى الثالثة التفاعالت من أي 2 .

المراحل؟

82

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3مالحظة

إن معادلة التفاعل الموزونة ال تبين ما إذا كان التفاعل بطيئا أو سريعا، كما أنها ال تظهر ما إذا كان

قد حدث في مرحلة واحدة أو خالل مراحل متعددة. والستكشاف اإلجابة الدقيقة عن أي من السؤالين

السابقين ينبغي تنفيذ بعض األنشطة التعلمية أو التجارب العملية، التي تتضمن إجراء التفاعالت

من )1( إلى )3(، وتسجيل المالحظات المتعلقة بسرعة حدوث التفاعل )أي سرعة استهالك المواد

الداخلة في التفاعل أو سرعة تشكل المواد الناتجة عنه(.

تصنيف التفاعالت الكيميائية من حيث سرعتها:نشاط )3(:

ضع في أنبوب اختبار نظيف وجاف m.l )1-2( من محلول نترات الرصاصmol.l-1 )0.5( ثم أضف

إليه ml )1-2( من محلول حمض كلور الماء mol.l-1 )0.1(، رج محتويات األنبوب بهدوء.. ماذا

تالحظ؟ اكتب معادلة التفاعل الحاصل.

أستنتج من األنشطة السابقة:

ال تتم التفاعالت الكيميائية بسرعة واحدة؛ فتفاعل حمض كلور الماء مع كل من الزنك ونترات

الصوديوم سريع جدا، وتفاعل الزنك مع محلول كبريتات النحاس) أقل سرعة منه(، أما تفاعل

تصدؤ الحديد فهو تفاعل بطيء.

◄◄أضف إلى معلوماتك:كبريتات محلول مع الزنك وتفاعل الماء كلور حمض مع الصوديوم نترات محلول تفاعل ●

النحاس هو تفاعل بسيط؛ كونه يتم بمرحلة واحدة.

تفاعل تصدؤ الحديد في الهواء الرطب يمر بمراحل متعددة؛ لذا فهو تفاعل معقد. ●

كل مرحلة يمر بها التفاعل المعقد تمثل تفاعال بسيطا. ●

. المراحل المتعددة التي يمر بها تفاعل تصدؤ الحديد تشكل ما يعرف بآلية التفاعل* ●

آلية كهركيميائية، تحدث عبر خلية غلفانية موضعية - راجع بحث األكسدة الصدأ هي تكوين آلية أن تكون * يرجح واإلرجاع في كتاب الكيمياء للصف الثاني الثانوي.

83

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3خالصة:

الكيميائية التفاعالت التي تطرأ على بالتغيرات )Chemical Kinetics( الكيميائية الحركية تعنى

مع مرور الزمن. وهي تهتم بتحديد سرعة التفاعل )Reaction Rate( غير العكوس وآلية حدوثه

.)Reaction Mechanism(

مفهوم سرعة التفاعل الكيميائي:يطرح المدرس على الطالب األسئلة اآلتية )التي في كتاب الطالب(:

1- كيف تقاس سرعة السيارة؟

تقاس سرعة سيارة بقياس المسافة التي تقطعها خالل وحدة الزمن.

2- كيف تقاس غزارة نهر؟

تقاس غزارة نهر بقياس كمية الماء المتدفق خالل وحدة الزمن.

3- كيف تقاس سرعة ذوبان الجبال الجليدية في المحيط المتجمد الشمالي؟

تقاس بمعرفة كمية المياه الناتجة عن الذوبان خالل العام، حيث يسجل ارتفاع في منسوب المياه في

المحيط المتجمد الشمالي والمناطق المائية المتصلة به.

وعليه، تقاس سرعة أي حدث )فيزيائي، كيميائي، بيولوجي، ...إلخ( بمقدار التغير الذي يطرأ عليه

خالل فترة زمنية محددة )وحدة الزمن(.

نتيجة

الذي يطرأ على كمية التغير الكيميائي يتطلب معرفة مقدار التفاعل إن تحديد سرعة

المواد المتفاعلة أو الناتجة مع مرور الزمن.

واآلن يطرح المدرس السؤال اآلتي:

كيف تميز بين سرعة التفاعل الكيميائي المتجانس وسرعة التفاعل الكيميائي غير المتجانس؟

الداخلة في المادة الذي يطرأ على كمية التغير بأنها مقدار المتجانس الكيميائي التفاعل تعرف سرعة

التفاعل أو الناتجة عنه خالل وحدة الزمن في وحدة الحجم. ويعبر عن هذا التعريف بالعالقة الرياضية

اآلتية:

84

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3Vhomo =

∆ n

V.∆ tحيث:

Vhomo: سرعة التفاعل المتجانس عند درجة حرارة ثابتة.

n∆ : التغير في عدد الجزيئات الغرامية )الموالت( إلحدى المواد الداخلة في التفاعل أو الناتجة عنه.

V : حجم الجملة التي يحصل فيها التفاعل.

t ∆ : التغير في زمن التفاعل.

أما سرعة التفاعل غير المتجانس فتعرف بأنها مقدار التغير الذي يطرأ على كمية المادة الداخلة في

التفاعل أو الناتجة عنه خالل وحدة الزمن في وحدة السطح. ويعبر عن ذلك رياضيا بالعالقة اآلتية:

Vhete = ∆ n

S.∆ tحيث:

Vhete : سرعة التفاعل الكيميائي غير المتجانس عند درجة حرارة ثابتة.

S : السطح الذي يجري عليه التفاعل.

مالحظة

دراسة سرعة التفاعالت الكيميائية غير المتجانسة تقع خارج دائرة اهتمامنا، وعليه فإن الدراسة

ستقتصر على التفاعالت الكيميائية المتجانسة، وسنعمد إلى استخدام الرمز المختصر )V( للداللة

على سرعة التفاعل الكيميائي المتجانس.

سرعة التفاعل الكيميائي المتجانس:تعرف سرعة التفاعل الكيميائي المتجانس عند درجة حرارة ثابتة بأنها تغير تركيز أحد مكونات

التفاعل )المواد الداخلة في التفاعل والمواد الناتجة عنه( خالل وحدة الزمن.

حوار ومناقشة:

لو رمزنا بـ C1 لتركيز أحد مكونات التفاعل في اللحـظة t1 وبـ C2 لتركيزه في اللحظة t2 فإن سرعة

التفاعل المتجانس تعرف عندئذ كما يأتي:

85

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3V =

C2 – C1

t2 – t1

) C = C2 – C1( موجبة دوما. وأما قيمة البسط ) t = t2 – t1( فإن قيمة المقام t2 > t1 ولما كان

فتتعلق بقيمة كل من التركيز االبتدائي C1 والتركيز النهائي C2. وهنا يمكن التمييز بين حالتين:

الحالة األولى: وفيها يكون C2 < C1 أي إن C < 0 )البسط سالب(. وهذه الحالة توافق المواد الداخلة

في التفاعل، حيث تتناقص تراكيزها مع مرور الزمن، وتعطى سرعة التفاعل عندئذ بالعالقة:

V = – ∆ C

∆ t

الحالة الثانية: وفيها يكون C2 > C1 أي إن C > 0 )البسط موجب(، وهذه الحالة توافق المواد الناتجة

عن التفاعل، حيث تتزايد تراكيزها مع مرور الزمن، ويعبر عن سرعة التفاعل عندئذ بالعالقة:

V = + ∆ C

∆ t

وهكذا فإن الشكل العام لعالقة سرعة التفاعل الكيميائي المتجانس هو:

V = ∆ C

∆ t

حيث تشير إشارة الموجب إلى تشكل المواد الناتجة عن التفاعل، بينما تشير إشارة السالب إلى استهالك

المواد الداخلة في التفاعل، علما بأن السرعة هي مقدار موجب دوما )كقيمة عددية(.

فمثال، لو كان لدينا تفاعل كيميائي من الشكل العام:

A + B C + D

A + B فإنه يمكننا، ببساطة، تمثيل الحالتين )1( و )2( بالرسـم البياني لتغيرات تركيز مكونــات التفاعـل

و C + D بداللة الزمن، كما هو موضـح في الشكل اآلتي:

التمثيل البياني للحالتين )1( و)2(

86

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

والجدير ذكره أن العالقة: 3

V = ∆ C

∆ t

تعبر عما يعرف بالسرعة الوسطية للتفاعل الكيميائي*.

مثال )1(:

النتروجين أكسيد ثنائي غاز مع الكربون أكسيد أحادي غاز يتفاعل

وفقا النتروجين، أكسيد وأحادي الكربون أكسيد ثنائي غازي لتشكيل

للمعادلة اآلتية:

CO )g( + NO2 )g( 200 ˚C

CO2 )g( + NO )g(

يذكر المدرس أنه في أثناء حدوث هذا التفاعل يالحظ االختفاء التدريجي

للون النارنجي المميز لغاز ثنائي أكسيد النتروجين، انظر الشكل.

يسأل المدرس الطالب األسئلة اآلتية:

كم موال من غاز CO )أو NO2( قد استهلك )تحول(؟

كم موال من غاز CO2 )أو NO( قد تشكل )نتج(؟

اكتب العالقة الرياضية للسرعة الوسطية للتفاعل السابق.

تطبيق:

إذا علمت أن التركيز االبتدائي لكل من غازي CO و NO2 يساوي )mol.l-1 0.1(، وأن تركيز كل من

هذين الغازين قد بلغ ما قيمته )mol.l-1 0.02( بعد مرور عشرين ثانية على بداية التفاعل، المطلوب:

.NO2 و CO احسب السرعة الوسطية الستهالك كل من غازي

احسب السرعة الوسطية لتشكل كل من غازي CO2 و NO. ماذا تستنتج؟

الحـل:NO )g(+CO2 )g(

200 ˚CNO2 )g(+CO )g(

000.10.1)mol.l-1( التراكيز االبتدائية

0.080.080.020.02 )mol.l-1( التراكيز بعد 20 ثانية

يمكن حساب السرعة الوسطية الستهالك كل من غازي CO و NO2 باستخدام العالقة:

* إذا كانت الفترة الزمنية قصيرة جدا )dt( فعندئذ تعبر العالقة: عن السرعة اللحظية للتفاعل الكيميائي.

اختفاء اللون النارنجي المميز لغاز ثنائي أكسيد النتروجين

87

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3V = –

∆ C

∆ t

وعليه، فإن:

V = – ∆ C

∆ t = –

∆ [CO]

∆ t = –

∆ [NO2]

∆ t

= – 0.02 - 0.1

20 = –

– 0.08

20 = 4 × 10-3 mol.l-1.s-1

يمكن حساب السرعة الوسطية لتشكل كل من غازي CO2 و NO باستخدام العالقة:

V = + ∆ C

∆ t

وعليه، فإن:

V = + ∆ C

∆ t = +

∆ [CO2]

∆ t = +

∆ [NO]

∆ t

= + 0.08

20 = 4 × 10-3 mol.l-1.s-1

وتأسيسا على ما تقدم، يتبين أن السرعة الوسطية الستهالك كل من غازي CO و NO2 تساوي السرعة

.NO و CO2 الوسطية لتشكل كل من غازي

مالحظة

في معظم التفاعالت الكيميائية ال تتساوى السرعة الوسطية الستهالك المواد المتفاعلة مع السرعة

الوسطية لتشكل نواتج التفاعل.

النشادر )غاز األمونيا( من مكونيه األساسيين )النتروجين والهدروجين(، فمثال في تفاعل تشكل غاز

الممثل بالمعادلة اآلتية:

N2 )g( + 3H2 )g( 2NH3 )g(

88

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

يالحظ أن تشكل )2( مول من غاز النشادر يقابله استهالك )1( مول من غاز النتروجين و)3( مول من 3

غاز الهدروجين. أي إن:

N2 2 × السرعة الوسطية الختفاء = NH3 السرعة الوسطية لتشكل

H2 السرعة الوسطية الختفاء × 2

3 = NH3 السرعة الوسطية لتشكل

تعميم:

من أجل التفاعل الكيميائي العام، الممثل بالمعادلة اآلتية:

aA + bB cC + dD

اتفق أن تكتب عبارة السرعة الوسطية للتفاعل بالنسبة لكل مادة من المزيج التفاعلي على النحو اآلتي:

VA = – 1

a ∆ [A]

∆ t & VB = –

1

b ∆ [B]

∆ t

VC = + 1

c ∆ [C]

∆ t & VD = +

1

d ∆ [D]

∆ t

تشكل فتمثالن سرعتي VD و VC أما ،B و A المادتين استهالك تمثالن سرعتي VB و VA حيث:

.D و C المادتين

بما أن أمثال التفاعل قد ال تكون متساوية )a b c d( فإن قيمة سرعة التفاعل تختلف باختالف

المادة المدروسة، لهذا السبب اتفق على أن السرعة الوسطية للتفاعل تساوي تغير تركيز أية مادة من مواد

التفاعل خالل وحدة الزمن مقسومة على األمثال التفاعلية لهذه المادة في معادلة التفاعل الموزونة.

وعليه، يمكن التعبير عن السرعة الوسطية للتفاعل كما يأتي:

V = – 1

a ∆ [A]

∆ t = –

1

b ∆ [B]

∆ t = +

1

c ∆ [C]

∆ t = +

1

d ∆ [D]

∆ tتطبيق:

يحترق غاز الميتان بأكسجين الهواء وفقا للمعادلة اآلتية:

CH4 + 2O2 ∆

CO2 + 2H2O

المطلوب:

اكتب عبارات السرعة الوسطية الستهالك المواد المتفاعلة وتكون المواد الناتجة عن التفاعل. 1 .

تشكل أو الستهالك الوسطية السرعات مع )ربطا ككل للتفاعل الوسطية السرعة عبارة اكتب 2 .

مكونات التفاعل(.

89

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 ، احسب السرعة الوسطية 3 .)0.16( mo .l–1.s–1 إذا كانت السرعة الوسطية الحتراق الميتان هي

لتكون كل من بخار الماء وغاز ثنائي أكسيد الكربون.

الحل:

1. عبارات السرعة الوسطية:

V)CH4( = – ∆ [CH4]

∆ tسرعة استهالك غاز الميتان:

V)O2( = –

∆ [O2]

∆ tسرعة استهالك غاز األكسجين:

V)CO2( = +

∆ [CO2]

∆ tن غاز ثنائي أكسيد الكربون: سرعة تكو

V)H2O( = + ∆ [H2O]

∆ tن بخار الماء: سرعة تكو

الوسطية السرعة عن تختلف المواد إحدى تكون أو الستهالك الوسطية السرعات هذه مالحظة:

للتفاعل بداللة إحدى المواد، كاآلتي:

V = – ∆ [CH4]

∆ t – = V و

1

2 ∆ [O2]

∆ t + = V و

∆ [CO2]

∆ t + = V و

1

2 ∆ [H2O]

∆ t

2. سرعة التفاعل الوسطية:

V = – ∆ [CH4]

∆ t = –

1

2 ∆ [O2]

∆ t = +

∆ [CO2]

∆ t = +

1

2 ∆ [H2O]

∆ t

3. حساب السرعة الوسطية لتكون كل من بخار الماء وغاز ثنائي أكسيد الكربون:

السرعة الوسطية لتكون بخار الماء = 2 × السرعة الوسطية الحتراق الميتان = 2 × 0.16

0.32 mo .l–1.s–1 = إذا السرعة الوسطية لتكون بخار الماء

السرعة الوسطية لتكون غاز ثنائي أكسيد الكربون = السرعة الوسطية الحتراق الميتان.

0.16 mo .l–1.s–1 = السرعة الوسطية لتكون غاز ثنائي أكسيد الكربون

:Collision Theory نظرية التصادم

يطرح المدرس على الطالب السؤالين اآلتيين:

كيف يحدث التفاعل الكيميائي؟ 1 .

لماذا هناك تفاعالت سريعة، وأخرى بطيئة؟ 2 .

90

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

إن اإلجابة عن السؤالين السابقين تكمن في »نظرية التصادم« المستخدمة على نطاق واسع لشرح وتفسير 3

كيفية حدوث التفاعل الكيميائي.

فنظرية التصادم تقوم على فرضين رئيسين هما:

لكي يحدث التفاعل الكيميائي بين مادتين البد من تصادم جسيماتهما )جزيئات أو أيونات أو ذرات(.

يجب أن يكون التصادم بين المادتين تصادما فعاال )مثمرا(.

ولكي يكون التصادم فعاال ينبغي توفر الشرطين اآلتيين:

أن تكون الجسيمات المتصادمة في وضع فراغي مناسب.

المكونة الذرات بين الكيميائية الروابط لتحطيم يكفي الطاقة، من أدنى حدا الجسيمات تمتلك أن

لجزيئات المواد المتفاعلة، وإعادة بناء روابط كيميائية جديدة بين الذرات لتشكيل نواتج التفاعل.

وبعبارة أخرى، فإنه وفقا لنظرية التصادم، يحصل التفاعل الكيميائي فقط عندما تتصادم جزيئات المواد

المتفاعلة مع بعضها تصادمات فعالة. وإذا لم يكن تصادم جزيئات المواد الداخلة في التفاعل فعاال وجب

المطلوب األدنى الحد إلى الطاقة، كي تصل طاقته من محددة كمية تقديم الكيميائي التفاعل لحصول

لحدوث التفاعل، تعرف باسم »طاقة التنشيط«.

التصادمات الفعالة و التصادمات غير الفعالة

:Energy Activation طاقة التنشيط

التفاعــل الكيميائي، ويرمز لها تعرف طاقة التنشيط بأنها الحد األدنــى من الطاقــة الالزمــة لحدوث

بالرمــز Ea، ويعبر عنها بالوحدة )kcal.mol-1(. وأما مقدار طاقة التنشيط فيعد العامل األساسي الذي

91

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 يظهر أثر طبيعة المواد المتفاعلة على سرعة التفاعل. فإذا كان مقدار طاقة التنشيط صغيرا جدا فهذا يعني

أن معظم التصادمات بين جزيئات المواد المتفاعلة يكون فعاال، وأن سرعة التفاعل كبيرة جدا، وهذا ما

ينطبق على التفاعالت الشاردية )األيونية(.

وإذا كان مقدار طاقة التنشيط كبيرا جدا فهذا يعني أن عدد التصادمات الفعالة بين جزيئات المواد المتفاعلة

قليل جدا؛ أي إن سرعة التفاعل صغيرة جدا. وهذه الحالة تنطبق على تفاعل اصطناع غاز النشادر من

مكونيه األساسيين، النتروجين والهدروجين.

◄◄أضف إلى معلوماتك:( هي تفاعالت آنية، تتم بسرعة فائقة خالل زمن ● Free Radicals( تفاعالت الجذور الحرة

.)10-9 s( ونانو ثانية )6-10 s( قصير جدا يتراوح بين ميكرو ثانية

عشرة من أكثر العادية، الحرارة درجة في والهدروجين، األكسجين جزيئات تصادم رغم ●

مليارات مرة في الثانية، فإن حصول التفاعل في هذا المزيج الغازي يتطلب ماليين السنين.

والتفاعالت التي تحتاج إلى طاقة تنشيط تمر بالمراحل الثالث اآلتية:

إضعاف الروابط بين جزيئات المواد المتفاعلة. 1 .

،) 2 .Transition state( الوسطية بالحالة تعرف ثابتة، غير وسطية حالة إلى الجزيئات انتقال

ويتشكل فيها ما يعرف بالمعقد النشط )Activated complex(. والمعقد النشط هو عبارة عن مادة

مرحلية )Intermediate( ال يمكن فصلها من المزيج التفاعلي.

تفكك المعقد النشط، وتشكل نواتج التفاعل النهائية. 3 .

)HI( وكمثال على التفاعالت التي تتطلـب تقديم طاقة تنشـيط نذكر تفاعل اصطناع يوديد الهدروجين

من مكونيه األساسيين، اليود والهدروجين. حيث يبدأ هذا التفاعل بإضعاف الروابط األحادية المشتركة

في جزيئات اليود والهدروجين.

وكما هو موضح في المخطط اآلتي:

H H +

I I

H ...... H

I ...... I

H ___ H+

I ___ I

مواد متفاعلةمعقد نشطنواتج التفاعل

92

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

( إلى حالــة وســطية غير ثابتة، يتشكل فيها المعقد النشط، 3 I2 + H2( تنتقل جزيئات المــواد األولية

ثم تحصل داخل هذا المعقد عملية إعادة بناء الذرات بروابط جديدة، فال يلبث أن يتفكك مشكال نواتج

.)2HI( التفاعل

آلية تشكل المعقد النشط

تجدر اإلشارة إلى أن طاقة المعقد النشط، بصورة عامة، أعلى نسبيا من طاقة كل من المواد المتفاعلة أو

الناتجة عن التفاعل. فمن أجل:

E1 طاقة المواد المتفاعلة.

