chemistry_2b

ت ُستهلك المواد المتفاعلة خلال التفاعل الكيميائي،‏ وتنتج موادجديدة.‏ وغالب ًا ما يصاحب التفاعل أدلة تشير إلى حدوثه.‏.1.2.3.4اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏ضع 5ml من محلول برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 الذيتركيزه 0.01M في كأس سعتها 100، ml باستخدام مخبارمدرج سعته ml) 10).أضف باستخدام المخبار المدرج،‏ بعد تنظيفه وتجفيفه،‏ 5mlمن محلول كبريتيت الصوديوم الهيدروجيني NaHSO 3 الذيتركيزه 0.01M ببطء إلى المحلول السابق مع الاستمرار فيعملية التحريك،‏ ثم سجل ملاحظاتك.‏كرر الخطوة 3 وتوقف عن إضافة محلول كبريتيتالصوديوم الهيدروجيني عندما يختفي لون محلول برمنجناتالبوتاسيوم،‏ ثم سجل ملاحظاتك.‏.1.2حدد الدليل الذي لاحظته على حدوث تفاعل كيميائي.‏وضح لماذا ت ُعد إضافة محلول NaHSO 3 ببطء مع التحريكأسلوب ًا تجريبي ّ ًا أفضل من إضافته مرة واحدة؟ هل يحدث شيء آخر إذا ما تابعنا إضافة محلولNaHSO 3 إلى الكأس؟ وضح إجابتك.‏1 اثن ِ الورقة طولي ّ ًا منالنصف.‏2 اثن ِ الورقةمن النصف،‏ ثم اثنها منالنصف مرة أخر‏.‏اعملالمطوية الآتية؛ لتساعدكعلى تلخيص خطواتحل مسائل الحساباتالكيميائية.‏3 افتح الورقةلتعود إلى الوضع الذي نتج بعدالخطوة الأولى،‏ ثم اقطع الجزءالأمامي من أماكن الثني حتىتحصل على أربع قطع.‏4 سم ِّ القطعبأسماء خطوات الحساباتالكيميائية.‏.1.2.1.3.2.4.3.4.1.2.2.3.3.4المطويات 5-3وعند قراءتك لهذا البند،‏ لخص كل خطوة على قطعة،‏وأعط مثالا ً على كل منها.‏C11-01A-874637 C11-01A-874637C11-01A-874637.4.1C11-01A-874637الموقع:‏www.obeikaneducation.comمحتو هذا الفصل ونشاطاته ارجع إلى لمراجعة7

5-1اهداف العلاقات من خلالمعادلة كيميائية موزونة.‏ النسب المولية فيالمعادلة الكيميائية الموزونة.‏مراجعة المفرداتالمواد المتفاعلة:‏ المواد التي يبدأبها التفاعل الكيميائي.‏المفردات الجديدةالحسابات الكيميائيةالنسبة الموليةالمقصود بالحسابات الكيميائيةDefining Stoichiometryالفكرةالرئيسة لعلك شاهدت شمعة تحترق.‏ عندما تحترق الشمعة تمام ً ا،‏ أو ت ُطفأ بالنفخعليها،‏ يتوقف تفاعل الاحتراق في كلتا الحالتين.‏علاقة المول بالجسيمات Particle and Mole Relationshipsهل فوجئت باختفاء اللون الأرجواني لبرمنجنات البوتاسيوم عندما أضفت كبريتيتالصوديوم الهيدروجيني في أثناء التجربة الاستهلالية؟ إذا استنتجت أن برمنجنات البوتاسيومقد استهلكت وأن التفاعل قد توقف فهذا صحيح . تتوقف التفاعلات الكيميائية عندماتستهلك إحد المواد المتفاعلة.‏ وعندما يخطط الكيميائي لتفاعل برمنجنات البوتاسيوموكبريتيت الصوديوم الهيدروجيني فإنه يتساءل ‏"كم جرام ً ا من برمنجنات البوتاسيومنحتاج لتتفاعل تمام ً ا مع كتلة محددة من كبريتيت الصوديوم الهيدروجيني ؟".‏ وقد تتساءل عندتحليل تفاعل البناء الضوئي ‏"ما الكمية التي نحتاج إليها من الأكسجين وثاني أكسيد الكربونلتكوين كتلة محددة من السكر؟".‏ إن الحسابات الكيميائية هي الطريقة الصحيحة للإجابة عنهذه الأسئلة.‏ ت ُسمى دراسة العلاقات الكمية بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة فيالتفاعل الكيميائي الحسابات الكيميائية.‏ وتعتمد الحسابات الكيميائية على قانون حفظ الكتلةالذي ينص على أن المادة لا تفنى ولا تستحدث في التفاعل الكيميائي.‏ وتساوي كمية الموادالناتجة عند نهاية أي تفاعل كيميائي كمية المواد المستخدمة في بداية التفاعل.‏ لذا فإنمجموع كتل المواد المتفاعلة يساوي مجموع كتل المواد الناتجة.‏ لاحظ تفاعل مسحوق الحديدFe مع الأكسجين O، 2 الموضح في الشكل 5-1 . فعلى الرغم من تكون مركب جديد هوأكسيد الحديد Fe 2 O 3 III فإن كتلة هذا المركب الجديد لا تختلف عن كتلة مادتي التفاعل.‏ 5-1 8

514Fe (s) + 3 O 2 (g) → 2F e 2 O 3 (s) + → III 4 atoms Fe + 3 molecules O 2 → 2 Formula units4 mol Fe + 3 mol O 2 → 2 mol F e 2 O 3223.4 g Fe + 96.00 g O 2 → 319.4 g F e 2 O 3 319.4 g → 319.4 gتكتب المعادلة الكيميائية الموزونة للتفاعل الكيميائي الموضح في الشكل 5-1 على النحو الآتي:‏4Fe (s) + 3O 2(g) → 2Fe 2 O 3 (s)تبين هذه المعادلة تفاعل أربع ذرات حديد مع ثلاثة جزيئات أكسجين لإنتاج وحدتي صيغةكيميائية من أكسيد الحديد .III تذك ّ ر أن المعامل في المعادلة يمثل عدد المولات.‏ لذا،‏ تستطيعالقول إن أربعة مولات من الحديد قد تفاعلت مع ثلاثة مولات أكسجين لإنتاج مولين منأكسيد الحديد .IIIولا تعطي المعادلة الكيميائية معلومات مباشرة عن كتل المواد المتفاعلة والناتجة،‏ إلا أنه بتحويلعدد المولات المعروفة إلى كتلة تصبح علاقات الكتلة واضحة.‏ تذكر أنه يمكنك تحويل عددالمولات إلى كتلة بضربها في الكتلة المولية.‏ لذا،‏ فإن كتل المواد المتفاعلة هي على النحو الآتي:‏55.85 g Fe4 mol Fe × _ = 223.4 g Fe1 mol Fe3 mol O 2 × _32.00 g O 21 mol O = 96.00 g O 22ولذا؛ فالكتلة الكلية للمواد المتفاعلة هي:‏ 223.4g + 96.00g = 319.4gوبطريقة مماثلة،‏ فإن كتلة المواد الناتجة هي:‏2 mol F e 2 O 3 × __159.7 g F e 2 O 31 mol F e 2 O = 319.4 g3لاحظ تساوي كتل المواد المتفاعلة والناتجة.‏كتلة المواد المتفاعلة = كتلة المواد الناتجة319.4g = 319.4gوكما هو متوقع من قانون حفظ الكتلة،‏ فإن مجموع كتل المواد المتفاعلة يساوي مجموع كتل الموادالناتجة.‏ ويلخص الجدول 5-1 العلاقات التي يمكن أن تحددها المعادلة الكيميائية الموزونة.‏الحسابات الكيميائيةيعود أصل كلمة الحساباتالكيميائية Stoichiometryإلى الكلمة اليونانية"Stioichiometry" المكونةمن كلمتين هما:‏ (Stoikheion)وتعني العنصر،‏ و(‏metron‏)‏وتعني القياس.‏في قائمة ٍ أنواع العلاقات التي يمكن اشتقاقها من المعاملات فيمعادلة كيميائية موزونة.‏9

51 يزودنا احتراق البروبان C 3 H 8 بالطاقة اللازمة لتدفئة البيوت،‏ وطهو الطعام،‏ ولحام الأجسامالفكرية.‏ فسر معادلة احتراق البروبان باستخدام عدد الجسيمات وعدد المولات والكتلة،‏ ثم وضح تطبيق قانون حفظ الكتلة.‏1 تحليل المسألةتمثل معاملات المعادلة الكيميائية الموضحة أدناه كلا ّ ً من المولات،‏ والجسيمات الممثلة ‏(في هذه الحالة الجزيئات).‏ وسيتمإثبات قانون حفظ الكتلة إذا كانت كتل المواد المتفاعلة والمواد الناتجة متساوية.‏المطلوبعدد الجزيئات = ؟ 1 molecules of C 3 H 8 + 5 molecules O 2عدد المولات = ؟كتل المواد المتفاعلة والناتجة = ؟المعطياتC 3 H 8(g) +5O 2(g) → 3 CO 2(g) +4H 2 O (g)2 حساب المطلوبتحدد المعاملات في المعادلة الكيميائية عدد الجزيئات.‏3 molecules of CO 2 + 4 molecules H 2 Oوتحدد المعاملات في المعادلة الكيميائية عدد المولات أيض ً ا.‏1 mol C 3 H 8 + 5 mol O 2 → 3 mol C O 2 + 4 mol H 2 Oوللتأكد من حفظ الكتلة،‏ نحول أولا ً عدد مولات المواد المتفاعلة والمواد الناتجة إلى كتلة،‏ وذلك بالضرب في معامل التحويل– الكتلة المولية،‏ التي تربط بين الجرامات والمولات.‏الكتلة المولية للمادة المتفاعلة أو الناتجةمولات المواد الناتجة أو المتفاعلة×‏ = جرامات المواد المتفاعلة أو المواد الناتجة.‏1 مول مادة متفاعلة أو ناتجة___1 mol C 3 H 8 × __44.09 g C 3 H 81 mol C 3 H = 44.09 g C 3 H 885 mol O 2 × __ 32.00 g O 21 mol O = 160.0 g O 223 mol C O 2 × __44.01 g C O 21 mol C O = 132.0 g C O 224 mol H 2 O × 18.02 g H 2 O __1 mol H 2 O = 72.08 g H 2 O44.09 g C 3 H 8 + 160.0 g O 2 = 204.1 g132.0 g C O 2 + 72.08 g H 2 O = 204.1 g204.1 g = 204.1 g C 3 H 8 O 2 CO 2 H 2 O3 تقويم اجابةإن كتلة المواد المتفاعلة تساوي كتلة المواد الناتجة،‏ كما هو متوقع من قانون حفظ الكتلة.‏10

.3حدد النسب المولية جميعها لكل من المعادلات الكيميائية الموزونة الآتية:‏4Al (s) + 3 O 2 (g) → 2A l 2 O 3 (s) .a.b3Fe (s) + 4 H 2 O (l) → F e 3 O 4 (s) + 4 H 2 (g)2HgO (s) → 2Hg (l) + O 2 (g) .c. 4 تحد ّ زن المعادلات الآتية،‏ ثم حدد النسب المولية الممكنة:‏ZnO (s) + HCl (aq) → ZnC l 2 (aq) + H 2 O (l) .aC 4 H 8(g) + O 2(g) → CO 2(g) + H 2 O (g) .bلاحظ أن ّ عدد النسب المولية التي يمكن كتابتها لتفاعل يحوي (n) من المواد هي .n(n-1) لذا،‏فالتفاعلات التي فيها 5 4، مواد يمكن كتابة 12 و 20 نسبة مولية منها على التوالي.‏التفاعل الذي فيه 4 مواد:‏ = 12 (4-1)4التفاعل الذي فيهمواد:‏التفاعل الذي فيه 5 مواد:‏ = 20 (5-1)5.5.6.7.8.9.10التقويم 5-1الخلاصةت ُفسر َّ المعادلة الكيميائية الموزونة علىأساس المولات والكتلة والجسيماتالممثلة ‏(ذرات،‏ جزيئات،‏ وحدات صيغكيميائية).‏يطبق قانون حفظ الكتلة على التفاعلاتالكيميائية جميعها.‏تشتق النسب المولية من معاملاتالمعادلة الكيميائية الموزونة.‏ وترمز كلنسبة مولية إلى نسبة عدد مولات إحدالمواد المتفاعلة أو الناتجة،‏ لعدد مولاتمادة أخر متفاعلة أو ناتجة في التفاعلالكيميائي.‏قارن بين كتل المواد المتفاعلة والمواد الناتجة فيالتفاعل الكيميائي،‏ ووضح العلاقة بين هذه الكتل.‏حد ّ د عدد النسب المولية التي يمكن كتابتها لتفاعل كيميائي يوجدفيه ثلاث مواد.‏صن ّف طرائق تفسير المعادلة الكيميائية الموزونة.‏طبق المعادلة العامة لتفاعل كيمياءي خي:‏xA + yB → zABحيث يمثل A وB عنصرين،‏ وتمثل x وy وz المعاملات . حددالنسب المولية لهذا التفاعل.‏طبق يتفكك فوق أكسيد الهيدروجين لينتج الماء والأكسجين.‏اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل،‏ ثم حدد النسب المولية.‏نمذج اكتب النسب المولية لتفاعل غاز الهيدروجين مع غازالأكسجين .2H 2 + O 2 →2H 2 Oارسم 6 جزيئات هيدروجين تتفاعل مع العدد المناسب منجزيئات الأكسجين،‏ ثم وضح عدد جزيئات الماء المتكو ّ نة.‏12

الحسابات الكيميائية والمعادلات الكيميائيةStoichiometric Calculationsالفكرةالرئيسة تتطلب عملية الخبز مقادير دقيقة.‏ لذا من الضروري اتباع وصفةمعينة عند خبز الكعك.‏ ماذا تفعل إذا أردت صنع كمية من الكعك أكبر مما تحددهالوصفة؟استخدام الحسابات الكيميائيةStoichiometry Usingما الأدوات اللازمة لإجراء الحسابات الكيميائية؟ تبدأ الحسابات الكيميائية جميعهابمعادلة كيميائية موزونة.‏ وكذلك نحتاج إلى النسب المولية المشتقة من المعادلة الكيميائيةالموزونة بالإضافة عوامل تحويل الكتلة-المول.‏يتفاعل البوتاسيوم مع الماء بشدة،‏ كما فيالشكل 5-3، وي ُمث َّل التفاعل بالمعادلة الآتية:‏5-2اهداف الخطوات المتتاليةالمستخدمة في حل مسائلالحسابات الكيميائية.‏ مسائل الحساباتالكيميائية.‏مراجعة المفرداتالتفاعل الكيميائي:‏ العمليةالتي ي ُعاد فيها ترتيب ذراتمادة أو أكثر لإنتاج مواد جديدةمختلفة.‏2K (s) + 2H 2 O (l) → 2KOH (aq) + H 2(g)تبين المعادلة أن مولين من البوتاسيوم ينتجان مولا ً من الهيدروجين.‏ ولكن كم ينتج منالهيدروجين إذا تفاعل 0.0400 mol من البوتاسيوم فقط؟ للإجابة عن هذا السؤال حد ّ دالمادة المعطاة والمادة التي تحتاج إلى معرفتها.‏ فمقدارالمادة المعطاة هوmol 0.0400 منالبوتاسيوم،‏ والمطلوب حسابه هو عدد مولات الهيدروجين . ولأن كمية المادة المعروفةمعطاة بالمول،‏ لذا يجب تحديد المادة المطلوب حسابها بالمول أيض ً ا،‏ ولذلك تتطلب هذه المسألةعامل تحويل مول – مول.‏ولحل المسألة عليك معرفة العلاقة التي تربط عدد مولات الهيدروجين مع عدد مولاتالبوتاسيوم.‏ لقد تعلمت سابق ً ا كيف تشتق النسبة المولية من المعادلة الكيميائية الموزونة.‏لذا ت ُتخذ النسبة المولية عاملا ً لتحويل عدد مولات المادة المعروفة إلى عدد مولات المادةالمراد حسابها في التفاعل الكيميائي نفسه.‏ ولأنه يمكن كتابة العديد من النسب الموليةمن هذه المعادلة الكيميائية،‏ فكيف تعرف أي هذه النسب تختار؟ 5-3كما يظهر في الصفحة التالية فإن النسبة المولية الصحيحة هي:‏ 1 mol H 2 إلى 2، mol Kويظهر الشكل أيض ً ا عدد مولات المادة المجهولة في البسط،‏ وعدد مولات المادة المعروفةفي المقام.‏ وباستخدام هذه النسبة ن ُحول عدد مولات البوتاسيوم إلى عدد مولاتالهيدروجين.‏13

مولات المادة المجهولة عددعدد مولات المادة المعروفة × = عدد مولات المادة المجهولةعدد مولات المادة المعروفة__0.0400 mol K × _ 1 mol H 22 mol K = 0.0200 mol H 2.1.2••والأمثلة الآتية توضح خطوات الحسابات الكيميائية الضرورية لتحويل مول – مول،‏ ومول– كتلة،‏ وكتلة – كتلة.‏ كما يوضح الشكل استراتيجية حل المشكلة.‏ يوضح المخطط الآتي الخطوات المستخدمة لحل مسائل الحسابات الكيميائية عند التحويل من مول إلى مول،‏ ومن مول إلى كتلة،‏ومن كتلة إلى كتلة.‏أكمل الخطوة الأولى بكتابة معادلة التفاعل الموزونة.‏لمعرفة من أين تبدأ حساباتك،‏ حدد الوحدة المستخدمةللمادة المعلومة.‏إذا كانت الكتلة معطاة g، فابدأ حساباتك من الخطوةالثانية.‏إذا كانت الكمية mol فابدأ حساباتك بالخطوة رقم 3..3••طبق استراتيجية حل المسائل على الأمثلة 5-2 5-3 ، 5-4 ، .تعتمد نهاية الحسابات على الوحدة المراد استخدامهاللمادة المطلوب معرفة كميتها.‏فإذا كان المطلوب بالمولات فتوقف بعد الخطوةرقم 3.وإذا كان المطلوب بالجرامات فتوقف بعد إكمالالخطوة رقم 4.14 _ g1 mol __3_ 1 molg214

52من سلبيات احتراق غاز البروبان C 3 H 8 إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون ،CO 2 مما يزيد من تركيزه فيالغلاف الجوي.‏ ما عدد مولات CO 2 التي تنتج عن احتراق 10 mol C 3 H 8 في كمية وافرة من الأكسجين؟1 تحليل المسألةأنت تعرف عدد مولات المادة المتفاعلة C، 3 H 8 والمطلوب إيجاد عدد مولات المادة الناتجة .CO 2 لذا اكتب معادلة التفاعلالموزونة أولا ً،‏ ثم حول مولات البروبان إلى مولات ثاني أكسيد الكربون باستعمال النسبة المولية المناسبة.‏المعطياتالمطلوبmol CO 2 = ?mol C 3 H 8 = 10 mol2 حساب المطلوباكتب المعادلة الكيميائية الموزونة لاحتراق البروبان.‏استخدم النسبة المولية الصحيحة لتحويل مولات المادة المعلومة C 3 H 8 إلى مولات المادة المجهولة .CO 210.0 mol ? molC 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) → 3C O 2 (g) + 4 H 2 O (g)_3 mol C O 2النسبة المولية =mol C 3 H 810.0 mol C 3 H 8 × _ 3 mol C O 21 mol C 3 H = 30.0 mol C O 28لذا ي ُنتج احتراق 10 mol من غاز البروبان 30. mol CO 23 تقويم اجابةتوضح المعادلة الكيميائية أن 1 mol C 3 H 8 أنتج ،3 mol CO 2 لذا 10 mol C 3 H 8 تنتج كمية أكبر من ثلاث مرات‏(يعني (30.0 mol من مولات .CO 2يتفاعل غاز الميثان مع الكبريت منتج ً ا ثاني كبريتيد الكربون ،CS 2 وهو سائل يستخدم غالب ًا في صناعة السلوفان.‏___C H 4 (g) + ___ S 8 (s) → ___C S 2 (l) + ___ H 2 S (g).a1.5 mol الناتجة عن تفاعل S 8 احسب عدد مولات CS 2 .bاكتب معادلة التفاعل الموزونة.‏ما عدد مولات H 2 S الناتجة؟تحد ّ يتكون حمض الكبريتيك من تفاعل ثاني أكسيد الكبريت SO 2 مع الأكسجين والماء.‏اكتب المعادلة الموزونة لهذا التفاعل.‏ما عدد مولات H 2 SO 4 الناتجة عن تفاعل ‎12.5‎؟ mol SO 2ما عدد مولات O 2 اللازمة للتفاعل؟.c.11.12.a.b.c15

والآن،‏ افترض أنك تعرف عدد مولات إحد المواد المتفاعلة أو الناتجة،‏ وأنك ترغب فيحساب كتلة مادة متفاعلة أو ناتجة أخر‏.‏ فيما يلي مثال على التحويل من مول إلى كتلة.‏53 احسب كتلة كلوريد الصوديوم NaCl المعروف بملح الطعام،‏ الناتجة عن تفاعل 1.25 mol منغاز الكلور Cl 2 بشدة مع الصوديوم.‏1 تحليل المسألةأعطيت مولات المادة المتفاعلة الكلور ،Cl 2 وط ُ لب إليك تحديد كتلة المادة الناتجة ،NaCl وتحويل عدد مولات الكلور Cl 2إلى عدد مولات NaCl باستخدام النسبة المولية،‏ ثم تحويل عدد مولات NaCl إلى جرامات NaCl باستخدام الكتلة الموليةبوصفها معامل تحويل.‏المعطيات المطلوبعدد مولات الكلور = mol 1.25 كتلة كلوريد الصوديوم (g) = ؟2 حساب المطلوب1.25 mol ؟ g2Na(s) + C l 2 (g) → 2NaCl(s)_2 mol NaCl1 mol C l 2النسبة المولية :_1.25 mol C l 2 × 2 mol NaCl1 mol C l= 2.50 mol NaCl NaClCl 2 2_58.44 g NaCl2.50 mol NaCl ×1 mol NaCl= 146 g NaCl gNaClNaCl3 تقويم اجابةللتأكد من صحة كتلة NaCl المحسوبة،‏ اعكس الحسابات،‏ واقسم كتلة NaCl على الكتلة المولية ل ،NaCl ثم قسم الناتجعلى 2 لتحصل على عدد مولات Cl 2 المعطاة في السؤال.‏.13.14يتفكك كلوريد الصوديوم إلى عناصره الأساسية الكلور والصوديوم بتمرير تيار كهربائي في محلوله.‏ فما كمية غازالكلور،‏ بالجرامات،‏ التي نحصل عليها من العملية الموضحة؟تحد ٍّ ، يستخدم معدن التيتانيوم ‏-وهو فلز انتقالي-‏ في الكثير من السبائك،‏ لقوته العاليةوخفة وزنه.‏ ويستخلص رابع كلوريد التيتانيوم TiCl 4 من ثاني أكسيد التيتانيوم TiO 2باستخدام الكلور وفحم الكوك ‏(كربون)‏ وفق ً ا للمعادلة:‏ (g) Ti O 2 (s) + C (s) + 2C l 2 (g) → TiC l 4 (s) + C O 2.a.b.cما كتلة غاز Cl 2 اللازمة للتفاعل مع ‎1.25‎؟ mol TiO 2ما كتلة C اللازمة للتفاعل مع ‎1.25‎؟ mol TiO 2ما كتلة المواد الناتجة جميعها من تفاعل 1.25 mol TiO 2 ؟NaNaCl2.50 mol Cl 2 ? g16

إذا كنت تستعد لإجراء تفاعل كيميائي في المختبر فسوف تحتاج إلى معرفة كمية كل من المواد المتفاعلة التي ستستخدمهافي إنتاج الكتل المطلوبة من النواتج.‏ يوضح المثال 5-4 كيف تستطيع استخدام كتلة محددة من مادة معروفة،‏ والمعادلةالكيميائية الموزونة،‏ والنسب المولية من المعادلة لإيجاد كتلة المادة المجهولة.‏54 عندما تتحلل نترات الأمونيوم ،NH 4 NO 3 والتي تعد أحد أهم الأسمدة،‏ ينتج غاز أكسيد ثنائي النيتروجين‏(أكسيد النيتروز)‏ والماء.‏ حدد كتلة H 2 O الناتجة عن تحلل 25.0 g من نترات الأمونيوم الصلبة .NH 4 NO 31 تحليل المسألةاكتب المعادلة الكيميائية الموزونة،‏ ثم استخدام النسب المولية لإيجاد عدد مولات المواد الناتجة.‏ وأخير ًا استخدم الكتلة الموليةلتحويل عدد مولات المواد الناتجة إلى كتلة بالجرامات.‏المطلوبالمعطيات كتلة الماء = H 2 O ؟؟كتلة نترات الأمونيوم 25.0 g = NH 4 NO 3 25.0 g ؟ gNH 4 NO 3(s) → N 2 O (g) + 2H 2 O (g)25.0 g N H 4 N O 3 × __1 mol N H 4 N O 380.04 g N H 4 N O = 0.312 mol N H 4 N O 330.312 mol N H 4 N O 3 ×__2 mol H2 Oالنسبة المولية :1 mol N H 4 N O 3__2 mol H 2 O1 mol N H 4 N O = 0.624 mol H 2 O30.624 mol H 2 O × 18.02 _ g H 2 O1 mol H 2 O = 11.2 g H 2 O2 حساب المطلوبNH 4 NO 3 H 2 O3 تقويم اجابةلمعرفة ما إذا كانت كتلة الماء المحسوبة صحيحة أم لا،‏ قم بإجراء الحسابات بطريقة معكوسة.‏أحد التفاعلات المستخدمة في نفخ وسادة السلامة الهوائية الموجودة في مقود السيارة هو أزيد الصوديوم NaN 3 وفق ً اللمعادلة:‏ 2(g) 2NaN 3(s) → 2Na (s) + 3N17N 2 100.0 g NaN3 → ? g N 2 (g)احسب كتلة N 2 الناتجة عن تحلل ،NaN 3 كما يظهر في الرسم المجاور.‏تحد ّ عند تشكل المطر الحمضي يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت SO 2 مع الأكسجين والماء فيالهواء ليشكل حمض الكبريتيك H. 2 SO 4 اكتب المعادلة الموزونة للتفاعل.‏ وإذا تفاعل2.5 g SO 2 مع الأكسجين والماء،‏ فاحسب كتلة H 2 SO 4 الناتجة بالجرامات؟.15.16

ما كمية كربونات الصوديوم Na 2 CO 3 الناتجة عن تحلل مسحوق الخبز؟يستخدم مسحوق الخبز - كربونات الصوديوم الهيدروجينية - في كثير منوصفات الخبز؛ لأنها تسبب انتفاخ العجينة،‏ مما يجعلها خفيفة إسفنجية.‏وسبب حدوث ذلك هو تحلل كربونات الصوديوم الهيدروجينيةNaHCO 3 بالحرارة،‏ لتنتج غاز ثاني أكسيد الكربون وفق ًا للمعادلة:‏2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 Oخطوات العملاقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏A AB BC CD DE EF AFG BGH AC H I BD IJ CE JK DF KL EG LM FH AM N GB INO HC JO P IK DPJLE KM F NL G MO H NPI .1 OJ P K.1.2.2.3.4تطبيقات على الحسابات الكيميائيةصمم جدولا ً تدون فيه البيانات العملية وملاحظاتك.‏استخدم الميزان لقياس كتلة جفنة نظيفة وجافة،‏ ثم ضعفيها 3 g تقريب ًا من كربونات الصوديوم الهيدروجينية،NaHCO 3 وقس الكتلة الكلية للجفنة وكربوناتالصوديوم الهيدروجينية،‏ وسجل القياسات في الجدول،‏ ثماحسب كتلة .NaHCO 3استخدم كتلة NaHCO 3 التي حسبتها والمعادلة الكيميائيةالموزونة لحساب كتلة Na 2 CO 3 التي ستنتج.‏.5.6.7.8جهز حاملا ً مع حلقة،‏ ومثلث ًا من الصلصال لتسخين الجفنة.‏سخن الجفنة باستخدام موقد بنزن ببطء في البداية،‏ ثممدة 7 - 8 min بلهب قوي،‏ وسجل ملاحظاتك في أثناءالتسخين.‏أطفئ الموقد واستخدم ملقط ً ا لرفع الجفنة عن اللهب.‏: لا تلمس الجفنة الساخنة.‏دع الجفنة تبرد،‏ ثم قس كتلتها وكتلة .Na 2 CO 3تحليل النتائج.3.4صف ما لاحظته في أثناء تسخين مسحوق الخبز.‏قارن كتلة Na 2 CO 3 التي حسبتها بالكتلة الفعلية التيحصلت عليها من التجربة.‏احسب افترض أن كتلة Na 2 CO 3 التي حسبتها في الخطوةرقم 4 هي الكتلة الصحيحة لناتج التفاعل؛ احسب الخطأونسبته المئوية في ضوء نتيجة التجربة.‏حدد مصادر الخطأ المحتملة في خطوات العمل التي أدتإلى خطأ الحساب في السؤال رقم 3..17.18.19.20.21التقويم 5-2الخلاصةتستخدم الحسابات الكيميائية لحسابكميات المواد المتفاعلة والناتجة عن تفاعلمعين.‏تعد كتابة المعادلة الكيميائية الموزونةالخطوة الأولى في حل مسائل الحساباتالكيميائية .تستخدم النسب المولية المشتقة منالمعادلة الكيميائية الموزونة في الحساباتالكيميائية.‏فسر لماذا تستخدم المعادلة الكيميائية الموزونة في حل مسائلالحسابات الكيميائية.‏اذكر الخطوات الأربع المستخدمة في حل مسائل الحسابات الكيميائية.‏طب ّق كيف يمكن حساب كتلة البروم السائل الضرورية للتفاعل كلي ّ ًا معكتلة معروفة من الماغنسيوم.‏احسب كتلة الأمونيا الناتجة عن تفاعل 2.70 g من الهيدروجين مع كميةوافرة من النيتروجين حسب المعادلة:‏ 3(g) 3H 2(g) +N 2(g) →2NHصمم خريطة مفاهيم للتفاعل الآتي:‏CaC O 3 (s) + 2HCl (aq) → CaC l 2 (aq) + H 2 O (l) + C O 2 (g)يجب أن تفسر خريطة المفاهيم كيفية تحديد كتلة CaCl 2 الناتجة عن تفاعلكمية معلومة من .HCl18

المادة المحددة للتفاعلLimiting Reactantالفكرةالرئيسة إذا كان عدد الطلاب الراغبين في الجلوس أكبر من عدد المقاعدفإن عدد ً ا من الطلاب سيبقى واقف ً ا.‏ وهذا الموقف يشبه المواد المتفاعلة؛ إذ لا تشتركالمواد الفائضة في التفاعل.‏لماذا تتوقف التفاعلات؟نادر ً ا ما توجد المواد المتفاعلة في الطبيعة بالنسب التي تحددها معادلة التفاعل الموزونة.‏وعادة ما تكون واحدة أو أكثر من المواد فائضة.‏ ويستمر التفاعل إلى أن يتم استنفادإحد المواد أو جميعها.‏ وينطبق هذا المبدأ على التفاعلات في المختبر؛ إذ تكون إحدالمواد أو أكثر فائضة،‏ في حين تكون مادة واحدة محددة للتفاعل.‏ لذا فإن كمية الموادالناتجة تعتمد على كمية المادة المحددة للتفاعل.‏ذك ّ ر الطلاب مرة أخر بتفاعل التجربةالاستهلالية؛ إذ عند إضافة المزيد من كبريتيد الصوديوم الهيدروجيني إلى المحلولالشفاف الذي تكو َّ ن لم ي ُلاحظ أي تغير ّ ؛ وذلك لعدم وجود برمنجنات بوتاسيومللتفاعل معه.‏ لذا فإن برمنجنات البوتاسيوم مادة محددة للتفاعل.‏ والمادة المحددةللتفاعل هي التي تحدد سير التفاعل،‏ وكمية المادة الناتجة.‏Why do reactions stop ?5-3اهداف المادة المحددة للتعافل فيمعادلة كيميائية.‏ المادة المتفاعلة الفائضة،‏وتحسب كمية المتبقي منها عندانتهاء التفاعل.‏ كتلة الناتج عندما ت ُعطىكتلا ً لأكثر من مادة متفاعلة.‏مراجعة المفرداتالكتلة المولية:‏ كتلة مول واحد منأي مادة بالجرام.‏المفردات الجديدةالمادة المحددة للتفاعلالمادة المتفاعلة الفائضةلذلك تبقى كميات من المواد المتفاعلة الأخر بعد توقف التفاعل.‏ وت ُسمى هذه الموادالمتبقية المواد المتفاعلة الفائضة.‏ ولمساعدتك على فهم المواد المحددة للتفاعل والفائضةانظر الشكل 5-4. يمكننا بناء ً على المواد المتوافرة تكوين أربع مجموعات تتألف منكماشة ومطرقة ومفكين.‏ وقد ح ُ د ّ د عدد المجموعات بناء ً على عدد المطارق،‏ لذا تبقىالكماشات والمفكات فائضة.‏4 3 2 1 5-419

++3 molecules N 2(6 atoms N)3 molecules H 2(6 atoms H)2 molecules NH 3(2 atoms N, 6 atoms H)2 molecules N 2(4 atoms N) 5-5 ب ُنيت الحسابات التي أجريتها في الأمثلة السابقةعلى وجود المواد المتفاعلة بالنسبة التي تحددها معادلة التفاعل الموزونة.‏ وعندما لاتكون الحالة على هذا النحو فإن عليك معرفة المادة المحددة للتفاعل أولا ً.‏C12-02C-828378-08فلننظر إلى التفاعل في الشكل 5-5 الذي يصف تفاعل ثلاثة جزيئات منالنيتروجين N 2 مع ثلاثة جزيئات من الهيدروجين H 2 لتكوين غاز الأمونيا NH؛ 3إذ تتحلل جزيئات النيتروجين والهيدروجين في بداية التفاعل إلى ذرات منفصلة تتفاعلمع ً ا لتكوين جزيئات الأمونيا،‏ كما هو الحال في مثال الأدوات في الشكل 5-4.ما عدد جزيئات الأمونيا المتكو ّ نة؟ يمكن تكوين جزيئين من الأمونيا،‏ وذلك بسببوجود ستة ذرات هيدروجين،‏ ترتبط كل ثلاث منها مع ذرة نيتروجين.‏ ولذا ي ُعدالهيدروجين مادة محددة للتفاعل،‏ في حين ي ُعد النيتروجين مادة فائضة.‏ لذا منالضروري معرفة المادة المحددة للتفاعل والمادة الفائضة؛ لأن ّ كمية المادة الناتجةتعتمد على ذلك.‏ما عدد جزيئات الهيدروجين التي تلزم للتفاعل معجزيئات النيتروجين الفائضة في الشكل ‎5-5‎؟حساب الناتج بناءً‏ على المادة المحددة للتفاعلCalculating the Product when a Reactant is Limitingكيف يمكنك حساب كمية الناتج عندما تكون إحد المواد محددة للتفاعل؟ لنأخذمثالا ً على ذلك مركب ثنائي كلوريد ثنائي الكبريت الذي يستخدم في صناعة جلفنةالمطاط.‏ يظهر الشكل 5-6 كيف تجعل الجلفنة ُ المطاط َ صالح ًا للاستعمالات الكثيرة،‏حيث يح ُ ضر ّ هذا المركب بتفاعل مصهور الكبريت مع غاز الكلور حسب المعادلة:‏ 5-6 S 8 (l) + 4C l 2 (g) → 4 S 2 C l 2 (l)ما مقدار ثنائي كلوريد ثنائي الكبريت الناتج عن تفاعل 200.0 g من مصهورالكبريت مع 100.0 g من غاز الكلور؟ لقد أعطيت كتلتي المادتين المتفاعلتين،‏ لذا عليكأن تحدد أولا ً أيهما المادة المحددة للتفاعل؛ لأن التفاعل سيتوقف عندما تستهلك هذهالمادة تمام ً ا.‏20

يتطلب تعر ّ ف المادة المحددة للتفاعل إيجاد عدد مولات كل مادةمتفاعلة؛ وذلك بتحويل كتل المواد إلى مولات.‏ ويمكنك تحويل كتلة كل من الكلور والكبريتإلى مولات،‏ بضرب كتلة كل مادة في عامل تحويل يساوي معكوس الكتلة المولية لكل منها.‏100.0 g C l 2 × _ 1 mol C l 270.91 g C l = 1.410 mol C l 22_200.0 g S 8 × 1 mol S 8256.5 g S = 0.7797 mol S 88 تتطلب الخطوة التالية معرفة النسبة المولية الصحيحة التي تربط بينالمادتين كما أعطيت في المعادلة الموزونة.‏ تبين معاملات المعادلة الموزونة وجود 4 mol Cl 2لكل 1، mol S 8 أي أن النسبة بينهما (4:1). ويتطلب تحديد النسب الصحيحة المقارنة بينالنسبة (4:1) ونسب المولات الفعلية للمواد المتفاعلة.‏ ولإجراء ذلك نقسم عدد مولاتالكلور الفعلية على مولات الكبريت الفعلية أيض ً ا.‏__1.410 mol Cl 20.7797 mol S = __1.808 mol Cl 28 1 mol S 8تظهر الحسابات أن النسبة هي:‏ 1.808 mol Cl 2 لكل 1mol S 8 بدلا ً من 4 mol Cl 2 كماتظهر المعادلة.‏ ولذلك يكون الكلور هو المادة المحددة للتفاعل.‏ يمكنك بعد حساب مولات المادة المحددة للتفاعل أن تحسبمولات المادة الناتجة عن طريق ضرب مولات المادة المحددة للتفاعل (1.410mol) في نسبةمولات ثنائي كلوريد ثنائي الكبريت،‏ ثم تحويل مولات S 2 Cl 2 إلى جرامات،‏ وذلك بضربعدد المولات في كتلتها المولية كما هو مبين أدناه:‏1.410 mol C l 2 × _4 mol S 2 C l 24 mol C l 2× __135.0 g S 2 C l 21 mol S 2 C l = 190.4 g S 2 C l 22وهذا يعني تكو ّ ن 190.4 g S 2 Cl 2 عند تفاعل 1.410 mol Cl 2 مع كمية فائضة من .S 8 بعد أن حددت المادة المحددة للتفاعل وكمية الناتج المتكو ّ ن قد ترغب فيمعرفة ما حدث للمادة الفائضة،‏ والكمية التي تفاعلت من الكبريت؟ عليك تحويل المولات إلى كتلة لمعرفة كتلة الكبريت التي تلزم لتتفاعلتمام ً ا مع 1.410، mol Cl 2 لذا ابدأ أولا ً حساب مولات الكبريت بضرب مولات الكلوربالنسبة المولية ل .S 8 / C l21.410 mol Cl 2 × _ 1 mol S 84 mol Cl = 0.3525 mol S 82في الكتلة المولية ل S 8 0.3525 mol لحساب كتلة الكبريت،‏ تضرب S 8 0.3525 mol S 8 × _ 265.5 g S 81 mol S = 90.42 g S 88 يمكن حساب الكمية المتبقية بعد التفاعل من S 8 بطرح كتلة المادةالمتفاعلة من كتلة المادة الكلية على النحو الآتي:‏الكمية الفائضة = كتلة المادة - الكمية التي تفاعلتمهن في الكيمياءobeikaneducation.com الناتجالاستعمال العلمي:‏ مادة جديدةتتكون في أثناء التفاعل الكيميائي.‏كان الناتج الوحيد عن التفاعلغاز ً ا عديم اللون.‏الاستعمال الشائع:‏ شيء ينتج عندقسمة عددين أحدهما على الآخر.‏21200.0 g S 8 - 90.42 g S 8 = 109.6 g S 8

55 يتفاعل الفوسفور الصلب الأبيض P 4 مع الأكسجين لتكوين مركب صلب ي ُسم ّ ى عاشر أكسيد رابعالفوسفور P، 4 O 10 ويطلق على هذا المركب أحيان ًا اسم خامس أكسيد ثنائي الفوسفور؛ لأن صيغته الأولية هي P. 2 O 5a. احسب كتلة P 4 O 10 الناتجة عن تفاعل 25.0 g من الفوسفور مع 50.0 g من الأكسجين.‏b. ما مقدار المادة الفائضة بعد انتهاء التفاعل؟1 تحليل المسألة بما أن لديك كتلتي المادتين المتفاعلتين لذا يمكنك تعر ّ ف المادة المحددة للتفاعل،‏ ثم حساب كتلةالناتج.‏ويمكن معرفة عدد مولات المادة الفائضة بناء ً على معرفة مولات المادة المحددة للتفاعل،‏ وحساب عدد مولات المادة الفائضةالتي تفاعلت وتحويلها إلى كتلة،‏ ثم طرح هذه الكتلة من الكتلة المتوافرة قبل بدء التفاعل.‏كتلة عاشر أكسيد رابع الفوسفور = ?g P 4 O 10كتلة المادة الفائضة = g؟25.0 g 50.0 g ? gP 4(s) + 5 O 2(g) → P 4 O 10(s)كتلة الفوسفور = g 25.0كتلة الأكسجين = g 50.02 حساب المطلوبحساب المادة المحددة للتفاعلاحسب عدد مولات المواد المتفاعلة بضرب كتلة كل منها في عامل التحويل الذي يربط عدد المولات مع الكتلة معكوس الكتلةالمولية لكل منها.‏25.0 g P 4 × _ 1 mol P 4123.9 g P = 0.202 mol P 4450.0 g O 2 × _ 1 mol O 232.00 g O = 1.56 mol O 22__1.56 mol O 2_0.202 mol P = 7.72 mol O 24 1 mol P 4P 4 O 2 احسب النسبة المولية الفعلية لمولات P 4 O، 2P 4 O 2 حدد النسبة المولية للمواد المتفاعلة من المعادلة الموزونة:‏_ 5 mol O 2النسبة المولية =mol P 4وبما أنه يتوافر 7.72 mol من الأكسجين،‏ في حين أن التفاعل يحتاج إلى 5 mol من الأكسجين لتتفاعل مع 1، mol P 4 O 10فالأكسجين هو المادة الفائضة،‏ ويكون P 4 هو المادة المحددة للتفاعل.‏ لذا تستعمل مولات P 4 لحساب مولات P 4 O 10 الناتجة.‏0.202 mol P 4 × _1 mol P 4 O 10= 0.202 mol P 4 O 101 mol P 4_____ P 4 O 10P في النسبة الموليةاضرب عدد مولات P 44P 4 O 10 22

ولحساب كتلة P 4 O 10 نضرب مولات P 4 O 10 في عامل التحويل الذي يربط الكتلة بالمولات.‏0.202 mol P 4 O 10 × __283.9 g P 4 O 101 mol P 4 O = 57.3 g P 4 O 1010P 4 O 10 وبما أن O 2 هو المادة الفائضة فإن جزء ً ا منه فقط يتفاعل.‏ لذا استخدم المادة المحددة للتفاعل P 4 لحساب عدد مولات O 2الداخل في التفاعل وكتلته.‏0.202 mol P 4 × _ 5 mol O 21 mol P = 1.01 mol O 24حو ّ ل مولات O 2 الداخلة في التفاعل إلى كتلة.‏1.0 mol O 2 × _ 32.0g O 21 mol O = 32.3 mol O 22O 2 احسب كمية O 2 الفائضة.‏32.3 g O 2 - 50.0 g O 2 = 17.7 g O 23 تقويم اجابة أعطيت جميع القيم بثلاث أرقام معنوية،‏ وكذلك أ ُ عطيت قيمة . P 4 O 10 وينطبق ذلك على جميعالحسابات والأرقام الداخلة في المسألة.‏ حسبت كتلة الأكسجين الفائضة (17.7g) بطرح رقمين في كل منهما منزلة عشريةواحدة.‏ لذا فإن الكتلة الفائضة من الأكسجين صحيحة؛ لأنها تحتوي على منزلة عشرية واحدة.‏22. يتفاعل الصوديوم مع أكسيد الحديد (III) وفق المعادلة الكيميائية:‏6Na (s) + F e 2 O 3 (s) → 3N a 2 O (s) + 2Fe (s)إذا تفاعل 1000 g Na مع ، 100.0 g F 2 O 3 فاحسب كلا ّ ً مما يأتي:‏a. المادة المحددة للتفاعل.‏b. المادة الفائضة.‏c. كتلة الحديد الناتجة.‏d. كتلة المادة الفائضة المتبقية بعد انتهاء التفاعل.‏23. تحد ٍّ ي َستعمل تفاعل البناء الضوئي في النباتات ثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج السكر C، 6 H 12 O 6 وغاز الأكسجين.‏ فإذاتوافر لنبتة ما 88.0 g من ثاني أكسيد الكربون،‏ و 64.0 g من الماء للقيام بعملية البناء الضوئي:‏a. فاكتب معادلة التفاعل الموزونة.‏b. وحدد المادة المحددة للتفاعل.‏c. وحدد المادة الفائضة.‏d. واحسب كتلة المادة الفائضة.‏e. واحسب كتلة السكر الناتج.‏23

5-7 يحتاج الجسم إلى الفيتامينات والأملاح المعدنية والعناصربكميات قليلة للمساعدة على حدوث التفاعلات الأيضية بيسر وسهولة.‏ ويؤدينقص هذه المواد إلى إعاقات في النمو،‏ وخلل في وظائف خلايا الجسم.‏ فالفوسفور علىسبيل المثال ضروري جد ّ ً ا لعمل الأجهزة الحيوية،‏ كما توجد مجموعة الفوسفات فيالمادة الوراثية .DNA ويحتاج الجسم إلى البوتاسيوم ليؤدي كل من الأعصاب وضغطالدم والعضلات عملها بصورة صحيحة.‏ فإذا احتوت الوجبات الغذائية على كمياتكبيرة من الصوديوم وكميات أقل من البوتاسيوم فإن ذلك يؤدي إلى ارتفاع ضغطالدم.‏ ولا يستطيع الجسم دون وجود فيتامين 12-B تكوين المادة الوراثية DNA علىنحو ٍ صحيح،‏ مما يؤثر في إنتاج خلايا كرات الدم الحمراء.‏ يتوقف كثير من التفاعلات عن الحدوث على الرغم من بقاء جزء من المواد المتفاعلةفي خليط التفاعل.‏ وقد يؤدي ذلك إلى هدر المواد الأولية.‏ لذا وجد الكيميائيون أناستعمال مادة واحدة بكميات فائضة وهي عادة المادة الأقل ثمن ًا يدفع التفاعلللاستمرار لحين نفاد المادة المحددة للتفاعل تمام ً ا،‏ كما أن ذلك يزيد من سرعة التفاعلالكيميائي.‏يبين الشكل 5-7 كيف يؤدي التحكم في المادة المتفاعلة إلى زيادة فاعلية التفاعل.‏وكما تعلم فإن موقد بنزن يستعمل في المختبرات المدرسية،‏ ويمكن التحكم في كميةالهواء الممزوجة بالغاز عن طريق فتحات الهواء الخاصة بذلك،‏ مما يساعد على تعديلكمية الأكسجين الممزوج بغاز الميثان.‏ وتعتمد فاعلية اللهب على نسبة غاز الأكسجين،‏فعندما تكون كمية الهواء محدودة يكون اللهب أصفر اللون بسبب عدم احتراق جزءمن الغاز،‏ مما يؤدي إلى تراكم السناج ‏(الكربون)‏ على الأدوات الزجاجية،‏ فينتج عنذلك هدر في استعمال الوقود؛ لأن الطاقة الناتجة أقل من الطاقة التي يمكن الحصولعليها.‏وعند توافر الأكسجين بكميات فائضة يحترق المزيج منتج ً ا لهب ًا حار ّ ً ا في صورة لهبباهت،‏ ولكن لا يتكون السناج؛ بسبب احتراق الوقود تمام ً ا.‏ أزرق24

.24التقويم 5-3الخلاصةالمادة المحددة للتفاعل هي المادةالتي تستنفد تمام ً ا في التفاعل.‏والمادة الفائضة هي المادة التي يبقىجزء منها بعد انتهاء التفاعل.‏ينبغي لتحديد المادة المحددة للتفاعلمقارنة النسبة المولية الفعلية للموادالمتفاعلة المتوافرة بالنسبة الموليةلمعاملات المعادلة الموزونة.‏تعتمد الحسابات الكيميائية علىالمادة المحددة للتفاعل.‏صف لماذا يتوقف التفاعل بين مادتين؟حد ِّ د المادة المحددة للتفاعل والمادة الفائضة في كل من التفاعلات الآتية:‏a. احتراق الخشب.‏b. تفاعل كبريت الهواء مع ملعقة من الفضة لتكوين كبريتيد الفضة.‏c. تحل ّل مسحوق الخبز في العجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون.‏حل ِّل يستخدم ثالث كبريتيد رابع الفوسفور P 4 S 3 في صناعة بعضأنواع أعواد الثقاب.‏ ويحضر هذا المركب بالتفاعل.‏8P 4 + 3S 8 → 8P 4 S 3حد ّ د أي الجمل الآتية غير صحيحة،‏ وأعد كتابتها لتصبح صحيحة:‏4 mol P 4 لتكوين S 3 1.5 mol مع S 8 4 mol يتفاعل P 4 .a.b عند تفاعل 4 mol P 4 مع 4mol S 8 يكون الكبريت هو المادةالمحددة للتفاعل.‏1320 g P 4 لتكوين S 3 6 mol مع S 8 6 mol يتفاعل P 4 .c.25.2625

5-4اهداف المردود النظري للتفاعلالكيميائي من البيانات.‏ المردود المئوي للتفاعلالكيميائي.‏مراجعة المفرداتعملية:‏ سلسلة من الأفعال أوالأعمال.‏المفردات الجديدةالمردود النظريالمردود الفعلينسبة المردود المئويةنسبة المردود المئويةPercent Yieldالفكرةالرئيسة افترض أنك تتدرب على الرماية الحرة في كرة السلة،‏ وعليك القيامبمائة رمية.‏ من الناحية النظرية يمكنك تحقيق مائة هدف،‏ ولكن فعلي ّ ًا قد لا تحقق هدف ًا فيكل رمية.‏ للتفاعلات الكيميائية أيضا نواتج نظرية وأخر فعلية.‏ما مقدار المادة الناتجة؟ ? product How muchفي أثناء حل مسائل هذا الفصل،‏ لا بد أنك قد استنتجت أن التفاعل الكيميائي يجر فيالمختبر بناء على معادلة كيميائية موزونة،‏ وتنتج عنه كمية من الناتج يتم حسابها مسبق ً ا.‏ولكن ذلك غير صحيح،‏ فكما أنه ليس من المحتمل أن تدخل كرة السلة الهدف 100 مرةمن خلال 100 رمية خلال التدريب،‏ كذلك لا تنتج معظم التفاعلات كمية الناتج المتوقعة.‏ولأسباب متعددة تتوقف التفاعلات قبل الاكتمال،‏ ولا تنتج كميات النواتج المتوقعة منها.‏فقد تلتصق المواد المتفاعلة والناتجة-‏ في الحالة السائلة ‏-على سطوح الأوعية أو تتبخر،‏وفي بعض الحالات قد تنتج مواد أخر غير متوقعة بسبب تفاعلات التنافس التي تقللمن كمية الناتج المرغوب فيه،‏ أو كما يوضح الشكل 5-8 قد ت ُترك بعض كميات الموادالصلبة جانب ًا على ورقة الترشيح أو ت ُفقد بسبب عملية التنقية.‏ ونتيجة هذه المشاكل فإنالكيميائيين بحاجة إلى معرفة كيفية تحديد كمية الناتج في التفاعل الكيميائي.‏Theoretical and Actual Yields في كثير منالحسابات السابقة،‏ قمت بحساب كمية الناتج من كمية مادة متفاعلة معطاة.‏ وتسمىكمية الناتج المحسوبة هذه المردود النظري للتفاعل.‏ المردود النظري أكبر كمية من الناتجيمكن الحصول عليها من كمية المادة المتفاعلة المعطاة.‏نادر ً ا ما ينتج عن التفاعل الكيميائي مردود فعلي مطابق للمردود النظري المتوقع.‏ يحددالكيميائي المردود الفعلي للتفاعل من خلال تجربة دقيقة يحسب من خلالها كتلة المادةالناتجة . لذا فالمردود الفعلي هو كمية المادة الناتجة عند إجراء التفاعل الكيميائي عملي ّ ًا.‏ 5-8 26

Percent yield يحتاج الكيميائيون إلى معرفة فاعلية التفاعل في إنتاجالنواتج المرغوب فيها.‏ ومن طرائق قياس فاعلية التفاعل حساب نسبة المردود المئوية.‏ لذا فإ ّننسبة المرود المئوية للنواتج هي نسبة المردود الفعلي إلى المردود النظري في صوره نسبة مئوية.‏100 ×__المردود الفعلينسبة المردود المئوية =المردود النظريلذا تحسب نسبة المردود المئوية بقسمة المردود الفعلي على المردود النظري مضروب ًافي مئة.‏56تتكون كرومات الفضة الصلبة Ag 2 CrO 4 عند إضافة كرومات البوتاسيوم K 2 CrO 4 إلى محلول يحتوي على0.500 g من نترات الفضة .AgNO 3 احسب المردود النظري لكرومات الفضة ،Ag 2 CrO 4 واحسب نسبة المردود المئوية إذا كانتكتلة كرومات الفضة Ag 2 CrO 4 الناتجة فعلي ّ ًا عن التفاعل هي (g 0.455).1 تحليل المسألة تع ْ لم كتلة المواد المتفاعلة وكتلة المردود الفعلي من المعطيات.‏ اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة،‏ واحسبالمردود النظري بتحويل جرامات AgNO 3 إلى مولات ،AgNO 3 ومن ثم تحويل مولات AgNO 3 إلى مولات ،Ag 2 CrO 4 وأخير ًاتحويل مولات Ag 2 CrO 4 إلى جرامات .Ag 2 CrO 4 ثم احسب نسبة المردود المئوية من المردود الفعلي والمردود النظري.‏المردود النظري = 4 g؟ Ag 2 CrOالمردود المئوي = 4 %Ag 2 CrO ؟كتلة نترات الفضة = 3 0.500 g AgNOالمردود الفعلي = 4 0.455 g Ag 2 CrO0.500 g ؟ g2AgN O 3 (aq) + K 2 Cr O 4 (aq) → A g 2 Cr O 4 (s) + 2KN O 3 (aq)0.500 g AgN O 3 × __1 mol AgN O 3169.9 g AgN O = 2.94 × 10 -3 mol AgN O 332.94 × 10 -3 mol AgN O 3 × __1 mol A g 2 Cr O 4= 1.47 × 10 -3 mol2 mol AgN O 3A g 2 Cr O 41.47 × 10 -3 mol A g 2 Cr O 4 × __331.7 g A g 2 Cr O 41 mol A g 2 Cr O 42 حساب المطلوبAgNO 3 AgNO 3Ag 2 CrO 4 AgNO 3__0.455 g A g 2 Cr O 40.488 g A g 2 Cr O × 100 = 93.2% A g 2 Cr O 44= 0.488 g A g 2 Cr O 427

3 حساب المطلوبالقيمة التي تحتوي أقل عدد من الأرقام المعنوية هي القيمة التي يوجد بها ثلاثة أرقام معنوية،‏ لذا فالنسبة التي استخدمتللتعبير عن الجواب صحيحة.‏ كما أن الكتلة المولية لكرومات الفضة Ag 2 CrO 4 هي ضعف الكتلة المولية لنترات الفضةAgNO 3 تقريب ًا.‏ ولذلك نسبة عدد مولات نترات الفضة AgNO 3 إلى عدد مولات كرومات الفضة Ag 2 CrO 4 في المعادلةهي (2:1). ولذلك يجب أن ينتج 0.500 g AgNO 3 من الكتلة نفسها من كرومات الفضة تقريب ًا.‏فالمردود الفعلي لكرومات الفضة قريب من 0.500g، لذلك فنسبة المردود المئوية معقولة.‏27. تحتوي أقراص مضاد الحموضة على هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3 لمعادلة حمض المعدة .HCl ويمكن وصفالتفاعل الحادث في المعدة بالمعادلة:‏Al(OH ) 3 (s) + 3HCl (aq) → AlC l 3 (aq) + 3 H 2 O (l)احسب المردود النظري ل AlCl 3 إذا تفاعل قرص مضاد للحموضة يحتوي على Al(OH) 3 14.0 g تمام ً ا مع حمضالمعدة .HCl.28 يتفاعل الزنك مع اليود حسب المعادلة:‏ Zn + I 2 → ZnI 2a. احسب المردود النظري إذا تفاعل 1.912 mol من الزنك.‏b. احسب نسبة المردود المئوية إذا تم الحصول عملي ّ ًا على 515.6 g من يوديد الزنك.‏29. عند وضع سلك من النحاس في محلول نترات الفضة AgNO 3 تترسب بلورات الفضة،‏ ويتكون محلول نتراتالنحاس .Cu(NO) 3a. اكتب معادلة كيميائية لموزونة للتفاعل.‏b. إذا تفاعل 20.0 g من النحاس فاحسب المردود النظري للفضة.‏c. إذا نتج 60.0 g من الفضة فعلي ّ ًا من التفاعل،‏ فما نسبة المردود المئوية للتفاعل؟28

.4.5مختبر تحليل البياناتالتحليل والاستنتاجبالرغم من عدم وجود غلاف جوي للقمر،‏ ومنثم عدم وجود أكسجين عليه،‏ إلا أن سطحه م ُ غطىبصخور وتربة مكونة من الأكاسيد.‏ لذا يبحث العلماءكيف يستخلصون الأكسجين من صخور القمر وتربتهللاستفادة منه في التنفس في الرحلة إليه.‏ وقد زو َّ د تحلي ُلعينات الصخور التي أحضرت من سطح القمر العلما َءبالمعلومات الموضحة في الجدول.‏ عن الأكاسيد في تربةالقمر ونسبها الكتلية المئوية ..1.2.3احسب كتلة ‏(بالجرام)‏ كل من الأكاسيد الواردة فيالجدول في 1.00 kg من تربة القمر.‏طبق يرغب العلماء في استخراج الأكسجينمن أكسيد الفلز باستخدام تفاعل التحلل:‏الأكسجين + الفلز → أكسيد الفلزولتقويم صحة هذه الفكرة حدد كمية الأكسجين‏(بالكيلوجرام)‏ في كل من الأكاسيد الموجودة في1.00 kg من تربة القمر.‏عرف ما الأكسيد الذي يعطي أكبر ناتج منالأكسجين لكل كيلوجرام؟ وما الأكسيد الذييعطي أقل ناتج؟حدد المردود النظري للأكسجين في الأكاسيدالموجودة في عينة كتلتها 1.00 Kg من تربة القمر.‏احسب استطاع العلماء باستخدام الأساليبالمتوافرة حالي ّ ًا استخراج 15 Kg من الأكسجين من‎100‎من Kg تربة القمر.‏ احسب نسبة المردود المئويةلهذه العملية.‏%47.3%Si O 217.8%A l 2 O 311.4%CaO10.5%FeO9.6%MgO1.6%Ti O 20.7%N a 2 O0.6%K 2 O0.2%C r 2 O 30.1%MnOنسبة المردود المئوية والجدوى الاقتصاديةPercent Yield in the Marketplaceتلعب نسبة المردود المئوية دور ً ا مهما ّ ً في تحديد التكلفة الاقتصادية لكثير من الصناعات.‏وفي المثال الموضح بالشكل 5-9، يستخدم الكبريت لتحضير حمض الكبريتيك H، 2 SO 4وهو مادة كيميائية أولية مهمة تدخل في صناعة الكثير من المنتجات،‏ ومنها الأسمدةوالمنظفات والمنسوجات والأصباغ.‏29

