Chemistry Book 11th Grade Part 1

‫‪11‬‬ ‫الجز ُء‬ ‫ُ‬ ‫ال� أ َّول‬

‫الكيمــــــــــــــــياء‬ ‫العلمي والزراعي‬

‫الـمــ َؤلِّــفـــــون‪:‬‬ ‫�أ‪ .‬فراس ياسين (منسقًا)‬

‫د‪ .‬رائد معالي‬

‫�أ‪ .‬صالح الشلالفة‬

‫�أ‪ .‬جمال مسالمة‬

‫�أ‪ .‬ناصر عودة الله‬

‫�أ‪ .‬محمود المصري‬

‫�أ‪ .‬بهاء الدين ضاهر‬

‫قررت وزارة التربية والتعليم العالي في دولة فلسطين‬ ‫تدريس هذا الكتاب في مدارسها بدء ًا من العام الدراسي ‪ 2018 /2017‬م‬ ‫ال�إ شراف العام‬ ‫رئــيـــس لـــجــنــة الـمناهج‬ ‫نائب رئيس لجــنــة املناهـــج‬ ‫رئـــيـــس مـركــز الـمـنـاهـج‬

‫أ‪ .‬ثـــروت زيــــد‬

‫مدير عام املناهج اإلنسانيــــة‬

‫أ‪ .‬عــيل منـاصـرة‬

‫د‪ .‬صـربي صيـدم‬ ‫د‪ .‬بصــري صالـح‬

‫الدائـــرة الفنية‬ ‫اإلشـــــــراف اإلداري‬ ‫التصميــم الـفــنــــي‬

‫أ‪ .‬حـازم عـجــــاج‬ ‫م‪ .‬مهدي أبو علبة‬

‫التحكـيــم العـلــمي‬

‫أ‪.‬د‪ .‬حكمت هالل‬

‫التحـريـــر اللغـــوي‬ ‫الــــــــرســـومـــات‬

‫أ‪ .‬رائــد رشيـــدة‬ ‫أ‪ .‬ســــامل نعيـــم‬

‫املتابعة للمحافظات الجنوبية‬

‫د‪ .‬سميـة نخّالـــة‬

‫الطبعة التجريبية ال�أولى‬ ‫‪ 2017‬م‪ 1438 /‬ھ‬ ‫جميع حقوق الطبع محفوظة ©‬

‫حي المـاصيــون‪ ،‬شــارع الـمـعـاهــد‬

‫‪ mohe.ps‬‬

‫|‬

‫‪ moehe.gov.ps |  mohe.pna.ps‬‬

‫ص‪ .‬ب ‪ – 719‬رام الله – فلسطين‬

‫‪ .com/MinistryOfEducationWzartAltrbytWaltlym‬‬

‫‪ pcdc.edu.ps |  pcdc.mohe@gmail.com‬‬

‫فاكس ‪ |  +970-2-2969377‬هاتف ‪ +970-2-2969350‬‬

‫تــقــديــم‬ ‫يتصــف ال�إ صــلاح التربــوي ب�أنــه المدخــل العقلانــي العلمــي النابــع مــن ضــرورات الحالــة‪ ،‬المســتند �إلــى واقعيــة النش ـ�أة‪ ،‬ال�أمــر الــذي‬

‫ ‬

‫انعكــس علــى الرؤيــة الوطنيــة المطــورة للنظــام التعليمــي الفلســطيني فــي محــاكاة الخصوصيــة الفلســطينية والاحتياجــات الاجتماعيــة‪ ،‬والعمــل علــى‬ ‫�إرســاء قيــم تعــزز مفهــوم المواطنــة والمشــاركة فــي بنــاء دولــة القانــون‪ ،‬مــن خــلال عقــد اجتماعــي قائــم علــى الحقــوق والواجبــات‪ ،‬يتفاعــل المواطــن‬ ‫معهــا‪ ،‬ويعــي تراكيبهــا و�أدواتهــا‪ ،‬ويســهم فــي صياغــة برنامــج �إصــلاح يحقــق ال�آمــال‪ ،‬ويلامــس ال�أمانــي‪ ،‬ويرنــو لتحقيــق الغايــات وال�أهــداف‪.‬‬ ‫ولمــا كانــت المناهــج �أداة التربيــة فــي تطويــر المشــهد التربــوي‪ ،‬بوصفهــا عل ًمــا لــه قواعــده ومفاهيمــه‪ ،‬فقــد جــاءت ضمــن خطــة متكاملــة‬

‫ ‬

‫عالجــت �أركان العمليــة التعليميــة التعلميــة بجميــع جوانبهــا‪ ،‬بمــا يســهم فــي تجــاوز تحديــات النوعيــة بــكل اقتــدار‪ ،‬وال�إ عــداد لجيــل قــادر علــى‬ ‫مواجهــة متطلبــات عصــر المعرفــة‪ ،‬دون التــورط ب�إشــكالية التشــتت بيــن العولمــة والبحــث عــن ال�أصالــة والانتمــاء‪ ،‬والانتقــال �إلــى المشــاركة الفاعلــة‬ ‫فــي عالــم يكــون العيــش فيــه �أكثــر �إنســانية وعدالــة‪ ،‬وينعــم بالرفاهيــة فــي وطــن نحملــه ونعظمــه‪.‬‬ ‫ ‬

‫ومــن منطلــق الحــرص علــى تجــاوز نمطيــة تل ّقــي المعرفــة‪ ،‬وصــو ًلا لمــا يجــب �أن يكــون مــن �إنتاجهــا‪ ،‬وباســتحضار وا ٍع لعديــد المنطلقــات‬

‫التــي تحكــم رؤيتنــا للطالــب الــذي نريــد‪ ،‬وللبنيــة المعرفيــة والفكريّــة المتو ّخــاة‪ ،‬جــاء تطويــر المناهــج الفلســطينية وفــق رؤيــة محكومــة ب�إطــار قوامــه‬ ‫الوصــول �إلــى مجتمــع فلســطيني ممتلــك للقيــم‪ ،‬والعلــم‪ ،‬والثقافــة‪ ،‬والتكنولوجيــا‪ ،‬وتلبيــة المتطلبــات الكفيلــة بجعــل تحقيــق هــذه الرؤيــة حقيقــة‬ ‫واقعــة‪ ،‬وهــو مــا كان لــه ليكــون لــولا التناغــم بيــن ال�أهــداف والغايــات والمنطلقــات والمرجعيــات‪ ،‬فقــد ت�آلفــت وتكاملــت؛ ليكــون النتــاج تعبيـ ًرا عــن‬ ‫توليفــة تحقــق المطلــوب معرف ًيــا وتربو ًيــا وفكر ًيــا‪.‬‬ ‫ث ّمــة مرجعيــات تؤطّــر لهــذا التطويــر‪ ،‬بمــا يعـ ّزز �أخــذ جزئيــة الكتــب المقــر ّرة مــن المنهــاج دورهــا الم�أمــول فــي الت�أســيس لتـوازن �إبداعــي خـ ّلاق‬

‫ ‬

‫بيــن المطلــوب معرف ًّيــا‪ ،‬وفكريًّــا‪ ،‬ووطن ًّيــا‪ ،‬وفــي هــذا ال�إ طــار جــاءت المرجعيــات التــي تــم الاســتناد �إليهــا‪ ،‬وفــي طليعتهــا وثيقــة الاســتقلال والقانــون‬ ‫ال�أساســي الفلســطيني‪ ،‬بال�إ ضافــة �إلــى وثيقــة المنهــاج الوطنــي ال�أول؛ لتو ّجــه الجهــد‪ ،‬وتعكــس ذاتهــا علــى مجمــل المخرجــات‪.‬‬ ‫ ‬

‫ومــع �إنجــاز هــذه المرحلــة مــن الجهــد‪ ،‬يغــدو �إزجــاء الشــكر للطواقــم العاملــة جميعهــا؛ مــن فــرق الت�أليــف والمراجعــة‪ ،‬والتدقيــق‪،‬‬

‫وال�إ شـراف‪ ،‬والتصميــم‪ ،‬وللجنــة العليــا �أقــل مــا يمكــن تقديمــه‪ ،‬فقــد تجاوزنــا مرحلــة الحديــث عــن التطويــر‪ ،‬ونحــن واثقــون مــن تواصــل هــذه الحالــة‬ ‫مــن العمــل‪.‬‬

‫وزارة التربية والتعليم العالي‬ ‫مــركــز الــمـنـاهـج الفلسطينية‬ ‫�آب ‪2017 /‬‬