E2 طاقة المعقد النشط.

E3 طاقة المواد الناتجة.

)Ea = E2 - E1( طاقة التنشيط.

.)Enthalpy( المحتوى الحراري ) H = E3 - E1(

الطاقي المخطط االنتقالية عن طريق رسم بالحالة والمرور النشط المعقد تشكل يمكن توضيح عملية

للتفاعل الكيميائي الحاصل، كما هو مبين في الشكل اآلتي:

93

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3

المخطط الطاقي لتفاعل ماص للحرارة )آ( وآخر ناشر للحرارة )ب(

) للتفاعالت الماصة للحرارة، للتفاعالت الناشرة للحرارة(

العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي:تعتمد سرعة التفاعل الكيميائي على عوامل متعددة، أهمها:

طبيعة المواد المتفاعلة. 1 .

. 2 درجة الحرارة.

. 3 المواد المساعدة )الحفاز(.

تركيز المواد المتفاعلة. 4 .

1. تأثير طبيعة المواد المتفاعلة على سرعة التفاعل الكيميائي:

)ينفذ من قبل المدرس(

( ثم ضعها على حامل أنابيب اختبار. خذ ثالثة أنابيب اختبار نظيفة وجافة، ورقمها من )1-2-3

جهز ثالث قطع صغيرة من معادن: القصدير والزنك والصوديوم.

لف قطعة الصوديوم ذات الحجم الصغير بقطعة صغيرة من منديل ورقي.

على ،) 1-2-3( االختبار أنابيب في والصوديوم، والزنك القصدير الثالث، المعدنية القطع ضع

الترتيب.

.) 0.2 M( من محلول حمض كلور الماء )10 ml( خذ بوساطة ماصة زجاجية حوالي

الداخلي الجدار على الماء كلور محلول حمض من ) 3 ml( الزجاجية حوالي الماصة من أفرغ

ألنبوب االختبار ذي الرقم )1(، الحاوي على معدن القصدير، وكرر هذه الخطوة من أجل أنبوب

االختبار ذي الرقم )2(، الحاوي على معدن الزنك.

معدن على الحاوي األنبوب أجل من شديد، بحذر المرة هذه ولكن السابقة، الخطوة كرر

الصوديوم.

94

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

هل ثمة اختالف بين سرعات التفاعالت الحاصلة؟3

أي التفاعالت هو األسرع؟ وأيها هو األبطأ؟

ما الغاز الناتج في التفاعالت السابقة؟ وكيف تفسر االختالف في سرعة تشكله بين تفاعل وآخر؟

يسأل المدرس طالبه األسئلة اآلتية : كيف يحفظ الصوديوم؟

كيف يستخرج من عبوة الحفظ؟

كيف تقطع منه قطعة صغيرة جدا بسكين؟

كيف يتم تنظيف األدوات التي المست الصوديوم؟

2. تأثير التركيز على سرعة التفاعل الكيميائي:معه سرعة وازدادت الفعالة، التصادمات احتمال ازداد المتفاعلة المواد تركيز ازداد كلما أنه معلوم

التفاعل الكيميائي.

قانون باسم يعرف بقانون المتفاعلة المواد وتراكيز الكيميائي التفاعل سرعة بين العالقة عن يعبر

.)Rate Law( السرعةمن أجل التفاعل العام )في التفاعالت األولية ، التي تتم بمرحلة واحدة(:

mA + nB نواتج

يمكن كتابة قانون السرعة على النحو اآلتي:

V = k [A]m[B]n

حيث:A و B المواد المتفاعلة الموجودة في الطور الغازي أو السائل أو على هيئة أيونات مميهة )منحلة في

الماء(.

k: ثابت سرعة التفاعل، تتعلق قيمته بطبيعة المواد المتفاعلة ودرجة حرارة التفاعل..A مرتبة التفاعل بالنسبة إلى المادة :m.B مرتبة التفاعل بالنسبة إلى المادة :n

مالحظة

ال تدخل المادة الصلبة في عالقة سرعة التفاعل حيث إن سرعة التفاعل تتناسب فقط مع تركيز

المواد الغازية والمحاليل.

95

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 مثال:

2Fe )s( + 3Cl2 )g( 2FeCl3

V = k [Cl2]3

◄◄أضف إلى معلوماتك:كل تفاعل بسيط أحادي الجزيء هو تفاعل من المرتبة األولى، وكل تفاعل بسيط ثنائي الجزيء ●

هو تفاعل من المرتبة الثانية، ولكن العكس غير صحيح.

من أجل التفاعالت المعقدة ال يمكن ربط مرتبة التفاعل الكلية بأمثال المواد المتفاعلة، وإنما يتم ●

تحديد مرتبة التفاعل تجريبيا.

مرتبة التفاعل المعقد قد تساوي عددا صحيحا موجبا )مثل: 1 أو 2(، أو عددا كسريا )مثل: 1/2 ●

أو 3/2(، وقد تساوي الصفر.

التفاعالت من المرتبة صفر ال تعتمد سرعتها على تراكيز المواد المتفاعلة. ●

المرتبة األولى هو لتفاعل من التركيز تغيرات السرعة بداللة يمثل الذي الحركي المنحني ●

عبارة عن خط مستقيم يمر من مبدأ اإلحداثيات.

سرعة التفاعل المعقد تساوي سرعة أبطأ مرحلة يمر فيها. ●

.) ● Order of reaction( مرتبة التفاعل الكلية :)m + n(

مثال )1(:

يعبر عن قانون سرعة التفاعل الممثل بالمعادلة الكيميائية اآلتية:

2NO )g( + O2 )g( 2NO2 )g(

بالعالقة: V = k .[NO]2.[O2]، عند الدرجة C° 25، والمطلوب:

ما مرتبة التفاعل بالنسبة إلى كل مادة متفاعلة؟ 1 .

ما مرتبة التفاعل الكلية؟ 2 .

هل هذا التفاعل أولي أم معقد؟ ولماذا؟ 3 .

الحـل:

أكسيد أحادي غاز إلى وبالنسبة األولى، المرتبة هي األكسجين غاز إلى بالنسبة التفاعل مرتبة 1 .

النتروجين هي المرتبة الثانية.

مرتبة التفاعل الكلية هي المرتبة الثالثة. 2 .

أمثال هذه تساوي السرعة مرفوعة ألسس قانون في المتفاعلة المواد تراكيز بسيط؛ ألن التفاعل 3 .

المواد في معادلة التفاعل الموزونة.

96

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

مثال )2(: 3

يتفاعل غاز أحادي أكسيد النتروجين مع غاز األكسجين وفقا للمعادلة اآلتية:

2NO )g( + 2H2 )g( N2 )g( + 2H2O

وهذا التفاعل يمر عبر مرحلتين، هما:

2NO )g( + H2 )g( N2 )g( + H2O2المرحلة األولى

H2O2 + H2 )g( 2H2Oالمرحلة الثانية

فإذا علمت أن المرحلة األولى هي األبطأ، المطلوب:

1 ..H2 )g( و NO )g( حدد مرتبة التفاعل بالنسبة إلى كل من

حدد مرتبة التفاعل الكلية. 2 .

الحـل:

سرعة التفاعل اإلجمالي تساوي سرعة المرحلة األولى منه، كونها المرحلة األبطأ؛ وهذا يعني أن 1 .

V = k [NO]2.[H2] :قانون السرعة لهذا التفاعل هو

أي أن مرتبة التفاعل بالنسبة إلى )g( NO هي المرتبة الثانية، وبالنسبة إلى )H2 )g هي المرتبة األولى.

مرتبة التفاعل الكلية هي المرتبة الثالثة. 2 .

تقويم :

إذا علمت أن الدراسة الحركية لتفاعل غاز أحادي أكسيد النتروجين مع غاز الهدروجين

2NO )g( + 2H2 )g( N2 )g( + 2H2O

تشير إلى المعطيات التجريبية المدونة في الجدول أدناه:

رقم التجربةV( mol.l-1.s-1[H2] mol.l-1[NO] mol.l-1( السرعة

3.2 × 10-30.020.021

12.8 × 10-30.020.042

6.4 × 10-30.040.023

المطلوب:

؟ 1 . [H2 )g(] مع ثبات [NO )g(] ما الذي يطرأ على سرعة التفاعل عند مضاعفة

97

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 ] ؟ 2 .NO )g(] مع ثبات [H2 )g(] ما الذي يطرأ على سرعة التفاعل عند مضاعفة

. 3 .H2 )g( و NO )g( أوجد مرتبة التفاعل بالنسبة إلى كل من

يمكن حل هذا الطلب بطريقة الحساب أو االستقراء.

هل هذا التفاعل أولي أم معقد؟ ولماذا؟ 4 .

الحـل:

عند مضاعفة تركيز )NO )g. 1 تزداد سرعة التفاعل بمقدار أربعة أمثالها.

عند مضاعفة تركيز )H2 )g. 2 تتضاعف سرعة التفاعل.

بما أن التفاعل المدروس يخضع دوما لقانون السرعة اآلتي: 3 .

V = k [NO]x. [H2]y

فإن ثابت سرعة التفاعل يعرف بالعالقة:

k = V

[NO]x. [H2]y

وباالستفادة من معطيات التجربتين األولى والثانية نجد أن:

k = V

[NO]x. [H2]y

= 3.2 × 10-3

)0.02(x. )0.02(y =

12.8 × 10-3

)0.04(x. )0.02(y

أي إن:1

)0.02(x =

4

)0.04(x

)0.04(x

)0.02(x = 4 2x = 4

x = 2

وعليه، فإن مرتبة التفاعل بالنسبة إلى )NO )g هي المرتبة الثانية.

وباالستفادة من معطيات التجربتين األولى والثالثة نجد أن:

k = V

[NO]x. [H2]y

= 3.2 × 10-3

)0.02(x. )0.02(y = 6.4 × 10-3

)0.02(x. )0.04(y

أي إن:

1

)0.02(y = 2

)0.04(y )0.04(y

)0.02(y = 2 2y = 2

y = 1

98

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

وعليه، فإن مرتبة التفاعل بالنسبة إلى )H2 )g هي المرتبة األولى.3

التفاعل معقد؛ ألن تركيز غاز الهدروجين في قانون السرعة مرفوع إلى أس قيمته ال تتطابق وأمثال 4 .

غاز الهدروجين في معادلة التفاعل الموزونة )األس = 1 & األمثال = 2(.

جداء مع طردا تتناسب معينة، حرارة درجة عند )األولي(، البسيط الكيميائي التفاعل سرعة

تراكيز المواد المتفاعلة في الطورين الغازي والسائل، مرفوعة ألسس مساوية ألمثال هذه المواد

في معادلة التفاعل الموزونة.

3. تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل الكيميائي:

نشاط:

ضع في أنبوب اختبار نظيف وجاف قطعة صغيرة من معدن الزنك، ثم أمسكه بوساطة ملقط معدني A .

وأضف إليه حوالي )ml 3( من محلول حمض كلور الماء )M 0.2(. ماذا تالحظ؟

يغلي أال )احرص شديدين وحذر بهدوء وسخنه مشتعل بنزن مصباح من االختبار أنبوب قرب B .

المحلول أو يفور(. ماذا تالحظ؟

ماذا تستنتج من الخطوتين السابقتين )A( و)B(؟

راقب عملية طهي الطعام وإنضاجه، إنها تتطلب درجات حرارة مرتفعة تفوق أحيانا درجة غليان الماء.

كيف لك أن تفسر هذه الظاهرة؟

اسأل الطبيب أو مدرس مادة األحياء: لماذا تكون العمليات الحيوية بطيئة جدا عند درجة الحرارة التي

تقل عن درجة حرارة الجسم االعتيادية )C° 37(؟

تزداد سرعة التفاعل الكيميائي بازدياد درجة الحرارة.

تفسير تأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل:

طاقة أحيانا تفوق إضافية، حركية بطاقة المتفاعلة الجزيئات مد في يسهم الحرارة درجة ارتفاع إن

التنشيط الالزمة لحصول التفاعل، فيزداد عدد التصادمات الفعالة بين الجزيئات النشطة في وحدة الزمن،

وتزداد بذلك سرعة التفاعل.

إلى تزداد الكيميائي التفاعل أن سرعة يثبت تجريبيا أن ”Van’t Hoff فانت هوف العالم “ استطاع

ثالثة أمثالها كلما ارتفعت درجة الحرارة عشر درجات مئوية، فوق درجة الحرارة التي يجري عندها

التفاعل.

99

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 هناك تفاعالت كيميائية غير مرغوب فيها تجري في درجة الحرارة العادية، كتفاعالت تأكسد المواد

الغذائية أو المواد الدوائية، لذا يتم العمل على كبح هذه التفاعالت سواء باستخدام مواد مضادة للتأكسد

)مثبطات( أو بحفظ المواد الغذائية والدوائية في الثالجة )عند درجات حرارة منخفضة(.

4. تأثير الوسيط على سرعة التفاعل الكيميائي:

نشاط:

.) 1 .H2O2( من الماء األكسجيني )15-10 ml( حوالي )200 ml( ضع في دورق زجاجي سعة

انتظر مدة دقيقتين ثم أدخل عودا متوهجا عبر فوهة الدورق. ماذا تالحظ؟ 2 .

كرر الخطوة األولى، ثم أضف كمية قليلة من ثنائي أكسيد المنغنيز MnO2. 3 إلى الماء األكسجيني.

كرر الخطوة الثانية، وسجل مالحظاتك. ماذا تستنتج؟ 4 .

أضف إلى معلوماتك:◄

إن إضافة كمية قليلة من أحد أمالح حمض الفوسفور إلى الماء األكسجيني تبطئ من سرعة تفكك الماء

األكسجيني، وهذا ما يعرف بالوساطة السالبة.

100

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 الوسيط الكيميائي هو مادة تضاف إلى المواد المتفاعلة فتغير من سرعة التفاعل الكيميائي،

وتخرج عند انتهاء التفاعل دون أن تتغير. الوسيط الكيميائي قد يلعب دورا إيجابيا فيسرع التفاعل الكيميائي، وعندئذ يسمى حفازا، وقد

يلعب دورا سلبيا فيبطئ التفاعل، وعندئذ يسمى مثبطا. ليس بإمكان الحفاز أن يؤدي إلى حدوث تفاعل كيميائي ما، إذا كان هذا التفاعل ال يتم تلقائيا.

إضاءة

ال تقتصر أهمية المواد المحفزة على الصناعة والتجارب المخبرية فقط بل تتعداها

لتشمل األحياء على سطح األرض.

األنزيمات في جسم اإلنسان هي مواد حفازة، لكل منها وظيفة حيوية خاصة، فأنزيم األميالز

في اللعاب وأنزيم الببسين في العصارة المعدية وظيفتهما زيادة سرعة التفاعالت الحيوية التي

يتم من خاللها تحطيم جزيئات النشاء والبروتينات الكبيرة على الترتيب وتحويلها إلى جزيئات

بسيطة أصغر منها، يمكن لخاليا الجسم امتصاصها بسهولة.

والجبن الخبز في صناعة كما بيولوجيا، المحفزة المواد اإلنسان استخدم العصور أقدم منذ

ودباغة الجلود.

تفسير آلية عمل الحفاز:يمكن تفسير آلية عمل الحفاز )Catalyst( وتأثيره على سرعة التفاعل الكيميائي باالعتماد على نظرية

الحالة الوسطية )Intermediate State(؛ حيث يشكل الحفاز بتفاعله مع إحدى المواد المتفاعلة مركبا

وسطيا غير ثابت )معقدا نشطا(، وهذا المركب يتفاعل بدوره مع المادة المتفاعلة األخرى، ليتم الحصول

في نهاية التفاعل على المواد الناتجة وعلى الحفاز من جديد.

فمن أجل التفاعل المحفز الممثل بالمعادلة اآلتية:

A + B K

AB

يمكن تفسير آلية عمل الحفاز من خالل الخطوتين اآلتيتين:

A + K AK

AK + B AB + K

حيث:

)K( هو رمز الحفاز، و )AK( رمز المركب الوسطي.

101

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 )AK ... B(و )A ... K( إن وجود الحفاز في التفاعل يساعد على تشكل مركبات وسطية جديدة، مثل

بطاقة أقل من الطاقة الالزمة لتشـكيل المركب الوسطي )A ... B( بغياب الوسيط )K(. وهذا يعني أن

الحفاز يجعل التفاعل يسلك طريقا جديدة، طاقة تنشيطها أخفض من طاقة التنشيط التي يتطلبها التفاعل

بغياب الحفاز؛ ومعظم التصادمات بين الجزيئات الداخلة في التفاعل ستكون تصادمات فعالة عبر الطريق

الجديدة، األمر الذي يؤدي في النهاية إلى تسريع التفاعل.

بعض التفاعالت الكيميائية تسير ببطء شديد في المرحلة األولى، ثم تزداد سرعتها بشكل ملحوظ

عند بدء تشكل نواتج التفاعل النهائية، وهذا ما يفسر بالتحفيز الذاتي )Autocatalysis(؛ حيث تعمل

إحدى المواد الناتجة خالل سير التفاعل كمحفز؛ فتسرع هذا التفاعل. ومثال ذلك تفاعل أكسدة حمض

الحماض )H2C2O4( ببرمنغنات البوتاسيوم )KMnO4( في وسط حمضي، ويعبر عنه بالمعادلة

األيونية اآلتية:

2 MnO4 + 5 C2O 2-4 + 16 H + 2 Mn 2+ + 10 CO2 + 8 H2O

وهنا تلعب أيونات المنغنيز الثنائي )+Mn 2( دور المحفز للتفاعل.

الوسيط: مادة تغير من سرعة التفاعل الكيميائي ولكنها ال تتغير عند انتهاء هذا التفاعل.

الوسيط الذي يدخل في التفاعل قد يتغير تركيبه أو تركيزه في أثناء التفاعل، ولكنه يتعدل تلقائيا

بحيث يبقى كما هو عند نهاية التفاعل.

بغياب ممكن غير التفاعل هذا كان إذا تفاعل حدوث إلى يؤدي أن الوسيط بإمكان ليس

الوسيط.

طاقة من يخفض وبالتالي للحدوث القابل التفاعل سرعة زيادة على الوسيط دور يقتصر

التنشيط.

إضافة إلى المواد المساعدة التي تزيد من سرعة التفاعل والتي تسمى الحفازات، هناك مواد

وسيطة أخرى تنقص من سرعة التفاعل تدعى مثبطات.

4- السرعة في التفاعالت غير المتجانسة:

يسأل المدرس طالبه:

- لماذا تصدأ برادة الحديد في الهواء الرطب بسرعة أكبر من سرعة تصدؤ قطعة الحديد المماثلة لها في الكتلة؟

102

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

- لماذا يحترق مسحوق الفحم في الهواء بسرعة أكبر من سرعة احتراق قطعة الفحم المماثلة له في 3الكتلة؟

نميز بين نوعين من التفاعالت:

1( التفاعالت المتجانسة: تفاعالت تكون فيها المواد المتفاعلة والمواد الناتجة عن التفاعل في حالة طور

واحد من حاالت المادة.

H2 )g( + C 2 )g( 2HC )g(

)في هذه التفاعالت: سرعة التفاعل تعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة، ونفسر زيادة السرعة مع

زيادة التركيز بزيادة عدد التصادمات الفعالة(.

2( التفاعالت غير المتجانسة: تفاعالت يكون فيها وسط التفاعل غير متجانس، أي يشمل أكثر من حالة.

Zn )s( + 2HC )aq( ZnC 2 )aq( + H2 )g(

)في هذه التفاعالت تعتمد سرعة التفاعل على مساحة سطح التماس بين المواد المتفاعلة حيث تزداد

سرعة التفاعل بازدياد مساحة السطح المعرض للتفاعل(.

لذلك تصدأ برادة الحديد في الهواء الرطب بسرعة أكبر مما لو كانت قطعة حديد مماثلة لها بالكتلة،

ويحترق مسحوق الفحم في الهواء بسرعة أكبر من احتراق قطعة الفحم المماثلة له بالكتلة.

103

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3حل م�سائل الوحدة الثالثة

( أو غلط )×( أمام العبارات اآلتية، وصحح المغلوطة منها: أوال: ضع إشارة صح )

)×( طاقة التنشيط Ea تمثل الفرق بين طاقة المعقد النشط وطاقة المواد الناتجة عن التفاعل.

في المواد الداخلة وطاقة النشط المركب طاقة بين الفرق تمثل Ea التنشيط طاقة التصحيح:

التفاعل.