لذا تؤثر تكلفة إنتاج حمض الكبريتيك في تكلفة الكثير من المواد التي يستخدمهاالمستهلك.‏ إن الخطوتين الأوليين لعملية التصنيع هما:‏الخطوة الأولىالخطوة الثانيةوفي الخطوة الأخيرة يتحد ثالث أكسيد الكبريت SO 3 مع الماء لينتج حمض الكبريتيك.‏S 8(s) + 8O 2(g) → 8SO 2(g)2SO 2(g) + O 2(g) → 2SO 3(g)الخطوة الثالثة 4(aq) SO 3(g) + H 2 O (l) → H 2 SOالخطوة الأولى،‏ ينتج عن حرق الكبريت ثاني أكسيد الكبريت بنسبة 100% تقريب ًا،‏ كماينتج ثالث أكسيد الكبريت في الخطوة الثانية أيض ً ا بنسبة عالية إذا است ُخد ِ م عامل محفزعند درجة حرارة (400°C). والعامل المحفز مادة تزيد من سرعة التفاعل أو دونأن تستهلك،‏ ولا تظهر في المعادلة الكيميائية.‏ لكن تحت هذه الظروف يكون التفاعلبطيئ ًا،‏ ورفع درجة الحرارة تزيد من سرعة التفاعل،‏ ولكنها تقلل من الناتج.‏ولزيادة الناتج وتقليل الوقت في الخطوة الثانية،‏ طور العلماء نظام ً ا تمرر خلاله الموادالمتفاعلة SO 2 و O 2 فوق عامل محفز عند درجة حرارة (C° 400). ولأن التفاعليصدر مقدار ً ا كبير ًا من الحرارة ترتفع درجة الحرارة بالتدريج،‏ وتقل كمية الناتج.‏ولذلك،‏ عندما تصل درجة الحرارة إلى 600 C° تقريب ًا يتم تبريد المزيج،‏ ومن ثم ي ُمررفوق العامل المحفز مرة أخر‏.‏ وبتكرار تمريره فوق العامل المحفز أربع مرات معبين كل عملية وأخر نحصل على ناتج أكبر من ((98%).التبريد 5-9 .30.31.32.33.34التقويم 5-4الخلاصةالمردود النظري للتفاعل الكيميائي هوأكبر كمية من المادة الناتجة يمكن الحصولعليها من كميات معينة من المواد المتفاعلة،‏ويحسب بالاعتماد على المعادلة الكيميائيةالموزونة.‏المردود الفعلي هو كمية المادة الناتجة التييتم الحصول عليها عملي ّ ًا من التفاعل.‏نسبة المردود المئوية هي نسبة المردودالفعلي إلى المردود النظري معبر ًا عنهابالنسبة المئوية.‏ إن نسبة المردود المئويةالمرتفعة مهمة ٌ في تقليل تكلفة كل مادةناتجة عن العمليات الكيميائية.‏حدد أي ٌّ مما يلي يعد أداة قياس فاعلية التفاعلالكيميائي المردود النظري أم المردود الفعلي أم نسبة المردود المئوية؟اذكر عدة أسباب لعدم تساوي المردود الفعلي والمردود النظريفي التفاعل الكيميائي.‏وضح كيف تحسب نسبة المردود المئوية؟طبق إذا خلطت 83.77 g من الحديد مع كمية فائضة من الكبريت،‏وقمت بتسخين المزيج للحصول على كبريتيد الحديد :(III)2Fe (s) + 3S (s) → F e 2 S 3 (s)فما المردود النظري ) بالجرام)‏ لكبريتيد الحديد ‏(‏III‏)؟احسب نسبة المردود المئوية لتفاعل الماغنسيوم مع كمية فائضة منالأكسجين.‏ (s) 2Mg (s) + O 2 (g) → 2MgOكتلة الجفنة35.67g38.06gكتلة الجفنة + Mgكتلة الجفنة + MgO بعد التسخين39.15g30

PA457RNARNARNAلقد تبين أن فيروس نقص المناعة عند الإنسان [HIV] الذييسبب مرض الإيدز من ألد أعداء الطب الحديث،‏ ولم يتمالتوصل إلى علاجه حتى الآن.‏ ويعود ذلك إلى قدرة هذاالفيروس الفائقة على التكيف؛ إذ تظهر السلالات المقاومةللأدوية من هذا الفيروس بسرعة؛ بحيث تصبح الأدويةالحديثة والمتطورة جميعها دون جدو‏.‏ وتج ُ ر بعضالأبحاث الآن باستخدام قدرة هذا الفيروس على التكيفلاتخاذ ذلك طريقة لمكافحته.‏ إن – 457 PA علاج واعد ضد فيروس،[HIV] وهو عبارة عن حمض البتيولينيك،‏ المركب العضويالمستخرج من بعض النباتات،‏ ومنها لحاء شجر السدر.‏ولمعرفة ما يفعله – 457 PA ل ،[HIV] وهو ما يسمى آليةعمل الدواء،‏ خطا العلماء خطوة غريبة؛ إذ شجعوا عيناتمن [HIV] على بناء مقاومة ضد هذا الدواء .PA- 457وقد أخضع الباحثون عينات من [HIV] إلى جرعات قليلةمن ،PA-457 مما يسمح ببقاء بعض الفيروسات حية وتبنيمقاومة.‏ ثم تج ُ مع الفيروسات التي بقيت حية بعد تعرضهال – 457 ،PA وي ُفحص تسلسل جيناتها.‏ وقد وجد أن هذهالجينات مسؤولة عن قدرة الفيروسات على بناء ما ي ُسمىغلاف المناعة كما في الشكل‎1‎‏.‏عندما يتعرض HIV ل – 457 PA يفقد هذا الغلافشكله وينهار،‏ مما يؤدي إلى موت الفيروس.‏ يعد هذا الاكتشاف مفاجأة؛ لأنه عكسمعظم الأدوية،‏ حيث أن – 457 PA يهاجم بناء [HIV] بد ًلامن الإنزيمات التي تساعد HIV على إعادة الإنتاج،‏ كما فيالشكل 2، مما يجعل – 457 PA واحد ً ا من أوائل سلسلة الأدويةالجديدة لHIV المعروفة بمعيقات النضج.‏ إنه العلاج الذييستطيع منع الفيروس من النضج خلال المراحل الأخيرة مننموه.‏ الأمل المعقود على هذا الدواء،‏ وغيره منمعيقات النضج،‏ أن يهاجم بناء [HIV] ويجعل بناء مقاومتهبطيئة.‏ وتوصف معيقات النضج مع أدوية أخر للإيدز التيتهاجم [HIV] في مراحل دورة حياته المختلفة.‏ وتدعى هذهالتجربة علاج ً ا متعدد الأدوية،‏ ومن شأنها منع HIV من بناءمقاومة؛ لأن أي فيروس حي بحاجة إلى مناعة متعددة،‏ علىألا تقل عن واحدة لكل دواء،‏ ضد . HIV وهو غير محتملالحدوث في الوقت نفسه.‏ ابحث كيف يحدد العلماءمستو الجرعة الآمن لأي دواء؟ ناقش كيف يجب أن تكونفاعلية الدواء متوازنة مع درجة الس ُّ مي ّة والأعراض الجانبية؟ 1HIV31

يتفاعل الحديد مع كبريتاتالنحاس(‏II‏)‏ .CuSO 4 ويمكنك حساب النسبة المولية عملي ّ ًابقياس كتلة الحديد التي تفاعلت وكتلة فلز النحاس التيتكونت.‏ كيف ت ُقارن بين النسبة المولية العملية والنسبة الموليةالنظرية؟كبريتات النحاس (II) المائيةCuSO 4 . 5H 2 Oبرادة حديدماء مقطركأس سعتها 150 mlمخبار مدرج سعته 100 mlسخان كهربائي.‏ملقط لحمل الدوارقميزانساق تحريككأس سعتها 400 mlأوراق وزنA B C D E F G AAH .13BB I AC CJ BD AD K CE BE L DF CF M EG D N FH EH O GA IFPI HB JG J CI KH K JD LIL KM E J NL FN K MO G L NPHPM ONI P JO.14تحذير:‏ يسبب السخان الكهربائي الحروق،‏ لذا أغلق مصدرالكهرباء إذا كنت لا تستعمله.‏.1.2.3اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏قس كتلة كأس سعتها 150 ml نظيفة وجافة.‏ وسجلجميع القياسات في جدول البيانات.‏ضع 12 g CuSO 4 .5H 2 O في الكأس.‏.4.5.6.7.8أضف 50 ml من الماء المقطر إلى CuSO 4 .5H 2 O فيالكأس،‏ وضع الكأس على السخان،‏ ثم حرك المزيجحتى يذوب ‏(لا تدع المزيج يصل إلى درجة الغليان)،‏ ثمارفع الكأس عن السخان باستخدام الملقط.‏زن 2 g من برادة الحديد باستخدام ورق الوزن.‏أضف البرادة ببطء إلى كبريتات النحاس (II) الساخنةفي أثناء التحريك.‏اترك المزيج مدة خمس دقائق.‏استعن بساق التحريك كما في الصورة لصب المزيج فيكأس سعتها 400، ml من دون صب فلز النحاس الصلب.‏.9أضف ‎15‎من ml الماء المقطر إلى فلز النحاس الصلب فيالكأس ml) 150)، وحرك هذه الكأس لغسل النحاس،‏ثم صب السائل فقط في الكأس ml) 400) .كرر الخطوة 9 مرتين.‏11. ضع الدورق الذي يحتوي على النحاس الرطب فوقالسخان الكهربائي،‏ واستخدم ح رارة منخفضةلتجفيف النحاس.‏.10.12ارفع الكأس عن السخان بعد أن يجف النحاس،‏باستخدام الملقط واتركه حتى يبرد.‏قس كتلة الكأس والنحاس مع ً ا.‏التنظيف والتخلص من الفضلات ضع النحاس الجاففي وعاء النفايات،‏ واغسل ما علق بالكأس،‏ وجففهابمنشفة ورقية،‏ ثم صب محلول كبريتات النحاس(‏II‏)،‏ومحلول كبريتات الحديد،‏ غير المتفاعلة،‏ في كأس كبيرة،‏وأعد جميع أجهزة وأدوات المختبر إلى أماكنها الخاصة بها.‏.1.2.3.432طبق اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة للتفاعل،‏ ثماحسب كتلة النحاس التي يجب أن تتكون من كميةالحديد المستعملة،‏ فتكون هذه الكتلة هي المردود النظري.‏فسر البيانات حدد كتلة،‏ وعدد مولات النحاس الناتجة.‏واحسب عدد مولات الحديد المستعملة،‏ وحدد النسبةالمولية العددية الصحيحة ‏(الحديد إلى النحاس)،‏ ثمحدد نسبة المردود المئوية.‏قارن بين النسبة المولية النظرية والنسبة المولية التي قمتبحسابها عملي ّ ًا في الخطوة 2 ‏(الحديد : للنحاس).‏تحليل الخطأ حدد مصادر الخطأ التي تجعل النسبة الموليةالمعطاة في المعادلة الكيميائية الموزونة أكبر من الواقع.‏

51••تحدد كمية ُ كلمادة متفاعلة عند بداية التفاعلالكيميائي كمية َ المادة الناتجة.‏الحسابات الكيميائيةالنسبة المولية•••52••••••يتطلب حلمسائل الحسابات الكيميائيةكتابة معادلة كيميائية موزونة.‏53•يتوقف التفاعلالكيميائي عندما ت ُستنفد أي ُّ منالمواد المتفاعلة تمام ً ا.‏المادة الفائضةالمادة المحددة للتفاعلالفكرة العامة تؤكد العلاقات بين كتل المواد في التفاعلات الكيميائية صحة قانون حفظ الكتلة .••ت ُف َ سر المعادلة الكيميائية الموزونة على أساس المولات والكتلة والجسيمات الممثلة ‏(ذرات،‏جزيئات،‏ أشكال).‏تطبق قانون حفظ الكتلة على التفاعلات الكيميائية.‏تشتق النسب المولية من معاملات المعادلة الكيميائية الموزونة.‏ وترمز كل نسبة مولية إلىنسبة عدد مولات إحد المواد المتفاعلة أو الناتجة لعدد مولات مادة أخر متفاعلة أوناتجة في التفاعل الكيميائي.‏تستخدم الحسابات الكيميائية لحساب كميات المواد المتفاعلة والناتجة عن تفاعل معين.‏تعد كتابة المعادلة الكيميائية الموزونة الخطوة الأولى في حل مسائل الحسابات الكيميائية.‏تستخدم النسب المولية المشتقة من المعادلة الكيميائية الموزونة في الحسابات الكيميائية.‏تستخدم النسب المولية في مسائل الحسابات الكيميائية للتحويل بين الكتلة وعدد المولات.‏المادة المحددة للتفاعل هي المادة التي تستنفد تمام ً ا في التفاعل.‏ والمادة الفائضة هي المادةالتي يبقى جزء منها بعد انتهاء التفاعل.‏ينبغي لتحديد المادة المحددة للتفاعل مقارنة النسبة المولية الفعلية للمواد المتفاعلةالمتوافرة بالنسبة المولية لمعاملات المعادلة الموزونة.‏تعتمد الحسابات الكيميائية على المادة المحددة للتفاعل.‏54••نسبة المردودالمئوية قياس لفاعلية التفاعلالكيميائي.‏نسبة المردود المئويةالمردود الفعلي•••المردود النظري للتفاعل الكيميائي هو أكبر كمية من المادة الناتجة يمكن الحصول عليهامن كميات معينة من المواد المتفاعلة،‏ ويحسب بالاعتماد على المعادلة الكيميائية الموزونة.‏المردود الفعلي هو كمية المادة الناتجة التي يتم الحصول عليها عملي ّ ًا من التفاعل.‏نسبة المردود المئوية هي نسبة المردود الفعلي إلى المردود النظري معبر ًا عنها بالنسبة المئوية.‏ إننسبة المردود المئوية المرتفعة مهمة ٌ في تقليل تكلفة كل مادة ناتجة عن العمليات الكيميائية.‏المردود الفعلينسبة المردود المئوية =المردود النظري33100 ×__

.435-1.35.36.37.38.39.40.41لماذا يشترط أن تكون المعادلة الكيميائية موزونة قبل أنتحدد النسب المولية؟ما العلاقات التي تستطيع أن تحددها من المعادلةالكيميائية الموزونة؟فسر لماذا ت ُعد النسب المولية أساس الحسابات الكيميائية؟ما النسبة المولية التي يمكن استخدامها لتحويل مولاتالمادة A إلى مولات المادة B؟لماذا تستخدم المعاملات في المعادلة الكيميائية الموزونةلاشتقاق النسب المولية بدلا ً من الأرقام الموجودة عنيمين الصيغ الكيميائية؟فسر كيف يساعدك قانون حفظ الكتلة على تفسير معادلةكيميائية موزونة من خلال الكتلة؟تتحلل ثنائي كرومات الأمونيوم عند التسخين وتنتجغاز النيتروجين وأكسيد الكروم (III) الصلب وبخارالماء.‏(NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 → N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O.42اكتب النسب المولية لهذا التفاعل التي تربط ثنائيكرومات الأمونيوم مع المواد الناتجة.‏يمثل الشكل 5-10 معادلة،‏ وتمثل المربعات العنصر M،كما تمثل الدوائر العنصر N. اكتب معادلة موزونة لتمثيلالصور الموضحة باستخدام ابسط نسب عددية صحيحة،‏ثم اكتب النسب المولية لهذه المعادلة.‏يتفاعل أكسيد القصديرIVمع الكربون وفق المعادلة:‏SnO 2(s) + 2C (s) → Sn (l) + 2CO (g)فسر المعادلة الكيميائية من حيث الجسيمات الممثلة،‏.a.b.44.45.46وعدد المولات،‏ والكتلة.‏تتكون نترات النحاس (II) وثاني أكسيد النيتروجينوالماء عندما يضاف النحاس الصلب إلى حمض النيتريك.‏اكتب معادلة كيميائية موزونة للتفاعل،‏ ثم اكتب ستنسب مولية.‏عندما يتفاعل محلول حمض الهيدروكلوريك مع محلولنترات الرصاص(‏II‏)‏ يترسب كلوريد الرصاص(‏II‏)‏وينتج محلول حمض النيتريك.‏اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل.‏فسر ّ المعادلة من حيث الجسيمات الممثلة وعددالمولات والكتلة.‏عندما يخ ُ لط الألومنيوم مع أكسيد الحديد ،(III) ينتج فلزالحديد وأكسيد الألومنيوم،‏ مع كمية كبيرة من الحرارة.‏فما النسبة المولية المستخدمة لتحديد عدد مولاتالحديد إذا كان عدد مولات Fe 2 O 3 معروفة؟حرارة + 3(s) Fe 2 O 3(s) + 2Al (s) → 2Fe (s) + Al 2 O.a.b.47.48يتفاعل ثاني أكسيد السليكون الصلب ‏(السليكا)‏ معمحلول حمض الهيدروفلوريك ،HF لينتج غاز رباعيفلوريد السليكون و الماء.‏اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.‏اكتب ثلاث نسب مولية،‏ وبين ّ كيفتستخدمها في الحسابات الكيميائية.‏الكروم أهم خام تجاري للكروم هوالكروميت .FeCr 2 O 4 ومن الخطوات المتبعة فياستخلاص الكروم من خامه تفاعل الكروميت معالفحم ‏(الكربون)‏ لإنتاج الفيروكروم . FeCr 2FeCr 2 O 4(s) + 2C (s) → FeCr 2(s) + 2CO 2 (g)ما النسبة المولية التي تستخدم لتحويل مولاتالكروميت إلى مولات الفيروكروم؟5-10 34

الإيثانول يمكن تحضير الإيثانول C، 2 H 5 OH ‏(ويعرفبكحول الحبوب)‏ من تخمر السكر.‏ والمعادلة الكيميائيةغير الموزونة للتفاعل هي:‏___ C 6 H 12 O 6 → ___ C 2 H 5 OH + ___ CO 2زن المعادلة الكيميائية،‏ وحدد كتلة C 2 H 5 OH التي تتكونمن تخمر 750 g C 6 H 12 O 6تلوث الهواء تتم إزالة الملوث SO 2 من الهواء عن طريقتفاعله مع كربونات الكالسيوم والأكسجين،‏ والموادالناتجة من هذا التفاعل هي كبريتات الكالسيوم وثانيأكسيد الكربون.‏ حدد النسبة المولية التي تستخدم فيتحويل مولات SO 2 إلى مولات .CaSO 4تتفاعل المادتان W و X لتنتجا Y و Z. والجدول 5-2يوضح عدد مولات المواد المتفاعلة والناتجة التي تمالحصول عليها عند التفاعل.‏ استخدم البيانات لتحددالمعاملات التي تجعل المعادلة موزونة.‏يمثل كل صندوق في الشكل 5-11 محتويات دورق.‏يحتوي أحدهما على كبريتيد الهيدروجين،‏ ويحتوي الآخرعلى الأكسجين،‏ وعند مزجهما يحدث تفاعل وينتجبخار ماء وكبريت.‏ تمثل الدوائر الحمراء في الشكلالأكسجين،‏ في حين تمثل الدوائر الصفراء الكبريت،‏ أماالدوائر الزرقاء فتمثل الهيدروجين.‏.57.58W + X → Y + Z52.49.50a. اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل.‏b. مستخدم ً ا الألوان نفسها،‏ أعد رسم الورق بعدحدوث التفاعل.‏Z Y1.20 0.60X W0.30 0.90+الشكل 5-11.59مضاد الحموضة ي ُعد هيدروكسيد الماغنسيوم أحدمكونات أقراص مضاد الحموضة؛ إذ تتفاعل مضاداتالحموضة مع حمض الهيدروكلوريك الفائض في المعدةللمساعدة على عملية الهضم.‏__ Mg(OH) 2 + __ HCl → __ MgCl 2 +__ H 2 O.a.bزن معادلة التفاعل.‏اكتب النسب المولية التي تستخدم في تحديد عددمولات MgCl 2 الناتجة عن هذا التفاعل.‏5-2ما الخطوة الأولى في جميع الحسابات الكيميائية؟ما المعلومات التي تقدمها المعادلة الموزونة للتفاعل؟ما القانون الذي ترتكز عليه الحسابات الكيميائية،‏وكيف تدعمه؟كيف تستخدم النسب المولية في الحسابات الكيميائية؟ما المعلومات التي يجب أن تتوافر لك لتحسب كتلة المادةالناتجة عن التفاعل الكيميائي؟اللحام إذا تفاعلت 5.50 mol من كربيد الكالسيوم معكمية فائضة من الماء،‏ فما عدد مولات غاز الأسيتيلين‏(غاز يستخدم في اللحام)‏ الناتج؟CaC 2(s) + 2H 2 O (l) → Ca(OH) 2(aq) + C 2 H 2(g). 60 مضاد الحموضة عندما يذوب قرص مضاد الحموضة فيالماء يصدر أزيز ً ا بسبب التفاعل بين كربونات الصوديومالهيدروجينية NaHCO 3 وحمض الستريك H 3 C 6 H 5 O 7حسب المعادلات الآتية:‏3 NaHCO 3(aq) + H 3 C 6 H 5 O 7(aq) → 3CO 2(g) + 3H 2 O (l) +Na 3 C 6 H 5 O 7(aq)ما عدد مولات Na 3 C 6 H 5 O 7 الناتجة عند إذابة قرصواحد يحتوي على 0.0119 mol NaHCO 3 ؟.51.52.53.54.55.5635

.66.a.b.a.bغاز الدفيئة يرتبط غاز ثاني أكسيد الكربون مع ارتفاعدرجات حرارة الغلاف الجوي للأرض.‏ وهوينطلق إلىالهواء عند احتراق الأوكتان في الجازولين.‏ اكتب المعادلةالموزونة لعملية احتراق الأوكتان،‏ ثم احسب كتلةالأوكتان المطلوبة لإطلاق 5.00 mol من ثاني أكسيدالكربون .CO 2يتفاعل محلول كرومات البوتاسيوم مع محلول نتراتالرصاص(‏II‏)‏ لإنتاج راسب أصفر من كروماتالرصاص(‏II‏)‏ ومحلول نترات البوتاسيوم.‏اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.‏حدد كتلة كرومات الرصاص(‏II‏)‏ الناتجة عنتفاعل 0.250 mol من كرومات البوتاسيوم.‏وقود الصاروخ يستخدم التفاعل المولد للطاقة الحراريةبين سائل الهيدرازين N 2 H 4 وسائل فوق أكسيدالهيدروجين H 2 O 2 وقود ً ا للصواريخ.‏ والمواد الناتجة عنهذا التفاعل هي غاز النيتروجين والماء.‏اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.‏ما مقدار الهيدرازين،‏ بالجرام،‏ اللازم لإنتاج10.0 mol من غاز النيتروجين؟الكلوروفورم CHCl 3 مذيب مهم ينتج عن تفاعل الميثانوالكلور.‏CH 4(g) +3Cl 2(g) → CHCl 3(g) + 3HCl (g)ما مقدار CH 4 بالجرامات اللازم لإنتاج ‎50.0‎؟ g CHCl 3وقود gasohol عبارة عن مزيج من الجازولينوالإيثانول.‏ زن المعادلة الآتية وحدد كتلة CO 2 الناتجةعن احتراق 100.0 g من الإيثانول.‏C 2 H 5 O H (l) + O 2(g) → C O 2(g) + H 2 O (g).a.b.67.68بطارية السيارة.‏ ي ُستخدم من بطارية السيارة الرصاصوأكسيد الرصاصIV ومحلول حمض الكبريتيك لإنتاجالتيار الكهربائي.‏ والمواد الناتجة عن هذا التفاعل هيمحلول كبريتات الرصاصII والماء.‏اكتب معادلة موزونة لهذا التفاعل.‏حدد كتلة كبريتات الرصاص II الناتجة عن تفاعل25.0 g رصاص مع كمية فائضة من أكسيدالرصاص IV وحمض الكبريتيك.‏يستخلص الذهب من الخام بمعالجته بمحلول سيانيدالصوديوم في وجود الأكسجين والماء.‏4Au (s) + 8NaCN (aq) +O 2 (g) + 2H 2 O (l) →4NaAu(CN) 2(aq) + 4NaOH (aq).a.b.69حدد كتلة الذهب المستخلص إذا استخدم 25.0 gمن سيانيد الصوديوم.‏إذا كانت كتلة خام الذهب 150.0، g فما النسبةالمئوية للذهب في الخام؟الأفلام:‏ تحتوي أفلام التصوير على بروميد الفضة مذاب ًا فيالجلاتين.‏ وعند تعر ّ ض هذه الأفلام للضوء يتحلل بعضبروميد الفضة منتج ً ا حبيبات صغيرة من الفضة.‏ ويتمإزالة بروميد الفضة من الجزء الذي لم يتعرض للضوءبمعالجة الفيلم في ثيوكبريتات الصوديوم.‏Ag Br (s) + 2Na 2 S 2 O 3(aq) →إنتاج الأكسجين تستخدم وكالة الفضاء الروسية سوبرأكسيد البوتاسيوم KO 2 لإنتاج الأكسجين في البدلاتالفضائية.‏ 4KO 2 + 2 H 2 O + 4 CO 2 → 4KHCO 3 + 3O 2أكمل الجدول 5-3..61.62.63.64.65Na 3 Ag ( S 2 O 3 ) 2(aq) + NaBr (aq)حدد كتلة ) 2 3 Na 3 Ag(S 2 O الناتجة عن إزالة 572.0 g من.AgBr بروميد الفضة 53 O 2KHCO 3CO 2H 2 OKO 2380g36

.74.75.76.77.785-3.70.71.72كيف ت ُستخدم النسبة المولية في إيجاد المادة الم ُحددةللتفاعل؟وضح لماذا ت ُعد العبارة التالية غير صحيحة:‏ ) المادةالمحددة للتفاعل هي المادة المتفاعلة ذات الكتلة الأقل).‏تمثل المربعات في الشكل 5-12 العنصرM‏،‏ وتمثل الدوائرالعنصر N.5-12 .a.b.c.d.73اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.‏إذا كان كل مربع يمثل ،1mol M وتمثل كل دائرة، 1mol N فما عدد مولات كل من N و M التيكانت موجودة عند بداية التفاعل؟ما عدد مولات المادة الناتجة؟ ما عدد مولات كلمن العنصرين M وN التي لم تتفاعل؟أي العنصرين مادة محددة للتفاعل؟ وأيهما مادةفائضة؟يوضح الشكل 5-13 التفاعل بين الإيثاين(‏ C) 2 H 2والهيدروجين،‏ والمادة الناتجة هي الإيثان ) 6 C). 2 H ماالمادة الم ُحد ِّ دة للتفاعل وما المادة الفائضة؟ وضح ذلك.‏بطارية نيكل - حديد:‏ اخترع توماس أديسون عام1901 بطارية نيكل-حديد.‏ وتمثل المعادلة التالية التفاعلالكيميائي في هذه البطارية:‏Fe (s) + 2NiO(OH) (s) + 2 H 2 O (l) →Fe(OH ) 2 (s) + 2Ni(OH ) 2 (aq)ما عدد مولات Fe(OH) 2 التي تنتج عن تفاعل 5.0 molFe مع NiO(OH) ‎8.0‎؟ molأحد مركبات الزينون القليلة التي تتكون هو سابعفلوريد زينون سيزيوم .CsXef 7 ما عدد مولات CsXeF 7التي يمكن إنتاجها من خلال تفاعل 12.5 mol منفلوريد السيزيوم مع 10.0 mol من سابع فلوريدالزينون.‏إنتاج الحديد يستخرج الحديد تجاري ّ ًا من تفاعل الهيماتيتFe 2 O 3 مع أول أكسيد الكربون.‏ ما مقدار الحديد،‏بالجرامات،‏ الذي يمكن إنتاجه من تفاعل 25.0 molهيماتيت Fe 2 O 3 مع 30.0 mol من أول أكسيد الكربون؟F e 2 O 3(s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO 2(g)ينتج كلوريد الفسفور عن تفاعل غاز الكلور معالفوسفور P 4 الصلب خماسي.‏ وعند تفاعل 16.0g منالكلور مع 32.0g من الفوسفور،‏ فأي المادتين المتفاعلتينمح ُ د ِّ دة للتفاعل،‏ وأيهما فائضة ؟البطارية القلوية:‏ تنتج البطارية القلوية الطاقة الكهربائيةحسب المعادلة التالية:‏Zn (s) + 2Mn O 2(s) + H 2 O (l) →Zn(OH ) 2(s) + M n 2 O 3(s)ما المادة الم ُحد ّ دة للتفاعل إذا تفاعلت 25.0 g Znمع ‎30.0‎؟ g MnO 2حدد كتلة Zn(OH) 2 الناتجة من التفاعل.‏.a.b+ →+ 5-13 37C12-03C-828378-08

الإيثانول OH) C): 2 H 5 ينتج عن تخمر السكروزC 12 H 22 O 11 مع وجود الإنزيمات.‏C 12 H 22 O 11 (aq) + H 2 O (g) → 4 C 2 H 5 OH (l) + 4C O 2 (g)حدد المردود النظري ونسبة المردود المئوية للإيثانول إذاتخم ّ ر 684 g من السكروز وكان الناتج 349 g إيثانول.‏.87.88.a.b.c.79يتفاعل الليثيوم تلقائي ّ ًا مع البروم لإنتاج بروميد الليثيوم،‏اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.‏ وإذا تفاعل25.0 g من الليثيوم مع 25.0 g من البروم مع ً ا فما:‏المادة الم ُحد ِّ دة للتفاعل.‏كتلة بروميد الليثيوم الناتجة.‏المادة الفائضة وكتلتها المتبقية.‏5-4.80.81.82.83.84.85.86ما الفرق بين المردود الفعلي والمردود النظري؟كيف يتم تحديد كل من المردود الفعلي والمردود النظري؟هل يمكن أن تكون نسبة المردود المئوية لأي تفاعل أكثرمن ‏%‏‎100‎؟ وضح إجابتك.‏ما العلاقة الرياضية المستخدمة في حساب نسبة المردودالمئوية للتفاعل الكيميائي؟ما البيانات التجريبية التي تحتاج إليها لحساب كلمن المردود النظري ونسبة المردود المئوية لأي تفاعلكيميائي؟يتفاعل أكسيد الفلز مع الماء لينتج هيدروكسيد الفلز.‏ما المعلومات الأخر التي تحتاج إليها لتحديد نسبةالمردود المئوية لهيدروكسيد الفلز في التفاعل؟تفحص التفاعل الظاهر في الشكل 5-14. هل يستمرهذا التفاعل حتى النهاية؟ فسر إجابتك،‏ ثم احسبنسبة المردود المئوية للتفاعل.‏يستخلص أكسيد الرصاص(‏II‏)‏ بتحميص الجالينا؛كبريتيد الرصاص(‏II‏)،‏ في الهواء.‏PbS (s) + O 2 (g) → PbO (s) + S O 2 (g)a. زن المعادلة الكيميائية وحدد المردود النظري ل.b.89.PbS من كبريتيد الرصاص 200 g إذا سخن PbOما نسبة المردود المئوية إذا نتج 70.0 g من PbO؟لا يمكن حفظ محاليل حمض الهيدروفلوريك في أوعيةزجاجية؛ لأنه يتفاعل مع أكسيد السليكا في الزجاجلي ُنتج حمض سداسي الفلوروسيليسك H 2 SiF 6 حسبالمعادلة التالية:‏Si O 2(s) + 6H F (aq) → H 2 Si F 6(aq) + 2 H 2 O (l)إذا تفاعل 40.0 g SiO 2 مع 40.0 g HF ونتج :45.8 g H 2 SiF 6.a.b.c.d.a.90ما المادة الم ُحد ِّ دة للتفاعل؟ما الكتلة المتبقية من المادة الفائضة؟ما المردود النظري ل H؟ 2 SiF 6ما نسبة المردود المئوية؟تتحلل كربونات الكالسيوم CaCO 3 عند التسخين إلىأكسيد الكالسيومCaO وثاني أكسيد الكربون .CO 2ما المردود النظري ل CO 2 إذا تحلل ‎235.0‎؟ g CaCO 3ABCO 2 إذا نتج ‎97.5‎؟ CO 2 gb. ما نسبة المردود المئوية ل ِ5-14 38

.a.b.a.b.94.95.96.97.98.99.91يتم إنتاج الميثانول،‏ من تفاعل أول أكسيد الكربون معغاز الهيدروجين.‏CO + 2 H 2 → C H 3 OHإذا تفاعل 8.50 g من أول أكسيد الكربون مع كميةفائضة من الهيدروجين ونتج 8.52 g من الميثانول،‏فأكمل الجدول 5-4، واحسب نسبة المردود المئوية.‏C H 3 OH(l)32.05 g/mol54CO(g)8.50 g28.01 g/mol.92الفوسفور P4: يح ُ ضر َّ تجاري ّ ًا بتسخين مزيج من فوسفاتالكالسيوم ) 4 4 ،Ca 3 (PO والرمل ،SiO 2 وفحم الكوك C فيفرن كهربائي وتتضمن العملية خطوتين هما:‏2C a 3 (P O 4 ) 2(s) + 6Si O 2(s) → 6CaSi O 3(l) + P 4 O 10(g)P 4 O 10(g) + 10 C (s) → P 4(g) + 10C O (g).93يتفاعل P 4 O 10 الناتج عن التفاعل الأول مع الكميةالفائضة من الفحم في التفاعل الثاني.‏ حدد المردودالنظري ل P 4 إذا سخن ) 4 4 250 g Ca 3 (PO و 400.0 gSiO 2 مع ً ا،‏ و حدد نسبة المردود المئوية ل P، 4 إذا كانالمردود الفعلي ل P 4 يساوي g) (45.0 .يتكون الكلور من تفاعل حمض الهيدروكلوريك معأكسيد المنجنيز وفق ً ا للمعادلة الموزونة التالية:‏Mn O 2 + 4HCl → MnC l 2 + C l 2 + 2 H 2 Oاحسب المردود النظري ونسبة المردود المئوية للكلورإذا تفاعل 96.9 g MnO 2 مع ،50.0 g HCl وكان المردودالفعلي ل Cl 2 هو(‏g (20.0 .يتفاعل كبريتيد الأمونيوم مع نترات النحاس II منخلال تفاعل إحلال مزدوج.‏ ما النسبة المولية التييمكنك استخدامها لتحديد عدد مولات نتراتالأمونيوم NH 4 NO 3 الناتجة إذا عرفت عدد مولاتكبريتيد النحاس CuS II ؟عند تسخين أكسيد النحاسII مع غاز الهيدروجين ينتجعنصر النحاس والماء.‏ ما كتلة النحاس الناتجة،‏ إذا تفاعل32.0 g من أكسيد النحاس II؟تلوث الهواء يتحول أكسيد النيتروجين الملوث والموجودفي الهواء بسرعة إلى ثاني أكسيد النيتروجين عندما يتفاعلمع الأكسجين.‏اكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.‏ما النسبة المولية التي يمكن استخدامها لتحويلمولات أكسيد النيتروجين إلى مولات ثاني أكسيدالنيتروجين؟التحليل الكهربائي:‏ حدد المردود النظري ونسبة المردودالمئوية لغاز الهيدروجين إذا تم تحليل 36.0 g من الماءكهربائي ّ ًا لإنتاج 3.80 g من غاز الهيدروجين إضافة إلىالأكسجين.‏حل ّل واستنتج:‏ تم الحصول في إحد التجارب علىنسبة مردود مئوية 108%، فهل هذه النسبة ممكنة؟ وضحذلك.‏ افترض أن حساباتك صحيحة،‏ فما الأسباب التيقد تفسر مثل هذه النتيجة؟لاحظ واستنتج:‏ حدد ما إذا كان أي من التفاعلاتالتالية يعتمد على المادة الم ُحد ِّ دة للتفاعل ، ثم حدد تلكالمادة.‏تحلل كلورات البوتاسيوم لإنتاج كلوريدالبوتاسيوم والأكسجين.‏تفاعل نترات الفضة مع حمض الهيدروكلوريكلإنتاج كلوريد الفضة وحمض النيتريك.‏39

.a.b.c100. طبق:‏ أجر الطلاب تجربة لملاحظة المواد الم ُحد ِّ دةوالفائضة،‏ فأضافوا كميات مختلفة من محلول فوسفاتالصوديوم Na 3 PO 4 إلى الكؤوس،‏ ثم أضافوا كمية ثابتةمن محلول نترات الكوبالت (II) ،Co(NO 3 ) 2 وحركواالمحاليل،‏ ثم تركوها في الكؤوس طوال اليوم.‏ وفي اليومالتالي وجدوا أن كلا ّ ً منها يحتوي على راسب أرجواني.‏سكب الطلاب السائل الطافي من كل كأس علىحدة،‏ وقسموه إلى قسمين،‏ ثم أضافوا نقطة من محلولفوسفات الصوديوم إلى القسم الأول،‏ ونقطة من محلولنترات الكوبالت إلى القسم الثاني،‏ وأدرجوا بياناتهم التيحصلوا عليها في الجدول 5-5 على النحو التالي:‏Na 3 PO 4 CoNO 3 2 55 CONO 3 2 Na 3 PO 4CONO 3 2 Na 3 PO 410.0 mL 5.0 mL 110.0 mL10.0 mL10.0 mL10.0 mL15.0 mL20.0 mL.a.b234راسبأرجوانيلا يوجدراسبلا يوجدراسبلا يوجدراسبلا يوجدراسبراسبأرجوانيراسبأرجوانيراسبأرجوانياكتب معادلة كيميائية موزونة لهذا التفاعل.‏حدد بناء ً على النتائج،‏ المادة الم ُحد ِّ دة للتفاعلوالفائضة لكل تجربة.‏101. صمم تجربة لتحديد نسبة المردود المئوية لكبريتاتالنحاس(‏II‏)‏ اللامائية من خلال تسخين كبريتاتالنحاس(‏II‏)‏ المائية لإزالة الماء.‏102. طبق:‏ يمكنك إعادة اشعال النار في الخشب بعدخمودها بتحريك الهواء الذي فوقها.‏ وضح،‏ اعتماد ً ا علىالحسابات الكيميائية،‏ لماذا تشتعل النار من جديد عندماتحرك الهواء من فوقها؟103. عند تسخين 9.59 g من أكسيد الفناديوم مع الهيدروجين،‏ينتج الماء وأكسيد فانديوم آخر كتلته (g 8.76). وعندتعريض أكسيد الفانديوم الثاني لحرارة إضافية مع وجودالهيدروجين تتكون 5.38 g من الفانديوم الصلب .حدد الصيغ الجزيئية لكلا الأكسيدين.‏اكتب معادلة كيميائية موزونة لكل خطوة منخطوات التفاعل.‏حدد كتلة الهيدروجين الضرورية لإكمال هذاالتفاعل.‏.a.b.c.d.104.105.106.107لقد لاحظت أن ذوبان السكر في الشاي الساخن أسرعمنه في الشاي البارد.‏ لذا فقد قررت أن الارتفاع في درجةالحرارة يزيد من سرعة ذوبان السكر في الماء.‏ فهل هذهالعبارة فرضية أم نظرية؟اكتب التوزيع الإلكتروني لذرات العناصر التالية:‏الفلورالتيتانيومالألومنيومالرادوناشرح لماذا توجد اللافلزات الغازية على صورة جزيئاتثنائية الذرة،‏ مع أن غازات العناصر الأخر موجودة فيصورة ذرة واحدة فقط.‏اكتب معادلة موزونة لتفاعل البوتاسيوم مع الأكسجين.‏40

.110.111.112.108تلوث الهواء ابحث في ملوثات الهواء الناتجةعن احتراق الجازولين في محرك السيارة،‏ ناقشالملوث ّات الشائعة والتفاعل الذي ينتجها،‏ موضح ً اباستخدام الحسابات الكيميائية،‏ كيف يمكنتخفيف نسبة كل ملوث إذا ازداد عدد الأشخاصالذين يستخدمون النقل الجماعي؟زن المعادلة الظاهرة في الشكل 5-15. وإذا كانتخنفساء تختزن 100 mg من الهيدروكونين مع50 mg من فوق أكسيد الهيدروجين،‏ فأي المادتينمحد ِّ دة للتفاعل؟ما المادة الفائضة؟ وما الكتلة المتبقية منهابالملجرام؟كم mg ينتج من البنزوكوينين؟109. عملية هابر تعد نسبة المردود المئوية للأمونيومالناتجة عن اتحاد الهيدروجين مع النيتروجين تحتالظروف العادية قليلة للغاية.‏ إلا أن عملية هابرتؤدي إلى اتحاد الهيدروجين والنيتروجين تحتمجموعة ظروف ص ُ م ّ مت لكي تزيد النواتج.‏ابحث في الظروف المستخدمة في عملية هابر،‏وبين أهمية تطوير هذه العملية.‏الدفاع الكيميائي تنتج الكثير من الحشرات فوقأكسيد الهيدروجين H 2 O 2 والهيدروكونين (OH) 2 C 6 H 4.وقد استغلت بعض أنواع الخنافس هذه القدرة وقامتبخلط هذه المواد الكيميائية بعامل مساعد،‏ فكانتالنتيجة تفاعلا كيميائي ّ ًا طارد ً ا للحرارة ورذاذ ً ا كيميائي ّ ًاساخن ًا مهيج ً ا لأي مفترس.‏ يأمل الباحثون في استخدامطريقة مماثلة لإشعال المحركات التوربينية للطائرة.‏ويوضح الشكل 5-15 المعادلة الكيميائية غير الموزونةالتي تنتج الرذاذ.‏OH+ H 2 O 2 + H 2 O + O 2 +OHOC 6 H 4 (OH) 2 C 6 H 4 O 2O5-15 41

تعتمد الحسابات الكيميائية على:‏ثابت أفوجادروالنسب المولية الثابتةقانون حفظ المادةقانون حفظ الطاقةاستعن بالرسم الآتي للإجابة عن الأسئلة من 2 إلى 4.يتحلل أكسيد الزئبق الأحمر تحت تأثير الحرارة العاليةليكون فلز الزئبق وغاز الأكسجين حسب المعادلةالآتية:‏2HgO (s) → 2Hg (l) + O 2(g)فإذا تحللت 3.55 mol HgO لتكوين 1.54 mol O 2وHg 618، g فما نسبة المردود المئوية لهذا التفاعل؟.5.c.d.a.b.142.5%86.8%.c.d13.2%56.6%.a.bAgNO 3100.0 gNaCl700.0 gKClO 3200.0 gNa 2 CO 3500.0 gCa(OH) 2300.0 gNaH 2 PO 4350.0 gيحضر فلز الفضة النقي باستخدام التفاعل الآتي:‏Cu (s) + 2AgNO 3(aq) → 2Ag (s) + Cu(NO 3 ) 2(aq)ما كتلة فلز النحاس بالجرامات المطلوبة للتفاعل معAgNO 3 تمام ً ا؟100.0 g.d74 g.c37.3g.b18.0gتعد طريقة لي بلانك الطريقة التقليدية لتصنيع هيدروكسيدالصوديوم حسب المعادلة الآتية:‏Na 2 CO 3(aq) + Ca(OH) 2(aq) → 2NaOH (aq) + CaCO 3ما الحد الأعلى لعدد المولات ل NaOH الناتجة باستخدامكميات المواد الكيميائية المتوافرة .4.720 mol9.430 mol.c.d4.050 mol8.097 molيتم تحضير مركب ثنائي الهيدروجين بيروفوسفاتالصوديوم ،Na 2 H 2 P 2 O 7 والمعروف بالاسم الشائعمسحوق الخبز-‏ بتسخين Na 2 H 2 PO 4 إلى درجة حرارةعالية حسب المعادلة الآتية:‏استعن بالرسم الآتي للإجابة عن السؤالين 6 و 7.1 …QhódG ∫hó÷GYY2YY Y 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12YYYYYYZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZYYZZZ1813 14 15 16 17 YWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWX X X X X X X X X X X X X XX X X X X X X X X X X X X Xأي العناصر له أكبر نصف قطر ذري في دورته ؟Z.dY.cأي مجالات الطاقة الفرعية الآتية توجد فيها إلكتروناتالعناصر المصنفة ‏(‏W‏)؟f.dD.cما عدد مولات تيتانيت الكوبلت Co 2 TiO 4 III الموجودةفي 7.13 g من المركب؟Xp.b.bW2.39× 10 1 mol3.10×10 - 2mol3.22×10 1 mol4.17×10 - 2mol2.28×10 - 2molS.a.a.a.b.c.d.e.6.7.82 NaH 2 PO 4(s) → Na 2 H 2 P 2 O 7(s) + H 2 O (g)فإذا كانت الكمية المطلوبة ، 444.0 g Na 2 H 2 P 2 O 7 فكمجرام ً ا من NaH 2 PO 4 يلزم شراؤها لإنتاج هذه الكمية من.a.a.b.2.3.494.00 g480.0 g.c.dNa؟ 2 H 2 P 2 O 70.000g .a130.0 g .b42

يشتعل (CH 3 ) 2 N 2 H عند ملامسته لرابع أكسيد ثنائيالنيتروجين . N 2 O 4(CH 3 ) 2 N 2 H 2(l) + 2 N 2 O 4(l) → 3N 2(g) + 4H 2 O (g) + CO 2(g).a.9ولأن هذا التفاعل ينتج كمية هائلة من الطاقة عن كميةقليلة من المواد المتفاعلة،‏ فقد استعمل لنقل الصواريخفي رحلات أبولو للقمر.‏ فإذا استهلك 18.0 mol منرابع أكسيد ثنائي النيتروجين في هذا التفاعل،‏ فما عددمولات غاز النيتروجين الناتجة؟استخدم الأشكال الآتية للإجابة عن الأسئلة من 10 إلى 14.استخدم الجدول الآتي في الإجابة عن السؤالين 15 و 16.kJmol الصوديومالماغنسيومالألومنيومالسليكونالفوسفورالسيلينيومالكلورالأرجون49673657878710121000125115211112131415161718.15.16مث ّل البيانات السابقة بياني ّ ًا،‏ وضع العدد الذري علىالمحور السيني.‏وضح الخط الذي تتغير فيه طاقة التأين،‏ وكيف ترتبطإلكترونات تكافؤ العنصر؟.d.e.bC09-23C-828378-08.cC09-23C-828378-08C09-23C-828378-08C09-23C-828378-08.10.11.12.13.14أي الأشكال أعلاه يمثل جزيء كبريتيد الهيدروجين؟أي الأشكال يمثل جزيئات لها أربعة أزواج مرتبطة منالإلكترونات ولا تحتوي أي زوج من الإلكترونات غيرالمرتبطة؟أي الأشكال ي ُعرف بالشكل الهرمي؟أي الأشكال يمثل ثاني أكسيد الكربون؟أي الأشكال يمثل جزيئ ًا فيه مجالات مهجنة من نوعsp؟ 243

حالات المادة States of Matterالفكرة العامة تفسر نظرية الحركة الجزيئيةالخصائص المختلفة للمواد الصلبة والسائلةوالغازية.‏6-1 الغازات•الفكرة الرئيسة تتمد ّ د الغازات وتنتشر،‏ كماأنها قابلة للانضغاط؛ لأنها ذات كثافة منخفضة،‏وتتكون من جسيمات صغيرة جد ّ ً ا دائمة الحركة.‏6-2 قوى التجاذبالفكرة الرئيسة تحد ّ د القو بين الجزيئية -ومنها قو التشتت،‏ والقو الثنائية القطبية،‏والروابط الهيدروجينية - حالة َ المادة عند درجةحرارة معينة.‏6-3 المواد السائلة والمواد الصلبةالفكرة الرئيسة لجسيمات المواد الصلبةوالسائلة قدرة محدودة على الحركة،‏ كما يصعبضغطها بسهولة.‏6-4 تغيرات الحالة الفيزيائيةالفكرة الرئيسة تتغير حالة المادة عند إضافةالطاقة إليها أو انتزاعها منها.‏حقائق كيميائيةيحتوي مقياس اليود للحرارة على عدةجرامات من اليود داخل كرة محكمةالإغلاق.‏عندما ترتفع درجة حرارة الجو يتحو ّ لاليود مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالةالغازية.‏كلما ارتفعت درجة الحرارة أصبح اللونالبنفسجي داكن ًا أكثر.‏••44

تختلف السوائل في خواصها الفيزيائية؛ من حيث اللونوالكثافة وسرعة الانسياب وغيرها.‏ فمثلا ً نصف شرابالقيقب،‏ والعسل،‏ وبعض الزيوت أنها ثقيلة؛ إذ لا تنساببسهولة مقارنة بالماء.‏A B C D AE BF AC G BD H CE I DF J EG K FH L GIM HJ N IK O JLPKM NL MO .1 NPO P.2.3.4.5اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏املأ مخبار ً ا مدر ّ ج ً ا ب 100 ml من الماء.‏ثبت بمساعدة زميلك مسطرة رأسي ًاإزاء المخبار،‏ ثم أسقط كرة زجاجية صغيرة ‏(أو أيجسم كروي صغير)‏ من النقطة المحد ّ دة على المسطرةفوق سطح الماء.‏ استعن بساعة الإيقاف لحسابالزمن الذي تستغرقه حتى تصل إلى قاع المخبار.‏سجل هذا الزمن في جدول البيانات.‏كر ّ ر الخطوتين 2 و‎3‎ مرتين أخريين،‏ وذلك بإسقاطالكرة من الارتفاع نفسه في كل مرة،‏ ثم احسبمتوسط زمن وصول الكرة إلى القاع في المحاولاتالثلاث.‏كر ّ ر الخطوات 2-4 باستخدام زيت نباتي بدلا ً منالماء.‏.1.2قارن بين متوسط زمن سقوط الكرة في السائلين.‏استنتج العلاقة بين الزمن الذي سجلته في كل مرة،‏وبين مد انسيابية السائل في أثناء سكبه.‏ كيف تؤثر درجة حرارة السائل في سرعة الكرةالمتحركة فيه؟ كو ّ ن فرضية،‏ ثم ّ صم ّ م تجربة للتحقق منفرضيتك.‏1 اثن ِ ورقة عندمنتصفها طولي ّ ًا،‏ على أن تكونالحافة الخلفية أطول من الحافةالأمامية 2 cm تقريب ًا.‏2 اطو ِ الورقة لتشك ّ لثلاثة أجزاء متساوية.‏3 افتح الورقة على أنتعود إلى الوضع السابق،‏ ثمقص ّ الجزء الأمامي عند موضعالثني لكي تحصل على 3 أجزاء.‏4 سم ِّ الأجزاء الثلاثةعلى النحو الآتي:‏غازية،‏ سائلة،‏ صلبة.‏ اعمل المطويةالآتية لتساعدك على تلخيصالمعلومات عن حالات المادةالثلاث.‏ المطويات 6-2ولخص المعلومات عن حالات المادة الثلاث كلا ّ ً منهاتحت العنوان المناسب لها في أثناء قراءتك لهذا الدرس.‏محتو هذا الفصل ونشاطاته ارجع إلى لمراجعةالموقع:‏C05-01A-874637C05-01A-874637C05-01A-874637C05-01A-87463745www.obeikaneducation.com

الغازات Gases6-1اهداف نظرية الحركة الجزيئيةلتفسير سلوك الغازات.‏ تأثير الكتلة في سرعةالانتشار والتدفق.‏ كيفية قياس ضغط الغازوحساب الضغط الجزئي له.‏مراجعة المفردات الطاقة الناشئةعن الحركة.‏المفردات الجديدةنظرية الحركة الجزيئيةالتصادم المرندرجة الحرارةالانتشارقانون جراهام للتدفقالضغطالبارومترباسكالالغلاف الجويقانون دالتون للضغوطالفكرةالرئيسة إذا ن ِمت َ على مرتبة فيها هواء مضغوط فلا بد أنك ستلاحظ الفرقبينها وبين النوم على الأرض!‏ ولا بد أنك شعرت بالدفء والراحة عندما استخدمت المرتبةالتي اكتسبت خصائصها من خصائص جسيمات الهواء التي ض ُ غطت في داخلها.‏نظرية الحركة الجزيئيةThe Kinetic-Molecular Theoryلقد تعلمت سابق ً ا أن تركيب المادة ‏(نوع الذرات المكونة)‏ وبنيتها ‏(ترتيب الذرات)‏ يحددانالخصائص الكيميائية للمادة،‏ كما أنهما يؤثران في خصائصها الفيزيائية أيض ً ا.‏ وبالاعتماد علىالمظهر الخارجي للمادة يمكنك التمييز بين الذهب والجرافيت والزئبق،‏ كما هو موض ّ ح فيالشكل 6-1. وعلى النقيض من ذلك تبدي المواد التي تكون في الحالة الغازية عند درجةحرارة الغرفة خصائص فيزيائية متشابهة على الرغم من اختلاف بنيتها.‏ فلماذا توجداختلافات يسيرة بين سلوكات الغازات؟ ولماذا تختلف الخصائص الفيزيائية للغازات عنخصائص المواد السائلة والصلبة؟لقد عرف العلماء مع بداية القرن الثامن عشر كيف يمكن جمع النواتج الغازية عن طريقإحلالها محل الماء،‏ ولكنهم يستطيعون الآن مراقبة كل غاز،‏ وقياس خصائصه على حدة.‏اقترح الكيميائيان لدويغ بولتزمان وجيمس ماكسويل Boltzman and Maxwell عام‎1860‎م ‏-كل منهما على حدة - نموذج ً ا لتفسير خصائص الغازات.‏ وقد ع ُ رف هذا النموذجبنظرية الحركة الجزيئية؛ وذلك لأن الغازات جميعها التي اختبرها بولتزمان وماكسويلتتكون من جسيمات؛ حيث للأجسام المتحركة طاقة تسمى طاقة حركية.‏ وتصف نظريةالحركة الجزيئية سلوك المادة بالاعتماد على حركة جسيماتها.‏ ولقد وضع هذا النموذج عدةافتراضات حول حجم جسيمات الغاز وحركتها وطاقتها.‏ 6-1 46

6-2C13-01C-828378-08الغازات من جسيمات ذات حجوم صغيرة جد ّ ً ا مقارنة بحجوم تتكونالفراغات التي تفصل بينها،‏ كما أنها متباعدة،‏ لذلك تنعدم قو التجاذب والتنافر فيما بينها.‏ إن ّ حركة جسيمات الغاز مستمرة وعشوائية،‏ وتتحرك في خط مستقيمحتى تصطدم بجسيمات أخر أو بجدار الوعاء الذي توجد فيه،‏ كما يبين الشكل 6-2.وتعد التصادمات بين جسيمات الغاز مرنة.‏ وفي التصادم المرن لا ت ُفقد الطاقة الحركية،‏ولكنها تنتقل بين الجسيمات المتصادمة.‏ هناك عاملان يحددان الطاقة الحركية للجسيم،‏ هما:‏ كتلة الجسيم،‏وسرعته.‏ ويمكن التعبير عن الطاقة الحركية للجسيم بالعلاقة الآتية:‏KE = 1 _2 m v 2حيث:‏ = KE الطاقة الحركية،‏ = m كتلة الجسيم،‏ = v سرعة الجسيم المتجهة.‏نجد أن لجسيمات عينة من غاز معين الكتلة نفسها،‏ إلا ّ أنه ليس لها السرعة نفسها،‏ لذلكليس لها كمية الطاقة الحركية نفسها.‏ ولذا تستخدم درجة الحرارة مقياس ً ا لمتوسط الطاقةالحركية لجسيمات المادة.‏تفسير سلوك الغازات Explaining the Behavior fo Gasesتساعد نظرية الحركة الجزيئية على تفسير سلوك الغازات؛ إذ تسمح حركة الجسيمات الدائمةمثلا ً للغاز أن يتمدد حتى يملأ الوعاء الموجود فيه تمام ً ا،‏ كما يحدث عند ملء كرة بالهواء،‏ أوعند نفخ بالون بالهواء،‏ حيث تنتشر جسيمات الغاز،‏ وتتوزع لتملأ الوعاء كله.‏ تذكر أن الكثافة هي كتلة الجسم في وحدة الحجم،‏ وأن كثافة غاز الكلورعند درجة حرارة 20°C تساوي(‏ × 10 3- g/ml 2.95 )، وكثافة الذهب الصلب تساويg/ml) 19.3). لذا فإن كثافة الذهب تزيد على كثافة الكلور 6500 مرة تقريب ًا.‏ ولا يمكن أنيعز هذا الفرق الكبير بين الكثافتين إلى الاختلاف بين كتلة ذرات الذهب وجسيمات الكلورفقط ‏(حوالي 3:1). كما تنص نظرية الحركة الجزيئية على وجود فراغ كبير بين جسيمات الغاز،‏لذلك يكون عدد جسيمات الكلور أقل من عدد ذرات الذهب في الحجم نفسه.‏غاز / (Gas)يأتي أصلها من الكلمةاللاتينية ،chaos ومعناهافراغ.‏47

6-3 إذا عصرت وسادة من البولسترين بالضغط عليها فإن حجمهايقل؛ وذلك لأن ّ قطع البولسترين تحتوي على فراغات كبيرة مملوءة بالهواء.‏ وتسمحالفراغات بين جسيمات الهواء الذي يملأ فراغات البولسترين بانضغاط الهواء.‏ وعندالتوقف عن الضغط تعمل حركة جسيمات الهواء العشوائية على ملء الفراغات مرةأخر‏،‏ فتعود الوسادة إلى وضعها السابق.‏ ويوضح الشكل 6-3 ما يحدث لكثافة الغازالموجود في وعاء في أثناء انضغاطه وتمدده.‏ وفق ً ا لنظرية الحركة الجزيئية،‏ فإنه لا أهمية لقو التجاذب بينجسيمات الغاز.‏ ولهذا تنساب هذه الجسيمات بسهولة ويتجاوز بعضها بعض ً ا،‏ و يكونالمكان الذي ينساب فيه الغاز في كثير من الأحيان مشغولا ً بغاز آخر،‏ وتتسبب الحركةالعشوائية لجسيمات الغازات باختلاط بعضها ببعض،‏ حتى يصبح توزيع الغازاتالمختلطة متساوي ًا.‏يصف الانتشار حركة تداخل المواد مع ً ا،‏ وقد يكون هذا المصطلح حديث ًا،‏ ولكن عمليةالانتشار مألوفة لك.‏ فأنت تشم رائحة الطعام عند طهيه في أرجاء المنزل كلها؛ بسببانتشار جسيمات الغاز من منطقة ذات تركيز عال ‏(وهي في هذه الحالة المطبخ)‏ إلى منطقةذات تركيز منخفض ‏(باقي أرجاء المنزل).‏أما التدفق فهو عملية ذات صلة بالانتشار،‏ ويحدث التدفق عندما يخرج الغاز من خلالثقب صغير.‏ فما الذي يحدث مثلا ً عند ثقب إطار سيارة أو بالون؟ قام توماس جراهامفي عام ‎1846‎م بإجراء تجربة لقياس معدل سرعة تدفق غازات مختلفة عند درجة الحرارةنفسها،‏ وقد صمم تجربته بحيث تتدفق الغازات إلى مكان لا توجد فيه مادة.‏ وقد اكتشفوجود علاقة عكسية بين معدل سرعة التدفق وكتلة الغاز المولية.‏قانون جراهام للتدفق ينص على أن معدل سرعة تدفق الغاز يتناسب تناسب ً ا عكسي ّ ًا معالجذر التربيعي للكتلة المولية.‏__ 1_________√قانون جراهام:‏الكتلة الموليةαمعدل التدفق يتناسب معدل انتشار أو تدفق الغاز عكسي ّ ًا مع الجذر التربيعي للكتلة المولية له.‏48