‫مقدمة‬ ‫ ‬ ‫تحــرص وزارة التربيــة والتعليــم العالــي الفلســطينية علــى مواكبــة التطــورات العلميــة‪ ،‬والمعرفيــة‪ ،‬والتكنولوجيــة المتســارعة فــي مختلــف‬ ‫ ‬ ‫المجــالات‪ ،‬ومــن �أجــل النهــوض بالعمليــة التعليميــة التعلّميــة‪ ،‬عملــت علــى تطويــر المناهــج التعليميــة وتحديثهــا‪ ،‬ولقــد حرصنــا فــي �إعــداد كتــاب‬ ‫الكيميــاء للصــف الحــادي عشــر علــى اعتمــاد ال�أنشــطة التفاعليــة‪ ،‬والعمليــة‪ ،‬والاســتدلالية؛ ل�إ تاحــة الفرصــة للطلبــة للتفاعــل مــع المــادة‪ ،‬وممارســة‬ ‫عمليــات التعلــم المختلفــة‪ ،‬كالملاحظــة‪ ،‬والتصنيــف‪ ،‬والقيــاس‪ ،‬والتجريــب‪ ،‬والاســتنتاج‪ ،‬وتفســير الظواهــر‪ ،‬والمشــاهدات المختلفــة‪.‬‬ ‫وقســمت‬ ‫ ‬ ‫ولقــد راعينــا عــرض موضوعــات الكتــاب بطريقــة متسلســلة ومترابطــة �أفق ًّيــا وعموديًّــا‪ ،‬وبمــا ينســجم والخطــوط العريضــة للمنهــاج‪ّ ،‬‬ ‫موضوعاتــه �إلــى جزئيــن‪ ،‬حيــث اشــتمل الجــزء ال�أول علــى �أربــع وحــدات‪ ،‬هــي‪:‬‬ ‫الوحــدة ال�أولــى‪( :‬الروابــط الكيميائيــة) التــي تشــتمل علــى الروابــط ال�أوليــة بيــن الــذرات (ال�أيونيــة‪ ،‬والتســاهمية‪ ،‬والفلزيــة)‪ ،‬و�أشــكال الجزيئــات‪،‬‬ ‫والروابــط الثانويــة (قــوى التجــاذب بيــن الجزيئــات)‪ ،‬وتكمــن �أهميــة هــذه الوحــدة فــي تفســير الخ ـواص المختلفــة للم ـواد‪ ،‬والتنبــؤ بهــا‪.‬‬ ‫الوحــدة الثانيــة‪( :‬الحســابات الكيميائيــة)‪ :‬حرصنــا فــي هــذه الوحــدة علــى تبيــان �أهميــة الحســابات الكيميائيــة فــي تحديــد الصيغــة الجزيئيــة‬ ‫يضــا حســاب المــردود المئــوي‬ ‫للمركبــات الكيميائيــة‪ ،‬ونســب العناصــر المكونــة لهــا‪ ،‬وحســاب ك ّميــات المـواد الداخلــة فــي التفاعــل‪ ،‬والناتجــة عنــه‪ ،‬و�أ ً‬ ‫لنواتــج بعــض التفاعــلات عمل ًّيــا‪.‬‬ ‫الوحــدة الثالثــة‪( :‬المحاليــل)‪ :‬جــاءت هــذه الوحــدة فــي فصليــن‪ ،‬يتنــاول الفصــل ال�أول �أن ـواع المحاليــل‪ ،‬وعمليــة ال�إ ذابــة‪ ،‬بينمــا يتنــاول الفصــل‬ ‫الثانــي تركيــز المحاليــل‪ ،‬وبعــض خواصهــا الجامعــة‪ ،‬وتكمــن �أهميــة هــذه الوحــدة فــي �إكســاب الطلبــة المهــارات العمليــة فــي تحضيــر المحاليــل بتراكيــز‬ ‫مختلفــة‪ ،‬وتفســير بعــض الظواهــر المرتبطــة بهــا‪.‬‬ ‫الوحــدة الرابعــة‪( :‬الكيميــاء الحراريــة)‪ :‬تناولــت المفاهيــم ال�أساســية فــي الكيميــاء الحراريــة‪ ،‬والتعــرف �إلــى القانــون ال�أول فــي الديناميــكا الحراريــة‪،‬‬ ‫وحســاب الحـرارة المصاحبــة للتفاعــلات الكيميائيــة بطــرق عــدة‪.‬‬ ‫ولقــد ختمنــا كل وحــدة دراســية بمواضيــع علميــة ثقافيــة‪ ،‬تب ّيــن الجــزء اليســير مــن ال�أهميــة الحياتيــة لعلــم الكيميــاء تحــت عنـوان (الكيميــاء‬ ‫ ‬ ‫والتكنولوجيــا والمجتمــع)‪ ،‬وســتكون طبعــة هــذا الكتــاب طبعــة تجريبيــة لهــذا العــام ‪ ،2018 /2017‬وانطلا ًقــا مــن رغبتنــا ال�أكيــدة فــي �أن يكــون هــذا‬ ‫الكتــاب علــى الصــورة الفضلــى‪ ،‬ف�إننــا ن�أمــل مــن المشــرفين التربوييــن والمعلميــن والمجتمــع المحلــي‪ ،‬تزويدنــا بملاحظاتهــم الق ّيمــة؛ حتــى يتســنى‬ ‫لنــا تطويــر هــذا الكتــاب وتحســينه‪.‬‬ ‫ ‬

‫وفي الختام‪ ،‬نرجو من الله �أن نكون قد ُوفِّقنا في وضع محتويات هذا الكتاب؛ لما فيه خدمة طلبتنا ومعلمينا ال�أعزاء‪.‬‬ ‫والله ولي التوفيق‬

‫المؤلفون‬

‫المحتويات‬

‫الروابط الكيميائية‪2.......................................................................‬‬ ‫(العلمي والزراعي)‬

‫الوحدة ال�أولى‬

‫‪ 1.1‬الروابط الكيميائية و�أنواعها‪4..................................................................................‬‬ ‫‪ 2.1‬الروابط ال�أولية‪5............................................................................................‬‬ ‫‪ 3.1‬الكهروسالبية وقطبية الرابطة‪14..................................................................................‬‬ ‫‪� 4.1‬أشكال الجزيئات‪16........................................................................................‬‬ ‫‪ 5.1‬قطبية الجزيء‪20...........................................................................................‬‬ ‫‪ 6.1‬الروابط الثانوية ( قوى التجاذب بين الجزيئات)‪22..................................................................‬‬ ‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع ‪27................................................................................‬‬ ‫�أسئلة الوحدة‪28................................................................................................‬‬

‫(العلمي والزراعي)‬

‫الوحدة الثانية‬

‫الحسابات الكيميائية‪31.................................................................‬‬

‫‪ 1.2‬المعادلة الكيميائية ومفهوم المول‪33.......................................................................‬‬ ‫الصيغة الجزيئية للمركبات الكيميائية‪35.....................................................‬‬ ‫الصيغة ال�أولية و ّ‬ ‫‪ّ 2.2‬‬ ‫‪ 3.2‬الحسابات الكيميائية المبنية على المعادلة الكيميائية الموزونة‪41...........................................‬‬ ‫‪ 4.2‬المادة المحددة للتفاعل‪47...........................................................................‬‬ ‫‪ 5.2‬المردود المئوي للتّفاعلات الكيميائية‪51......................................................................‬‬

‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع ‪54.................................................................................‬‬

‫�أسئلة الوحدة‪55.......................................................................................‬‬

‫المحاليل‪58....................................................................................‬‬

‫(العلمي والزراعي)‬

‫الوحدة الثالثة‬

‫الفصل ال�أول‪� :‬أنواع المحاليل وعمل ّية ال�إ ذابة‪60.......................................................................‬‬ ‫‪� 1.1.3‬أنواع المحاليل‪61........................................................................................‬‬ ‫‪ 2.1.3‬عمل ّية ال�إ ذابة وحرارة المحلول‪63...............................................................................‬‬ ‫‪ 3.1.3‬الذائبية‪67..............................................................................................‬‬ ‫‪ 4.1.3‬قواعد الذائب ّية‪71.........................................................................................‬‬ ‫�أسئلة الفصل‪75................................................................................................‬‬ ‫الفصل الثاني‪ :‬تركيز المحاليل وخواصها الجامعة‪77.....................................................................‬‬ ‫‪ 1.2.3‬طرق التعبير عن تركيز المحاليل‪78............................................................................‬‬ ‫‪ 2.2.3‬التخفيف‪84.............................................................................................‬‬ ‫‪ 3.2.3‬الخواص الجامعة للمحاليل غير ال�أيونية‪86.....................................................................‬‬ ‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع ‪94.................................................................................‬‬ ‫�أسئلة الفصل‪96................................................................................................‬‬ ‫�أسئلة الوحدة‪98.................................................................................................‬‬

‫الكيمياء الحراريّة‪100............................................................................‬‬

‫(العلمي)‬

‫الوحدة الرابعة‬

‫‪ 1.4‬مفاهيم �أساسيّة في الكيمياء الحراريّة‪102.........................................................................‬‬ ‫‪� 2.4‬أنواع ال�أنظمة الحراريّة‪106....................................................................................‬‬ ‫‪ 3.4‬حرارة التفاعل الكيميائي‪108..................................................................................‬‬ ‫‪ 4.4‬قياس حرارة التفاعل‪112......................................................................................‬‬ ‫‪ 5.4‬طرق التعبير عن حرارة التفاعل‪114..............................................................................‬‬ ‫‪ 6.4‬قانون هس ‪122............................................................................................‬‬ ‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع ‪127...............................................................................‬‬ ‫�أسئلة الوحدة‪129...............................................................................................‬‬ ‫المراجع ‪132..................................................................................................‬‬

‫‪B‬‬ ‫تتفاوت المواد في خصائصها الفيزيائية والكيميائية‪،‬‬ ‫فما الذي َيجعل المواد من حولنا َتمتاز بخصائصها ال ُمتنوعة؟‬

‫الروابط الكيميائية‬ ‫(‪)Chemical Bonds‬‬

‫َتعلّمــت التوزيــع ال�إ لكترونــي لــذرات العناصــر فــي صفــوف ســابقة‪ ،‬وعرفــت ترتيــب العناصــر فــي‬ ‫ ‬ ‫فســر التوزيــع‬ ‫الجــدول الــدوري‪ ،‬هــذه المعرفــة ستســاعدك فــي فهــم الروابــط الكيميائيــة بيــن الــذرات‪ .‬فكيــف ُي ّ‬ ‫ال�إ لكترونــي نــوع الروابــط التــي تكونهــا الــذرة؟ ومــا الــذي يدفــع ذرات العناصــر للارتبــاط بعضهــا مــع بعــض؟‬ ‫ومــا البنــاء الــذي تُشـ ّكله عنــد ارتباطهــا؟ هــذه التســاؤلات‪ ،‬وغيرهــا ســتتمكن مــن ال�إ جابــة عنهــا بعــد دراســتك‬ ‫هــذه الوحــدة‪ ،‬وســتكون قــاد ًرا علــى تحقيــق النتاجــات ال�آتيــة‪:‬‬ ‫ *تفسير خصائص المركّبات والمواد‪ ،‬اعتما ًدا على مفهوم الروابط الكيميائية‪.‬‬ ‫ *تصميم �أشكال فراغية لبعض الجزيئات‪ ،‬باستخدام نماذج الذرات‪ ،‬ومواد من البيئة‪.‬‬ ‫ * َتوظيف قوى التجاذب بين الجزيئات في فهم �آلية عمل المنظّفات الكيميائية الصابونية‪ ،‬واستخلاص‬ ‫بعض المواد الغذائية من مواد خام‪.‬‬ ‫وبعد دراستك هذه الوحدة‪ ،‬ستكون قاد ًرا على �أن‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪9‬‬