( تزداد سرعة التفاعل الكيميائي ذي طاقة التنشيط المرتفعة بازدياد درجة الحرارة. (

( الحفاز يسرع التفاعل الكيميائي، ويخرج في نهاية التفاعل كما دخل. (

ثانيا: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

1- من أجل التفاعل األولي:

2A )g( + B )g( نواتج )g(

إذا ازداد تركيز المادة A مرتين وانخفض تركيز المادة B مرتين فإن سرعة هذا التفاعل:

ب( تزداد أربع مرات أ( تزداد مرتين

د( ال تتأثرج( تقل مرتين

الجواب: أ( تزداد مرتين

2- إذا تضاعف حجم الوعاء الذي يحدث فيه التفاعل األولي:

2A )g( نواتج )g(

فإن سرعة هذا التفاعل:

ب( تقل مرتين أ( تزداد مرتين

د( تزداد أربع مراتج( تقل أربع مرات

الجواب: ج( تقل أربع مرات

3- يحدث التفاعل األولي بين جزيئات الغازين المثاليين A وB في وعاء مغلق:

A )g( + 2B )g( 220 °C نواتج

104

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

فإذا تضاعف الضغط على الوعاء فإن سرعة هذا التفاعل:3

ب( تقل ثماني مرات أ( تزداد أربع مرات د( تزداد ثماني مراتج( تقل أربع مرات

الجواب: د( تزداد ثماني مرات

ثالثا: أعط تفسيرا علميا لكل مما يأتي:

1- بعض التصادمات ينتج عنها تفاعل كيميائي وليس جميعها.

الجواب: ألن بعض التصادمات فعالة وبعضها غير فعال، وال يحدث التفاعل الكيميائي إال إذا تصادمت

جزيئات - أو أيونات أو ذرات - المواد المتفاعلة تصادما فعاال.

2- تزداد سرعة التفاعل الكيميائي بازدياد درجة الحرارة.

الجواب: ألنه عند رفع درجة الحرارة يزداد عدد التصادمات بين جزيئات المواد المتفاعلة نتيجة زيادة سرعة

حركتها، كما يزداد عدد الجزيئات التي لها طاقة حركية أكبر أو تساوي طاقة التنشيط، وبالتالي يزداد عدد

التصادمات الفعالة، وهذا يؤدي إلى زيادة سرعة التفاعل.

3- مسحوق الفحم يحترق بالهواء بسرعة أكبر من احتراق قطعة من الفحم لها الكتلة ذاتها.

الجواب: ألن سطح التماس بين مسحوق الفحم وأكسجين الهواء أكبر بكثير من سطح التماس بين قطعة الفحم

وأكسجين الهواء.

رابعا: حل المسائل اآلتية:

المسألة األولى:

mo 3-10 × 1.4 وفقا للمعادلة اآلتية: .l-1.s-1 )NO2( في درجة حرارة معينة بلغت سرعة تفكك

2NO2 )g( 2NO )g( + O2 )g(

0.5 mo = [NO2]، فإذا علمت أن هذا التفاعل أولي، المطلوب: .l-1 عند تركيز

1( اكتب قانون سرعة التفاعل.

الحل:

V = k [NO]2

2( احسب القيمة العددية لقيمة ثابت سرعة التفاعل.

الحل:

k = V

[NO2]2 =

1.4 × 10-3

)0.5(2 = 5.6 × 10-3 mo .l-1.s-1

105

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 0.25 mo = [NO2] وكـــذلك عندمــا يصـبح .l-1 3( احســــب قيمة ســــرعة التفــكك عندمـــا يصبح

0.125 mo = [NO2] )افترض أن درجة الحرارة بقيت ثابتة خالل التفكك(. ماذا تستنتج؟ .l-1

الحل:

[NO2] = 0.25 mo .l-1 أوال: من أجل

V ' = k [NO]2 = )5.6 × 10-3( )0.25(2 = 3.5 × 10-4 mo .l-1.s-1

[NO2] = 0.125 mo .l-1 ثانيا: من أجل

V '' = k [NO]2 = )5.6 × 10-3( )0.125(2 = 8.75 × 10-5 mo .l-1.s-1

أربع التفاعل سرعة قلت النصف إلى النتروجين أكسيد ثنائي غاز تركيز انخفض كلما االستنتاج:

مرات.

المسألة الثانية:

mo )0.2( مع ml )500( من محلول مادة B تركيزه .l-1 تركيزه A 500( من محلول مادة( ml نمزج

mo )0.2( فيحدث التفاعل اآلتي وفق مرحلة واحدة في درجة حرارة مناسبة: .l-1

A + 2B C + 2D

1 - احسب قيمة السرعة عند بدء التفاعل إذا علمت أن ثابت سرعة التفاعل 10-2 × 5 .

الحل: عندما يصبح حجم المحلول مثلي ما كان عليه يصبح التركيز نصف ما كان عليه

[A] = [B] = 0.1 mol.l-1

سرعة التفاعل االبتدائية:

V0 = k [A].[B]2

V0 = 5 × 10-2 )0.1(.)0.1(2

V0 = 5 × 10-5 mol.l-1.s-1

.[D] = 0.04 mo .l-1 وسرعة التفاعل بعد زمن يصبح فيه C 2 - احسب تركيز المادة

الحل:2D+C2B+A

000.10.1)mol.l-1( التراكيز االبتدائية

2 xx0.1 – 2 x0.1 – x)mol.l-1( التراكيز بعد زمن معين

[D] = 2x = 0.04 mol.l-1

[C] = x = 0.02 mol.l-1

106

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

تصبح التراكيز الجديدة:3

[A] = 0.08 mol.l-1

[B] = 0.06 mol.l-1

سرعة التفاعل الجديدة:

V' = k[A]'.[B]' 2

V' = 5×10-2×0.08×)0.06(2 = 1.44 × 10-5 mol.l-1.s-1

المسألة الثالثة:

يحدث التفاعل األولي بين A وB وفق المعادلة:

A )g( + 2B )g( 2C )g(

[B] = 0.5 mo .l-1 ، [A] = 0.3 mo .l-1 :فإذا كانت التراكيز االبتدائية

وثابت سرعة هذا التفاعل )0.4(، المطلوب:

1- احسب سرعة التفاعل االبتدائية.

الحل:

سرعة التفاعل االبتدائية:

V0 = k [A].[B]2

V0 = 0.4 )0.3(.)0.5(2

V0 = 3 × 10-2 mol.l-1.s -1

. )0.1( mo .l-1 بمقدار A 2- احسب سرعة التفاعل بعد زمن ينقص فيه تركيز

الحل:

2C2B+A

00.50.3)mol.l-1( التراكيز االبتدائية

2 x0.5 – 2 x0.3 – x)mol.l-1( التراكيز بعد زمن معين

بعد زمن ينقص فيه [A] بمقدار mol.l-1 0.1، ينقص فيه [B] بمقدار mol.l-1 0.2، تصبح التراكيز

الجديدة:

[A]' = 0.3 - 0.1= 0.2 mol.l-1

[B]' = 0.5 - 0.2 = 0.3 mol.l-1

107

ةي

ئيا

مي

كل

اة

يك

رح

لا

3 سرعة التفاعل بعد زمن :

V' = k [A]'.[B]'2

V' = 0.4 × 0.2 × )0.3(2 = 7.2 × 10-3 mol.l-1.s -1

108

الوحدة الرابعة

التوازن الكيميائي

Chemical Equilibrium

109

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا4

الوحدة الرابعة: التوازن الكيميائي

مخطط الوحدة:عدد الحصصدروس الوحدةالوحدة

6التوازن الكيميائيالتوازن الكيميائي

األهداف العامة للوحدة: يتعرف مفهوم التوازن الكيميائي.

يتعرف ثابت التوازن الكيميائي.

يثمن أهمية التوازنات الكيميائية في حياتنا العملية.

األهداف التعلمية للدرس:يميز بين التفاعالت العكوسة والتفاعالت غير العكوسة.

يفهم طبيعة التوازن الكيميائي.

. KC يستنتج عبارة ثابت التوازن

. KP يعبر عن ثابت التوازن في التفاعالت الغازية بداللة الضغوط الجزئية

يبين أهمية معرفة قيمة ثابت التوازن.

يبين تأثير كل من )الضغط ـ درجة الحرارة ـ التركيز( على حالة التوازن )قاعدة لوشاتولييه(.

يوضح أهمية التوازن في الطبيعة وتأثيره في حياتنا على سطح األرض.

مراكز االهتمام:حالة التوازن.

التفاعالت العكوسة.

التوازن الكيميائي.

قانون فعل الكتلة.

ثابت التوازن.

مبدأ لوشاتولييه.

110

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا

4 :)2H ، 2I ،IH( توازن الجملةتأمــل التفاعل الذي يحدث بين غاز الـ H2 وبخار I2 في وعاء

محكم اإلغالق عند درجة حرارة مرتفعة. يمكن متابعة سرعة

التفاعل بمراقبة السرعة التي تخف عندها حدة اللون البنفسجي

H2 لبخــار اليود ، كما هــو مبين في الشــكل. إذا وجد غاز الـ

العديم اللون بكمية فائضة، فيمكننا أن نتوقع اســتمرار التفاعل

حتــى اســتهالك كل اليود I2، وانخفاض حدة اللون البنفســجي

فــي األنبوب حتــى يتفاعــل اليود بشــــكل تــام. عندئذ تصبح

H2 وفائض HI محتويــات األنبوب عديمة اللون، ألن كال من

عديم اللون.

ألن تماما، يختفي ال ولكنه اللون، حدة تخف الواقع في

ليعيد يتفكك الهدروجين يوديد أن ذلك انعكاسي. التفاعل

تكوين الهدروجين واليود. فتزداد سرعة هذا التفاعل العكسي

الزيادة، هذه مع تطابقا الهدروجين. يوديد تركيز ازدياد مع

تنخفض سرعة التفاعل األمامي. عندما تصبح سرعتا التفاعلين المتعاكسين متساويتين يتحقق االتزان.

ويشير اللون الثابت إلى وجود اتزان بين الهدروجين واليود ويوديد الهدروجين. المعادلة الكيميائية لنظام

التفاعل عند االتزان هي اآلتية:

H2 )g( + I2 )g( 2HI )g(

انطالقا من هذه المعادلة الكيميائية، يمكن كتابة تعبير ثابت االتزان، كما يلي:

K = [HI]2

[H2] [I2]

حيث يعلو األس 2 تركيز HI ، ألن معامل الـ HI في المعادلة الكيميائية الموزونة هو 2.

HI ،I2 في خليط االتزان، عند درجات حرارة متعددة. في بعض ،H2 الكيميائيون بدقة تراكيز قاس

التجارب، مثلت األوعية الزجاجية بيوديد الهدروجين تحت ضغط معلوم، وحفظت عند درجة حرارة

ثابتة، حتى الوصول إلى االتزان. في تجارب أخرى، كان الهدروجين واليود هما المادتان المتفاعلتان

األصليتان. يظهر الجدول 7-1 البيانات العملية مجتمعة مع القيم المحسوبة للثابت K. تبدأ التجربتان 3

و4 مع الهدروجين واليود. الحظ التقارب بين القيم الرقمية لثابت االتزان في كل الحاالت.

111

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا4 عند درجة C° 425، يبلغ متوسط قيمة ثابت االتزان لنظام تفاعل االتزان هذا، 54.34. هذه القيمة لـ

K ثابتة ألي نظام من HI ،I2 ،H2 ، في حالة االتزان عند درجة الحرارة المذكورة. إذا اخلتلفت نتيجة

حساب K، فيجب أن يكون هناك سبب لذلك. فإما أن نظام HI ،I2 ،H2 لم يصل إلى االتزان، وإما درجة

. 425 °C حرارة النظام ليست

المعادلة الكيميائية الموزونة لنظام اتزان ضرورية لكتابة تعبير ثابت االتزان. تبين البيانات في الجدول

7-1 أن صحة هذا التعبير تتأكد عندما يتم تحديد القيم الفعلية لتراكيز االتزان للمتفاعالت وللنواتج عمليا.

تحسب قيم K من هذه التراكيز، وال يتطلب ذلك أي معلومات تتعلق بحركية النظام المتفاعل.

حالما تصبح قيمة ثابت االتزان معروفة، يمكن استخدام تعبير ثابت االتزان لحساب تراكيز المتفاعالت

0.015 mol.l-1 425 يحتوي على °C أو النواتج عند االتزان. لنفرض أن نظام اتزان عند درجة حرارة

لكل من H2 و I2 . إليجاد تركيز HI في هذا النظام، أعد تنظيم تعبير ثابت االتزان، كما هو مبين في

المعادالت اآلتية:

K = [HI]2

[H2] [I2]

[HI] = 0.015 × 0.015 × 54.34

: [HI] المعطيين، حل معادلة I2 و H2 المعروفة وتركيزي K باستخدام قيمة

[HI] = 0.015 × 0.015 × 54.34

[HI] = 0.11 mol.l-1

K = [HI]2[HI][I2][H2]التجربة

[H2] [I2]

10.4953 × 10-30.4953 × 10-33.655 × 10-354.46

21.141 × 10-31.141 × 10-38.410 × 10-354.33

33.560 × 10-31.250 × 10-315.59 × 10-354.62

42.252 × 10-32.336 × 10-316.85 × 10-353.97

112

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا

مسألة نموذجية:4

خليط غازي متوازن مكون من )NO ، O2 ، N2( عند درجة حرارة K 1500، يحتوي على:

1.1 × 10-3 mol.l-1 = NO ، 1.7 × 10-3 mol.l-1 = O2 ، 6.4 × 10-3 mol.l-1 = N2

الحرارة درجة عند N2 )g( + O2 )g( 2NO )g( :للتفاعل التوازن ثابت قيمة ما

المذكورة؟

الحل:

حلل16.4 × 10-3 mol.l-1 = N2 :المعطى

1.7 × 10-3 mol.l-1 = O2

1.1 × 10-3 mol.l-1 = NO

K :المجهول

خطط2N2 )g( + O2 )g( 2NO )g( :المعادلة الكيميائية الموزونة هي

عالقة ثابت التوازن هي:

K = [NO]2

[N2] [O2]

احسب3استبدل بالتراكيز قيمها المعطاة في عالقة ثابت التوازن:

K = )1.1 × 10-5(2

)4.6 × 10-3( )1.7 × 10-3( = 1.1 × 10-5

قيم4قيمة K المحسوبة صغيرة. وهذا ينسجم مع كميات N2 و O2 أكبر من كميات

NO المتوفرة عند التوازن.

113

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا4

أوال: اكتب قانون ثابت التوازن )KC( و)KP( لكل من التفاعالت اآلتية:

CH4 )g( + 2O2 )g( CO2 )g( + 2H2O )g( )1

الجواب:

Kc = [CO2][H2O]2

[CH4][O2]2 Kp =

P)CO2( × P 2)H2O(P)CH4( × P 2)O2(

4CH3- OH 4CO )g( + 8H2 )g( )2

الجواب:

Kc = [CO]4[H2]

8

[CH3 - OH]4 Kp = P 4)CO( × P 8)H2(

P 4)CH3 - OH(

4NO2 )g( + O2 )g( 2N2O5 )g( )3

الجواب:

Kc = [N2O5]

2

[NO2]4[O2]

Kp = P 2)N2O5(

P 4)NO2( × P)O2(

ثانيا: عندما يمزج بخار الماء مع أول أكسيد الكربون في الدرجة )C ˚ 120( يحصل التوازن:

< 0CO )g( + H2O )g( CO2 )g( + H2 )g(

أجب بكلمة )صح( أو )غلط( لكل من العبارات اآلتية:

)صح( عند زيادة درجة الحرارة فإن التفاعل ينزاح في االتجاه العكسي. أ.

)صح( عند زيادة كمية )CO( فإن التفاعل ينزاح في االتجاه المباشر. ب.

)غلط( إذا ازداد الضغط فإن التفاعل ينزاح في االتجاه المباشر. ج.

)صح( إذا أضيف الهدروجين فإن التفاعل ينزاح في االتجاه العكسي. د.

)غلط( إذا امتص )CO2( بوساطة محلول قلوي فإن التفاعل ينزاح في االتجاه العكسي. هـ.

)غلط( إذا أضيف )حفاز( إلى الجملة فإن التفاعل ينزاح في االتجاه العكسي. و.

حل م�سائل الوحدة الرابعة

114

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا

ثالثا: في التفاعل اآلتي:4

> 0PC 5 )g( PC 3 )g( + C 2 )g(

بين أثر:

PC( باستمرار. د. سحب )3 أ. زيادة درجة الحرارة فقط.

هـ. إضافة مادة مساعدة )حفاز(. C( فقط. ب. إضافة كمية من )2

ج. زيادة الضغط فقط.

على: حالة التوازن - قيمة ثابت التوازن.

الجواب:

قيمة ثابت التوازنحالة التوازنالعوامل المؤثرة

)1( زيادة درجة الحرارة فقط. ينزاح التوازن في االتجاه المباشر تزداد قيمتهالماص للحرارة.

C( فقط. ال تتأثرينزاح في االتجاه العكسي )2(.إضافة كمية من ) 2

عدد زيادة الضغط فقط. باتجاه ينزاح في االتجاه العكسي ال تتأثرالموالت األقل.

PC( باستمرار. ال تتأثرينزاح في االتجاه المباشر.سحب )3

ال تتأثرال تتأثر )لكن يقل زمن الوصول إليها(.إضافة مادة مساعدة )حفاز(.

رابعا: حل المسائل اآلتية:

المسألة األولى:

ن إلى درجة حرارة معينة، وعند التوازن PC( في وعاء سعته l )2( وسخ وضع )4( من )5

PC(، المطلوب: بقي في الوعاء )3.6( من )5

احسب ثابت التوازن KC للتفاعل المتوازن اآلتي:

> 0PC 5 )g( PC 3 )g( + C 2 )g(

الحل:

التركيز االبتدائي:

[PC 5] = 2 mol.l-1

115

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا4 التراكيزعند التوازن:

2 - x = 1.8 x = 0.2 mol.l-1

[PC 5] = 1.8 mol.l-1

[C 2] = [PC 3] = 0.2 mol.l-1

C 2+PC 3PC 5

002)mol.l-1( التراكيز االبتدائية

xx- x

xx2 - xالتراكيز عند التوازن

التراكيز عند التوازن0.20.21.8

Kc = [PC 3]

[C 2][PC 5]

= )0.2( )0.2(

1.8 = 145 = 0.022

المسألة الثانية:

يحدث التفاعل اآلتي في درجة حرارة معينة:

A )g( + B )g( C )g( + D )g(

.[C])g( = 16 [B]0 :إذا علمت أن نسبة التركيزين االبتدائيين وعند التوازن كان

. KC أ( احسب ثابت التوازن

الحل:D )g(+C )g(B )g(+A )g(

00B0A0

xxB0 - xA0 - xB0

6B0

6B0 - B0

6B0

3 - B0

6

Kc = [C] [D][A] [B] =

)B0

6 (2

)B0

3 - B0

6 ( )B0 - B0

6 ( = 0.2

116

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا

4.)A( احسب النسبة المئوية المتفاعلة من المادة )ب

الحل:

100 × B0

6B0

3

= 50 %

المسألة الثالثة:

عند بلوغ التوازن في التفاعل اآلتي:

N2 )g( + 3H2 )g( 2NH3 )g(

كانت التراكيز:

، ،

1( احسب التراكيز االبتدائية لكل من النتروجين والهدروجين.

الحل:

2NH33H2+N2

0C2C1التراكيز االبتدائية

2x- 3x- x

2xC2 - 3xC1 - xالتراكيز عند التوازن

التراكيز عند التوازن493

x = 22x = 4،C2 - 3x = 9،C1 - x = 3

C1 = [N2] = 5 mol.l-1

C2 = [H2] = 15 mol.l-1

. KC 2( احسب ثابت توازن هذا التفاعل

الحل:

Kc = [NH3] 

2

[N2] [H2] 3 =

)4(2

)3( )9(3 = 16

2187 = 7.3 × 10-3

117

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا4 3( اقترح أربع طرائق تؤدي إلى زيادة كمية النشادر الناتجة.

الحل:

. [N2] زيادة

. [H2] زيادة

سحب NH3 من وعاء التفاعل.

زيادة الضغط.