= √ تعتمد سرعة الانتشار بالدرجة الأولى على كتلة الجسيمات؛ حيث تنتشر الجسيمات الخفيفة أسرع منالثقيلة.‏ ويمكن وصف متوسط الطاقة الحركية للغازات المختلفة عند درجة الحرارة نفسها بالمعادلة.KE = ½ m v 2 ومع ذلك فإن كتلة جسيمات الغاز تختلف من غاز إلى آخر.‏ وحتى يكون للجسيماتالخفيفة متوسط الطاقة الحركية للجسيمات الثقيلة لا بد أن يكون نفس متوسط سرعاتها المتجهة أكبر.‏وينطبق قانون جراهام أيض ً ا على معدل سرعة الانتشار،‏ وهذا منطقي؛ إذ تنتشر الجسيمات الثقيلة أبطأمن الجسيمات الخفيفة عند درجة الحرارة نفسها.‏ يمكنك باستخدام قانون جراهام كتابة نسبة رياضيةللمقارنة بين معدل انتشار غازين.‏‏__الكتلة المولية ل B‏__معدل انتشار Aمعدل انتشار B الكتلة المولية ل Aلماذا يعتمد معدل الانتشار على كتلة الجسيمات؟ 6136.0، g/mol والكتلة المولية لكلوريد الهيدروجين هي 17.0 g/mol إذا كانت الكتلة المولية للأمونيا هي فاحسب نسبة معدل انتشارهما.‏1 تحليل المسألة المعطيات هي الكتل المولية لكل من الأمونيا وكلوريد الهيدروجين.‏ ولإيجاد نسبة معدل انتشارهمااستخدم معادلة قانون جراهام للتدفق.‏الكتلة المولية لكلوريد الهيدروجين 36.0 g/mol HCl= √ الكتلة المولية للأمونيا 17.0 g/mol = NH 32 حساب المطلوب36.5gmolHCl17.0 g/mol=NH 3 نسبة معدل الانتشار=‏ ؟‏__معدل انتشار NH 3معدل انتشار HCl‏__الكتلة المولية ل HClالكتلة المولية ل NH 31.47 =17.0 g/mol√ 36.5 g/mol___________=.1.2.3نسبة معدل الانتشار = 1.473 تقويم اجابةإن النسبة التقريبية 1.5 منطقية؛ حيث إن كتلة الأمونيا هي نصف كتلة كلوريد الهيدروجين.‏ كما أن قيم الكتل المولية تحتويعلى ثلاثة أرقام معنوية،‏ وكذلك الإجابة.‏ لاحظ أن وحدات القياس قد ألغى بعضها بعض ً ا.‏ وتكتب الإجابة في صورةصحيحة دون أي وحدة قياس.‏احسب نسبة معدل التدفق لكل من النيتروجين N 2 والنيون .Neاحسب نسبة معدل الانتشار لكل من أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.‏ما معدل تدفق غاز كتلته المولية ضعف الكتلة المولية لغاز يتدفق بمعدل 3.6 mol/min ؟49

6-4ضغط الغاز Gas Pressureهل سبق أن شاهدت شخص ً ا يحاول المشي على الثلج أو الوحل أو على الأسفلت الساخنوهو ينتعل حذاء ً له كعب عال ٍ ؟ من المحتمل أن تكون قد لاحظت غوص الكعب العاليفي تلك السطوح اللينة.‏ يوضح الشكل 6-4 سبب غوص قدم من ينتعل كعب ًا عالي ًا،‏ بينمالا يكون الأمر كذلك لمن ينتعل نعلا ً مسطح ً ا.‏ يعتمد تأثير القوة الضاغطة على السطحاللين في كلتا الحالتين على كتلة الشخص؛ حيث تتوزع القوة الضاغطة على مساحةكبيرة في حالة انتعال حذاء مسطح النعل.‏ ويعرف الضغط بأنه القوة الواقعة على وحدةالمساحة.‏ فمساحة قاعدة الحذاء المسطح النعل أكبر من مساحة قاعدة الكعب العالي،‏ولذلك يكون الضغط الواقع من الحذاء المسطح النعل على السطوح اللينة أقل من ضغطالحذاء ذي الكعب العالي.‏تبذل جسيمات الغاز ضغط ً ا عندما تصطدم بجدران الوعاء المحصورة فيه.‏ ولأن كتلة جسيمالغاز صغيرة فإن الضغط الذي تبذله هذه الكتلة صغير أيض ً ا.‏ وعلى أي حال فإن الوعاءالذي سعته لتر يمكن أن يستوعب 10 22 من جسيمات الغاز.‏ وبهذا العدد من الجسيماتالمحصورة مع ً ا داخل الوعاء يكون الضغط الناشئ عن اصطدامها بالجدران كبير ًا.‏ يحيط بالكرة الأرضية طبقة الغلاف الجوي التي تمتد مئات الكيلومتراتنحو الفضاء.‏ ولما كانت جسيمات الهواء تتحرك في كل اتجاه فإنها تبذل ضغط ً ا في كلالاتجاهات،‏ وهو ما يعرف بالضغط الجوي أو ضغط الهواء.‏ ويتفاوت هذا الضغط منمكان إلى آخر فوق سطح الأرض.‏ ولأن تأثير الجاذبية في سطح الأرض كبير فإن جسيماتالهواء تكون كثيرة وقريبة من سطح الأرض،‏ بينما تقل كل ّما ارتفعنا إلى أعلى؛ حيث يقلتأثير الجاذبية الأرضية هناك.‏ ويكون عدد جسيمات الهواء فوق المرتفعات العالية أقل،‏فيسب ّب ضغط ً ا أقل من ضغط الأماكن المنخفضة،‏ حيث يكون تركيز جسيمات الهواء فيهاأكبر.‏ ولذلك فإن ضغط الهواء في الأماكن المرتفعة أقل مما هو عند مستو سطح البحر.‏ويبلغ الضغط الجوي عند سطح البحر كيلوجرام ً ا لكل سنتمتر مربع تقريب ًا.‏50

6-5 760 mmC13-05C-828378-08 6-6 لقد كان عالم الفيزياء الإيطالي إيفانجيلستا تورشلي‏(‏‎1608-1647‎م)‏ أول من أثبت وجود ضغط للهواء؛ فقد لاحظ أن مضخةالماء لا يمكنها أن تضخ الماء إلى ارتفاع يتجاوز عشرة أمتار.‏ وقد افترض أنارتفاع السائل في أنبوب يختلف باختلاف كثافته.‏ ولاختبار هذه الفرضيةصم ّ م تورشلي جهاز ً ا،‏ كما هو موضح في الشكل 6-5، حيث ملأ أنبوب ًازجاجي ّ ًا رفيع ً ا مغلق ً ا من أحد طرفيه بالزئبق،‏ وأغلق الطرف المفتوح بإبهامهلكيلا يسمح للهواء بالدخول،‏ ثم نك ّ س الأنبوب فوق حوض مملوء بالزئبق،‏ولاحظ انخفاض عمود الزئبق في الأنبوب 75cm تقريب ًا.‏ وهذا يؤيد فرضيةتورشلي؛ لأن كثافة الزئبق أكبر من كثافة الماء أربع عشرة مرة تقريب ًا.‏ يدعى الجهاز الذي صم ّ مه تورشلي البارومتر،‏ وهو أداة تستخدملقياس الضغط الجوي.‏ وكما أوضح تورشلي،‏ فإن ارتفاع مستو الزئبق فيالبارومتر عند سطح البحر يساوي 760 mm تقريب ًا.‏ ويحد ّ د ارتفاع الزئبققوتين،‏ إحداهما الجاذبية الأرضية المؤثرة في الزئبق بقوة ثابتة إلى أسفل،‏والأخر القوة المعارضة للجاذبية،‏ واتجاهها إلى أعلى،‏ وتكون بفعل الهواءالضاغط على سطح الزئبق إلى أسفل.‏ ويتغير ضغط الهواء بتغير درجة حرارةورطوبة الجو.‏ أداة تستخدم لقياس ضغط الغاز المحصور،‏ ويتكون من دورقمتصل بأنبوب على شكل U مملوء بالزئبق،‏ كما هو موضح في الشكل 6-6.وعند فتح الصمام الفاصل بين الدورق والأنبوب تنتشر جسيمات الغاز منالدورق إلى الأنبوب،‏ وتعمل الجسيمات المتدفقة على دفع الزئبق إلى أسفلالأنبوب.‏ ويتم إيجاد ضغط الغاز في الدورق عن طريق حساب الفرق فيارتفاع مستو الزئبق في طرفي الأنبوب.‏ إن وحدة قياس الضغط العالمية (SI) هيباسكال (Pa) نسبة إلى العالم الرياضي والفيلسوف الفرنسي بليز باسكال(1962 -1923). وقد اشتقت وحدة باسكال من وحدة قياس القوة العالميةنيوتن (N). وتساوي وحدة باسكال مقدار قوة واحد نيوتن لكل متر مربع) 2 .(1Pa=1N/m وما زالت مجالات كثيرة من العلوم تستخدم الوحداتالتقليدية لقياس الضغط.‏ فعلى سبيل المثال،‏ يسجل المهندسون الضغط علىأنه عدد الأرطال لكل بوصة (psi) ، ويسجل الضغط المقيس باستخدامالبارومترات أو المانومترات بالملمترات الزئبقية .(mmHg) وهناك وحدتانأخريان تعرف إحداهما تور (torr) والأخر بار .(bar)51

ويصل متوسط ضغط الهواء عند سطح البحر وعند درجة حرارة 0°C إلى(‏kPa 101.3). ويسجلضغط الهواء في العادة بوحدة قياس تعرف بالضغط الجوي ،(atm) حيث يساوي 760 mm Hgأو 760 torr أو 101.3. kPa ويقارن الجدول 6-1 بين وحدات القياس المختلفة للضغط.‏1kPa—0.009869 atm7.501 mm Hg7.501 torr0.145 psi100 kPa1atm61كيلو باسكال (kPa)الضغط الجوي (atm)101.3 kPa—760 mm Hg760 torr14.7 psi1.01 barملمترات زئبق Hg) (mmتور (torr)رطل/بوصة مربعة(psi or lb/i n 2 )بار (bar)مختبر تحليل البياناتعمل الرسوم البيانية واستخدامها.‏ 3.يغوص معظم الغطاسين في مواقع تقع عند مستو سطحالبحر أو قريبة منه،‏ إلا أن الغطاسين في ساسكاتشوانوألبرتا وكولومبيا البريطانية ‏(كندا)‏ وكذلك في المناطقالشمالية الغربية من الولايات المتحدة يغوصون في مناطقمرتفعة عن مستو سطح البحر.‏.1.2 استخدم البيانات الواردة في الجدول لعملرسم بياني للضغط الجوي مقابل الارتفاع.‏ عمق غطسك الحقيقي إذا كان مقياسالعمق يشير إلى 18 m ولكن ّك على ارتفاع 1800 mعن سطح البحر،‏ علما ً بأن مقياس العمق لا يعو ّ ضفرق هذا الارتفاع؟ تستخدم جداول الغطس لتحديد زمنالأمان للغطاس الذي يقضيه على عمق معين تحتالماء.‏ فما أهمية معرفة العمق الصحيح للغطسة؟يبين الجدول الآتي معامل تصحيح مقياس الضغطللغطس في مناطق مرتفعة عن سطح البحر.‏ m atm0.0 1.0000.7 0.9301.4 0.8642.0 0.8012.7 0.7433.20.688m06001200180024003000* أخذت البيانات من .Swatzky D 2000 الغوص علىالمرتفعات،‏ الجزء الأول.‏ مجلة الغطاس يونيو 2000.52

+1 mol He1 mol N 21 mol He + 1 mol N 2P 1P 2P Total1mol1mol 6-71mol وجد دالتون Dalton في أثناء دراسته لخصائصالغازات أن لكل غاز في خليط من الغازات ضغط ً ا خاص ّ ً ا به.‏ ويوضح الشكل 6-7قانون دالتون للضغوط الجزئية،‏ وينص على أن الضغط الكلي لخليط من الغاز يساوي مجموعالضغوط الجزئية للغازات التي في الخليط.‏ وتعرف نسبة ضغط كل غاز من الضغط الكليبالضغط الجزئي للغاز.‏ ويعتمد الضغط الجزئي للغاز على عدد مولاته،‏ وحجم الوعاء،‏ودرجة حرارة خليط الغازات،‏ ولكنه لا يعتمد على نوع الغاز.‏ ويكون الضغط الجزئي لمولواحد من أي غاز عند درجة حرارة وضغط معينين هو نفسه.‏ويلخص قانون دالتون بالمعادلة الموضحة أدناه:‏قانون دالتون للضغوط الجزئية للغازات P totalP 3 P 2P 1P n P total = P 1 + P 2 + P 3 + . . . P nلحساب الضغط الكلي لخليط الغازات أضف الضغوط الجزئية إلى كل الغازات مع ً ا.‏انظر إلى الشكل 6-7. ماذا يحدث عندما يتحد 1 mol من الهيليوم مع 1 mol من النيتروجينفي وعاء مغلق؟ بما أنه لم يتغير أي ٌّ من حجم الغازين أو عددي ْ جسيماتهما فسيكون الضغطمساوي ًا مجموع الضغوط الجزئية لهما.‏ الكلي53

62CO 2O 2 وثاني أكسيد الكربون إذا كان الضغط الكلي لخليط من الغازات مكو ّ ن ًا من الأكسجينN 2 يساوي 0.97، atm فاحسب الضغط الجزئي للأكسجين،‏ علما ً بأن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربونوالنيتروجين.(0.12 atm) وللنيتروجين 0.70 atm1 تحليل المسألة أعطيت الضغط الكلي لخليط الغازات والضغط الجزئي لغازين.‏ ولإيجاد الضغط الجزئي للغازالثالث في الخليط استخدم المعادلة التي تربط بين الضغوط الجزئية والضغط الكلي.‏P O 2= ? atmP N 2= 0.12 atmP C O 2= 0.70 atmP total = 0.97 atm2 حساب المطلوبP total = P N 2+ P C O 2+ P O 2P O 2= P total - P C O 2- P N 2P O 2= 0.97 atm - 0.70 atm - 0.12 atmP O 2= 0.15 atmP O 2P N 2 = 0.12 atm ،P CO 2 = 0.70 atm ،P total = 0.97 atm3 تقويم اجابة عند إضافة القيمة المحسوبة للضغط الجزئي للأكسجين إلى بقية الضغوط الجزئية يكون الناتجمساوي ّ ًا للضغط الكلي وهو (0.97). atm.4 الضغط الجزئي لغاز الهيدروجين في خليط من غاز الهيليوم وغاز الهيدروجين،‏ علما ً بأن الضغط الكلي.439 mm Hg والضغط الجزئي للهيليوم يساوي 600 mm Hg.5.6.74.56 وkPa 5.00 kPa الضغط الكلي لخليط غاز مكو ّ ن من أربعة غازات بضغوط جزئية على النحو الآتي:‏ و 3.02 kPa و 1.20 kPakPa الضغط الجزئي لغاز ثاني أكسيد الكربون في خليط من الغازات،‏ علما ً بأن ضغط الغازات الكلي يساوي 30.4 والضغوط الجزئية للغازين الآخرين هما 16.5kPa و 3.7kPa الهواء خليط من الغازات يحتوي على غاز النيتروجين بنسبة 78% وغاز الأكسجين 21% وغاز الأرجون 1%‏(وهناك كميات ضئيلة من الغازات الأخر‏).‏ فإذا علمت أن الضغط الجوي يساوي 760، mmHg فما الضغوطالجزئية لكل من النيتروجين والأكسجين والأرجون في الهواء؟54

6-2اهداف القو الجزيئية.‏ بين القو بين الجزيئية.‏مراجعة المفردات رابطةتتكون عندما يكون التشاركبالإلكترونات غير متساو ٍ.‏المفردات الجديدةقو التشتتالقو الثنائية القطبيةالرابطة الهيدروجينيةقوى التجاذب Forces of Attractionالفكرةالرئيسة62 تعلم أن الماء من المواد النادرة التي توجد في صورة صلب أو سائل أوغاز في الظروف العادية.‏ وهذه الخاصية الفريدة بالإضافة إلى الخصائص الأخر التيأودعها الخالق عز وجل فيه تجعله منبع هذه الحياة .القوى بين الجزيئية Intermolecular Forcesلو كان لجسيمات المادة جميعها عند درجة حرارة الغرفة متوسط الطاقة الحركية نفسه،‏ فماسبب وجود مواد غازية وأخر صلبة أو سائلة؟ تكمن الإجابة عن هذا التساؤل في قوالتجاذب في الجسيمات نفسها،‏ وفيما بينها.‏ وتسمى قو التجاذب التي تربط بين جسيمات المادةبروابط أيونية وتساهمية وفلزية بقو الترابط الجزيئية forces) intramolecular‏).ويعنيالمقطع intra ‏«داخل»،‏ بينما يعني المقطع molecular ‏«جزيئية»،‏ ويقصد بالجزيئية الذراتوالأيونات والجزيئات.‏ ويلخص الجدول 6-2 ما قرأته سابق ً ا عن قو الترابط الجزيئية .لا تمثل قو الترابط الجزيئية كافة قو التجاذب بين الجسيمات،‏ بل هناك قو تجاذبأخر تسمى القو بين الجزيئية forces) ،(intermolecular وهي قو بينية تربطبين جسيمات متشابهة،‏ مثل تلك التي بين جزيئات الماء،‏ أو بين جسيمات مختلفة مثل ذراتالكربون في الجرافيت،‏ وجسيمات السليلوز في الورق.‏ سنناقش في هذا الدرس ثلاثة أنواعمن القو بين الجزيئية،‏ هي:‏ قو التشتت،‏ والثنائية القطبية،‏ والروابط الهيدروجينية.‏وعلى الرغم من اختلاف هذه القو في قوتها بعضها عن بعض،‏ إلا أن القو بين الجزيئيةكلها أضعف من تلك القو الجزيئية.‏NaCl+-- +-+-+الأيونيةالشحنات السالبة والموجبة.‏H 2++التساهميةالنواة الموجبة والإلكترونات.‏المشتركةFe+ + + +++++الفلزيةالموجبةالفلزية الأيونات والإلكتروناتالمتحركة.‏56

δ −δ +δ −δ +δ 6-9-δ+δ تذكر أن جزيئات الأكسجين غير قطبية؛ لأن إلكتروناتها موزعة بالتساوي بينذرتي أكسجين ذات الكهروسلبية المتساوية.‏ ويمكن ضغط جزيئات الأكسجين وتحويلها إلىسائل تحت الظروف المناسبة.‏ وحتى يتكاثف الأكسجين لا بد من قو تجاذب بين جزيئاته.‏تسمى قوة الترابط بين جزيئات الأكسجين قو التشتت،‏ وتنتج هذه القو الضعيفة عن إزاحةمؤقتة في كثافة الإلكترونات في السحب الإلكترونية،‏ وتعرف قو التشتت أحيان ًا بقو لندن؛نسبة إلى الفيزيائي الألماني-‏ الأمريكي فريتز لندن الذي كان أول من وصف هذه القو‏.‏تذكر أيض ً ا أن حركة الإلكترونات دائمة داخل السحب الإلكترونية.‏ وعندما يقتربجزيئان أحدهما من الآخر ولا سيما عند تصادمهما فإن السحب الإلكترونية لأحدهماتتنافر مع السحب الإلكترونية للجزيء الآخر،‏ فتصبح كثافة الإلكترونات حولكل نواة ولو لحظة لكل سحابة إلكترونية أكبر في جهة عن الأخر‏،‏ فيشك ّ ل كلجزيء ثنائية قطبية مؤقتة.‏ وعند اقتراب ثنائيات الأقطاب المؤقتة بعضها من بعض تنشأقو تشتت ضعيفة بين مناطق الشحنات المختلفة لثنائية الأقطاب،‏ كما هو موضح فيالشكل 6-9 .سبب تكون قو التشتت.‏تنشأ قو التشتت بين الجسيمات كافة،‏ ولكنها قو ضعيفة بالنسبة إلى الجسيمات الصغيرة،‏ويزداد تأثيرها مع ازدياد عدد الإلكترونات.‏ لذلك كل ّما زاد حجم الجسيم تصبح قو التشتتأكثر قوة.‏ توجد مثلا ً عناصر الفلور والكلور والبروم واليود في صورة جزيئات ثنائية الذرة.‏تذكر أن عدد الإلكترونات في المدار قبل الأخير تزداد كلما اتجهت من الفلور نحو اليود مرور ً ابالكلور والبروم.‏ وكلما كان حجم جزيء الهالوجين كبير ًا تكو َّ ن فرق كبير بين المناطق الموجبةوالسالبة في ثنائيته القطبية المؤقتة،‏ والتي ينتج عنها قو تشتت كبيرة.‏57

δ-δ+δ+δ-δ-δ+δ-δ+δ-δ-δ+δ+δ-δ+δ+δ+δ-δ-δ+δ- 6-1058الفرق في قو التشتت يفسر سبب وجود كل ٍّ من الفلور والكلور في الحالة وهذاالغازية،‏ والبروم سائلا ً،‏ واليود صلب ًا عند درجة حرارة الغرفة .الحالة الفيزيائية لعنصر الأستاتين (At) عند درجةحرارة الغرفة،‏ مبين ًا سبب ذلك.‏ تحتوي الجزيئات القطبية على ثنائية قطبية دائمة،‏ أي أنبعض المناطق في الجزيء القطبي تكون سالبة جزئي ّ ًا دائما ً ، وبعضها الآخر يكونموجب ًا جزئي ّ ًا دائما ً ، مما يخلق تجاذب ًا بين هاتين المنطقتين المختلفتي الشحنة،‏ وهذا مايسمى ثنائية القطبية . أما الجزيئات القطبية المجاورة فتوجه نفسها،‏ بحيث تصطفالشحنات المتعاكسة مع ً ا .عندما تقترب جزيئات غاز كلوريد الهيدروجين بعضها من بعض تنجذب ذرةالهيدروجين الموجبة جزئي ّ ًا في الجزيء نحو ذرة الكلور في جزيء آخر،‏ والتيتكون سالبة جزئي ّ ًا.‏ يوضح الشكل 6-10 تجاذبات متعددة بين جزيئات كلوريدالهيدروجين؛ لأن ّ ثنائية القطبية دائمة في هذا الجزيء القطبي،‏ فمن المتوقع أنتكون القو الثنائية القطبية أقو من قو التشتت.‏ ويمكن أن يكون هذا التوقعصحيح ً ا في الجزيئات القطبية الصغيرة؛ إذ إن لها ثنائية قطبية كبيرة.‏ ومع ذلك

HHOOHOHHHHHOOHH 6-11فالكثير من الجزيئات القطبية ومنها جزيئات كلوريد الهيدروجين HCl الموضحةفي الشكل 6-10 تبقى قو التشتت فيها متفوقة على القو الثنائية القطبية.‏بين القو الثنائية القطبية وقو التشتت.‏ نوع خاص من القو الثنائية القطبية،‏ وتحدث بينالجزيئات التي تحتوي على ذرة هيدروجين مرتبطة مع ذرة صغيرة ذات كهرسلبيةكبيرة تحتوي على الأقل على زوج واحد من الإلكترونات غير المرتبطة.‏ وتتغلبعادة الروابط الهيدروجينية على كل من قو التشتت والقو الثنائية القطبية.‏ولكي تتكو ّ ن الرابطة الهيدروجينية لا بد للهيدروجين أن يرتبط إما مع ذرة فلورأو أكسجين أو نيتروجين؛ حيث تكون كهرسلبية هذه الذرات كافية لجعل ذرةالهيدروجين ذات شحنة جزئية موجبة،‏ وتكون هذه الذرات في الوقت نفسهصغيرة بقدر كاف يسمح لأزواج الإلكترونات غير المرتبطة فيها بالاقتراب منذرات الهيدروجين.‏ فعلى سبيل المثال،‏ لذرات الهيدروجين في جزيء الماء شحنةجزئية موجبة كبيرة،‏ ولذرة الأكسجين شحنة جزئية سالبة كبيرة،‏ وعند اقترابجزيئات الماء تنجذب ذرة الهيدروجين في الجزيء نحو زوج الإلكترونات غيرالمرتبط مع ذرة أكسجين في جزيء آخر،‏ كما هو موضح في الشكل 6-11.59

cca H + H + O → H — Oc°gb H + H + H + N →a H + H + O → H — HO10018.0H + H + H + H + C →C09-03C-828378-08—H—H — N——Ha H + H + O → H — Oc H + H + H + H + CC H— H-33.4 16.0 Hb H + H + H + N → H — Nb H + H + H + N →-16417.0HH———HHH — NHHH — C — H——C09-03C-828378-08 HHH + H + H + H + C →C09-03C-828378-08————H — C — H—H63الماء ) O (H 2الميثان ) 4 ( C Hالأمونيا ) 3 ( N Hتفسر الرابطة الهيدروجينية سبب وجود الماء في الحالة السائلة عند درجة حرارة الغرفة،‏بينما تكون المركبات المشابهة للماء في كتلتها في الحالة الغازية.‏ انظر إلى البيانات الواردةفي الجدول 6-3. من السهل تفسير الفرق بين الماء والميثان؛ فجزيئات الميثان غير قطبية،‏والقو الوحيدة التي تربط بين جزيئاتها هي قو التشتت الضعيفة.‏ أما الفرق بين الماءوالأمونيا فغير واضح؛ حيث يمكن لجزيئات هذين المركبين تكوين روابط هيدروجينية.‏ولأن الأمونيا تكون غاز ً ا عند درجة حرارة الغرفة فذلك يدل على أن قو الترابط بينجزيئات الأمونيا ليست قوية.‏ ولأن ذرات الأكسجين أكثر كهرسلبية من ذرات النيتروجينفإن الرابطة بين O-H في جزيء الماء أكثر قطبية من الرابطة بين N-H في الأمونيا.‏ ونتيجةلذلك فإن الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء أكثر قوة من الروابط الهيدروجينية بينالأمونيا.‏ جزيئات.14التقويم 6-2الخلاصةالقو في الجزيئية أقو من القو بينالجزيئية.‏قو التشتت قو بين الجزيئية بين أقطابمؤقتة.‏تحدث قو ثنائية القطبية بين الجزيئاتالقطبية.‏الفكرةالرئيسةفسر ما الذي يحد ّ د حالة المادة عند درجة حرارة معينة؟15. قارن بين القو بين الجزيئية،‏ ثم صف القو الجزيئية.‏16. قو ّ م أي ّ الجزيئات الآتية يستطيع تكوين روابط هيدروجينية،‏ وأيه ّ ا يحتويعلى قو التشتت فقط بوصفها قو بين الجزيئات؟ فسر إجابتك.‏HF .d HCl .c H 2 S .b H 2 .a،CH 417. تفسير البيانات هناك أربع روابط تساهمية أحادية في جزيء الميثان.C 8 كيفH 18بينما يوجد 25 رابطة تساهمية أحادية في جزيء الأوكتانيؤثر عدد الروابط في قو التشتت في كلا المركبين؟ وأي المركبين يكون فيالحالة الغازية عند درجة حرارة الغرفة،‏ وأيهما في الحالة السائلة؟60

6-3اهداف بين ترتيب الجسيمات فيكل من المواد الصلبة والسائلة.‏ العوامل التي تؤثر فياللزوجة.‏ العلاقة بين وحدة البناءوالشبكة البلورية.‏مراجعة المفرداتسطح عمودالسائل المنحني.‏المفردات الجديدةاللزوجةالتوتر السطحيعوامل خافضة للتوتر السطحيالصلب المتبلوروحدة بناءمتآصلمادة صلبة غير متبلورةالمواد السائلة والمواد الصلبةLiquids and Solidsالفكرةالرئيسة هل فكرت يوم ً ا لماذا يكون سكب الق َ ط ْ ر (Syrup) المحفوظ فيالثلاجة صعب ًا مقارنة بسكب القطر المحفوظ خارجها؟ لعلك تعلم أن تسخين القطريجعل سكبه سهلا ً.‏ ولكن لماذا تساعد زيادة درجة الحرارة على ذلك؟السوائل Liguidsعلى الرغم من أن نظرية الحركة الجزيئية قد ط ُ و ّ رت لتفسير سلوك الغازات،‏ إلا ّ أنه يمكنتطبيقها أيض ً ا على السوائل والمواد الصلبة،‏ آخذين في عين الاعتبار قو الترابط بينجسيماتها،‏ إضافة إلى الطاقة الحركية لجسيماتها.‏تعلم مما درست سابق ً ا أن السوائل تأخذ شكل الوعاء الذي توجد فيه،‏ ولكنها تحتفظبحجمها ثابت ًا،‏ أي أن جسيماتها تنساب لتتكيف مع شكل الوعاء،‏ ولكن السوائل لا تتمد ّ دلتملأ الوعاء تمام ً ا،‏ كما هو موضح في الشكل 6-12. وبالرجوع إلى نظرية الحركة الجزيئيةنجد أن جسيمات السائل لا تبقى في مكان ثابت،‏ حيث تحد قو التجاذب بين جسيماتالسائل من مد حركتها،‏ فتبقى الجسيمات قريبة ومتراص َّ ة مع ً ا في حجم ثابت.‏ تكون السوائل أكثر كثافة من الغازات عند درجة حرارة 20°C وضغطجوي .1atm وتكون كثافة السوائل أكبر كثير ًا من أبخرتها عند الظروف الجوية نفسها.‏فكثافة الماء السائل مثلا ً أكثر 1250 مرة تقريب ًا من كثافة بخار الماء عند درجة حرارة 25°Cوضغط جوي .1atm ونظر ً ا إلى وجودهما عند درجة الحرارة نفسها،‏ فإن لكل من جسيماتالغاز والسائل متوسط الطاقة الحركية نفسه.‏ ويعود الارتفاع في كثافة السوائل إلى القوبين الجزيئية التي تربط الجسيمات مع ً ا.‏ وتختلف السوائل عن الغازات في أنها تعد غير قابلةللضغط في كثير من التطبيقات،‏ والتغير في حجمها صغير جد ّ ً ا؛ لأن جسيمات السائلمتراص َّ ة بإحكام،‏ ويتطلب الأمر ممارسة ضغط هائل عليه لتقليل حجمه مقدار ً ا ضئيلا ً جد ّ ً ا.‏ 6-1261

تصنف الغازات والسوائل على أنها موائع؛ بسبب قابليتها للانسيابوالانتشار.‏ يوضح الشكل 6-13 انتشار أحد السوائل عبر سائل آخر.‏ وتنتشرالسوائل عادة أبطأ من الغازات عند درجة الحرارة نفسها،‏ وذلك نتيجة تدخلالقو بين الجزيئية في عملية الانسياب،‏ ولهذا تكون السوائل أقل ميوعة منالغازات.‏ ويمكننا توضيح هذا الفرق بالمقارنة بين الماء والغاز الطبيعي.‏ فعند وجودتسرب في أنبوب ماء في الطابق السفلي في منزل مثلا ً يبقى الماء في الطابق نفسه ما لمتكن كمية الماء المتسرب تفوق حجم الطابق السفلي كله.‏ولو أن الغاز الطبيعي تسر ّ ب في الطابق السفلي مثلا ً فلن يقتصر وجوده على الطابقالسفلي فقط،‏ وإنما سينتشر في كل أرجاء المنزل.‏ ولأن الغاز الطبيعي بلا رائحة فإنالشركات تضيف إليه رائحة مميزة؛ لكي تحذ ّ ر الناس،‏ وتمك ّ نهم من معرفة مكانتسرب الغاز،‏ فيتمكن ساكنو المنزل من إغلاق مصدر الغاز المتسر ِّ ب،‏ وفتح النوافذللسماح للغاز بالانتشار،‏ والاتصال بشركة الغاز لإصلاح مكان التسرب.‏ هي خاصية تلحظها كلما حاولت إخراج العسل من القارورة.‏ واللزوجةهي مقياس مقاومة السائل للتدفق والانسياب؛ حيث تكون جسيمات السائل قريبةبعضها من بعض،‏ حتى أن قو التجاذب بينها تبطئ من حركتها عندما يتجاوزبعضها بعض ً ا.‏ ويمكن تحديد لزوجة السائل من خلال نوع القو بين الجزيئيةوحجم الجسيمات وشكلها،‏ إضافة إلى درجة الحرارة.‏يجب أن تعرف أنه ليست كل السوائل لزجة؛ فقد اكتشف العلماء عام ‎1937‎مما يعرف بالميوعة الفائقة،‏ حيث بر ّ د العلماء سائل الهيليوم إلى درجة حرارة دون270.998°C- فوجدوا أن خصائصه قد تغيرت؛ إذ فقد سائل الهيليوم لزوجته،‏أي مقاومته للانسياب.‏ ويوضح الشكل 6-14 اكتشاف مفهوم الميوعة الفائقة،‏أخر عن حالات المادة.‏ ومعلومات 6-13360‎رفضالفيلسوف أرسطو نظريةديمقريطس،‏ ودعم الاعتقادبأن المادة تتكون من نار وهواءوماء وتراب.‏1643‎برهناختراع البارومتر على وجودوزن للهواء.‏ 6-14460‎وضعالفلاسفة نظرية تنص علىأن المواد تتكون من أربعةعناصر هي النار والهواءوالماء والتراب.‏400 طو ّرالفيلسوف ديمقريطس النظريةالقائمة على أن المواد كلها تتكونمن أجزاء صغيرة لا تتجزأسما ّ ها ذرات.‏1734‎اقترحدانيال بيرنولي أن ضغط الغازناتج عن تصادم جسيماتالغاز بجدران الوعاء المحصورداخله.‏62

H — C — C — C — HH1....H——OO....—H — C — C — C — H—HHO——HH HH——O....H——HOO——H....H2 6-15 كلما كانت القو بين الجزيئية في السوائل كبيرة زادت درجةلزوجتها.‏ فمثلا تعد مادة الجليسرول التي تستخدم في المختبر في تشحيم الأدواتسائلا ً لزج ً ا.‏ ويوضح الشكل 6-15 الصيغ البنائية للرابطة الهيدروجينية التيتجعل الجليسرول مادة لزجة جد ّ ً ا.‏ حيث تستطيع ذرات الهيدروجين المرتبطة معذرات الأكسجين في كل جزيء جليسرول تكوين روابط هيدروجينية مع جزيءجليسرول آخر.‏ وتوضح النقاط الحمراء في الشكل 6-15 أماكن تشك ُّ ل الروابطالهيدروجينية بين الجسيمات.‏ يؤثر حجم جسيمات المادة وشكلها في لزوجتها.‏ تذ َ كر أنكتلة الجسيمات وسرعة حركتها تحددان الطاقة الحركية الكلية لها.‏ افترض أن قوالتجاذب بين جسيمات السائل (A) مساوية لقو التجاذب بين جسيمات السائلمن كتلة جسيمات السائل(‏B‏)،‏ أكبر وإذا كانت كتلة جسيمات السائل(‏A‏)‏ (B)،فيكون السائل (A) أكثر لزوجة من السائل (B)، لذا فإن حركة الجسيمات فيالسائل (A) تكون على الأرجح أبطأ من حركة جسيمات السائل (B). وتكونلزوجة الجسيمات ذات السلاسل الطويلة في تركيبها ومنها الزيت المستخدم فيالطبخ أو زيت المحركات أكبر من لزوجة الجسيمات ذات السلاسل القصيرة،‏ علىافتراض أن ّ الجسيمات تبذل النوع نفسه من قو التجاذب.‏ ففي السلاسل الطويلةتكون المسافات بين ذرات الجسيمات المتجاورة قصيرة جد ّ ً ا،‏ وبهذا تكون فرصةحدوث تجاذب بين الذرات أكبر.‏1808‎اقترح جون دالتون أن المادة من جسيمات صغيرة تتكون1937‎اكتشف العلماء الميوعةوهي موائع غير اعتيادية الفائقة،‏لم ت ُشاهد في المادة العادية.‏ بخصائص2003‎أنتجت العالمة ديبورا س.‏ جنأول متكثف فرميوني fermionic)،(condensate وهو سائل له ميوعةفائقة،‏ ويعتبر الحالة السادسة من حالات المادة.‏631927‎استخدم مصطلح البلازما لأول مرة لوصف الحالةالرابعة،‏ وهي موجودة في البرق.‏1955 الحالة الخامسة للمادةوهي مائع غازي له ميوعة فائقةيعرف بمكثف بوز – أينشتايننسبة إلى العالمين ستايندرا بوزوألبرت أينشتاين.‏

تنخفض اللزوجة مع ارتفاع درجة الحرارة،‏ فلا ينتشر زيت الطبخ فيالمقلاة إلا ّ عند تسخينه،‏ حيث إن زيادة درجة الحرارة تزيد الطاقة الحركية لجسيمات الزيت.‏وتساعد هذه الطاقة الجسيمات على التغلب على القو بين الجزيئية التي يرتبط بعضها معبعض،‏ وتمنعها من الانسياب.‏ويعد ّ زيت المحرك الذي يقلل من احتكاك الأجزاء المتحركة فيه مثالا ً آخر على تأثير درجةالحرارة في اللزوجة.‏ ولذلك استعمل الناس قديما ً مزيج ًا مختلف ً ا من زيت المحرك في الصيفوالشتاء،‏ فص ُ م ّ م زيت ي ُستخدم في الشتاء لينساب عند درجات حرارة منخفضة،‏ وآخر فيالصيف أكثر لزوجة ليناسب درجات الحرارة المرتفعة جد ّ ً ا أو في المسافات الطويلة.‏ أما فيالوقت الحاضر فيتم إضافة مواد خاصة إلى زيت المحرك لتعديل لزوجته حتى ي ُستخدمالمزيج نفسه على مدار السنة.‏ والجسيمات في المواد المضافة عبارة عن كرات مضغوطةذات لزوجة منخفضة نسبي ّ ًا عند درجات الحرارة المنخفضة،‏ أما عند ارتفاع درجة الحرارةفيتحو ّ ل شكل جسيمات المواد المضافة إلى خيوط طويلة تتشابك مع جسيمات زيت المحركلترفع لزوجته.‏لماذا يجب أن يبقى زيت المحرك لزج ً ا؟ لا يتساو تأثير القو بين الجزيئية في جسيمات السائل جميعها،‏ كمايوضح الشكل ‎6-16‎؛ فالجسيمات الموجودة وسط السائل تنجذب إلى تلك الموجودةفوقها،‏ وأسفل منها وعلى جانبيها.‏ أما الجسيمات الموجودة على سطح السائل فلا توجدقوة تجاذب من أعلى توازن التي أسفل منها،‏ ولذلك تجذبها محصلة القوة النهائية إلى أسفل،‏فيحتل السطح أقل مساحة ممكنة،‏ بحيث يبدو كأنه مشدود بإحكام مثل سطح الطبلة.‏ولزيادة مساحة السطح لا بد للجسيمات الموجودة في الداخل أن تتحرك نحو السطح،‏ وهذايتطلب طاقة للتغلب على قو التجاذب التي تربط الجسيمات بعضها ببعض في الداخل.‏وت ُسم ّ ى الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار معين التوتر السطحي.‏ وهذهمقياس لمقدار قوة السحب إلى الداخل بوساطة الجسيمات الموجودة داخل السائل.‏ الظاهرة 6-16Side viewC13-10C-828378-0864

6-17∂°SÉ“≥°UÓJC13-23C-828378-08وعموم ً ا كلما زادت قو التجاذب بين الجسيمات زاد التوتر السطحي؛ فللماء توتر سطحيعال ٍ ؛ بسبب قدرة جسيماته على تكوين روابط هيدروجينية متعددة.‏ وتكون قطرات الماءكروية الشكل؛ لأن مساحة سطح القطرة الكروية أصغر من مساحة سطح أي شكل آخرله الحجم نفسه.‏ والتوتر السطحي الكبير للماء كما هو موضح في الشكل 6-16 هو الذييساعد العنكبوت على السير والوقوف على سطح ماء البركة.‏وهذه القو التي تمك ّ ن العنكبوت من المكوث على سطح ماء البركة دون أن يبتل هي نفسهاالتي تجعل انتزاع الأوساخ عن الجلد والملابس باستخدام الماء وحده صعب ًا؛ لأن جسيماتالأوساخ لا تستطيع اختراق سطح قطرات الماء.‏ فالماء وحده لا يمكنه انتزاع الأوساخ.‏ولكن عند استخدام المنظفات والصابون مع الماء يقل التوتر السطحي للماء بتكسير الروابطالهيدروجينية بين جسيمات الماء،‏ وعندها ينتنشر الماء ويحمل الأوساخ بعيد ً ا.‏ وتسمىالمركبات التي تعمل على خفض التوتر السطحي للماء عوامل خافضة للتوتر السطحي.‏ يمكنك أن تلاحظ أن سطح الماء يكون غير مستو ٍ عند وضعه فيأوعية ضي ّقة،‏ كالأنابيب الزجاجية،‏ انظر الشكل ‎6-17‎؛ حيث يكون السطح على شكلهلال مقعر ينخفض في منطقة الوسط.‏ ويوضح الشكل 6-17 ما يحدث للماء على مستوالجزيء.‏ فهناك نوعان مهمان من القو‏،‏ هما:‏ التماسك والتلاصق؛ حيث يصف التماسكقوة الترابط بين الجسيمات المتماثلة.‏ أما التلاصق فيصف قوة الترابط بين الجسيمات المختلفة.‏ولأن قو التلاصق بين جسيمات الماء وثاني أكسيد السليكون في الزجاج أكبر من قوالتماسك بين جسيمات الماء،‏ لذا يرتفع الماء على طول الجدران الداخلية للأنابيب الأسطوانية.‏ يرتفع الماء إلى أعلى في الأنبوب الأسطواني إذا كان رفيع ً ا جد ّ ً ا.‏وتسمى هذه الأنابيب الرفيعة الأنابيب الش ِّ عرية.‏ كما تسمى حركة ارتفاع الماء داخل هذهالأنابيب الخاصية الش ِّ عرية التي تفسر ّ سبب امتصاص المناديل الورقية لكميات كبيرة منالماء؛ حيث ي ُسحب الماء داخل الفراغات الضي ّقة بين ألياف السليلوز الموجودة في المناديلالورقية،‏ باستخدام الخاصية الش ِّ عرية،‏ إضافة إلى تكو ّ ن روابط هيدروجينية بين جسيماتالماء وجسيمات السليلوز.‏القوةالاستخدام العلمي:‏ الدفع أوالسحب المؤثران في الجسماتجاه ً ا ومقدار ً ا.‏توجد قوة الجاذبية بين أيجسمين لهما كتلة،‏ وتتناسبالقوة طردي ّ ًا مع حاصلضرب كتلتيهما.‏الاستخدام الشائع:‏ مجموعةمن الناس لديهم القدرةعلى العمل لتحقيق النتائجالمطلوبة.‏زادت قوة العمال في الشركةإنتاجها في العام الماضي.‏65

C13-12C-828378-08المواد الصلبة Solidsهل تساءلت يوم ً ا عن سبب وجود المواد الصلبة بشكل وحجم محددين؟ حسب نظرية الحركةالجزيئية فإن لمول واحد من جسيمات المادة الصلبة كمية الطاقة الحركية نفسها الموجودة في مولواحد من المادة السائلة أو الغازية عند درجة الحرارة نفسها.‏ وحسب التعريف فإن جسيماتالمادة الصلبة يجب أن تكون في حركة ثابتة.‏ ولكي تبقى المادة في الحالة الصلبة عند درجة حرارةمعينة لا بد من وجود قو تجاذب قوية بين جسيماتها،‏ بحيث تكون قادرة على تقييد حركة هذهالجسيمات لتجعلها تهتز إلى الأمام والخلف،‏ مع الاحتفاظ بمكانها الثابت.‏ ولهذا يمكن القولإن هناك نظام ً ا في حالة الصلابة أكثر منه في حالة السيولة،‏ وبسبب هذا النظام لا تعتبر المادةالصلبة مائع ً ا بينما يمكن تصنيف السوائل والغازات على أنها موائع.‏ تكون جسيمات المادة الصلبة عموم ً ا بعضها قريب من بعض أكثر مماهي عليه في المادة السائلة.‏ ولهذا تكون معظم المواد الصلبة أكثر كثافة من معظم السوائل،‏وعند وجود مادة في الحالة الصلبة والحالة السائلة في الوقت نفسه فإن المادة الصلبة عادة ماتغرق في السائل؛ فالمكعبات الصلبة من البنزين تغرق في البنزين السائل؛ وذلك لأن البنزينالصلب أكثر كثافة من البنزين السائل.‏ وهناك فرق حوالي 10% تقريب ًا في الكثافة بين المواد فيالحالة الصلبة والحالة السائلة.‏ ولأن جسيمات المواد الصلبة متقاربة ومتراصة فإن مقدار ً ا عادي ّ ًامن الضغط لن يح ُ دث تغيير ًا في حجمها.‏لا يمكنك توقع نسبة كثافة الثلج الصلب إلى الماء السائل معتمد ً ا على ما ورد في حالة البنزين؛فمكعبات الثلج والجبال الجليدية تطفو فوق الماء؛ لأن كثافة الماء في حالة الصلابة أقل منكثافته في حالة السيولة.‏ ويوضح الشكل 6-18 السبب في هذه الحالة الاستثنائية للماء،‏ فعندمايتجمد الماء يكو ّ ن كل جزيء ماء أربع روابط هيدروجينية مع أربعة جسيمات متجاورة،‏ونتيجة لهذا تكون جسيمات الماء في الثلج أقل تقارب ًا من بعض مما في الماء السائل.‏حاول أن تصف بكلماتك سبب طفو الثلج فوق الماء؟ على الرغم من أن كثافة الثلج حالة غير عادية إلا ّ أن جسيمات الثلجمتراصة كباقي المواد الصلبة بطريقة يسهل التنبؤ بها.‏ فالمادة الصلبة البلورية مادة ذراتها أوأيوناتها أو جزيئاتها مرتبة في شكل هندسي منتظم،‏ ويمكن تمثيل مواقع الجسيمات في البلورةفي صورة نقاط ضمن إطار يسمى الشبكة البلورية.‏ وهناك ثلاث طرائق تترتب من خلالهاالجسيمات داخل الشبكية البلورية لتكوين مكعب،‏ كما هو موضح في الشكل 6-19.cba 6-19acb 6-18 مهن في الكيمياء C13-24C-828378-0866

وحدة البناء هي أصغر ترتيب للذرات في الشبكة البلورية يحمل التماثل نفسه،‏ كما في البلورة ككل.‏وكما درست سابق ً ا،‏ فوحدة البناء هي نموذج مصغ ّ ر من البناء الأكبر الكامل،‏ ويمكن النظر إلىوحدة البناء على أن ّ شكلها يحدد شكل َ البلورة كاملة.‏يوضح الجدول 6-4 سبعة تصنيفات للبلورات بناء ً على الشكل،‏ وتختلف أشكال البلوراتبسبب أوجه أو سطوح وحدات البناء،‏ التي لا تلتقي دائما ً في زوايا قائمة.‏ كما أن أطراف تلكالسطوح مختلفة في الطول.‏استخدمت العلامات c b، a، في الجدول؛ لبيان الأطراف،‏ وقد استخدمت العلامات ,α ,β γلبيان الزوايا التي تلتقي عندها السطوح مع ً ا.‏64cα βγ a ba ≠ b ≠ cα = β = γ = 90 °cα βγ a ba = b ≠ cα = β = γ = 90 °cα βγ a ba = b = cα = β = γ = 90 °C13-27C-828378-08αβγca ba ≠ b ≠ cα = γ = 90 ° ≠ βαaγβcba = b = cα = β = γ ≠ 90 °cαβa γba = b ≠ cα = β = 90°, γ = 120°αβγacba ≠ b ≠ cα ≠ β ≠ γ ≠ 90 °67

65ذريةالذراتلينة إلى لينة جد ّ ً ا،‏ درجة انصهارمنخفضة،‏ رديئة التوصيل.‏عناصر المجموعة 18I 2 , H 2 O, N H 3 , C O 2 , C 12 H 22 O 11الجزيئيةجسيماتمتوسطة اللين،‏ تتفاوت درجاتالانصهار بين المنخفضة والمرتفعةنسبي ّ ًا،‏ رديئة التوصيل.‏SiO 2الألماس C الكوارتزالتساهمية الشبكيةترتبط الذرات بروابطتساهميةصلبة جد ّ ً ا،‏ درجة انصهار مرتفعة،‏رديئة التوصيل عادة.‏NaCl, KBr, CaC O 3الأيونيةأيوناتصلبة،‏ هشة،‏ درجة انصهارمرتفعة،‏ رديئة التوصيل.‏الفلزيةالذرات يحيط بهاإلكترونات التكافؤالحرة الحركةلينة إلى صلبة،‏ درجة انصهار بينالمنخفضة والمرتفعة،‏ قابلة للسحبوالطرق،‏ ممتازة التوصيل.‏جميع العناصر الفلزية تصنف هذه المواد تبع ً ا لنوع الجسيمات المكونة لها،‏وكيفية ارتباط هذه الجسيمات بعضها ببعض إلى خمس فئات،‏ هي:‏ الصلبة الذرية،‏الصلبة الجزيئية،‏ الصلبة التساهمية الشبكية،‏ الصلبة الأيونية،‏ الصلبة الفلزية.‏ ويلخصالجدول 6-5 الخصائص العامة لكل فئة مع إعطاء مثال على كل منها.‏ وتعدالغازات النبيلة المثال الوحيد على الصلبة الذرية؛ حيث تعكس خواصها قوالتشتت الضعيفة بين ذراتها.‏ ترتبط الجسيمات في هذه المواد إما بوساطة قو التشتت،‏أو القو الثنائية القطبية أو الروابط الهيدروجينية.‏ ولا تكون معظم المواد الجزيئيةفي الحالة الصلبة عند درجة حرارة الغرفة،‏ حتى الماء الذي يستطيع تكوين روابطهيدروجينية قوية يكون سائلا ً عند درجة حرارة الغرفة.‏ إلا أن َّ بعض َ المركباتالجزيئية ومنها السكر صلبة عند درجة حرارة الغرفة؛ بسبب كتلتها الجزيئيةالكبيرة.‏ تحتوي الجزيئات الكبيرة على الكثير من الروابط الضعيفة التي تجتمع مع ً الربط الجزيئات بعضها ببعض،‏ وبسبب عدم احتواء المواد الصلبة الجزيئية علىأيونات،‏ تعد رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء.‏ تستطيع ذرات الكربون والسليكون تكوينمواد صلبة تساهمية شبكية؛ بسبب قدرتها على تكوين روابط تساهمية متعددة.‏ويوضح الشكل 6-20 التركيب التساهمي الشبكي للكوارتز الذي يحتوي علىالسليكون.‏ ويستطيع الكربون تكوين ثلاثة أنواع من المواد الصلبة التساهمية 6-2068

نمذجة وحدات بناء البلورةخطوات العملتحليل النتائج .1 A B C D .2E A F B G AC H BD I CE J DF K EG L FH A M GB IN HC JO DI KPJE L KM F NL G MO H NPI OJ .1 PK .3L M .4 .2 .364 .4 6-21الشبكية،‏ هي:‏ الألماس والجرافيت والبكمنستر فوليرين.‏ وتسمى ظاهرة وجودعنصر مثل الكربون بثلاثة أشكال في الحالة الفيزيائية نفسها ‏(صلبة أو سائلة أوغازية)‏ التآصل.‏ ارجع إلى كتيب العناصر في نهاية كتاب الطالب لمعرفة المزيد حولمتآصلات الكربون.‏ تذكر أن كل أيون في المواد الصلبة الأيونية محاط بأيوناتمعاكسة له في الشحنة.‏ ويمكن تحديد شكل البلورة وتركيب الشبكة البلورية منخلال نوع هذه الأيونات ونسبة وجودها؛ إذ تعطي قو التجاذب بين البلوراتهذه المركبات الصلابة ودرجات الانصهار العالية.‏ والبلورات الأيونية صلبة،‏ إلاأنها هشة،‏ فعند طرق البلورة الأيونية تزاح الأيونات الموجبة والسالبة من مواقعها،‏مما يؤدي إلى تنافر بين الشحنات المتشابهة وإلى تكسر البلورة.‏ إن الفلزات الصلبة تتكون من أيونات موجبة محاطة ببحرمن الإلكترونات المتحركة.‏ وتتفاوت قوة الروابط الفلزية بين الأيونات الموجبةوالإلكترونات من فلز إلى آخر،‏ ويفسر هذا الاختلاف الخصائص الفيزيائيةللفلزات.‏ فمثلا ً ، ينصهر القصدير عند ، 232°C بينما ينصهر النيكل عند 1455°C.وتجعل الإلكترونات المتحركة الفلزات قابلة ً للطرق والسحب،‏ وعند تسليط قوةعلى الفلز تتحرك الإلكترونات لتجعل الأيونات مترابطة في مواقعها الجديدة.‏ كما أنالإلكترونات المتحركة هي السبب أيض ً ا في جعل الفلزات موصلات جيدة للحرارةوالكهرباء.‏ وتستخدم الأسلاك الفلزية لتوصيل الكهرباء إلى البيوت،‏ كما هو موضحفي الشكل 6-21.خصائص الفلزات التي تستعمل لصناعة المجوهرات.‏ 69

6-22المطوياتأدخل معلومات من هذاالقسم في مطويتك.‏ يمكن تعريف المواد الصلبة غير المتبلورة بأنها المواد التي لاتترتب فيها الجسيمات بنمط مكر ّ ر ومنتظم،‏ ولا تحتوي على بلورات.‏ وتتكون هذه الموادعادة عندما تبرد المواد المنصهرة بسرعة كبيرة،‏ بحيث لا تسمح للبلورات بالتكون.‏ يبينالشكل 6-22 مواد صلبة غير متبلورة.‏يمثل الزجاج والمطاط والكثير من المواد البلاستيكية مواد صلبة غير متبلورة.‏ وقدبي ّنت بعض الدراسات الحديثة احتمال وجود تركيب بل ّوري للزجاج،‏ فعند استخدامانحراف أشعة X في دراسة الزجاج لم يظهر وجود نمط معين في توزيع الذرات،‏ ولكنعند استخدام النيوترونات بدلا ً من أشعة X أمكن تعر ّ ف عدة أنماط منتظمة من وحداتالسليكات في بعض المناطق.‏ ويأمل الباحثون في استخدام هذه المعلومات للتحكم فيالزجاج في التطبيقات البصرية وإنتاج الزجاج الموصل للكهرباء.‏ تركيب.18.20.21التقويم 6-3الخلاصةتفسر نظرية الحركة الجزيئية سلوكالمواد الصلبة والسائلة.‏تؤثر قو التجاذب بين الجزيئية فيالمواد السائلة في اللزوجة والتوترالسطحي والتلاصق والتماسك.‏تصن ّف المواد الصلبة البلورية حسبالشكل والتركيب.‏الفكرة الرئيسة قارن بين ترتيب الجسيمات في المواد الصلبة والسائلة.‏19. صف العوامل المؤثرة في اللزوجة.‏فسر ّ سبب استخدام الماء والصابون مع ً ا لتنظيف الملابس،‏ وليس الماء وحده.‏قارن بين وحدة البناء والشبكة البلورية.‏22. صف الفرق بين المواد الصلبة الجزيئية والمواد الصلبة التساهمية الشبكية.‏23. فسر سبب تكوين سطح الماء بشكل هلالي في المخبار المدرج.‏24. استنتج سبب تكون سطح الزئبق في المخبار المدر ّ ج على صورة سطح محدب.‏25. توقع أي ّ المواد الصلبة تكون غير متبلورة:‏ المادة الصلبة التي يتم تبريد مصهورهاببطء شديد حتى درجة حرارة الغرفة،‏ أم المادة الصلبة التي يتم تبديد مصهورهابسرعة كبيرة في حوض من الثلج.‏26. صم ّ م من الألعاب المشهورة للأطفال رمي الحجارة الصغيرة بقوة وبشكل موا ٍزوملامس لسطح ماء البحر أو البحيرة وملاحظة أطول مسافة يقطعها الحجر قبلأن يغرق.‏ صمم تجربة تقارن فيها أطول مسافة يمكن أن يقطعها الحجر إذا استخدمالماء مرة وأيزوبروبيل الكحول مرة أخر‏.‏70