‫‪َ 1‬تتع َّرف مفهوم الرابطة الكيميائية‪.‬‬ ‫‪2‬تُمثّل الروابط ال�أيونية والتساهمية‪ ،‬باستخدام تركيب لويس‪.‬‬ ‫‪َ 3‬تستنتج بعض خصائص المركّبات ال�أيونية‪.‬‬ ‫فسر الخصائص الفيزيائية للفلزات‪ ،‬اعتما ًدا على مفهوم الرابطة الفلزية‪.‬‬ ‫‪4‬تُ ِّ‬ ‫‪5‬تُقارن بين قُطبية الروابط‪ ،‬اعتما ًدا على قيم الكهروسالبية‪.‬‬ ‫‪َ 6‬تستخدم �أشكال لويس‪ ،‬ونظرية تنافر �أزواج �إلكترونات التكافؤ؛ لتحديد �أشكال الجزيئات الفراغية‪.‬‬ ‫‪7‬تُق ّرر قُطبية الجزيء‪ ،‬اعتما ًدا على قطبية الرابطة‪ ،‬وشكل الجزيء‪.‬‬ ‫‪8‬تُم ِّيز قوى التجاذب الرئيسة بين الجزيئات‪.‬‬ ‫‪َ 9‬تربط بين قوى التجاذب والخصائص الفيزيائية للمادة‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫(‪ :)1.1‬الروابط الكيميائية و أ�نواعها (‪:)Types of Chemical Bonds‬‬ ‫تتواجــد الغــازات النبيلــة علــى شــكل ذرات مســتقلة؛ ل�أ ّن تركيبهــا ال�إ لكترونــي مســتقر‪ ،‬بينمــا ترتبــط‬ ‫ ‬ ‫ذرات العناصــر ال�أخــرى بعضهــا مــع بعــض �أو مــع غيرهــا؛ بهــدف الوصــول �إلــى حالــة �أكثــر اســتقرا ًرا مــن‬ ‫تواجدهــا بشــكل منفــرد‪ .‬فمــا علاقــة التوزيــع ال�إ لكترونــي باســتقرار الــذ ّرة؟ وكيــف تتكـ ّون الروابــط؟ ومــا �أنواعهــا؟‬ ‫لتتمكــن مــن ال�إ جابــة عــن هــذه التســاؤلات‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫ال�لكتروني‪ ،‬واستقرار الذرة‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)1‬التوزيع إ‬ ‫لديك رموز العناصر ال�آتية‪. 11Na ، 8O ، 10Ne :‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫ ‪-‬‬ ‫‪-4‬‬

‫إ�لكترونات التكافؤ‪:‬‬

‫اكتب التوزيع ال�إ لكتروني لذرة كل عنصر‪.‬‬‫ارسم �إلكترونات التكافؤ على شكل نقاط حول رمز كل عنصر‪.‬‬‫‪� 3‬أ ّي من ذرات العناصر تركيبها ال�إ لكتروني مستقر‪ ،‬و�أيّها غير مستقر؟‬ ‫‪-‬كيف يمكن �أن تصل ذرات العناصر غير المستقرة �إلى توزيع �إلكتروني مستقر؟‬

‫هي �إلكترونات المستوى‬ ‫ال�أخير‪.‬‬

‫لعلــك لاحظــت �أ ّن ل�إ لكترونــات التكافــؤ دو ًرا مه ًّمــا فــي تحديــد مــدى اســتقرار الــذرات‪ ،‬و�أ ّن‬ ‫ ‬ ‫الــذرات تســعى للوصــول �إلــى تركيــب �إلكترونــي يشــبه تركيــب الغــاز النبيــل بتكويــن روابــط‪ ،‬عــن طريــق فقــد‬ ‫ال�إ لكترونــات �أو كســبها‪� ،‬أو المشــاركة بهــا‪.‬‬ ‫وتس ـ ّمى الروابــط الكيميائيــة التــي تنش ـ�أ بيــن الــذرات �أو ال�أيونــات‬ ‫ ‬ ‫الروابــط ال�أوليــة‪ ،‬بينمــا تس ـ ّمى الروابــط التــي تتك ـ ّون بيــن ذرات الغــازات‬ ‫النبيلــة �أو بيــن الجزيئــات الروابــط الثانويــة‪ ،‬وهــي قــوى ربــط ضعيفــة‪،‬‬ ‫مقارنــة بالروابــط ال�أوليــة‪.‬‬

‫ ‬

‫قاعدة الثمانية (‪:)Octet Rule‬‬

‫تســعى الــذرة لمــلء مســتواها ال�أخيــر‬ ‫بثمانيــة �إلكترونــات؛ مــن �أجــل الوصول‬ ‫�إلــى حالــة الاســتقرار‪.‬‬

‫رمز لويس‪:‬‬

‫تسـ ّمى الطريقــة التــي ُمثِّلــت بهــا �إلكترونــات التكافــؤ حــول رمــوز العناصــر فــي النشــاط الســابق رمــز‬ ‫ ‬ ‫لويــس لــذرات العناصــر‪ ،‬حيــث يمثّــل رمــز العنصــر النـواة وال�إ لكترونــات الداخليــة للــذرة‪ ،‬بينمــا تمثّــل النقــاط‬ ‫حــول رمــز العنصــر �إلكترونــات التكافــؤ‪ ،‬والجــدول (‪ )1‬يوضــح رمــز لويــس لــذرات بعــض العناصــر و�أيوناتهــا‪.‬‬ ‫‪4‬‬

‫جدول (‪ :)1‬رمز لويس لذرات بعض العناصر و�أيوناتها‬

‫سؤال‬

‫ارسم رمز لويس لكل من ال�آتية‪S2- ، 13Al3+ ، 19K ، 15P :‬‬

‫‪16‬‬

‫(‪ :)2.1‬الروابط ال�أولية (‪:)Primary Bonds‬‬ ‫يعتمد نوع الرابطة ال�أولية على التوزيع ال�إ لكتروني لل ّذرات المرتبطة‪ ،‬حيث تُصنَّف الروابط ال�أولية �إلى‬ ‫ ‬ ‫ثلاثة �أنّواع‪ ،‬هي‪ :‬ال�أيونية‪ ،‬والتساهمية‪ ،‬والفلزية‪.‬‬

‫أ�و ًلا‪ :‬الرابطة ال�أيونية (‪:)The Ionic Bond‬‬ ‫تُ َع ّد عملية انتقال ال�إ لكترونات بين الذرات المك ّونة للرابطة المبد�أ ال�أساسي في فهم الرابطة‬ ‫ ‬ ‫ال�أيونية‪ ،‬فكيف َتتك ّون الرابطة ال�أيونية؟ وكيف تُمثّل بطريقة لويس؟ لمعرفة ذلك‪َ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬

‫‪5‬‬

‫نشاط (‪ :)2‬تكوين كلوريد الصوديوم‪:‬‬ ‫َت�أمل الشكل ال�آتي‪ ،‬ث ّم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬

‫‪�- -1‬أ ّي من الذرتين تفقد �إلكترونات؟ وما ال�أيون المتك ّون؟‬ ‫‪�- -2‬أ ّي من الذرتين تكسب �إلكترونات؟ وما ال�أيون المتك ّون؟‬ ‫‪- -3‬كيف يرتبط �أيون الصوديوم مع �أيون الكلور؟‬ ‫بعــض ذرات العناصــر الفلزيــة‪ ،‬كالصوديــوم �أثنــاء تفاعلاتهــا �إلكترونــات َتكافئهــا‪ ،‬مك ّونــة‬ ‫تفقــد‬ ‫ ‬ ‫ُ‬ ‫�أيونــات موجبــة (‪ ،)Cations‬شــحنتها مســاوية لعــدد ال�إ لكترونــات التــي تفقدهــا‪ ،‬فــي حيــن تميــل بعــض‬ ‫ذرات العناصــر اللافلزيــة‪ ،‬كالكلــور �إلــى كســب ال�إ لكترونــات‪ ،‬مك ّون ـ ًة �أيونــات ســالبة (‪ ،)Anions‬شــحنتها‬ ‫مســاوية لعــدد ال�إ لكترونــات التــي تكســبها‪ ،‬وبمــا �أ ّن الشــحنات المختلفــة َتتجــاذب‪ ،‬ف ـ إ� ّن �أيــون الصوديــوم‬ ‫الموجــب ( ‪َ )Na+‬يتجــاذب كهربائ ًّيــا مــع �أيــون الكلــور الســالب ( ــــ ‪ ،)Cl‬فيتكــون المر ّكــب ال�أيونــي كلوريــد‬ ‫الصوديــوم ‪ .NaCl‬وتُع ـ َّرف الرابطــة ال�أيونيــة‪ :‬ب�أنّهــا رابطــة كيميائيــة َتن ُتــج عــن التجــاذب الكهروســتاتيكي‬ ‫بيــن �أيونــات موجبــة و�أيونــات ســالبة‪.‬‬ ‫س‬ ‫ ‬ ‫تعلمت كيفية رسم رمز لويس للعناصر و�أيوناتها‪ .‬ولمعرفة شكل لويس للمركّبات ال�أيونية‪ ،‬ادر ِ‬ ‫المثال ال�آتي‪:‬‬ ‫مثال (‪ :)1‬مثّل ارتباط ذرات العناصر في كل من‪ ،K2S ،NaF :‬باستخدام شكل لويس‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬

‫سؤال‬ ‫‪6‬‬

‫َمثّل الرابطة ال�أيونية‪ ،‬باستخدام شَ كل لويس لكل من‪. CaCl2 ، Al2O3 :‬‬

‫ ‬

‫صيغ المركّبات ال�أيونية‪:‬‬

‫ُي َع َّبــر عــن المركّبــات ال�أيونيــة بصيــغ رمزيــة‪ ،‬تُبيــن �أن ـواع ال�أيونــات الم ّكونــة لهــا‪ ،‬و�أعدادهــا ب�أبســط‬ ‫ ‬ ‫نســبة عدديــة‪ ،‬و ُيراعــى عنــد كتابــة الصيغــة الكيميائيــة للمركّــب ال�أيونــي �أن يكــون متعــاد ًلا كهربائ ًّيــا‪.‬‬ ‫وتتكــون ال�أيونــات مــن ذرة واحــدة فقــط (�أيونــات العناصــر)‪ ،‬كمــا فــي الجــدول (‪� ،)2‬أو مــن ذرات‬ ‫ ‬ ‫متعــددة تُســ ّمى مجموعــات �أيونيــة‪ ،‬كمــا فــي الجــدول (‪.)3‬‬ ‫ال�أيون‬ ‫‪Li+‬‬ ‫‪Na+‬‬ ‫‪K+‬‬ ‫‪Mg2+‬‬ ‫‪Ca2+‬‬ ‫‪Ba2+‬‬ ‫‪Al3+‬‬ ‫‪F‬‬‫‪Cl‬‬‫‪Br‬‬‫‪I‬‬‫‪H‬‬‫‪O2‬‬‫‪S2‬‬‫‪P3‬‬‫‪N3-‬‬

‫الشحنة‬ ‫‪1+‬‬ ‫‪1+‬‬ ‫‪1+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪1‬‬‫‪1‬‬‫‪1‬‬‫‪1‬‬‫‪1‬‬‫‪2‬‬‫‪2‬‬‫‪3-‬‬

‫الاسم‬ ‫ليثيوم‬ ‫صوديوم‬ ‫بوتاسيوم‬ ‫مغنيسيوم‬ ‫كالسيوم‬ ‫باريوم‬ ‫�ألمنيوم‬ ‫فلوريد‬ ‫كلوريد‬ ‫بروميد‬ ‫�أيوديد‬ ‫هيدريد‬ ‫�أكسيد‬ ‫كبريتيد‬ ‫فوسفيد‬