المسألة الرابعة:

2A )g( + B )g( 2C )g( + D )g( :لدينا التفاعل اآلتي

باعتبار التراكيز االبتدائية للمواد:

. KC عند التوازن )0.6(. احسب ثابت التوازن [C] وقد بلغ تركيز

الحل:

D+2CB+2A

التراكيز االبتدائية0021.5

x2x- x- 2x

x2x2 - x1.5 - 2xالتراكيز عند التوازن

0.30.61.70.9

Kc = [C]2 [D][A]2 [B] =

)0.6(2 )0.3()0.9(2 )1.7( = 0.078

المسألة الخامسة:

مـزج )2( مـن )SO2( مع )2( من )NO2( في وعاء حجمه l )4( وســخن إلى درجة

الحرارة )C˚ 250(. احسب تراكيز الغازات عند التوازن في التفاعل اآلتي:

SO2 )g( + NO2 )g( SO3 )g( + NO )g(

KC = 0.25 :علما أن

118

يئ

يام

يك

ل ا

نزوا

تل

ا

الحل:4

التراكيز االبتدائية:

[SO2] = [NO2] = 24 = 0.5 mol.l-1

NO+SO3NO2+SO2

000.50.5) mo .l–1 ( التراكيز االبتدائية

xx- x- x

xx0.5 - x0.5 - xالتراكيز عند التوازن

Kc = [SO3]

[NO][SO2]

[NO2]

14 =

)x(2

)0.5 - x(2

بجذر الطرفين:

12 =

)x()0.5 - x(

x = 16 mo .l–1

التراكيز عند التوازن:

[SO3] = [NO] = 16 mo .l–1

[SO2] = [NO2] = 12 -

16 =

26 =

13 mo .l–1

119

الوحدة اخلام�سة

الكيمياء التحليلية

Analytical Chemistry

120

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5الوحدة اخلام�سة: الكيمياء التحليلية

مخطط الوحدة:عدد الحصصدروس الوحدةالوحدة

الكيمياءالتحليليةالحموض واألسس 1 .

المحاليل المائية لألمالح 2 .المعايرة 3 .

12

األهداف العامة للوحدة:يتعرف تفاعل حمض - أساس.

يتعرف pH المحاليل.

يتعرف خاصيات المحاليل المائية لألمالح.

يتعرف المعايرة.

121

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5الدر�س الأول

احلمو�س والأ�س�س

األهداف التعلمية للدرس:

ف الحمض واألساس بحسب النظريات الحديثة. يعر

ف التفاعل )حمض – أساس(. يعر

أساس. ف األزواج المترافقة حمض – يتعر

يميز بين تأين الحمض القوي والحمض الضعيف.

. Kbوثابت تأين األساس الضعيف Kaيحسب ثابت تأين الحمض الضعيف

محلول. pH يحسب

مراكز االهتمام:

تفاعل )حمض - أساس(.

المحاليل المنظمة.

حمض مرافق - أساس مرافق.

قوة الحمض واألساس.

ثابت تأين الحموض الضعيفة واألسس الضعيفة.

. pH

االستراتيجيات المتبعة في الدرس:

العصف الذهني ، الحوار والمناقشة، العمل المخبري، االستكشاف واالستقصاء، العمل التعاوني.

122

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5( أو غلط )×( أمام العبارات اآلتية، وصحح المغلوطة منها: أوال: ضع إشارة صح )

)×( تقاس قوة األساس حسب نظرية برونشتدـ لوري بسهولة منح بروتون أو أكثر.

التصحيح: تقاس قوة األساس حسب نظرية برونشتد ـ لوري بسهولة استقبال بروتون أو أكثر.)×( األساس المرافق لحمض قوي هو أساس قوي.

التصحيح: األساس المرافق لحمض قوي هو أساس ضعيف.ســـيانيد حمــض مــن نســبيا أقـــوى )Ka=1.8×10 –4( HCOOH النـمــــل حمـــض ) (

.)Ka=6.2×10 –10( HCN الهـــدروجــيــن

ثانيا: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي: 1- المركب المذبذب الذي يمكن أن يؤدي دور الحمض واألساس في آن واحد هو:

NH3 )أ H2O )بHCN )جـBC د( 3

H2O )الجواب: ب

2- المحلول المائي الذي له أكبر قيمة pH من بين المحاليل اآلتية المتساوية التركيز هو محلول:

NaOH )أ NH4OH )ب

HC د( CH3COOHجـ(

NaOH )الجواب: أ

3- كل ما يأتي ينطبق على المحلول األساسي )القلوي( ما عدا:

[H3O +] < [OH –] )أ pH > 7 )ب

[OH –] < 10 –7 mo .l –1 )جـ[H3O +] < 10 –7 mo .l –1 )د

[OH –] < 10 –7 mo .l –1 )الجواب: جـ

pH قيمة تصبح مرة مئة )0.1( mo .l –1 التركيز ذي اآلزوت حمض محلول تمديد عند -4المحلول:

د( 4جـ( 3ب( 2 أ( 1

الجواب: جـ( 3

حل الأن�سطة والتدريبات

123

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 ثالثا: أجب عن السؤالين اآلتيين:أ( حدد األزواج المترافقة في التفاعلين اآلتيين حسب نظرية برونشتد- لوري:

HSO4  – + H2O H3O + + SO4

2 –

HSO4 )حمض( & H2O ) أساس(/ + H3O )حمض مرافق(.SO4 )أساس مرافق(/ – 

الجواب: – 2NH3 + H2O NH4

+ + OH  –

NH4 )حمض مرافق( & –  OH )أساس مرافق( / H2O ) حمض(.NH3 )أساس(/ +

الجواب:

ب( حدد كال من حمض لويس وأساس لويس في التفاعلين اآلتيين:

:NH3 + BC 3 H3N - BC 3

BC هو حمض لويس و NH3 هو أساس لويس. الجواب: 3Fe 2+

+ 6H2O [Fe)H2O(6 ]2+

الجواب: +Fe 2 هو حمض لويس وH2O هو أساس لويس.رابعا: حل المسائل اآلتية:

المسألة األولى: Ca = 0.1 mo وأن .l –1 إذا علمت أن تركيزه االبتدائي Ka احسب قيمة ثابت تأين حمض الخل

درجة تأينه تساوي 1.34%.الحل:

طريقة )1(:

يحسب ثابت تأين حمض الخل Ka انطالقا من العالقة:

Ka = [H3O+]2 / Ca )*(

a = [H3O نجد أن:+] / Ca :وباالستفادة من تعريف درجة التأين

[H3O+] = a . Ca

وبتعويض العالقة األخيرة في العالقة )*( يكون:

Ka = a2 . Ca2 / Ca = a2 . Ca = )1.34 × 10-2(2 × 0.1 = 1.8 × 10-5

طريقة )2(:

لما كانت درجة التأين % a = 1.34 فهذا يعني أن:

1.34 mol 100 من الحمض يتأين منها mol كل

x mol 0.1 من الحمض يتأين منها mol إذا: كل

124

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

وعليه فإن كمية الحمض المتأينة:5

x = 0.1 × 1.34

100 = 0.00134 mol

وباالستفادة من معادلة تأين حمض الخل:

CH3COO -+H3O +H2O+CH3COOH

000.1 mol.l-1عند البدء

0.001340.00134)0.1 - 0.00134( mol.l-1عند التوازن

ومن تعريف ثابت التأين يكون:

Ka = [H3O +].[CH3COO -]

[CH3COOH] = 0.00134 × 0.00134

0.1 - 0.00134

Ka = 1.7956 × 10-6

0.09866 1.8 × 10-5 المسألة الثانية:

حجم أكمل ثم المقطر الماء من بقليل النقي الصلب الصوديوم هدروكسيد من )4.0 g( أذيب المحلول إلى ليتر واحد تماما. وبفرض أن هدروكسيد الصوديوم يتأين بنسبة )% 100(، المطلوب:

حساب pHالمحلول.الحل:

لحساب pH المحلول البد أوال من حساب التركيز الموالري.

)عدد موالت المادة المذابة في ليتر من المحلول( لمحلول هدروكسيد الصوديوم.

وبما أن عدد الموالت )n( يساوي كتلة المادة المذابة )m( مقسومة على الكتلة المولية )M( لهذه المادة

يكون:

n = mM =

4 g40 g/mol = 0.1 mol

وبما أن حجم المحلول هو واحد ليتر- حسب معطيات المسألة- فهذا يعني أن تركيز محلول هدروكسيد

: 0.1 mol.l-1 الصوديوم يساوي

وبكتابة معادلة التأين التام لهدروكسيد الصوديوم:

NaOH )s( Na + )aq( + OH - )aq(

نجد أن:

[OH -] = [NaOH] = 0.1 mol.l-1

125

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 وبما أن:

[H3O +] = [OH -] = 10-14 mol.l-1

يكون:

[H3O +] =

10-14

[OH -] = 10-14

0.1 = 10-13 mol.l-1

وعليه فإن:

pH = - log [H3O +] = - 10-13 = 13

المسألة الثالثة:التركيز وأن ،) Ka = 2.0 × 10 –4( يساوي HCOOH النمل تأين حمض ثابت أن بفرض

Ca = 0.5 mo ، المطلوب: .l –1 االبتدائي لهذا الحمض يساوي

أ( كتابة معادلة التأين.

الحل: يتأين حمض النمل الضعيف وفق المعادلة اآلتية:

HCOOH )aq( + H2O )l( H3O + )aq( + HCOO  – )aq(

ب( حساب pH المحلول.

H3O]، حيث إن:الحل: لمعرفة pH المحلول البد ابتداء من حساب [+

[H3O +] = Ka . Ca = 2×10 –4×0.5 = 10 –2 mo .l –1

وعليه فإن:

pH = - log [H3O +] = - log 10-2 = 2

.) ج( حساب قيمة درجة التأين )الحل:

= [H3O +] / Ca = 10-2 / 0.5 = 0.02 = 2 %

pH في المحلول كي تزداد قيمة الـ [H3Oد( ما التغير الذي يجب أن يطرأ على تركيز أيونات [+

بمقدار )1( وضح ذلك بالحساب؟

الحل: عندما يكون: pH = 3 فهذا يعني أن:

- log [H3O +] = 3 [H3O

+] = 10-3 mo .l –1

H3O] في هذا المحلول وهكذا، فإن قيمة pH المحلول تزداد بمقدار )1( عندما يتناقص تركيز أيونات [+

عشر مرات عن تركيزها السابق.

126

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5الدر�س الثاين

املحاليل املائية لالأمالح

األهداف التعلمية للدرس:

. Ksp يصنف األمالح بحسب قابليتها للذوبان

يستخلص عالقة جداء الذوبان.

يشرح تطبيقات جداء الذوبان )ذوبان ملح أوترسيبه( تجريبيا.

يتعرف الحلمهة و pH محاليلها.

. Kh يستخلص عالقة ثابت الحلمهة

مة. يتعرف المحاليل المنظ

مة. المنظ ن دور المحاليل يثم

مراكز االهتمام:

إماهة األمالح.

الحلمهة.

جداء الذوبان.

المنظمة. المحاليل

االستراتيجيات المتبعة في الدرس:

العصف الذهني، الحوار والمناقشة، العمل المخبري، االستكشاف واالستقصاء، العمل التعاوني.

127

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5( أو غلط )×( أمام العبارات اآلتية، وصحح المغلوطة منها: أوال: ضع إشارة صح )

)×( المحلول المائي لملح خالت الصوديوم هو محلول حمضي.

التصحيح: المحلول المائي لملح خالت الصوديوم هو محلول أساسي )قلوي(.

( جميع أمالح النترات ذوابة في الماء عند درجة الحرارة العادية. (

( تزداد ذوبانية معظم األمالح بازدياد درجة الحرارة. (

ثانيا: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

1- الملح الذواب الذي يتحلمه في الماء من بين األمالح اآلتية هو:

KC ب( NaNO3 أ(

NH4NO3 )ج Ca3)PO4(2 )د

NH4NO3 )الجواب: ج

2- المحلول المائي الذي له أكبر قيمة pH من بين المحاليل اآلتية هو محلول:

NaC ب( HCN أ(

NH4NO3 )ج CH3COONa )د

CH3COONa )الجواب: د

Ksp)AgC عند درجة حرارة معينة، فإن تركيز أيونات الفضة في 3- إذا علمت أن 10– 10×6.25=)

AgC يساوي عندئذ: المحلول المشبع لـ

1.25 × 10 –10 mo .l –1 )10– 10 × 2.5 أ mo .l –1 )ب

2.5 × 10 –5 mo .l –1 )5– 10 × 6.25 ج mo .l –1 )د

2.5 × 10 –5 mo .l –1 )الجواب: ج

ثالثا: أعط تفسيرا علميا لكل مما يأتي:

1- بعض األمالح، مثل: كلوريد الفضة وغيره، يكون ذوبانها شحيحا في الماء.

الجواب: ألن قوى التجاذب بين األيونات في بلورات هذه األمالح أكبر من قوى التجاذب التي تنشأ

بين هذه األيونات وجزيئات الماء في أثناء عملية الذوبان.

حل الأن�سطة والتدريبات

128

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

2- جميع األمالح تتمتع بالخاصية القطبية.5

الجواب: ألن الملح هو مركب أيوني يتألف من شقين: شق أساسي موجب و شق حمضي سالب.

3- ذوبان الملح الناتج من حمض قوي وأساس قوي في الماء ال يعد حلمهة.

.)OH - و H +( الجواب: ألن أيونات الملح المذابة تتميه دون أن تتفاعل مع أيونات الماء

رابعا: أجب عن السؤالين اآلتيين:

1- اشرح آلية إذابة ملح فوسفات ثالثية الكالسيوم Ca3)PO4(2 في محلوله المشبع بإضافة مادة ما إلى

هذا المحلول.

الجواب: راجع تطبيقات حاصل الذوبان )إذابة ملح شحيح الذوبان(.

)H2CO3+NaHCO3( 2- اشرح كيفية عمل محلول حمض الكربون مع ملح بيكربونات الصوديوم

كمحلول منظم في الدم.

الجواب: راجع ما جاء تحت عنوان » أهمية المحاليل المنظمة«.

خامسا: اكتب عبارة Ksp لكل من األمالح الشحيحة الذوبان اآلتية:

.Ag3PO4 ،CaCO3 ،PbCrO4 ،AgC

الجواب:

Ksp )AgC ( = [Ag +].[C -]

Ksp )PbCrO4( = [Pb 2+].[CrO 42-]

Ksp )CaCO3( = [Ca 2+].[CO 32-]

Ksp )Ag3PO4( = [Ag +]3.[PO 43-]

سادسا: حل المسائل اآلتية:

المسألة األولى:

mo 0.2، فإذا علمت أن ثابت تأين حمض الخل .l –1 لديك محلول مائي لخالت الصوديوم تركيزه

هوKa = 1.8 × 10 –5 ، المطلوب حساب:

.Kh 1( ثابت الحلمهة

الحل:

Kh = Kw

Ka

= 10 –14

1.8×10 –5 ≈ 5.6×10 –10

129

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 . [H3O2( تراكيز [– OH] و [+

الحل: يتحلمه ملح خالت الصوديوم بتفاعل الشق الضعيف من الملح )الشق الحمضي ( مع الماء

وفق المعادلة:OH -+CH3COOHH2O+CH3COO -

عند البدء000.2

xx)0.2  – x(عند التوازن

Kh = [CH3COOH] [OH -]

[CH3COO -] =

x . x

)0.2 – x(

تهمل x في المقام أمام 0.2 )ألن ثابت حلمهة الملح صغير جدا(، فيكون:

Kh = x2

0.2 x2 = 0.2 × 5.6 × 10 –10 = 1.12 × 10 –10

x = [OH -] = 1.06 × 10 –5 10 –5 mo .l –1

[H3O +].[OH –] = 10 –14 :وبما أن

يكون:

[H3O +] = 10 –14

[OH –] =

10 –14

10 –5 = 10 –9 mo .l –1

pH )3 المحلول. ماذا تستنتج؟

الحل:

pH = - log [H3O +] = - log 10 –9 = 9

وبما أن pH > 7( pH = 9( فهذا يعني أن الوسط أساسي )قلوي(.

4( النسبة المئوية المتحلمهة.

الحل:

x = 0.00001 mo عدد الموالت المتحلمهة من الملح:

0.00001

0.2 × 100 % = 5 × 10-3 % النسبة المئوية المتحلمهة:

المسألة الثانية:

mo )0.2(، فإذا علمت أن pH = 9 المطلوب: .l –1 لديك محلول مائي لخالت البوتاسيوم تركيزه

1( اكتب معادلة حلمهة هذا الملح.

130

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

الحل:5

pH = 9

[H3O+] = 10-9 mol.l-1

x = [OH –] = 10-5 mol.l-1

OH -+CH3COOHH2O+CH3COO -

000.2

xx)0.2  – x(

2( احسب ثابت حلمهة هذا الملح.

الحل:

Kh = [CH3COOH] [OH -]

[CH3COO -] =

x . x

)0.2 – x(

تهمل x في المقام أمام 0.2 )ألن ثابت حلمهة الملح صغير جدا(، فيكون:

Kh = 5 × 10 –10

3( احسب ثابت تأين حمض الخل.

الحل: العالقة بين ثابت الحلمهة و ثابت تأين الحمض: Kh . Ka = Kw = 10 –14 وبالتالي:

Ka = 2 × 10 –5

المسألة الثالثة:

mo )0.015(، والمطلوب: .l –1 لديك محلول مائي مشبع لكبريتات الفضة تركيزه

1( حساب جداء الذوبان ksp لهذا الملح.

الحل: عند تحضير محلول مشبع من كبريتات الفضة يحدث التوازن اآلتي:SO 4

2- )aq(+2 Ag +

)aq(Ag2SO4 )s(

00xعند البدء

x2xxعند التوازن

وعند بلوغ المحلول حالة اإلشباع )التوازن( يكون:

[SO 42-] = [Ag2SO4] = x , x = 1.5 × 10 –2 mo .l –1

[Ag +] = 2 x = 2 × 1.5 × 10 –2 = 3 × 10 –2 mo .l –1

131

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 وبما أن حاصل الذوبان يساوي جداء االنحالل من أجل المحلول المشبع فإن:

Ksp)Ag2SO4( = [Ag +]2.[SO42 –]

وعليه، يكون:

Ksp)Ag2SO4( = )3 × 10 –2(2 . )1.5 × 10 –2( = 1.35 × 10 –5

2( إذا أضيف إلى المحلــول الســابق ملح كبريتــات الصوديــوم، بحيث يصبح تركيزه في المحلول

mo )0.01( ، بين حسابيا إن كان ملح كبريتات الفضة يترسب أم ال؟ .l –1

الحل: يتأين ملح كبريتات الصوديوم تأينا تاما كما في المعادلة:

Na2SO4 )s( 2Na + )aq( + SO42 –

)aq(

لهذه المعادلة يتساوى تركيز أيونات الكبريتات المضافة مع تركيز ملح كبريتات الصوديوم في ووفقا

SO4] تركيز األيونات المضافة(.2 –] = 0.01 mol.l-1( المحلول

وعليه فإن التركيز الكلي أليونات الكبريتات في المحلول يصبح على النحو اآلتي:

[SO42 –] = )1.5 × 10 –2( + )1.0 × 10 –2( = 2.5 × 10 –2 mol.l-1

وفي هذه الحالة يكون الجداء األيوني:

[Ag +]2.[SO42 –] = )3 × 10 –2(2 . )2.5 × 10 –2( = 2.25 × 10 –5

Ksp)Ag2SO4( < [Ag +]2.[SO4، والمحلول يصبح فوق مشبع. وهذا ما يفسر ترسب كمية أي إن: [– 2

من كبريتات الفضة في المحلول.

132

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5الدر�س الثالث

التحليل الكيميائي - املعايرة

األهداف التعلمية للدرس:يتعرف المعايرة وشروطها.

يصنف المعايرة إلى معايرة حجمية ومعايرة وزنية.

المعايرة الحجمية. يتعرف مبدأ

يقوم بتجارب على معايرة )حمض قوي - أساس قوي( .

يقوم بتجارب على معايرة )حمض ضعيف - أساس قوي( .

يستخلص قانون المعايرة.

تجريبيا. يحدد نقطة نهاية المعايرة على الرسم البياني لمعايرة )حمض – أساس(

يوظف مهارة انتقاء المشعر المناسب للمعايرة.

ن دور المعايرة في الطب والصناعة. يثم

مراكز االهتمام: مبدأ المعايرة الحجمية.

شروط المعايرة.

حسابات المعايرة.

قانون المعايرة.

منحنيات المعايرة )حمض - أساس(.

مشعرات )حمض - أساس(.

االستراتيجيات المتبعة في الدرس:العصف الذهني، الحوار والمناقشة، العمل المخبري، االستكشاف واالستقصاء، العمل التعاوني.

الوسائل التعليمية )المواد الكيميائية واألدوات الالزمة(: مواد كيميائية )حموض، أسس، أمالح، مشعرات ... (.

حوامل، لواقط، شبك معدني، أقماع للترشيح، ورق للترشيح.

133

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 . pH مالقط خشبية، سخانات كهربائية، مقياس الـ

كؤوس زجاجية، سحاحة، ممص، أنابيب اختبار.