6-4اهداف كيف يؤدي إضافةالطاقة أو انتزاعها إلى تغيرالحالة الفيزيائية للمادة.‏ مخطط الحالة الفيزيائية.‏مراجعة المفرداتهو تغير المادة منحالة إلى أخر‏.‏المفردات الجديدةدرجة الانصهارالتبخرالتبخر السطحيضغط البخاردرجة الغلياندرجة التجمدالتكاثفالترسيبمخطط الحالة الفيزيائيةالنقطة الثلاثيةتغيرات الحالة الفيزيائية Phase Changesالفكرةالرئيسة هل تساءلت يوم ً ا أين تذهب المادة الصلبة الموجودة في ملطف الجو؟ تكونمادة ملطف الجو صلبة،‏ وتعطي عبق ً ا قوي ّ ًا عند فتحها لأول مرة،‏ ومع الأيام تقل ّ المادة الصلبة،‏وفي النهاية لا يتبقى منها شيء تقريب ًا،‏ ويكون قد حان وقت وضع قطعة أخر مكانها.‏ لماذا لمتلاحظ تكون كمية من السائل،‏ كتلك التي تنشأ عن الانصهار.‏تغيرات الحالة الفيزيائية الماصة للطاقةPhase Changes That Require Energyتوجد معظم المواد في ثلاث حالات؛ اعتماد ً ا على درجة الحرارة والضغط.‏ وتوجد بعضالمواد،‏ ومنها الماء،‏ في الحالات الثلاث تحت الظروف الطبيعية.‏ وعند وجود حالتين للمادةممزوجتين مع ً ا بصورة غير متجانسة يقال إن هناك طورين للمادة.‏ فالماء الثل ِج عبارة عن خليطغير متجانس من طورين،‏ الماء السائل والثل ْج الصلب.‏وعند إضافة أو انتزاع الطاقة من نظام معين تتغير حالة المادة الفيزيائية إلى حالة أخر‏،‏ كما هوظاهر في الشكل ‎6-23‎؛ وذلك لأن حالات الماء الثلج والسائل وبخار الماء مألوفة لديك،‏وقد راقبت تغيراتها،‏ لذا يمكن استخدام الماء مثالا ً أساسي ّ ًا على مناقشة تغيرات حالات المادة.‏ ماذا يحدث لمكعبات الثلج في كوب من الماء؟ عند وضع مكعب ثلج في الماء تكوندرجة حرارة الماء أعلى من درجة حرارة الثلج،‏ فتتدفق الحرارة من الماء إلى مكعب الثلج.‏فالحرارة هي انتقال الطاقة من جسم درجة حرارته أعلى إلى جسم درجة حرارته أخفض.‏ ولاتستخدم الطاقة التي يمتصها مكعب الثلج لرفع درجة حرارته عند درجة انصهاره،‏ بل علىعكس ذلك فهي تضعف الروابط الهيدروجينية بين جسيمات الثلج،‏ فعندما تمتص الجسيماتعلى سطح مكعب الثلج طاقة كافية لتكسير الروابط الهيدروجينية التي تربط جسيمات الماء مع ً افي مكعبات الثلج عندها تتحرك جسيمات السطح مبتعد ً ا بعضها عن بعض لتدخل في الحالةالسائلة.‏ وفي أثناء حركة الجسيمات تتقلص قطعة الثلج،‏ وتستمر العملية حتى تنصهر قطعة الثلجكاملة ً . إذا تركت مكعبات الثلج على طاولة فمن أين تأتي الطاقة اللازمة لتنصهر المكعبات؟ 6-2371

äÉÄjõ÷G O~YπFÉ°ùdG äÉÄjõL ábÉW jRƒJá«côM ábÉW πbCGôîÑà∏d áeR’ 6-2425°C30°Cá«côM ábÉWتعتمد كمية الطاقة اللازمة لصهر مول واحد من المادة الصلبة على قوةالتجاذب بين جسيمات المادة.‏ ولأن الروابط الهيدروجينية الموجودة بينجسيمات الماء قوية فإن كمية الطاقة اللازمة لصهر الثلج تكون عالية نسبي ّ ًا.‏إلا أن الطاقة اللازمة لصهر الثلج أقل كثير ًا من الطاقة اللازمة لصهر كلوريدالصوديوم ‏(ملح الطعام)؛ حيث إن قوة التجاذب بين الأيونات أكبر كثير ًا منالروابط الهيدروجينية التي في الثلج.‏إن درجة الحرارة التي تكون عندها المادة في الحالة السائلة والصلبة هي منالخصائص الفيزيائية المميزة للكثير من المواد الصلبة.‏ فدرجة انصهار المادةالصلبة المتبلورة هي درجة الحرارة التي تتكسر عندها القو التي تربط جسيماتالشبكة البلورية بعضها ببعض،‏ فتتحول المادة إلى الحالة السائلة.‏ من الصعبتحديد درجة الانصهار بشكل دقيق للمواد غير المتبلورة؛ لأنها تنصهر عنددرجات حرارة أعلى من درجات انصهارها.‏ عندما ينصهر مكعب ثل ْج تبقى درجة حرارة الماء والثلج ثابتة لاتتغير.‏ وعندما يتحول الثلج كله إلى ماء سائل ويكتسب النظام طاقة تزدادالطاقة الحركية للجسيمات،‏ وترتفع درجة حرارة النظام.‏ حيث تكون طاقةبعض جسيمات الماء أعلى من طاقة الجسيمات الأخر‏.‏ ويوضح الشكل6-24 توزيع طاقة الجسيمات في سائل عند درجة حرارة ‎25°C؛ حيث تدلالمنطقة المظللة على الجسيمات التي لها طاقة كافية للتغلب على قو التجاذببين جسيمات السائل.‏C13-15C-828378-08الكيمياء في الحياة الواقعيةما يحدث للجسيمات في المنطقة المظللةفي الشكل 6-24. التبخر السطحي من طرائقتحكم الجسم في درجة حرارته.‏ فعندماتشعر بالسخونة يبدأ الجسم في إفرازالعرق من الغدد العرقية الموجودةعلى سطح الجلد،‏ وتمتص جسيماتالماء في العرق الحرارة من سطحالجلد وتتبخر،‏ وبذلك يتم امتصاصالحرارة من أجزاء الجسم جميعها إلىالجلد عن طريق الدم.‏عندما تترك الجسيمات ُ السائل َ فإنها تدخل في الحالة الغازية.‏ وتسمى الحالةالغازية للمواد التي تكون في الحالة السائلة عند درجة حرارة الغرفة البخار.‏والتبخر هو العملية التي يتحول من خلالها السائل إلى غاز أو بخار.‏72

6-25 H 2 O(g)äÉÄjõLAÉe QÉîHH 2 O(l)äÉÄjõLAÉeìƒàØe AÉYh≥∏¨e AÉYhوإذا كان التسخين تدريجي ّ ًا فإن جسيمات سطح السائل تحاول الإفلات والتحول إلى غاز.‏تذكر أن الجسيمات عند سطح السائل تكون مرتبطة بعدد أقل من الروابط مقارنة بالجسيماتالموجودة داخل السائل.‏وعندما يحدث التبخر عند سطح السائل فقط تعرف هذه العملية بالتبخر السطحي.‏ ويحدثالتبخر لجزيئات الماء على السطح حتى في درجات الحرارة المنخفضة؛ لأن بعض الجزيئاتتكون لها طاقة كافية للتحول إلى بخار،‏ ومع زيادة درجة الحرارة يزداد عدد الجسيمات التيتتحول إلى الحالة الغازية.‏يوضح الشكل 6-25 مقارنة بين التبخر في وعاء مغلق وآخر مفتوح.‏ فالماء الذي في الوعاءالمفتوح تتبخر كافة جزيئاته من السطح ويختفي في النهاية.‏ ويعتمد الزمن اللازم لتبخر هذهالجزيئات كافة من السطح على كمية الماء والطاقة المتوافرة.‏ أما الذي يكون في الوعاء المغلقفتكون الحالة مختلفة تمام ً ا؛ حيث يتجمع بخار الماء فوق سطح السائل،‏ ويولد ضغط ً ا علىسطحه يعرف بضغط البخار.‏تسمى درجة الحرارة التي يتساو عندها ضغط بخار السائل مع الضغط الخارجي أو الضغطالجوي درجة الغليان.‏ استخدم الشكل 6-26 لمقارنة ما يحدث للسائل عند درجة غليانه بمايحدث له عند درجات حرارة أقل من درجة غليانه.‏ للجسيمات جميعها عند درجة الغليان طاقةللتبخر،‏ وتتكون فقاقيع بخار السائل تحت سطح السائل،‏ ثم ترتفع إلى السطح.‏ كافيةC13-26C-828378-08 6-26100°C101.3 kPa(1 atm)70° C101.3 kPa(1 atm)100°C73

هو تحول المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالةالسائلة.‏ فمثلا ً ، يتسامى كلا ّ ً من اليود الصلب وثاني أكسيد الكربون الصلب ‏(الجليدالجاف)‏ عند درجة حرارة الغرفة.‏ ويستخدم الجليد الجاف الظاهر في الشكل 6-27للحفاظ على برودة المواد في أثناء الشحن،‏ وبخاصة المواد التي تتلف من انصهار الثلج.‏وتتسامى كرات العث التي تحتوي على مادة النفثالين أو بيتا ثنائي كلورو البنزين،‏وكذلك معطرات الجو الصلبة.‏تغيرات الحالة الفيزيائية الطاردة للطاقةPhase Changes That Release Energyهل استيقظت صباح يوم بارد فلاحظت صقيع ً ا على نافذة منزلك،‏ أو نقاط ً ا من الندتغطي زجاج السيارات؟ هل لاحظت قطرات من الماء تتكون على سطح كأس ماء ثل ِجمن الخارج؟ هذه الظواهر مثال على تغيرات الحالة التي تطلق الطاقة إلى محيطها.‏ افترض أنك وضعت كأس ماء في مجمد الثلاجة،‏ فخلال عملية التبريد يفقدالماء الحرارة،‏ فتفقد جسيمات الماء طاقتها الحركية،‏ وتقل سرعتها،‏ ويصبح انزلاق بعضهاحول بعض أقل.‏ وعندما ت ُفقد طاقة حركية كافية ت ُبقي الروابط ُ الهيدروجينية التيبين جسيمات الماء الجسيمات ِ ثابتة ً في مواقعها ومتجمدة.‏ والتجمد عكس الانصهار.‏وتعرف درجة التجمد بأنها درجة الحرارة التي يتحول عندها السائل إلى صلب بلوري.‏ عندما تفقد جسيمات بخار الماء الطاقة فإن سرعتها تقل وتصبح قدرتها علىتكوين روابط هيدروجينية بين بعضها مع البعض أكبر.‏ وينتج عن تكون الروابطالهيدروجينية طاقة حرارية،‏ مما يعني تغير حالة البخار إلى الحالة السائلة.‏ وتعرف عمليةتحول البخار إلى سائل بالتكاثف،‏ وهي عكس عملية التبخر.‏ هناك العديد من العواملالمساهمة في التكاثف،‏ إلا أن عملية التكاثف تتضمن انتقال الطاقة الحرارية.‏ فعلى سبيلالمثال،‏ عندما تلامس جسيمات بخار الماء سطح ً ا بارد ً ا مثل سطح كأس ماء ثل ِج تنتقلالطاقة الحرارية من جسيمات بخار الماء إلى الكأس الباردة،‏ فتتكاثف هذه الجسيماتعلى السطح الخارجي للكأس.‏ وتحدث العملية نفسها في أثناء الليل عندما تتكاثفجسيمات بخار الماء الموجودة في الهواء مكونة قطرات الند على زجاج السيارة وأوراقالنباتات أو الأعشاب أو أي سطح بارد.‏ت َنتج السحب والضباب والأمطار جميعها عن التكاثف.‏وتتكون كل هذه الظواهر عندما يمر الهواء المشبع ببخار الماء فوق أرض باردة أومسطح مائي.‏ ويحتاج تكونها إلى عامل آخر،‏ هو جسيمات صلبة صغيرة جد ّ ً ا معلقة فيالهواء تسمى نو التكاثف.‏ يمكن أن تكون هذه الجسيمات غبار ً ا أو سناج ً ا أو رذاذ ً ا،(aerosols) ومن ذلك ثاني أكسيد الكبريت أو أكسيد النيتروجين الذي يتكاثفعليه بخار الماء.‏ وقد يستقر الهواء الدافئ في بعض الحالات فوق الهواء البارد،‏ وهو مايعرف بالانقلاب الحراري.‏ ويبين الشكل 6-28 ضباب ًا ناتج ًا عن هذا الانقلاب.‏ بخار الماء في الجو.‏تكاثف 6-27 6-28 74

عندما يلامس بخار الماء سطح نافذة باردة في الشتاء تتكون قطرات صلبة على النافذةتسمى الصقيع.‏ فالترسب هو عملية تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المروربالحالة السائلة،‏ وهي عكس التسامي،‏ فتتكون رقائق الثلج عندما يتحول بخار الماء الموجود فيطبقات الجو العليا إلى بلورات من الثلج الصلب،‏ وتنبعث الطاقة خلال تكونها.‏مخطط الحالة الفيزيائية Phase Diagramيتحكم متغيران مع ً ا في حالة المادة،‏ هما:‏ الضغط ودرجة الحرارة.‏ ولهذين المتغيرين تأثيراتعكسية على المادة.‏ حيث تعمل زيادة درجة الحرارة مثلا ً على رفع معدل تبخر الماء،‏ بينما تعملزيادة الضغط على رفع معدل تكاثف البخار.‏ ومخطط الحالة الفيزيائية رسم بياني للضغط مقابلدرجة الحرارة يوضح حالة المادة تحت ظروف مختلفة من درجة الحرارة والضغط.‏يظهر الشكل 6-29 مخطط الحالة الفيزيائية للماء،‏ حيث يمكن استخدامه لتخمين حالة الماء عندأي درجة حرارة وضغط.‏ لاحظ وجود ثلاث مناطق تمثل الحالة الفيزيائية:‏ صلب وسائل وغاز،‏إضافة إلى وجود ثلاثة منحنيات تفصل هذه المناطق بعضها عن بعض.‏ يوجد عند أي نقطة علىامتداد خط المنحنى حالتان فيزيائيتان مع ً ا للماء.‏ يوض ّ ح المنحنى الأصفر القصير ظروف الضغطوالحرارة التي يوجد عندها بخار وثلج مع ً ا.‏ أما المنحنى الأزرق الطويل فيوضح ظروف الضغطودرجة الحرارة التي يوجد عندها الماء في صورة سائل وبخار مع ً ا،‏ في حين يوضح المنحنى الأحمرالضغط ودرجة الحرارة التي يوجد عندها الماء في صورة ثلج وسائل مع ً ا.‏تسمى النقطة (A) التي تتقاطع عندها المنحنيات الحمراء والزرقاء والصفراء النقطة الثلاثيةللماء.‏ والنقطة الثلاثية نقطة على الرسم البياني تمثل درجة الحرارة والضغط؛ حيث يوجد عندهاالماء في حالاته الثلاث مع ً ا.‏ويمكن للتغيرات الستة كلها أن تحدث عند النقطة الثلاثية:‏ التجمد والانصهار والتبخروالتكاثف والتسامي والترسب.‏ وتعرف النقطة (B) بالنقطة الحرجة،‏ وهي النقطة التي تمثلكلا ً من الضغط ودرجة الحرارة التي لا يمكن للماء بعدها أن يكون في الحالة السائلة.‏ وإذا وجدبخار الماء عند درجة الحرارة الحرجة فلا يمكن لزيادة الضغط أن تحول بخار الماء إلى سائل.‏ 6-29 حالة الماء الفيزيائيةعند درجة حرارة 100.00°Cوضغط .(2.00atm)(atm)217.751.00A0.00 100.00 373.99(°C) B75

بين ميل المنحنى الأحمر فيCO2 كلا الرسمين البيانيين لكل من الماء وثاني أكسيد الكربون.‏ كيف(atm)1.0 -78 31(°C) (atm) 10 610 510 410 310 210 110 0 0 2000 4000 6000(°C) يختلف تأثير كل من الماء وثاني أكسيد الكربون في التفاعلاتبارتفاع الضغط عند المنحنى صلب/‏ سائل؟ 6-30يختلف مخطط الحالة الفيزيائية للمواد ّ ؛ وذلك بسبب اختلاف درجات تجمدها وغليانها.‏ ومع ذلكيعطي كل مخطط المعلومات نفسها عن الحالة الفيزيائية والنقطة الثلاثية.‏ لذا فإنك ستغير اختيارمد درجات الحرارة ليعكس الخصائص الفيزيائية للمادة.‏C12-02A-874637ي ُظهر مخطط الحالة الفيزيائية معلومات مهمة عن المواد.‏ فعلى سبيل المثال،‏ يوضح مخطط الحالة الفيزيائيةلثاني أكسيد الكربون في الشكل 6-30 سبب تسامي ثاني أكسيد الكربون تحت الظروف العادية.‏إذا بحثت عن 1.0 atm على منحنى ثاني أكسيد الكربون،‏ وتتبعت الخط المنقط للمنحنى الأصفرفستجد أن ثاني أكسيد الكربون يتغير من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية عند 1atm فقط.‏ وإذا مددتالخط المنقط إلى ما بعد المنحنى الأصفر فسي ُ ظهر الشكل أن ثاني أكسيد الكربون لا يتحول إلى سائلمع زيادة درجة الحرارة،‏ بل يبقى في الحالة الغازية.‏يظهر الشكل الأيمن مخطط الحالة الفيزيائية للكربون.‏ لاحظ احتواء الرسم على متآصلين للكربونفي منطقة الحالة الصلبة:‏ الجرافيت وهو الحالة المستقرة للكربون عند درجة الحرارة والضغط العاديينوالمحددة بالنقطة الحمراء.‏ والألماس الأكثر استقرار ً ا عند درجات الحرارة والضغط العاليين.‏ والألماسعند درجة حرارة الغرفة وضغطها يتكو َّ ن في الأصل عند درجة حرارة وضغط عاليين.‏ الموجود.27التقويم 6-4الخلاصةتسمى حالات المادة بالأطوارعندما توجد مع ً ا كأجزاء مستقلةلمخلوط.‏تحدث تغيرات الطاقة خلالتغيرات حالات المادة الفيزيائية.‏يوضح مخطط الحالة الفيزيائيةتأثير اختلاف درجات الحرارةوالضغط في حالة المادة.‏الفكرة الرئيسة اشرح كيف يؤدي إضافة الطاقة أو انتزاعها إلى تغير الحالة الفيزيائية؟28. فسر الاختلاف بين عمليتي الانصهار والتجمد.‏29. قارن بين الترسب والتسامي.‏30. قارن بين التسامي والتبخر.‏31. صف المعلومات التي يوضحها مخطط الحالة الفيزيائية.‏32. فسر ماذا تمثل كل من النقطة الثلاثية والنقطة الحرجة الموجودة على مخطط الحالةالفيزيائية؟33. حدد الحالة الفيزيائية للماء،‏ بالاعتماد على الشكل 6-29، عند درجة حرارة.(3.00 atm) وضغط 75.00°C76

الشوكولاتة مادة غذائية،‏ موطنها الأصلي أمريكا الوسطىوالمكسيك.‏ وقد نقل هنري كورتز حبوب الكاكاو وطريقة صناعةمشروب الشوكولاتة إلى إسبانيا،‏ بعدما قدم حاكم الأزتيكمونتيزوما في عام ‎1519‎م المشروب المر لحبوب الكاكاو،‏ حيثأصبح مشروب الشوكولاتة من المشروبات المشهورة والغالية.‏بقيت الشوكولاتة من المنتجات الغذائية الخاصة بالأغنياء حتىمنتصف القرن التاسع عشر،‏ عندما أصبح ثمنها في متناول عامةالناس،‏ وقد تحسنت تقنيات معالجتها.‏لا تشبه الشوكولاتة المقدمة الآن ما تم تقديمه في قصرمونتيزوما؛ فقد أعطت تقنيات المعالجة،‏ وكذلك المواد المضافةإلى الشوكولاتة،‏ ما نستمتع به اليوم من سلاسة وحلاوة ولذة.‏ تتكون الشوكولاتة من مزيج من الكاكاو،‏ وزبدالكاكاو،‏ ومكونات أخر تشك ّ ل مزيج ًا صلب ًا عند درجة حرارةالغرفة،‏ ولكنه ينصهر في الفم.‏ لماذا؟ يعود ذلك إلى أن أهم مكوناتالشوكولاتة هو زبد الكاكاو،‏ وهو دهن ينصهر عند درجة حرارةالجسم.‏ تك ُ ون الشوكولاتة سائلة في أثناء عمليةالتحضير،‏ ويغلف زبد ُ الكاكاو المنصهر جسيمات الكاكاوالصلبة،‏ إضافة إلى السكر والحليب.‏ ويجب ألا تكون هذهالجسيمات الصلبة كبيرة وإلا أصبحت الشوكولاتة على هيئةحبيبات في الفم.‏ ويجب أن يكون قطر الجسيمات بصورة عامة مابين × 10 -5 m 2.0 و × 10 -5 m 3.0 تقريب ًا.‏ وكما تلاحظ من الشكل (1) للعدد الكبيرمن الجسيمات الصغيرة مساحة سطحية أكبر من قطعة واحدة لهاالكتلة نفسها.‏تتطلب جسيمات الشوكولاتة الأصغر حجما ً كمية أكبر من زبدالكاكاو لتغطية سطحها الصلب،‏ ويسمح المزيد من زبد الكاكاوبين الجسيمات الصلبة بانسياب الشوكولاتة.‏ إذا احتوت الشوكولاتة على كمية قليلة من زبدالكاكاو بين جسيماتها الصلبة فإنها تصبح لزجة جد ّ ً ا ما يمنعانسيابها في القالب.‏ ولتحسين انسياب الشوكولاتة دون تكبيرمساحة السطح يقوم المصنعون بإضافة المزيد من زبد الكاكاو،‏أو مستحلب الليستين إلى المزيج،‏ وهو مادة دهنية تستخرج منحبوب الصويا،‏ تساعد على إبقاء جسيمات الزبد معلقة بتجانسفي الشوكولاتة.‏ والخطوة الأخر المهمة في عملية تصنيع الشوكولاتةهي الر ّ ج.‏ ويتم التحكم خلال هذه العملية في درجة حرارةالشوكولاتة بحرص؛ للتأكد من تكون البلورات المطلوبة.‏ وإذالم يتم ّ رج الشوكولاتة بصورة مناسبة تتكون بلورات تعطي نوع ً ارديئ ًا من الشوكولاتة.‏ تجعل البلورات ُ المطلوبة الشوكولاتة َ - كماهو ظاهر في الشكل (2) - أكثر صلابة ولمعان ًا،‏ ويسهل قضمها،‏عند درجة حرارة الجسم.‏ وتنصهرابحث عن معلومات أخر عن الشوكولاتة،‏ ثم اكتب تقرير ً اقصير ًا.‏77í£°ùdG áMÉ°ùe OGOõJ1

تحدد عدة عوامل سرعة التبخر السطحيلعينة من السائل.‏ ويعد حجم السائل العامل الرئيس؛ حيثتحتاج قطرة واحدة من الماء لكي تتبخر إلى زمن أقل من الزمناللازم لتبخر لتر من الماء.‏ أما كمية الطاقة المعطاة للعينة فهيعامل آخر.‏ كيف تؤثر القو بين الجزيئية في سرعة تبخر السوائل؟ماء مقطرإيثانولأيزوبروبيل الكحولأسيتونأمونيا ‏(منزلية)‏5 قطارات5 أكواب بلاستيكية صغيرةقلم تخطيطورقة شمعيةساعة إيقاف.3A B C D E F G AH B I AAC J BBD KAC CE A LB DA DF BM CE BE GC NDF CF HD O EG DG EI P HF EH JF GA IFI KG HB JG JH L CK IHK MI JD LNI LJ MK E JO K NL FN KPL OMGO.1.2.3.4.5.6.7اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏صمم جدول بيانات لتسجيل البيانات.‏عنون الأكواب بالرموز ‏،‏E؛ ،D ،C ،B A حيث (A:ماء مقطر،‏ B: إيثانول،‏ C: أيزوبروبيل الكحول،‏ D:أسيتون،‏ E: أمونيا منزلية).‏ضع 1 ml من الماء المقطر في الكوب (A) باستخدامقطارة،‏ ثم ضع القطارة بجانب الكوب،‏ وكرر العمليةنفسها مع السوائل الأخر‏.‏ضع ورقة شمعية على الطاولة،‏ وحدد عليها خمس نقاطلتضع عليها القطرات التي ستفحصها.‏أعد ّ ساعة الإيقاف،‏ وضع قطرة واحدة من الماء المقطرعلى المكان المحد ّ د على الورقة الشمعية،‏ ثم احسب الوقتاللازم لتبخر نقطة الماء.‏ وإذا احتاجت النقطة إلى أكثر من5 دقائق فسجل ذلك في جدولك في صورة (> 300دقائق).‏كرر الخطوة 6 مع السوائل الأربعة الأخر‏.‏.8.9استخدم الخطوات السابقة لتصميم تجربة لتلاحظ تأثيرالحرارة في سرعة التبخر السطحي للإيثانول.‏ سوفيزودك معلمك بعينة من الإيثانول الدافئ.‏ نظف أدوات المختبركما يرشدك معلمك.‏.1.2.4.5.6.7.878صنف أي السوائل تتبخر بسرعة،‏ وأيها ببطء؟قو ّ م اعتماد ً ا على البيانات،‏ أي السوائل كانت فيها قوالتجاذب بين الجزيئية قو تشتت؟فكر ما العلاقة بين التوتر السطحي وبين شكل نقطةالسائل؟ ما قو التجاذب التي تزيد من التوتر السطحيللسائل؟قو ّ م كحول الأيزوبروبيل الذي استخدمته مزيج منكحول وماء.‏ هل يتبخر الكحول النقي أسرع من خليطالكحول والماء،‏ أم أبطأ منه؟ فسر إجابتك.‏قو ّ م الأمونيا المنزلية مزيج من الأمونيا والماء.‏ اعتماد ً ا علىالبيانات التي جمعتها،‏ هل يوجد أمونيا أم ماء أكثر فيالمزيج؟ فسر إجابتك.‏قو ّ م كيف يمكن مقارنة سرعة تبخر الإيثانول الساخن معالإيثانول عند درجة حرارة الغرفة؟شارك بياناتك مع زملائك في الصف.‏تحليل الخطأ ما التغيرات التي يمكن إدخالها علىالإجراءات السابقة لتجعل التجربة أكثر دقة؟استقصاءتصميم تجربة كيف يؤثر اختلاف مساحة السطح في نتائجالتجربة؟ صم ّ م تجربة للتحقق من فرضيتك.‏

الفكرة61الفكرة الرئيسة تتمد ّ د الغازات وتنتشر،‏ كما أنها قابلةللانضغاط؛ لأنها ذات كثافة منخفضة،‏ وتتكون منجسيمات صغيرة جد ّ ً ا دائمة الحركة.‏••••••العامةالضغط الجويالبارمترقانون دالتون للضغوطالانتشارالتصادم المرنقانون جراهام للتدفق••••النظرية الحركيةالجزيئيةباسكالالضغطدرجة الحرارة√ =•••تفسر نظرية الحركة الجزيئية خصائص الغازات،‏ اعتماد ً ا على حجمجسيماتها وحركتها وطاقتها.‏ي ُستخدم قانون دالتون للضغوط الجزئية لتحديد ضغط كل غاز فيخليط الغازات.‏ي ُستخدم قانون جراهام للمقارنة بين معدل سرعة انتشار غازين.‏معدل انتشار Aمعدل انتشار B_‏__الكتلة المولية ل Bالكتلة المولية ل A62الفكرة الرئيسة تحد ّ د القو بين الجزيئية – ومنهاقو التشتت،‏ والقو الثنائية القطبية،‏ والروابطالهيدروجينية - حالة المادة عند درجة حرارة معينة.‏••قو ثنائية القطبيةروابط هيدروجينية•قو التشتت•••63الفكرة الرئيسة لجسيمات المواد الصلبة والسائلة قدرةمحدودة على الحركة،‏ كما يصعب ضغطها بسهولة.‏•••••••تآصلصلب غير متبلورالتوتر السطحيصلب متبلوروحدة بناءعوامل خافضة للتوتر السطحياللزوجةالقو الجزيئية أقو من القو بين الجزيئية.‏قو التشتت قو بين جزيئية بين أقطاب مؤقتة.‏تحدث القو الثنائية القطبية بين الجزيئات القطبية.‏•••تفسر نظرية الحركة الجزيئية سلوك المواد السائلة والصلبة.‏تؤثر قو التجاذب بين الجزيئية في المواد السائلة في اللزوجةوالتوتر السطحي والتلاصق والتماسك.‏تصنف المواد الصلبة البلورية حسب الشكل والتركيب.‏79

64•••••••••••الفكرةالرئيسة تتغير حالة المادة عند إضافة الطاقةإليها أو انتزاعها منها.‏درجة الغليانالتكاثفالترسبالتبخر السطحيدرجة التجمددرجة الانصهارمخطط الحالة الفيزيائيةالنقطة الثلاثيةالنقطة الحرجةالتبخرضغط بخار السائل•••تسمى حالات المادة بالأطوار عندما توجد مع ً ا كأجزاء مستقلةلمخلوط.‏تحدث تغيرات الطاقة خلال تغيرات حالات المادة الفيزيائية.‏يوضح مخطط الحالة الفيزيائية تأثير اختلاف درجات الحرارةوالضغط في حالة المادة الفيزيائية.‏80

6-134. ما التصادم المرن؟35. كيف تتغير الطاقة الحركية للجسيمات تبع ً ا لدرجاتالحرارة؟36. استخدم نظرية الحركة الجزيئية لتفسير قابلية الغازاتللتمدد والانضغاط .37. اذكر افتراضات نظرية الحركة الجزيئية.‏38. صف الصفات العامة للغازات.‏39. قارن بين الانتشار والتدفق،‏ ثم فسر ّ العلاقة بين سرعةهذه العمليات والكتلة المولية للغاز.‏40. في الشكل 6-31، ماذا يحدث لكثافة جسيمات الغاز فيالأسطوانة عندما يتحرك المكبس من الموقع a إلى الموقع b؟abالشكل 6-31a41. صناعة الخبز فسر ّ لماذا تختلف تعليمات طريقة عملالخبز الموجودة على علبة المكونات في المناطق المنخفضةوالمرتفعة؟ وهل تتوقع أن يكون الزمن اللازم لعمل الخبزأطول أم أقصر عند الارتفاعات العالية؟42. ما الكتلة المولية لغاز يتدفق 3 مرات أبطأ من الهيليوم؟43. ما نسبة سرعة تدفق الكريبتون إلى النيون عند نفس درجةالحرارة والضغط؟44. احسب الكتلة المولية لغاز سرعة تدفقه أسرع 3 مرات منالأكسجين تحت الظروف نفسها.‏Nitrogen andchlorine gasAfter one hourNitrogen andchlorine gas45. ما الضغط الجزئي لبخار الماء الموجود في عينة هواء،‏إذا كان الضغط الكلي لها 1.00 atm والضغط الجزئيللنيتروجين 0.799 atm وللأكسجين 0.20 atmوللغازات الأخر المتبقية ‎0.0044‎؟ atm46. ما ضغط الغاز الكلي في دورق مغلق يحتوي على أكسجينله ضغط جزئي يساوي 0.41 atm وبخار ماء له ضغطجزئي يساوي 0.58 atm ؟47. تبلغ قيمة الضغط عند قمة أعلى جبل في العالم،‏ قمةإفرست،‏ 33.6kPa تقريب ًا،‏ حو ّ ل قيمة الضغط إلى وحدةضغط جوي ،atm ثم قارن بين هذا الضغط والضغطعند سطح البحر.‏48. ارتفاعات عالية يساوي الضغط الجوي عند قمة أحد جبالالمملكة 84.0 kPa تقريب ًا.‏ ما قيمة الضغط بوحدتي atmوtorr؟49. يساوي الضغط على عمق 76.21 m في المحيط 8.4 atmتقريب ًا.‏ ما قيمة الضغط بوحدتي kPa و mmHg؟50. يمثل الشكل 6-32 تجربة؛ إذ يملأ الدورق الأيسر فيهابغاز الكلور،‏ ويملأ الدورق الأيمن بغاز النيتروجين.‏صف ما يحدث عند فتح الصمام بينهما.‏ افترض أن درجةحرارة النظام ثابتة خلال التجربة.‏الشكل 6-326-2C16-10C-828378-0851. وضح الفرق بين القطبية المؤقتة و القطبية الدائمة.‏52. لماذا تعد قو التشتت أضعف من القو الثنائية القطبية؟81

53. فسر لماذا تكون الروابط الهيدروجينية أقو من معظمالقو الثنائية القطبية؟54. قارن بين قو التجاذب بين الجزيئية وقو التجاذبالجزيئية.‏55. لماذا تتجاذب الجزيئات الطويلة غير القطبية بعضها معبعض أقو من تجاذب الجزيئات الكروية غير القطبيةالتي لها التركيب نفسه؟56. الجزيئات القطبية استخدم الاختلاف في الكهرسلبيةلتحديد الأطراف الموجبة والسالبة للجزيئات القطبيةالآتية:‏CO.d NO.c HBr .b HF .a57. ارسم تجاذب ًا ثنائي القطبية بين جزيئين من .CO58. أي المواد الآتية تكو ِّ ن روابط هيدروجينية؟NH 3.d HF.c H 2O 2.b H 2O .a59. أي الجسيمات الآتية يكو ّ ن روابط هيدروجينية؟ ارسمعدة جسيمات منها موضح ً ا ترابطهما مع ً ا بوساطة الروابطالهيدروجينية.‏CO 2 .d H 2 O 2 .c MgCl 2 .b NaCl .a6-360. ما التوتر السطحي؟ وما الشروط الواجب توافرهالحدوثه؟61. فسر سبب انحناء سطح الماء في المخبار المدرج؟62. أي السائلين أكثر لزوجة عند درجة حرارة الغرفة:‏ الماء أمالدبس؟ فسر إجابتك63. فسر كيف تؤدي قوتان مختلفتان دوريهما في الخاصيةالشعرية؟64. استعن بالشكل 6-33 للمقارنة بين البلورات المكعبةوالأحادية الميل والسداسية الأوجه.‏cαβa γba = b ≠ cα = β = 90°, γ = 120°αβγca ba ≠ b ≠ cα = γ = 90 ° ≠ βالشكل 6-33cα βγ a ba = b = cα = β = γ = 90 °65. ما الفرق بين المادة الصلبة الشبكية والمادة الصلبة الأيونية؟66. فسر لماذا يمكن ثني الفلزات عند ضربها،‏ بينما تتكسرالمواد الأيونية؟67. عد ِّ د أنواع المواد المتبلورة التي تعد موصلات جيدةللحرارة والكهرباء.‏68. كيف تؤثر قو التجاذب بين الجزيئية في لزوجة المادة؟69. فسر لماذا يكون التوتر السطحي للماء أكبر منه للجازولينذي الجسيمات غير القطبية؟70. قارن بين عدد الجسيمات لكل وحدة بناء لكل مما يلي:‏a. المكعب البسيطb. المكعب المركزي الجسم.‏71. توقع أي المواد الصلبة من المرجح أن تكون غير متبلورة:‏مادة تكونت من تبريد مصهورها عند درجة حرارة الغرفةخلال 4 ساعات،‏ أم مادة تكونت من تبريد مصهورهابسرعة في حوض من الثلج؟72. أي ّ المواد الصلبة الآتية يمكن أنتوصل محاليلها التيار الكهربائي أفضل:‏ السكر أم الملح؟73. فسر لماذا يطفو مكعب الثلج فوق الماء،‏ بينما يغرق مكعبالبنزين الصلب في البنزين السائل؟ أي السلوكين طبيعيأكثر؟82

74. إذا أعطيت أطوال الأضلاع وقيم زوايا الوجه،‏ فتوق َّعشكل كل بلورة مما يلي:‏a = 3 nm, b = 3 nm, c = 3 nm; α = 90°, β° = 90, .aγ = 90°a = 4 nm, b = 3 nm, c = 5 nm; α = 90°, β° = 100, .bγ = 90°a = 3 nm, b = 3 nm, c =5nm; α = 90°, β° = 90 , .cγ = 90°a = 3 nm, b = 3 nm, c = 5 nm; α = 90°, β° = 90, .d6-4γ = 120°75. كيف يختلف التسامي عن الترسب؟76. قارن بين التبخر والغليان.‏77. ما المقصود بدرجة الانصهار؟78. فسر العلاقة بين كل من الضغط الجوي وضغط البخارللسائل ودرجة الغليان.‏79. فسر تكو ُّ ن الند في الصباح البارد.‏80. ثلج فسر سبب تقل ّص كومة ثلج ببطء،‏ حتى في الأيامالتي لا تزيد درجة الحرارة فيها على درجة تجمد الماء.‏81. انسخ الشكل 6-34 ثم حد ّ د عليه منطقة الحالة الصلبةوالسائلة والغازية،‏ والنقطة الثلاثية والنقطة الحرجة.‏82. لماذا تكون الطاقة التي نحتاج إليها لغلي 10 g من الماءالسائل أكبر من الطاقة اللازمة لصهر الكتلة نفسها منالثلج؟83. استخدم نظرية الحركة الجزيئية لتفسير تصنيف السوائلوالغازات من الموائع؟84. استخدم قو التجاذب بين الجزيئية لتفسير سبب تواجدالأكسجين في الحالة الغازية عند درجة حرارة الغرفة،‏ بينمايوجد الماء في الحالة السائلة.‏85. استخدم نظرية الحركة الجزيئية لتفسير لماذا يمكن ضغطالغاز بينما لا يمكن ضغط السائل أو الصلب؟86. تساوي كثافة الزئبق عند درجة حرارة 25°C وضغط760 mmHg 13.5 g/ml بينما تساوي كثافة الماءعند نفس درجة الحرارة والضغط g/ml) 1.00). فسرهذا الاختلاف،‏ اعتماد ً ا على قو التجاذب بين الجزيئيةونظرية الحركة الجزيئية.‏87. إذا كان هناك وعاءان متماثلان يحويان الغاز نفسه عنددرجة الحرارة نفسها ولكن الضغط في أحدهما ضعفالضغط في الآخر فما كمية الغاز الموجودة في كل وعاء؟88. عد ِّ د ثلاثة أنواع من قو التجاذب بين الجزيئية.‏89. عندما تذوب بلورات صلبة من السكر في كوب من الماءيتكون محلول متجانس،‏ بحيث لا يمكن رؤية البلورات.‏وإذا ترك هذا المحلول عند درجة حرارة الغرفة لعدةأيام فسنلاحظ تكون البلورات في القاع،‏ وعلى جوانبالكوب مرة أخر‏.‏ فهل هذا مثال على التجمد؟(atm)161284???0-100 -80 -60 -40 -20 0 +20 +40(°C) الشكل 6-3483

66النقطة الثلاثيةالنقطة الحرجةدرجة الغليان الطبيعيةدرجة التجمد الطبيعية°Catm-77.7 0.060132.2 112-33.5 1.0-77.7 1.0(torr) …QÉîÑdG §¨° dG800760600400200IQGô◊G áLQO πHÉ≤e …QÉîÑdG §¨° dG∫ƒfÉãjEGAÉe0-40 -20 0 20 40 60 80 100(°C) IQGô◊G áLQOالشكل 6-3590. تفسير الرسوم البيانية ارجع إلى الشكل 6-35 الذييوضح ضغط بخار كل من الماء والإيثانول مقابل درجةالحرارة للإجابة عما يأتي:‏C13-20C-828378-08a. ما درجة غليان الماء عند ‎1‎؟ atmb. ما درجة غليان الإيثانول عند درجة حرارة ‎1‎؟ atmc. إذا كان الضغط الجوي 0.80، atm فما درجة الحرارةالتي يغلي عندها الماء؟91. فرضية أي نوع من المواد الصلبة المتبلورة تتوقع أنتتناسب مع الشروط الآتية بأفضل صورة؟a. مادة تنصهر ويعاد تشكيلها عند درجات حرارةمنخفضة.‏b. مادة يمكن سحبها إلى أسلاك طويلة ورفيعة.‏c. مادة توصل الكهرباء في الحالة السائلة .d. مادة صلبة جد ّ ً ا وغير موصلة للكهرباء.‏92. قارن يستخدم ضاغط الهواء الطاقة لضغط جسيمات الهواءمع ً ا،‏ وعندما يترك الهواء ليتمدد تستخدم الطاقة الناتجة فيتنظيف السطوح بلطف دون استخدام مواد كاشطة سائلةأو صلبة إضافية.‏ تعمل الأنظمة الهيدروليكية بالصورةنفسها،‏ ولكنها تضغط الموائع لنقل القوة.‏ ما فوائدوعيوب استخدام هذين النوعين من التقنية في رأيك؟93. رسم بياني استخدم ا الجدول 6-6 لرسم مخطط الحالةالفيزيائية للأمونيا.‏94. طبق في أثناء تسخين مادة صلبة تبقى درجة حرارتها ثابتةحتى تنصهر كلي ّ ًا.‏ ماذا يحدث للطاقة الحرارية للنظامخلال الانصهار؟95. تواصل أي العمليتين تجعلك قادر ً ا على شم العطور منزجاجة مفتوحة وبعيدة عنك:‏ الانتشار أم التدفق؟ فسرإجابتك.‏96. استنتج يتضمن عرض مختبري ص َ ب َّ بخار البروم ذياللون الأحمر الغامق في دورق يحتوي على الهواء،‏ ثم يغلقالدورق بإحكام.‏ يتحرك البروم في البداية نحو القاع،‏وبعد عدة ساعات يتوزع اللون الأحمر بالتساوي في جميعأجزاء الدورق.‏a. هل كثافة غاز البروم أكثر أم أقل من الهواء؟b. هل ينتشر البروم السائل أسرع أم أبطأ من البروم الغازبعد صبه فوق سائل آخر؟97. حلل استخدم ما تعرفه عن قو التجاذب بين الجزيئيةCH 4 أكثرNH 3 أم الميثانلتحديد ما إذا كانت الأمونياذائبية في الماء.‏98. قو ّ م عد ِّ د ثلاث تغيرات تنتج طاقة،‏ وثلاثة أخرتستهلكها.‏99. قو ّ م سائل ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج يستخدم فيالصناعات الغذائية لانتزاع الكافيين من الشاي والقهوةوالمشروبات الغازية،‏ وكذلك في الصناعات الدوائيةلتكوين جسيمات دقيقة تستخدم في أنظمة توزيع الدواء.‏استعن بالشكل 6-36 لتحديد الظروف التي يجبتوافرها لتكوين ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج.‏84

.106(bar)735CO2 -56.6 31.1(°C) الشكل 6-36100. إذا كان لديك محلول يحتوي على 135.2 g KBr ذائبة في2.3 L ماء،‏ فما حجم المحلول الذي تستخدمه لتحضيرمحلول حجمه 1.5L وتركيزه 0.1 mol/L من محلولKBr السابق؟ وما درجة غليان المحلول الناتج؟101. صنف المواد الآتية إلى عنصر أو مركب أو مخلوطمتجانس أو مخلوط غير متجانس:‏b. الدمd. الخردلa. الهواءc. أمونياe. الماء102. أعطيت محلولين مائيين شفافين صافيين،‏ وقد قيل لكإن أحد المحلولين يحتوي مركب ًا أيوني ّ ًا،‏ ويحتوي الثانيعلى مركب ّ تساهمي . كيف تحدد أيهما أيوني؟ وأيهماتساهمي؟أي فروع الكيمياء يدرس المادة وحالاتها؟a. الكيمياء الحيوية b. الكيمياء الفيزيائيةc. الكيمياء العضوية d. كيمياء المبلمرات.103104. ما نوع التفاعل الآتي؟K 2 C O 3 (aq)+ BaC l 2 (aq)→ 2KCl (aq)+ BaC O 3 (s)a. احتراقc. إحلال بسيط d. تحضيرb. إحلال مزدوج105. من أول كيميائي وضع أول جدول دوري،‏ وكان أوسعاستخدام ً ا وأكثر قبولا ً؟a. ديمتري مندليف b. هنري موزليc. جون نيولاندر d. لوثر مايرالمسك من المكونات الأساسية في الكثير من العطوروالصابون والشامبو،‏ وحتى في الأطعمة،‏ ومنها الشوكولاتةوعرق السوس والحلو الصلبة.‏ تتكون مركبات المسكالمحضرة صناعي ّ ًا والطبيعية من جسيمات ذات كتلة كبيرةبالمقارنة بجسيمات المركبات الأخر المكونة للعطور.‏ونتيجة لذلك تكون أبطأ في سرعة انتشارها للتأكيد علىإطلاق العطر بصورة بطيئة ومستمرة.‏ اكتب تقرير ً ا عنكيمياء مكونات العطور،‏ مؤكد ً ا على أهمية سرعة الانتشار،‏بوصفها إحد صفات العطر.‏107. غاز البروبان وقود شائع الاستخدام في مواقد الغاز وتدفئةالبيوت،‏ إلا أنه لا يعبأ في حالته الغازية،‏ بل ي ُسي َّ ل ويطلقعليه اسم البروبان السائل.‏ اعمل ملصق حائط لتوضيحفوائد ومساوئ تخزين ونقل البروبان سائلا ً لا غاز ً ا.‏108. حالات المادة الأخر ابحث في إحد الموضوعاتالآتية:‏ البلازما أو الميوعة الفائقة .(Superfluids)واكتب تقرير ً ا عنها لتعرضه على بقية طلاب الصف.‏ يتسامى اليود إذا ترك عند درجة حرارة الغرفة من الصلبإلى الغاز،‏ ولكن إذا سخن بسرعة فإن ما يحدث له يختلف تمام ً ا،‏ويمكن وصفه كما يأتي:‏و ُ ضع 1.0 g من اليود في أنبوب محكم الإغلاق،‏ وس ُ خن علىسخان كهربائي،‏ فتكونت طبقة من الغاز الأرجواني في الأسفل،‏وأصبح اليود سائلا ً . وعند إمالة الأنبوب تحرك السائل علىطول جانب الأنبوب في مجر ً ضيق،‏ وتصلب بسرعة.‏لماذا يتسامى اليود بسهولة؟ فسر إجابتك باستخدام ماتعرفه عن قو التجاذب بين الجزيئية.‏لماذا لا يمكن ملاحظة اليود السائل عند تسخينه في الهواء؟لماذا يجب استخدام أنبوب محكم الإغلاق في هذاالاستقصاء؟استنتج لماذا يتصلب اليود عند إمالة الأنبوب؟.109.110.111.11285

.aما نسبة سرعة انتشار أكسيد النيتروجين NO ورابعN؟ 2O 4أكسيد النيتروجين0.3260.5711.7513.066.b.c.d.aأي الجمل الآتية لا تتفق مع فرضيات نظرية الحركةالجزيئية؟.b.c.dالتصادمات بين جسيمات الغاز مرنة.‏جسيمات العينة جميعها لها السرعة نفسها.‏لا تتجاذب جسيمات الغاز أو يتنافر بعضها معبعض بصورة ملحوظة.‏للغازات جميعها عند درجة حرارة معينة متوسطالطاقة الحركية نفسها.‏يحتوي دورق مغلق بإحكام على غازات النيون والكربتونوالأرجون،‏ فإذا كان الضغط الكلي داخل الدورقوKr Ne وكان الضغط الجزئي لكل من 3.782، atmهو 0.435 atm وatm 1.613 على التوالي،‏ فما الضغطالجزئي لغاز Ar؟2.048 atm1.734 atm1556 atm1318 atm.a.b.c.dأي مما يأتي لا يؤثر في لزوجة السائل؟قو التجاذب بين الجزيئية.‏حجم وشكل الجزيء.‏درجة حرارة السائل.‏الخاصية الشعرية.‏استخدم الشكل الآتي للإجابة عن السؤال 5.6+6C12-02C-828378-08-A.5يتفاعل الهيدروجين مع النيتروجين كما هو موضحلتكوين الأمونيا.‏ أي العبارات الآتية صحيحة في هذاالتفاعل؟يتكو ّ ن 3 جزيئات أمونيا ولا يتبقى أي من جزيء.‏يتكو ّ ن جزيئي أمونيا ويتبقى جزيئ َا هيدروجين.‏يتكو ّ ن 6 جزيئات أمونيا ولا يتبقى أي جزيء.‏يتكو ّ ن جزيئا أمونيا ويتبقى جزيئ َا نيتروجين.‏.a.b.c.dاستخدم الرسم البياني الآتي للإجابة عن الأسئلة 6-8(atm)10 610 510 410 310 210 110 0 0 2000 4000 6000(°C) C12-02A-874637-A.6ما الظروف التي يتكون فيها الألماس؟درجة الحرارة < 5000K والضغط > 100atmدرجة الحرارة < 6000K والضغط > atm25درجة الحرارة > 3500K والضغط < atm 10 5درجة الحرارة > 4500K والضغط > 10atm.a.b.c.d.a.b.c.d.1.2.3.486

.7ما النقطة التي يوجد عندها الكربون بثلاث حالاتجرافيت صلب وألماس وكربون سائل؟ موضح ً ا درجةالحرارة والضغط عندها؟10 6 atm و 4700 K10 3 atm و 3000 K10 5 atm و 5100 K80 atm و 3500 K.a.b.c.d.8ما الأشكال التي يوجد عليها الكربون عند 6000 kو 10 5 atmألماس فقط.‏كربون سائل فقط.‏ألماس وكربون سائل.‏جرافيت وكربون سائل.‏.a.b.c.dاستخدم الجدول الآتي للإجابة عن الأسئلة 9 و 10 pm kJmol74 435H-H228 192Br-Br154 347C-C104 393C-H147 305C-N143 356C-O199 243Cl-Cl267 151I-I208 259S-S.9ارسم العلاقة بين طول الرابطة وطاقة الربط بياني ّ ًا،‏واضع ً ا طاقة الربط على المحور السيني.‏10. لخص العلاقة بين طاقة الرابطة وطول الرابطة.‏استخدم الجدول الآتي للإجابة عن السؤال 11.PCl 3AlCl 3PCl 3AlCl 3شكل الجزيء11. ما أسماء أشكال الجسيمات لكلا المركبين؟ فسر كيفيؤدي ترتيب الذرات في كل مركب إلى اختلاف أشكالهاعلى الرغم من أن لهما الصيغة الكيميائية نفسها؟C09-23C-828378-0887

الغازات Gasesالفكرة العامة تستجيب الغازات لتغيراتكل من الضغط ودرجة الحرارة والحجم وعددالجسيمات بطرائق يمكن التنبؤ بها.‏7-1 قوانين الغازاتالفكرة الرئيسة إذا تغير ضغط أي كمية ثابتةمن غاز أو درجة حرارتها أو حجمها،‏ فسيتأثرالمتغيران الآخران.‏7-2 قانون الغاز المثاليالفكرة الرئيسة يربط قانون الغاز المثالي عددالجسيمات مع كل من الضغط ودرجة الحرارةوالحجم.‏7-3 الحسابات المتعلقة بالغازاتالفكرة الرئيسة عندما تتفاعل الغازات فإنالمعاملات في المعادلات الكيميائية الموزونة التيتمثل هذه التفاعلات تشير إلى أعداد المولاتوالحجوم النسبية للغازات.‏حقائق كيميائيةدرجة حرارة الهواء في المنطاد كافية لغليالماء.‏استخدم العالم جوزيف جاي-‏ لوساك فيالقرن التاسع عشر منطاد الهواء الساخن فيأبحاثه وتجاربه،‏ في حين استخدم العالم جاكشارل منطاد الهيدروجين في تجاربه.‏••يحتوي منطاد الهواء الساخن في المتوسطعلى‎2.5‎ مليون لتر من الغاز.‏•88

تعمل شعلة المنطاد انظر الصفحة اليمنى على رفع درجةحرارة الهواء داخله ليبقى في الهواء.‏اعملالمطويات الآتية لتساعدكعلى تنظيم دراسة قوانينالغاز.‏A B C D AE BF AC G BD H CE I DF J EG K FH L GIM HJ N IK O JPL KM NL MO N.1P O P.2.3.4.5.6اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏انفخ بالون ًا ثم اربطه.‏اسكب ماء ً بارد ً ا في دلو إلى منتصفه،‏ ثم أضف إليه قطعمن الثلج.‏استخدم خيط ً ا لقياس محيط البالون.‏حرك الماء والثلج في الدلو جيد ً ا،‏ حتى تثبت درجةحرارته،‏ ثم اغمر البالون في الماء والثلج مدة 15 دقيقة.‏أخرج البالون من الماء،‏ ثم قس محيطه.‏.1.2صف ما حدث لحجم البالون عندما انخفضت درجةحرارته.‏توقع ما يحدث لحجم البالون لو كان الدلو يحتوي ما ًءساخن ًا.‏ ماذا يحدث إذا ملأت البالون بالهيليوم بدلا ً منالهواء،‏ وأجريت التجربة مرة أخر؟1 أحضر ثلاثورقات،‏ وضع بعضها فوقبعض،‏ ودع حوافها العليامتباعدة رأسي ّ ًا بمقدار 2 cm2 اثن الأطرافالسفلية ل لأوراق علىأن تكو ّ ن خمس طياتمتساوية.‏ ثم اضغط علىالثنيات لتثبيتها في أماكنها.‏3 ثبت المطوية،‏كما في الشكل،‏ وعنونالطيات على النحو الآتي:‏قوانين الغاز،‏ بويل،‏شارل،‏ جاي-لوساك،‏ القانون العام،‏ قانونالغاز المثالي.‏المطويات 7-2 7-1 لخص قوانينالغازات بكلماتك الخاصة.‏محتو هذا الفصل ونشاطاته ارجع إلى لمراجعةالموقع:‏89www.obeikaneducation.com

قوانين الغازات The Gas Laws7-1اهداف العلاقة بين الضغطودرجة الحرارة والحجم لمقدارثابت من الغاز.‏ قوانين الغاز علىالمسائل التي تتضمن الضغطودرجة الحرارة والحجم لمقدارمحد ّ د من الغاز.‏مراجعة المفردات يصف علاق ًةفي الطبيعة تدعمها عدة تجارب.‏المفردات الجديدةقانون بويلقانون شارلالصفر المطلققانون جاي - لوساكالقانون العام للغازاتالفكرةالرئيسة ماذا يحدث لغاز في بالون إذا قل ّلت حجمه بالضغط عليه؟ ستشعربزيادة في المقاومة،‏ وقد تشاهد انتفاخ ً ا في جزء من البالون.‏قانون بويل Boyle’s Lawضغط الغاز وحجمه مترابطان.‏ وقد وصف العالم الأيرلندي روبرت بويل (-16271691) هذه العلاقة.‏ لقد صم ّ م بويل تجربة كالمبينة في الشكل 7-1، ووض ّ حمن خلالها أنه إذا كانت كمية الغاز ودرجة الحرارة ثابتتين فإن مضاعفة الضغط الواقع علىالغاز يقلل من حجمه إلى النصف.‏ ومن ناحية أخر فإن تقليل الضغط الواقع على الغازإلى النصف يضاعف حجم الغاز.‏ وتعر َ ف العلاقة التي يزيد فيها أحد المتغيرين عندما يقلالآخر بعلاقة التناسب العكسي.‏ينص قانون بويل على أن حجم مقدار محد ّ د من الغاز يتناسب عكسي ّ ًا مع الضغط الواقععليه عند ثبوت درجة حرارته.‏ يبين الشكل 7-1 العلاقة بين الضغط والحجم،‏ حيثيوضح الشكل العلاقة العكسية بين الضغط والحجم في المنحنى المت ّجه إلى أسفل . 7-125°C10(1.0 atm, 10 L)L4-03C-828378-08.ai864200(2.0 atm, 5 L)(4.0 atm, 2.5 L)0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0atm استخدم الرسم لتحديد الحجم،‏ إذاكان مقدار الضغط .(2.5atm)= (4 atm)(2.5 L)= 10 atm · L= 4 atm10 L25°CP 1 V 1 = (1 atm)(10 L)= 10 atm · L1 atm5 LP 2 V 2 = (2 atm)(5 L)= 10 atm · L=25°C 25°C2 atm2.5 LP 3 V 3 = (4 atm)(2.5 L)= 10 atm · L== 4 atmL90108642000.5

لاحظ أن ناتج ضرب الضغط في الحجم عند كل نقطة في الشكل 7-1 يساوي 10 atm.Lلذا يمكن التعبير عن قانون بويل رياضي ّ ًا على النحو الآتي:‏قانون بويل : V :PP 1 V 1 = P 2 V 2حاصل ضرب ضغط كمية محددة من الغاز في حجمها عند ثبوت درجة حرارتها يساويكمية ثابتة.‏يمثل كل من P 1 و V 1 الضغط والحجم الابتدائيين،‏ في حين يمثل كل من P 2 و V 2 الضغط والحجمالجديدين،‏ فإذا علمت ثلاثة من المتغيرات الموجودة في المعادلة أمكنك معرفة قيمة المتغير الرابع.‏71 ينفخ غواص وهو على عمق 10m تحت الماء فقاعة هواء حجمها 0.75، L وعندما ارتفعت فقاعة الهواء إلىالسطح تغير ضغطها من 2.25 atm إلى ، 1.03 atm ما حجم فقاعة الهواء عند السطح؟1 تحليل المسألةبالاعتماد على قانون بويل،‏ بنقصان الضغط على فقاعة الهواء يزداد حجمها،‏ لذا يجب ضرب الحجم الابتدائي لها في نسبةضغط أكبر من 1.V 2 = ? LV 1 = 0.75 LP 1 = 2.25 atmP 2 = 1.03 atm2 حساب المطلوب استخدم قانون بويل لإيجاد قيمة V 2 واحسب الحجم الجديد.‏P 1 V 1 = P 2 V 2V 2 = V 1_( P 1P 2)V 2 = 0.75 L2.25 (_1.03 atm)V 2 = 0.75 L2.25 (_1.03 atm) = 1.6 Lv 1 0.75LP 1 2.25atmP 2 1.03atm.1.2.33 تقويم اجابة قل الضغط بمقدار النصف تقريب ًا،‏ لذا فإن الحجم سيزيد إلى الضعف،‏ ويعبر عن الإجابة بوحدةاللتر،‏ وهي وحدة قياس الحجم،‏ وتحتوي الإجابة على رقمين معنويين،‏ وهذا صحيح.‏افترض أن درجة الحرارة وكمية الغاز ثابتان في المسائل الآتية :إذا كان حجم غاز عند ضغط 99.0 kPa هو ، 300.0 ml وأصبح الضغط 188 kPa فما الحجم الجديد؟إذا كان ضغط عينة من غاز الهيليوم في إناء حجمه 1.00 L هو 0.988 atm فما مقدار ضغط هذه العينة إذا ن ُقلت إلىوعاء حجمه ‎2.00‎؟ L إذا كان مقدار حجم غاز محصور تحت مكبس أسطوانة 145.7، L وضغطه 1.08، atm فما حجمه الجديد عندمايزداد الضغط بمقدار ‏%‏‎25‎؟91