‫‪3-‬‬

‫نيتريد‬

‫جدول (‪ :)2‬رموز �أيونات بعض العناصر و�أسماؤها‬

‫الاسم‬ ‫المجموعة الشحنة‬ ‫�أمونيوم‬ ‫‪1+‬‬ ‫‪NH4+‬‬ ‫بيرمنغنات‬ ‫‪1‬‬‫‪MnO4‬‬‫سيانيد‬ ‫‪1‬‬‫ ‪CN‬‬‫نترات‬ ‫‪1‬‬‫‪NO3‬‬‫نتريت‬ ‫‪1‬‬‫‪NO2‬‬‫كربونات هيدروجينية‬ ‫‪1‬‬‫‪HCO3‬‬‫�إيثانوات(�أسيتات)‬ ‫ ‪1- CH3COO‬‬‫هيدروكسيد‬ ‫‪1‬‬‫‪OH‬‬‫كلورات‬ ‫‪1‬‬‫‪ClO3‬‬‫كبريتيت‬ ‫‪2‬‬‫‪SO32‬‬‫كبريتات‬ ‫‪2‬‬‫‪SO42‬‬‫كرومات‬ ‫‪2‬‬‫‪CrO42‬‬‫دايكرومات‬ ‫‪2‬‬‫‪Cr2O72‬‬‫�أوكسالات‬ ‫‪2‬‬‫‪C2O42‬‬‫كربونات‬ ‫‪2‬‬‫‪CO32‬‬‫فوسفات‬ ‫‪3‬‬‫‪PO43‬‬‫جدول (‪ :)3‬رموز بعض المجموعات ال�أيونية و�أسماؤها‬

‫‪7‬‬

‫مثال(‪ :)2‬اكتب الصيغة الكيميائية للمركّبين ال�أيونيين‪� :‬أكسيد الكالسيوم‪ ،‬وهيدروكسيد الباريوم‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫ �أكسيد الكالسيوم يتكون من‪� :‬أيون ال�أكسجين ‪ ،O2-‬و�أيون الكالسيوم ‪. Ca2+‬‬‫ولكتابة صيغة المركّب ال�أيوني ل�أكسيد الكالسيوم ب�أبسط نسبة عددية‪ ،‬بحيث يكون متعاد ًلا كهربائ ًّيا‪،‬‬ ‫نستخدم طريقة الضرب التبادلي للقيم العددية التي تمثل الشحنات ب�أبسط نسبة عددية‪.‬‬

‫وبالتالي‪ ،‬تكون صيغة �أكسيد الكالسيوم هي‪:‬‬ ‫‪ -‬الصيغة الكيميائية لهيدروكسيد الباريوم‪:‬‬

‫سؤال‬

‫اكتب الصيغة الكيميائية للمركّبات ال�أيونية ال�آتية‪:‬‬ ‫‪- -1‬كبريتيد الصوديوم‪.‬‬ ‫‪- -2‬نترات الكروم (‪.)III‬‬ ‫‪- -3‬بيرمنغنات البوتاسيوم‪.‬‬ ‫‪- -4‬كرومات ال�أمونيوم‪.‬‬

‫خصائص المركّبات ال�أيونية‪:‬‬

‫ ‬

‫العناصــر التــي لهــا �أكثــر مــن‬ ‫شــحنة (رقــم ت�أكســد)‪ ،‬كمــا‬ ‫فــي الحديــد‪ ،‬والكــروم‪...‬‬ ‫يشــار �إلــى رقــم ت�أكســدها برقــم‬ ‫رومانــي بعــد اســم العنصــر‪،‬‬ ‫فمثــلاً �أكســيد النحــاس (‪)I‬‬ ‫صيغتــه ‪.Cu2O‬‬

‫توجــد المركّبــات ال�أيونيــة عــادة علــى شــكل بنــاء بلــوري يضـ ّم عــد ًدا كبيـ ًرا مــن ال�أيونــات الموجبــة‬ ‫ ‬ ‫يوضــح البنــاء البلــوري لكلوريــد الصوديــوم ‪.NaCl‬‬ ‫والســالبة فــي نظــام هندســي دقيــق‪ ،‬والشــكل (‪ّ )1‬‬ ‫‪8‬‬

‫وتُســتخدم المركّبــات ال�أيونيــة فــي تطبيقــات‬ ‫ ‬ ‫عــدة‪ ،‬منهــا‪ :‬تحضيــر بعــض العناصــر‪ ،‬والطــلاء‬ ‫الكهربائــي؛ لامتلاكهــا مجموعــة مــن الخصائــص‪،‬‬ ‫وللتعـ ّرف �إلــى بعــض هــذه الخصائــص‪َ ،‬ن ِّفـ ِذ النّشــاط‬ ‫ال�آتــي‪:‬‬ ‫الشكل (‪ :)1‬البناء البلوري لكلوريد الصوديوم‬

‫نشاط (‪ :)3‬بعض خصائص المركّبات ال�أيونية‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬

‫ملــح كلوريــد الصوديــوم ‪ ،NaCl‬ومــاء مقطّــر‪ ،‬وزيــت‪ ،‬و�أنّابيــب اختبــار‪ ،‬ومصــدر كهربائــي‪ ،‬و�أســلاك‬ ‫توصيــل‪ ،‬و�أقطــاب جرافيــت‪ ،‬وك�أس زجاجــي‪ ،‬وماســك‪ ،‬وجهــاز فولتميتــر‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪َ - -1‬ضع قلي ًلا من الملح في �أنبوب اختبار يحتوي على الماء المقطّر‪ ،‬ثم ح ّرك ال�أنبوب بلطف‪ ،‬ماذا‬ ‫تُلاحظ؟‬ ‫‪َ - -2‬ضع قلي ًلا من الملح في �أنبوب اختبار يحتوي على الزيت‪ ،‬ثم ح ّرك ال�أنبوب بلطف‪ ،‬ماذا تُلاحظ؟‬ ‫‪- -3‬ضع قطبين من الجرافيت في ملح كلوريد الصوديوم‪َ ،‬و ِص ْل ك ًّلا منهما بمصدر كهربائي وجهاز‬ ‫فولتميتر‪ ،‬ماذا تلاحظ؟‬ ‫وضع �أقطاب الجرافيت في‬ ‫‪َ - -4‬ضع في الك�أس كمية من الماء المقطّر‪ ،‬ثم �أ ِذب فيه كمية من الملح‪َ ،‬‬ ‫محلول الملح‪َ ،‬و ِص ْل ُهما بمصدر كهربائي وجهاز الفولتميتر‪ ،‬ماذا تُلاحظ؟‬ ‫اكتب خصائص المركّبات ال�أيونية التي توصلت �إليها من خلال النشاط‪.‬‬

‫‪9‬‬

‫قضية للبحث‪ :‬توجد المركّبات ال�أيونية على شكل بلورات ذات �أشكال هندسية متعددة‪ ،‬تعاون‬ ‫مع زملائك في �إعداد تقرير؛ لتتعرف �إلى بعض �أشكال هذه البلورات‪ ،‬بالرجوع �إلى المصادر المتوافرة‪.‬‬

‫ثان ًيا‪ :‬الرابطة التساهمية (‪:)The Covalent Bond‬‬ ‫عرفــت �أ ّن الرابطــة ال�أيونيــة تنشـ�أ مــن تجــاذب �أيونــات الفلـزات الموجبــة ب�أيونــات اللافلـزات الســالبة‬ ‫ ‬ ‫الناتجــة عــن فقــد ال�إ لكترونــات �أو كســبها‪ ،‬فكيــف ترتبــط ذرات العناصــر اللافلزيــة بعضهــا مــع بعــض؟‬ ‫لل�إ جابــة عــن هــذا التســاؤل‪َ ،‬نفِّــ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)4‬الرابطة التساهمية‪:‬‬ ‫‪- -1‬اكتب رمز لويس لكل من ذرات العناصرال�آتية‪. 7N ، 8O ، 9F :‬‬ ‫‪�- -2‬إذا علمت �أ ّن العناصر السابقة تتواجد على شكل جزيئات ثنائية الذ ّرة‪ ،‬ب ّين كيف تصل كل ذ ّرة في‬ ‫الجزيء لوضع الاستقرار؟‬ ‫‪- -3‬باستخدام النماذج الذرية‪َ ،‬مثِّلِ الرابطة في كل جزيء‪.‬‬ ‫‪- -4‬ما عدد �أزواج ال�إ لكترونات المشتركة بين الذرتين في كل جزيء؟‬ ‫‪- -5‬صنّف الرابطة بين كل ذرتين في الجزيء الواحد‪ ،‬وفقًا لعدد �أزواج ال�إ لكترونات المشتركة بينهما‪.‬‬ ‫لعلــك لاحظــت �أ ّن الرابطــة المتكونــة بيــن الذرتيــن فــي الجــزيء الواحــد تتــم عــن طريــق مشــاركة كل‬ ‫ ‬ ‫ذرة بعــدد متســا ٍو مــن ال�إ لكترونــات‪ ،‬وبنــا ًء علــى عــدد �أزواج ال�إ لكترونــات المك ِّونــة للرابطــة‪ ،‬تــم تصنيــف‬ ‫الرابطــة التســاهمية �إلــى �أحاديــة‪ ،‬وثنائيــة‪ ،‬وثلاثيــة‪ ،‬ويمثّــل عــدد �أزواج ال�إ لكترونــات المشــتركة بيــن الذرتيــن‬ ‫رتبــة الرابطــة‪ .‬فالرابطــة التســاهمية فــي جــزيء ‪ H2‬رابطــة �أحاديــة‪ ،‬رتبتهــا = ‪1‬؛ ل�أنّهــا تتكــون مــن زوج مــن‬ ‫ال�إ لكترونــات الرابطــة التــي يمكــن تمثيلهــا بنقطتيــن (‪� ،):‬أو بخــط قصيــر ( ‪ ،) -‬كمــا هــو مب ّيــن �أدنــاه‪.‬‬

‫‪10‬‬

‫سؤال‬

‫�أكمل الجدول ال�آتي‪:‬‬ ‫الجزيء‬

‫عدد أ�زواج‬ ‫ال�لكترونات‬ ‫عدد إ‬ ‫ال�لكترونات المك ِّونة‬ ‫المشتركة في تكوين إ‬ ‫للرابطة التساهمية‬ ‫الرابطة التساهمية‬

‫رتبة الرابطة‬ ‫التساهمية‬

‫شكل لويس لبناء الجزيئات‪:‬‬ ‫َتعلمــت طريقــة لويــس فــي َتمثيــل رمــوز ذ ّرات العناصــر والمركبــات ال�أيونيــة‪ ،‬فكيــف يمكــن تمثيــل‬ ‫ ‬ ‫المركّبــات الجزيئيــة بطريقــة لويــس؟‬ ‫لل�إ جابة عن هذا التساؤل‪ ،‬تم ّعنِ المثال ال�آتي‪:‬‬ ‫مثال (‪ :)3‬ارسم شكل لويس لـلجزيء ‪.CHCl3‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬نحسب مجموع �إلكترونات التكافؤ لجميع ذ ّرات العناصر المك ِّونة للجزيء‪.‬‬