تنفيذ درس المعايرة )درس عملي ينفذ في المختبر(مراحل تنفيذ الدرس:

1. جذب انتباه الطالب - النشاط االستهاللي: )اختبار المعلومات السابقة للطالب(

اطرح أسئلة افتتاحية الدرس: )كما في كتاب الطالب وبأسئلة من إبداعك(

لعلك سمعت بالمثل القائل :)درهم وقاية خير من قنطار عالج(.

والسؤال :هل تعمل بهذا المثل حقا؟

هل تذهب من تلقاء نفسك بين حين وآخر إلجراء التحاليل الطبية واالطمئنان عن حالتك الصحية؟

أحاور الطالب وبعد المناقشة ،أشرح التحليل الكيميائي

تحليلها وتركيبها .وهذه )المادة(المراد عملية التحليل الكيميائي إلى التعرف على هوية العينة تهدف

العملية تتم على مرحلتين:

مكونات الكيميائي من الكشف والتعرف على األولى تتضمن االختبارات الالزمة لتمكين المحلل

العينة، وهذا ما يدعى: التحليل الكيفي.

العينة، الثانية تشمل الوسائل والطرائق الواجب اتباعها لمعرفة كمية أو تركيز كل مكون من مكونات

وهذا ما يدعى: التحليل الكمي.

يعتمد التحليل الكمي على عملية تعرف باسم: المعايرة، وتقسم إلى قسمين:

المعايرة الوزنية:أ-

تعتمد على فصل المادة المراد تقدير كميتها وذلك عن طريق ترسيبها في المحلول. وبعد فصل

الراسب بالترشيح، وتجفيفه، تحدد كتلته بدقة، ليتم إجراء الحسابات الكيميائية الالزمة اعتمادا

على المعادلة الكيميائية.

المعايرة الحجمية:ب-

تعتمد على تعيين التركيز المولي لمادة A ، وذلك بإجراء تفاعل بين حجم معلوم من محلول

مجهول التركيز من هذه المادة مع حجم معلوم من محلول آخر معلوم التركيز من مادة B حتى

تذكير طالبه المدرس الزميل من )نرغب )الكميات متكافئة(. نصل إلى نقطة نهاية المعايرة

134

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

بتعريف التركيز وحسابه في المحاليل، مع وحدة قياسه(. 5

وسندرس معايرة )حمض – أساس( فقط.

2- عرض الدرس:

مبدأ المعايرة الحجمية:

احة )أمام الطالب( والذي يشترط فيه أن يوضع المحلول القياسي )هدروكسيد الصوديوم مثال( في سح

الموجود في ليضاف في أثناء المعايرة إلى المحلول اآلخر المراد معايرته يكون تركيزه دقيقا وثابتا.

الكأس الزجاجية -البيشر- )حمض كلور الماء مثال( حتى تمام التفاعل.

وتعرف النقطة الموافقة إلتمام التفاعل بنقطة نهاية المعايرة. يتطلب إجراء المعايرة الحجمية - من الناحية

العملية - إضافة مادة ثالثة إلى المحلول المعاير، هي المشعر، وهي مادة يتغير لونها تبعا لـ pH الوسط

الذي توضع فيه، ويجب انتقاء المشعر المناسب للمعايرة .

نقطة نهاية المعايرة: توافق آخر قطرة من المحلول القياسي تسقط من السحاحة وتؤدي إلى تغير لون

المشعر تغيرا نهائيا .

ثم يشرح شروط المعايرة الحجمية

شروط المعايرة:

ثمة شروط البد من توافرها في المعايرة الحجمية، أهمها:

♦ أن تتفاعل المادة المراد معايرتها على نحو تام مع المادة القياسية.

♦ أن يكون تفاعل المعايرة مستمرا وسريعا.

♦ أن يمثل تفاعل المعايرة بمعادلة كيميائية موزونة.

♦ أن يكون تفاعل المعايرة تفاعال بسيطا ال يترافق بأية تفاعالت ثانوية.

♦ أن يتوافر مشعر مناسب يمكن من خالله تحديد نقطة نهاية المعايرة.

حسابات المعايرة:

البد قبل الشروع بالمعايرة من حسابات أهمها:

1. حساب تركيز محلول ممدد:

أن ويمكن الطالب، كتاب في المحلول التطبيق)1( في كما أمام طالبه، التمديد عملية الزميل يجري

يحسب pH المحلول قبل وبعد التمديد. ويؤكد أن:

عدد موالت المادة المذابة قبل التمديد )n1( يساوي عدد موالتها بعد التمديد )n2( ؛ ويكتب:

135

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 )بعد التمديد( n1 = n2 )قبل التمديد(

C1 . V1 = C2 . V2

2. حساب التركيز المولي لمحلول:

نحتاج إلى محلول معلوم التركيز بشكل دقيق لعملية المعايرة، ويتم ذلك بإذابة كتلة معينة من المادة النقية

في حجم معين من مذيب مناسب، كما في التطبيق )2(.

ثم يعرض معايرات التعديل وقانون المعايرة الحجمية:

)C1 . V1 = C2 . V2(

وهي العالقة األساسية التي تبنى عليها الحسابات الكمية في المعايرة الحجمية.

مع عرض المالحظة والتطبيق )3(: عندما يكون:

.[H3O+] = 2Ca :الحمض ثنائي الوظيفة فإن *

.[OH-] = 2 Cb :األساس ثنائي الوظيفة فإن *

حيث : Ca : تركيز الحمض، Cb : تركيز األساس

* وإذا تم استعمال عدد من محاليل األسس المعلومة التركيز لمعايرة محلول الحمض المجهول التركيز،

تصبح العالقة األساسية للمعايرة:

C1 . V1 + C2 . V2 + ... = C . V

يسأل الزميل: ما المشعر المناسب لمعايرة )حمض-أساس(

الجواب في الدرس القادم ......

في الحصة الثانية يشرح:

: مشعرات ) حمض -أساس(

يتم اختيار المشعر المناسب لمعايرة) حمض -أساس (بحيث تكون قيمة pH الموافقة لنقطة نهاية المعايرة

واقعة ضمن مجال الـ pH للمشعر، وهذا االختيار يتوقف على قوة الحمض واألساس المستخدمين في

المعايرة.

منحنيات المعايرة:

* عند معايرة حمض بأساس يحدث تناقص تدريجي في تركيز أيونات الهدرونيوم الموجودة في

المحلول الحمضي نتيجة التحادها مع أيونات الهدروكسيد الناتجة عن تأين األساس المضاف من

السحاحة، وبذلك تزداد قيمة pH المحلول بشكل تدريجي.

* ونالحظ تجريبيا أنه عندما نكاد نصل إلى نقطة نهاية المعايرة فإن التغير في قيمة الـ pH يكون

136

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

مفاجئا وحادا بمجرد إضافة قطرة واحدة حوالي ml )0.2( من محلول األساس، وهي القطرة 5

مما يدل على بلوغ نقطة نهاية األخيرة التي يتغير معها لون المشعر المستخدم في المعايرة،

المعايرة.

* إن التغير المفاجئ في قيمة الـ pH يظهر جليا كنقطة انعطاف أو كقفزة في منحني المعايرة، الذي

يتم الحصول عليه من خالل الرسم البياني لتغيرات قيمة pH المحلول بداللة حجم محلول األساس

المضاف مقدرا بالـ ) ml( في أثناء المعايرة، وصوال إلى ما بعد نقطة نهاية المعايرة.

أوال: معايرة حمض قوي بأساس قوي:

عند معايرة حمض قوي بأساس قوي يحدث تفاعل التعديل الممثل بالمعادلة:

H3O+ )aq( + OH –

)aq( 2H2O )aq( ; = -13.7 k cal.mo -1

وهو )تفاعل ناشر للحرارة(.

فالش يعرض أن ويمكن المعايرة، منحني ويرسم الطالب كتاب في كما التجربة الزميل يجري

المعايرة على الحاسوب )تجربة افتراضية(، مع التطبيق )4(.ثانيا: معايرة حمض ضعيف بأساس قوي:

عند معايرة حمض الخل بهدروكسيد البوتاسيوم يحدث التفاعل اآلتي:

KOH + CH3COOH CH3COOK + H2O

وباتباع شروط الدراسة التجريبية السابقة )من حيث تراكيز المحاليل وحجومها( وخطواتها العملية،

يتم الحصول على منحني المعايرة الجديد.

فالش يعرض أن ،ويمكن المعايرة منحني ويرسم الطالب كتاب في كما التجربة الزميل يجري

المعايرة على الحاسوب )تجربة افتراضية(، مع التطبيق )5(.

وبعد التطبيق )6( يغلق الدرس بما يجب تذكره.

ويعطي األنشطة والتدريبات واجبا منزليا وكذا مسائل الوحدة.

137

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5

( أو غلط )×( أمام العبارات اآلتية، وصحح المغلوطة منها: أوال: ضع إشارة صح )

( يتميز المحلول القياسي المستخدم في المعايرة الحجمية بتركيزه الدقيق والثابت. (

)×( عند معايرة حمض الكبريت بهدروكسيد الصوديوم يكون المشعر المناسب لتحديد نقطة نهاية المعايرة

هو الفينول فتالئين.

النــاتج عن المعــايرة هو 7 يقع ضمن مدى التيمول ألن )pH( المحلــول الجواب: أزرق بــروم

المشعر )7.6 - 6(.

)×( عند معايرة حمض الخل بهدروكسيد الصوديوم يكون المشعر المناسب لتحديد نقطة نهاية المعايرة

هو أزرق بروم التيمول.

الجواب: الفينول فتالئين ألن )pH( المحلــول النــاتج عن المعــايرة هو 8.72 يقع ضمن مدى المشعر

.)8.2 - 10(

ثانيا: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

mo )1.2( بإضافة كمية من الماء إليه .l-1 100( وتركيزه( ml حجمه NaNO3 1-عند تمديد محلول

تساوي ثالثة أضعاف حجمه يصبح التركيز الجديد للمحلول:

0.6 mo .l-1 )0.4أ mo .l-1 )0.3ب mo .l-1 )0.2ج mo .l-1 )د

0.3 mo .l-1 )الجواب: ج

pH -2 الموافقة لنقطة نهاية المعايرة تكون قيمتها قريبة من )9( عند معايرة:

KOH بـ HNO3 )أ NH4OH بـ H2SO4 )ب

NH4OH بـ HCN )جNaOH بـ CH3COOH )د

NaOH بـ CH3COOH )الجواب: د

pH -3 المحلول الناتج عن معايرة حمض قوي بأساس قوي يساوي:

د( 11ج( 9ب( 7أ( 5

الجواب: ب( 7

حل الأن�سطة والتدريبات

138

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

ثالثا: أعط تفسيرا علميا لكل مما يأتي:5

1- عند معايرة حمض الخل بهدروكسيد البوتاسيوم يكون المحلول الناتج قلويا.

الجواب: يكون الوسط قلويا عند نقطة نهاية المعايرة بسبب وجود أيون الخالت الذي يسلك سلوك

أساس ضعيف.

2- استخدام أحد مشعرات )حمض– أساس( في معايرة التعديل.

الجواب: ليدل على بلوغ نقطة نهاية المعايرة.

3- عند معايرة حمض الخل بهدروكسيد البوتاسيوم يكون المشعر المناسب الفينول فتالئين.

الجواب: ألن مداه )8.2 - 10( يحتوي على قيمة pH نقطة نهاية المعايرة.

رابعا: حل المسألتين اآلتيتين:

المسألة األولى:

ينحل ml )50( من غــاز كلــور الهدروجين في كمية من المــاء المقطر ثم يكمل حجم المحلول

ليصبح ml )200(، والمطلوب:

mo، وقيمة pH المحلول. .l-1 أ- احسب تركيز المحلول الحمضي مقدرا بـ

V)HCl(g في شروط التجربة. = 25 l. mo بفرض أن الحجم المولي لغاز كلور الهدروجين 1-

الحل:

عدد موالت غاز كلور الهدروجين = حجم الغاز الحجم المولي

N = 0.05 25 = 0.002 mol

التركيز = عدد الموالت الحجم

C = 0.002 0.2 = 0.01 mol.l-1

pH = - log C = - log 0.01 = 2

:)0.05( mo .l-1 20( من المحلول السابق بمحلول هدروكسيد الصوديوم تركيزه( ml ب- يعاير

1- اكتب المعادلة األيونية لتفاعل المعايرة.

الحل:

OH – + H3O+ 2H2O

2- احسب حجم محلول NaOH الالزم لتمام التعديل.

الحل:

n )OH –( = n )H3O+(

139

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 C1 . V1 = C2 . V2

20 × 0.01 = 0.05 × V2

V2 = 4 ml

3- ما قيمة الـ pH عند نقطة نهاية المعايرة؟ وما المشعر المناسب لهذه المعايرة؟

الحل: قيمة الـ pH عند نقطة التكافؤ = 7

المشعر المناسب هو أزرق بروم التيمول ألن مداه )6 - 7.6( يحتوي على قيمة pH نقطة

نهاية المعايرة.

المسألة الثانية:

لزم لتعديل ml )50( من محلول حمض الكبريت تعديال تاما ml )30( من محلول الصود الكاوي

mo )0.25(، والمطلوب: .l-1 20( من محلول البوتاس الكاوي( mlو )0.5( mo .l-1

1- اكتب معادلتي تفاعلي التعادل الحاصلين.

الحل:

OH – + H3O+ 2H2O

.g.l-1 والـ mo .l-1 2- احسب تركيز حمض الكبريت المستعمل مقدرا بـ

الحل:

C1 . V1 + C2 . V2 = C . V

30 × 0.5 + 20 × 0.25 = C × 50

C = 0.2 mo .l-1 = 0.2 × 98 = 19.6 g.l-1

الكبريت السابق 3- احسب حجم الماء المقطر الالزم إضافته إلى ml )30( من محلول حمض

. )0.01( mo .l-1 ليصبح تركيزه

الحل:

)بعد التمديد( n1 = n2 )قبل التمديد(

C1 . V1 = C2 . V2

30 × 0.2 = 0.01 × V2

V2 = 600 ml

V2 - V1= 600 - 30 = 570 ml = حجم الماء المقطر الالزم

140

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5

المسألة األولى:

Ca=0.2 mo، بفرض .l-1 تركيزه االبتدائي HCN لديك محلول مائي لحمض سيانيد الهدروجين

أن ثابت تأين هذا الحمض يساوي 10-10×5، المطلوب:

اكتب معادلة التأين لحمض سيانيد الهدروجين. 1 .

الحل:

HCN + H2O CN - + H3O +

احسب النسبة المئوية لتأين هذا الحمض ثم احسب pH. 2 المحلول.

الحل:H3O ++CN -H2O+HCN

000.2

xx0.2  – x

Ka = [CN -] [H3O +]

[HCN]

5 × 10-10 = x2

0.2 – x x = 10-5 mol.l-1

[H3O +] = 10-5 mol.l-1

النسبة المئوية لتأين هذا الحمض:

a = 10-5 × 100

0.2 = 5 × 10-3 %

pH = - log [H3O +] = - log 10-5 = 5

يعــاير حجم V1 من حمض سيانيد الهدروجين السابق بمحلول هدروكســيد الصوديـوم تركيـزه. 3

. V1 20( لتمام التعديل احسب( ml فلزم )0.1( mo .l-1

حل م�سائل الوحدة اخلام�سة

141

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

5 الحل:

C1 . V1 = C2 . V2

0.2 × V1 = 0.1 × 20

V1 = 10 ml

في تجربة ثانية لمعايرة حمض سيانيد الهدروجين السابق بمحلول آخر لهدروكسيد الصوديوم. 4

mo )0.05(، احسب pH المحلول في هذه التجربة. .l-1 كان تركيز الملح الناتج

الحل:

OH -+HCNH2O+CN -

000.05

xx0.05  – x

Kh = [HCN] [OH -]

[CN -] =

x2

0.05  – x

10-14

Ka

= x2

0.05  – x

10-14

5 × 10-10 =

x2

5 × 10-2

x = 10-3

[OH -] = 10-3 mol.l-1

[H3O +] = 10-14

10-3 = 10-11 mol.l-1

pH = - log [H3O +] = - log 10-11 = 11

المسألة الثانية :

mo )0.2( وقيمة الـ )pH = 5( له. المطلوب: .l-1 محلول لملح كلوريد األمونيوم تركيزه

اكتب معادلة حلمهة هذا الملح . 1 .

الحل:

NH4+ + 2H2O NH4OH + H3O +

142

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

احسب ثابت حلمهة هذا الملح .5 2 .

الحل:

pH = 5

[H3O +] = 10-pH = 10-5 mol.l-1 = x

H3O ++NH4OH2H2O+NH4

000.2

xx0.2  – x

Kh = [NH4OH] [H3O +]

[NH4] =

x2

0.2 – x

10-14

Kb

= x2

0.2

Kh = 10-10

0.2 = 5 × 10-10

احسب ثابت تأين هدروكسيد األمونيوم . 3 .

الحل:

Kb= 10-14

Kh

Kb= 10-14

5 × 10-10 = 2 × 10-5

المسألة الثالثة :

mo )0.2( . المطلوب: .l-1 تركيزه )CH3COONa( محلول من ملح خالت الصوديوم

. اكتب معادلة حلمهة هذا الملح واحسب pH المحلول، حيث ثابت تأين حمض الخل )10-5 × 2(. 1

الحل:OH -+CH3COOHH2O+CH3COO -

000.2

xx0.2  – x

Kh = [CH3COOH] [OH -]

[CH3COO -]

143

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

510-14

Ka

= x2

0.2  – x

10-14

2 × 10-5 =

x2

0.2x = 10-5

pH = 5 [H3O +] = 10-5 mo

[OH -] = 10-14

[H3O +] =

10-14

10--5 = 10-9 mol.l-1

pH = - log [H3O +] = - log 10-9 = 9

2 .)0.01( mo .l-1 نضيف إلى المحلول السابق قطرات من محلول هدروكسيد الصوديوم تركيزه

احسب النسبة المئوية المتحلمهة من ملح خالت الصوديوم في هذه الحالة.

الحل:

OH -+CH3COOHH2O+CH3COO -

0.0100.2

0.01 + xx0.2 – x

Kh = 10-14

2 × 10-5 =

x )0.01 + x(0.2 – x

x = 10-8 mo .l-1

= 10-8 × 100

2 = 5 × 10-6 %

المسألة الرابعة:

mo )4-10 × 1( من كلوريد الباريوم إلى ml )500( من يضاف ml )500( من محلول يحوي

mo )4-10 × 1( من كبريتات البوتاسيوم للحصول على محلول مشبع من كبريتات الباريوم، محلول يحوي

المطلوب:

احسب جداء ذوبان ملح كبريتات الباريوم . 1 .

144

ةي

لي

لح

تل

اء

يام

يك

لا

الحل:5

V1 + V2 = 1 L

[Ba 2+] = [SO 42-] = 10-4 mo .l-1

BaSO4 Ba 2+ + SO 42-

Ksp = [Ba 2+] [SO 42-] = 10-8

mo )0.1(. 2 من احسب مقدار ما ينحل من ملح كبريتات الباريوم السابق في L )1( يحوي

حمض الكبريت.

الحل:SO 4

2-+Ba 2+BaSO4

0.1 + xxx

Ksp = [Ba 2+] [SO 42-]

10-8 = )x( )0.1 + x( x = 10-7 mo .l-1

145

الوحدة ال�ساد�سة

الكيمياء الع�سوية

Organic Chemistry

146

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6الوحدة ال�ساد�سة: الكيمياء الع�سوية

مخطط الوحدة:

الوسائل التعليميةعدد الحصصدروس الوحدة

15- األلدهيدات والكيتونات

مواد كيميائية.

شبك ـــط، ـــواق ل ـــل، ـــوام ح

اختبار، أنــابــيــب مــعــدنــي،

ورق لــلــتــرشــيــح، أقـــمـــاع

زجاجية، كؤوس للترشيح،

سخانات خشبية، مــالقــط

عباد ورق ــة، ــي ــائ ــرب ــه ك

الشمس.

24- الحموض الكربوكسيلية

3- مشتقات الحموض الكربوكسيلية 4)اإلسترات واألميدات(

42- األمينات

األهداف العامة للوحدة: يتعرف بعض المركبات العضوية الهامة.

يتعرف صيغتها ومصادرها في الطبيعة.

يسميها وفق نمط االتحاد الدولي.

يتعرف استخدامها في الصناعة.

يثمن أهميتها في الحياة.