قانون شارل Charles’s Lawلاحظت في التجربة الاستهلالية أن محيط البالون قد قل بعد غمره في الماء والثل ِج.‏ لماذا حدث ذلك؟كما أنك تلاحظ أن ّ كرة القدم تظهر غير منتفخة جيد ً ا إذا تركتها في مكان بارد فترة من الوقت،‏ فيحين تراها منتفخة جيد ً ا إذا تركت في مكان مشمس.‏ فلماذا يختلف مظهر الكرة؟ يمكن الإجابة عنهذه الأسئلة من خلال تطبيق قانون شارل.‏ درس جاك شارل (1746-1823) الفيزيائي الفرنسيالعلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة ، حيث لاحظ أن كلا ّ ً من درجة حرارة وحجم عينة من الغاز يزدادعندما يبقى كل من مقدار العينة والضغط ثابتين.‏ يمكن تفسير هذه الخاصية بناء ً على نظرية الحركةالجزيئية:‏ فعندما تزداد درجة الحرارة تتحرك جسيمات الغاز وتصطدم أسرع بجدار الإناء الذي توجدفيه وبقوة أكبر.‏ ولأن الضغط يعتمد على عدد وقوة اصطدامات جسيمات الغاز بجدار الإناء فإن هذايؤدي إلى زيادة الضغط،‏ وحتى يبقى الضغط ثابت ًا لا بد أن يزيد الحجم؛ إذ تحتاج الجسيمات إلى الانتقالإلى مسافات أبعد قبل أن تصطدم بالجدار،‏ مما يقلل من عدد اصطدامات الجسيمات بجدار الإناء.‏توضح الأسطوانات في الشكل 7-2 كيف يتغير حجم مقدار محدد من الغاز بتسخينه.‏.1.2.3.4مختبر حل المشكلاتتطبيق التفسيرات العلمية أنت تتنفس 20مرة في الدقيقة،‏ وتستبدل بغاز ثاني أكسيد الكربون غا َزالأكسجين لتحافظ على حياتك.‏ فكيف يتغير الضغطوالحجم في رئتيك في أثناء تنفسك؟يسمح النسيج الإسفنجي المرن الذي تتكون منه الرئتانبتمدد الرئتين وانقباضهما؛ لتستجيب لحركة الحجابالحاجز،‏ وهو العضلة القوية الموجودة أسفلهما.‏ فعندمايتحرك الحجاب الحاجز إلى أسفل يزداد حجم الرئتين،‏وبذلك نتمكن من الشهيق،‏ كما يتقلص حجم الرئتين عندمايتحرك الحجاب الحاجز إلى أعلى،‏ وبذلك نتمكن من الزفير.‏طب ّق قانون بويل لتفسير السبب الذي يجعل الهواءيدخل إلى الرئتين عند الشهيق ويخرج منهما عندالزفير.‏وض ّ ح ما يحدث داخل الرئتين عندما يتعرضالإنسان لضربة على البطن،‏ ويخرج الهواء منه.‏استخدم قانون بويل لتفسير إجابتك.‏استنتج ت َف ْ قد بعض أج زاء الرئتين مرونتهاوتتضخم،‏ وينتج عن ذلك مرض انتفاخ الرئتين.‏كيف تستدل من قانون بويل على أن هذا الأمريؤثر في عملية التنفس؟فسر ّ السبب في تعليم الغواصين المبتدئين الذينيحملون جهاز التنفس تحت الماء عدم َ حبسأنفاسهم في أثناء صعودهم من المياة العميقة.‏C13-02A-874637.aibe92

1 atm600 mlml800600400200˚C(-123°C, 300 ml)(27°C, 600 ml) 7-2 300 K0-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50˚C1 atm800˚CV 2 600 ml=T 2 300 K= 2 ml/K= ml800600400200K(300 K, 600 ml)(150 K, 300 ml)150 K1 atm300 ml300 K600 mlml(27°600400(-123°C, 300 ml)2000-300 -250 -200 -150 -100 -˚C00 50 100 150 200 250 300 350KV 1 300 mlV 2 600 ml= =T 1 150 KT 2 300 K= 2 ml/K= 2 ml/K= = C14-05C-828378-08.aibenوعلى عكس الشكل 7-1 إذ يؤثر في المكبس ضغط خارجي بالإضافة إلى الضغط الجوي ، فقد بقيالمكبس في الشكل 7-2 حر الحركة.‏ وهذا يعني قيام الغاز الموجود في الأسطوانة برفع المكبس إلى أنيتساو الضغط الواقع عليه مع الضغط الجوي.‏وكما تلاحظ يزداد حجم الغاز المحصور عند 1 atm بزيادة درجة الحرارة في الأسطوانة،‏ لذا تكونالمسافة التي يتحركها المكبس مقياس ً ا لزيادة حجم الغاز عندما يسخن.‏يوض ّ ح الشكل 7-2 أيض ً ا العلاقة بين درجة الحرارةوالحجم لمقدار محد ّ د من الغاز تحت تأثير ضغط ثابت؛ حيث إن منحنى درجة الحرارة مع الحجم خ ّطمستقيم،‏ فيمكنك توقع درجة الحرارة التي يصبح الحجم عندها 0، L وذلك بمد ّ الخط إلى درجاتحرارة أدنى من الدرجات التي تم قياسها.‏في الرسم البياني الأول،‏ درجة الحرارة التي يكون عندها الحجم 0 L تساوي C˚273-، لذا فهذهالعلاقة خطية،‏ لكنها ليست تناسب ًا مباشر ً ا.‏ فمثلا ً يمكنك ملاحظة عدم مرور الخط المستقيم بنقطةالأصل،‏ كما أن مضاعفة درجة الحرارة من C˚25 إلى C˚50 لا تؤدي إلى مضاعفة الحجم.‏يبين الرسم البياني في الشكل 7-2 أن العلاقة بين درجة الحرارة المقيسة بالكلفن (K) والحجم علاقةطردية والتناسب مباشر؛ إذ تقابل درجة الحرارة 0 K حجما ً مقداره 0، ml وعند مضاعفة درجةالحرارة يتضاعف الحجم.‏ ويعرف الصفر على تدريج كلفن بالصفر المطلق،‏ وهو يمثل أقل قيمة ممكنةلدرجة الحرارة التي تكون عندها طاقة الذرات أقل ما يمكن.‏ لماذا يوضح الرسم البياني الثاني في الشكل 7-2 تناسب ًامباشر ً ا،‏ في حين لا يوضح الرسم البياني الأول ذلك.‏ طردي ّ ًا93

ينص قانون شارل على أن حجم أي مقدار محدد من الغاز يتناسبطردي ّ ًا مع درجة حرارته المطلقة عند ثبوت الضغط،‏ ويمكن التعبير عن قانون شارل بالعلاقةالرياضية الآتية:‏قانون شارلVT_ V 1T = _ V 21T 2حاصل ضرب ضغط كمية محددة من الغاز في حجمها عند ثبوت درجة حرارتها يساوي كميةثابتة.‏تمثل T 1 V، 1 في المعادلة أعلاه الظروف الابتدائية،‏ في حين تمثل T2 ، V2 الظروف الجديدة،‏ كمافي قانون بويل،‏ فإذ عرفت ثلاث متغيرات أمكنك حساب المتغير الرابع.‏وعند استخدام قانون شارل يجب التعبير عن درجة الحرارة بالكلفن.‏ وكما قرأت سابق ً ا،‏ عليكإضافة 273 إلى درجة الحرارة السيليزية لتحويل درجة الحرارة من التدريج السيليزي إلىبالكلفن:‏ التدريجT K = 273 + T C72إذا كان حجم بالون هيليوم 2.32 L داخل سيارة مغلقة،‏ عند درجة حرارةC‏˚‏ 40.0، فإذا وقفت السيارةفي ساحة البيت في يوم حار وارتفعت درجة الحرارة داخلها إلى C˚ 75.0، فما الحجم الجديد للبالون إذا بقي الضغط ثابت ًا؟1 تحليل المسألةينص قانون شارل على أن حجم مقدار محد ّ د من الغاز يزداد بزيادة درجة حرارته إذا بقي الضغط ثابت ًا.‏ لذا يزداد حجمالبالون ، ويجب ضرب الحجم الابتدائي في نسبة درجة حرارة أكبر من واحد.‏V 2 = ? LT 2 = 40.0 °CV 1 = 2.32 LT 2 = 75.0 °CT K = 273 + T CT 1 = 273 + 40.0 ˚C = 313.0 KT 2 = 273 + 75.0 °C = 348.0 K2 حساب المطلوبحو ّ ل درجة الحرارة السيليزية إلى الكلفن.‏T 1 40.0˚CT 2 75.0˚C94

استخدم قانون شارل لإيجاد V، 2 وعوض بالقيم المعروفة في المعادلة التي أ ُ عيد ترتيبها.‏_ V 1T = _ V 21T 2V 2 = V 1_( T 2T 1)313.0 K)V 2 = 2.32 L (_348.0 KV 2 = 2.32 L (_348.0 K313.0 K) = 2.58 LV 2 V 1 = 2.32 L، T 1 = 313.0 K، T 2 = 348.0 K3 تقويم اجابة.4.5.6.7كانت الزيادة في درجة الحرارة بالكلفن صغيرة نسبي ّ ًا،‏ لذا ستكون الزيادة في الحجم صغيرة أيض ً ا،‏وستستخدم وحدة ) L ( في الإجابة،‏ وهي وحدة الحجم،‏ وهناك ثلاثة أرقام معنوية.‏افترض أن الضغط وكمية الغاز ثابتان في المسائل الآتية:‏ما الحجم الذي يشغله الغاز في البالون الموجود عن اليسار عند درجة ‎250‎؟ Kشغل غاز عند درجة حرارة C˚ 89 حجما ً مقداره (L 0.67). عند أي درجة حرارة سيليزية سيزيدالحجم ليصل إلى 1.12 L ؟إذا انخفضت درجة الحرارة السيليزية لعينة من الغاز حجمها 3.0 L من C˚ 80.0 إلى C˚ 30.0فما الحجم الجديد للغاز؟ يشغل غاز حجما ً مقداره 0.67 L عند درجة حرارة (K 350). ما درجة الحرارة اللازمةلخفض الحجم بمقدار 45% ؟4.3 L350 KC13-03A-874637.aibenقانون جاي - لوساك Gay- Lussac،s Lawلاحظت في التجربة الاستهلالية تطبيقات على قانون شارل،‏ فعند تغير درجة الحرارةيتغير حجم البالون،‏ ولكن ماذا يمكن أن يحدث لو كان البالون صلب ًا ثابت ًا؟ وإذا كانحجمه ثابت ًا فهل هناك علاقة بين درجة الحرارة والضغط؟ يمكن الإجابة عن هذاالسؤال من خلال قانون جاي - لوساك.‏ينتج الضغط عن اصطدام جسيمات الغاز بجدران الوعاء؛ فكلما ارتفعت درجاتالحرارة زاد عدد الاصطدامات وطاقتها.‏ لذا تؤدي زيادة الحرارة إلى زيادة الضغط إذالم يتغير الحجم.‏95

7-3atm4.03.53.02.52.01.51.00.50K(150 K, 1.5 atm)0 100 200 300 400 500 600K(300 K, 3.0 atm)1.0 L 1.0 L1 atm 2 atm150 K300 KP 1T 11.5 atm=150 KP 2T 23.0 atm=300 Kقارن بين الرسومالبيانية في الشكلين ‎7-2‎و 7-3.= 0.01 atm/K== 0.01 atm/K=C13-04A-874637.aibenوقد وجد جاي لوساك (1778-1850) أن درجة الحرارة المطلقة تتناسبطردي ّ ًا مع الضغط،‏ كما هو موضح في الشكل 7-3. وينص قانون جاي لوساكعلى أن ضغط مقدار محد ّ د من الغاز يتناسب طردي ّ ًا مع درجة الحرارة المطلقة له،‏إذا بقي الحجم ثابت ًا.‏ ويمكن التعبير عنه رياضي ّ ًا كما يأتي:‏PTقانون جاي لوساك_ P 1T = _ P 21حاصل قسمة الضغط على درجة الحرارة المطلقة لمقدار محدد من الغاز ذيحجم ثابت يساوي مقدر ً ا ثابت ًا.‏T 2مهن في الكيمياء وكما هو الحال في قانوني بويل وشارل،‏ فإذا عرفت ثلاثة متغيرات أمكنكحساب المتغير الرابع باستخدام المعادلة.‏ تذكر أن درجة الحرارة يجب أن تكونمطلقة (k) أينما استخدمت في معادلات قوانين الغاز.‏96

73 - إذا كان ضغط غاز الأكسجين داخل الأسطوانة 5.00 atm عند درجة C˚25.0 ، ووضعتالأسطوانة في خيمة على قمة جبل إفرست،‏ حيث تكون درجة الحرارة C˚10.0- فما الضغط الجديد داخل الأسطوانة؟1 تحليل المسألةينص قانون جاي-‏ لوساك على أنه إذا انخفضت درجة حرارة الغاز المحصور فإن ضغطه ينخفض إذا بقي حجمه ثابت ًا.‏لذلك يقل الضغط في أسطوانة الأكسجين.‏ يجب ضرب مقدار الضغط الابتدائي في نسبة درجة حرارة أقل من 1.P 2 = ? atmP 1 = 5.00 atmT 1 = 25.0 ˚CT 2 = -10.0 ˚C2 حساب المطلوبحول درجات الحرارة السيليزية إلى مطلقةT K = 273 + T CT 1 = 273 + 25.0 ˚C = 298.0 KT 2 = 273 + (-10.0 °C) = 263.0 KT 1 25.0 ˚CT 2 = 10.0 ˚C استخدم قانون جاي لوساك؛ لإيجاد قيمة P، 2 وعوض بالقيم المعروفة في المعادلة التي أعيد ترتيبها.‏__ P 1T = __ P 21 T 2P 2 = P 1_( T 2T 1)P 2 = 5.00 atm (_263.0 K298.0 K)P 2 = 5.00 atm (_263.0 K298.0 K) = 4.41 atmP 2 P 1 5.00atmT 1 298.0KT 2 263.0K3 تقويم اجابةتقل درجة الحرارة المطلقة،‏ لذا يقل الضغط.‏ وحدة الضغط ،atm وهناك ثلاثة أرقام معنوية.‏.8إذا كان ضغط إطار سيارة 1.88 atm عند درجة حرارة C˚ 250 ، فكم يكون الضغط إذا ارتفعت درجة الحرارة إلىC˚ ‎37.0‎؟.9يوجد غاز هيليوم في أسطوانة حجمها 2L، تحت تأثير ضغط جوي مقداره 1.12، atm فإذا أصبح ضغط الغاز 2.56،atm عند درجة حرارة C˚ 36.5، فما قيمة درجة حرارة الغاز الابتدائية؟10. إذا كان ضغط عينة من الغاز يساوي 30.7 KPa عند درجة حرارة C˚ 00.0، فكم ينبغي أن ترتفع درجة الحرارةالسيليزية للعينة حتى يتضاعف ضغطها؟97

7-4الكيمياء في واقع الحياة القانون العام للغازات The Combined Gas Law الضغط لوعاء الضغط غطاءمحكم الإغلاق،‏ وحجمه ثابت.‏ وعندتسخينه يزداد الضغط في الإن اء،‏وبزيادة الضغط تستمر درجة الحرارةفي الارتفاع،‏ فيتم بذلك طهو الطعامبسرعة أكبر.‏يمكن أن يتغير كل من الضغط ودرجة الحرارة والحجم في العديد من التطبيقاتالعملية للغازات،‏ كما في بالون الطقس في الشكل 7-4. كما يمكن جمع قانونبويل وقانون شارل وقانون جاي-‏ لوساك في قانون واحد يطلق عليه القانونالعام للغازات،‏ وهو يحد ّ د العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة والحجم لكميةمحد ّ دة من الغاز.‏ ويوجد بين المتغيرات الثلاثة نفس العلاقة الموجودة في القوانينالأخر‏.‏ فالضغط يتناسب عكسي ّ ًا مع الحجم،‏ وطردي ّ ًا مع درجة الحرارة.‏ويمكن التعبير عن القانون العام للغازات رياضي ّ ًا على النحو الآتي:‏القانون العام للغازاتVPT_ P 1 V 1T 1= _ P 2 V 2T 2حيث حاصل ضرب الضغط والحجم مقسوم ً ا على درجة الحرارة المطلقةلمقدار محد ّ د من الغاز يساوي مقدار ً ا ثابت ًا.‏ا يساعدك القانون العام للغازات على حلالمسائل التي تتضمن أكثر من متغير واحد،‏ كما يقدم لك طريقة لتذكر القوانينالثلاثة الأخر دون تذكر معادلاتها،‏ فإذا كنت قادر ً ا على كتابة معادلة قانونالغازات العام فإنه يمكنك اشتقاق القوانين الأخر من خلال تذكر المتغيرالثابت في كل حالة.‏مثلا ً إذا بقيت درجة الحرارة ثابتة بينما تغير الضغط والحجم فإن T. 2 T= 1وبعد تبسيط قانون الغاز العام تحت هذه الظروف ستجد أن المعادلة أصبحت،P 1 V 1 =P 2 V 2 والتي ينبغي أن تستنتج أنها قانون بويل.‏قانون شارل،‏ وقانون جاي-لوساك من القانونالجامع للغازات.‏98

742.00، L يساوي C˚30.0 ، ودرجة حرارة 110 KPa إذا كان حجم كمية من غاز ما تحت ضغط وارتفعت درجة الحرارة إلى C˚80.0، وزاد الضغط وأصبح 440، KPa فما مقدار الحجم الجديد؟1 تحليل المسألةتغير كل من درجة الحرارة والضغط؛ لذلك يجب أن تستخدم القانون العام للغازات.‏لقد زاد الضغط أربع مرات،‏ لكن درجة الحرارة لم ترتفع بمثل هذا المعامل الضخم،‏ لذلك فإن الحجم الجديد سيكون أقلمن الحجم الابتدائي.‏V 2 = ? LT K = 273 + T CT 1 = 273 + 30.0°C = 303.0 KP 1 = 110 kPa P 2 = 440 kPaT 1 = 30.0 º C T 2 = 80.0 °CV 1 = 2.00 L2 حل المطلوبحو ّ ل درجات الحرارة من السيليزية إلى مطلقة.‏T 1 30.0°CT 2 30.0°CT 2 = 273 + 80.0°C = 353.0 Kاستخدم قانون الغازات العام،‏ لتجد قيمة V2 ثم عوض القيم المعروفة في المعادلة التي أعيد ترتيبها.‏_ P 1 V 1T 1V 2 = V 1_( P 1V 2 = 2.00 L110 kPa(_V 2 = 2.00 L (_ 110 _440 kPa) ( 353.0 K= _ P 2 V 2T 2_T 1)P 2) ( T 2_303.0 K )440 kPa ) ( 353.0 KV 2 P 1 110kPaP 2 440kPaT 1 303.0KT 2 353.0K3 تقويم اجابة 303.0 K) = 0.58 Lتغير الضغط بشكل أكبر من درجة الحرارة،‏ لذا فقد قل الحجم . الوحدة هي(‏L‏)،‏ وهي حدة قياس الحجم،‏ وهناك رقمان معنويان.‏11. تح ُ دث عينة من الهواء في حقنة ضغط ً ا مقداره 1.02، atm عند C˚22.0، ووضعت هذه الحقنة في حمام ماء يغلي ‏(درجةحرارة C˚100.0) وازداد الضغط إلى 1.23 atm بدفع مكبس الحقنة إلى الداخل،‏ مما أد إلى نقصان الحجم إلى0.224 ml فكم كان الحجم الابتدائي؟990.00°C1.00 atm30.0 ml12. يحتوي بالون على 146.0 ml من الغاز المحصور تحت ضغط مقداره 1.30 atm ودرجة حرارة‎5.0˚Cفإذا تضاعف الضغط وانخفضت درجة الحرارة إلى C˚2.0 فكم يكون حجم الغاز في البالون؟13. إذا زادت درجة الحرارة في الأسطوانة المجاورة لتصل إلى C˚30.0 ، وزاد الضغط إلى 1.20atm فهل يتحرك مكبس الأسطوانة إلى أعلى أم إلى أسفل؟

Combined_P 1 V 1= P 2 V 2T 1_T 2T_T = _ P 2 V1P1T 2TP_V 1T = _ V 2 V1 T 2P 1 V 1 = P 2 V 2مقدار الغاز ودرجة الحرارةمقدار الغاز والضغطمقدار الغاز والحجممقدار الغازP VCombinedTP VP VCharles’sBoyle’sCombinedCharles’sPVCombinedTTTP VP VP VGay-Lussac’sBoyle’sCharles’s71PTVTPTVPTVPPC13-12A-874637.aibenVVTTTVVCharles’sBoyle’sGay-Lussac’sPCombinedPBoyle’sTTVVC13-12A-874637.aibenVVPCombinedPCharles’PPBoyle’sGay-Lussac’sTTTTTGay-Lussac’sC13-12A-874637.aiPbenVVVVPCharles’PCombinedPGay-Lussac’sBoyle’sTTTTVPTTVBoyle’sGay-Lussac’sC13-12A-874637.aibenVVPCharles’PPCombinedPGay-Lussac’sBoyle’sTالتقويم 7-1TTTVVPCharles’PGay-Lussac’sTTالخلاصةينص قانون بويل على أن حجم مقدارمحد ّ د من الغاز يتناسب عكسي ّ ًا معضغطه عند ثبوت درجة الحرارة .ينص قانون شارل على أن حجم مقدارمحد ّ د من الغاز يتناسب طردي ّ ًا مع درجةحرارته المطلقة عند ثبوت الضغط.‏ينص قانون جاي-‏ لوساك على أنضغط مقدار محد ّ د من الغاز يتناسبطردي ّ ًا مع درجة الحرارة المطلقة عندثبوت الحجم.‏يربط القانون العام للغازات بينالضغط ودرجة الحرارة والحجم فيمعادلة واحدة.‏.14 لا بد أنك لاحظت أن العمل الذي قام به كل منشارل وجاي-‏ لوساك قد سبق تطوير التدريج المطلق (K)، على الرغم من أن قانونيهما تطلبااستخدام درجة الحرارة المطلقة (K). حيث استخدم العلماء في القرن 1700 وبدايات القرن 18مقاييس حرارة مختلفة.‏ فعلى سبيل المثال استخدم تدريج ريومر في فرنسا حتى في العصر نفسهالذي عاش فيه شارل تقريب ًا.‏ وباستخدام هذا التدريج أو أي تدريج لا يعتمد على الصفر المطلقتصبح المعادلة التي تعبر عن قانون شارل أكثر تعقيد ً ا؛ فهي تحتاج إلى ثابتين إضافة إلى الحجم Vودرجة الحرارة T. وقد بس ّ ط التدريج المطلق الأمور،‏ ونتجت قوانين الغازات المستخدمة الآن.‏عرفت الآن كيف تؤثر متغيرات الضغط والحرارة والحجم في عينة من الغاز.‏ ويمكنك أيض ً ااستخدام قوانين الغازات التي تم تلخيصها في الجدول 7-1 إذا كانت كمية الغاز ثابتة،‏ لكنيحدث إذا تغيرت كمية الغاز؟ هذا ما ستدرسه لاحق ً ا.‏ ماذاالفكرة الرئيسة وضح العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة وحجم كمية ثابتة من الغاز.‏اشرح أي المتغيرات الثلاثة،‏ التي تؤثر في كمية ثابتة من الغاز،‏ تتناسب تناسب ًاطردي ّ ًا،‏ وأيها تتناسب عكسي ّ ًا؟16. حلل ُ أطلق بالون طقس إلى الغلاف الجوي،‏ وأنت تعرف كلا ّ ً من حجمه الابتدائيودرجة حرارته وضغط الهواء فيه.‏ ما المعلومات التي تحتاج إليها لحساب الحجم النهائيللبالون عندما يصل إلى أقصى ارتفاع له؟ وأي القوانين تستخدم لحساب الحجم؟استنتج لماذا ت ُضغط الغازات التي تستخدم في المستشفيات،‏ ومنها الأكسجين؟ولماذا يجب حمايتها من ارتفاع درجات الحرارة ؟ وماذا يجب أن يحدث للأكسجينالمضغوط قبل استنشاقه؟18. احسب يحتوي إناء بلاستيكي صلب على 1.00 L من غاز الميثان عند ضغط جويمقداره 660، torr ودرجة حرارة C˚22.0 ، ما مقدار الضغط الذي يحدثه الغازعند ارتفاع درجة الحرارة إلى ‎44.6˚C؟19. صم ّ م خريطة مفاهيمية توض ّ ح فيها العلاقات بين الضغط والحجم ودرجة الحرارةفي قوانين بويل،‏ وشارل،‏ وجاي-‏ لوساك.‏.15 V.17100

قانون الغاز المثالي The Ideal Gas Law7-2اهداف عدد الجسيمات بالحجممستخدم ً ا مبدأ أفوجادرو.‏ كمية الغاز بضغطهودرجة حرارته وحجمهمستخدم ً ا قانون الغاز المثالي.‏ بين خصائص الغازالحقيقي والغاز المثالي.‏مراجعة المفردات وحدة قياسية دوليةتستخدم لقياس كمية المادة،‏وتمثل مقدار المادة النقيةالتي تحتوي على 6.02 X 10 23 منالجسيمات.‏المفردات الجديدةمبدأ أفوجادروالحجم المولاريثابت الغاز المثالي (R)قانون الغاز المثاليالفكرةالرئيسة تعلم أن إضافة الهواء إلى إطار السيارة يزيد من ضغط الهواء في الإطار،‏ولكن هل تعلم أن قيمة الضغط المحددة للإطار هي قيمة الضغط في الإطار عندما يكونبارد ً ا؟ فعندما تتحرك إطارات السيارات على الطريق يعمل الاحتكاك على رفع درجةالحرارة،‏ فيزيد الضغط.‏مبدأ أفوجادرو Avogadro’s Principleتختلف حجوم جسيمات الغازات،‏ ومع ذلك تفترض نظرية الحركة الجزيئية أن جسيماتالغاز في أي عينة تكون متباعدة كثير ًا جد ّ ً ا،‏ بحيث يصبح تأثير حجم الجسيمات قلي ًلاجد ّ ً ا على الحجم الذي يشغله الغاز.‏ فمثلا ً يشغل 1000 جسيم من غاز الكربتون الكبيرةنسبي ّ ًا الحجم نفسه ل 1000 جسيم من غاز الهيليوم الأصغر حجما ً عند نفس درجةالحرارة والضغط.‏ وكان أفوجادرو في عام ‎1811‎م أول من قدم هذه الفكرة.‏ وينص مبدأأفوجادرو على أن الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تحتوي العدد نفسه من الجسيماتعند نفس درجة الحرارة والضغط.‏ ويبين الشكل 7-5 حجوم ً ا متساوية من ثاني أكسيدالكربون والهيليوم والأكسجين.‏ درست سابق ً ا أن المول الواحد من أي مادة يحتوي على× 10 23 6.02 من الجسيمات.‏ والحجم المولاري لغاز هو الحجم الذي يشغله 1 mol منهعند درجة حرارة C˚0.0، وضغط جوي .1atmوتعرف درجة الحرارة C˚0.0 والضغط الجوي 1atm بدرجة الحرارة والضغط المعياريين.‏هذا وقد بين َّ أفوجادرو أن 1mol من أي غاز يشغل حجما ً مقداره 22.4، L لذا يمكنكاستعمال 22.4 L/mol بوصفه معامل تحويل عندما يكون الغاز في الظروف المعيارية.‏ فإذارغبت مثلا ً في معرفة عدد المولات في عينة من غاز حجمها ، 3.72 L في الظروف المعيارية،‏فيتعين عليك استخدام الحجم المولاري لتحويل وحدات الحجم إلى مولات.‏_3.72 L × 1 mol22.4 L = 0.166 mol 7-5 101

75 المكون الرئيس للغاز الطبيعي المستخدم في المنازل لأغراض التدفئة والطهو هو الميثان .CH 4 احسب حجم.STP من غاز الميثان في الظروف المعيارية 2.00 Kg1 تحليل المسألةيمكن حساب عدد المولات من خلال قسمة كتلة العينة (m) على الكتلة المولية M. ولأن الغاز تحت الظروف المعيارية،(STP) لذا يمكنك استخدام الحجم المولاري لتحويل عدد المولات إلى حجم.‏V = ? Lm = 2.00 kgT = 0.00 ˚CP = 1.00 atm2 حساب المطلوبحد ّ د الكتلة المولية للميثانM = 1 C atom (_12.01 amu1 C atom ) + 4 H atoms _ 1.01 amu( 1 H atom)= 12.01 amu + 4.04 amu = 16.05 amu = 16.05 g/molgmolحد ّ د عدد مولات الميثان2.00 kg _( 1000 g1 kg ) = 2.00 × 103 gm___M = 2.00 × 103 g= 125 mol16.05 g/molgKgاستخدم الحجم المولاري لتحديد حجم الميثان في الظروف المعيارية .STP_V = 125 mol × 22.4 L1 mol = 2.80 × 103 L22.4Lmol1023 تقويم اجابةمقدار الميثان الموجود أكبر من 1 mol ؛ لذا يجب أن تتوقع حجما ً كبير ًا،‏ وهذا يتفق مع الإجابة.‏ الوحدة هي ) L )، وهيوحدة قياس الحجم،‏ وهناك ثلاثة أرقام معنوية.‏20. ما حجم الوعاء اللازم لاحتواء 0.0459 mol من غاز النيتروجين N 2 في الظروف المعيارية STP؟21. ما كتلة غاز ثاني أكسيد الكربون بالجرامات،‏ الموجودة في بالون حجمه 1.0 L في الظروف المعيارية STP؟22. ما الحيز ،(ml) الذي يشغله غاز الهيدروجين الذي كتلته 0.00922 g في الظروف المعيارية STP؟23. ما الحجم الذي تشغله كتلة مقدارها 0.416 g من غاز الكربتون في الظروف القياسية STP؟24. احسب الحجم الذي تشغله كتلة مقدارها 4.5 Kg من غاز الإيثيلين C 2 H 4 في الظروف المعيارية STP؟25. إناء بلاستيكي مرن يحتوي 0.86 g من غاز الهيليوم بحجم (L 19.2). فإذا أ ُ خرج 0.205 g من غاز الهيليوم عندضغط ودرجة حرارة ثابتين،‏ فما الحجم الجديد؟

7-6 RR_ L·atmmol·K_ L·kPamol·K_ L·mmHgmol·K72R0.08218.31462.4قانون الغاز المثالي The Ideal Gas Lawيمكن جمع كل من مبدأ أفوجادرو وقوانين بويل وشارل وجاي-‏ لوساك في علاقةرياضية واحدة تصف العلاقة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة وعدد مولات الغاز.‏تعطي هذه الصيغة نتائج أفضل للغازات التي تنطبق عليها افتراضات نظرية الحركةالجزيئية،‏ التي تعرف بالغازات المثالية.‏ إن حجوم جسيمات الغازات صغيرة جد ّ ً ا،‏ وبينهافراغات كبيرة لدرجة أن قو التجاذب أو التنافر فيما بينها تصبح أقل ما يمكن.‏ يربط القانون العام للغازات بينمتغيرات الضغط والحجم و درجة الحرارة لمقدار محد ّ د من الغاز.‏_P 1 V 1= P 2 V 2T 1_T 2وتبقى علاقة الضغط والحجم ودرجة الحرارة دائما ً نفسها لعينة محد ّ دة من الغاز.‏ ويمكنإعادة كتابة العلاقة الممثلة في القانون العام للغازات على النحو الآتي :_ PV = مقدار ً ا ثابت ًاTيوض ّ ح الشكل 7-6 أن زيادة مقدار الغاز الموجود في العينة يؤدي إلى زيادة الضغط،‏ إذاكانت درجة الحرارة والحجم ثابتين،‏ كما أن ّ الحجم يزداد عند إضافة المزيد من جسيماتالغاز.‏ ونحن نعرف أن كلا ّ ً من الحجم والضغط يتناسبان تناسب ًا طردي ّ ًا مع عدد المولات(n)، لذا يمكن وضع عدد المولات (n) في معادلة القانون العام للغازات،‏ كما يأتي:‏_ PV = ثابت ًاnTولقد حددت التجارب التي استخدمت فيها قيم معروفة لكل من ،V T،P.n قيمة هذاالثابت،‏ والذي يعرف بثابت الغاز المثالي،‏ ويرمز له بالرمز R. فإذا كان الضغط مقيس ً ابوحدة atm فإن قيمة R هي . 0.0821 L.atm/mol.Kلاحظ أن وحدة R تجمع ببساطة وحدات المتغيرات الأربع.‏ ويبين الجدول 7-2 القيمالرقمية ل R بوحدات مختلفة للضغط.‏ لماذا أضيف عدد المولات (n) إلى المقام في المعادلة أعلاه؟عند التعويض عن R في المعادلة أعلاه،‏ وعند إعادة ترتيب المتغيرات تنتج الصيغة الأكثرشيوع ً ا لقانون الغاز المثالي؛ حيث يصف قانون الغاز المثالي السلوك الفيزيائي للغاز المثاليمن حيث الضغط والحجم ودرجة الحرارة وعدد مولات الغاز المتوافرة.‏قانون الغاز المثاليPVnRTPV = nRTإن حاصل ضرب الضغط والحجم في مقدار معين من الغاز عند درجة حرارة ثابتة يساويمقدر ً ا ثابت ًا.‏المطوياتأدخل معلومات من هذا القسمفي مطويتك.‏103

76احسب عدد مولات غاز الأمونيا NH 3 الموجودة في وعاء حجمه 3.0 L عند × 10 2 K 3.0 وضغط.(1.5 atm)1 تحليل المسألةأعطيت الحجم ودرجة الحرارة والضغط لعينة من الغاز.‏ استخدم قانون الغاز المثالي،‏ واختر قيمة الثابت R بالاعتماد علىوحدة الضغط في السؤال.‏ لاحظ أن َّ ق ِيم الضغط ودرجة الحرارة قريبة من الظروف المعيارية،‏ لكن الحجم أصغر كثير ًا من22.4، L فعليك أن تتوقع أن ّ الإجابة أقل كثير ًا من مول واحد.‏n = ? molV = 3.0 LT = 3.00 × 1 0 2 KP = 1.50 atmR = 0.0821 _ L·atmmol·K2 حساب المطلوباستخدم قانون الغاز المثالي،‏ ثم عو ِّ ض بالقيم المعروفة لإيجاد قيمه (n)PV = nRTn = PV _RT(1.50 atm)(3.0 L)n = ___L·atm( 0.0821 _mol·K) (3.00 × 102 K)nV3.0LT3.00× 1 0 2 KP1.50atmR0.0821L·atmmol·K(1.50 atm)(3.0 L)n = ___ = 0.18 molL·atm( 0.0821 _mol·K) (3.00 × 102 K)3 تقويم اجابةتتفق الإجابة مع توقع أن ّ عدد المولات أقل كثير ًا من ، 1 mol وحدة الإجابة ،mol وتحتوي رقمين معنويين.‏26. ما درجة حرارة 2.49 mol من الغاز الموجود في إناء سعته ، 1.00 L وتحت ضغط مقداره 143 KPa27. احسب حجم 0.323 mol من غاز ما عند درجة حرارة 256 K وضغط جوي مقداره 0.90 atm28. ما مقدار ضغط ، 0.108 mol بوحدة الضغط الجوي (atm) لعينة من غاز الهيليوم عند درجة حرارة C˚20.0،إذا كان حجمها ‎0.050‎؟ L29. إذا كان ضغط غاز حجمه 0.044 L يساوي 3.81 atm عند درجة حرارة C˚25.0، فما عدد مولات الغاز؟30. غاز مثالي حجمه 3.0، L فإذا تضاعف عدد مولاته ودرجة حرارته وبقي الضغط ثابت ًا،‏ فما حجمه الجديد؟104

المول Moleقانون الغاز المثالي - الكتلة المولية والكثافةThe Ideal Gas Law - Molar Mass and Densityيمكن أن يستخدم قانون الغاز المثالي في إيجاد أي قيمة من قيم المتغيرات الأربعة،P،V،T،n إذا كانت القيم الثلاث الأخر معروفة.‏ كما يمكن إعادة ترتيب المعادلةPV=nRT لحساب الكتلة المولية والكثافة لعينة من الغاز.‏ لإيجاد الكتلة المولية لعينة غاز يجب أن يكون ك ّ ًلامن الكتلة ودرجة الحرارة والضغط وحجم الغاز معروف ًا.‏ تذكر ما تعلمته سابق ً ا،‏ حيثإن عدد مولات الغاز(‏n‏)‏ تساوي الكتلة (m) مقسومة على الكتلة المولية (M). لذلكيمكن التعويض عن n بمقدار . m/Mجاءت من الكلمة الألمانية ،Mol وهياختصار ،Molekulargewichtوتعني الوزن الجزيئي.‏PV = nRTn = m _MPV = _ mRTMويمكنك إعادة ترتيب المعادلة لتصبح على النحو الآتي:‏M = _ mRTPV تذكر أن كثافة أي مادة (D) تساوي كتلتها (m) فيوحدة الحجوم (V)، وبعد إعادة ترتيب معادلة الغاز المثالي لإيجاد الكتلة المولية يمكنالتعويض عن (m/V) بالقيمة . DM = _ mRTPVD= m _VM = _ DRTPيمكنك إعادة ترتيب المعادلة لإيجاد الكثافة لتصبح على النحو التالي:‏D = _ MPRTلماذا تحتاج إلى معرفة كثافة الغاز؟ فكر في طرائق إطفاء الحريق.‏ تعتمد إحد طرائقإطفاء الحريق على منع غاز الأكسجين من الوصول من خلال تغطية الحريق بغاز آخرلا يحترق ولا يساعد على الاحتراق،‏ كما هو موضح في الشكل 7-7. لذا يجب أن تكونهذا الغاز أكبر من كثافة الأكسجين ليحل محله.‏ كثافة 7-7 105

إعداد نموذج لطفاية حريقلماذا يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون لإطفاء الحريق؟الخطواتA B AC BD C E D F EG AF H BG I AC HA J BD BI KCE CJ L DF DK M EG EA LN FH MF BO GNI GC P HJ OH D IK PE I JLJ F KM KG NL HL MO MI .1N PN J OOKPP.2.3.4.5.6اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏قس درجة الحرارة باستخدام مقياس الحرارة،‏ والضغطالجوي باستخدام البارومتر،‏ ثم سجل البيانات التيحصلت عليها.‏لف ّ قطعة من ورق القصدير أبعادها 23 cm × 30 cmعلى أسطوانة ارتفاعها 30 cm ونصف قطرها 6 cmتقريبا ً ثم ألصق أطراف قطعة القصدير.‏استخدم أعواد الثقاب لإشعال الشمعة.‏ اسكب الماء فوق أعواد الثقاب قبل رميها،‏وابتعد عن مصادر اللهب.‏ضع 30 g من صودا الخبز NaHCO 3 في كأس كبيرة،‏وأضف إليها 40 ml من الخل CH 3 COOH تركيزه.(5%)ضع أسطوانة القصدير بسرعة فوق لهب الشمعة بزاويةمقدارها (˚45)..7 لا تجعل نهاية طرف الأسطوانة يلامس الشمعةالمشتعلة.‏وبينما يستمر التفاعل في الكأس في إنتاج غاز ثانيأكسيد الكربون،‏ مرر الغاز بحذر شديد،‏ وليس السائلفي الأسطوانة.‏ سجل ملاحظاتك.‏تحليل.2.31. احسب الحجم المولاري لغاز ثاني أكسيد الكربونCOعند 2 درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي العادي.‏ كثافة كل من ثاني أكسيد الكربون والأكسجينوالنيتروجين بوحدة g/L عند درجة حرارة الغرفة.‏تذكر أن عليك حساب الكتلة المولية لكل غاز حتىتتمكن من حساب كثافة كل غاز.‏ هل تدعم ملاحظاتك وحساباتك استخدام ثانيأكسيد الكربون في مكافحة الحرائق؟ ولماذا؟الغاز الحقيقي مقابل الغاز المثالي Real Versus Ideal Gasesماذا يعني مصطلح الغاز المثالي؟ تتبع الغازات المثالية فرضيات نظرية الحركة الجزيئية التي درستهاسابق ً ا.‏ فحجم جسيمات الغاز المثالي يكاد يكون معدوم ً ا،‏ كما أن هذه الجسيمات لا تشغل حيز ً ا،‏ ولاتوجد قو تجاذب بينها،‏ ولا تتجاذب مع جدران الوعاء الموجودة فيه،‏ ولا تتنافر معه.‏ وتتحرك هذهالجسيمات حركة عشوائية دائمة في خطوط مستقيمة حتى يصطدم بعضها ببعض أو بجدار الوعاءالذي يحتويها،‏ وهذه التصادمات مرنة،‏ مما يعني أن الطاقة الحركية للنظام لا تتغير.‏ ويتبع الغاز المثاليقوانين الغاز تحت كل الظروف من الضغط ودرجة الحرارة.‏ولكن في الحقيقة ليس هناك غاز مثالي؛ فجسيمات الغاز لها حجم و إن كان صغير ًا،‏ وتوجد بينهاقو تجاذب،‏ كما أن التصادمات فيما بينها وبين الوعاء ليست تصادمات مرنة تمام ً ا.‏ وعلى الرغم منذلك تسلك معظم الغازات سلوك الغاز المثالي في نطاقات واسعة من الضغط ودرجة الحرارة.‏ كما أنالحسابات التي تجري باستخدام قانون الغاز المثالي تقارب القياسات التجريبية .بين نظرية الحركة الجزيئية والغاز المثالي.‏ العلاقة106

P V 1 = nR T 1 P V 2 = nR T 2_ V 1T = _ nR1 P_ V 1T = _ V 21T 2_ V 2T = _ nR2 P.1.2.3 إذا أتقنت الاستراتيجيات الآتية،‏ فإن عليك تذكر قانونالغاز المثالي فقط.‏ خذ مثالا ً ، الكمية الثابتة من الغاز الموجودة تحت ضغط ثابت.‏استخدم قانون شارل لحل المسائل التي تتضمن الحجم ودرجة الحرارة.‏استخدم قانون الغاز المثالي لكتابة معادلتين تصفان عينة الغاز عند درجةحرارة وحجم مختلفين ‏(الكميات التي لا تتغير تظهر باللون الأحمر).‏اعزل الحجم ودرجة الحرارة،‏ وهما القيمتان اللتان تتغيران في الجهة نفسهامن المعادلة.‏ولأن كلا ّ ً من P،R،n ثابت تحت هذه الظروف،‏ فإنه يمكنك جعل كل منالحجم ودرجة الحرارة متساويين لاشتقاق قانون شارل.‏اشتق قانون بويل وجاي-‏ لوساك والقانون العام للغازات استناد ً ا إلى القاعدة أعلاه.‏متى يكون قانون الغاز المثالي غير مناسب للاستخدام مع الغازالحقيقي؟ تحيد معظم الغازات الحقيقية في سلوكها عن الغاز المثالي عند الضغط العالي ودرجاتالحرارة المنخفضة.‏ ويسلك غاز النيتروجين في الخزان الظاهر في الشكل 7-8 سلوك الغازالحقيقي.‏ وعند انخفاض درجات حرارة غاز النيتروجين تنخفض طاقة جسيماته الحركية،‏ وهذايعني أن قو التجاذب بين هذه الجسيمات قوية،‏ مما يجعلها تؤثر في سلوكها.‏ وعندما تنخفض درجةالحرارة بقدر كاف ٍ يتكاثف الغاز الحقيقي مكو ّ ن ًا سائلا ً.‏ ويسلك غاز البروبان في الخزان الظاهر فيالشكل 7-8 أيض ً ا سلوك َ الغاز الحقيقي.‏ وتعمل زيادة الضغط على الغاز على إجبار جسيماته علىالاقتراب بعضها من بعض،‏ حتى يصبح من غير الممكن إهمال الحجم الذي تشغله الجسيمات.‏وتتحول الغازات الحقيقية ومنها البروبان إلى سائل إذا تعرضت لضغط كاف ٍ . 7-8 (-196˚C)270107

7-9 تؤثر طبيعة الجسيمات التي يتكو ّ ن منها الغاز في سلوكهبطريقة مثالية.‏ فمثلا ً يوجد بين جسيمات الغاز القطبية كما في بخار الماء قو تجاذب أكبرمن القو التي تكون بين جسيمات الغازات غير القطبية كالهيليوم.‏ فتنجذب الأطرافالمختلفة للجسيمات القطبية بعضها نحو بعض بوساطة قو كهروستاتيكية،‏ كما في الشكل7-9، لذا،‏ لا تسلك الغازات القطبية سلوك الغاز المثالي.‏ وتشغل جسيمات الغازات غيرالقطبية الكبيرة الحجم كالبيوتان C 4 H 10 حيز ً ا أكبر من الحيز الذي يشغله عدد مماثل منجسيمات غاز صغيرة الحجم كالهيليوم .He ولهذا السبب تميل جسيمات الغاز الكبيرة إلىالابتعاد عن السلوك المثالي أكثر من جسيمات الغاز الصغيرة.‏.31التقويم 7-2الخلاصةينص مبدأ أفوجادرو على أن الحجومالمتساوية من الغازات عند نفسالضغط ودرجة الحرارة تحتوي علىالعدد نفسه من الجسيمات.‏يربط قانون الغاز المثالي كمية الغاز معضغطه ودرجة حرارته وحجمه.‏يمكن استخدام قانون الغاز المثاليلإيجاد الكتلة المولية للغاز إذا كانتكتلة الغاز معروفة،‏ ويمكن أيض ً ااستخدامه لإيجاد كثافة الغاز إذاكانت الكتلة المولية معروفة.‏تسلك الغازات الحقيقية عند الضغطالعالي ودرجات الحرارة المنخفضةسلوك ً ا مغاير ً ا لسلوك الغاز المثالي.‏الفكرة الرئيسة فسر لماذا ينطبق مبدأ أفوجادرو على الغازات التي تتكونمن جزيئات صغيرة والتي تتكون من جزيئات كبيرة؟32. اكتب معادلة قانون الغاز المثالي.‏33. حل ّل كيف ينطبق قانون الغاز المثالي على الغاز الحقيقي مستخدم ً ا نظريةالحركة الجزيئية؟34. توقع الظروف التي يحتمل أن يختلف عندها سلوك الغاز الحقيقي عنسلوك الغاز المثالي؟35. ضع في قائمة،‏ الوحدات الأكثر شيوع ً ا للمتغيرات في قانون الغاز المثالي.‏36. احسب كتلة غاز البروبان C 3 H 8 الموجود في دورق حجمه 2.0 L عندضغط جوي مقداره 1.00 atm ودرجة حرارة C˚15.0-.37. ارسم رسما ً بياني ّ ًا واستخدمه ينخفض ضغط إطارات السياراتبمقدار (14.7psi=1.0 atm) 1psi عند انخفاض درجة الحرارةبمقدار C˚6 ، ارسم رسما ً بياني ّ ًا يوضح التغير في الضغط داخل الإطار،‏عندما تتغير درجات الحرارة من C˚20 إلى C˚20- ‏(افترض أن الضغطيساوي 30 Psi عند درجة حرارة C˚20.0).108

7-3اهدافالنسب الحجميةللغازات المتفاعلة والناتجةمستخدم ً ا المعاملات الموجودةفي المعادلة الكيميائية.‏قوانين الغازات لحسابكميات الغازات المتفاعلةوالناتجة في التفاعل الكيميائي.‏مراجعة المفردات الرقم الذي يكتبعن يسار المواد المتفاعلة أو الناتجةفي المعادلة الكيميائية والذي يخبرناعن أقل عدد من جسيمات المادةالمتضمنة في التفاعل.‏الحسابات المتعلقة بالغازات Gas Stoichiometryالفكرةالرئيسة لكي تقوم بصناعة الكيك من المهم أن تضيف المقادير بنسب صحيحة.‏وبطريقة مشابهة فإن نسب ًا صحيحة من المتفاعلات تلزم في التفاعل الكيميائي للحصول علىالنتائج المطلوبة.‏الحسابات الكيميائية للتفاعلات المتضمنة للغازاتStoichiometry of Reactions Involving Gasesتطبق قوانين الغازات في حساب المتفاعلات أو النواتج الغازية في التفاعلات الكيميائية.‏تذكر أن المعاملات في التفاعلات الكيميائية تمثل عدد مولات المواد المشاركة في التفاعل.‏ علىسبيل المثال يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز الأكسجين لإنتاج بخار الماء.‏2 H 2 (g) + O 2 (g) → 2 H 2 O (g)تخبرك المعادلة الكيميائية الموزونة بالنسب المولية للمواد في التفاعل؛ فمثلا ً تبين معادلةالتفاعل أعلاه أن ّ 2 mol من غاز الهيدروجين تتفاعل مع 1 mol من غاز الأكسجين وينتج2 mol من بخار الماء.‏كما ينص مبدأ أفوجادرو على أن ّ الحجوم المتساوية من الغازات عند نفس درجة الحرارةوالضغط لها عدد الجسيمات نفسه،‏ وهكذا فإن معاملات المواد الغازية في المعادلة الكيميائيةالموزونة لاتمثل عدد المولات فقط،‏ وإنما تمثل الحجوم النسبية أيض ً ا.‏ لهذا فإن 2 L من غازالهيدروجين ستتفاعل مع 1 L من غاز الأكسجين لإنتاج 2 L من بخار الماء.‏الحسابات الكيميائية : حساب الحجمStoichiometry and Volume-Volume Problemsلإيجاد حجم غاز متفاعل أو ناتج في التفاعل الكيميائي يجب عليك معرفة المعادلة الكيميائيةالموزونة لهذا التفاعل وحجم غاز آخر مشارك في التفاعل على الأقل.‏ افحص التفاعل فيالشكل 7-10 مثلا ً،‏ والذي يوضح احتراق غاز الميثان،‏ وهذا التفاعل مألوف لك؛ إذ يحدثكلما أشعلت موقد بنزن.‏CH 4(g)1 mol1 vol++2O 2(g)2 mol2 vol→→CO 2(g)1 mol1 vol++2H 2O (g)2 mol2 vol 7-10109

ولأن ّ المعاملات تمثل النسب الحجمية للغازات المشاركة في التفاعل فإنه يمكنك أن تحدد أنه يلزم2 L من غاز الأكسجين لتتفاعل تمام ً ا مع 1 L من غاز الميثان.‏ كما أن ّ الاحتراق الكامل ل 1 L منالميثان سوف ينتج 1 L من ثاني أكسيد الكربون و 2 L من بخار الماء.‏لاحظ أنه لم يتم تحديد أي من الظروف مثل الضغط ودرجة الحرارة.‏ فلا حاجه إليها في الحساباتالكيميائية؛ وذلك لأنه بعد الخلط سيكون كلا الغازين في نفس درجة الحرارة والضغط.‏ ويمكنأن تتغير درجة الحرارة في أثناء التفاعل،‏ لكن التغير في درجة الحرارة يؤثر في كل الغازات الموجودةالتفاعل بنفس الطريقة.‏ لذا فإنك لا تحتاج لأخذ حالتي الضغط ودرجة الحرارة بعين الاعتبار.‏ في77C 3 من غاز البروبان H 8 4.0 L حجم غاز الأكسجين اللازم لإحراق ماحرق ًا كاملا ً.‏ افترض أن الضغط ودرجة الحرارة ثابتان.‏1 تحليل المسألةلقد أعطيت حجم الغاز المتفاعل في المعادلة الكيميائية.‏ تذكر أن المعاملات في المعادلة الكيميائيةالموزونة تزودك بالنسب الحجمية للغازات المتفاعلة والناتجة.‏V 0 2 = ? LV C 3 H 8= 4.00 L2 حساب المطلوباستخدم المعادلة الموزونة لاحتراق C، 3 H 8 ثم جد النسبة الحجمية لكل من C 3 H 8 و O، 2 ثم جدحجم غاز O 2C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) → 3C O 2 (g) + 4 H 2 O (g)_ 5 vol O 21 vol C 3 H 85 vol OV O 2= (4.00 L C 3 H 8 ) × _ 21 vol C 3 H 8= 20.0 L O 2O 2 C 3 H 8 C 3 H 8 O 2 الكيمياء في واقعالحياة3 تقويم اجابةتوضح المعاملات في معادلة تفاعل الاحتراق أن ّ حجم غاز O 2 المستخدم في التفاعل أكبر كثير ًامن حجم C، 3 H 8 وهذا يتوافق مع الإجابة التي تم حسابها.‏ وحدة الإجابة هي(‏L‏)،‏ وهو وحدةحجم،‏ وهناك ثلاثة أرقام معنوية.‏38. كم لتر ًا من غاز البروبان C 3 H 8 يلزم لكي تحترق حرق ًا كاملا ً مع 34.0 L من غاز الأكسجين ؟39. ما حجم غاز الهيدروجين اللازم للتفاعل تمام ً ا مع 5.00 L من غاز الأكسجين لإنتاج الماء؟40. ما حجم غاز الأكسجين اللازم لاحتراق 2.36 L من غاز الميثان CH 4 حرق ًا كاملا ً؟41. يتفاعل غازا النيتروجين والأكسجين لإنتاج غاز أكسيد ثاني النيتروجين N. 2 O ماحجم غاز O 2 اللازم لانتاج 34 L من غاز N؟ 2 O ت ل زم نسبصحيحة من الغازاتفي كثير من التفاعلاتالكيميائية.‏ ورغم أن كثير ًامن أفران صناعة الفخاريتم تغذيتها بغاز الميثان فإنمزيج ًا محدد ً ا من البروبانوالهواء يمكن أن يستخدموقود ً ا في هذه الأفران إن لميتوافر الميثان.‏110

7-11 الحسابات الكيميائية : حسابات الحجم – الكتلةStoichiometry and Problemsيمكنك تطبيق ما تعلمته عن الحسابات الكيميائية على إنتاجالأمونيا NH 3 من غاز النيتروجين N. 2 فمصانع الأسمدة تستخدم الأمونيا لصناعة الأسمدةالغنية بالنيتروجين؛ فالنيتروجين عنصر مهم لنمو النباتات.‏ ويعد تثبيت النباتات لنيتروجينالجو في التربة،‏ وتحليل المواد العضوية،‏ ومخلفات الحيوانات،‏ من المصادر الطبيعية للنيتروجينفي التربة.‏ هذه المصادر لا توفر ما يكفي من النيتروجين لسد حاجة المزروعات.‏ يوضحالشكل 7-11 مزارع ً ا يسمد الأرض بسماد غني بالنيتروجين،‏ وهذا يجعل المزارع قادر ً ا - بإذناالله - على إنتاج كميات أكثر من المحصول.‏يوضح المثال 7-8 كيف يمكن استخدام غاز النيتروجين في إنتاج مقدار محدود من الأمونيا.‏تذكر عند حل هذا المثال أن المعادلة الكيميائية الموزونة تبين أعداد المولات والحجوم النسبيةللغازات فقط،‏ وليس كتلها.‏ لذا يجب أن يتم تحويل كل الكتل المعطاة إلى مولات أو حجومقبل استخدامها جزء ًا من النسبة.‏ تذكر أيض ً ا أن وحدة درجة الحرارة يجب أن تكون بالكلفن.‏النسبةالعلاقة الكمية بين شيئين.‏النسبة بين الهيدروجين والأكسجينفي جزيء الماء هي‎2:1‎ 78تحضر ّ الأمونيا من غاز الهيدروجين وغاز النيتروجين وفق المعادلة :N 2 (g) + 3 H 2 (g) → 2N H 3 (g)إذا تفاعل 5.00 L من غاز النيتروجين تمام ً ا مع غاز الهيدروجين عند ضغط جوي 3.00 atm ودرجة حرارة 298، K فما كميةالأمونيا (g) التي تنتج عن التفاعل؟1 تحليل المسألةلقد أعطيت الحجم والضغط،‏ ودرجة الحرارة لعينة من الغاز،‏ كما أن النسبة الحجمية والمولية للغازات المتفاعلة والناتجة معطاةمن خلال معاملاتها في المعادلة الكيميائية الموزونة.‏ يمكن تحويل الحجم إلى مولات باستخدام قانون الغاز المثالي،‏ ومن ثمحساب الكتلة باستخدام الكتلة المولية.‏m N H 3= ? gV N 2= 5.00 LP = 3.00 atmT = 298 K111

_ 1 vol N 22 vol N H 35.00 L N 2_( 2 vol N H 31 vol N 2) = 10.0 L N H 3n =2 حساب المطلوبحدد عدد لترات غاز الأمونيا التي يمكن أن تنتج عن 5.00 L من غاز النيتروجين.‏NH 3 N 2 NH 3 N 2 استخدم قانون الغاز المثالي لإيجاد قيمة n. ومن ثم احسب عدد مولات NH 3PV = nRTn = _ PVRT(3.00 atm)(10.0 L)L·atm0.0821 _ (298 K)__(mol·K)(3.00 atm)(10.0 L)n = __ = 1.23 mol N H 3L·atm( 0.0821 _mol·K) (298 K)M = (1 __N atom × 14.01 amu1 N atom ) + 3 __H atoms × 1.01 amu( 1 H atom )= 17.04 amuM = 17.04 g/mol1.23 mol N H 3 × _17.04 g N H 31 mol N H = 21.0 g N H 33nV5.00LP3.0atmT298KNH 3 gmolحول مولات الأمونيا إلى جرامات الأمونيا3 تقويم اجابةلتفحص إجابتك،‏ احسب حجم النيتروجين المتفاعل عند ،(STP) ثم الحجم المولي والنسبة المولية بين N؛ 2 ،NH 3 لتحديد عددمولات NH 3 الناتجة.‏ وحدة الإجابة هي الجرام،‏ وهي وحدة قياس الكتلة،‏ وهناك ثلاثة أرقام معنوية.‏42. نترات الأمونيوم مكون شائع في الأسمدة الكيميائية.‏ استخدم التفاعل التالي لحساب كتلة نترات الأمونيوم الصلبة التي يجبأن تستخدم للحصول على 0.100 L من غاز ثاني أكسيد النيتروجين.‏N H 4 N O 3 (s) → N 2 O (g) + 2 H 2 O (g). 43 عند تسخين كربونات الكالسيوم CaCO 3 تتحلل لتكون أكسيد الكالسيوم CaO الصلب وغاز ثاني أكسيد الكربون . CO 2ما عدد لترات ثاني أكسيد الكربون التي تتكون عند STP إذا تحلل 2.38 Kg من كربونات الكالسيوم تمام ً ا؟44. عندما يصدأ الحديد يكون قد تفاعل مع الأكسجين ليكون أكسيد الحديد(‏II‏)‏4Fe (s) + 3 O 2 (g) → 2F e 2 O 3 (s)احسب حجم غاز الأكسجين عند STP اللازم ليتفاعل مع 52.0 g من الحديد تمام ً ا.‏25، C° من كربونات الصوديوم الهيدروجينية عند درجة حرارة 28g أضيفت كمية فائضة من حمض الأسيتيك إلى 45.وضغط 1atm وفي أثناء التفاعل برد الغاز بحيث أصبحت درجة حرارته (C° 20). ما حجم غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج؟NaHC O 3 (aq) + C H 3 COOH (aq) → NaC H 3 COO (aq) + C O 2 (g) + H 2 O (l) 112