‫‪1 = 1 ×1 H‬‬ ‫‪4 = 4 ×1 C‬‬ ‫‪21 = 7 ×3 Cl‬‬ ‫‪26‬‬ ‫المجموع‬

‫‪- -2‬نحــدد الــذ ّرة المركزيــة فــي الجــزيء‪ ،‬وهــي ذرة الكربــون فــي هــذه الحالــة‪ ،‬ونُــو ِّزع‬ ‫الــذ ّرات ال�أخــرى (الطرفيــة) حولهــا‪.‬‬ ‫الذ ّرة المركزية‪ :‬هي الذ ّرة التي تشكل �أكبر عدد من‬ ‫الروابط التساهمية مع الذ ّرات الطرفية‪.‬‬

‫‪11‬‬

‫‪- -3‬نربط الذ ّرة المركزية بكل ذرة طرفية‪ ،‬بزوج من ال�إ لكترونات‪ ،‬وبذلك نحتاج �إلى‬ ‫‪� 8 = 2 × 4‬إلكترونات‪.‬‬ ‫‪- -4‬نحســب عــدد ال�إ لكترونــات ال ُمتبقيــة‪ ،‬بطــرح عــدد ال�إ لكترونــات التــي اس ـ ُتخدمت فــي الروابــط مــن المجمــوع‬ ‫الكلي ل�إ لكترونات التكافؤ = ‪� 18 = 8 – 26‬إلكترو ًنا‪.‬‬ ‫‪- -5‬نُــو ّزع ال�إ لكترونــات المتبقيــة علــى الــذرات الطرفيــة‪ ،‬بحيــث يصــل عــدد‬ ‫ال�إ لكترونــات حــول كل ذ ّرة �إلــى ثمانيــة �إلكترونــات‪ ،‬و ُيســتثنى مــن ذلــك ذ ّرة‬ ‫الهيدروجيــن التــي تكتفــي ب�إلكترونيــن فقــط‪.‬‬ ‫‪- -6‬نحســب مــا تبقــى مــن مجمــوع �إلكترونــات التكافــؤ‪ ،‬ونضعهــا علــى الــذ ّرة المركزيــة علــى شــكل �أزواج مــن‬ ‫ال�إ لكترونــات غيــر الرابطــة‪ ،‬وفــي المر ّكــب الحالــي لــم يتبـ َّـق �أيــة �إلكترونــات‪.‬‬ ‫‪- -7‬نت�أكــد �أ ّن كل ذ ّرة فــي الجــزيء ُمحاطــة بثمانيــة �إلكترونــات‪َ ،‬تب ًعــا لقاعــدة الثمانيــة‪ ،‬كمــا هــو الحــال فــي هــذا‬ ‫الجــزيء‪ ،‬وبذلــك يكــون الشــكل المب َّيــن �أعــلاه هــو المطلــوب‪.‬‬ ‫‪�- -8‬إذا بقيــت الــذ ّرة المركزيــة َتحــوي �أقــل مــن ثمانيــة �إلكترونــات‪ ،‬نُكـ ّون روابــط �إضافيــة بينهــا وبيــن ذ ّرة �أو �أكثــر مــن‬ ‫الــذ ّرات الطرفيــة القــادرة علــى تكويــن �أكثــر مــن رابطــة �أحاديــة؛ للوصــول �إلــى قاعــدة الثمانيــة مــا �أمكــن‪ .‬وقــد‬ ‫تشـ ّذ الــذ ّرة المركزيــة عــن قاعــدة الثمانيــة‪ ،‬كمــا فــي الجزيئــات‪.PCl5 ،BeCl2 :‬‬

‫سؤال‬

‫لديك الجزيئات ال�آتية‪.BH3 ،NF3 ،CO2 ، HCN :‬‬

‫‪- -1‬ارسم شكل لويس لكل منها‪.‬‬ ‫‪- -2‬ما رتبة الرابطة التساهمية بين الذرات في كل من ‪ HCN‬و ‪CO2‬؟‬ ‫‪- -3‬ما عدد �أزواج ال�إ لكترونات غير الرابطة حول كل ذ ّرة في كل من‪:‬‬ ‫‪ NF3‬و ‪BH3‬؟‬

‫أ�زواج ال�إ لكترونات غير‬ ‫الرابطة‪:‬‬ ‫هي �أزواج �إلكترونات التكافؤ‬ ‫التي لم تستخدمها الذ ّرة في‬ ‫تكوين الروابط‪.‬‬

‫و ُه َنــاك شَ ــكل �آخــر مــن �أشَ ــكال الروابــط التســاهمية‪ ،‬تُ َقــدم فيهــا �إحــدى الذ ّرتيــن زوج ال�إ لكترونــات‬ ‫ ‬ ‫المكـ ّون للرابطــة‪ ،‬وتُسـ ّمى الرابطــة التســاهمية فــي هــذه الحالــة الرابطــة التناســقية‪ ،‬ومثــال ذلــك‪ :‬الرابطــة‬ ‫المتكونــة بيــن ذ ّرة ال�أكســجين الموجــودة فــي جــزيء المــاء‬ ‫و�أيــون ‪ ، H+‬حيــث َينتــج �أيــون الهيدرونيــوم‪ ،‬كمــا هــو مب َّيــن‬ ‫فــي الشــكل المجــاور‪:‬‬ ‫‪12‬‬

‫ثال ًثا‪ :‬الرابطة الفلزية (‪:)The Metallic Bond‬‬ ‫تدخــل الفل ـزات فــي تكويــن كثيــر مــن الم ـواد المفيــدة لل�إ نســان‪ ،‬فصناعــة الســيارات والطائ ـرات‪،‬‬ ‫ ‬ ‫و�أدوات الطعــام المعدنيــة‪ ،‬و�أســلاك توصيــل الكهربــاء‪ ،‬مــا هــي �إلا جــزء يســير مــن الاســتخدامات الج ّمــة‬ ‫للفلــزات‪ ،‬ونحــن نعتمــد علــى خصائصهــا المتنوعــة؛ للاســتفادة منهــا فــي المجــالات المختلفــة‪.‬‬ ‫يعــود الاختــلاف فــي خصائــص الفلـزات �إلــى نــوع خــاص مــن الروابــط الكيميائيــة التــي تمتــاز بهــا‪،‬‬ ‫ ‬ ‫فــذرات الفلــز ترتبــط ببعضهــا بروابــط فلزيــة قويــة مكونــة ُب ْن َيــة شــبكية ضخمــة‪ ،‬حيــث تنش ـ�أ قــوة تجــاذب‬ ‫كهربائــي بيــن �أيونــات ذرات الفلــزات و �إلكترونــات التكافــؤ ضعيفــة الارتبــاط ب�أنويتهــا‪ ،‬مشــ ّكلة ســحابة‬ ‫�إلكترونيــة تتحــرك حــول جميــع ال�أنويــة‪ ،‬وك�أ ّن ذرات الفلـزات عبــارة عــن �أيونــات موجبــة تســبح فــي بحــر مــن‬ ‫ويفســر هــذا البحــر مــن ال�إ لكترونــات الخصائــص المتنوعــة للفلزات‪،‬‬ ‫ال�إ لكترونــات‪ ،‬كمــا يوضــح الشــكل(‪ّ ،)2‬‬ ‫كالتوصيل الكهربائي والحراري‪.‬‬

‫الشكل (‪ :)2‬تمثيل الرابطة الفلزية‬

‫ويمكنك الاستفادة من الرابط �أو الرمز (‪ )Qr code‬ال�آتي؛ لمشاهدة فيلم قصير‬ ‫عن الرابطة الفلزية‪:‬‬ ‫‪https//:drive.google.com/file/d/0BxL7GSDH1qF9em9NdzBZWG0yd2M/view?usp=sharing‬‬

‫وفس ِر السبب الذي يجعل الفلزات قابلة لل َّطرق والسحب والتشكيل‪.‬‬ ‫سؤال ت�أم ِل الشكل ال�آتي‪ّ ،‬‬

‫‪13‬‬

‫(‪ :)3.1‬الكهروسالبية‪ ،‬وقطبية الرابطة‬

‫(‪:)Electronegativity and Polarity of Bond‬‬

‫َدرســت ســابقًا �أ ّن الرابطــة التســاهمية َتتكــون بيــن ذ ّرتيــن‪ ،‬تُســاهم كل منهمــا بالعــدد نفســه مــن‬ ‫ ‬ ‫ال�إ لكترونــات‪ .‬فهــل �إلكترونــات الرابطــة التســاهمية َتنجــذب نحــو نُوا َتــي الذ ّرتيــن المكونتيــن لهــا فــي �آن واحــد‬ ‫بالمقــدار نفســه‪� ،‬أم �أ ّن �إحــدى الذ ّرتيــن لهــا مقــدرة �أكبــر علــى جــذب �إلكترونــات الرابطــة مــن الــذرة ال�أخــرى؟‬ ‫لقــد ُو ِجـ َد عمل ًّيــا �أ ّن الســحابة ال�إ لكترونيــة للرابطــة التســاهمية قــد تنـزاح نحــو ذ ّرة �أكثــر مــن ال�أخــرى‪،‬‬ ‫ ‬ ‫وتُعــ ّرف القــدرة النســبية لــذرة مــا فــي ُجــزيء علــى َجــذب ال�إ لكترونــات ال ُمشــاركة فــي الرابطــة نحوهــا‬ ‫بالكهروســالبية‪ ،‬حيــث �أعطــي لعنصــر الفلــور (‪� )F‬أعلــى رقــم للكهروســالبية وهــو (‪ ،)4‬وباقــي العناصــر‬ ‫�أعطيــت �أرقا ًمــا؛ نســبة �إلــى عنصــر الفلــور‪ ،‬والشــكل (‪ )3‬يبيــن قيــم الكهروســالبية لبعــض العناصــر فــي الجــدول‬ ‫الــدوري‪.‬‬

‫الشكل (‪ :)3‬القيم النسبية لكهروسالبية بعض العناصر‬

‫وللتع ـ ّرف �إلــى �أثــر كهروســالبية الــذرات المك ِّونــة للرابطــة التســاهمية علــى توزيــع �إلكترونــات الرابطــة‬ ‫ ‬ ‫فيمــا بينهــا‪َ ،‬نفِّــ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬

‫‪14‬‬

‫نشاط (‪ :)5‬قطبية الرابطة‪:‬‬ ‫ت�أمل الشكل ال�آتي‪ ،‬ثم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬

‫‪- -1‬ما عدد ال�إ لكترونات التي شاركت بها كل ذ ّرة عند تكوين الرابطة؟‬ ‫‪- -2‬هل ال�إ لكترونات ُموزعة بانتظام بين الذ ّرتين في كلا الجزيئين؟‬ ‫‪- -3‬بالرجوع �إلى جدول قيم الكهروسالبية‪ِ ،‬ج ِد الفرق في الكهروسالبية بين الذ ّرتين المرتبطتين‪.‬‬ ‫ماذا تُلاحظ؟‬ ‫لعلــك َتوصلــت ‪ -‬مــن خــلال النشــاط الســابق ‪� -‬إلــى �أ ّن �إلكترو َنــي الرابطــة فــي جــزيء الهيدروجيــن‬ ‫ ‬ ‫منجذبــان نحــو نوا َتــي الذ ّرتيــن بالتســاوي‪ ،‬وبالتالــي تكــون شــحنة كل ذ ّرة تســاوي صفـ ًرا‪ ،‬وتُوصــف الرابطــة‬ ‫فــي هــذه الحالــة ب�أنّهــا رابطــة غيــر قطبيــة‪ ،‬وعنــد اختــلاف قيــم الكهروســالبية للذ ّرتيــن‪ ،‬كمــا فــي جــزيء‬ ‫كلوريــد الهيدروجيــن ‪ ،HCl‬فـ إ�ن �إلكترو َنــي الرابطــة ينجذبــان �أكثــر نحــو الــذ ّرة ال�أعلــى كهروســالبية‪ ،‬فيظهــر‬ ‫عليهــا شــحنة جزئيــة ســالبة (‪ ،)δ-‬فــي حيــن يظهــر علــى الــذ ّرة ال�أقــل كهروســالبية شــحنة جزئيــة موجبــة‬ ‫ــف الرابطــة ب�أنّهــا رابطــة تســاهمية قطبيــة‪ ،‬و َينشــ�أ حــول الرابطــة القطبيــة عــزم ُيســ ّمى عــزم‬ ‫(‪َ ،)δ+‬‬ ‫وتوص ُ‬ ‫الازدواج القطبــي‪ ،‬وتمثّــل القطبيــة بســهم فــوق الرابطــة يتجــه ر�أســه نحــو الــذ ّرة ال�أعلــى كهروســالبية‪ ،‬ويــد ّل‬ ‫علــى اتجــاه عــزم الازدواج القطبــي‪ ،‬وتــزداد قطبيــة الرابطــة‬ ‫بزيــادة الفــرق فــي الكهروســالبية بيــن الذ ّرتيــن المرتبطتيــن‪،‬‬ ‫يوضح تمثيل الرابطة القطبية لجزيء ‪.HF‬‬ ‫والشكل (‪ّ )4‬‬ ‫الشكل (‪ :)4‬تمثيل الرابطة القطبية في جزيء ‪H-F‬‬

‫‪15‬‬

‫ســؤال لديــك الروابــط ال�آتيــة‪ ،)S-H ،C-O ،B-F ،Br-Br( :‬بالرجــوع �إلــى جــدول قيــم الكهروســالبية‪،‬‬ ‫�أجــب عــن ال�أســئلة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫‪�- -1‬أ ّي الروابط السابقة قطبية‪ ،‬و�أيّها غير قطبية؟‬ ‫‪َ - -2‬ع ِّب ْر عن قطبية الروابط بسهم‪.‬‬ ‫‪�- -3‬أ ّي الروابط �أعلى قطبية؟‬

‫( ‪ :)4.1‬أ�شكال الجزئيات‬

‫(‪:)Molecular Geometry‬‬

‫ ‬ ‫ـت كيفيــة رســم شــكل لويــس لبعــض الجزيئــات‪ ،‬والــذي ُيبيــن عــدد الروابــط التســاهمية‪ ،‬وعــدد‬ ‫ ‬ ‫َتعلّمـ َ‬ ‫�أزواج ال�إ لكترونــات غيــر الرابطــة حــول الــذرات فــي الجــزيء‪� ،‬إلا �أنّــه لــم ُيقــدم َطريقــة لرســم الشــكل الفراغــي‬ ‫ال ُمتوقَّــع للجــزيء‪ .‬فمــا الــذي يحــدد الشــكل الفراغــي للجــزيء؟ وكيــف يمكــن توقُّعــه؟‬ ‫لل�إ جابة عن هذه التساؤلات‪َ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)6‬الشكل الفراغي للجزيء‪:‬‬ ‫باستخدام نماذج الذرات‪ ،‬توقَّ ِع الشكل الفراغي للجزيئات ال�آتية‪:‬‬ ‫الجزيء‬

‫شكل لويس‬

‫الشكل الفراغي المتوقَّع‬

‫‪BeH2‬‬ ‫‪BH3‬‬ ‫‪CH4‬‬

‫مــن المعلــوم لديــك �أ ّن الشــحنات المتشــابهة تتنافــر بعضهــا مــع بعــض‪ ،‬وبمــا �أ ّن ال�إ لكترونــات ســالبة‬ ‫ ‬ ‫الشــحنة‪ ،‬ف ـ إ�ن �أزواج ال�إ لكترونــات الرابطــة وغيــر الرابطــة حــول الــذ ّرة المركزيــة فــي الجــزيء َتتنافــر‪ ،‬بحيــث‬ ‫تكــون المســافة بينهــا �أبعــد مــا يمكــن‪ ،‬والتنافــر �أقــل مــا يمكــن‪ ،‬لينتــج عــن ذلــك الشــكل ال�أكثــر ثبا ًتــا‬ ‫يوضــح �أشــكال‬ ‫نصــت عليــه نظريــة تنافــر أ�زواج إ�لكترونــات التكافــؤ‪ ،‬والجــدول (‪ّ )4‬‬ ‫للجــزيء‪ ،‬وهــذا مــا ّ‬ ‫الجزيئــات حســب النظريــة‪.‬‬ ‫‪16‬‬

‫نظرية تنافر أ�زواج إ�لكترونات التكافؤ‬ ‫(‪)Valence-Shell Electron-Pair Repulsion )VSEPR) theory‬‬ ‫تتوزع �أزواج ال�إ لكترونات (الرابطة وغير الرابطة) في الفراغ حول الذ ّرة المركزية للجزيء‪ ،‬بحيث يكون التنافر‬ ‫بينها �أقل ما يمكن؛ لينتج الشكل ال�أكثر ثبا ًتا للجزيء‪.‬‬

‫ء‬

‫جدول (‪� :)4‬أشكال ال ُجزيئات حسب نظرية (تَنافر �أزواج �إلكترونات التكافؤ)‬

‫في الجدول �أعلاه‪ ،‬تُمثل (‪ )M‬الذ ّرة المركزية‪ ،‬وتُمثل (‪ )X‬الذ ّرة الطرفية‪ ،‬وتُمثل (‪ )E‬زوج ال�إ لكترونات غير‬ ‫الرابطة‪.‬‬ ‫‪17‬‬

‫نشاط تعزيزي‪:‬‬

‫‪Molecule Shapes‬‬ ‫ب�إمكانك استخدام برنامج (‪ )PHET‬التفاعلي المسار‪Real Molecules :‬‬ ‫للتع ُّرف �إلى الشكل الفراغي لجزيئات متنوعة‪ ،‬بنا ًء على نظرية تنافر �أزواج �إلكترونات التكافؤ‪.‬‬

‫َيشــمل شــكل �أزواج ال�إ لكترونــات حــول الــذ ّرة المركزيــة علــى جميــع المجموعــات ال�إ لكترونيــة الرابطــة‬ ‫ ‬ ‫وغيــر الرابطــة‪� ،‬أمــا شــكل الجــزيء فيشــمل فقــط ترتيــب الــذ ّرات حــول الــذ ّرة المركزيــة‪ ،‬وتُعامــل �إلكترونــات‬ ‫الرابطــة الواحــدة‪ ،‬سـواء كانــت �أحاديــة �أو ثنائيــة �أو ثلاثيــة علــى �أنّهــا مجموعــة واحــدة مــن ال�إ لكترونــات‪ ،‬كمــا‬ ‫موضــح فــي الجــدول (‪.)5‬‬ ‫هــو ّ‬

‫جدول (‪ :)5‬عدد المجموعات ال�إ لكترونية حول الذ ّرة المركزية لبعض ال ُجزيئات‬

‫مثال (‪ :)4‬لديك الجزيئان ال�آتيان‪.NH3 ،OF2 :‬‬ ‫ارس ْم شكل لويس لكل منهما‪.‬‬ ‫‪ُ - -1‬‬ ‫‪- -2‬ما شكل �أزواج ال�إ لكترونات حول الذ ّرة المركزية؟‬ ‫وس ِّمه‪.‬‬ ‫ارس ْم الشكل الفراغي للجزيء‪َ ،‬‬ ‫‪ُ - -3‬‬ ‫‪- -4‬ما مقدار الزاوية المتوقَّعة بين الروابط؟‬ ‫الحل‪ :‬شكل لويس هو‪:‬‬

‫‪18‬‬

‫َيتضــح مــن شــكل لويــس وجــود �أربــع مجموعــات �إلكترونيــة حــول الــذ ّرة المركزيــة فــي كلا الجزيئيــن‪،‬‬ ‫ ‬ ‫حيــث يوجــد فــي جــزيء ‪ OF2‬مجموعتــان مــن ال�إ لكترونــات الرابطــة‪ ،‬ومجموعتــان مــن ال�إ لكترونــات غيــر‬ ‫الرابطــة‪ ،‬بينمــا يوجــد فــي جــزيء ‪ NH3‬ثــلاث مجموعــات �إلكترونيــة رابطــة‪ ،‬ومجموعــة �إلكترونيــة واحــدة‬ ‫غيــر رابطــة‪ ،‬وحســب نظريــة تنافــر �أزواج �إلكترونــات التكافــؤ‪ ،‬فـ إ� ّن شــكل ال�أزواج ال�إ لكترونيــة فــي كل منهمــا‬ ‫رباعــي ال�أوجــه‪.‬‬