147

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 الجدول التالي يتضمن أهم الزمر الوظيفية وتسمياتها عندما تكون زمرة رئيسة )الحقة( وعندما تكون

المركب تسمية في أفضليتها الجدول حسب في الوظيفية الزمر رتبت وقد )سابقة(، ثانوية زمرة

العضوي، وتتناقص األفضلية عند التسمية من أعلى الجدول إلى أسفله:

أهم أصناف المركبات العضوية والزمر الوظيفية المميزة لها

صيغة الزمرة الصيغة العامةالصنفاسم الالحقةاسم السابقةالوظيفية

وئيكـRCOOH- COOHالحمض الكربوكسيلي

واتـRCOOR- COORاإلستر

أميد-R - CONH2- CONH2األميد

آلأوكسوRCHO- CHOاأللدهيد

الكيتونR - C

=

O

- R' - C

=

O

-ونأوكسو

ولهدروكسيR-OH- OHالغول

أمينأمينوR-NH2- NH2األمين

إيترألكوكسي'R - O - R'- ORاإليتر

148

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6الدر�س الأول

الألدهيدات والكيتونات

األهداف التعلمية للدرس:

يتعرف الزمرة الكربونيلية.

يميز المركبات التي تحوي الزمرة الكربونيلية.

يتعرف فعالية الزمرة الكربونيلية.

يسمي األلدهيدات والكيتونات وفق نمط التسمية IUPAC والتسميات الشائعة لبعضها.

يتعرف أهم الخواص الكيميائية لأللدهيدات والكيتونات.

يتعرف التفاعالت التي يمكن بواسطتها التمييز بين األلدهيدات والكيتونات.

يثمن أهمية األلدهيدات والكيتونات في االصطناع العضوي والصناعات الكيميائية.

مراكز االهتمام:

الزمرة الوظيفية والصيغة العامة.

تسمية األلدهيدات والكيتونات.

طرائق الحصول على األلدهيدات والكيتونات.

الخاصيات الفيزيائية والكيميائية لأللدهيدات والكيتونات.

CH3CHOHCHO

149

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 مقدمة:والحموض والكيتونات كاأللدهيدات العضوية المركبات من العديد بنية في الكربونيلية الزمرة تدخل

الكربوكسيلية )اإلسترات، بال ماء الحموض، الكلوريدات، األميدات(.

هل شاهدت أحدا يزيل طالء األظافر؟ ما اسم هذا المزيل المستخدم؟

األسيتون، وهو محل عضوي صيغته:

CH3 – C

=

O

– CH3

هل رأيت أفعى أو ضفدعا محفوظا ضمن وعاء زجاجي مغلق يحوي سائال؟ ما اسم هذا السائل؟ وما

دوره؟

الفورمالين: سائل عضوي يستخدم في حفظ األنسجة الحية، وهو ينتج عن حل المركب العضوي الغازي

– H في الماء بنسبة )40%(. C

=

O

– H الذي صيغته

البنية اإللكترونية للزمرة الكربونيلية:

مر معك في الصف األول الثانوي مفهوم التهجين.

وضح البنية اإللكترونية للرابطة الثنائية في زمرة الكربونيل.

تتألف الرابطة الثنائية بين O وC في زمرة الكربونيل من رابطة تتكون نتيجة التداخل بين أحد

المدارات الثالثة الهجينة SP2 التابعة لذرة الكربون وبين مدار واحد 2P تابع لذرة األكسجين.

أما الرابطة في الزمرة الكربونيلية فتتكون نتيجة التداخل بين المدار المتبقي التابع لذرة الكربون

)الذي يبقى دون تهجين( وبين المدار المتبقي 2Px التابع لذرة األكسجين.

يبقى عند ذرة الكربون مداران SP2 يستخدمان في تكوين الروابط األخرى.

ويبقى عند ذرة األكسجين مداران أحدهما S والثاني P يحتوي كل منهما على زوج إلكتروني غير

رابط.

ما تفسير الفعالية العالية لزمرة الكربونيل.

الفعالية العالية لزمرة الكربونيل تجعلها تدخل في كثير من التفاعالت، حيث تستقطب الرابطة الثنائية

في هذه الزمرة بسبب الكهرسلبية العالية لذرة األكسجين مما يؤدي إلى تشكل شحنة سالبة جزئية على

.) ( وشحنة موجبة جزئية على ذرة الكربون )+ ذرة األكسجين )-

وهذا يوضح الكثير من تفاعالت المركبات الحاوية زمرة الكربونيل.

يمكنك تعريف االستقطاب:

150

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6( وشحنة موجبة جزئية على الذرة تشـكل شحنة ســالبة جزئية على الذرة األكثر كهرســلبية )-

.) األخرى )+

اكتب صيغة نصف منشورة لمركب )ألدهيدي وآخر كيتوني( وطبق لتسمية األلدهيدات والكيتونات،

عليها نمط التسمية الدولية.

ثم اكتب اسم مركب )ألدهيدي وآخر كيتوني( وفق نمط التسمية الدولية، واطلب من الطالب كتابة صيغته

نصف المنشورة.

أمثلة:

األلدهيدات:

تسمى وفق نمط التسمية الدولية IUPAC بإضافة الالحقة )آل aℓ( إلى اسم الفحم الهدروجيني المختار

كأساس للتسمية. ويمكن تسميتها كذلك بأسماء شائعة مشتقة من الحموض الكربوكسيلية الموافقة )وقد

وضعت ضمن قوسين(. يبدأ ترقيم السلسلة من ذرة كربون الزمرة األلدهيدية CHO )الرقم 1(.

HCHOCH3 - CHO

اإليتانال أو )األسيت ألدهيد(الميتانال أو )الفورم ألدهيد(

CH3 - CH

C6H5

- CHO

2- فنيل بروبانال

◄◄أضف إلى معلوماتك: عندما ترتبط الزمرة CHO - بحلقة هدروكربونية فإن المركب يسمى وفق IUPAC ● بإضافة

الالحقة كربألدهيد إلى اسم حلقي األلكان، وذلك ألنه ال يمكن دمج كربون الزمرة األلدهيدية مع

حلقي األلكان:

حلقي الهكسان كربألدهيد

ال يدخل كربون الزمرة األلدهيدية المرتبطة بحلقي األلكان -المشبع - في ترقيم ذرات الحلقة.

151

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 تقويم مرحلي: سم بطريقة IUPAC المركب اآلتي:

3،2 - ثنائي متيل البوتانال

الكيتونات:

تسمى الكيتونات وفق IUPAC بإضافة الالحقة )ون one –( إلى اسم الفحم الهدروجيني الموافق مسبوقة

برقم ارتباطها بالسلسلة، على أن ترقم السلسلة بدءا من الطرف األقرب إلى الزمرة الكربونيلية.

كيتون بكلمة متبوعة الكربونيلية بالزمرة المرتبطة األلكيلية الجذور بذكر فتكون الشائعة التسمية أما

)وهي التسمية الموضوعة ضمن األقواس(.

3 2CH C CH 3CH− −

O

−

البروبانون )ثنائي متيل كيتون أو األسيتون(البنتان -2- ون )متيل إتيل كيتون(

حلقي الهكسانون

طرائق الحصول على األلدهيدات والكيتونات:

تجهيزات إلى تحتاج ألنها مخبريا أسهل فتحضيرها الكيتونات أما األلدهيدات، تحضير الصعب من

خاصة.

1- أكسدة األغوال:

تعد أكسدة األغوال األولية والثانوية طريقة تقليدية في تحضير األلدهيدات والكيتونات.

يستعمل ثنائي كرومات البوتاسيوم )مع قطرات من حمض الكبريت المركز( كمادة مؤكسدة في

المختبرات مع التأكيد على أن أكسدة األغوال األولية تعطي ألدهيدا في المرحلة األولى ثم حمضا

كربوكسيليا في المرحلة الثانية، وأكسدة األغوال الثانوية تعطي كيتونا.

)يوضح المدرس ذلك من خالل كتابة المعادالت الموجودة في كتاب الطالب(.

152

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

2- نزع الهدروجين من األغوال:6

حتى المسخن الناعم النحاس من مســحوق على الثانويــة أو األولية األغــوال أبخرة إمــرار عند

الدرجة )C° 400 – 200( ينفصل عنها الهدروجين وتتكون األلدهيدات أو الكيتونات.

تعود أهمية هذه الطريقة إلى أن األكسدة تتوقف عند مرحلة المركب الكربونيلي.

موضحا ذلك من خالل كتابة المعادالت الموجودة في كتاب الطالب.

مالحظة : يبين للطالب صعوبة أكسدة األغوال األولية للحصول على األلدهيدات فقط؟

يعود السبب لصعوبة إيقاف التفاعل عند مرحلة تشكل األلدهيد ولهذا يجب تقطير األلدهيد الناتج

مباشرة.

الخاصيات الفيزيائية:

ناقش مع الطالب أهم الخاصيات الفيزيائية لأللدهيدات والكيتونات.

أوال- األلدهيدات:

أبسط األلدهيدات هو الفورم ألدهيد HCHO، وهو غاز في الدرجة العادية من الحرارة، يطلق على

محلوله المائي )%40( الفورمالين الذي يستعمل مادة حافظة لألنسجة الحية.

إما بأكسدة الميتانول بأكسجين الهواء )بوجود الفضة كمادة حفازة(، أو يحضر الفورم ألدهيد تجاريا

.)HgSO4( بإماهة اإلستيلين بوجود حمض الكبريت وكبريتات الزئبق

.)21°C( وهو سائل يغلي عند الدرجة CH3CHO األلدهيد الثاني هو األسيت ألدهيد

األلدهيدات التالية سوائل، أما العليا منها فهي صلبة.

األلدهيدات الدنيا تذوب في الماء بجميع النسب، ويقل ذوبانها بازدياد كتلها الجزيئية، وجميعها تذوب

جيدا في األغوال واإليترات.

روائح تشبه فروائحها كربون ذرات عشر أو تسع الحاوية أما نفاذة، روائحها الدنيا األلدهيدات

الزهور )البنفسج والياسمين وقشر الليمون والزيوت العطرية المستخلصة من النباتات واألزهار(.

153

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 ثانيا: الكيتونات:

.)56 °C( أبسطها األسيتون وهو سائل يغلي عند الدرجة

الكيتونات التالية سائلة أما العليا فهي صلبة.

الكيتونات الدنيا ذوابة في الماء.

وجميعها جيدة الذوبان في األغوال واإليترات.

الكيتونات الوسطى روائحها مقبولة وتشبه رائحة النعناع.

يمكنك )مع ترك فرصة لإلجابة( طرح نماذج ألسئلة تربط الكيمياء بالحياة.

مثال:

عالم تدل إزالة طالء األظافر باألسيتون؟

األسيتون محل جيد للكثير من المركبات العضوية.

ال بد أن تكون قد سمعت عن الفورمول أو الفورمالين. ما المجاالت التي يستخدم فيها؟

يعمل على تثبيط نمو البكتريا المسؤولة عن تحلل األنسجة الحية أو إبادتها.

الخاصيات الكيميائية:

1- تفاعالت اإلضافة )الضم(:

لماذا تقوم المركبات الحاوية على زمرة الكربونيل بتفاعالت الضم ؟

ناقش الطالب من خالل بنية زمرة الكربونيل.

( فهي تستجيب لتفاعالت ضم تعود إلى بنية زمرة الكربونيل غير المشبعة الحاوية على رابطتين ) ،

(، ويتم ذلك بارتباط الجزء السالب من المادة المتفاعلة بذرة كربون زمرة ( إلى الرابطة األضعف

الكربونيل، كما يرتبط الجزء الموجب من المادة المتفاعلة بذرة أكسجين زمرة الكربونيل.

موضحا ذلك من خالل كتابة المعادالت الموجودة في كتاب الطالب. وهي: ضم سيانيد الهدروجين، ضم

كاشف غرينيارد، ضم هدريد الليتيوم.

2- أكسدة األلدهيدات والكيتونات:

لماذا تتأكسد األلدهيدات بسهولة بينما تقاوم الكيتونات األكسدة؟

تحتوي األلدهيدات على ذرة هدروجين متصلة بذرة كربون الزمرة الكربونيلية، ولذلك فهي تتأكسد بسهولة

تامة، بينما ال يحدث ذلك بالنسبة للكيتونات. تستخدم هذه الخاصية للتمييز بين األلدهيدات والكيتونات.

يمكن التمييز بين األلدهيدات والكيتونات باختبار تولين والتفاعل مع كاشف فهلنغ، بتنفيذ التجارب الواردة

في كتاب األنشطة. موضحا حادثتي األكسدة واإلرجاع في كل تفاعل حاصل.

154

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

اختبار تولين Tollen’s test: تتأكسد األلدهيدات بنترات الفضة النشادرية*.6

يرجع أيون الفضة الموجب إلى معدن الفضة الحر الذي يترسب على جدران أنبوب االختبار على هيئة

مرآة فضية:

CH3 - CHO + 2 Ag+ + 3OH- CH3COO- + 2Ag + 2H2O

معدن الفضة

تجربة )1(: اختبار تولين )المرآة الفضية(:

األدوات والمواد الالزمة:

فورم ألدهيد، أسيت ألدهيد )إتنال(، أسيتون.

.) 30 g( نترات الفضة

.) 300 ml( هدروكسيد األمونيوم

.) 30 g( هدروكسيد الصوديوم

ماء مقطر.

حمام مائي )بيشر فيه ماء ساخن(.

.) 100 ml( بالون سعة

أنابيب اختبار نظيفة خالية من آثار المواد الدهنية.

ميزان حرارة.

طريقة العمل: تحضير كاشف تولين:

300 ml 30( من نترات الفضة في الماء المقطر ويضاف إليها g( 100 ml يحل في كأس زجاجية سعة

من هدروكسيد األمونيوم و)g 30( من هدروكسيد الصوديوم، يخض المزيج جيدا ويكمل الحجم بالماء

ر في زجاحات ملونة إلى حين المقطر حتى يصل حجم المحلول إلى ml 100، يحفظ المحلول المحض

االستعمال.

)يجب أن ال يحفظ الكاشف لمدة طويلة ويفضل تحضيره عند االستعمال(.

إجراء اختبار تولين:

ضع في أنبوب اختبار نظيف خال من آثار المواد الدهنية ml 2 من كاشف تولين وml 1 من المركب

الكربونيلي ثم ضع أنبوب االختبار في حمام مائي درجة حرارته من )C° 70 – 60(. ماذا تالحظ؟

تنبيه:

حذار من تسخين كاشف تولين على لهب مباشرة. * يحضر محلول تولين من إضافة زيادة من محلول هدروكسيد األمونيوم إلى محلول نترات الفضة.

155

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6تترسب الفضة المعدنية إما على شكل راسب أسود أو بني اللون أو على شكل طبقة لماعة على

الجدران الداخلية لألنبوب تشبه المرآة، ولذلك يسمى التفاعل أحيانا بتفاعل المرآة الفضية.

تستجيب األلدهيدات لهذا التفاعل بينما تعطي الكيتونات نتيجة سلبية.

معادلة التفاعل:

CH3 - CHO + 2 Ag+ + 3OH- CH3COO- + 2Ag + 2H2O

يستخدم هذا التفاعل في تفضيض الزجاج وصناعة المرايا.

:Fehling Solution التفاعل مع كاشف فهلنغ

يحضر المحلول بمزج محلول من كبريتات النحاس مع محلول قلوي يحتوي على طرطرات الصوديوم

والبوتاسيوم.

يقوم النحاس II على شكل معقد، وهو أيون داكن يحتوي على المزج محلول أزرق ينتج عن عملية

بأكسدة األلدهيد في حين يرجع أيون النحاس II إلى أكسيد النحاس Ι األحمر اآلجري:

RCHO + 2 Cu 2+ + 5OH- RCOO- + Cu2O + 3H2O

راسب أحمر آجري

يمكن أن يكتب المدرس الشق األول من المعادلة، ويطلب من الطالب إكمالها على دفاترهم، ويشاهد ذلك

لعدة طالب.

أما الكيتونات البسيطة فال تستجيب لهذين التفاعلين، إال أنها تتأكسد بفعل المؤكسدات القوية والتسخين

الطويل.

فاألسيتون مثال: يتأثر بفوق منغنات البوتاسيوم أو حمض الكروم الساخن ببطء شديد. حيث تؤدي األكسدة

الرابطة C – CO وإعطاء مزيج من الحموض للكيتونات إلى تحطيمها وفصم العنيفة ولفترة طويلة

الكربوكسيلية.

تجربة )2(: التفاعل مع كاشف فهلنغ:

األدوات والمواد الالزمة:

محاليل الفورم ألدهيد واألسيت ألدهيد والغلوكوز )سكر العنب وهو سكر ألدهيدي( واألسيتون.

. 20 g كبريتات النحاس

طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم g 100 )ملح سينيت(.

156

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6. 75 g هدروكسيد الصوديوم

ماء مقطر ml 500 تقريبا.

كؤوس زجاجية وأنابيب اختبار.

طريقة العمل:

1- حضر في أنبوب اختبار كاشف فهلنغ بمزج كميتين متساويتين من محلوليه )*A( و)**B(، ثم صب

في أنبوب اختبار ml 2 من المحلول الناتج، ثم أضف ml 1 من محلول المركب الكربونيلي.

2- خض األنبوب جيدا وسخن الجزء العلوي من المزيج على لهب مصباح بنزن حتى بدء الغليان، بحيث

يبقى الجزء السفلي من المزيج باردا لمراقبة سير التفاعل. ماذا تالحظ؟

II النحاس أكسيد ب نتيجة ترس إلى األحمر اآلجري لونه يتحول مصفر برتقالي يظهر راسب

Cu2O، وإذا استمر التسخين يترسب النحاس المعدني على شكل مرآة نحاسية.

تجرى التجربة باستخدام محاليل الفورم ألدهيد واألسيت ألدهيد والغلوكوز )مركب ألدهيدي( واألسيتون.

ماذا تالحظ في كل مرة؟

تستجيب األلدهيدات لهذا التفاعل، بينما تعطي الكيتونات نتائج سلبية.

معادلة التفاعل:

RCHO + 2 Cu 2+ + 5OH- RCOO- + Cu2O + 3H2O

4- هلجنة األلدهيدات والكيتونات :

بين من خالل تفاعل اليود مع األسيتون هلجنة الكيتونات في وسط قلوي:

إغالق الدرس: يتضمن ما يجب تذكره.نموذج محلول:

مركب كيتوني متناظر نسبة األكسجين الكتلية فيه % 18.6 ، المطلوب:1- احسب الكتلة المولية M لهذا المركب.

.IUPAC ه وفق 2- اكتب الصيغة المجملة والصيغة نصف المنشورة لهذا المركب، وسمالحل:

R – C

=

O

– R :1- الصيغة العامة للكيتون المتناظر

* المحلول A: يحضر بحل g 20 من كبريتات النحاس..500 ml 100 من طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم في الماء المقطر ويكمل الحجم حتى g يحضر بحل :B المحلول **

157

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 أي كل مول )جزيء( من الكيتون يحوي ذرة أكسجين واحدة كتلتها الذرية g 16، لذلك نكتب:

كل g 100 من الكيتون تحوي g 18.6 أكسجين

كل M g من الكيتون تحوي g 16 أكسجين

M = 16 × 100

18.6 = 86 g.mol-1

R – C

=

O

– R = 86

2R = 86 - 28

2R = 58 R = 582

=29

CnH2n+1:هي )R( 2- الصيغة العامة للجذر األلكيلي

12n + 2n + 1 = 29 n = 2

- C2H5 هو جذر إيتيل R إذا

C5H10O الصيغة المجملة هي

الصيغة نصف المنشورة:CH2 –CH3 – C

=

O

– CH2 – CH3

التسمية وفق IUPAC: البنتان - 3 - ون

158

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6

أوال: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

1( ينتج عن أكسدة الميتانال في ظروف مناسبة:

د- حمض الميتانوئيك جـ - إيتر ب- إيتان أ- ميتانول

الجواب: د- حمض الميتانوئيك

2( ينتج عن تمام أكسدة األغوال األولية:

د- إيتر جـ - كيتون ب- حمض كربوكسيلي أ- ألدهيد

الجواب: ب- حمض كربوكسيلي

3( المركب الذي يرجع كاشف تولن هو:

د- حمض اإليتانوئيك جـ - اإليتانول ب- اإليتانال أ- البروبانون

الجواب: ب- اإليتانال

4( تنتج الكيتونات من أكسدة:

د- األلدهيدات جـ - األغوال الثالثية ب- األغوال الثانوية أ- األغوال األولية

الجواب: ب- األغوال الثانوية

5( تتميز األلدهيدات والكيتونات بوجود الزمرة:

– C

=

O

–NH2 -د – C

=

O

جـ - – – OH -ب – COOH -أ

– C

=

O

الجواب: جـ - –

ثانيا: اكتب أسماء المركبات اآلتية حسب االتحاد الدولي:

2 - متيل البنتان - 3 - ونالبوتان - 2 - ون

حل الأن�سطة والتدريبات

159

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6

2 - متيل بوتانال2 - إتيل 3- متيل بوتانال

ثالثا: اكتب صيغة كل من المركبات اآلتية:

3- متيل بوتان -2- ون4- متيل هكسان -2- ون

3- كلورو بوتانال3،3- ثنائي متيل بنتانال

رابعا- أعط تفسيرا علميا لكل من العبارات اآلتية:

1- تتشابه األلدهيدات والكيتونات في تفاعالت اإلضافة )الضم(.