7-12 تعتمد العمليات الصناعية على الحسابات الكيميائية التي درستها في الأمثلة السابقة؛ فغاز الإيثينC 2 H 4 مثلا ً،‏ والذي يدعى أيض ً ا الإثيلين،‏ هو المادة الخام لصناعة مبلمر البولي إيثيلين.‏ ينتج البوليإثيلين عندما تتحد مجموعة كبيرة من الوحدات الأساسية ‏(جزيئات الإيثين - 2 (-CH 2 -CH فيصورة نمط متكرر في سلاسل.‏ وتستخدم هذه المبلمرات في صناعة الكثير من مستلزمات الحياةاليومية،‏ كما يبين الشكل 7-12. والمعادلة التالية توضح الصيغة العامة لتفاعل البلمرة،‏ حيثتمثل n عدد الوحدات المتكررة.‏n( C 2 H 4 ) (g) → —(C H 2 –C H 2 ) n (s) —لو كنت مهندس ً ا في مصنع لصناعة البولي إثيلين فإنك ستحتاج لمعرفة بعض خصائص غازالإثيلين،‏ ومعرفة تفاعلات البلمرة أيض ً ا،‏ وستساعدك المعلومات المتعلقة بقوانين الغازات علىحساب كتلة وحجم المادة الخام اللازمة تحت درجات حرارة وضغط مختلفة لصناعة أنواع مختلفةمن البولي إثيلين.‏.46.48التقويم 7-3الخلاصةتحدد المعاملات في المعادلةالكيميائية الموزونة النس َبالحجمية للغازات المتفاعلةوالناتجة.‏يمكن أن تستخدم قوانين الغازاتمع المعادلات الكيميائية الموزونةلحساب كميات الغازات المتفاعلةأو الناتجة عن التفاعل.‏الفكرةالرئيسةفسر عندما يتفاعل غاز الفلور مع بخار الماء يحدث التفاعل الآتي:‏2 F 2 (g) + 2 H 2 O (g) → O 2 (g) + 4HF (g)فإذا بدأ التفاعل ب 2 L من غاز الفلور فما حجم بخار الماء (L) اللازم للتفاعلمع غاز الفلور؟ وما حجم غاز الأكسجين وغاز فلوريد الهيدروجين الناتجين؟47. حلل هل يتناسب حجم الغاز تناسب ًا طردي ّ ًا أو عكسي ّ ًا مع عدد مولات الغاز عند درجةحرارة وضغط ثابتين؟ فسر إجابتك.‏احسب يشغل ‎1molمن الغاز حجما ً مقداره 22.4 L عند ،STP احسب درجة الحرارةوالضغط اللازمين لإدخال 2 mol من الغاز في حجم 22.4 L49. فسر البيانات يتفاعل غاز الإيثين C 2 H 4 مع غاز الأكسجين ليكونا غاز ثانيأكسيد الكربون والماء.‏ اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل،‏ ثم جدالنسبة المولية للمواد الموجودة على كل جهة من المعادلة.‏113

C13-05A-874637.aibeتعيش حياتك اليومية وتعمل وتلعب في الهواء حيث يكونالضغط‎1atm تقريب ًا،‏ ونسبة الأكسجين 21% ، فهلتساءلت يوم ً ا:‏ ماذا يمكن أن يحدث لو كان الضغط ونسبةالأكسجين في الهواء أكثر؟ هل كنت ستتعافى من المرض أوالجروح بسرعة؟ هذه الأسئلة هي جوهر العلاج بالأكسجينالمضغوط.‏Hyperbaric medicine إن كلمة (hyper) تعني عالي ًا أو زائد ً ا.‏ و(‏bar‏)‏ هي وحدةالضغط،‏ وتساوي 100، KPa وهذا تقريب ًا الضغط الجويالطبيعي.‏ لهذا فإن المصطلح hyperbaric يشير إلى ضغطأعلى من الضغط الطبيعي.‏ يتعرض المرضى الذين يعالجونبالأكسجين المضغوط لضغط أعلى من الضغط الجوي عندمستو سطح البحر.‏ يرتبط ارتفاع الضغط غالب ًا مع ارتفاعتركيز الأكسجين الذي يتلقاه المرضى.‏ ويشير العلاجبالأكسجين المضغوط (HBOT) إلى علاج بوساطة أكسجينتركيزه 100%. ويبين الشكل 1 غرفة المعالجة بالأكسجينالمضغوط؛ حيث يمكن أن يصل الضغط في هذه الغرفة إلىخمسة أو ستة أضعاف الضغط العادي.‏ وتستخدم HBOT فيمعالجة الكثير من الحالات،‏ ومنها الحروق والدوار والجروحالتي لا تلتئم بسرعة والأنيميا وبعض الأمراض المعدية.‏،(HBOT) يستلقي المريض في غرفة العلاج في أثناء 1ويتحكم الفني في الضغط ونسبة الأكسجين.‏الشكل 2 تبادل الغازات بين الرئتين وجهاز الدوران.‏ استخدم الشكل 2 لمعرفةكيف يساعد (HBOT) على علاج التسمم بغاز أول أكسيدالكربون.‏ ينتقل غاز O 2 من الرئتين إلى الدم،‏ويرتبط مع هيموجلوبين الدم في خلايا الدم الحمراء،‏ فيتحررثاني أكسيد الكربون CO 2 كما يظهر عند الموضع . A إذا دخل أول أكسيد الكربون إلىالدم كما يوضحه الرمز B، عوض ً ا عن الأكسجين فإنه يرتبطمع الهيموجلوبين،‏ وتبدأ خلايا الجسم تموت نتيجة حرمانها منالأكسجين.‏ بالإضافة إلى الأكسجين الذييحمله الهيموجلوبين يذوب الأكسجين في بلازما الدم كما هومبين في C. وتساعد المعالجة بالأكسجين (HBOT) على زيادةتركيز الأكسجين المذاب إلى المقدار الذي يحافظ على الجسمسليما ً . يساعد الأكسجينالمضغوط على التخلص من أول أكسيد الكربون المرتبط معكما هو موضح في D. الهيموجلوبين،‏ أعد كتيب معلومات حولاستخدام (HBOT) لعلاج الجروح التي لا تلتئمبسرعة.‏114

عندما يكون ضغط بخار الماء داخلحبات الفشار كبير ًا بشكل كاف ٍ ، تتحول الحبات إلى فوشاروتطلق بخار ماء.‏ ويمكن استخدام قانون الغاز المثالي في إيجادالضغط في هذه الحبات عند انفجارها.‏ ما مقدار الضغط اللازم لنفش حبات الفشار؟حبات فشار (20-18)مخبار مدرج 10 mlكأس زجاجية 250 mlزيت نباتي 1.5 mlشبكة تسخين مربعة 2موقد بنزنحامل حلقةحلقة حديدية صغيرةماسك كأسميزانماء مقطرورق تنشيف.1C D E F G H A I B J AC A K BD B L CE C M DF DN EG AE O FH BF PGC IG HJ DH AI KE I BJ LF J CK MG K DN LH L MO EMI NPFJN OG KO PH PL IM.1.2.3.4.5.6.7.8.9اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏اعمل جدولا ً لتسجيل البيانات.‏ضع 5ml تقريب ًا من الماء المقطر في مخبار مدرج،‏ وسجلحجمه.‏ضع 18- 20 حبة فشار في المخبار المدرج مع الماء،‏ وحر ّ كالمخبار المدرج بلطف؛ لتجبر فقاقيع الهواء على الخروج،‏ثم سجل حجم الماء وحبات الذرة مع ً ا.‏أخرج الحبات من المخبار المدرج وجففها.‏ضع الحبات الجافة مع – 1.5 ml 1.0 من الزيت النباتيفي كأس زجاجية.‏قس الكتلة الكلية للكأس والزيت وحبات الذرة.‏ركب الجهاز،‏ كما يظهر في الصورة.‏سخن الكأس بهدوء باستخدام الموقد،‏ وحر ّ ك الموقد إلىالأمام والخلف لتسخين الزيت بالتساوي.‏10. لاحظ التغيرات في حبات الذرة في أثناء التسخين،‏ ثم أطفئ الموقد عندما تتفرقع حبات الذرة.‏.11ماسك الكأس لإبعاد الكأس عن الحلقة،‏ واتركه استخدمحتى يبرد تمام ً ا.‏12. قس الكتلة النهائية للكأس والزيت والفشار.‏13. تخلص من حباتالذرة والزيت باتباع تعليمات معلمك.‏ نظ ّ ف الأدواتالمختبرية وضعها في أماكنها.‏.2.3.4.5.6.7 حجم حبات الذرة باللتر،‏ وذلك من خلال إيجادالفرق بين حجم الماء المقطر في المخبار قبل إضافة الذرةوبعده.‏ الكتلة الكلية لبخار الماء المنطلق مستخدم ً اقياسات كتل الكأس والزيت وحبات الذرة قبل النفشوبعده.‏ استخدم الكتلة المولية للماء؛ لإيجاد عدد مولاتالماء المتحررة.‏ اعتبر أن درجة حرارة الزيتالمغلي C˚225 هي درجة حرارة الغاز،‏ واحسبضغط الغاز باستخدام قانون الغاز المثالي.‏ بين الضغط الجوي وضغط بخار الماء في الحبات.‏ لماذا لم تنفش حبات الذرة جميعها؟ حد ّ د مصادر الخطأ في هذه التجربة،‏طريقة لتصحيحها.‏ واقترح لاختبار مقدار الضغط اللازم لفرقعةأنواع مختلفة من حبوب الذرة.‏115

71•••••إذا تغير ضغطأي كمية ثابتة من غاز أو درجةحرارتها أو حجمها فسوف يتأثرالمتغيران الآخران.‏قانون بويلالصفر المطلققانون شارلقانون جاي-‏ لوساكالقانون العام للغازات••ينص قانون بويل على أن حجم مقدار محد ّ د من الغاز يتناسب عكسي ّ ًا مع ضغطه عندثبوت درجة الحرارة.‏P 1 V 1 = P 2 V 2ينص قانون شارل على أن حجم مقدار محد ّ د من الغاز يتناسب طردي ّ ًا مع درجة حرارتهالمطلقة عند ثبوت الضغط.‏_ V 1T = _ V 21T 2•ينص قانون جاي-‏ لوساك على أن ضغط مقدار محد ّ د من الغاز يتناسب طردي ّ ًا مع درجةحرارته المطلقة عند ثبات الحجم.‏_ P 1T = _ P 21T 2•يربط القانون العام للغازات كلا ّ ً من درجة الحرارة والضغط والحجم في معادلة واحدة.‏_P 1 V 1= P 2 V 2T 1_T 272••••يربط قانونالغاز المثالي عدد الجسيمات معكل من الضغط ودرجة الحرارةوالحجم.‏مبدأ أفوجادروالحجم الموليثابت الغاز المثاليقانون الغاز المثالي••ينص مبدأ أفوجادرو على أن الحجوم المتساوية من الغازات عند نفس الضغط ودرجةالحرارة تحتوي على العدد نفسه من الجسيمات.‏يربط قانون الغاز المثالي كمية الغاز مع ضغطه ودرجة حرارته وحجمه.‏PV = nRT•يمكن استخدام قانون الغاز المثالي لإيجاد الكتلة المولية للغاز إذا كانت كتلة الغاز معروفة،‏ويمكن استخدامه أيض ً ا لإيجاد كثافة الغاز إذا كانت كتلته المولية معروفة ._M = mRTPV_D = MPRT•73•عندما تتفاعلالغازات فإن المعاملات فيالمعادلات الكيميائية الموزونةالتي تمثل هذه التفاعلات تشيرإلى أعداد المولات والحجومالنسبية للغازات.‏•116الفكرةالعامةيمكن التنبؤ بها.‏تستجيب الغازات لتغيرات كل من الضغط ودرجة الحرارة والحجم وعدد الجسيمات بطرائقتسلك الغازات الحقيقية عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة سلوك ً ا مغاير ً السلوك الغاز المثالي.‏تحدد المعاملات في المعادلات الكيميائية الموزونة النسب الحجمية للغازات المتفاعلةوالناتجة.‏يمكن أن تستخدم قوانين الغازات مع المعادلة الكيميائية الموزونة لحساب كمياتالغازات المتفاعلة أو الناتجة عن التفاعل.‏

7-1.50اذكر نصوص قوانين بويل،‏ وشارل،‏ وجاي-‏ لوساكوالقانون العام للغازات،‏ واكتب معادلاتها.‏51. إذا تناسب متغيران تناسب ّ ًا عكسي ّ ًا فماذا يحدث لأحدهماإذا زاد الآخر؟52. إذا تناسب متغيران تناسب ّ ًا طردي ّ ًا فماذا يحدث لأحدهما إذازاد الآخر؟53. ما الظروف المعيارية المستخدمة في حسابات الغازات؟54. حد ّ د وحدات الضغط والحجم ودرجة الحرارة الأكثراستعمالا ً ..55استعمل قانون شارل لتحديد صحة بيانات الشكل 7-13.ml800700600500400300(300 K, 600 ml)(200 K, 400 ml)57. استعمل قوانين بويل وشارل وجاي-‏ لوساك لحسابالقيم المفقودة في كل مما يأتي:‏V 1 = 2.0 L, P 1 = 0.82 atm, V 2 = 1.0 L، P 2 .a= ?V 1 = 250 mL, T 1 = ?, V 2 = 400 mL, .bT 2 = 298 KV 1 = 0.55 L, P 1 =740 mm Hg, V 2 = 0.80 L, .cP 2 = ?58. إذا كان حجم عينة من الهواء2.5 L عند درجة حرارة C˚22.0، فكم يصبح حجم هذهالعينة إذا نقلت إلى بالون هواء ساخن،‏ حيث تبلغ درجةالحرارة C˚43.0 ؟ افترض أن الضغط ثابت داخل البالون.‏59. ما ضغط حجم ثابت من غاز الهيدروجين عند درجةح رارة C˚30.0، إذا كان ضغط غاز الهيدروجين1.11 atm عند درجة حرارة مقدارها C˚15.0 ؟60. نقلت كمية من غاز النيتروجين من وعاء صغير إلى وعاءأكبر منه،‏ كما هو مبين في الشكل 7-14. ما مقدار ضغطغاز النيتروجين في الوعاء الثاني؟N 2N 2200100(100 K, 200 ml)V 1 = 500 mlP 1 = 108 KPaT 1 = 10.0°Cالشكل 7-14V 2 = 750 mlT 2 = 21.0°C7-2.6100 50 100 150 200 250 300 350 400Kالشكل 7-1356. أطلق بالون طقس،‏ وكان حجمه5.0 X 104 L عندما كان ضغطه ،0.995 atm ودرجةحرارة المحيط C˚32.0 ، وبعد إطلاقه ارتفع إلى علو كانالضغط عنده 0.720 atm ودرجة الحرارة – C˚12.0.احسب حجم البالون عند هذا الارتفاع.‏اذكر نص مبدأ أفوجادرو.‏62. اذكر نص قانون الغاز المثالي.‏117

63. ما حجم 1mol من الغاز في الظروف المعيارية؟ وماحجم 2mol من الغاز في الظروف المعيارية؟64. ما المقصود بالغاز المثالي؟ ولماذا لا يوجد مثل هذا الغازفي الطبيعة؟65. ما الشرطان اللذان لا يمكن أن يكون سلوك الغاز عندهمامثالي ّ ًا؟66. ما وحدات الحرارة في معادلة قانون الغاز المثالي؟ فسرذلك.‏.67 يستعمل غاز البروبان C 3 H 8 في المنازللأغراض الطهي والتدفئة .a. احسب حجم 0.540 mol من البروبان في الظروفالمعيارية.‏b. فكر في حجم هذه الكمية ومقدار البروبان الموجودفيها،‏ ثم فسر لماذا يتحول غاز البروبان إلى سائل قبلنقله؟68. قاس كيميائي أقل ضغط يمكن.69الوصول إليه في المختبر فكان ،1.0 X 10 -15 mm Hgما عدد جسيمات غاز حجمه 1.00 L ودرجة حرارتهC˚22.0 عند هذا الضغط؟احسب عدد مولات O 2 الموجودة في وعاء مغلق حجمه 2.00 Lودرجة حرارته C˚25.0، إذا كان ضغطه atm) 3.50).ما عدد المولات الموجودة في الوعاء إذا ارتفعت درجةالحرارة إلى C˚49.0 وبقي الضغط ثابت ًا؟70. يوجد مركب جيرانيول في زيت الورد المستخدمفي صناعة العطور.‏ ما الكتلة المولية للجيرانيول إذا كانتكثافة بخاره ، 0.480 g/L عند درجة حرارة C˚260.0، وضغط جوي مقداره 0.140 atm ؟71. جد حجم 42 g من غاز أول أكسيد الكربون في الظروفالمعياريةSTP‏.‏72. حد ّ د كثافة غاز الكلور عند درجة C˚22.0 وضغطجوي atm) .(1.0073. أي الغازات في الشكل 7-15 يشغل الحجم الأكبر فيالظروف المعيارية STP؟ فسر إجابتك.‏74. إذا احتو كل من الوعائين في الشكل 7-15 على 4.0Lمن الغاز فما مقدار الضغط في كل منهما؟ افترض أنالغازات مثالية.‏C 3 H 8N 2C 3 H 8 N 2 الشكل 7-1575. م ُ لئ دورق حجمه 2.00 L بغاز الإيثان C 2 H 6 منأسطوانة صغيرة،‏ كما يظهر في الشكل 7-16. ما كتلةالإيثان في الدورق؟C13-14A-874637.aiP = 1.08 atmbenT = 15.0°C1.00.02.0Atmالشكل 7-16C13-10A-874637.aiben3.04.05.076. ما كثافة عينة من غاز النيتروجين N، 2 ضغطها5.30 atm في وعاء حجمه 3.50 L عند درجة حرارةمقدارها C˚125 ؟77. ما عدد مولات غاز الهيليوم He اللازمة لتعبئة وعاءحجمه 22، L عند درجة حرارة C˚35.0 ، وضغطجوي مقداره 3.1 atm ؟118

78. ت َشارك غازان قبل التفاعل في وعاء عند درجة حرارة200، K وبعد التفاعل بقي الناتج في الوعاء نفسه عنددرجة 400، K فإذا كان كل من V وP ثابتين،‏ فما قيمة nالحقيقية؟7-379. لماذا يعد من الضروري موازنة المعادلة قبل استخدامها فيتحديد حجوم الغازات المتضمنة في التفاعل؟80. ليس من الضروري أخذ درجة الحرارة والضغط بعينالاعتبار عند استخدام المعالة الموزونة لتحديد الحجمالنسبي للغاز.‏ لماذا؟81. فسر لماذا لا تمثل المعاملات في المعادلة الكيميائية الموزونةأعداد المولات فقط،‏ وإنما أيض ً ا الحجوم النسبية للغازات؟82. هل تمثل المعاملات في المعادلة الكيميائية الموزونة الحجومالنسبية للسوائل والمواد الصلبة؟ فسر إجابتك.‏83. تتكون الأمونيا من تفاعل غاز النيتروجينمع غاز الهيدروجين.‏ ما عدد لترات غاز الأمونيا التييمكن إنتاجها من 13.7 L من غاز الهيدروجين عند93.0°C وضغط مقداره 40.0 kPa ؟84. عينة من غاز كبريتيد الهيدروجين حجمها 6.5، L تمتمعالجتها مع محفز لتسريع التفاعل الآتي:‏2H 2 S (g) +O 2(g) → 2H 2 O (g) +2S (s)فإذا تفاعل H 2 S تمام ً ا عند ضغط 2.0 atm ودرجة حرارةمقدارها 290 K فما كتلة(‏g‏)‏ بخار الماء الناتج.‏85. ما عدد لترات غاز النيتروجين وغاز الأكسجين اللازمةلإنتاج 15.4 L من أكسيد النيتروجين عند درجة حرارة86. ادرس التفاعل المبين أدناه ثم أجب عن الأسئلة التي تليه:‏2CO (g) +2NO (g) →N 2(g) +2CO 2(g)a. ما نسبة حجم أول أكسيد الكربون إلى حجم ثانيأكسيد الكربون في المعادلة الكيميائية الموزونة.‏b. إذا تفاعل 42.7 g CO 2 تمام ً ا عند STP فما حجم غازالنيتروجين الناتج؟87. عندما يحترق 3.00 L من غاز البروبان تمام ً ا لإنتاج بخارالماء وغاز ثاني أكسيد الكربون عند درجة حرارة تساوي350°C وضغط جويatm 0.990 فما كتلة بخار الماءالناتجة؟88. عند تسخين كلورات البوتاسيوم الصلبة KClO 3فإنها تتحلل لتنتج كلوريد البوتاسيوم الصلب وغازالأكسجين.‏ فإذا تحلل 20.8 g من كلورات البوتاسيوم،‏فما عدد لترات غاز الأكسجين التي ستنتج في الظروفالمعيارية STP؟89. احسب الضغط داخل أنبوب الصورة في التلفاز،‏إذا كان حجمه 3.50L، ويحتوي على 2.00X10 5- g منغاز النيتروجين عند درجة حرارة تساوي (22.0°C).90. عدد اللترات التي يمكن أن تشغلها كتلة مقدارها8.80 g من غاز ثاني أكسيد الكربون الموجودة عند:‏STP .aو‎160°C 3.00 atm .b118 Kpa و 288 K .c91. إذا احترق 2.33 L من غاز البروبان عند درجة حرارة24°C وضغط جوي 67.2 Kpa احتراق ًا تام ّ ً ا في كميةفائضة من الأكسجين،‏ فما عدد مولات ثاني أكسيدالكربون التي تنتج؟310 K وضغط جوي ‎2.0‎؟ atm119

.97 عندما يتفكك النيتروجلسرين C 3 H 5 N 3 O 9 فإنهيتحلل إلى الغازات الآتية:‏ .CO 2 ،N 2 ، NO، H 2 O ماحجم مزيج الغازات الناتجة عند ضغط 1.00 atm ودرجةحرارة 2678 C° إذا تفكك 239 g من النيتروجلسرين ؟92. يتنفس الإنسان 0.50 L من الهواء تقريب ًا خلالالتنفس الطبيعي.‏ افترض أن ذلك يتم في الظروفالطبيعية .STPa. ما حجم النفس الواحد في يوم بارد على قمة جبل إفرست إذاكانت درجة الحرارة 60°C-، والضغط ‎253‎؟ mm Hgb. يحتوي الهواء الطبيعي على 21% أكسجين،‏ فإذا كانيحتوي على 14% من الأكسجين فوق قمة إفرست،‏فما حجم الهواء الذي يحتاج إليه الإنسان لتزويد الجسمبالمقدار نفسه من الأكسجين؟93. يحترق غاز الميثان CH 4 كاملا ً عند تفاعله مع غازالأكسجين ليكون ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.‏a. اكتب المعادلة الكيميائية الموزونة لهذا التفاعل.‏b. اكتب النسبة الحجمية بين الميثان والماء في هذا التفاعل.‏3.8L يجب أن يكون حجم بالون من الهيليوم 94.على الأقل ليرتفع في الهواء،‏ وعند إضافة 0.1mol منالهيليوم إلى البالون الفارغ أصبح حجمه (2.8L). ما عددجرامات He التي يجب إضافتها إلى البالون حتى يرتفع؟افترض أن كلا ّ ً من ،T P ثابتان.‏95. يستخدم مصنع للألعاب تترافلورو إيثانC 2 H 2 F 4 عند درج ة حرارة عالية لملء القوالبالبلاستيكية.‏.a ما كثافة C 2 H 2 F 4 بوحدة g\L في الظروف المعياريةSTP؟b. أوجد عدد الجزئيات في لتر من C 2 H 2 F 4 عند درجةحرارة 220°C و‎1atm ضغط جوي.‏0.75 Kg يزن مكعب صلب من الجليد الجاف 96.) 2 (CO تقريب ًا،‏ فما حجم غاز CO 2 في الظروف المعياريةعندما يتسامي المكعب كلي ّ ًا؟98. ما القيمة الرقمية لثابت الغاز المثالي (R) في_ المعادلةc m 3 ·Pa ؟K·mol.99 هل يكون الضغط المحسوب من خلال قانونالغاز المثالي أعلى أم أقل من قيمة الضغط الحقيقيالذي تحدثه عينة من الغاز؟ وكيف يكون ضغط الغازالمحسوب بالمقارنة بالضغط الحقيقي عند درجاتحرارة منخفضة؟ فسر إجابتك.‏.100 يستخدم أحد الخبازين صودا الخبز لنفخالكعك،‏ وتتحلل صودا الخبز في أثناء ذلك وفق ً اللتفاعلين الآتيين:‏2NaHC O 3 (s) → N a 2 C O 3 (s) + H 2 O (l) + C O 2 (g)NaHC O 3 (s) + H + (aq) → H 2 O (l) + C O 2 (g) + N a + (aq)احسب حجم CO 2 المتكون لكل جرام من NaHCO 3في كلا التفاعلين.‏ افترض أن التفاعل يحدث عند 210°Cوضغط جوي مقداره 0.985 atm101. حول كل كتلة مما يأتي إلى ما يكافئها ب : Kg7.23 mg .c 247 g .a975 mg .d 53 mg .b102. أي جسيمات الغازات الآتية لها أعلى متوسط سرعة،‏وأيها لها أقل متوسط سرعة؟90°C أول أكسيد الكربون عند a.30°C ثالث فلوريد النيتروجين عند b.90°C الميثان عند c.30°C أول أكسيد الكربون عند d.120

103. اكتب التوزيع الإلكتروني لكل ذرة فيما يأتي :a. اليود d. الكربتونb. البورون e. الكالسيومc. الكروم f. الكادميوم104. اذكر عدد الإلكترونات في كل مستو من مستوياتالطاقة،‏ ثم اكتب البناء الإلكتروني النقطي لكل عنصرمن العناصر الآتية:‏B .d kr .aBr .e Sr .bSe .f P .c105. إذا أعطيت محلولين شفافين عديمي اللون،‏ وكانأحدهما يحتوي مركب ًا أيوني ّ ًا،‏ والآخر مركب ًا تساهمي ّ ًا،‏فكيف يمكنك تحديد أي المحلولين أيوني،‏ وأيهماتساهمي؟106. اكتب معادلة كيميائية موزونة لكل تفاعل منالتفاعلات الآتية:‏a. إحلال الزنك مكان الفضة في محلول كلوريد الفضة.‏b. تفاعل هيدروكسيد الصوديوم وحمض الكبريتيكلتكوين كبريتات الصوديوم والماء.‏.107.108 حلم كثيرون فيما مضىبالقيام برحلة حول العالم ببالون هواء ساخن،‏ وهوحلم لم يتحقق حتى عام ‎1999‎م.‏ اكتب تصوراتكعن الرحلة،‏ وصف كيف يتحكم تغير درجة حرارةالبالون في ارتفاع البالون؟ ابحث في أثر منظماتالغاز الموجودة على أسطوانات الهواء التي يستخدمهاالغواصون،‏ واشرحه.‏ تستخدم الأمونيا NH ٣ في عملية صناعةالأسمدة والمبردات والأصباغ والبلاستيك.‏ وعمليةهابر طريقة لإنتاج الأمونيا من خلال تفاعل النيتروجينوالهيدروجين.‏ وتمثل المعادلة الآتية معادلة التفاعلالمنعكس:‏N 2 (g) + 3 H 2 (g) ⇌ 2N H 3 (g) + 92 kJيوض ّ ح الشكل 7-17 أثر درجة الحرارة والضغط في مقدارالأمونيا الناتجة خلال عملية هابر.‏70 350°C60400°C50403020450°C500°C550°C1000 100 200 300 400atmالشكل 7-17C13-11A-874637.109فسر كيف نسبة المردود المئوية للأمونيا بالضغطودرجة الحرارة؟110. تتم عملية هابر عند ضغط مقداره 200، atmودرجة حرارة C˚450، حيث أثبتت هذه الظروفإمكانية إنتاج كمية كبيرة من الأمونيا خلال زمنقصير.‏200، atm ما أثر إجراء التفاعل عند ضغط أعلى من a.عند درجة حرارة الوعاء الذي يتم فيه التفاعل؟b. تر‏،‏ كيف يؤثر تقليل درجة حرارة التفاعل إلىC˚450 على الزمن اللازم لإنتاج الأمونيا؟121

استخدم الرسم البياني الآتي للإجابة عن السؤالين 2: ، 1يعد هيدروكسيد الصوديوم NaOH قاعدة قوية،‏تستخدم في فتح مصارف الصرف الصحي.‏ ما نسبمكونات هيدروكسيد الصوديوم؟57.48% Na, 60.00% O, 2.52% H2.52% Na, 40.00% O, 57.48% H57.48% Na, 40.00% O, 2.52% H40.00% Na, 2.52% O, 57.48% H.a.b.c.dملئ منطاد صغير وهو على سطح الأرض ب10×5.66 6 L من غاز الهيليوم ، He وكان الضغطداخل المنطاد 1.10، atm عند درجة حرارة C˚25،فإذا بقي الضغط داخل المنطاد ثابت ًا،‏ فكم يكون حجمهعند ارتفاع 2300 m حيث درجة الحرارة ‎12˚C؟.4.5Kpa120010008006004002000200 250 300 350 400 450KA B C D 2.72 × 10 6 L5.40 × 6 10 L5.66 × 6 10 L5.92 × 6 10 L.a.b.c.d.6أي مما يأتي يوضحه الرسم البياني أعلاه:‏عندما تزداد درجة الحرارة يقل الضغط.‏عندما يزيد الضغط يقل الحجم.‏عندما تزيد درجة الحرارة يقل عدد المولات.‏عندما يقل الضغط تقل درجة الحرارة.‏أي الغازات الآتية يسلك سلوك الغاز المثالي؟C14-16C-828378-08benالغاز Aالغاز Bالغاز Cالغاز D.a.b.c.d.a.b.c.dيستخدم حمض الهيدروفلوريك HF في صناعة الأدواتالإلكترونية،‏ وهو يتفاعل مع سليكات الكالسيوم،CaSiO 3 الذي يعد ّ أحد مكونات الزجاج.‏ ما الخاصيةالتي تحول دون نقل حمض الهيدروفلوريك أو تخزينه فيأوعية زجاجية؟خاصية كيميائيةخاصية فيزيائية كميةخاصية فيزيائية نوعيةخاصية كمية. 3 يوضح الرسم البياني نتائج تجربة تم فيها تحليلالعلاقة بين درجة الحرارة وكثافة الهواء.‏ ما المتغيرالمستقل في هذه التجربة؟°C200160120804000.80 1.00 1.20 1.40(kg/m 3 ).a.b.c.dالكثافةالكتلةدرجة الحرارةالزمن.a.b.c.d.1.2.3122

أي الرسوم البيانية توضح العلاقة بين حجم الغاز وضغطه عند ثبات درجة الحرارة.‏استخدم الجدول الآتي للإجابة عن السؤال : 12.720052004 mJm 3 mJm 30.05 2/05 0.15 8/040.050.060.130.050.093/054/055/056/057/050.030.050.030.040.029/0410/0411/0412/041/05VVPP.D.EVVVPPP.A.B.C.8ما مقدار الضغط الذي يحدثه 0.0468 g من الأمونياNH 3 على جدران وعاء حجمه 4.00 L عند درجة35.0، C° على افتراض أنه يسلك سلوك الغاز المثالي؟0.278 atm0.0٫126 atm.d.e0.0174 atm .aS6-04A-868204-080.00198 atm .b0.296 atm.c.9صف الملاحظات التي تقدم دليلا ً على حدوث التفاعلالكيميائي.‏10. حد ّ د سبعة جزيئات ثنائية الذرة موجودة في الطبيعة،‏وفسر لماذا تتشارك ذرات هذه الجزيئات في زوج منالإلكترونات؟11. يوضح الرسم أدناه بناء لويس لأيون النترات المتعددالذرات ) 3 - O .(Nعرف مفهوم متعدد الذرات،‏ وأعط ِ أمثلة على أيوناتأخر من هذا النوع.‏12. يعد غاز الرادون من الغازات المشعة،‏ وينتج عندمايتحلل الراديوم في الصخور والتربة،‏ وهو مادة مسرطنة.‏توضح البيانات أعلاه مستويات الرادون التي تم قياسهافي منطقة معينة.‏ اختر طريقة لتمثيل هذه البيانات بياني ًا.‏فسر سبب اختيارك لهذه الطريقة ومثل البيانات بياني ًا.‏OONO123

الهيدروكربونات Hydrocarbonsالفكرة العامة تختلف الهيدروكربونات،‏ وهي مركباتعضوية،‏ باختلاف أنواع الروابط فيها.‏8-1 مقدمة إلى الهيدروكربوناتالفكرة الرئيسة الهيدروكربونات مركبات عضوية تحتويعلى عنصر الكربون،‏ وتعد مصدر ً ا للطاقة والمواد الخام.‏8-2 الكانات•••الفكرة الرئيسة الألكانات هيدروكربونات تحتويفقط على روابط أحادية.‏8-3 الكينات والكايناتالفكرة الرئيسة الألكينات هيدروكربونات تحتويعلى رابطة ثنائية واحدة على الأقل.‏ أما الألكاينات فهيهيدروكربونات تحتوي على رابطة ثلاثية واحدة على الأقل.‏8-4 متشكلات الهيدروكربوناتالفكرة الرئيسة لبعض الهيدروكربونات الصيغةالجزيئية نفسها،‏ لكنها تختلف في صيغها البنائية.‏8-5 الهيدروكربونات اروماتيةالفكرة الرئيسة تتصف الهيدروكربونات الأروماتيةبدرجة عالية من الثبات،‏ بسبب بنائها الحلقي حيث تتشاركالإلكترونات في عدد من الذرات.‏حقائق كيميائية124المصدر الرئيس للهيدروكربونات هو النفط ‏(البترول).‏يتم ضخ حوالي 75 مليون برميل نفط يومي ّ ًا من جوفالأرض.‏ت ُستخدم الهيدروكربونات في الوقود،‏ كما تعد موادخام ّ ً ا لكثير من المنتجات،‏ ومنها اللدائن ‏(البلاستيك)،‏والألياف الصناعية،‏ والمذيبات،‏ والمواد الكيميائيةالصناعية.‏

تتكون الهيدروكربونات من ذرات كربون وهيدروجين.‏وتحتوي ذرة الكربون على أربعة إلكترونات تكافؤ،‏ لذا فإنهاتستطيع أن تكو ّ ن أربع روابط تساهمية.‏اعمل المطوية الآتية لتساعدكعلى تنظيم المعلومات حولالمركبات الهيدروكربونيةباتباع الخطوات الآتية.1.2.3.4اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.‏استخدم مجموعات النماذج الجزيئية ‏(الكرات والوصلات)‏لعمل نموذج بنائي من ذرتي كربون مرتبطتين برابطةأحادية،‏ على أن تمث َّل كل ذرة كربون بكرة فيها أربعة ثقوب،‏وكل ذرة هيدروجين بكرة فيها ثقب واحد.‏صل ذرة هيدروجين في كل ثقب من الثقوب الشاغرة علىالكرات التي تمثل ذرات الكربون،‏ على أن يبلغ مجموعروابط كل ذرة كربون أربع ً ا.‏كر ّ ر الخطوتين 3 ، 2 لعمل نماذج من ثلاث وأربع وخمسذرات كربون في كل مرة،‏ على أن ترتبط كل ذرة كربون معذر ّ تي كربون كحد أقصى.‏.1.2.3 جدولا ً وأدرج فيه عدد ذرات الكربون والهيدروجينفي كل نموذج بنائي.‏ كل نموذج بنائي بكتابة صيغته الجزيئية.‏ النمط الذي تتغير فيه نسبة اتحاد عدد ذرات الكربونإلى عدد ذرات الهيدروجين في كل صيغة جزيئية،‏ ثم ضعصيغة عام ّ ة للهيدروكربونات ذات الروابط الأحادية.‏ كيف تتأثر الصيغة الجزيئية عندما ترتبط ذراتالكربون بروابط ثنائية أو ثلاثية؟1اثن ِ ثلاث أوراقمن منتصفها بصورة أفقية،‏ ثمأمسك بورقتين مع ً ا،‏ واقطعخط الثني بطول 3. cm2أمسك الورقةالثالثة،‏ واقطع على طول خطالثني،‏ واترك آخ ِ ر 3 cm دونقطع.‏3أدخل أولورقتين خلال القطعفي الورقة الثالثة،‏ لعملس ِ جل ّ من 12 صفحة،‏وعنونه ب ‏"المركباتالهيدروكربونية".‏ المطويات 8-5‎من ، 8-4 ، 8-3 ، 8-2 هذا الفصل.‏ وبعدقراءة هذه الأقسام سج ّ ل سمات كل نوع من أنواعالهيدروكربونات وخصائصه وصفاته الممي ِّزة،‏ وأمثلةمن واقع الحياة.‏C21-01A-874637C21-01A-874637محتو هذا الفصل ونشاطاته ارجع إلى لمراجعةالموقع:‏125www.obeikaneducation.com

مقدمة إلى الهيدروكربوناتIntroduction to Hydrocarbons8-1اهداف توضح المقصود بكل منالمركب العضوي والكيمياءالعضوية.‏ تعين ِّ الهيدروكربوناتوالنماذج المستخدمة لتمثيلها.‏ تفر ِّ ق بين الهيدروكربوناتالمشبعة وغير المشبعة.‏ تصف مصدر الهيدروكربوناتوكيفي ّة فصلها.‏مراجعة المفردات:(microorganism) مخلوقحي صغير جد ّ ً ا لا يمكن رؤيتهدون استعمال الميكروسكوب،‏ومن ذلك البكتيريا والأوليات.‏المفردات الجديدةالمركب العضويالهيدروكربونالهيدروكربون المشبعالهيدروكربون غير المشبعالتقطير التجزيئيالتكسير الحراريالفكرةالرئيسة عندما تركب سي ّارة أو حافلة فإنك تستخدم الهيدروكربونات.‏فالجازولين والديزل اللذان يستخدمان في تسيير السيارات والشاحنات والحافلات منالهيدروكربونات.‏المركبات العضوية Organic Compoundsعرف الكيميائيون في بداية القرن التاسع عشر أن المخلوقات الحية،‏ ومنها النباتاتوالحيوانات في الشكل 8-1 ت ُنت ِج قد ْ ر ً ا هائلا ً ومتنوع ً ا من مركبات الكربون.‏ وأشارالكيميائيون إلى هذه المركبات بالمركبات العضوية؛ لأنها ناتجة عن مخلوقات حية ‏(عضوية).‏عندما قبلت نظرية دالتون في بداية القرن التاسع عشر بدأ الكيميائيون يفهمون حقيقة أنالمركبات بما فيها تلك الم ُصن ّعة من المخلوقات الحية تتألف من ذرات مرتبة ومرتبطة مع ً ابتراكيب محد ّ دة.‏ وقد تمكنوا أيض ً ا من تصنيع الكثير من المواد الجديدة والمفيدة.‏ ولكن،‏ لميتمكن العلماء من تصنيع المركبات العضوية.‏ وبناء ً على ذلك،‏ استنتج الكثير من العلماء – ً خطأ - أن عدم مقدرتهم على تصنيع المركبات العضوية عائد ٌ إلى مبدأ الحيوية ‏(أو الحياتية.(Vitalism ووفق ً ا لهذا المبدأ،‏ فإن المخلوقات الحية ‏(العضوية)‏ لها ‏"قوة حيوي ّة"‏ غامضة،‏تمك ّ نها من تركيب مركبات الكربون.‏ كان فريدريك فوهلر ) Friedrich WÖhler 1800 – 1882 م)‏عالم الكيمياء الألماني أول من قام بتحضير مركب عضوي في المختبر.‏ ولم تدحض تجربةفوهلر على الفور مبدأ الحيوية،‏ ولكنها حثت كيميائيين أوربيين آخرين على القيام بسلسلةمن التجارب المشابهة.‏ وأخير ً ا ثبت ب ُطلان الفكرة القائلة بأن تحضير المركبات العضويةيحتاج إلى قوة حيوية،‏ وأدرك العلماء أن باستطاعتهم تحضير المركبات العضوية.‏ 8-1 126

يطلق مصطلح مركب عضوي اليوم على المركبات التي تحتوي علىالكربون ما عدا أكاسيد الكربون،‏ والكربيدات والكربونات؛ حيث تعد مركبات غيرعضوية.‏ ونظر ً ا إلى وجود الكثير من المركبات العضوية،‏ خ ُ صص فرع كامل من فروعالكيمياء س ُ م ِّ ي الكيمياء العضوية لدراسة هذه المركبات.‏ تذكر أن الكربون عنصر يقعفي المجموعة 14 من الجدول الدوري،‏ كما في الشكل 8-2 . ويظهر من التوزيع الإلكترونيللكربون 1s 2 2s 2 2p 2 أنه يشارك دائما ً بإلكتروناته،‏ ويكو ّ ن أربع روابط تساهمية.‏ فيالمركبات العضوية تتحد ذرات الكربون مع ذرات الهيدروجين،‏ أو ذرات عناصر أخرتقع قريبة من الكربون في الجدول الدوري،‏ وخصوص ً ا النيتروجين والأكسجين والكبريتوالفوسفور والهالوجينات.‏تتحد ذرات الكربون أيض ً ا مع ذرات كربون أخر‏،‏ وتكو ّ ن سلاسل تتراوح أطوالها بينذرتين إلى آلاف الذرات من الكربون.‏ ولأن الكربون يكو ّ ن أيض ً ا أربع روابط فإنه يكو ّ نمركبات في صورة تراكيب معقدة:‏ سلاسل متفرعة،‏ وتراكيب حلقية،‏ وتراكيب شبيهةبأقفاص العصافير أيض ً ا.‏ وعلى الرغم من احتمالات الربط هذه،‏ فقد تعر ّ ف الكيميائيونملايين المركبات العضوية المختلفة،‏ وما زالوا يتعر ّ فون ويحضر ّ ون المزيد منها كل يوم.‏لماذا يكو ّ ن الكربون الكثير من المركبات؟الهيدروكربونات Hydrocarbonsت ُعد الهيدروكربونات التي تحتوي على عنصري الكربون والهيدروجين فقط أبسط المركباتالعضوية.‏ ت ُر‏،‏ ما عدد المركبات المختلفة التي يمكن تكوينها من هذين العنصرين؟ قدتظن أن عدد ً ا قليلا ً محتملا ً يمكن تكو ّ نه،‏ لكن هناك آلاف الهيدروكربونات المعروفةوالتي تتكون من عنصري الكربون والهيدروجين فقط.‏ ويعد الميثان CH 4 أبسط جزيءهيدروكربوني،‏ يتكون من ذرة كربون واحدة متحدة بأربع ذرات هيدروجين،‏ وهو المكو ِّ نالرئيس للغاز الطبيعي،‏ ومن أجود أنواع الوقود،‏ كما يبين الشكل 8-3.استخدامين للميثان أو للغاز الطبيعي في بيتك أو مجتمعك.‏ 8-2 1414Carbon6C12.011Silicon14Si28.086Germanium32Ge72.61Tin50Sn118.710Lead82Pb207.2C22-001C-828378-08 – 8-3127

H—H — C — H—HCH4CH 4 8-4 يمثل الكيميائيون جزيئات المركبات العضوية بطرائق مختلفة.‏ويبين الشكل 8-4 أربع طرائق مختلفة لتمثيل جزيء الميثان،‏ حيث تمث َّل الرابطة المشتركة‏(التساهمية)‏ بخط واحد مستقيم يرمز إلى تشار ُ ك إلكترونين.‏ ويستخدم الكيميائيون فيمعظم الأحيان النموذج الذي يوضح المعلومات المراد إلقاء الضوء عليها.‏ فلا تعطي الصيغالجزيئية أي معلومات عن الشكل الهندسي للجزيء كما في الشكل 8-4، في حين ت ُظهرالصيغة البنائية الترتيب العام للذرات في الجزيء،‏ ولكن لا تعطي الشكل الهندسي(الثلاثيالأبعاد)‏ الدقيق.‏ وي َظهر الشكل الهندسي للجزيء بوضوح في نموذج الكرة والعصا.‏ولكن النموذج الفراغي ي ُعطي صورة أكثر واقعية عن الكيفية التي يبدو فيها الجزيء لوأمكن رؤيته حقيقة ً . لذا عليك أن تتذكر وأنت تنظر إلى هذه النماذج أن الذرات متصلة مع ً ابروابط تشترك فيها الإلكترونات.‏ ترتبط ذرات الكربون بعضها مع بعض ليسفقط بروابط تساهمية أحادية،‏ بل أيض ً ا بروابط تساهمية ثنائية وثلاثية،‏ كما في الشكل 8-5.وقبل أن يتمكن الكيميائيون في القرن التاسع عشر من فهم الروابط والبناء الكيميائيللمواد العضوية،‏ قاموا بإجراء اختبارات على الهيدروكربونات الناتجة عن تسخين الدهونالحيوانية والزيوت النباتية،‏ وصن ّفوا هذه الهيدروكربونات بناء ً على اختبار كيميائي يخ ُ لطفيه الهيدروكربون بالبروم،‏ ثم ّ ي ُقاس مقدار البروم الذي تفاعل مع الهيدروكربون.‏ فقدتتفاعل بعض الهيدروكربونات مع كمية قليلة من البروم،‏ وبعضها مع كمية أكبر،‏ وقد لايتفاعل بعضها مع أي كمية من البروم.‏ لذا أطلق الكيميائيون على الهيدروكربونات التيتفاعلت مع البروم اسم الهيدروكربونات غير المشبعة متأث ّرين بمفهوم أن المحلول المائيغير المشبع قادر على إذابة المزيد من المذاب.‏ أما الهيدروكربونات التي لم تتفاعل مع البرومفس ُ م ّ يت بالهيدروكربونات المشبعة.‏يستطيع الكيميائيون اليوم تفسير نتائج الاختبارات التي تعود إلى مئة وسبعين عام ً ا مضت.‏حيث تحتوي الهيدروكربونات التي تفاعلت مع البروم على روابط تساهمية ثنائية أو ثلاثية.‏أما الهيدروكربونات التي لم تتفاعل مع البروم فقد احتوت فقط على روابط تساهمية أحادية.‏واليوم ي ُعرف الهيدروكربون الذي يحتوي على روابط أحادية فقط بالهيدروكربون المشبع.‏ أماالذي يحتوي على رابطة ثنائية أو ثلاثية واحدة على الأقل في ُعرف بالهيدروكربون غير المشبع.‏ما أصل مصطلحي الهيدروكربونات المشبعة وغير المشبعة؟ 8-5 C——— C — C ——CC—CC — CC C— C — C —128

تنقية الهيدروكربونات Refining Hydrocarbonsينتج ُ اليوم َ الكثير ُ من الهيدروكربونات من الوقود الأحفوري الم ُسم ّ ى النفط ‏(البترول).‏ وقد تشك ّ لالنفط من بقايا المخلوقات الحية الدقيقة التي عاشت في المحيطات منذ ملايين السنين.‏ ومع مرورالزمن كونت بقايا هذه المخلوقات في قاع المحيط طبقات سميكة من ترسبات شبه طينية،‏ تحو ّ لتبفعل الحرارة المنبعثة من باطن الأرض والضغط الهائل من الرواسب الكثيرة إلى صخر زيتي وغازطبيعي.‏ وينفذ النفط من خلال أنواع معينة من الصخور ذات مسامات،‏ ويتجمع في أعماق القشرةالأرضية في صورة ب ِر َ ك.‏ وعادة ما يوجد الغاز الطبيعي مصاحب ًا للترسبات النفطية،‏ حيث يتشكلانمع ً ا في الوقت نفسه وبالطريقة نفسها.‏ ويتكون الغاز الطبيعي بصورة أساسية من الميثان،‏ ولكنه يحتويأيض ً ا على كميات ضئيلة من أنواع أخر من الهيدروكربونات تحتوي على ذرتي كربون إلى خمس ذرات.‏ ي ُعد النفط على العكس من الغاز الطبيعي خليط ً ا م ُ عق ّ د ً ا يحتوي على أكثر من ألفمرك ّ ب من المركبات المختلفة.‏ لذا فإن النفط قليلا ً ما ي ُستخدم في صورته الخام،‏ فهو أكثر فائدة للإنسانعندما يفصل إلى مكو ّ نات أو أجزاء أبسط.‏ ويحدث هذا الفصل من خلال عملية التقطير التجزيئي،‏التي تتضمن تبخير النفط عند درجة الغليان،‏ ثم تجمع المشتقات أو المكونات المختلفة في أثناء تكثفهاعند درجات حرارة متباينة.‏ ويجري التقطير التجزيئي في أبراج للتجزئة شبيهة بما في الشكل 8-6.ويتم التحكم في درجة الحرارة داخل برج التجزئة،‏ فتكون قريبة من 400°C في أسفل البرج،‏ وهو المكانالذي يغلي فيه النفط،‏ وتنخفض تدريجي ّ ًا في اتجاه أعلى البرج.‏ وعموم ً ا تنخفض درجات حرارة تكث ّفالمواد ‏(درجات الغليان)‏ مع انخفاض الكتلة الجزيئية لها.‏ لذا تتكثف الهيدروكربونات وت ُسحب في أثناءتصاعد الأبخرة المختلفة داخل البرج،‏ كما في الشكل 8-6.C 4 H 10 CH 4C 12 H 26 C 5 H 12C 16 H 34 C 12 H 26C 18 H 38 C 15 H 3240°C40 – 100°C105 – 275°C240 – 300°C 8-6C 22 H 46 C 17 H 36C 20 H 42300°C400°C 129

المشتقات أو المكونات الأساسية التي ت ُفصل عن النفط يبين الشكل 8-6 أسماءمصحوبة بدرجة غليانها،‏ والمد الذي يتراوح فيه حجم الهيدروكربون واستخداماتهالشائعة.‏ وقد يكون بعض هذه المشتقات أو المكونات مألوف ًا لديك؛ حيث إنكتستخدمها يومي ّ ًا،‏ إلا أن أبراج التقطير التجزيئي المبينة في الشكل 8-7 لا ت ُنت ِجالمكونات بالنسب التي نحتاج إليها من هذه المكو ّ نات.‏ فعلى سبيل المثال،‏ نادر ً ا ما ي ُنت ِجالتقطير الكمية المرغوب فيها من الجازولين،‏ ولكنه ي ُنت ِج في المقابل الزيوت الثقيلةبكميات تفوق حاجة السوق.‏لقد طو ّ ر الكيميائيون والمهندسون العاملون في قطاع النفط قبل سنوات عديدة عمليةتساعد على مواءمة العرض مع الطلب،‏ ُ وأطل ِق على هذه العملية التي تح ُ و ّ ل فيهاالمكونات الثقيلة إلى جازولين عن طريق تكسير الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغرعملية التكسير الحراري.‏ وتحدث عملية التكسير الحراري عند غياب الأكسجينووجود عامل مساعد.‏ وبالإضافة إلى تكسير الهيدروكربونات الثقيلة إلى جزيئاتبالحجم المطلوب في الجازولين فإن هذه العملية تنتج أيض ً ا المواد الأولية لصناعة الكثيرمن المنتجات المختلفة،‏ ومنها المنتجات البلاستيكية والأفلام والألياف الصناعية.‏العملية التي يحدث من خلالها تكسير الهيدروكربوناتذات السلاسل الكبيرة إلى هيدروكربونات مرغوبة أكثر وذات سلاسل أصغر.‏ لا ت ُعد أي من المشتقات الناتجة عن تكرير النفط الخام مادة نقية.‏فكما هو موضح في الشكل 8-6، ي ُعد الجازولين خليط ً ا من الهيدروكربونات،‏ وليسمادة نقية؛ إذ تتكون معظم جزيئات الهيدروكربونات في الجازولين التي تحتوي علىروابط تساهمية أحادية من 12-5 ذرة كربون.‏ وعلى الرغم من ذلك،‏ فإن الجازولينالمستخدم اليوم في السيارات يختلف عما ّ است ُخد ِم في المركبات في بدايات القرنالعشرين.‏ فاليوم يجر تعديل الجازولين المستخلص من النفط بعملية التقطير منخلال ضبط تركيبه وإضافة مواد تؤدي إلى تحسين أدائه في محرك المركبات،‏ وتؤديأيض ً ا إلى تقليل التلوث الناتج عن عوادم السيارات.‏لذا فمن الضروري جد ّ ً ا أن يحدث اشتعال خليط الجازولين والهواء في أسطوانة محركالمركبة في اللحظة المناسبة،‏ وأن يجري احتراقه تمام ً ا.‏ فإذا حدث الاشتعال قبل الموعدالمناسب أو بعده فإن ذلك يؤدي إلى خسارة الكثير من الطاقة،‏ وانخفاض فاعليةالوقود،‏ وفقدان كفاءة المحرك.‏ لا تحترق معظم الهيدروكربونات ذات السلاسلالمستقيمة ‏(غير المتفر ّ عة)‏ تمام ً ا،‏ وتميل بفعل الحرارة والضغط إلى الاشتعال المبكر قبلأن يصبح المكبس في الموضع الصحيح،‏ وقبل اشتعال شمعة الاحتراق؛ إذ يكون هذاالاحتراق المبكر مصحوب ًا بفرقعة .(knocking) 8-7 مهن في الكيمياء 130

8-8 antiknock89 100 110أ نشئ نظام تصنيف الأوكتان،‏ أو منع الفرقعة،‏ للبنزين في أواخر العشرينيات،‏مما أد إلى إدراج تصنيف الأوكتان على مضخات البنزين كما في الشكل 8-8. ُ ُفللبنزين المتوسط الدرجة تصنيف أوكتان يقارب 89، في حين للبنزين الممتازقيمة أعلى تصل 91 أو أكثر.‏ وتح ُ دد كثير من العوامل التصنيف الأوكتاني الذيتحتاج إليه السيارة،‏ فمنها ضغط المكبس على خليط الوقود والهواء،‏ ودفع السيارةأيض ً ا.‏ وفي المملكة العربية السعودية تم تصنيف الأوكتان على مضخات البنزين.95 ،91 وجد الناس منذ أقدم العصور أن النفط يسيلمن الشقوق الموجودة في الصخور.‏ وتشير السجلات التاريخية إلى أن النفط قداست ُخدم منذ أكثر من 5000 سنة.‏ وفي القرن التاسع عشر عندما دخل العالمعصر الآلات وازداد عدد سكانه،‏ فازداد الطلب على منتجات النفط وبخاص ّ ةالكيروسين لاستخدامه في الإنارة وتشحيم الآلات.‏ قام إدوين دريك EdwinDrake ‏-في محاولة منه للعثور على مخزون دائم من النفط-‏ بحفر أول بئر نفط فيالولايات المتحدة في ولاية بنسلفانيا عام ‎1859‎م.‏ وازدهرت صناعة النفط لفترةمن الزمن،‏ ولكن حين اكتشف توماس أديسون Thomas Edison المصباحالكهربائي في عام ‎1882‎م،‏ خشي المستثمرون من القضاء على هذه الصناعة.‏ غيرأن اختراع السيارات في العقد الأخير من القرن التاسع عشر أنعش هذه الصناعةكثير ًا.‏.1.2.3.4.5.6.7التقويم 8-1الخلاصةتحتوي المرك ّ بات العضوية على الكربون،‏ إذيمكنه تكوين سلاسل مستقيمة وأخرمتفرعة.‏الهيدروكربونات مواد عضوية تتألف منالكربون والهيدروجين.‏المصدران الرئيسان للهيدروكربونات هماالنفط والغاز الطبيعي.‏يمكن فصل النفط إلى مكو ّ ناته عن طريقعملية التقطير التجزيئي.‏الفكرة الرئيسة اذكر ثلاثة تطبيقات للهيدروكربونات؟سم ِّ مرك ّ ب ًا عضوي ّ ًا،‏ ووضح ما يدرسه عالم الكيمياء العضوية.‏حد ّ د المعلومات التي ترك ِّ ز عليها كل من النماذج البنائية الجزيئية الأربعة.‏قارن بين الهيدروكربونات المشبعة وغير المشبعة.‏صف عملية التقطير التجزيئي.‏استنتج توصف بعض المنتجات الدهنية بأنها زيوت نباتية م ُ ه َ د ْ ر َ جة،‏وهي زيوت تفاعلت مع الهيدروجين بوجود عامل محفز.‏ ما سبب تفاعلالهيدروجين مع هذه الزيوت؟فسر ّ البيانات اعتماد ً ا على الشكل 8-6. ما تأثير أعداد ذرات الكربون فيالهيدروكربونات – في لزوجة أي مكو ّ ن نفطي عندما ي ُبر َّد إلى درجة حرارةالغرفة؟131

¿ÉãjE’G ¿ÉãjE’G(C 2 (C H 62 ) H 6 )¿ÉãjE’G(C 2 H 6 )الكانات Alkanes8-2اهداف ت ُسمي الألكانات من خلالتفح ّ ص صيغها البنائية.‏ تكتب الصيغة البنائية للألكان إذاأ ُ عطيت اسمه.‏ تصف خصائص الألكانات.‏مراجعة المفرداتIUPACمنظمة دولية تساعد على التواصل بينالكيميائيين من خلال وضع قواعدومعايير لبعض المجالات مثل التسميةالكيميائية،‏ والمصطلحات،‏ والطرائقالمعيارية.‏المفردات الجديدةالألكانالسلسلة المتماثلةالسلسلة الرئيسةالمجموعة البديلةالهيدروكربون الحلقيالألكان الحلقيالفكرةالرئيسة هل سبق أن استخدمت لهب بنزن أو شواية غاز؟ إذا فعلت ذلكتكون قد استخدمت ألكانا ً.‏ فالغاز الطبيعي والبروبان هما الغازان الأكثر استخدام ً ا،‏وكلاهما ألكان.‏الكانات ذات السلاسل المستقيمةStraight-Chain Alkanesي ُعد ّ الميثان أصغر مركب في سلسلة الهيدروكربونات المعروفة بالألكانات.‏ ويتخذوقود ً ا في المنازل ومختبرات العلوم،‏ وهو ينتج عن الكثير من العمليات الحيوية.‏ وتحتويالألكانات،‏ وهي هيدروكربونات،‏ على روابط أحادية فقط بين الذرات.‏ انظر إلى النماذجالبنائية للميثان التي درستها سابق ً ا.‏ كما يبين الجدول 8-1 النماذج البنائية للإيثان C 2 H 6المركب الثاني في سلسلة الألكانات.‏ ويتألف الإيثان من ذرتي كربون مرتبطتين مع ً ا برابطةأحادية،‏ وست ذرات هيدروجين تتشارك في إلكترونات التكافؤ المتبقية لذرتي الكربون.‏ويتكون المرك ّ ب الثالث في سلسلة الألكانات،‏ البروبان،‏ من ثلاث ذرات كربون وثمانيذر ّ ات هيدروجين،‏ مما يعطيه الصيغة الجزيئية C. 3 H 8 أما مركب البيوتان فيتكون من أربعذرات كربون وصيغته C. 4 H 10 قارن بين الصيغ البنائية لكل من الإيثان،‏ والبروبان،‏والبيوتان،‏ المبينة في الجدول 8-1.H H HHH H —— C C —— C HC —— HHH — HC H— C — HH H———————H H H H HH¿ÉHhÈdG ¿ÉHhÈdGH H HH — C — C — C (CH3 H 8 )¿ÉHhÈdG H — C — C (CH3 H 8 )H — C — C — C —(CH3 H 8 )HHHHHH H H——————————— ¿ÉãjE’G¿ÉãjE’G (C 2 H 6 )(C 2 H 6 )¿ÉãjE’G(C 2 H 6 )¿ÉHhÈdG¿ÉHhÈdG (C 3 H 8 )(C¿ÉHhÈdG 3 H 8 )(C 3 H 8 )HH¿ÉJƒ«ÑdG H HHHH H¿ÉJƒ«ÑdG¿ÉJƒ«ÑdG ¿ÉJƒ«ÑdG(C 4 H 10 )(C H — C C — H¿ÉJƒ«ÑdG(C 4 H 10 )4 H 10H ) H — C — C — C — C — H— C — C (CH4 H 10 )H HHH H HHHHH(C ¿ÉJƒ«ÑdG 4 H 10 )(C 4 H 10 )C22-106C-828378-08C22-106C-828378-0878-08C22-106C-828378-08-08——————————————————————————H H81¿ÉãjE’G(C ¿ÉãjE’G 2 H 6 )H — C — C — HH — C — C — (C 2 H 6 )H HH¿ÉãjE’GH — HC — C H— H(C 2 H 6 )H HH H H¿ÉHhÈdGH — HC — HC — HC — H (C¿ÉHhÈdG 3 H 8 )H — C H— C H — C H — H(C 3 H 8 )H — C H— C H— C H— H ¿ÉHhÈdGH H H(C 3 H 8 )H H H H¿ÉJƒ«ÑdGH — HC — HC — HC — HC — H(C 4 H 10 )H — C H— C H— C H — C H — H ¿ÉJƒ«ÑdGH — C H— C H— C H— C H— H (C ¿ÉJƒ«ÑdG 4 H 10 )H H H H(C 4 H 10 )C22-106C-828378-08C22-106C-828378-08C22-106C-828378-08—————————————————H————————————H———————————H — C H— C H— C H— HH — HC — HC — HC — HH — C H— C H— C H— H——————H H H H H H H—H — C — C — C — C — HH H H HH H H HH — C — C — C — C — H—————H — C H— C H— C H— C H— HH H H HC22-106C-828378-08—H HH — C H— C H— HH — HC — HC — HH HH — C — C — H——————H H H H H———————————————————————132C22-106C-828378-08C22-106C-828378-08