‫لكـ ّـن الشــكل الفراغــي للجــزيء ‪ OF2‬منحــنٍ ‪ ،‬والزاويــة بيــن الروابــط ْ ‪ ،103.2‬بينمــا الشــكل الفراغــي‬ ‫ ‬ ‫للجــزيء ‪ NH3‬هــرم ثلاثــي القاعــدة‪ ،‬والزاويــة بيــن الروابــط ْ ‪� ،107.5‬إلا �أ ّن الزاويــة المتوقعــة فــي كلا الجزيئييــن‬ ‫ْ‪ ،109.5‬و َيرجــع الســبب فــي نقصــان الزاويــة عــن القيمــة المتوقعــة �إلــى وجــود �أزواج �إلكترونيــة غيــر رابطــة‬ ‫حــول الــذ ّرة المركزيــة التــي َتضغــط علــى ال�أزواج الرابطــة‪ ،‬فتقلــل مــن الزاويــة بينهــا؛ ل�أ ّن مقــدار التنافــر بيــن‬ ‫�أزواج ال�إ لكترونــات حــول الــذ ّرة المركزيــة فــي الجــزيء َت�أخــذ الترتيــب ال�آتــي‪:‬‬ ‫زوج غير رابط مع زوج غير رابط > زوج غير رابط مع زوج رابط > زوج رابط مع زوج رابط‪.‬‬

‫سؤال‬

‫لديك كل من الجزيئات ال�آتية‪.PH3 ، HCN ، O3 :‬‬ ‫‪- -1‬ارسم شكل لويس لكل جزيء‪.‬‬ ‫‪- -2‬ما عدد �أزواج ال�إ لكترونات الرابطة وغير الرابطة حول الذ ّرة المركزية؟‬ ‫‪- -3‬ما عدد المجموعات ال�إ لكترونية حول الذ ّرة المركزية؟‬ ‫‪- -4‬ما اسم شكل �أزواج ال�إ لكترونات الناتج؟‬ ‫وس ِّم ِه‪.‬‬ ‫‪- -5‬ارسم شكل الجزيء في كل حالة‪َ ،‬‬ ‫‪19‬‬

‫(‪ :)5.1‬قطبية الجزيء (‪:)Molecule Polarity‬‬ ‫َتعلمــت ســابقًا �أ ّن الرابطــة التســاهمية القُطبيــة َينشـ�أ حولهــا عــزم ُيســمى عــزم الازدواج القطبــي‪ ،‬وهــو‬ ‫ ‬ ‫كميّــة متجهــة‪ ،‬فهــل وجــود روابــط قطبيــة فــي الجــزيء يعنــي بالضــرورة �أن يكــون الجــزيء قطب ًيــا؟‬ ‫لل�إ جابة عن هذا التساؤل‪َ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)7‬قطبية الجزيء‪:‬‬

‫لديك الجزيئيان ال�آتيان‪.CO2 ،NH3 :‬‬

‫جزيء ‪NH3‬‬

‫جزيء ‪CO2‬‬

‫‪- -1‬ما الذ ّرة ال�أكثر كهروسالبية في كل جزيء؟‬ ‫‪�- -2‬أ ّي من الجزيئين تكون محصلة عزوم الازدواج القطبي عنده تساوي صف ًرا؟‬ ‫لعلــك َتوصلــت ‪ -‬مــن النشــاط الســابق ‪� -‬أ َّن ُمحصلــة عــزم الازدواج القُطبــي فــي بعــض الجزيئــات‬ ‫ ‬ ‫تُســاوي صفـ ًرا‪ ،‬وفــي هــذه الحالــة‪َ ،‬تكــون الجزئيــات غيــر قطبيــة‪ ،‬بينمــا يكــون الجــزيء قطب ًّيــا �إذا تحققــت‬ ‫فيــه الشــروط ال�آتيــة‪:‬‬ ‫زوجــا غيــر رابــط مــن ال�إ لكترونــات‬ ‫ـوي الجــزيء رابطــة قطبيــة واحــدة علــى ال�أقــل‪� ،‬أو َيحــوي ً‬ ‫‪�- -1‬أن َيحـ َ‬ ‫علــى الــذ ّرة المركزيــة‪.‬‬ ‫‪�- -2‬ألّا َتكون ُمحصلة عزوم الازدواج القُطبي للجزيء تُساوي صف ًرا‪.‬‬ ‫‪20‬‬

‫سؤال‬

‫وضح‪� ،‬أيًّا من الجزيئات ال�آتية قطبي‪CH4 ، BH3 ، BeCl2 ، NF3 :‬؟‬ ‫ّ‬

‫نشاط تعزيزي‪:‬‬ ‫ب إ�مكانك استخدام برنامج (‪ )PHET‬التفاعلي المسار‪:‬‬ ‫‪Molecule Polarity‬‬ ‫‪Real Molecule‬‬ ‫للتع ُّرف �إلى قطبية بعض الجزيئات‪.‬‬ ‫وللتمييز عمل ًّيا بين الجزيئات القطبية وغير القطبية‪َ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)8‬التمييز بين الجزئيات القطبية وغير القطبية عمل ًّيا‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫سائل الهكسان‪ ،‬والماء المقطّر‪ ،‬وقطعة من الصوف‪ ،‬وسحاحة‪ ،‬وقضيب بلاستيك‪ ،‬وقُمع زجاجي‪،‬‬ ‫ودورق زجاجي‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-4‬‬

‫امل�أ السحاحة بالماء المقطّر‪ ،‬باستخدام قُمع زجاجي‪.‬‬‫افتح السحاحة‪ ،‬بحيث َينزل الماء المقطّر على شَ كل خيط رفيع �إلى الدورق‪.‬‬‫ادلك قضيب البلاستيك بقطعة الصوف‪ ،‬وق ّربه من الماء‪ .‬ماذا تُلاحظ؟‬‫ َك ِّر ِر الخطوات (‪ ،)3،2،1‬مستخد ًما الهكسان بدل الماء المقطّر‪ .‬ماذا تُلاحظ؟‬‫اقترح تفسي ًرا مناس ًبا لمشاهداتك‪.‬‬

‫‪21‬‬

‫ ‬

‫(‪ :)6.1‬الروابط الثانوية (قوى التجاذب بين الجزئيات) (‪:)Intermolecular Forces‬‬

‫َتتشــابه كثيــر مــن جزيئــات المــادة فــي �أشــكالها البنائيــة‪ ،‬لكنهــا‬ ‫ ‬ ‫تختلــف فــي ســلوكها الكيميائــي‪ ،‬وصفاتهــا الفيزيائيــة‪ ،‬فمث ًلا‪ :‬يتشــابه ك ٌّل‬ ‫مــن (‪ H2O‬و ‪ )H2S‬فــي الشــكل الفراغــي‪ ،‬وعــدد الروابــط التســاهمية‬ ‫ال�أحاديــة‪� ،‬إلّا �أ ّن ُهنــاك اختلا ًفــا كبيـ ًرا فــي صفــات كل منهمــا‪ ،‬فالمــاء‬ ‫فــي الظــروف الطبيعيــة يكــون فــي الحالــة الســائلة‪ ،‬فــي حيــن يكــون‬ ‫كبريتيــد الهيدروجيــن فــي الحالــة الغازيــة‪ ،‬فمــا ال ُقــوى التــي َتربــط بيــن‬ ‫ُجزئيــات كل منهمــا؟‬

‫أ�نواع قوى التجاذب بين‬ ‫الجزيئات‬ ‫‪ -1‬قوى التجاذب بين جزيئات‬ ‫ثنائيات القطب‪.‬‬ ‫‪ -2‬الترابط الهيدروجيني‪.‬‬ ‫‪ -3‬قوى لندن‪.‬‬

‫أ�و ًلا‪ :‬قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائيات القطب (‪:)Dipole-Dipole Forces‬‬ ‫َتعلمــت �أ ّن ال ُجــزيء القطبــي َيمتلــك قُطبيــن كهربائييــن دائميــن ُمختلفيــن فــي الشُّ ــحنة‪ ،‬فكيــف‬ ‫تعمــل هــذه ال�أقطــاب المختلفــة علــى ربــط الجزيئــات القُطبيــة بعضهــا مــع بعــض؟‬ ‫َتترتــب الجزئيــات القطبيــة‪ ،‬بحيــث َيكــون التجــاذب بيــن ال�أقطــاب المختلفــة �أكبــر مــا ُيمكــن؛ مــا يقلــل‬ ‫موضــح فــي الشــكل (‪.)5‬‬ ‫طاقتهــا‪ ،‬ويجعلهــا �أكثــر اســتقرا ًرا‪ ،‬كمــا هــو ّ‬

‫الشكل (‪ :)5‬تمثيل قوى التجاذب بين الجزئيات القطبية لجزئيات ‪HCl‬‬

‫و َتــزداد قُــوى التجــاذب بيــن الجزئيــات القطبيــة بزيــادة قطبيــة الجزيئــات وكتلتهــا الموليّــة‪ ،‬وتكــون‬ ‫ ‬ ‫الصلبــة عنهــا فــي الحالتيــن الســائلة والغازيــة؛ ل�أ ّن جزيئاتهــا َتتخــذ ترتي ًبــا‬ ‫المــادة القطبيــة �أكثــر ثبا ًتــا فــي الحالــة ُّ‬ ‫منتظ ًمــا‪ ،‬ان ُظــ ِر الشــكل (‪.)6‬‬

‫الصلبة‬ ‫شكل (‪�:6‬أ)‪ :‬ترتيب الجزيئات القطبية لمركّب في الحالة السائلة الشكل(‪:6‬ب)‪ :‬ترتيب الجزيئات القطبية لمركّب في الحالة ُّ‬

‫‪22‬‬

‫ثان ًيا‪ :‬الترابط الهيدروجيني (‪:)Hydrogen Bond‬‬ ‫لمعرفــة هــذا النــوع مــن قــوى التجــاذب‪ ،‬وتمييـــزه عــن قــوى التجــاذب ثنائــي القطــب‪ ،‬ت�أمــل الجــدول‬ ‫ ‬ ‫(‪ )6‬الــذي ُيب ّيــن درجــات غليــان بعــض المركّبــات‪ ،‬ثــ ّم �أجــب عــن ال�أســئلة التــي تليــه‪:‬‬ ‫مركّبات مجموعة ‪VIA‬‬

‫مركّبات مجموعة ‪VIIA‬‬ ‫الكتلة المول ّية‬

‫المركّب‬

‫درجة الغليان‬

‫‪HF‬‬

‫‪19.5‬‬

‫‪20‬‬

‫‪HCl‬‬

‫‪85 -‬‬

‫‪36.5‬‬

‫‪H2S‬‬

‫‪HBr‬‬

‫‪66.7 -‬‬

‫‪81‬‬

‫‪H2Se‬‬

‫‪41-‬‬

‫‪HI‬‬

‫‪35.6 -‬‬

‫‪128‬‬

‫‪H2Te‬‬

‫‪2-‬‬

‫(غم‪/‬مول)‬

‫الكتلة الموليّة‬

‫المركّب‬

‫درجة الغليان‬

‫‪H2O‬‬

‫‪100‬‬ ‫‪61-‬‬

‫‪34‬‬ ‫‪81‬‬ ‫‪129.6‬‬

‫(غم‪/‬مول)‬ ‫‪18‬‬

‫جدول (‪ :)6‬درجات غليان هيدريدات عناصر المجموعة السادسة (‪ )VIA‬والسابعة (‪)VIIA‬‬