الجواب: لوجود الرابطة في زمرة الكربونيل في جزيء كل منهما.

2- تتأكسد األلدهيدات بسهولة بينما تقاوم الكيتونات األكسدة بالظروف العادية.

الجواب: لوجود ذرة هدروجين مرتبطة بزمرة الكربونيل في األلدهيدات وعدم وجودها في الكيتونات.

3- تترسب طبقة من الفضة على الجدران الداخلية ألنبوب االختبار عند إضافة ألدهيد إلى كاشف تولن

مع التسخين.

الجواب: يرجع األلدهيد أيون الفضة +Ag إلى معدن الفضة Ag الذي يترسب على جدران وعاء التفاعل

مكونا مرآة فضية براقة.

4- درجة غليان األلدهيدات والكيتونات أقل من درجة غليان األغوال الموافقة.

الجواب: ألن قطبية الرابطة O–H أقوى من قطبية الرابطة C = O، إضافة إلى أن جزيئات األلدهيدات

جزيئات بين هدروجينية دوابط تتشكل بينما والكيتونات ال تستطيع تشكيل روابط هدروجينية بينها،

األغوال.

5- يتناقص انحالل األلدهيدات والكيتونات في الماء تدريجيا مع ازدياد كتلها الجزيئية.

الجواب: ألنه يضعف تأثير الجزء القطبي عند كبر الجزء غير القطبي R في الجزيء.

160

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

بين 6 هدروجينية روابط تشكيل على قادرة غير كيتونات( )ألدهيدات، الكربونيلية المركبات -6

جزيئاتها.

الجواب: لعدم وجود ذرة هدروجين مرتبطة بذرة شديدة الكهرسلبية.

خامسا- أكمل المعادالت اآلتية ووازنها:

1(

2(

3(

4(

سادسا- حل المسائل اآلتية:

المسألة األولى:

نـعامل ml )10( من محلول اإليتانــال بكمية كافيــة من محلــول فهلنغ فيتكون راسب أحمر آجري

من أكسيد النحاس I كتلته g )0.72(. المطلوب:

1. اكتب معادلة التفاعل واحسب كتلة اإليتانال في l )1( من محلوله.

الحل: معادلة التفاعل:

3H2O+Cu2O+CH3COO-5OH-(+)2Cu2++CH3CHO

14444

0.72x

كتلة اإليتانال:

x = 0.72 × 44

144 = 0.22 g

161

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 التركيز الغرامي لأللدهيد:

Ca =0.22

10 × 10-3 = 22 g.l-1

2. احسب كتلة اإليتانول الالزمة للحصول على l )10( من محلول اإليتانال السابق.الحل:

H2+CH3CHOCH3CH2OH

44 g46 g220 gY

كتلة اإليتانول:

Y = 220 × 46

44 = 230 g

المسألة الثانية:نؤكسد مزيجا من اإليتانول واإليتانال كتلته g )9( أكسدة تامة فنحصل على g )12( من حمض

الخل. المطلوب:1. اكتب المعادالت الكيميائية المعبرة عن تفاعالت األكسدة.

الحل: CH3CH2OH 1 CH3CHO 2 CH3COOH

2. احسب كتلة كل من مكونات المزيج.مالحظة: ينبه المدرس الطالب عند كتابة معادلة أكسدة اإليتانول إلى كتابتها على مرحلتين، وأنه يقبل

االختصار عند الحل العددي.الحل:

CH3COOHCH3CH2OH60 g46 g

Y1x

Y1 = 60 x46

CH3COOHCH3CHO60 g44 g

Y29 - x

Y2 = 60)9 - x(

44

162

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

بحل جملة المعادلتين نحصل على:6

4.4 g :4.6 ، كتلة اإليتانال g :كتلة اإليتانول

المسألة الثالثة:

إذا كانت النسبة الكتلية المئوية لألكسجين في مركب كيتوني هي 22.2 %، فالمطلوب:

1- احسب الكتلة الجزيئية لهذا المركب.

R – C

=

O

– R' :الحل: إن الصيغة العامة للكيتونات هي

أي كل مول )جزيء( كيتون يحوي ذرة أكسجين واحدة كتلتها g 16، لذلك نكتب:

كل g 100 من الكيتون تحوي g 22.2 أكسجين

كل M g من الكيتون تحوي g 16 أكسجين

M = 16 × 100

22.2 = 72 g.mol-1

.IUPAC 2- اكتب صيغة هذا المركب المجملة ونصف المنشورة وتسميته وفق

الحل: R – C

=

O

– R' = 72

R + R' = 72 - )12 + 16( = 44

االحتمال األول:

R = 15 R - CH3

R' = 29 R' - C2H5

C4H8O أو العكس، وفي الحالتين تكون الصيغة المجملة

والصيغة نصف المنشورة:

والتسمية وفق IUPAC: بوتان -2- ون

مالحظة: في العدد 22.2 يشير الخط الصغير فوق العدد 2 بعد الفاصلة إلى أن هذا العدد دوري، أي:

. 22.222....

163

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6الدر�س الثاين

احلمو�س الكربوك�سيلية

األهداف التعلمية للدرس:

– C

=

O

– OH يتعرف البنية اإللكترونية للزمرة

يميز المركبات التي تحوي الزمرة الكربوكسيلية.

يتعرف فعالية الزمرة الكربوكسيلية.

. IUPAC يسمي الحموض الكربوكسيلية وفق نمط التسمية

يتعرف األسماء الشائعة لبعض الحموض الكربوكسيلية.

يصوغ معادالت كيميائية تعبر عن التفاعالت المميزة للحموض الكربوكسيلية.

يتعرف الخواص الفيزيائية والكيميائية للحموض الكربوكسيلية.

يحضر أحد الحموض الكربوكسيلية )حمض الخل(.

يثمن أهمية الحموض الكربوكسيلية في الصناعة الكيميائية.

مراكز االهتمام:

الزمرة الوظيفية والصيغة العامة للحموض الكربوكسيلية.

تسمية الحموض الكربوكسيلية.

طرائق تحضير الحموض الكربوكسيلية.

الخاصيات الفيزيائية والخاصيات الكيميائية للحموض الكربوكسيلية.

164

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6

السؤال األول: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

1( الزمرة الوظيفية في الحموض الكربوكسيلية هي:

-OH )أ-CHO )ب-CO- )جـ-COOH )د

-COOH )الجواب: د

2( المادة المستعملة في البلمهة ما بين الجزيئية للحموض الكربوكسيلية هي:

P2O5 )أMnO2 )بLiA H4 )جـA 2O3 )د

P2O5 )الجواب: أ

3( ترجع الحموض الكربوكسيلية إلى األغوال األولية مباشرة باستخدام:

P2O5 )أMnO2 )بLiA H4 )جـA 2O3 )د

LiA H4 )الجواب: جـ

السؤال الثاني: أعط تفسيرا علميا للعبارات اآلتية:

H3O المميز للمحاليل الحمضية.1( تأين الحمض الكربوكسيلي في الماء ليعطي أيون +

، -COOH في الزمرة الكربوكسيلية O - H تزيد من قطبية الرابطة C = O الجواب: إن قطبية الرابطة

. )H3Oفينفصل األيون +H فيستند إلى مداره الفارغ زوج إلكتروني حر من مشكال أيون )+

2( ارتفاع درجة حرارة غليان الحموض الكربوكسيلية مقارنة بالمواد العضوية المناظرة لها.

ق الصفة القطبية للحموض الكربوكسيلية، حيث إن الزمرة الوظيفية المميزة يعود إلى تفو الجواب:

للحموض الكربوكسيلية تحتوي على زمرتين قطبيتين هما زمرة الهدروكسيل وزمرة الكربونيل،

باإلضافة إلى الرابطتين الهدروجينيتين اللتين تتكونان بين كل جزيئين من الحمض الكربوكسيلي.

3( نقصان ذوبان الحموض الكربوكسيلية في الماء بازدياد كتلتها المولية.

الجواب: بسبب ضعف تأثير الجزء القطبي COOH- وزيادة فعالية الجزء غير القطبي R في جزيء

الحمض.

4( تآكل طاوالت المطابخ المصنوعة من الرخام.

الجواب: بسبب تفاعل الحموض الكربوكسيلية مع الرخام.

حل الأن�سطة والتدريبات

165

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 5( التهيجات الجلدية التي تحدث من لسعات النمل.

الجواب: بسبب إفرازات حمض النمل من غدد بعض أنواع النمل.

السؤال الثالث:

1( اكتب صيغ المركبات اآلتية:

حمض 2- متيل البوتانوئيكحمض 3- كلورو البروبانوئيك

حمض 3،2 - ثنائي متيل الهكسانوئيك

2( سم المركبات اآلتية:

حمض 3 - متيل البوتانوئيكحمض 2 - برومو البروبانوئيك

حمض البنتانوئيك

السؤال الرابع: وضح بالمعادالت ما يحدث في التفاعالت اآلتية، وسم المركبات الناتجة.

1( أكسدة البروبانول بالمؤكسدات القوية.

الجواب: في كتاب الطالب.

2( إرجاع حمض اإليتانوئيك بالهدروجين بوجود عامل مساعد )الباالديوم(.

الجواب: في كتاب الطالب.

3( تفاعل حمض الميتانوئيك مع اإليتانول باستخدام حمض الكبريت.

الجواب: في كتاب الطالب.

166

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

السؤال الخامس: حل المسألتين اآلتيتين:6

المسألة األولى:

حمض كربوكسيلي نظامي وحيد الوظيفة R-COOH يتفاعل مع هدروكسيد الصوديوم ويعطي

( من كتلة الحمض. المطلوب: 54 ملحا كتلته )

1( اكتب المعادلة الكيميائية المعبرة عن التفاعل.

الحل:

R - COOH + NaOH R - COONa + H2O

2( احسب الكتلة المولية للحمض.

الحل:H2O+R - COONaNaOH+R - COOH

M + 22M

كتلة الحمض54

كتلة الملح =

M 54

= M + 22

M = 88 g الكتلة المولية للحمض

3( استنتج صيغة الحمض، وسمه.

الحل:

R كتلة الجذر

R = CnH2n+1

M = R + COOH = 88

R + 12 + 32 + 1 =88

R = 43

CnH2n+1 = 43

n = 3 R = - C3H7

CH3 - CH2 - CH2 - COOH :أو C3H7COOH :صيغة الحمض

اسم الحمض: حمض البوتانوئيك

167

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 المسألة الثانية:

تؤخـــذ ml )5( من حمض الخل التجـــاري وتمدد بالماء ثم يضاف إليهـــا g )2.25( من كربونات

الكالســـيوم النقية، وعند انطالق الغاز يرشـــح الناتج ويجفف، فكانت كتلة الراسب المتبقي دون تفاعل

g )0.25(، المطلوب:

1( احسب كتلة حمض الخل النقي في ليتر من المحلول التجاري.

الحل:

CaCO3 = 2.25 - 0.25 = 2 g

CO2+H2O+Ca 2++2CH3COO –CaCO3+2CH3COOH

100 g120 g

2x

x = 2.4 g كتلة الحمض

Ca = 2.4

5 × 10-3 = 480 g.l-1

2( نأخذ ml )100( من محلول الحمض السابق ونعامله بالغول اإلتيلي، احسب كتلة الغول المتفاعل.

الحل:

48 g = 100 ml إن كتلة الحمض في

H2O+CH3COOCH2CH3CH3CH2OH+CH3COOH

46 g60 g

x48 g

x = 36.8 g

168

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6الدر�س الثالث

م�ستقات احلمو�س الكربوك�سيلية

األهداف التعلمية للدرس:

أن يكون الطالب في نهاية الدرس قادرا على أن:

يتعرف الزمرة الوظيفية في اإلسترات واألميدات.

. IUPAC يسمي هذه المركبات وفق

يتعرف طرائق التحضير.

يتعرف الخاصيات الفيزيائية والكيميائية لإلسترات واألميدات.

يقدر أهمية اإلسترات واألميدات في االصطناع العضوي.

يبين أهمية اإلسترات واألميدات في الحياة.

مراكز االهتمام:

الزمرة الوظيفية والصيغة العامة لإلسترات واألميدات.

تسمية اإلسترات واألميدات.

تحضير اإلسترات واألميدات.

واألميدات. الخاصيات الفيزيائية والخاصيات الكيميائية لإلسترات

169

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6

السؤال األول: اختر اإلجابة الصحيحة لكل مما يأتي:

1( المركب العضوي H-COO-CH3 هو:د- كيتونج- إسترب- غولأ- حمض كربوكسيلي

الجواب: ج- إستر

2( تفاعل األسترة يحدث في الغول األولي على الرابطة:C-O -أC-H -بC-C -جO-H -د

O-H -الجواب: د

3( يسمى تفاعل اإلستر مع هدروكسيد الصوديوم:د- أسترةج- تعديلب- تصبنأ- أكسدة

الجواب: ب- تصبن

4( ناتج تفاعل إيتانوات اإلتيل مع النشادر هو:د- أسيت أميدج- أسيت ألدهيدب- بروبانولأ- أسيتون

الجواب: د- أسيت أميد

السؤال الثاني:

يتفاعل حمض اإليتانوئيك مع اإليتانول في حمام مائي بوجود حمض الكبريت المركز وفق المعادلة اآلتية:

CH3 - COOH + C2H5 - OH H2SO4

CH3 - COO - C2H5 + H2O

1- سم المركب العضوي الناتج بحسب االتحاد الدولي.

الجواب: إيتانوات اإلتيل.

2- ما دور حمض الكبريت المركز في هذا التفاعل؟

الجواب: حفاز.

3- أعد كتابة المعادلة باستخدام الميتانول بدال من اإليتانول. وسم المركب الناتج.

CH3 - COOH + CH3 - OH

H2SO4

CH3 - COO CH3 + H2O :الجواب

المركب الناتج: إيتانوات المتيل.

حل الأن�سطة والتدريبات

170

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

السؤال الثالث:6

1( اكتب صيغ المركبات اآلتية:

HCOO - CH2 - CH3ميتانوات اإلتيل:

3،2 - ثنائي متيل بوتانوات اإلتيل:

CH3 - CO - NH2األسيت أميد:

2( سم المركبات اآلتية:

بوتان أميد2 ، 2 ثنائي متيل بوتانوات اإلتيلبروبانوات اإلتيل

السؤال الرابع: فسر ما يأتي:

1( األميدات ذات درجات انصهار وغليان مرتفعة نسبيا.

الجواب: بسبب وجود الروابط الهدروجينية بين جزيئاتها.

2( درجات غليان اإلسترات أقل من درجات غليان الحموض الكربوكسيلية الموافقة.

الجواب: ألنها غير قادرة على تشكيل روابط هدروجينية بين جزيئاتها.

السؤال الخامس:

اكتب المعادالت الكيميائية المعبرة عن التفاعالت اآلتية. وسم المركبات الناتجة:

- تفاعل ميتانوات اإلتيل مع الماء بوجود حمض الكبريت.

الجواب: في كتاب الطالب.

- تفاعل بروبانوات اإلتيل مع هدروكسيد البوتاسيوم.

الجواب: في كتاب الطالب.

- تفاعل إيتانوات اإلتيل مع النشادر.

الجواب: في كتاب الطالب.

171

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 السؤال السادس: حل المسألة اآلتية:

مركب عضوي )A( له الصيغة المجملة )C5H10O2( ينتج من تأثير حمض كربوكسيلي وحيد الوظيفة

.)R`-CH2-OH( في غول أولي مشبع وحيد الوظيفة )R-COOH(

49( من كتلة المركب وإذا أثــر هدروكسيد البوتــاسيوم في المركــب العضوي )A( أعطى ملحــا كتلته )51

)A(. والمطلوب:

1- اكتب المعادالت الكيميائية المعبرة عن جميع التفاعالت الحاصلة.

الحل:

RCOOH + R'CH2OH RCOOCH2R' + H2O

RCOOCH2R' + KOH RCOOK + R'CH2OH

2- استنتج صيغة كل من الحمض والغول، وسم كال منهما.

الحل:

:RCOOCH2R' كتلة اإلستر

R + R' + 58 = C2H10O2 = 102

RCOOCH2R' + KOH RCOOK + R'CH2OH

49 من كتلة اإلستر )102(51 :)RCOOK( كتلة ملح كربوكسيالت البوتاسيوم

83 + R = 4951 × 102

R = 15

CnH2n+1 = 15

n = 1 R = - CH3 )وهو جذر المتيل(

CH3-COOH :)والحمض هو حمض اإليتانوئيك )حمض الخل

:R' لمعرفة

R' + 15 + 58 = 102

R' = 29 n' = 2

R' = - C2H5 )وهو جذر اإلتيل(

CH3-CH2-CH2-OH :)والغول هو البروبان - 1 - ول )الغول البروبيلي

172

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6الدر�س الرابع

الأمينات

األهداف التعلمية للدرس:

أن يكون الطالب في نهاية الدرس قادرا على أن:

يتعرف الزمرة الوظيفية في األمينات.

. IUPAC يسمي هذه المركبات وفق

يصنف األمينات.

يتعرف طرائق التحضير.

يتعرف الخاصيات الفيزيائية والكيميائية لألمينات.

يتعرف األمينات العطرية كمشتقات أمينو البنزن.

يقدر أهمية األمينات في الحياة والصناعة )أدوية ، أصبغة، مبيدات حشرية(.

مراكز االهتمام:

تصنيف األمينات.

تسمية األمينات.

طرائق تحضير األمينات.

الخاصيات الفيزيائية لألمينات.

. الخاصيات الكيميائية لألمينات

173

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6حل الأن�سطة والتدريبات

أوال: صنف األمينات اآلتية إلى أولية - ثانوية - ثالثية.

CH3 - CH2 - NH2C2H5 - NH - CH3CH3 - N

CH3

- CH3

ثالثيةثانويةأولية

ثانيا:

1( سم المركبات اآلتية:

CH3 - NH - CH3

CH3 - N

C2H5

- H

CH3 - CH2 - N

CH3

- CH3

N، N - ثنائي متيل أمينو اإليتانN - متيل أمينو اإليتانN - متيل أمينو الميتان

2( اكتب صيغ المركبات اآلتية:

CH3 - CH2 - CH2 - NH2أمينو بروبان:

N - إتيل أمينو بروبان:

N،N- ثنائي متيل أمينو بروبان:

ثالثا: أعط تفسيرا علميا لكل من العبارات اآلتية:

- درجات غليان األمينات األولية والثانوية أعلى من درجات غليان األلكانات واإليترات الموافقة.

الجواب: بسبب الروابط الهدروجينية بين جزيئاتها.

- تمتاز األمينات بصفة أساسية ضعيفة.

الجواب: لوجود زوج إلكتروني حر على ذرة النتروجين.

- الرائحة الكريهة المنبعثة من السمك الفاسد.

الجواب: تعود إلى تشكل أمينات أريلية ذات رائحة كريهة، وهي خطرة على صحة اإلنسان عند تناوله.

174

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

رابعا: حل المسألة اآلتية:6

mo )0.2( وثابت تأينه )6-10 × 5(، المطلوب: .l-1 محلول متيل أمين تركيزه

1( اكتب معادلة تأينه وحدد األزواج المترافقة حسب مفهوم برونشتد - لوري.

الحل:OH -+CH3 - NH3

+H2O+CH3 - NH2

أساس )2(حمض )1(حمض )2(أساس )1(

2( احسب pH هذا المحلول.

الحل:OH -+CH3 - NH3

+H2O+CH3 - NH2

000.2

xx0.2 - x

KC = [CH3 - NH3

+] [OH -][CH3 - NH2]

5 × 10-6 = x2

0.2 - x

x = [OH -] = 10-3 mo .l-1

[H3O+] = 10-11 mo .l-1 pH = - log [H3O

+]

pH = - log 10-11

pH = 11

175

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6حل م�سائل الوحدة ال�ساد�سة

المسألة األولى:

يحتوي حمض كربوكسيلي وحيد الوظيفة على %53.33 من األكسجين، المطلوب:

احسب الكتلة الجزيئية )المولية( للحمض. 1 .