82C H 4C H 3 C H 3C H 3 C H 2 C H 3C H 3 C H 2 C H 2 C H 3C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3C H 3 (C H 2 ) 6 C H 3C H 3 (C H 2 ) 7 C H 3C H 3 (C H 2 ) 8 C H 3C H 4C 2 H 6C 3 H 8C 4 H 10C 5 H 12C 6 H 14C 7 H 16C 8 H 18C 9 H 20C 10 H 22ميثانإيثانبروبانبيوتانبنتانهكسانهبتانأوكتاننونانديكانالبروبان والمعروف أيض ً ا بغاز ‏(البروبان الم ُسال)‏ (LP) Liquified Propan ي ُباعفي صورة وقود للطبخ والتسخين.‏ ويستخدم البيوتان في القد ّ احات الصغيرة،‏ وفيبعض المشاعل،‏ كما يستخدم أيض ً ا في تصنيع المطاط الصناعي.‏ لقد لاحظت على الأغلب أن أسماءالألكانات تنتهي ب المقطع ‏"ان"،‏ وأن الألكانات التي تحوي خمس ذرات كربون أو أكثرتبدأ أسماؤها بمقاطع مشتقة من أرقام يونانية أو لاتينية تم ُ ثل عدد ذرات الكربون فيكل سلسلة.‏ فالبنتان مثلا ً له خمس ذرات كربون،‏ تمام ً ا كالبنتاغون ذي الأوجه الخمسة،‏والأوكتان يحتوي على ثمانية ذرات كربون مثل الأخطبوط (octopus) ذي المج َ س َّ اتالثمانية.‏ أما مركبات الميثان،‏ والإيثان،‏ والبروبان،‏ والبيوتان فقد س ُ ميت قبل َ معرفة بناء‏(تركيب)‏ الألكانات،‏ لذا فإن المقاطع الأولى من أسمائها ليست مشتقة من بادئة رقمية.‏وي ُظهر الجدول 8-2 أسماء الألكانات العشرة الأولى وصيغها.‏ لاحظ أن المقطع الأولالمخطوط تحته يمثل عدد ذرات الكربون في الجزيء.‏م ُ تماثل Homologousجاءت من الكلمة الإغريقية(homologos) وتعني م ُ ت ّف ِق.‏ويبين الجدول 8-2 أن الصيغ البنائية قد ك ُ تبت بطريقة مختلفة عما ّ هي عليه فيالجدول 8-1. وت ُسمى هذه الصيغ بالصيغ البنائية المكثفة،‏ حيث توفر الحيز لكونها لاتظهر تفرع ذرات الهيدروجين من ذرات الكربون.‏ ويمكن كتابة الصيغ المكثفة بطرائقعدة.‏ ففي الجدول 8-2 حذفت الخطوط التي بين ذرات الكربون لتوفير المساحة.‏وتستطيع أيض ً ا في هذا الجدول 8-2، ملاحظة أن-‏ -CH 2 هي الوحدة المتكررة فيالسلسلة الكربونية.‏ فعلى سبيل المثال،‏ يزيد البنتان عن البيوتان بوحدة - 2 -CH واحدة.‏133

C22-113C-828378-08C 4 H 10 C 4 H 10 وتستطيع زيادة تكثيف الصيغ البنائية بكتابة وحدة - 2 – CH بين قوسينيتبعها رقم سفلي يمثل عدد هذه الوحدات،‏ كما هو الحال مع الأوكتان،‏والنونان،‏ والديكان.‏وت ُسمى سلسلة المركبات التي يختلف بعضها عن بعض في عدد الوحدةالمتكررة السلسلة الم ُتماثلة.‏ ولهذه السلسلة صيغة رقمية ثابتة بين أعدادالذرات.‏ ففي الألكانات يمكن كتابة الصيغة العامة التي تربط بين عددذرات الكربون والهيدروجين على النحو التالي 2+2n C؛ n H حيث n عددذرات الكربون في الألكان.‏ والآن تستطيع كتابة الصيغة الجزيئية لأيألكان إذا أعطيت عدد ذرات الكربون فيه.‏ فعلى سبيل المثال،‏ يحتويالهبتان على سبع ذرات كربون،‏ لذا فإن صيغته هي 2+(7)2 C 7 H أو C. 7 H 16C 4 H 10 8-9الصيغة الجزيئية لألكان يحتوي على 13 ذرةكربون في صيغته الجزيئية.‏الكانات ذات السلاسل المتفرّعةت ُسم ّ ى الألكانات التي ناقشناها حتى الآن الألكانات ذات السلاسلالمستقيمة؛ لأن ذرات الكربون فيها ترتبط مع ً ا بخط واحد.‏ والآن انظرإلى الصيغتين في الشكل 8-9، فإذا عددت ذرات الكربون والهيدروجينفستكتشف أن كلتيهما لها الصيغة الجزيئية نفسها C، 4 H 10 فهل هما المادةنفسها؟فإذا اعتقدت أن البنائيتين تمث ّلان مادتين مختلفتين فأنت على صواب.‏إذ تمثل الصيغة البنائية في الجانب الأيسر البيوتان،‏ في حين يمثل البناءفي الجانب الأيمن ألكان ًا متفر ّ ع ً ا يعرف بالأيزوبيوتان،‏ وهي مادة لهاخصائص كيميائية وفيزيائية مختلفة عن البيوتان تمام ً ا.‏ وتستطيع أن ترتبطذرة الكربون مع ذرة أو ذرتين أو ثلاث أو حتى أربع ذرات كربون أخر‏،‏مم ّا ينجم عن هذه الخاصية وجود مجموعة متنوعة من الألكانات ذاتالسلاسل المتفرعة.‏لقد عرفت سابق ً ا أن البيوتان ي ُستخدم في القد ّ احات والمشاعل.‏ وأماالأيزوبيوتان بوصفه مادة آمنة بيئي ّ ًا فيستخدم في التبريد،‏ ويتخذ مادة دافعةفي منتجات مماثلة لجل الحلاقة،‏ كما في الشكل 8-9. وبالإضافة إلى هذهالتطبيقات فإن كلا ّ ً من البيوتان والأيزوبيوتان يستخدم في صورة مادةخام في عمليات تصنيع الكثير من المواد الكيميائية.‏134 C22-113C-8

83الميثيلالإيثيلالبروبيلالأيزوبروبيلالبيوتيل3CH 23 — CH CH 33 CH — 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2— 2— CH CH 3 3 CHCH 2— 3 CH 3 CH 3 — 32 CH 2 CH — 2 CH 2 CH — 33 CHCH 2— 3 CH 3— 3 CH 2 2 CH 2— 2 CH 2— CH CH 3 CH 3 CHCH 2— 3 CH CH 3 CH 3 CH— —H — C — HH — C — H— — —H — C — HH — C — HH— —H — C — H— C — H— —H — C — HHH— —H — C — HH — C — H— —H — C — HH— —H — C — HH — C — H—H— —H — C — HC22-035C-828378-08C22-038C-828378-08 C22-036C-828378-08 C22-034C-828378-08C22-037C-828378-08الفرق بين الصيغة البنائية لكل من البيوتانوالأيزوبيوتان.‏ لقد رأيت أن الألكانات المتفرعة والمستقيمة لها الصيغةالجزيئية نفسها.‏ وتوضح هذه الحقيقة مبدأ ً أساسي ّ ًا في الكيمياء العضوية ‏"يحددتنظيم الذرات وترتيبها في الجزيء العضوي هويته".‏ لذا يجب أن يصف اسمالمركب العضوي التركيب البنائي للمركب بدقة.‏يطلق على أطول سلسلة كربونية متصلة ‏(مستمرة)‏ عند تسمية الألكاناتالمتفرعة السلسلة الرئيسة.‏ وت ُسمى كل التفرعات الجانبية المجموعاتالبديلة؛ لأنها تظهر كأنها بديلة لذرة الهيدروجين في السلسلة المستقيمة ‏(غيرالمتفرعة).‏ وي ُنسب اسم المجموعة البديلة المشتقة من الألكان،‏ والتي تتفرعمن السلسلة الرئيسة،‏ إلى اسم الألكان ذي السلسلة المستقيمة الذي يحتويعلى عدد ذرات الكربون نفسها،‏ ويتم تغيير المقطع الأخير من ‏"ان"‏ إلى ‏"يل".‏وت ُسمى المجموعة البديلة المشتقة من الألكان بمجموعة الألكيل.‏ وي ُبينالجدول 8-3 بعض مجموعات الألكيل.‏ استخدم الكيميائيون القواعدالنظامية التالية المتفق عليها من الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية أيوباك،‏(IUPAC) في تسمية مركبات الكيمياء العضوية.‏الخطوة‎1‎‏.‏ حدد عدد ذرات الكربون في أطول سلسلة متصلة،‏ مستخدم ً ا اسمالألكان غير المتفرع الذي يحتوي على هذا العدد من ذرات الكربون على أنه اسمللسلسلة الرئيسة في الصيغة البنائية.‏المفردات الأكاديمية َّل135البديل (Substitute)هو الشخص أو الشيء الذي يحل مح َغيره.‏مثال:‏ ي ُتخذ الحرير الصناعي بديعن الحرير الطبيعي.‏ ًلا

الخطوة 2. رق ِّم كل ذرة كربون في السلسلة الرئيسة،‏ مبتدئ ًا الترقيم من طرف السلسلة الأقرب إلى المجموعة البديلة؛ إذ ت ُعطي هذه الخطوة مواقع َ جميع المجموعات البديلة أصغر َ أرقام ممكنة.‏الخطوة 3. سم ِّ كل مجموعة ألكيل بديلة.‏ وضع اسم المجموعة قبل اسم السلسلة الرئيسة.‏الخطوة 4. إذا تكررت مجموعة الألكيل نفسها أكثر من مرة بوصفها تفرع ً ا عن السلسلة الرئيسةفاستخدم بادئة ‏(ثنائي ، ثلاثي،‏ رباعي ، وهكذا...)‏ قبل اسم المجموعة للدلالة على عدد المراتالتي تظهر فيها،‏ واستخدم رقم ذرة الكربون التي تتصل بها المجموعة للدلالة على موقعها.‏الخطوة 5. عندما تتصل مجموعات ألكيل مختلفة على السلسلة الرئيسة نفسها ضع أسماءها بالترتيبالهجائي.‏ ولا ت ُؤخذ البادئات ‏(ثنائي،‏ ثلاثي،‏ وهكذا)‏ في الحسبان عند تحديد الترتيب الهجائي.‏الخطوة 6. اكتب الاسم كاملا ً،‏ م ُ ستخدم ً ا الشرطات لفصل الأرقام عن الكلمات،‏ والفواصلللفصل بين الأرقام.‏ ولا تترك فراغ ً ا بين اسم المجموعة واسم السلسلة الرئيسة.‏81CH 3CH 2سم ِّ الألكان المبين َّ في الشكل أدناه.‏CH 3 CH 2 CH 2 CHCHCHCH 2 CH 3CH 3 CH 31361 تحليل المسألةأعطيت الصيغة البنائية.‏ اتبع قواعد نظام التسمية الأيوباك IUPAC لتحديد اسم السلسلة الرئيسة وأسماء التفرعاتومواقعها في الشكل المعطى.‏2 حساب المطلوبالخطوة 1. حد ّ د عدد ذرات الكربون في أطول سلسلة متصلة.‏ ي ُمكن توجيه السلاسل في الصيغ البنائية بطرائق عديدة؛ لذاعليك الانتباه خلال البحث عن أطول سلسلة كربونية.‏ وفي هذه الحالة يكون الوضع سهلا ً؛ حيث إن أطول سلسلة تحتويعلى ثماني ذرات كربون،‏ لذا فإن الاسم الرئيس هو أوكتان.‏الخطوة 2. رق ّم كل ذرة كربون في السلسلة الرئيسة.‏ ورق ّم السلسلة في كلا الاتجاهين،‏ كما هو م ُ وض َّ ح أدناه مبتدئ ًا من اليساربوضع مجموعات الألكيل على المواقع 4 و 5 و‎6‎‏،‏ ثم من اليمين بوضع مجموعات الألكيل على المواقع 3 و 4 و‎5‎‏.‏ ولأن أرقامالمواقع 3 و‎4‎ و‎5‎ هي الأصغر لذا يجب استخدامها في الاسم.‏1 2 3 4CH 3CH 2CH 3 CH 2 CH 2 CHCHCHCH 2 CH 35CH 3 CH 36 7 88 7 6 5CH 3CH 2CH 3 CH 2 CH 2 CHCHCHCH 2 CH 34CH 3 CH 33 2 1136

الخطوة 3. عين ّ مجموعات الألكيل المتفرعة عن السلسلة الرئيسة وسم ّ ها.‏ هناك مجموعتان ميثيل-‏ موجودتان على الموقعين 3و 5، ومجموعة إيثيل على الموقع 4.8 7 6 5CH 3CH 2CH 3 CH 2 CH 2 CHCHCHCH 2 CH 34CH 3 CH 3 3 2 1الخطوة 4. إذا تكررت مجموعة الألكيل نفسها أكثر من مرة بوصفها فرع ً ا على السلسلة الرئيسة فاستخدم البادئات ‏(ثنائي،‏ثلاثي،‏ رباعي،‏ وهكذا...)‏ قبل اسم المجموعة للدلالة على عدد المرات التي تظهر فيها،‏ وابحث عن مجموعات الألكيل التيتكررت أكثر من مرة وأحص ِ عددها.‏ ثم حد ّ د البادئة التي ت ُظ ْ ه ِر عدد المرات التي تظهر فيها كل مجموعة واستخدمها.‏ وسوفتضاف في هذا المثال البادئة ‏"ثنائي"‏ إلى الاسم ميثيل؛ لأن هناك مجموعتي ميثيل.‏ ولا يتطلب ذلك إضافة أي بادئة إلى مجموعةالإيثيل الوحيدة.‏ بين ّ الآن موقع كل مجموعة باستخدام الرقم المناسب.‏5CH 3CH 2CH 3 CH 2 CH 2 CHCHCHCH 2 CH 343CH 3 CH 3–5،3 – 4الخطوة 5. عندما تتصل مجموعات ألكيل مختلفة بالسلسلة الرئيسة ضع أسماءها حسب الترتيب الهجائي،‏ وضع أسماء تفرعاتالألكيل حسب الترتيب الهجائي مع تجاهل البادئات؛ حيث يضع الترتيب الهجائي الاسم إيثيل قبل ثنائي ميثيل ) إ قبل م ).الخطوة 6. اكتب الاسم كاملا ً،‏ واستخدم الشرطات لفصل الأرقام عن الكلمات والفواصل للفصل بين الأرقام،‏ واكتب اسمالشكل ‏(البناء)‏ مستخدم ً ا الشرطات والفواصل حسب الحاجة.‏ ويتعين كتابة الاسم على النحو التالي:‏4– إيثيل–‏ – 5،3 ثنائي ميثيل أوكتان.‏3 تقويم اجابةتم إيجاد وترقيم أطول سلسلة كربونية متصلة بصورة صحيحة،‏ وت َم َّ تعيين جميع التفرعات بالبادئات،‏ وأسماء مجموعاتألكيل الصحيحة.‏ الترتيب الهجائي وعلامات الترقيم صحيحان.‏137CH 3 CH 3CH 3 CHCH 2 CHCH 2 CH 3CH 3CH 3 CH 3CH 3 CCH 2 CHCH 3استخدم قواعد نظام التسمية الأيوباك IUPAC لتسمية المركبات الآتية:‏.c CH 3 CH 3 .b CH 3 CH 3CH 3 2 2 CH 3 CHCH 2 CHCH 2 CH 3CH 3 CH 3 CH 3CH 3 CH 3 .aCH 2 CHCH 3 CHCH 3 CH 3 CH 3 CCH 2 CHCH 3CH 3 CCH 2 CHCCH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3CH 3 CHCH 2 CH 2 CHCH 2 CHCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3.9CH 3 CHCH 2 CH 2 CHCH 2 CHCH 32 CH– 2 CHCH 5، 4، 3 2 CHCH .b 3 ثلاثي 3 CHCH إيثيلCH أوكتان اكتب الصيغ البنائية للمركبات التالية:‏a. 3،2 – ثنائي ميثيل–‏‎5‎‏–‏ بروبيل ديكان.8

CCCCCC 8-10 CCCCCH 2 CH 2 CH 2CH 2CH 2CH 2 CH CH 2 2CH 2 CH CH 2 2CH 2 CH 2CH 2 CH 2CH 2 CH 2 CH 2CCCCCCC22-107C-828378-08الكانات الحلقية Cycloalkanesت ُعد قدرة ذرة الكربون على تكوين تراكيب بنائية حلقية من أسباب وجودهذا التنوع في المركبات العضوية.‏ وي ُسمى المركب العضوي الذي يحتوي علىحلقة هيدروكربونية الهيدروكربون الحلقي.‏ وت ُستخدم البادئة حلقي (cyclo)مع اسم الهيدروكربون للإشارة إلى احتواء الهيدروكربون على بناء حلقي.‏لذا فإن الهيدروكربونات الحلقية المحتوية على روابط أحادية فقط ت ُسمىالألكانات الحلقية.‏ وتتكون الحلقات في الألكانات الحلقية من ثلاث،‏ أو أربع،‏أو خمس،‏ أو ست ذرات كربون أو أكثر.‏ إن اسم الألكان الحلقي ذي الذراتالست من الكربون هو هكسان حلقي ‏(أو حلقي هكسان).‏ ويستخدم الهكسانالحلقي المستخرج من البترول في م ُ زيلات الدهان وطلاء الأظفار،‏ واستخلاصالزيوت الط َّ ي َّارة لتحضير العطور.‏ ولاحظ أن الهكسان الحلقي C 6 H 12 يقل عنالهكسان C 6 H 14 غير المتفرع بذرتي هيدروجين؛ وذلك لأن إلكترون تكافؤواحد ً ا من كل من ذرتي الكربون في الألكان الحلقي يكو ِّ ن رابطة كربون-‏ كربونعوض ً ا عن رابطة كربون-هيدروجين.‏إذا وجدت البادئة ‏(حلقي)‏ في اسم الألكان،‏ فما الذيستعرفه عن هذا الألكان؟تم ُ ث َّل الهيدروكربونات الحلقية،‏ كما في الشكل 8-10 الهكسان الحلقي بأشكالمكثفة وهيكلية وخطية عديدة؛ وت ُظهر الأشكال الخطية الروابط بين ذراتالكربون فقط،‏ وت ُفسر الزوايا في الشكل على أنها مواقع ذرات الكربون.‏ أمابالنسبة لذرات الهيدروجين فيفترض أنها تحتل بقية مواقع الربط إلا ّ إذا و ُ جدتالتفرعات ‏(المجموعات البديلة).‏ ولا تظهر ذرات الهيدروجين في الشكلالهيكلي.‏ يمكن أنيكون للألكانات الحلقية مجموعات بديلة كسائر الألكانات الأخر‏.‏ وتتمتسميتها باتباع قواعد نظام الأيوباك (IUPCA) المستخدمة في تسمية الألكاناتغير المتفرعة نفسها،‏ ولكن بإجراء تعديل محدود؛ فليس هناك حاجة إلى إيجادأطول سلسلة؛ إذ تعد الحلقة دائما ً السلسلة الرئيسة.‏ ولأن الشكل الحلقي ليسله أطراف لذا يبدأ الترقيم من ذرة الكربون المرتبطة بالمجموعة البديلة.‏ وعندوجود أكثر من مجموعة بديلة ت ُرقم ذرات الكربون حول الحلقة،‏ على أن تحصلالمجموعات البديلة على أصغر مجموعة أرقام ممكنة.‏ وإذا كان هناك مجموعةبديلة واحدة متصلة بالحلقة فلا ضرورة عندئذ ٍ للترقيم.‏ وي ُوضح المثال الآتيعملية تسمية الألكانات الحلقية.‏138

82سم ّ الألكان الحلقي المجاور.‏1 تحليل المسألةأعطيت الصيغة البنائية.‏ عليك اتباع قواعد نظام الأيوباك لتحديد الشكل الحلقي الرئيس ومواقع المجموعات البديلة‏(التفرعات)‏ للشكل المعطى.‏2 حساب المطلوبCH 3CH 3CH 3C22-130C-828378-08الخطوة 1. حد ّ د عدد ذرات الكربون في الحلقة،‏ واستخدم اسم الهيدروكربون الحلقي الرئيس.‏ حيث تتألف الحلقة في هذهالحالة،‏ من ست ذرات كربون.‏ لذا فإن الاسم الرئيس هو هكسان حلقي.‏الخطوة 2. رق ِّم الحلقة ابتداء ً من أحد تفر ّ عات ) 3 ،(-CH وج ِ د الترقيم الذي يعطي أقل مجموعة أرقام ً ا ممكنة للتفرعات.‏وفيما يلي طريقتان لترقيم الحلقة هما:‏BCH 31265 3CH 34CH 31,2,4ACH 34356 2CH 31CH 31,3,4–CH 3 على المواقع 1 و‎3‎ و‎4‎ في الشكل A، في حين يضعيضع الترقيم بدء ً ا من ذرة الكربون في أسفل الحلقة مجموعات ِCH 3 على المواقع ‎1‎و 2 و 4. وتضع طرائق الترقيم الأخر مجموعاتالترقيم بدء ً ا من ذرة الكربون في أعلى الحلقة مجموعات ِ-CH 3 على مواقع ذات أرقام أعلى.‏ لذا فإن 1 و 2 و 4 هي أقل أرقام ممكنة.‏ لذلك ت ُستخدم في الاسم.‏الخطوة 3. سم ِّ المجموعات البديلة.‏ علما ً بأن المجموعات الثلاث جميعها مجموعات ميثيل.‏الخطوة 4. أضف البادئة لإظهار عدد المجموعات الموجودة،‏ حيث توجد ثلاث مجموعات ميثيل،‏ لذا فإن البادئة ‏(ثلاثي)‏ت ُضاف إلى اسم المجموعة ميثيل،‏ فتصبح ثلاثي ميثيل.‏الخطوة 5. يمكن تجاهل الترتيب الهجائي بسبب وجود نوع واحد من المجموعات.‏C22-052C-828378-08الخطوة 6. جم َ ّع الاسم باستخدام اسم الألكان الحلقي الرئيس،‏ مستخدم ً ا الفواصل للفصل بين الأرقام،‏ والشرطاتللفصل بين الأرقام والكلمات.‏ واكتب الاسم على النحو الآتي:‏– ،4،2 1 ثلاثي ميثيل حلقي هكسان3 تقويم اجابةي ُرق ّم الشكل الحلقي الرئيس على أن يعطي التفرعات أقل مجموعة أرقام ممكنة.‏ وتشير البادئة ‏(ثلاثي)‏ إلى وجود ثلاثذرات كربون.‏ ولأن التفرعات كلها هي مجموعات ميثيل،‏ لذا فلا ضرورة للترتيب الهجائي.‏139

CH 3 CH 2CH 2 CH 3 .cC22-055C-828378-0810. استخدم قواعد نظام الأيوباك لتسمية الصيغ البنائية الآتية:‏.bCH 3CH 3CH 2 CH 3C22-054C-828378-08CH 3.a اكتب الصيغ البنائية للألكانات التالية:‏.11C22-053C-828378-08a. 1– إيثيل–‏ 3– بروبيل بنتان حلقي.‏b. 4،2،2،1 – رباعي ميثيل هكسان حلقي.‏خصائص الكاناتعرفت سابق ً ا أن بناء الجزيء يؤثر في خصائصه.‏ فمثلا ً رابطة O-H الموجودة في الماءرابطة ق ُ طبية،‏ ولأن جزيء H-O-H له شكل هندسي منحن ٍ فإن الجزيء نفسه قطبي،‏لذا تنجذب جزيئات الماء بعضها إلى بعض،‏ وتكو ّ ن روابط هيدروجينية مع ً ا.‏ لذا فإندرجات الغليان والانصهار للماء أعلى كثير ًا من سائر المواد المشابهة له في الكتلة الجزيئيةوفي الحجم.‏تر‏،‏ ما خصائص الألكانات؟ تتكون جميع الروابط في الهيدروكربونات من ذرة كربونوذرة هيدروجين،‏ أو ذرتي كربون.‏ ويتعذر أن تكون الرابطة بين ذرتين من النوع نفسه- مثل الكربون - رابطة قطبية.‏ لذا ت ُعد جزيئات الألكانات غير قطبية؛ لأن روابطهاجميع ً ا غير قطبية،‏ مما يجعلها مذيبات جيدة لمواد أخر غير قطبية،‏ كما في الشكل 8-11. كيف ت ُقار َ ن خصائص المركب القطبي بخصائصالمركب غير القطبي؟ انظر إلى الجدول 8-4، ولاحظ أن الكتلة الجزيئية للميثان amu) 16)قريبة من الكتلة الجزيئية للماء amu) 18)، كذلك فإن جزيئات الماء والميثان متقاربةالحجم.‏ وعلى الرغم من ذلك،‏ عندما ت ُقارن درجات الغليان والانصهار للميثان في 8-11 140

للماء تر دليلا ً على أن الجزيئات تختلف اختلاف ًا واضح ً ا و جوهري ّ ًا.‏ بماسبب الاختلاف الكبير في درجات الحرارة إلى أن التجاذب بين ويعودالميثان ضعيف مقارنة بالتجاذب بين جزيئات الماء.‏ ويمكن تفسير جزيئاتالاختلاف في التجاذب في ضوء أن جزيئات الميثان غير قطبية،‏ ولا هذان روابط هيدروجينية بينها،‏ أما جزيئات الماء فقطبية وت ُكو ِّ ن روابط ت ُكو ِّهيدروجينية.‏في القطبية والروابط الهيدروجينية أيض ً ا عدم امتزاج أو الفرقيفسر ّاختلاط الألكانات والهيدروكربونات الأخر بالماء.‏ فإذا حاولتإذابة ألكانات مثل زيوت التشحيم في الماء ينفصل السائلانفور ً ا إلى طبقتين.‏ ويحدث هذا الانفصال لأن قو التجاذببين جزيئات الألكان أقو من قو التجاذب بين جزيئاتالألكان والماء.‏ لذا فإن الألكانات تذوب في المذيبات المكو َّ نة من جزيئات غير قطبية.‏84 إن الخاصية الكيميائية الرئيسة للألكانات هي ضعفنشاطها الكيميائي.‏ وكما عرفت سابق ً ا فإن الكثير من التفاعلات الكيميائية تحدث عندماتنجذب مادة متفاعلة ذات شحنة كهربائية كاملة،‏ مثل الأيون،‏ أو ذات شحنة ج ُ زئية،‏مثل جزيء قطبي،‏ إلى مادة متفاعلة أخر ذات شحنة معاكسة.‏ الجزيئات التي تكون فيهاالذرات مرتبطة بروابط غير قطبية كما في الألكانات تكون غير قطبية.‏ لذا يكون انجذابهذه الجزيئات نحو الأيونات أو الجزيئات القطبية ضعيف ً ا جد ّ ً ا.‏ ويمكن إرجاع ضعف نشاطنسبي ّ ًا.‏ القويةإلى روابط الألكاناتالماءH 2 OالميثانC H 416 amu18 amuسائل100°C0°Cالمطوياتغاز-162°C-182°Cأدخل معلومات من هذاالقسم في مطويتك.‏الألكانات إلى روابط C - C و C - H القوية نسبي ّ ًا.‏التقويم 8-2الخلاصةتحتوي الألكانات على روابط أحاديةفقط بين ذرات الكربون.‏تعد الصيغ البنائية أفضل تمثيلللألكانات والمركبات العضويةالأخر‏.‏ ويمكن تسمية هذه المركباتباستخدام قواعد نظامية ح ُ د ِّ دتمن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتةوالتطبيقية .(IUPAC)تسم ّ ى الألكانات المحتوية على حلقاتهيدروكربونية الألكانات الحلقية.‏الفكرة الرئيسة ص ِ ف الميزات البنائية الرئيسة لجزيئات الألكانات.‏13. سم ِّ الصيغ البنائية التالية باستخدام قواعد نظام الأيوباك.‏.cCH 3—CH 3CCH 3—CH 3C22-172C-828378-08.15C22-057C-828378-08 C22-056C-828378-08.bCH 3—CH 3CHCH 2CH 2CH 3.12.a14. صف الخصائص العامة للألكانات.‏اكتب الصيغة البنائية لكل مما يأتي:‏CH 3CH 3CH 3CH 2CH 3a. 3،4- ثنائي ميثيل هبتان c. 1– إيثيل–‏‎4‎‏–‏ ميثيل حلقي هكسانb. ‎4‎‏-أيزوبروبيل–‏ 3- ميثيل ديكان d. 1،2– ثنائي ميثيل حلقي بروبان16. تفسير الصيغ البنائية لماذا يعد الاسم ‎3‎‏–بيوتيل بنتان غير صحيح؟اكتب بناء ً على هذا الاسم،‏ الصيغة البنائية للمركب.‏ ما الاسم النظامي ‏(الأيوباك)‏الصحيح للمركب 3– بيوتيل بنتان؟141

الكينات و الكايناتAlkenes and Alkynes 8-3اهداف تقارن خصائص الألكيناتوالألكاينات بخصائصالألكانات.‏ تصف الصيغ البنائيةللألكينات والألكاينات.‏ ت ُسم ِّ ي الألكين أو الألكايناعتماد ً ا على صيغته البنائية.‏ تكتب الصيغة البنائية للألكينأو الألكاين إن أ ُ عطيت اسمه.‏مراجعة المفرداتمادة كيميائية ت ُنت َج فيجزء من المخلوق الحي وت ُنقلإلى جزء آخر،‏ وت ؤدي إلى تغيرفسيولوجي فيه.‏المفردات الجديدةالألكينالألكاينالفكرةالرئيسة ت ُنتج النباتات الإيثين في صورة هرمون ن ُضج طبيعي.‏ وعادة ً ما ت ُقط َ فالفواكه والخضراوات قبل تمام نضجها،‏ فت ُعر َّ ض للإيثين حتى تنضج.‏الكينات Alkenesتذك ّ ر أن الألكانات هيدروكربونات مشبعة؛ لأنها تحتوي على روابط تساهمية أحادية بينذرات الكربون،‏ وأن الهيدروكربونات غير المشبعة لها على الأقل رابطة ثنائية أو ثلاثية واحدةبين ذرات الكربون.‏ وتسم ّ ى الهيدروكربونات غير المشبعة المحتوية على رابطة تساهمية ثنائيةواحدة أو أكثر بين ذرات الكربون بالألكينات.‏ ولأن الألكين يجب أن يحتوي على رابطةثنائية بين ذرات الكربون،‏ لذا لا يوجد ألكين بذرة كربون واحدة.‏ وعليه فإن أبسط ألكينيحتوي على ذرتي كربون ترتبطان برابطة ثنائية.‏ والإلكترونات الأربعة المتبقية – اثنان منكل ذرة كربون - تشترك مع أربع ذرات هيدروجين لتعطي جزيء الإيثين C. 2 H 4تكو ّ ن الألكينات المحتوية على رابطة ثنائية واحدة سلاسل متماثلة.‏ وللسلسلة المتماثلة صيغةرقمية ثابتة بين أعداد الذرات.‏ فإذا درست الصيغ البنائية للمواد الظاهرة في الجدول 8-5فسوف تر أن عدد ذرات الهيدروجين لكل ٍّ منها هو ضعف عدد ذرات الكربون.‏ لذاتكون الصيغة العامة للألكينات هي C. n H 2n ي َقل كل ألكين عن الألكان المناظر له بذرتيهيدروجين؛ لأن إلكترونين اثنين يكو ِّ نان الرابطة التساهمية الثانية،‏ وهما غير متوافرين للربطبذرات الهيدروجين.‏ ما الصيغ الجزيئية للألكينات ذات ذرات الكربون الست والتسع؟2- بيوتين1- بيوتينإيثينبروبين85C 4 H 8 C 2 H 4 C 4 H 8 C 3 H 6 C 4 H 8 C 2 H 4 C 34 H 68C 4 CH 28H 4 C 3 CH 46 H 8 C 4 H 8H HH HC H2 H 4 C 4 HC 8 C 3 H 6 CH4 H 8 C 2 HC H 4 C 4 CH 38H 6 C 4 HC 82H 4 HC 34 H 68C 4 H 8C HH C—C HH C HC—CH C—CCH 3 CH 2 CH CH— 2 — CH CHHC2 2 CH 3 CH — 3 CHCH — CH 3 2H CHC3 CH — C2 CH — CH — CH 2 2 HCH 3 CH H—CHCH 2H 3 CH CH 3 CH 2 — 2 CH H— 2 CH 2 CH CH 3 CH 3 CH — — CHCHCH 2 CH 3 3 CHH HH H2CH CH— 2 — CH CH 2 2 CH 3 CH — 3 CHCH — CH 3 2 CH 3 CH CH 2 CH 2 — CH 2 2 CH CH 3 CH C22-061C-828378-08C22-062C-828378-083 CH —— CHCH 2 3 CH 3 CH 2 — CH CH — 2 CH 2CH 33 CH —CHCH2 3 CH 3 CH 2 CC22-064C-828378-08 C22-063C-828378-08142

a1 2 3 4C4— C — C — C11 2 3 4C — Cb5—C — C21 2 3 4C — C — C — C34 3 2 1C — C — C — C1CH 3C22-065C-828378-083 2CH 3 8-12 C22-158C-828378-08 1الألكينات بالطريقة المتبعة في تسمية الألكانات نفسها تقريب ًا.‏ ت ُسمىحيث تكتب أسماؤها بتغيير المقطع الأخير ‏(ان)‏ للألكان المناظر إلى المقطع ‏(ين).‏ وي ُسمىالألكان الذي يتكون من ذرتي كربون الإيثان،‏ في حين يسمى الألكين الذي يحتوي علىذرتي كربون الإيثين.‏ وبطريقة مماثلة،‏ فالألكين الذي يحتوي ثلاث ذرات كربون يسمىبروبين.‏ وللإيثين والبروبين اسمان قديمان أكثر شيوع ً ا،‏ هما الإيثيلين والبروبيلين.‏يتعين تحديد موقع الرابطة الثنائية لتسمية الألكينات ذات ذرات الكربون الأربع أو أكثر فيالسلسلة،‏ كما في الأمثلة في الشكل 8-12a. ويتم هذا بترقيم ذرات الكربون في السلسلةالرئيسة ابتداء ً من طرف السلسلة الذي يعطي أصغر رقم لأول ذرة كربون في الرابطةالثنائية.‏ ثم ي ُستخدم هذا العدد في الاسم.‏لاحظ أن البناء الثالث ليس ‏"‏‎3‎‏–بيوتين"‏ لأنه مطابق للبناء الأول،‏ ‎1‎‏–بيوتين.‏ لذا منالضروري أن ت ُدرك أن ّ ‎1‎‏–بيوتين و ‎2‎‏–بيوتين مادتان مختلفتان،‏ لكل ٍّ منهما صفاته الخاصة.‏وت ُسم ّ ى الألكينات الحلقية تقريب ًا بالطريقة نفسها التي ت ُسمى بها الألكانات الحلقية،‏ علىأن تكون ذرة الكربون رقم 1 هي إحد ذر ّ تي الكربون المرتبطتين بالرابطة الثنائية.‏ لاحظترقيم المركب في الشكل 8-1<strong>2b</strong>. إن اسم هذا المركب هو 3،1– ثنائي ميثيل بنتين حلقي.‏لماذا يعد من الضروري تعيين موقع الرابطة الثنائية في اسمالألكين؟ اتبع عند تسميتها قواعد نظام الأيوباكالمستخدمة في تسمية الألكانات المتفرعة،‏ على أن يؤخذ في الحسبان أمران،‏ أولهما أن تكونالسلسلة الرئيسة في الألكينات دائما ً أطول سلسلة تحتوي على الرابطة الثنائية،‏ سواء أكانتأطول سلسلة من ذرات الكربون أم لم تكن.‏ وثانيهما أن يحدد موقع الرابطة الثنائية –وليس التفرعات – كيفية ترقيم السلسلة.‏ لاحظ وجود سلسلتين من – 4 ذرات كربون فيالجزيء الم ُبين في الشكل 8-13a، إلا أن السلسلة المحتوية على الرابطة الثنائية استخدمتوحدها أساس ً ا للتسمية.‏ إن هذا الألكين المتفر ِّ ع هو 2– ميثيل بيوتين.‏تحتوي بعض الهيدروكربونات غير المشبعة على أكثر من رابطة ثنائية أو ثلاثية.‏ ويظهر عددالروابط الثنائية في جزيئات من هذا النوع باستخدام البادئة ‏(داي،‏ تراي،‏ تيترا،‏ وهكذا)‏قبل المقطع ‏(ين).‏ وت ُرق ّم مواقع الروابط على أن ت ُنتج أصغر مجموعة من الأرقام.‏ أي نظامترقيم ستستخدم في المثال في الشكل ‎8-13b؟ ستستخدم البادئة ‏(هبتا)؛ لأن الجزيءيحتوي على سلسلة كربونية س ُ باعية.‏ ولأنها تحتوي على رابطتين ثنائيتين فإنك تستخدمالبادئة ‏(ثنائي)‏ قبل المقطع ‏(ين)،‏ ت ُعطي الاسم هبتادايين.‏ وبإضافة الرقمين 2 و‎4‎ لتعيينمواقع الروابط الثنائية يصبح الاسم 4،2- هبتادايين.‏143 8-13 C — C — C — C — C — C — C1 2 3 4 5 6C — C — C — C — C — C — C7 6 5 4 3 24<strong>2b</strong>71CH 3CH 2 — C — CH 2— CH 31 2 3 42a

83 سم ِّ الألكين المجاور.‏1 تحليل المسألةلقد ُ أعطيت ألكين ًا ذا سلسلة متفر ِّ عة تحتوي على رابطة ثنائية واحدة ومجموعتي ألكيل.‏ اتبع قواعد نظام الأيوباك لتسميةالمركب العضوي.‏2 حساب المطلوب— Heptene parent chainCH 3CH CHCHCH 2CHCH 3CH 3 CH 3C22-068C-828378-08-Aالخطوة 1. تحتوي أطول سلسلة كربونية متصلة توجد فيها الرابطة الثنائية على سبع ذرات كربون.‏ ويسمى الألكان ذوذرات الكربون السبع ‏"هبتان"،‏ ولكن يتغير ّ الاسم إلى هبتين بسبب وجود الرابطة الثنائية.‏ CH 3CH — CHCHCH 2CHCH 3CH 3 CH 3الخطوة 2. رق ّم السلسلة على أن تعطي أصغر رقم للرابطة الثنائية.‏1 2 3 4 5 6 7–2 CH 3CH — CHCHCH 2CHCH 3CH 3 CH 3الخطوة 3. سم ِّ كل مجموعة بديلة.‏1 2 3 4 5 6 7—CH 3CH CHCHCH 2CHCH 32-Heptene pCH 3 CH 3↑ ↑الخطوة 4. حد ّ د عدد كل مجموعة بديلة،‏ وعين البادئة الصحيحة لتمثيل هذا العدد،‏ ثم َّ أدخل أرقام المواقع لتحصل علىالبادئة كاملة ً . –2 64–6،4C22-068C-828378-08-C1 2 3 4 5 6 7—CH 3CH CHCHCH 2CHCH 3CH 3 CH 3C22-068C-828378-08-D2-Heptene parTwo methyl grPrefix is 4,6-diالخطوة 5. ليس هناك حاجة إلى كتابة أسماء التفرعات بالترتيب الهجائي؛ لأنها متماثلة.‏ لذا أدخل البادئة الكاملة إلى اسمسلسلة الألكين الرئيسة،‏ واستخدم الفواصل بين الأرقام،‏ والشرطات بين الأرقام والكلمات،‏ ثم اكتب الاسم:‏6،4– ثنائي ميثيل–‏‎2‎‏-هبتين.‏3 تقويم اجابةتحتوي أطول سلسلة كربونية على الرابطة الثنائية،‏ وموقع الرابطة الثنائية له أصغر رقم ممكن.‏ واستعملت البادئاتالصحيحة وأسماء مجموعات الألكيل لتعيين التفرعات.‏144

17. استخدم قواعد نظام الأيوباك لتسمية الصيغ البنائية IUPAC الآتية:‏CH 3CH 2CH 3CH 3 CHCH 2 CH — CHCCH 3— ———CH 3C22-070C-828378-08.bCH 3 CH — CHCHCH 3.a—CH 318. ارسم الصيغة البنائية للجزيء 3،1– بنتادايين.‏C22-069C-828378-08الألكينات،‏ مثل الألكانات،‏ مواد غير قطبية،‏ لذا فإن ذائبيتها قليلة في الماء،‏ وتكوندرجات انصهارها وغليانها منخفضة.‏ لكن الألكينات أكثر نشاط ً ا من الألكانات؛حيث إن الرابطة المشتركة الثانية تزيد من الكثافة الإلكترونية بين ذرتي الكربون،‏ مهيئ ًةبذلك موقع ً ا جيد ً ا للنشاط الكيميائي.‏ وهذا يجعل المواد المتفاعلة القادرة على جذبالإلكترونات على سحب إلكترونات الرابطة الثنائية بعيد ً ا عنها.‏ينتج العديد من الألكينات بصورة طبيعية في المخلوقات الحية.‏ فالإيثين،‏ على سبيلالمثال،‏ هرمون ت ُنتجه النباتات على نحو طبيعي،‏ وهو المسؤول عن عملية النضج فيالفواكه،‏ ويؤدي دور ً ا في عملية تساقط أوراق الأشجار استعداد ً ا لفصل الشتاء.‏ تنضجالفواكه الظاهرة في الشكل 8-14 وغيرها من المنتجات التي ت ُباع في محلات البقالةصناعي ّ ًا عند تعريضها للإيثين.‏ وي ُعد الإيثين من المواد الأولية المستخدمة في تصنيع مادةبولي إيثيلين البلاستيكية المستخدمة في صناعة الكثير من المنتجات،‏ ومنها الحقائبالبلاستيكية والحبال وعلب الحليب.‏ وهناك ألكينات أخر مسؤولة عن روائحالليمون الأصفر،‏ والليمون الأخضر،‏ وأشجار الصنوبر.‏ 8-14145

الكاينات Alkynesت ُسمى الهيدروكربونات غير المشبعة التي تحتوي على رابطة ثلاثية واحدة أو أكثر بين ذرات الكربونالألكاينات.‏ وتشترك في الرابطة الثلاثية ثلاثة أزواج من الإلكترونات.‏ ويعد الإيثاين C 2 H 2 أبسطالألكاينات وأكثرها استخدام ً ا،‏ وهو معروف على نطاق واسع باسمه الشائع،‏ أسيتيلين.‏ تفح ّ صنماذج الإيثاين في الشكل 8-15. ت ُسمى الألكاينات المستقيمة والمتفرعة بطريقة مماثلة للألكينات.‏ والفرقالوحيد هو أن اسم السلسلة الرئيسة ينتهي ب ‏(اين)‏ بدلا ً من ‏(ين).‏ كما يظهر في أمثلة الجدول 8-6.وت ُشك ِّ ل الألكاينات المحتوية على رابطة ثلاثية واحدة سلسلة ً متماثلة لها الصيغة العامة – 2 2n C. n Hاعتماد ً ا على طبيعة روابط الإيثاين،‏ لماذا يتفاعل بسرعة عالية معالأكسجين؟ 8-15H — C — C — H86CH — CHH C — C HC 2 H 2إيثاينCH — CCH 3HH — C —C — C — HC 32 H 42C 43 H 64HC 2 H 2C 4 H 6H HC 3 H 4C 4 2 H 6 2— CCH 2 CH 3H — C — C — C — C — H C 4 H 6– 1 بيوتاينH HC 3 H 4CC22-074C-828378-084 H 6HHC 4 H 6CH 3 C — CCH 3 C22-075C-828378-08H — C — C — C — C — H C 4 H 62- بيوتاين——————————HHبروباين146

.5تحضير ايثاين وملاحظة خصائصهخطوات العمل.6C D E F G A H BA A I AC B J BC DA K CD EB L DF EC EM EG FD FN FH GE O GH IF P HJ GI I IK JH J JKL I KM LJ L NL M K MO N L NPO M OPN.1P P O P.2.725 mlCaC 2 التحليل .1 .2C 2 H 2 10cm40 cm5150 ml120mlmlCaC 2 CaC 2 .3.4 للألكاينات خصائص فيزيائية وكيميائية شبيهةبالألكينات.‏ وتخضع الألكاينات لكثير من التفاعلات التي تخضع لها الألكينات،‏إلا أن الألكاينات أكثر نشاط ً ا من الألكينات عموم ً ا؛ وذلك لأن الرابطة الثلاثية فيالألكاينات ت ُشك ّ ل كثافة إلكترونية أكبر مم ّا في رابطة الألكينات الثنائية.‏ إن هذا التجمعمن الإلكترونات فع ّ ال في تحفيز تكوين الأقطاب في الجزيئات المجاورة،‏ مما يجعلها غيرمتماثلة الشحنة،‏ لذا تكون أكثر نشاط ً ا.‏إن الإيثاين–‏ المعروف بالأسيتيلين–ناتج ثانوي عن تنقية البترول،‏ وينتج أيض ً ا بكمياتكبيرة عن تفاعل كربيد الكالسيوم CaC 2 مع الماء.‏ عندما يزو ّ د الإيثاين بكمية كافيةمن الأكسجين يحترق منتج ً ا لهب ًا ذا حرارة عالية جد ّ ً ا قد تصل إلى 3000، C° وتستعملمشاعل الأسيتيلين عادة ً لأغراض اللحم،‏ كما في الشكل 8-16. ولأن الرابطة الثلاثيةتجعل الألكاينات أكثر نشاط ً ا فإن الألكاينات البسيطة كالإيثاين ت ُتخذ مواد ّ أولية فيالبلاستيك وغيرها من المواد الكيميائية العضوية المستخدمة في الصناعة.‏ صناعةالمطوياتأدخل معلومات من هذاالقسم في مطويتك.‏ 8-16 2 C 2 H 2 + 5 O 2 → 4C O 2 + 2 H 2 O147

.19التقويم 8-3الخلاصةالألكينات والألكايناتهيدروكربونات تحوي على الأقلرابطة ثنائية أو ثلاثية واحدة،‏ علىالتوالي.‏ت ُعد الألكينات والألكاينات مركباتغير قطبية ذات نشاط كيميائي أعلىمن الألكانات،‏ ولها خصائص أخرمشابهة لخصائص الألكانات.‏الفكرة الرئيسة صف كيف تختلف الصيغ البنائية للألكينات والألكاينات عنالصيغة البنائية للألكانات.‏20. حد ّ د كيف تختلف الخصائص الكيميائية للألكينات والألكاينات عما ّ تتصف بهالألكانات.‏21. سم ِّ الصيغ البنائية أدناه مستخدم ً ا قواعد نظام الأيوباك.‏CH 3—CH 3CH 2CHCH — CHCH 2CH 3C22-080C-828378-08.b.aCH 3—CH — CCH 222. اكتب الصيغة البنائية ل ‎4‎‏-ميثيل-‏‎1،3‎‏-‏ بنتاداين و 3،2- ثنائي ميثيل-‏‎2‎‏-بيوتين.‏استنتج كيف ت ُقارن بين درجات الانصهار والتجمد لكل من الألكايناتوالألكانات التي تحتوي على عدد ذرات الكربون نفسها.‏ فسر إجابتك.‏.23C22-078C-828378-0824. توقع ما الترتيبات الهندسية التي تتوقع أن تكونها الروابط المحيطة بذرة الكربون فيالألكانات،‏ والألكينات،‏ والألكاينات؟148

متشكلات الهيدروكربوناتHydrocarbon Isomers8-4اهداف تميز بين الفئتين الرئيستينللمتشكلات البنائية والفراغية.‏ تفر ّ ق بين المتشكلات الهندسيةذات البادئة سيس والبادئةترانس.‏ تصف الاختلاف البنائيفي الجزيئات التي تنتج عنالمتشكلات الضوئية.‏مراجعة المفرداتأمواج مستعرضة تحمل الطاقةخلال الفراغ.‏المفردات الجديدةالمتشكلاتالمتشكل البنائيالمتشكل الفراغيالمتشكل الهندسيالكيراليةذرة الكربون غير المتماثلةالمتشكل الضوئيالدوران الضوئيالفكرةالرئيسة هل قابلت يوم ً ا توأمين متماثلين؟ للتوأمين المتماثلين التكوين الجينينفسه،‏ ومع ذلك فهما فردان مستقلان لكل منهما شخصيته.‏ والمتشك ّ لات شبيهة بالتوائم؛ إ ْذلها الصيغة الجزيئية نفسها،‏ ولكنها تختلف في شكلها البنائي وخصائصها.‏المتشكلات البنائية Structural Isomersتفحص نماذج الألكانات الثلاثة في الشكل 8-17 لتحديد أوجه التشابه والاختلاف؛ إذيحتوي كل من النماذج الثلاثة على 5 ذرات كربون و‎12‎ ذرة هيدروجين،‏ لذا فإن لها الصيغةالجزيئية C. 5 H 12 ومع ذلك تمثل هذه النماذج ثلاثة تركيبات ‏(ترتيبات)‏ مختلفة من الذرات،‏وثلاثة مركبات مختلفة:‏ بنتان،‏ و 2- ميثيل بيوتان،‏ و 2،2- ثنائي ميثيل بروبان.‏ إن هذهالمركبات الثلاثة هي متشكلات ‏(أيزوميرات،‏ .(isomers والمتشكلات اثنان أو أكثر منالمركبات،‏ لها الصيغة الجزيئية نفسها،‏ إلا أنها تختلف في صيغها البنائية.‏ لاحظ أن البنتانالحلقي والبنتان العادي ليسا متشكلين؛ لأن الصيغة الجزيئية للأول هي C. 5 H 10هناك فئتان رئيستان من المتشكلات.‏ وي ُبين الشكل 8-17 مركبات تعد ّ أمثلة علىالمتشكلات البنائية.‏ وللمتشكلات البنائية الصيغة الجزيئية نفسها،‏ إلا أن مواقع ‏(ترتيب)‏الذرات فيها تختلف.‏ وعلى الرغم من اشتراك المتشكلات البنائية في الصيغة الجزيئية نفسهاإلا أنها تختلف في خصائصها الكيميائية والفيزيائية.‏ وتدعم هذه الملاحظة أحد أهم مبادئالكيمياء الذي ينص على أن ‏"بناء المادة يحدد خصائصها".‏ كيف يرتبط نمط تغير درجاتغليان متشكلات C 5 H 12 بصيغها البنائية؟كلما زاد عدد ذرات الكربون في الهيدروكربون ازداد عدد المتشكلات البنائية المحتملة.‏ فعلىسبيل المثال،‏ هناك 9 ألكانات ذات الصيغة الجزيئية C. 7 H 16 وهناك أكثر من 300،000متشكل بنائي يحمل الصيغة الجزيئية C. 20 H 42229°C228°C36°C 8-17 149

8-18 المتشكلات الفراغية Stereoisomersتختلف الفئة الثانية من المتشكلات بفارق خفي ودقيق جد ّ ً ا في الروابط؛ فالمتشكلات الفراغيةمتشكلات ترتبط فيها الذرات بالترتيب نفسه،‏ ولكنها تختلف في ترتيبها الفراغي ‏(الاتجاهاتفي الفراغ).‏ وهناك نوعان من هذه المتشكلات الفراغية:‏ أحدهما في الألكينات،‏ التي تحتوي علىروابط ثنائية،‏ حيث تكون ذرتا الكربون المرتبطتان برابطة أحادية قادرتين على الدوران بسهولةإحداهما حول الأخر‏.‏ إلا أنه في حال وجود رابطة تساهمية ثنائية لا يسمح للذرات بالدوران،‏ويجعلها ثابتة في مكانها،‏ كما في الشكل 8-18.قارن بين الصيغتين البنائيتين المحتملتين ل ِ 2- بيوتين في الشكل 8-19. إن التركيب الذيتكون فيه مجموعتا الميثيل في الجهة نفسها من الجزيء يشار إليه بالبادئة ‏(سيس)،‏ في حين ي ُشارإلى التركيب الذي تكون فيه مجموعتا الألكيل في جهتين متقابلتين من الجزيء بالبادئة ‏(ترانس).‏وهذه المصطلحات مشتقة من اللغة اللاتينية:‏ ‏(سيس)‏ تعني الجهة نفسها،‏ و(ترانس)‏ تعني الجهةالأخر‏.‏ ولأن ذرات الكربون الثنائية الربط غير قادرة على الدوران فإن التركيب سيس لايستطيع التحول بسهولة إلى التركيب ترانس.‏وت ُسمى المتشكلات الناتجة عن اختلاف ترتيب المجموعات واتجاهها حول الرابطة الثنائيةبالمتشكلات الهندسية.‏ لاحظ أن اختلاف الترتيب الهندسي يؤثر في خصائص المتشكلاتالفيزيائية،‏ ومنها درجات الانصهار والغليان.‏ وتختلف المتشكلات الهندسية أيض ً ا في بعضخصائصها الكيميائية.‏ وإذا كان المركب نشط ً ا بيولوجي ّ ًا،‏ كما هو الحال في مركبات الأدوية،‏ كانلمتشكلات سيس و ترانس عادة ً تأثيرات مختلفة وواضحة جد ّ ً ا.‏C22110C828378082 8-19C22-092C-828378-08H H H HC CH C — C HH HC 4H 82106°C0.8°CC22-093C-828378-08HHCHHC — CHHCC 4H 82139°C3.7°CHH150

واقع الكيمياء في الحياة 8-20كيف تختلف المتشكلات البنائية عن المتشكلات الهندسية؟الكيرالية Chiralityفي عام ‎1848‎م،‏ أعلن الكيميائي الفرنسي الشابلويس باستور (1822-1895) عن اكتشافه وجود بلورات المركب العضويحمض الطرطريك،‏ في صورتين،‏ العلاقة بينهما كعلاقة جسم وصورته في المرآة.‏ولأن يدي الإنسان كل منهما صورة للأخر في المرآة،‏ كما في الشكل 8-20،لذا س ُ ميت أشكال البلورات المشابهة لصورة اليد اليمنى والمشابهة لصورة اليداليسر‏.‏ ولشكلي حمض الطرطريك الخصائص الكيميائية نفسها،‏ وكذلك لهمادرجة الانصهار،‏ والكثافة،‏ والذائبية في الماء نفسها،‏ غير أن شكل اليد اليسرنتج عن عملية التخمير،‏ ويسبب تكاثر البكتيريا بعد تغذيها عليه.‏يظهر الشكلان البلوريان لحمض الطرطريك في التركيبين في الشكل 8-21.وي ُطلق اليوم على هذين الشكلين – D حمض الطرطريك،‏ و L- حمضالطرطريك.‏ ويرمز الحرفان D وL إلى البادئتين اللاتينيتين(‏dextro‏)‏ وتعنيجهة اليمين،‏ و (levo) وتعني جهة اليسار.‏ وت ُسم ّ ى الخاصية التي يوجد فيهاالجزيء في صورتين إحداهما تشبه صورة اليد اليمنى والأخر تشبه صورة اليداليسر الكيرالية.‏ وتتمتع الكثير من المواد الموجودة في المخلوقات الحية ومنهاالحموض الأمينية المكو ِّ نة للبروتينات بهذه الكيرالية.‏تسمى الدهونذات متشكلات ترانس بدهونترانس.‏ وتحضر الكثير من الأطعمةالمغل ّفة باستخدام دهون ترانس؛ لأنلها فترة حفظ أطول.‏ وتشير الدلائلإلى أن هذه الدهون تزيد من نوعالكولسترول الضار،‏ وتقلل من النوعالنافع،‏ مما يزيد من احتمالية الإصابةبأمراض القلب.‏ وتستفيد المخلوقات الحية عموم ً ا من تركيب كيرالي واحد فقط من المادة؛ لأنهذا الشكل وحده يتلاءم مع الموقع النشط في الإنزيم.‏ 8-21D L LD151

المتشكلات الضوئية Optical Isomersأدرك الكيميائيون في العقد السادس من القرن التاسع عشر ‎1860‎م وجودخاصية الكيرالية في المركب الذي يحتوي على ذرة كربون غير متماثلة.‏ وذرةالكربون غير المتماثلة هي تلك التي ترتبط بأربع ذرات أو مجموعات ذرات مختلفة.‏إذ يمكن دائما ً ترتيب المجموعات الأربع بطريقتين مختلفتين.‏ فمثلا ً،‏ افترض أنالمجموعات W و X و ZوY مرتبطة مع ذرة الكربون نفسها في التركيبين المبينينفي الشكل 8-22، فستلاحظ أن سبب الاختلاف بين التركيبين هو تبديل مواقعالمجموعتين X وY‏.‏ ولا تستطيع تدوير الشكلين بأي طريقة ليصبحا متطابقينتمام ً ا.‏والآن افترض أنك بنيت نماذج لهذين الشكلين،‏ فهل توجد أي طريقة تستطيعبها تحويل أحد هذين الشكلين ليبدو مثل الآخر تمام ً ا؟ ‏(بغض النظر عن بروزالأحرف إلى الأمام أو الخلف).‏ ستكتشف أنه ليس هناك طريقة لإنجاز هذهالمهمة دون إزالة X وY من ذرة الكربون وتبديل موقعيهما.‏ لذا فإن الجزيئينمختلفان حتى لو كانا يبدوان متشابهين كثير ًا.‏W—Z — C — X—YWXYW W YZ — C — YC22-082C-828378-08 ZXX—— 8-22 C22-083C-828378-08YXالمطوياتZأدخل معلومات من هذا القسم فيمطويتك.‏(nmol mi n -1 mg)211.6 (1.0)2.0 (1.3)0.4 (0.3)3.8 (2.8)1.2 (0.7)4.5 (2.8)210.9 (1.0)6.8 (7.6)5.9 (6.6)8.5 (9.4)1.4 (1.6)11 (12.2) مختبر تحليل البياناتتفسير البياناتتستخدم البكتيريا المعروفة ب ِ Pseudomonasbutanovora بعض الألكانات والكحول والأحماضالعضوية بوصفها مصدر ً ا للكربون والطاقة.‏ وقد اختيرتهذه البكتريا بوصفها عاملا ً لتخليص المياه الجوفية منملو ّ ثات ثنائي كلوروإيثين .(DCE) فالتفاعلات الحاصلةهي تفاعلات أكسدة يستخدم فيها عامل مساعد،‏ وي ُتخذالكثير من العوامل المختز ِلة مستقبلات للإلكترونات.‏يبين الجدول سرعة أكسدة كل مركب في البكتيريا التي تمتنميتها في البيوتان.‏.1.2قارن أي العوامل المختزلة أكثر فائدة في أكسدة كلمتشكل؟استنتج أي متشكل أبطأ تأكسد ً ا؟تمثل القيم داخل الأقواس الزيادة فوق سرعة المحلول المنظم.‏مصدر البيانات:‏Data obtained from: Doughty, D.M. et al. 2005. Effects of dichloroetheneisomerson the induction and activity of butane monooxygenase in the alkaneoxidizingBacterium “Pseudomonas butanovora.” Applied EnvironmentalMicrobiology.October: 6054–6059.152