الحل:

كل g 100 حمض يحوي g 53.33 أكسجين

كل Mg حمض يحوي g 32 أكسجين

الكتلة المولية للحمض:

M = 100 × 32

53.33 = 60 g.mol-1

اكتب صيغته نصف المنشورة وسمه. 2 .

الحل:

RCOOH :الصيغة العامة للحمض الكربوكسيلي

RCOOH = 60

45 = )COOH( الكتلة المولية للذرات

R = 60 - 45 = 15

CnH2n+1 الصيغة العامة للجذر األلكيلي

CnH2n+1 = 15

12 n + 2 n + 1 = 15 14 n = 14 n = 1

.CH3COOH :)جذر المتيل، فالحمض هو حمض الخل )اإليتانوئيك - CH3 فالجذر األلكيلي هو

اكتب بالصيغ نصف المنشورة المعادلة الكيميائية المعبرة عن تفاعل الحمض المذكور مع الميتانول 3 .

وسم نوع التفاعل وعلى أي نوع من روابط الميتانول يحدث هذا التفاعل؟

الحل:

يسمى التفاعل: أسترة، ويحصل بتحطيم الرابطة O - H في الميتانول.

176

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

المسألة الثانية:6

محلول لأللدهيد اإلتيلي )اإليتانال( حجمه ml )200( يقسم إلى قسمين متساويين أ و ب :

. )2.16( g فينتج راسب كتلته )يضاف إلى القسم )أ( محلول نترات الفضة النشادري )كاشف تولن

، المطلوب: )0.5( mo .l-1 يؤكسد القسم )ب( أكسدة تامة ثم يعاير الناتج بمحلول الصود تركيزه

اكتب المعادالت الكيميائية المعبرة عن. 1 جميع التفاعالت الحادثة.

الحل:2H2O+CH3COO-+2Ag)2Ag+ + 3OH-(+CH3 CHO

CH3COOH12 O2

+CH3 CHO

.) 2 .mo .l-1( ثم بـ )g.l-1( احسب تركيز محلول اإليتانال المستعمل بـ

الحل:2H2O+CH3COO-+2Ag)2Ag+ + 3OH-(+CH3 CHO

216 g44 g

2.16 gx g

كتلة اإليتانال المتفاعل:

x = 44 × 2.16

216 = 0.44 g

تركيز اإليتانال بالغرام في الليتر:

Cg.l -1 = mV =

0.440.1 = 4.4 g.l-1

تركيز اإليتانال بالمول في اللتر:

Cmol.l -1 = Cg.l -1

M = 4.444 = 0.1 mol.l-1

احسب حجم محلول هدروكسيد الصوديوم المستعمل في المعايرة للوصول إلى نقطة التكافؤ. 3 .

الحل:CH3COOH1

2 O2+CH3 CHO

60 g44 g

y gx g

177

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 كتلة حمض الخل الناتج عن أكسدة اإليتانال:

y = 60 × 0.44

44 = 0.60 g

عدد موالت حمض الخل:

0.6060 = 0.01 mol

العالقة األساسية في المعايرة:

n حمض = n' أساس

n)CH3COOH( = Cmol.l -1 × V)NaOH(

V)NaOH( = 0.010.5 = 0.02 L

المسألة الثالثة:

( ثم يعاير المحلول 14 ( l من اإليتانول أكسدة تامة ويكمل الحجم بالماء المقطر إلى )23( g يؤكسد

mo )1(، المطلوب: .l-1 الناتج باستعمال محلول هدروكسيد الصوديوم تركيزه

اكتب المعادالت الكيميائية المعبرة عن جميع التفاعالت الحاصلة. 1 .

الحل:CH3 - CHO + H2O1

2 O2+CH3 - CH2 - OH

CH3COOH12 O2

+CH3 - CHO

أو بشكل مختصر:

CH3COOHO2CH3CHO

O2

- H2OC2H5 - OH

( هذا المحلول. 2 .pH( احسب حجم محلول هدروكسيد الصوديوم الالزم للمعايرة واحسب

الحل:

CH3COOHO2CH3CHO

O2

- H2OC2H5 - OH

60 g46 g

x g23 g

178

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

كتلة حمض الخل الناتج عن األكسدة:6

y = 60 × 23

46 = 30 g

عدد موالت حمض الخل:

n = mM =

3060 = 0.5 mol

العالقة األساسية في المعايرة:

n حمض = n' أساس

n)CH3COOH( = Cmol.l -1 × V)NaOH(

V)NaOH( = 0.51 = 0.5 L

هدروكسيد الصوديوم أساس قوي:

[OH -] = [NaOH] = 1 mol.l-1

من الجداء الشاردي للماء:

[H3O+] =

10-14

[OH -] =

10-14

1 = 10-14 mol.l-1

عالقة سورنسن:

pH = - log [H3O +]

بالتعويض:

pH = - log 10-14 = 14

احسب تركيز الملح الناتج في المحلول بعد المعايرة. .3

الحل:كتلة الملح

حجم المحلول الملحيتركيز المحلول الملحي =

حجم المحلول الملحي = حجم محلول هدروكسيد الصوديوم + حجم محلول حمض الخل الناتج عن أكسدة اإليتانول

V = 0.5 + 0.25 = 0.75 L

179

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 حساب كتلة الملح:

H2O+CH3COONaNaOH+CH3COOH

82 g60 g

y g30 g

كتلة ملح خالت الصوديوم الناتج:

y = 30 × 82

60 = 41 g

تركيز ملح خالت الصوديوم الناتج:

C = m

MV = 41

82 × 0.75 = 1

1.5

C = 23 mo .l-1

المسألة الرابعة:

الناتج بالماء المقطر حتى يؤكسد مزيج من )اإليتانول واإليتانال( أكسدة تامة بمادة مؤكسدة ويمدد

)0.5( mo .l-1 100( يعاير بصورة كاملة بمحلول هدروكسيد الصوديوم تركيزه( ml يصبح حجمه

فلزم لذلك ml )200(، ثم يؤخذ مزيج مماثل وتضاف إليه كمية من محلول فهلنغ فينتج راسب كتلته

g )3.6(، المطلوب:

اكتب المعادالت الكيميائية المعبرة عن جميع التفاعالت الحاصلة. 1 .

الحل:

3H2O+Cu2O+CH3COO-)2Cu++ + 5OH-(+CH3 CHO

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

CH3COOH12 O2

+CH3 CHO

CH3COOH)O(

CH3 - CHO)O(

- H2OCH3 - CH2 - OH

180

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

احسب كتلة المزيج المستعمل في كل مرة.6 .2

الحل:3H2O+Cu2O+CH3COO-)2Cu++ + 5OH-(+CH3 CHO

144 g44 g

3.6 gx g

x = 44 × 3.6

144 = 1.1 g

معادلة معايرة حمض الخل )الناتج عن أكسدة المزيج( بمحلول هدروكسيد الصوديوم:

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

n )CH3COOH( = n' )NaOH( :العالقة األساسية في المعايرةmM = C V

m60 = 0.5 ×

2001000 m = 6 g

حساب كتلة حمض الخل الناتج عن أكسدة اإليتانال:

CH3COOH12 O2

+CH3 CHO

60 g44 g

y g1.1 g

y = 1.1 × 60

44 = 64 =

32 = 1.5 g

كتلة حمض الخل الناتج عن أكسدة اإليتانال:

6 - 1.5 = 4.5 g

كتلة اإليتانول في المزيج:

CH3COOH)O(

CH3 - CHO)O(

- H2OCH3 - CH2 - OH

60 g46 g

4.5 gG g

181

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6G =

46 × 4.560 = 3.45 g

كتلة المزيج:

3.45 + 1.1 = 4.55 g

المسألة الخامسة:

مزيج من اإليتانول واإليتانال كتلته g )27.2( يؤكسد هذا المزيج أكسدة تامة فينتج g )36( من حمض

كربوكسيلي، المطلوب:

اكتب المعادالت الكيميائية المعبرة عن جميع التفاعالت الحادثة. 1 .

الحل:H2O+CH3 - CHO1

2 O2+CH3 - CH2 - OH

CH3COOH12 O2

+CH3 - CHO

H2O+CH3COONaNaOH+CH3COOH

احسب كتلة كل من اإليتانول واإليتانال في المزيج. 2 .

الحل:

CH3 - CHOO2

- H2OCH3 - CH2 - OH

44 g46 g

y gx g

y = 44 x46 y =

22 x23 ... )1(

CH3COOH)O(

CH3CHO

60 g44 g

36 - y)27.2 - x(

44 )36 - y( = 60 )27.2 - x( ... )2(

182

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

بحل جملة المعادلتين )1( و)2( نحصل على:6

18.4 g = كتلة اإليتانول

8.8 g = كتلة اإليتانال

)40( 3 .ml ويعاير منه ،)400( ml يمدد المحلول الحمضي الناتج بالماء المقطر حتى يصبح حجمه

بمحلول هدروكسيد الصوديوم فيلزم لذلك ml )30(. احسب تركيز محلول هدروكسيد الصوديوم

mo ثم احسب كتلة هدروكسيد الصوديوم فيه. .l-1 المستعمل مقدرا بـ

الحل:

حساب تركيز حمض الخل الناتج:

C )CH3COOH( = m

MV = 36

60 × 0.4 = 124

C = 1.5 mo .l-1

حساب تركيز محلول هدروكسيد الصوديوم:

n )CH3COOH( = n )NaOH(

C1 V1 = C2 V2

1.5 × 40 = C2 × 30

C2 = 1.5 × 40

30 = 2 mo .l-1

m)NaOH( = C V M

m)NaOH( = 2 × 0.03 × 40

m)NaOH( = 2.4 g

المسألة السادسة:

ينتج إستر من تفاعل غول أولي مشبع وحيد الوظيفة R' - CH2OH مع حمض كربوكسيلي وحيد

الوظيفة R - COOH ، فإذا علمت أن الصيغة المجملة لإلستر C6H12O2 وأنه يتفاعل مع هدروكسيد

24( من كتلة اإلستر نفسه، المطلوب:الصوديوم معطيا ملحا كتلته )29

183

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 استنتج صيغة كل من الحمض والغول المستعملين وسم كال منهما. 1 .

الحل:

الحمض الكربوكسيلي الغول اإلستر ماء

( هي C2H12O2 وكتلتـــه الموليـــة هي مالحظــة: الصيغة المجملة لإلســـتر ).)116 g.mol-1(

24 من كتلة اإلستر29 كتلة الملح =

116 × 2429 = )R + 67(

96 = R + 67

96 - 76 = R

R = 29

CnH2n+1 = 29

12n +2n+1 = 29

14n = 28

n = 2

CH3 - CH2 - هو جذر اإلتيل R

صيغة الحمض: CH3 - CH2 - COOH وهو حمض البروبانوئيك

نستبدل R في صيغة اإلستر فتصبح:

كتلة هذا اإلستر هي 116 ومنه:

= 116

R' = 116 - 87

R' = 29

184

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6.)R بالطريقة نفسها في إيجاد( CH3 - CH2 - أيضا هو جذر اإلتيل R'

صيغة الغول: CH3 - CH2 - CH2 - OH وهو البروبان -1- ول.

:R' طريقة ثانية إليجاد

صيغة اإلستر المجملة: C6H16O6 أي يحوي ست ذرات كربون.

صيغة اإلستر نصف المنشورة:

بالمقارنة مع الصيغتين نستنتج أن 'R تحوي ذرتين كربون فهي جذر اإلتيل )- CH3 - CH2( فتكون

.)CH3 - CH2 - CH2 - OH( صيغة الغول

اكتب الصيغة نصف المنشورة لإلستر الناتج وسمه. 2 .

الحل:

صيغة اإلستر: باستبدال 'R )وهي - CH3 - CH2( في الصيغة

نجد:

CH3-CH2-COO-CH2-CH2-CH3

اسم اإلستر: بروبانوات نظامي البروبيل.

185

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6طريقة �سنع خل التفاح يف املنزل

المواد الالزمة:

التفاح.

زجاجة فارغة.

شبك أو قطعة قماش للتصفية.

زجاجة أخرى فارغة لوضع الخل.

طريقة العمل:

يغسل التفاح جيدا ويمسح. 1 .

يترك بقشوره فال تزال عنه. 2 .

يقطع التفاح ألجزاء حسب الرغبة. 3 .

تحضر زجاجة مثل زجاجة المربى وتغسل وتجفف جيدا. 4 .

توضع قطع التفاح داخلها قطعة قطعة، ويضغط عليها جيدا بأطراف األصابع، حتى يقلل الفراغ بين 5 .

قطع التفاح قدر المستطاع.

بعد ملء الزجاجة إلى آخرها تغلق جيدا، وتوضع في مكان جاف ومظلم، مثل خزانة المطبخ. 6 .

وبعد مرور مدة 3 أشهر أو أكثر حسب نوع التفاح المستخدم ودرجة نضجه نخرج الزجاجة من الخزانة

بعدما يصبح التفاح عبارة عن ماء، أي صار خال، يصفى بوساطة مصفاة أو قطعة قماش نظيفة.

وبهذا نكون قد حصلنا على خل تفاح منزلي %100 من دون غول إتيلي )كحول(، ويمكن استخدامه في

لطات ووصفات التجميل. الس

186

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6ال�سابون املنزيل

تعريف الصابون:هو المادة الناتجة من اتحاد الزيوت أو الشحوم والدهون )نباتية أو حيوانية( مع الصودا الكاوية أو أي مادة

قلوية أخرى، أي أن: دهن + قلوي = صابون. كما يمكن أن يضاف إلى خلطة الصابون بعض العطور

مثل زيت الورد أو زيت الياسمين إلكساب الصابون رائحة جميلة.

هذا باإلضافة إلى المواد المالئة التي تضاف إلى الصابون أثناء تحضيره لتكبير حجمه وتحسين رغوته

ومن هذه المواد الدقيق وأحجار التلك والكاؤلين، على أن ال تزيد المواد المالئة عن %25 من تركيب

الصابون، وكلما قلت هذه المواد كان الصابون أجود. ومن الممكن أن تشتمل خلطة الصابون على زيت

بذرة القطن بجانب زيت الزيتون والصودا الكاوية والماء والمواد المالئة.

طريقة التحضير:تضاف الزيوت والنشاء وتوضع على نار هادئة حتى تسيح ثم توضع الصودا الكاوية في الماء الساخن

وتضاف إلى المخلوط ثم يقلب جيدا حتى يصير لونه أبيض ثم يوضع في قوالب خاصة ويترك في مكان

ع بسكين حادة ويترك للجفاف. ى حتى إذا اقترب من الجفاف يقط مهو

مميزات الصابون:القدرة التنظيفية الكبيرة نسبيا في الماء العذب الذي ال توجد فيه أمالح الكالسيوم والمغنزيوم. 1 .

عدم تأثيره على البشرة الحساسة، وعدم إزالته لكل المواد الدهنية من األيدي. 2 .

وفرة الرغوة وثباتها في الماء العذب. 3 .

مقدرته على التشتيت للمواد الصلبة ليمنع التصاقها مرة أخرى باألقمشة. 4 .

عيوب الصابون:عدم ثباته في المحاليل الحمضية. 1 .

ترسيبه ألمالح الكالسيوم والمغنزيوم في المياه العسرة. 2 .

عدم ثباته في محاليل األمالح المركزة. 3 .

الطريقة املنزلية لعمل ال�سابون

المقادير:4 كيلو غرام زيت طعام عادي + 2 كيلو غرام دقيق + 1 كيلو غرام بوتاس كاوي )KOH( + 2 لتر

ماء + 5 غرام عطر مناسب للرائحة.

187

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

6 طريقة العمل:يقلب الدقيق في الزيت حتى يسمك قوامه. 1 .

يذاب البوتاس الكاوي في الماء. 2 .

يضاف محلول البوتاس الكاوي إلى المخلوط السابق ويضاف العطر واللون الزيتي. 3 .

تعبأ الكمية كلها وهي ساخنة في صندوق خشب أو كرتون أو صاج ويوضع في أسفل المخلوط طبقة 4 .

من البالستيك.

تترك الكمية حتى تجف بعد تقطيعها قبل تمام الجفاف بعد 1 – 2. 5 ساعة من العمل.

تفرد قطع الصابون عن بعضها وتترك حتى تمام الجفاف. 6 .

الطريقة املنزلية لعمل ال�سابون ال�سائل

المقادير:1 كيلو غرام حمض السلفونيك + 200 غرام بوتاس كاوي + 5 غرام أسنس ليمون أو ورد + 8 لتر ماء

ن أصفر أو أزرق أو أخضر. عادي + ملو

طريقة العمل:يذاب البوتاس الكاوي في قليل من الماء مع التأكد من تمام الذوبان وذلك في وعاء بالستيكي. 1 .

يذاب حمض السلفونيك في ما بتقى من كمية 8. 2 لتر ماء في طبق بالستيكي كبير.

يضاف إليه بعد ذلك البوتاس الكاوي السائل، وكذلك العطر واللون المرغوب المضاف. 3 .

ثم يعبأ بالقمع البالستيكي في زجاجات حسب العبوة المطلوبة. 4 .

الطريقة الثانية لعمل ال�سابون ال�سائل

المقادير:1 كيلو غرام حمض السلفونيك + 250 غرام بوتاس كاوي + 5 غرام عطر ليمون أو ورد + 8 لتر ماء

ن أصفر أو أزرق أو أخضر. عادي + ملو

طريقة العمل:يذاب البوتاس الكاوي في قليل من الماء مع التأكد من تمام الذوبان في وعاء بالستيكي. 1 .

يضاف بعد ذلك حمض السلفونيك مع الماء حتى يصير لون الخليط أصفر عسلي في طبق بالستيكي 2 .

كبير.

يضاف للخليط العطر واللون ويتم تقليبه جيدا. 3 .

188

ةي

وض�

عل

اء

يام

يك

لا

يعبأ في زجاجات حسب العبوة المطلوبة بوساطة قمع بالستيكي.6 4 .

عند الرغبة في عمل طبقة هالمية سميكة لقوام الصابون السائل يضاف ملء ملعقة من ملح الطعام 5 .

إلى الخليط ويذاب ويقلب الخليط فيعطي القوام المطلوب للصابون السائل.

الطريقة الثالثة لعمل ال�سابون ال�سائل

المقادير:1 كيلو غرام حمض السلفونيك + 250 غرام بوتاس كاوي + 5 غرام أسنس ليمون + 25 مللتر كلورور

ن أصفر + 8 لتر ماء عادي. + ملو

طريقة العمل:يذاب البوتاس الكاوي في 200. 1 مللتر ماء ويقلب بقطعة خشب.

يذاب حمض السلفونيك في ما تبقى من كمية 8. 2 لتر ماء ويقلب بملعقة خشبية حتى تمام الذوبــان،

وال يصفى.

يوضع فوق الخليط كمية من الكلورور ثم العطر ويقلب جيدا حتى تمام التجانس. 3 .

تعبأ في أوعية بالستيكية. 4 .

189

الفهرسالصفحةالموضوع

4مدخل

6خصائص منهاج الكيمياء

13الرموز التي تحملها بعض المواد الكيميائية

14بعض األدوات واألجهزة في مختبر الكيمياء

28كيف تستخدم هذا الدليل؟

32بعض الرموز والمصطلحات

37مدلوالت بعض فقرات الكتاب

38وحدات الكيمياء

39الوحدة األولى: الكيمياء النووية

41تنفيذ درس الكيمياء النووية

57حل مسائل الوحدة األولى

61الوحدة الثانية: الكيمياء الحرارية

62تنفيذ درس الكيمياء الحرارية

67حل مسائل الوحدة الثانية

74الوحدة الثالثة: الحركية الكيميائية

75سرعة التفاعل الكيميائي

103حل مسائل الوحدة الثالثة

108الوحدة الرابعة: التوازن الكيميائي

109تنفيذ درس التوازن الكيميائي

113حل مسائل الوحدة الرابعة

190

119الوحدة الخامسة: الكيمياء التحليلية

121الدرس األول: الحموض واألسس

122حل األنشطة والتدريبات

126الدرس الثاني: المحاليل المائية لألمالح

127حل األنشطة والتدريبات

132الدرس الثالث: التحليل الكيميائي - المعايرة

137حل األنشطة والتدريبات

140حل مسائل الوحدة الخامسة

145الوحدة السادسة: الكيمياء العضوية

148الدرس األول: األلدهيدات والكيتونات

158حل األنشطة والتدريبات

163الدرس الثاني: الحموض الكربوكسيلية

164حل األنشطة والتدريبات

168الدرس الثالث: مشتقات الحموض الكربوكسيلية

169حل األنشطة والتدريبات

172الدرس الرابع: األمينات

173حل األنشطة والتدريبات

175حل مسائل الوحدة الخامسة

185طريقة صنع خل التفاح في المنزل

186الصابون المنزلي

189الفهرس

191

192