8-23LDإن المتشكلات التي تنتج عن ترتيبات واتجاهات فراغية ل ِ 4 مجموعات مختلفة حول ذرةالكربون نفسها تمثل فئة أخر من المتشكلات الفراغية تسمى المتشكلات الضوئية.‏وللمتشكلات الضوئية الخصائص الفيزيائية والكيميائية نفسها،‏ ما عدا التفاعلاتالكيميائية التي تكون فيها الكيرالية مهمة،‏ ومنها التفاعلات المحف َّ ز َ ة بالإنزيمات في الأنظمةالبيولوجية.‏ فالخلايا البشرية مثلا ً تسمح بدخول الحموض الأمينية من نوع (L) فقط فيبناء البروتينات.‏ كما أن النوع (L) من حمض الإسكوربيك فعال بوصفه فيتامين C. وتعدالكيرالية في جزيء الدواء مهمة أيض ً ا.‏ فمثلا ً يكون متشكل واحد فقط في بعض الأدويةفعالا ً في حين قد يكون الآخر ضار ّ ً ا.‏ إن المتشكلات التي يكون كل منها صورة مرآة للآخر ت ُسمى المتشكلاتالضوئية؛ لأنها تؤثر في الضوء المار خلالها.‏ عادة ً تتحرك الأمواج الضوئية في حزمة الضوءالصادرة عن الشمس أو المصباح في المستويات المحتملة جميعها.‏ ولكن يمكن تصفية الضوءأو عكسه بطريقة تجعل الأمواج الناتجة جميعها تقع في المستو نفسه.‏ وي ُسمى هذا النوع منالضوء الناتج الضوء المستقطب.‏عندما يمر الضوء المستقطب خلال محلول يحتوي على متشكل ضوئي فإن مستوالاستقطاب يدور إلى اليمين ‏(مع عقارب الساعة،‏ عندما تنظر إلى مصدر الضوء)‏ بتأثيرمتشكل D، أو إلى اليسار ‏(عكس عقارب الساعة)‏ بتأثير متشكل L، م ُ نتج ً ا التأثير الم ُسم ّ ىالدوران الضوئي.‏ ويظهر هذا التأثير في الشكل 8-23.قد يكون – L مينثول أحد المتشكلات الضوئية التي تستخدمها في حياتك.‏ ولهذا المتشكلالطبيعي نكهة النعناع الحادة،‏ وله تأثير منعش أيض ً ا.‏ أم ّ ا المتشكل الآخر ‏(صاحب صورةL- مينثول نفسه.‏ -D- مينثول فليس له التأثير المنعش الخاص ب -المرآة)‏153

.25التقويم 8-4الخلاصةالمتشكلات مركبان أو أكثر لهما الصيغةالجزيئية نفسها،‏ ولكنها تختلف في صيغهاالبنائية.‏تختلف المتشكلات البنائية في الترتيب الذيترتبط به الذرات مع ً ا.‏ترتبط الذرات جميعها في المتشكلات الفراغيةبالترتيب نفسه،‏ ولكنها تختلف في تركيبهاالفراغي ‏(الاتجاهات في الفراغ).‏الفكرة الرئيسة اكتب المتشكلات البنائية المحتملة للألكان ذي الصيغةالجزيئية C 6 H 14 جميعها،‏ على أن تظهر فقط سلاسل الكربون.‏26. فسر ِّ الفرق بين المتشكلات البنائية والمتشكلات الفراغية.‏27. ارسم أشكال كل من سيس-‏‎3‎‏-هكسين وترانس-‏‎3‎‏-هكسين.‏28. استنتج لماذا تستفيد المخلوقات الحية من شكل كيرالي واحد فقط منالمادة؟29. قو ّ م ي ُنتج تفاعل معين 80% ترانس-‏‎2‎‏-بنتين و 20% سيس-‏‎2‎‏-‏ بنتين.‏ارسم شكل هذين المتشكلين الهندسيين،‏ وكو ِّ ن فرضية لتفسير سببتكون المتشكلين بهذه النسبة.‏30. اعمل نماذج ابتداء ً بذرة كربون واحدة،‏ ارسم متشكلين ضوئيين بربطالذرات أو المجموعات التالية مع ذرة الكربون:‏–H, –C H 3 ; –C H 2 C H 3 ; –C H 2 C H 2 C H 3 .154

الهيدروكربونات اروماتيةAromatic Hydrocarbons8-5اهداف تقارن بين خواصالهيدروكربونات الأروماتيةوالأليفاتية.‏ توضح المقصود بالمادةالمسرطنة وتذكر بعض الأمثلةعليها.‏مراجعة المفرداتمجالات ذريةمتكافئة تتكون خلال الترابط عنطريق إعادة ترتيب إلكتروناتالتكافؤ.‏المفردات الجديدةالمركب الأروماتيالمركب الأليفاتيالفكرةالرئيسة ما الشيء المشترك بين الأنسجة ذات الألوان الزاهية والزيوت العطرية‏(الطيارة)‏ المستخدمة في العطور؟ كل منهما يحتوي على هيدروكربونات أروماتية.‏الصيغة البنائية للبنزين The Structure of Benzeneإن الأصباغ الطبيعية ومنها تلك الموجودة في الأنسجة الظاهرة في الشكل 8-24 والزيوتالعطرية،‏ تحتوي على صيغ بنائية ذات حلقة كربون سداسية.‏ وقد عرفت هذه المركباتواستخدمت منذ قرون.‏ فقد كان لد الكيميائيين في منتصف القرن التاسع عشر معرفةودراية أساسية بأشكال الهيدروكربونات البنائية ذات الروابط المشتركة الأحادية والثنائيةوالثلاثية.‏ ومع ذلك بقيت بعض التراكيب الحلقية غامضة.‏إن أبسط مثال على هذه الفئة من الهيدروكربونات هو البنزين،‏ الذي ع ُ زل أول مرة عام ‎1825‎معلى يد الفيزيائي البريطاني مايكل فاراداي Michael Faraday ‏(‏‎1791-1867‎م)‏ منالغازات المنبعثة عند تسخين زيوت الحيتان أو الفحم.‏ ورغم قيام الكيميائيين بتحديد صيغةالبنزين الجزيئية ب C 6 H 6 إلا أنه كان من الصعب عليهم تحديد البناء الهيدروكربوني الذييعطي هذه الصيغة.‏ فصيغة الهيدروكربون المشبع ذي ذرات الكربون الست هي C. 6 H 14 ولأنجزيء البنزين ينقصه القليل من ذرات الهيدروجين،‏ فقد استنتج الكيميائيون أن من الضروريأن يكون غير مشبع؛ وهذا يعني أن لديه بعض الروابط الثنائية أو الثلاثية أو كلتيهما مع ً ا.‏واقترحوا الكثير من الصيغ البنائية المختلفة،‏ ومنها الصيغة أدناه التي اقترحت عام ‎1860‎م.‏CH 2 — C — CH — CH — C — CH 2 8-24 155

وعلى الرغم من أن الصيغة الجزيئية لهذه الصيغة البنائية هي C 6 H 6 فإن مثل هذاالهيدروكربون غير مستقر وشديد التفاعل؛ لوجود العديد من الروابط الثنائية،‏إلا أن البنزين مادة غير نشطة كيميائي ّ ًا،‏ ولا تتفاعل بالطرائق التي تتفاعل بهاالألكينات والألكاينات عادة.‏ ولهذا السبب استنتج العلماء أن مثل هذه الصيغةالبنائية غير صحيحة.‏ في عام ‎1865‎م اقترح الكيميائي الألماني فريدريك أوجست كيكوليFriedric August Kekulé ‏(‏‎1829-1896‎م)‏ صيغة ً بنائية ً مختلفة ً للبنزين-‏وهي شكل سداسي يتكون من ذرات الكربون تتناوب فيه الروابط الأحاديةوالثنائية.‏ فكيف ت ُقار َ ن ُ الصيغة الجزيئية لهذا الشكل بالصيغة الجزيئية للبنزين؟HHHHHHاد ّ عى كيكولي أنه رأ الصيغة البنائية للبنزين في المنام عندما غلبه النعاس أمامالموقد في مدينة ‏"جنت"،ببلجيكا،‏ إذ قال إنه حلم ب"أوروبوروس،‏Ouroboros"، وهو شعار مصري قديم تظهر فيه أفعى تفترس ذيلها،‏ مما جعله يفكر فيالشكل الحلقي.‏ ويفسر الشكل السداسي الم ُسطح الذي اقترحه كيكولي بعضخصائص البنزين،‏ ولكنه لا يفسر ضعف نشاطه الكيميائي.‏ أكدت الأبحاث منذ اقتراح كيكولي أن الصيغة البنائيةللبنزين هي فعلا ً الشكل السداسي.‏ وعلى الرغم من ذلك لم ي ُفسر ضعف النشاطالكيميائي للبنزين حتى ‎1930‎م،‏ عندما اقترح لينوس باولينج نظرية المجالاتالمهجنة.‏ وعند تطبيقها على البنزين تنبأت هذه النظرية أن أزواج الإلكتروناتالمكونة لروابط البنزين الثنائية لا تتجمع بين ذرتي كربون محد ّ دتين كما هو الحال فيالألكينات.‏ وعوض ً ا عن ذلك تك ُ ون أزواج الإلكترونات غير متمركزة ‏(متحركة)‏،delocalized مما يعني أنها تشترك في جميع ذرات الكربون الست في الحلقة.‏والشكل 8-25 ي ُوضح أن عدم التمركز هذا يجعل جزيء البنزين ثابت ًاكيميائي ّ ًا؛ لأن الإلكترونات المشتركة مع ست نو كربون يصعب سحبها بعيد ً امقارنة بالإلكترونات الثابتة حول نواتين فقط.‏ ولا ت ُكت َب ذرات الهيدروجينالست عادة ً في الشكل،‏ ولكن من الضروري أن تتذكر أنها موجودة.‏ وفي هذاالتمثيل ترمز الدائرة في منتصف الشكل السداسي إلى الغيمة المكونة من أزواجالإلكترونات الثلاثة.‏ 8-25 C22-013C-828378-08 أروماتي (Aromatic)الاستعمال العلمي:‏ مركب عضوي ثابتالتركيب بسبب عدم بقاء الإلكترونات فيمكان واحد.‏البنزين مركب أروماتيالاستعمال الشائع:‏ لها رائحة قوية.‏هذا العطر أروماتي قوي.‏156

C22-15C-828378-08 CH 3C22-14C-828378-08CH 3(p-Xylene)( -4,1)157 8-26 المركبات اروماتية Aromatic Compoundsت ُسم ّ ى المرك ّ بات العضوية التي تحتوي على حلقات البنزين جزء ً ا من بنائها المرك ّ باتالأروماتية.‏ استخدم المصطلح أروماتي (aromatic) في الأصل لأن الكثير منالمركبات المرتبطة مع البنزين والمعروفة في القرن التاسع عشر،‏ و ُ جدت في الزيوت ذاتالرائحة الطيبة الموجودة في البهارات،‏ والفواكه،‏ وغيرها من أجزاء النباتات.‏ وتسمىالهيدروكربونات مثل الألكانات،‏ والألكينات والألكاينات المركبات الأليفاتية لتميزهاعن المركبات الأروماتية.‏ وكلمة أليفاتي (aliphatic) يونانية الأصل،‏ تعني الد ُّ هن.‏وذلك أن الكيميائيين القدامى حصلوا على المركبات الأليفاتية بتسخين دهون الحيواناتوشحومها.‏ ما بعض الأمثلة على الدهون الحيوانية التي قد تحتوي على مركبات أليفاتية؟لماذا استمر ّ الكيميائيون في استخدام مصطلحي المركباتالأروماتية والمركبات الأليفاتية إلى الآن؟تظهر الصيغة البنائية لبعض المركبات الأروماتية في الشكل 8-26. لاحظ أن الصيغةالبنائية للنفثالين تبدو كحلقتي بنزين متلاصقتين جنب ًا إلى جنب.‏ ويعد النفثالين مثالا ً علىنظام الحلقات الملتحمة ،(fused) بحيث يحتوي المركب العضوي على حلقتين أو أكثرتشتركان في الضلع نفسه.‏ وتتشارك ذرات الكربون المكو ِّ نة للحلقات بالإلكترونات كمافي البنزين.‏

للمركبات الأروماتية القدرة على امتلاكمجموعات مختلفة مرتبطة مع ذرات الكربون فيها كبقية الهيدروكربونات.‏ فمثلا ً،‏ يتألفميثيل البنزين،‏ المعروف أيض ً ا ب ‏(التولوين )، toluene من مجموعة ميثيل مرتبطة معحلقة البنزين بدلا ً من ذرة هيدروجين واحدة.‏ وحيثما تر شيئ ًا مرتبط ً ا مع حلقة البنزينتذك ّ ر أن ذرة الهيدروجين لم تعد هناك.‏وتسمى مركبات البنزين ذات المجموعات البديلة بطريقة الألكانات الحلقية نفسها.‏فعلى سبيل المثال،‏ يحتوي إيثيل بنزين على مجموعة إيثيل،‏ المكو ّ نة من ذرتي كربونمتصلة بالحلقة،‏ ويحتوي 1،4- ثنائي ميثيل بنزين المعروف أيض ً ا ب ‏(بارا-زايلين)،‏،para - xylene على مجموعتي ميثيل متصلتين بالموقعين 1 و 4.CH3CH2CH3CH 3CH314–وت ُرق َّم حلقات البنزين المتفرعة تمام ً ا مثل الألكانات الحلقية المتفرعة بطريقة تعطيأصغر أرقام ممكنة لمواقع المجموعات البديلة أو ‏(التفرعات)،‏ كما في الشكل 8-27.إن ترقيم الحلقة كما هو مبين يعطي الأرقام ،2، 1 و‎4‎ لمواقع المجموعات البديلة.‏ولأن كلمة إيثيل تأتي قبل ميثيل في الترتيب الهجائي،‏ لذا فإنها تكتب أولا ً على الصورة:‏‎2‎‏-إيثيل–‏‎4،1‎‏–‏ ثنائي ميثيل بنزين.‏ماذا تعني الدائرة داخل الحلقة السداسية الظاهرة فيالشكل ‎8-27‎؟56CH 3432CH 2 CH 31CH 3 8-27412158

84CH 2 CH 2 CH 3سم ِّ المرك ّ ب الأروماتي التالي.‏CH 2 CH 2 CH 31 تحليل المسألةلقد أ ُ عطيت مركب ًا أروماتي ّ ًا،‏ اتبع القواعد لتسميته.‏2 حساب المطلوبالخطوة 1. رق ّم ذرات الكربون لإعطاء أصغر أرقام ممكنة.‏CH 2 CH 2 CH 3132CH 2 CH 2 CH 343CH 2 CH 2 CH 3251CH 2 CH 2 CH 3إن الرقمين 1 و 3 كما تر أصغر من الرقمين 1 و 5.لذا فإن الأرقام التي يجب استخدامها لترقيم الهيدروكربون هي 1 و 3.الخطوة 2. حد ّ د أسماء المجموعات البديلة.‏ إذا تكررت المجموعة نفسها أكثر من مرة فأضف البادئة الدالة على عدد المجموعاتالموجودة.‏الخطوة 3. جم ّع الاسم،‏ ورتب المجموعات البديلة هجائي ّ ًا،‏ مستخدم ً ا الفواصل بين الأرقام والشرطات بين الأرقام والكلمات،‏ثم اكتب الاسم على الصورة 3،1- ثنائي بروبيل بنزين.‏3 تقويم اجابةر ُ ق ّمت حلقة البنزين لتعطي التفرعات أصغر مجموعة ممكنة من الأرقام،‏ وح ُ د ّ دت أسماء المجموعات البديلة على نحو ٍ صحيح.‏31. سم ّ الصيغ البنائية التالية:‏CH 3CH 3CH 2 CH 3.c CH 3CH 2 CH 3.b CH 2 CH 2 CH 3.a32. تحد ٍّ ارسم الصيغة البنائية للمركب 4،1- ثنائي ميثيل بنزين.‏159

شاع سابق ً ا استخدام الكثير من المركبات الأروماتية،‏ وبخاصة البنزينوالتولووين والإكزايلين،‏ بوصفها مذيبات صناعية ومختبرية،‏ إلا أن الاختبارات أظهرتضرورة الحد من استخدام هذه المركبات؛ لأنها تؤثر في صحة الأشخاص المعر ّ ضين لهابصورة متكررة.‏ وتشمل المخاطر الصحية المرتبطة مع المركبات الأروماتية أمراضالجهاز التنفسي،‏ والمشاكل المتعلقة بالكبد،‏ وتلف الجهاز العصبي.‏ وبالإضافة إلى هذهالمخاطر فإن بعض المركبات الأروماتية مواد مسرطنة،‏ أي تسبب مرض السرطان.‏إن أول مادة مسرطنة تم ّ تعر ّ فها هي مادة أروماتية اكتشفت في القرن العشرين فيس ِ ناج المداخن.‏ وقد ع ُ رف منظفو المداخن في بريطانيا بإصابتهم بالسرطان بمعدلاتعالية جد ّ ً ا.‏ واكتشف العلماء أن السبب في ذلك يعود إلى المركب الأروماتي بنزوبايرينالظاهر في الشكل 8-28، وهو ناتج ثانوي عن احتراق المخاليط المعقدة من الموادالعضوية،‏ ومنها الخشب والفحم.‏ وع ُ رفت أيض ً ا بعض المركبات الأروماتية الموجودةفي الجازولين على أنها مسرطنة.‏ 8-28 المطوياتC22-018C-828378-08أدخل معلومات من هذا القسمفي مطويتك.‏.33.34التقويم 8-5الخلاصةتحتوي الهيدروكربوناتالأروماتية على حلقات بنزينبوصفها جزء ً ا من صيغهاالبنائية.‏تتوزع الإل ك ترون ات فيالهيدروكربونات الأروماتية علىالحلقة كاملة بالتساوي.‏الفكرة الرئيسة فسر ّ الشكل البنائي للبنزين،‏ وكيف يجعله عالي الاستقرار أو الثبات؟فسر ّ كيف تختلف الهيدروكربونات الأروماتية عن الهيدروكربونات الأليفاتية؟35. صف خواص البنزين التي جعلت الكيميائيين ينفون احتمالية كونه ألكين ًا ذا روابط ثنائيةمتعددة.‏36. سم ِّ الصيغ البنائية التالية:‏CH 2 CH 2 CH 3 .b CH 3.aCH 3 CH 2 CH 3CH 2 CH 3فسر ّ 37.لماذا كانت العلاقة بين البنزوبايرين،‏ والسرطان وطيدة؟160

تحويل المخلفات إلى طاقة:‏ كيف يعمل جهاز هضم الميثان؟يأمل المتخصصون أن يساهم مربي الحيوانات الأليفة في تقديم المخلفاتالعضوية لحيواناتهم لمشروع تجريبي يحو ّ ل المواد العضوية إلى طاقة مفيدة؛ إذيحول جهاز هضم الميثان المخلفات العضوية إلى غاز بيولوجي ‏(حيوي)-‏وهو خليط من الميثان وثاني أكسيد الكربون،‏ وحرق الميثان يزو ّ د بالطاقةاللازمة.‏ 4 1 3%100ابحث اعمل كتيب ًا تبين فيه كيفية إنتاج الغاز من المخلفاتالعضوية.‏ 237 °C35 °C161

دعت الحاجة إلى تغيير أحد صماماتالغاز في المختبر.‏ فقال محضر ِّ المختبر إن الغاز المستعمل هو غازالبروبان،‏ على حين قال المعلم إن الغاز هو الغاز الطبيعي أوغاز الميثان.‏ استعمل الطرائق العلمية للفصل بينهما.‏ أي نوع من غازات الألكانات يستعمل في مختبرالعلوم؟• باروميتر••مقياس حرارة ‏(ثيرمومتر)‏قارورة مشروبات غازيةسعتها 1، L وأخر سعتها2 L بغطاء.‏أنابيب مطاطية••قارورة جمع الغازات تحتالسوائل.‏• مخبار مدرج سعة 100 ml• ميزان (0.01g)• محارم ورقية الكحولات مادة قابلة للاشتعال،‏ احفظ السوائلوالأبخرة بعيدا عن مصادر اللهب والشرر.‏A B C D E F A G BA H AC BI BD CJ CE AD K DF BE L EC GF M FH DG N GE HI O HJ FPI IK GJ JH LK KM IL NL JM MO NK NPOL OM P PN.1.2.3.4.5.6.7اقرأ نموذج السلامة كاملا ً.‏صل أنبوب جمع الغاز بمصدر الغاز في المختبر وقارورةجمع الغازات.‏ ثم املأ القارورة بالماء وافتح صمام الغازبرفق،‏ ودع الغاز يحل محل الماء في القارورة بعد اخراجالهواء من الأنبوب.‏سجل كتلة قارورة المشروبات الغازية الجافة مع الغطاء،‏وسجل درجة الحرارة والضغط.‏املأ القارورة بالماء وأغلقها بإحكام لمنع دخول الهواء.‏ضع مقياس الحرارة ‏(ثيرمومتر)‏ في ماء وعاء جامع الغازات،‏وضع القارورة فوقه ثم انزع الغطاء مع إبقاء الفتحة تحتالماء،‏ وضع فوهة القارورة فوق أنبوب الغاز مباشرة.‏افتح صنبور الغاز ببطء ودعه يملأ القارورة،‏ ثم أغلقالصمام وسجل درجة حرارة الماء.‏اغلق القارورة بالغطاء وهي في وضع مقلوب،‏ ثمأخرجها من الماء وجففها في الخارج.‏.8.9سجل كتلة القارورة المملوءة بالغاز.‏ضع القارورة داخل صندوق سحب الغازات وانزعالغطاء وأخ رج الغاز جميعه بالضغط على جوانبالقارورة.‏ ثم املأ القارورة بالماء وسجل حجمه بوضعهفي المخبار المدرج.‏10. النظافة والتخلص من النفايات نظ ّ ف مكان العملبحسب الارشادات.‏.1.2.3جد قيمة كثافة الهواء تحت 1 atm ودرجة حرارة 20 o Cتساوي 1.205. g/L واستعمل حجم القارورة لحسابكتلة الهواء في الزجاجة.‏احسب كتلة القارورة الفارغة،‏ وكتلة الغاز فيها،‏ واستعملحجم الغاز ودرجة حرارة الماء والضغط الجوي وقانونالغاز المثالي في حساب عدد مولات الغاز الذي تم جمعه.‏واستعمل أيض ً ا كتلة الغاز وعدد المولات في حساب الكتلةالمولية للغاز.‏استنتج كيف تقارن بين الكتلة المولية المحسوبة والكتلةالمولية للميثان،‏ الإيثان،‏ والبروبان؟ استنتج نوع الغاز فيالقارورة.‏4 تحليل الخطأ.‏ اقترح مصادر للأخطاء في هذه التجربة.‏ .4162صم ّ م تجربة لاختبار تأثير متغير واحد مثل درجةالحرارة أو الضغط الجوي في نتائج تجربتك.‏

الفكرةالعامةتختلف الهيدروكربونات،‏ وهي مركبات عضوية،‏ باختلاف أنواع الروابط فيها.‏81••••••الفكرة الرئيسة الهيدروكربونات مركباتعضوية تحتوي على عنصر الكربون وتعدمصدر ً ا للطاقة والمواد الخام.‏المركب العضويالهيدروكربون المشبعالهيدروكربون غير المشبعالتكسير الحراريالتقطير التجزيئيالهيدروكربون••••82••••••الفكرةالرئيسة الألكانات هيدروكربوناتتحتوي فقط على روابط أحادية.‏السلسلة المتماثلةالسلسلة الرئيسةالمجموعة البديلةالألكانالهيدروكربون الحلقيالألكان الحلقيتحتوي المركبات العضوية على الكربون؛ إذ يمكنه تكوين سلاسل مستقيمةوأخر متفرعة.‏الهيدروكربونات مواد عضوية تتألف من الكربون والهيدروجين.‏المصدران الرئيسان للهيدروكربونات هما النفط والغاز الطبيعي.‏يمكن فصل النفط إلى مكوناته عن طريق عملية التقطير التجزيئي.‏•••83••الفكرة الرئيسة الألكينات هيدروكربوناتتحتوي على الأقل على رابطة ثنائيةواحدة،‏ وأما الألكاينات فهيهيدروكربونات تحتوي على رابطة ثلاثيةواحدة على الأقل.‏الألكاينالألكينتحتوي الألكانات على روابط أحادية فقط بين ذرات الكربون.‏تعد الصيغ البنائية أفضل تمثيل للألكانات والمركبات العضوية الأخر‏.‏ ويمكنتسمية هذه المركبات باستخدام قواعد نظامية ح ُ د ِّ دت من الاتحاد الدولي للكيمياءالبحتة والتطبيقية ‏(أيوباك .(IUPACتسمى الألكانات المحتوية على حلقات هيدروكربونية بالألكانات الحلقية.‏••الألكينات والألكاينات هيدروكربونات تحتوي على الأقل على رابطة ثنائية أوثلاثية واحدة،‏ على التوالي.‏ت ُعد الألكينات والألكاينات مركبات عضوية غير قطبية ذات نشاط كيميائيأعلى من الألكانات،‏ ولها خصائص أخر مشابهة لخصائص الألكانات.‏163

84••••••••الفكرة الرئيسة لبعض الهيدروكربوناتالصيغة الجزيئية نفسها،‏ لكنها تختلف فيصيغها البنائية.‏المتشكل الضوئيالدوران الضوئيالمتشكل الفراغيالمتشكل البنائيذرة الكربون غير المتماثلةالكيراليةالمتشكل الهندسيالمتشكل•••85••الفكرة الرئيسة تتصف الهيدروكربوناتالأروماتية بدرجة عالية من الثبات،‏ بسبببنائها الحلقي حيث تتشارك الإلكتروناتفي عدد من الذرات.‏المركب الأروماتيالمركب الأليفاتيالمتشكلات مركبان أو أكثر لها الصيغة الجزيئية نفسها،‏ ولكنها تختلف في صيغهاالبنائية.‏تختلف المتشكلات البنائية في الترتيب الذي ترتبط به الذرات مع ً ا.‏ترتبط الذرات جميعها في المتشكلات الفراغية بالترتيب نفسه،‏ ولكنها تختلف فيترتيبها الفراغي ‏(الاتجاهات في الفراغ).‏••تحتوي الهيدروكربونات الأروماتية على حلقات بنزين بوصفها جزء ً ا من صيغهاالبنائية.‏تتوزع الإلكترونات في الهيدروكربونات الأروماتية على الحلقة كاملة بالتساوي.‏164

8-138. الكيمياء العضوية لماذا أد اكتشاف فوهلر إلى تطويرالكيمياء العضوية؟39. ما الخاصية الرئيسة للمركب العضوي؟40. ما خاصية الكربون المسؤولة عن التنوع الهائل في المركباتالعضوية؟41. سم ّ مصدرين طبيعيين للهيدروكربونات.‏.42فسر الخصائص الفيزيائية لمركبات النفط التي تستعمللفصلها في أثناء عملية التقطير التجزيئي.‏43. فسر ّ الفرق بين الهيدروكربونات المشبعة وغير المشبعة.‏.44التقطير رتب المركبات المدرجة في الجدول 8-7 حسبالترتيب الذي تخرج به خلال تقطيرها من الخليط.‏الهكسانالميثانالأوكتانالبيوتانالبروبان87°C68.7- 161.7125.7- 0.5- 42.145. ما عدد الإلكترونات المشتركة بين ذرتي الكربون في كلمن روابط الكربون الآتية؟.a.b.cرابطة أحاديةرابطة ثنائيةرابطة ثلاثية46. يبين الشكل 8-29 نموذجين لليوريا،‏ وهو جزيءحضر ّ ه فريدريك فوهلر لأول مرة عام ‎1828‎م.‏O—CH 2 N NH 2الشكل 8-29.a.bحد ّ د نوع كل من النموذجين.‏هل اليوريا مركب عضوي أم غير عضوي؟ فسرإجابتك.‏47. تم ُ ث َّل الجزيئات باستخدام الصيغ الجزيئية،‏ والصيغالبنائية،‏ ونموذج الكرة والعصا،‏ والنموذج الفراغي.‏ مامزايا ومساوئ كل نموذج؟8-248. صف خصائص السلاسل الم ُتماثلة للهيدروكربونات.‏49. الوقود سم ِّ ثلاثة ألكانات ت ُتخذ وقود ً ا،‏ ثم اذكر استخدام ً اآخر لكل منها.‏50. اكتب الصيغة البنائية لكل مما يأتي:‏.aالإيثانالهكسان.c.d.b.a.b.cالبروبانالهبتان51. اكتب الصيغ البنائية المكثفة لكل من الألكانات في السؤالالسابق.‏52. اكتب مجموعة الألكيل المقابلة لكل من الألكانات الآتية،‏واكتب اسمها:‏الميثانالبيوتانالأوكتان165

——53. كيف يختلف بناء الألكان الحلقي عن بناء الألكاناتالمستقيمة أو المتفرعة؟54. درجات التجمد والغليان استخدم الماء والميثان لتفسيركيف تؤثر قو التجاذب بين الجزيئية في درجة غليانودرجة تجمد المادة.‏55. سم ِّ المركبات التي لها الصيغ البنائية التالية:‏58. سم ّ المركبات التي لها الصيغ البنائية الآتية:‏CH 2 CH 2 CH 3 .cCH 3CH 3.dCH 3C22-132C-828378-08CH 3CH 3CH 3.aCH 3 .bC22-130C-828378-08CH 3 CH 2CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3.aCH 3 CH 2 CH 3166C22-133C-828378-088-3C22-131C-828378-08HHCHHHCCH 3 .bCH 3 CH 2 CHCH 2 CH 3HCHCH HC H HHHCCHHCHHH.cCH 3.dCHCH 3CHCH 3CH 3اكتب الصيغ البنائية الكاملة للمركبات الآتية:‏هبتان2- ميثيل هكسان3،2- ثنائي ميثيل بنتان‎2،2‎‏-ثنائي ميثيل بروبان.a.b.c.dاكتب الصيغ البنائية المكثفة للمركبات الآتية:‏2،1- ثنائي ميثيل بروبان حلقي1،1- ثنائي إيثيل-‏‎2‎‏-ميثيل حلقي بنتان.‏59. فسر ّ كيف تختلف الألكينات عن الألكانات،‏ وكيفتختلف الألكاينات عن كل ٍّ من الألكينات والألكانات؟60. ي ُبنى اسم الهيدروكربون على أساس اسم السلسلةالرئيسة.‏ فسر ِّ كيف تختلف طريقة تحديد السلسلة الرئيسةعند تسمية الألكينات عنها عند تسمية الألكانات؟61. سم ّ المركبات الم ُم َ ث َّلة بالصيغ البنائية المكثفة الآتية:‏CH 3.cCH 3 .dCH 3—C — CHCH 3CH 3C22-136C-828378-08 C — CH 2C22-134C-828378-08CH 3 CH 2C22-137C-828378-08CH 3 CH 2—.a.bاكتب صيغ ً ا بنائية مكثفة للمركبات الآتية:‏4،1– ثنائي إيثيل هكسين حلقي4،2– ثنائي ميثيل-‏‎1‎‏-أوكتين‎2،2‎‏–ثنائي ميثيل-‏‎3‎‏-هكساين.62.aC22-135C-828378-08 .b.c.a.b.56.57166

————63. سم ِّ المركب الم ُم َ ثل بالصيغة البنائية الآتية:‏CH 3—CH 3 CH 2—C — CCH 2 CH 2 CH 3CH 2 CH 3—8-4C22-138C-828378-0864. فيم َ تتشابه المتشكلات؟ وفيم تختلف؟65. صف الاختلاف بين متشكلات سيس و ترانس منحيث الترتيب الهندسي.‏66. ما خصائص المادة الكيرالية؟67. الضوء كيف يختلف الضوء المستقطب عن الضوءالعادي،‏ ومن ذلك ضوء الشمس؟68. كيف تؤثر المتشكلات الضوئية في الضوء المستقطب؟69. عين ّ زوج المتشكلات البنائية في مجموعة الصيغ البنائيةCH 3—CH 3 CHCHCH 2 CH 3—CH 3.cCH 3—المكثفة الآتية:‏CH 3 CCH 2 CH 2 CH 3—CH 3.aC22-140C-828378-08CH 3 CHCH 2 CHCH 3 .dCH 3 .bC22-142C-828378-08CH 3 CH 3CH 3 CHCH 2 CH—————CH 3 CH 3اكتب صيغ ً ا بنائية مكثفة لأربعة متشكلات مختلفة تحمل71. عين ّ زوج المتشكلات الهندسية من بين الأشكال الآتية،‏مبين ًا سبب اختيارك،‏ ثم فسر ّ علاقة الصيغة البنائية الثالثةبالصيغتين الآخرين:‏CH 3—C — C—CH 3—CH 3 CH 2 CH 2 CH 3CH 3CH 2 CH 3C22-144C-828378-08C — C—CH 3 CH 2—CH 3.aCH 3 CH.c3C22-146C-828378-08C — C—CH 3 CH 2 CH 2 CH 3——72. اكتب متشكلين سيس وترانس للجزيء الم ُم َ ثل بالصيغةالمكثفة الآتية،‏ ومي ّز بينهما:‏—.bC22-145C-828378-08CH 3 CH — CHCH 2 CH 38-573. ما الخاصية البنائية التي تشترك فيها الهيدروكربوناتالأروماتية جميعها؟74. ما المقصود بالمواد الم ُسر َ ط ِ نة؟75. اكتب الصيغة البنائية ل ِ 2،1– ثنائي ميثيل بنزين.‏76. سم ِّ المركبات الم ُم َ ثلة بالصيغ البنائية الآتية:‏.bCH 3.a.70C22-143C-828378-08الصيغة الجزيئية .C 4 H 8C22-141C-828378-08167 C22-153C-828378-08C22-151C-828378-08

.8477. هل تمث ّل الصيغتان البنائيتان الآتيتان الجزيء نفسه؟ ف ّسرإجابتك.‏H——C — C—CH 3.bH CH 3—H——C — C—H .aCH 3 CH 3C22-154C-828378-08C22-155C-828378-08—78. ما عدد ذرات الهيدروجين في جزيء ألكان يحتوي علىتسع ذرات كربون؟ وما عددها في ألكين يحتوي على تسعذرات كربون ورابطة ثنائية واحدة؟79. إذا كانت الصيغة العامة للألكانات هي 2+2n C، n H فحددالصيغة العامة للألكانات الحلقية.‏80. الصناعة لماذا ت ُعد ّ الهيدروكربونات غير المشبعة بوصفهامواد أولية أكثر َ فائدة في الصناعة الكيميائية منالهيدروكربونات المشبعة؟81. هل ي ُعد البنتان الحلقي متشكلا ً للبنتان؟ فسر ِّ إجابتك.‏حد ّ د ما إذا كان كل من الصيغ البنائية الآتية ت ُظه ِر الترقيمالصحيح.‏ فإذا لم يكن كذلك فأعد كتابتها بالترقيمالصحيح:‏451CH 33 2CH 34.cCH 3.d53C22-158C-828378-086 21CH 2 CH 33421CH 31 2 3 4 5CH 3 CH 2 C — CCH 3.aCH 3.b.82C22-156C-828378-0883. لماذا يستخدم الكيميائيون الصيغ البنائية للمركباتالعضوية بدلا ً من الصيغ الجزيئية مثل C؟ 5 H 12تتوقع أن يكون له خصائص فيزيائية متشابهة،‏ زوج أيهماالمتشكلات البنائية أم زوج من المتشكلات الفراغية؟ منفسر ِّ استنتاجك.‏85. فسر ِّ لماذا نحتاج إلى الأرقام في أسماء أيوباك للعديد منالألكينات والألكاينات المستقيمة،‏ في حين أننا لسنابحاجة إلى كتابتها في أسماء الألكانات المستقيمة.‏86. ي ُسم ّ ى المرك ّ ب المحتوي على رابطتين ثنائيتين بالدايين،‏والصيغة البنائية المكثفة أدناه تمثل المركب ‎4،1‎‏-بنتادايين.‏استعن بمعرفتك بأسماء الأيوباك على كتابة الصيغةالبنائية للمركب 3،1– بنتادايين.‏H 2 C — CH — CH 2— CH — CH 2.a.b.c87. حد ِّ د اثنين من الأسماء الآتية لا يمكن أن يكونا صحيحين:‏‎2‎‏-إيثيل-‏‎2‎‏–‏ بيوتين4،1- ثنائي ميثيل هكسين حلقي5،1- ثنائي ميثيل بنزين88. استنتج يطلق الديكستروز dextrose؛ في بعض الأحيانعلى سكر الجلوكوز؛ لأن محلول الجلوكوز ع ُ رف بأنه.dextrorotatory حل ّل هذه الكلمة،‏ وحدد ما تعنيه.‏89. تفسير التصورات العلمية ارسم بناء كيكولي للبنزين،‏وفسر ّ لماذا لا يمث ّل الصيغة البنائية الفعلية؟.90السبب والنتيجة فسر ِّ السبب وراء كون الألكانات،‏ مثلالهكسان والهكسان الحلقي،‏ فع ّ الة في إذابة الشحم أوالمواد الدهنية،‏ على عكس الماء.‏91. فسر ّ اكتب عبارة تفسر العلاقة بين عدد ذرات الكربونودرجة غليان الألكانات.‏C22-159C-828378-08168

.9692. ذرات الكربون الكيرالية يحتوي الكثير من المركباتالعضوية على أكثر من ذرة كربون كيرالية واحدة.‏ ولكلذرة كربون كيرالية في المركب زوج من المتشكلات الفراغية.‏والمجموع الكلي للمتشكلات المحتم َ لة للمركب مساو ٍ ل ِ2n، حيث تشير n إلى عدد ذرات الكربون الكيرالية.‏ اكتبالصيغ البنائية للمركبات أدناه،‏ وحد ّ د عدد المتشكلاتالفراغية الممكنة لكل منها.‏‎5،3‎‏-ثنائي ميثيل نونان‎7،3‎‏-ثنائي ميثيل-‏‎5‎‏-إيثيل ديكان.‏.a.b93. ما العنصر الذي له التوزيع الإلكتروني [Ar]3d 6 4s 2الأقل ّ طاقة؟94. ما شحنة الأيون المتكو ّ ن من المجموعات الآتية؟الفلزات القلوية.‏الفلزات القلوية الأرضية.‏الهالوجينات.‏95. اكتب المعادلات الكيميائية لتفاعلات الاحتراق الكاملللإيثان،‏ والإيثين،‏ والإيثاين المنتجة للماء وثاني أكسيدالكربون.‏الجازولين كان المركب ‏"رباعي إيثيل الرصاص"لسنواتكثيرة،‏ مكون ًا أساسي ّ ًا في الجازولين لمنع الفرقعة.‏ ابحثعن الصيغة البنائية لذا المركب وتاريخ تطويره واستعمالهوالأسباب الكامنة وراء توقف استعماله.‏ وهل ما زال يتخذمادة ت ُضاف إلى البنزين في أماكن من العالم؟97. العطور يتكون الم ِسك المستعمل في العطور من الكثيرمن المركبات التي تشمل ألكانات حلقية كبيرة.‏ ابحثعن مصادر مركبات الم ِسك الطبيعي والصناعي في هذهالمنتجات،‏ واكتب تقرير ً ا موجز ً ا حولها.‏الهيدروكربونات الأروماتية المتعددة الحلقات(PAH) Polycyclic Aromatic Hydrocarbons وهي مركباتطبيعية،‏ ولكن قد يزيد النشاط الإنساني من تركيزها في البيئة.‏ ولدراسةمركبات PAH جم ُ عت عينات من التربة،‏ وجر تحليلها باستعمال نومشعة لمعرفة متى ترس ّ ب كل مكو ّ ن رئيس فيها.‏الشكل 2-29 يبين تركيز الهيدروكربونات الأروماتية المتعددةالحلقات (PAH) التي ع ُ ث ِر عليها في سنترال بارك في مدينة نيويورك.‏البيانات مأخوذة من:‏2005. Environmental science technology 39 (18): 7012 – 7019PAH (µg/g)2010PAH01880 1900 1920 1940 1960 1980 2000الشكل 2-29.98.99قارن بين معدلات تراكيز PAH قبل ‎1905‎م وبعد ‎1925‎م.‏تنتج بعض النباتات والحيوانات مركبات PAH بكمياتقليلة،‏ ولكن معظمها يأتي من النشاطات البشرية،‏ مثلحرق الوقود الأحفوري.‏ استنتج السبب وراء الانخفاضالنسبي في مستويات PAH في العقد الأخير من القرنالتاسع عشر وبدايات العقد الأول من القرن العشرين.‏.a.b.c169

.1يوجد الأنيلين،‏ مثل جميع الأحماض الأمينية،‏ فيصورتين:‏استخدم الجدول أدناه للإجابة عن الأسئلة 4 إلى 6.هبتان°C98.5°C-90.6H16C7COOH—H 2N C HCH 3Ú∏«f’CG-L—93.699.7-119.7-811412771- هبتين1- هبتاينCOOH—C22-182C-828378-08H C NH 2CH 3—Ú∏«f’CG-Dتوجد الأحماض الأمينية جميعها تقريب ًا على هيئة (L). فأيالمصطلحات الآتية يصف بدقة L‏-أنيلين و D‏-أنيلينأحدهما بالنسبة إلى الآخر؟C22-183C-828378-08.a.b.c.dمتشكلات بنائيةمتشكلات هندسيةمتشكلات ضوئيةمتشكلات فراغيةأي ّ مما يأتي لا يؤثر في سرعة التفاعل؟.a.b.cالعوامل المساعدةمساحة سطح المتفاعلاتتركيز المتفاعلاتd. نشاط النواتج الكيميائيما مولالية محلول يحتوي على 0.25 g من ثنائيالكلوروبنزين C 6 H 4 C l2 المذاب في 10.0 g من الهكسانالحلقي ) 12 (C 6 H ؟0.17 mol/kg0.00017 mol /kg0.025 mol /kg.a.b.c.dنشاط النواتج الكيميائي 0.014 mol/kgأوكتان125.6121.2126.3-56.8-101.7-79.31816148881- أوكتين1- أوكتاين.a.4ما نوع الهيدروكربون الذي يتحول إلى غاز عند أقلدرجة حرارة بناء ً على المعلومات في الجدول السابق؟.b.c.d.5ألكانألكينألكاينأروماتيإذا ر َ م َ ز َ n إلى عدد ذرات الكربون في الهيدروكربون،‏فما الصيغة العامة للألكاين المحتوي على رابطة ثلاثيةواحدة؟C n H n+2 .aC n H 2n+2 .bC n H 2n .cC n H 2n-2 .dنتوقع اعتماد ً ا على الجدول السابق أن تكون درجة. 6 انصهار النونان:‏.a.b.c.dأعلى مم ّا للأوكتان.‏أقل مم ّا للهبتان.‏أعلى مم ّا للديكان.‏أقل مم ّا للهكسان.‏.2.3170

.aعند ضغط 1.00 atm ودرجة حرارة 20، C° يذوب1.72 g CO 2 في 1L ماء.‏ فما كمية CO 2 الذائبة إذا ارتفعالضغط إلى 1.35 atm مع بقاء درجة الحرارة نفسها؟2.32 g/L1.27 g/L0.785 g/L0.431 g/L.b.c.d.aأي العبارات الآتية لا يصف ما يحدث عندما يغليالسائل؟.b.c.dترتفع درجة حرارة النظام.‏يمتص النظام الطاقة.‏يتساو الضغط البخاري للسائل مع الضغطالجوي.‏يدخل السائل في طور الغاز.‏CCCC — C — C— CCCCما اسم المركب ذي الصيغة الهيكلية المبينة أعلاه؟استخدم الرسم البياني المبين أدناه للإجابة عن الأسئلة 12- 10.(atm) 1612840-100??-80 -60 -40 -20 0 +20 +40C13-19C-828378-08?(°C) 10. ما حالة المادة الواقعة عند درجة حرارة – 80 C° وضغط‎10‎؟ atm11. ما درجة الحرارة والضغط عندما تكون المادة عند نقطتهاالثلاثية؟12. صف التغيرات التي تحدث في الترتيب الجزيئي عندزيادة الضغط من 8 atm إلى 16، atm مع بقاء درجةالحرارة ثابتة عند (C° 0).13. إذا احترق 5.00 L من غاز الهيدروجين عند درجة حرارة20.0°C وضغط مقداره 80.1Kpa مع كمية فائضة منالأكسجين لتكوين الماء،‏ فما كتلة الأكسجين المستهلك؟افترض أن كلا ّ ً من درجة الحرارة والضغط ثابتان.‏- 3 ،2 ،2 ثلاثي ميثيل - 3 - إيثيل بنتان- 3 إيثيل - ،3 ‎4‎‏-ثلاثي ،4 ميثيل بنتان- 2 بيوتيل - 2 - إيثيل بيوتان.‏- 3 إيثيل - ،2 - 3 ،2 ثلاثي ميثيل بنتان.‏.a.b.c.d.7.8.9C22-175C-828378-08171

المصطلحاتAlkaneهيدروكربون يحتوي روابط مفردة بين الذرات.‏Cycloalkaneهيدروكربون حلقي يحتوي على روابط تساهمية مفردة فقط،‏ ويتكون من حلقات فيها ثلاثةذرات كربون أو أكثر.‏C) 2 يحتوي على رابطة ثلاثية أو أكثر .H 2Alkyneمركب هيدروكبوني غير مشبع كالإيثاين )C) 2 يحتوي رابطة تساهمية ثنائية أو أكثر .H 2Alkeneهيدروكربون غير مشبع كالإيثين )Diffusion انتقال مادة من خلال أخر من منطقة ذات تركيز مرتفع إلى منطقة ذات تركيز منخفض.‏PolyatomicIonأيون يتكون من ذرتين أو أكثر له شحنة.‏Barometerجهاز قياس الضغط الجوي.‏Pascalوحدة دولية تستخدم لقياس الضغط.‏Vaporالحالة الغازية للمادة التي تكون صلبة أو سائلة عند درجة حرارة الغرفة.‏Allotropeوجود شكل أو أكثر للعنصر بتراكيب وخصائص مختلفة بالحالة الفيزيائية نفسها:‏ الصلبةأوالسائلة أوالغازية.‏Vaporizationالتحول إلى بخار عند درجة حرارة الغرفة.‏Evaporationعملية تحول السائل إلى بخار عند سطح السائل فقط.‏Depositionعملية تحول المادة من غاز إلى صلب دون المرور بالحالة السائلة،‏ وتنطلق الطاقة في أثناء ذلك.‏Sublimationعملية تحول المادة الصلبة إلى غاز دون المرور بالحالة السائلة.‏ElasticCollisionتصادمات لاتفقد من خلالها الطاقة الحركية بل تنتقل من جسيم لآخر ولكن يبقىمتوسط الطاقة الحركية ثابت ًا.‏المادة من حالة إلى أخر‏.‏ PhaseChangeتحول172

المصطلحاتFractionalDistillationعملية فصل مكونات البترول إلى مكونات أبسط منها من خلال تكثفهاعند درجات حرارة مختلفة.‏Condensationعملية تحول البخار إلى سائل،‏ وتنطلق في أثناء ذلك الطاقة.‏IdealGasConstantRثابت يحدد تجريبي ًا وتعتمد قيمته على وحدات ضغط الغاز.‏StatesofMatterالأشكال الفيزيائية التي توجد عليها جميع المواد بشكل طبيعي على الأرض:‏ صلب،‏سائل،‏ غاز ، بلازما.‏Stoichiometryدراسة العلاقات الكمية بين كميات المواد المتفاعلة والمواد الناتجة فيالتفاعلات الكيميائية وذلك إعتمادا على قانون حفظ الكتلة.‏MeltingPointالدرجة التي تتكسر عندها القو التي تربط بين البلورات في الشبكة البلورية للمادةالصلبة البلورية فتتحول من الصلب إلى سائل.‏FreezingPointدرجة الحرارة التي يتحول عندها السائل إلى صلب متبلور.‏BoilingPointدرجة الحرارة التي يتساو عندها ضغط بخار السائل مع الضغط الجوي الخارجي.‏Lipidsجزيئات حيوية غير قطبية كبيرة جد ً ا،‏ تختلف في تركيبها،‏ تخزن الطاقة في المخلوقات الحية ، وتدخلفي معظم تركيب غشاء الخلية.‏OpticalRotationما يحدث عند مرور ضوء مستقطب في محلول يحتوي مصاوغات بصرية؛ إذينحرف اتجاه الضوء المستقطب نحو اليمين من خلال المصاوغ (D) أو نحو اليسار من خلال المصاوغ (L).AsymmetricCarbonذرة كربون متصلة بأربع ذرات أو مجموعات ذرات مختلفة فيالمركبات الكيرالية.‏173

المصطلحاتCovalentBondالرابطة الناتجة عن المشاركة بإلكترونات التكافؤ.‏HydrogenBondرابطة قوية تنشأ بين الجزيئات التي تحتوي ذرات الهيدروجين متحدة معذرات ذات كهروسلبة عالية كالكلور والفلور والأكسجين.‏Liquidحالة من حالات المادة قادر على التدفق،‏ وحجمه ثابت،‏ ويغير شكله حسب شكل الوعاء الموضوع فيه.‏Alloyخليط من العناصر له خصائص فلزية ويتكون في الغالب عندما تكون ذرات العناصر متماثلة في الحجم أوعندما تكون ذرات أحد العناصر صغيرة مقارنة ً بذرات العناصر الأخر‏.‏ParentChainأطول سلسلة متصلة من ذرات الكربون في الألكانات والألكيناتوالألكاينات المتفرعة.‏HomologousSeriesمجموعة من المركبات تختلف عن بعضها بتكرار عدد وحدات البناء.‏CrystalLatticeمجسم ثلاثي الأبعاد يبين ترتيب الجسيمات،‏ وكل أيون موجب فيه يحاط بعدد منالأيونات السالبة،‏ وكل أيون سالب يحاط بعدد من الأيونات الموجبة ويعتمد شكل البلورة على حجم الأيونات وعددها.‏Solidحالة من حالات المادة بحيث تكون لها شكل وحجم ثابتان وغير قابلة للانضغاط،‏ وتتمدد قليلا عند تسخينها.‏AmorphousSolidمادة صلبة،‏ الجسيمات فيها غير مرتبة بنمط معين،‏ تتكون أحيان ًا عندما تبردالمادة الذائبة بسرعة لتكوين بلورات.‏StructuralFormulaنموذج بنائي يستعمل الرموز والروابط لبيان الأماكن النسبية للذرات،‏ ويمكنتوقعها للكثير من الجزيئات من خلال رسم أشكال لويس لها.‏VaporPressureالضغط الناشىء عن البخار فوق سطح السائل.‏174

المصطلحاتLatticeEnergyالطاقة اللازمة لفصل أيونات مول واحد من مركب أيوني وتتناسب طردي ّ ًا مع حجمالأيونات وشحنتها.‏ConversionFactorنسبة كميات متكافئة تستخدم للتعبير عن الكمية نفسها بوحدات مختلفة.‏Surfactantمركب،‏ كالصابون،‏ يعمل على تقليل التوتر السطحي للسائل بتكسيرالروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء.‏GayLussac’sLawينص على أن حجم كمية معينة من الغاز يتناسب طردي ًا مع درجة حرارتهبالكلفن عند ثبوت الضغط.‏Boyle’sLawيتناسب جحم كمية محددة من الغاز عكسي ًا مع ضغطه عند ثبوت درجة الحرارة.‏GrahamsLawOfEffusionينص على أن معدل سرعة انتشار جزيئات الغاريتناسب عكس ّ ً يا مع الجذر التربيعي لكتلة الغاز المولية.‏LawOfConservationOfEnergyينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث وإنما تتحولمن شكل إلى آخر.‏IdealGasLawقانون يصف السلوك الطبيعي للغاز المثالي إعتماد ً ا على ضغط الغاز وحجمهودرجة حرارته وعدد مولاته.‏CharlessLawيتناسب حجم كتلة محددة من الغاز طردي ًا مع درجة حرارته بمقياس كلفن عند ثبوتالضغط.‏DispersionForcesالقو الضعيفة الناتجة عن التغير في كثافة الإلكترونات في الغيمة الإلكترونية.‏DipoleDipoleForcesقوة التجاذب بين مناطق مختلفة الشحنة في الجزيئات القطبية.‏SurfaceTensionقوة اللازمة لتوسيع مساحة سطح السائل بمقدار محدد،‏ وتنتج عن توزيعغير متساو لقو التجاذب.‏175

المصطلحاتChiralityخاصية المركب الذي يحتوي على ذرة كربون غير متماثلة.‏Viscosityقياس مقاومة السائل للجريان،‏ والتي تتأثر بأحجام وأشكال الجسيمات ، وتزداد بانخفاض درجةالحرارة،‏ وزيادة القو بين الجزيئية للسائل.‏Substanceالمادة التي لها تركيب ثابت.‏ExcessReactantالمادة المتفاعلة المتبقية بعد انتهاء التفاعل.‏CrystallineSolidمادة صلبة تترتب ذراتها أو أيوناتها أو جزيئاتها في شكل هندسي ثلاثي الأبعاد.‏LimitingReactantالمادة المتفاعلة التي تستهلك تمام ً ا خلال التفاعل ومن ثم تحدد كميةالنواتج.‏Avogadro’sPrincipleالحجوم المتساوية من الغازات عند نفس درجة الحرارة والضغط تحتويالعدد نفسه من الجسيمات.‏Isomersمركبان أو أكثر لها الصغية الجزيئية نفسها ولكنهما يختلفان في صيغتهما البنائية.‏OpticalIsomersمصاوغات فراغية ناتجة عن الترتيبات المختلفة للمجموعات الأربعالمختلفة والموجودة على ذرة الكربون نفسها لها الخصائص الفيزيائية والكيميائية نفسها الا ّ أن ّ تفاعلاتها الكيميائية تعتمدعلى الكيرالية.‏StructuralIsomersمصاوغات بنائية تترتب فيها الذرات بتسلسلات مختلفة،‏ مما يؤدي إلىاختلاف مركباتها في الخصائص الكيميائية والفيزيائية،‏ رغم امتلاكها الصيغة الجزيئية نفسها.‏Stereoisomersنوع من المصاوغات لها التركيب نفسه ولكنها تترتب بشكل مختلف في الفراغ.‏GeometricIsomersنوع من المصاوغات الناتجة عن ترتيب المجموعات أو الذرات في الفراغحول الرابطة التساهمية الثنائية في المركب.‏PhaseDiagramرسم بياني للضغط مقابل درجة الحرارة يبين الحالة التي توجد عليهاالمادة تحت الظروف المختلفة من الضغط ودرجة الحرارة.‏176

المصطلحاتActualYieldمقياس كمية ناتج التفاعل .TheoreticalYieldالقيمة القصو لنواتج التفاعل.‏AromaticCompoundsمركبات عضوية تحتوي على حلقة بنزين أو أكثر.‏AliphaticCompoundsمركب هيدروكربوني غير أروماتي كالألكان والألكين والألكاين.‏OrganicCompoundsجميع المركبات التي تحتوي الكربون ما عدا أكاسيد الكربون والكربيداتوالكربونات فهي غير عضوية.‏PercentYieldالنسبة بين الناتج الفعلي ‏(من التجربة)‏ والناتج النظري ‏(من الحساباتالكيميائية)‏ في صورة نسبة مئوية.‏KineticMolecularTheoryتصف سلوك الغازات بوضع عدة افتراضات حول حجموحركة وطاقة الجسيمات.‏TriplePointنقطة على مخطط الحالة الفيزيائية تمثل الضغط ودرجة الحرارة التي توجد عندهاالمادة في الحالات الثلاث مع ً ا وفي الوقت نفسه.‏AlkylHalideمركب عضوي يحتوي ذرة هالوجين مرتبطة برابطة تساهمية مع ذرة كربون أليفاتية.‏Hydrocarbonأبسط المركبات العضوية،‏ ويتكون من عنصري الكربون والهيدروجين فقط.‏CyclicHydrocarbonمركب هيدروكربوني يحتوي على حلقة هيدروكربونية.‏UnsaturatedHydrocarbonمركب هيدروكربوني يحتوي على الأقل رابطة تساهميةثنائية أو ثلاثية بين ذرات الكربون.‏SaturatedHydrocarbonهيدروكربون يحتوي روابط تساهمية أحادية فقط.‏UnitCellأصغر ترتيب للذرات في الشبكة البلورية.‏FormulaUnitأبسط نسبة تمثل الأيونات في المركب الأيوني.‏177

جداول مرجعيةجداول مرجعيةالجدول الدوري للعناصريدل لون صندوق كل عنصر علىكونه فلز ّ ً ا أو شبه فلز أو لافلز.‏أسماء رموز العناصر 111 إلى 114 مؤقتة،‏ وسيتم اختيار أسماء نهائية لها عند التأكد من اكتشافها.‏كان يظن أن العنصرين ‎116‎و 118 قد تم تكوينهما،‏ ولكن تم التراجع عن ذلك؛ لأنه لم يمكن إعادة التجارب المتعلقة بهما.‏178

جداول مرجعيةغازسائلصلبم ُ صنعالرموز الثلاثة العليا تدل علىحالة العنصر في درجة حرارةالغرفة.بينما يدل الرمز الرابع علىالعناصر المصنعة.‏العناصر في كل عمود تدعى مجموعة،‏ ولها خواصكيميائية متشابهة.‏العنصرالعدد الذريالرمزالكتلة الذريةالمتوسطةجداول مرجعيةالرقم المحاط بقوسين هو العدد الكتلي للنظير الأطول عمر ً ا للعنصر.‏صفوف العناصر الأفقية تدعىدورات.‏ يزداد العدد الذري مناليسار إلى اليمين في كل دورة.‏سلسلة اللانثانيداتسلسلة الأكتنيداتيدل السهم على المكان الذي يجبأن توضع فيه هذه العناصر فيالجدول.‏ لقد تم نقلها إلى أسفلالجدول توفيرا ً للمكان.‏179

chemistry_2b

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?