‫‪- -1‬مثّــل بيان ًيــا درجــة غليــان هيدريــدات المجموعــة السادســة (‪ ،)VIA‬والمجموعــة الســابعة (‪)VIIA‬‬ ‫مقابــل كتلهــا الموليــة‪ .‬مــاذا تســتنتج؟‬ ‫‪- -2‬بر�أيــك‪ ،‬لمــاذا درجــة غليــان كل مــن ‪ HF‬و ‪� H2O‬أعلــى بكثيــر مــن مثيلاتهــا فــي المجموعــة نفســها‪،‬‬ ‫علــى الرغــم مــن �أ ّن لهمــا �أقــل كتلــة موليــة؟‬ ‫لعلّــك َتوصلــت مــن خــلال ال�إ جابــة عــن التســاؤلات الســابقة �أ ّن قُــوى التجــاذب بيــن ُجزيئــات ك ٍّل‬ ‫ ‬ ‫مــن‪ H2O :‬و ‪� HF‬أعلــى مــن مثيلاتهــا ثنائيــات القطــب ضمــن المجموعــة نفســها؛ ويعــود ذلــك �إلــى قُــوى‬ ‫التجــاذب الكهروســتاتيكي العاليــة بيــن الشــحنة الجزئيــة الموجبــة الموجــودة علــى ذ ّرة الهيدروجيــن المرتبطــة‬ ‫�أصــ ًلا بــذرة عاليــة الكهروســالبية مثــل (‪ )F ،O ،N‬فــي جــزيء معيّــن‪ ،‬وبيــن الشــحنة الجزئيــة الســالبة‬ ‫الموجــودة علــى ذ ّرة صغيــرة الحجــم وعاليــة الكهروســالبية‪ ،‬مثــل (‪ )F ،O ،N‬فــي الجــزيء ال ُمقابــل‪ ،‬و ُيســمى‬ ‫هــذا النــوع مــن الترابــط الترابــط الهيدروجينــي‪ ،‬كمــا فــي الشــكل (‪.)7‬‬

‫الشكل (‪ :)7‬تمثيل الترابط الهيدروجيني بين جزئيات ‪ ،H2O‬والترابط الهيدروجيني بين جزئيات ‪HF‬‬

‫‪23‬‬

‫وغال ًبا ما يحدث الترابط الهيدروجيني بين الجزيئات‪� ،‬إلا �أنّه يمكن‬ ‫ ‬ ‫�أ ّن َيحدث داخل الجزيء الواحد‪ ،‬مثل جزيء الـ (‪.)DNA‬‬

‫سؤال‬

‫َف ِّك ْر‪:‬‬

‫ما �أسباب ارتفاع درجة‬ ‫غليان ‪ H2O‬مقارن ًة مع ‪HF‬؟‬

‫وضح بالرسم كيفية ارتباط جزيئات ‪ HF‬بجزيئات ‪.H2O‬‬ ‫ّ‬

‫ثال ًثا‪ :‬قوى لندن (‪:)London Forces‬‬ ‫وهــي قُــوى َضعيفــة تتواجــد بيــن الجزيئــات كافــة‪ ،‬سـواء �أكانــت قطبيــة �أم غيــر قطبيــة‪ ،‬وبيــن ذرات‬ ‫ ‬ ‫الغــاز النبيــل‪ ،‬وهــي قــوى لحظيــة ناتجــة عــن اســتقطاب لحظــي فــي الجــزيء بســبب الحركــة العش ـوائية‬ ‫لل�إ لكترونــات حــول �أنويــة الــذ ّرات‪ ،‬وهــذا بــدوره ُيح ـ ِدث قطبيــة لحظيــة فــي جــزيء �آخــر؛ نتيجــة تقا ُربهمــا‬ ‫بعضــا‪ ،‬ف ُيــؤدي ذلــك �إلــى قــوى تجــاذب لحظيــة فيمــا بينهــا‪ ،‬كمــا تُلاحــظ فــي الشــكل (‪)8‬‬ ‫مــن بعضهمــا ً‬ ‫ال�آتــي‪:‬‬

‫الشكل (‪ :)8‬تمثيل قوى لندن بين ذ ّرتَي نيون‬

‫ ‬ ‫ومــع �أ ّن قــوى لنــدن موجــودة فــي جميــع الجزيئــات قُطبيــة كانــت �أم غيــر قُطبيــة‪� ،‬إلا �أ ّن �أهميتهــا فــي‬ ‫ ‬ ‫الجزيئــات غيــر القُطبيــة �أكبــر؛ كونهــا القــوى الوحيــدة التــي َتعمــل علــى َتجــاذب الجزيئــات بينهــا‪ .‬وللتعـ ّرف‬ ‫�إلــى العوامــل المؤثــرة فــي قــوى لنــدن‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬

‫‪24‬‬

‫نشاط (‪ :)9‬العوامل المؤثرة في قوى لندن‪:‬‬ ‫ت�أمل الجدول ال�آتي‪ ،‬ثم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬

‫ ‬

‫الصيغة‬ ‫الجزيئية‬ ‫‪C3H8‬‬ ‫البروبان‬ ‫‪C5H12‬‬ ‫البنتان العادي‬ ‫‪C5H12‬‬ ‫النيوبنتان‬

‫الصيغة البنائية‬

‫الكتلة المولية درجة الغليان قوى التجاذب الرئيسة‬ ‫بين الجزيئات‬ ‫(‪°‬س)‬ ‫(غم ‪ /‬مول)‬

‫‪CH3CH2CH3‬‬

‫‪42-‬‬

‫‪CH3CH2CH2CH2CH3‬‬

‫‪36‬‬ ‫‪9.5‬‬

‫‪�- -1‬أكمل الجدول السابق‪.‬‬ ‫موض ًحا السبب‪.‬‬ ‫‪- -2‬رتب الجزيئات الموجودة في الجدول حسب درجة غليانها‪ّ ،‬‬ ‫‪- -3‬بر�أيك‪ ،‬ما العوامل التي تعتمد عليها قوى لندن؟‬ ‫سؤال ما نوع قوى التجاذب الرئيسة بين جزيئات كل من المواد ال�آتية‪:‬‬ ‫‪NH3 ، CHCl3 ، SiH4 ، CH3OH‬؟‬ ‫ ‬ ‫فسر الظاهرة التي تشاهدها‬ ‫سؤال بعد دراستك لقوى التجاذب بين الجزيئات‪ّ ،‬‬ ‫في الصورة المجاورة‪.‬‬ ‫خليط الزيت والماء‬

‫ ‬ ‫‪25‬‬

‫المشاريع العلمية‪:‬‬ ‫بعد دراستك هذه الوحدة يمكن تنفيذ �أحد المشاريع ال�آتية‪:‬‬

‫ ‬

‫البحــث عــن �أربعــة �أمــلاح يتــم اســتخلاصها مــن ميــاه البحــار‪ ،‬وتوضيــح مــدى‬ ‫�أهميتهــا فــي الصناعــات‪.‬‬ ‫تصميم نماذج فراغية لبعض المركّبات‪ ،‬مستخد ًما خامات البيئة‪.‬‬ ‫اســتخدام مفهــوم قــوى التجــاذب بيــن الجزيئــات فــي فهــم �آليــة عمــل المنظّفــات‬ ‫الصابونيــة فــي التنظيــف‪ ،‬و�آليــة الحصــول علــى الم ـواد الغذائيــة المســتخلصة مــن‬ ‫الحليــب‪.‬‬

‫‪26‬‬

‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع‬ ‫ّ‬ ‫الجاف (‪)Dry Clean‬‬ ‫التنظيف‬ ‫ساســا علــى مبــد�أ التجــاذب بيــن‬ ‫تعتمــد عمليــة التنظيــف �أ ً‬ ‫جزيئــات المـواد المســتخدمة فــي التنظيــف والمواد التي تسـ ِّب ُب‬ ‫اتســاخ ال�أقمشــة المختلفــة‪ .‬ولقــد اعتمــد ال�إ نســان علــى‬ ‫اســتخدام المــاء والحركــة الميكانيكيــة بمســاعدة الصابــون؛‬ ‫لغســل ملابســه‪ ،‬س ـواء �أكان ذلــك يدو ًيــا �أم عبــر ضغــط عــدة‬ ‫�أزرار علــى �آلــة غســيل �أوتوماتيكيــة‪.‬‬ ‫وحال ًّيــا تكثــر الملابــس والمنســوجات التــي عليهــا‬ ‫ ‬ ‫علامــة تجاريــة تحمــل عبــارة «تنظيــف جــاف فقــط»‪ ،‬هــذه‬ ‫يفضــل عــدم غســلها بالمــاء والم ـواد الصابونيــة‪،‬‬ ‫المنســوجات ّ‬ ‫خو ًفــا مــن انكماشــها‪� ،‬أو تغ ّيــر لونهــا‪� ،‬أو اختــلاف بعــض خصائصهــا؛ لــذا ُيســتخدَم التنظيــف الجــاف لتلــك‬ ‫المنســوجات‪ .‬والــذي تــم اكتشــافه بمحــض الصدفــة عــام ‪1855‬م‪ ،‬حيــن لاحــظ صاحــب المصبغــة الفرنســي‬ ‫(جــان بابيتيــس جولــي)‪� ،‬أ ّن غطــاء طاولتــه القماشــي �أصبــح �أنظــف بعدمــا �أســقطت عليــه الخادمــة مصبــاح‬ ‫الكيروســين (الــكاز)‪ ،‬وانتشــر الكيروســين علــى بقــع الزيــت الموجــودة علــى القمــاش‪ ،‬ف�أزالهــا‪ ،‬وفــي الوقــت‬ ‫نفســه تبخّ ــر ســري ًعا‪ ،‬ومــن خــلال مصبغتــه‪ ،‬عــرض جولــي خدمــة جديــدة �أســماها التنظيــف الجــاف؛ ل�أ ّن‬ ‫عمليــة التنظيــف تتــم دون الحاجــة للمــاء‪ ،‬علــى الرغــم مــن اســتخدام سـوائل ومـواد مذيبــة بــد ًلا مــن المــاء‬ ‫والصابــون تُغ َم ـ ُر فيهــا الملابــس وال�أقمشــة‪.‬‬ ‫وفــي بدايــات التنظيــف الجــاف‪ ،‬كانــت تســتخدم المذيبــات المشــتقة مــن البتــرول‪ ،‬كالجازوليــن‪،‬‬ ‫والكيروســين‪ .‬وبمــا �أ ّن مثــل هــذه المذيبــات قابلــة للاشــتعال‪ ،‬ومــع انتشــار فكــرة التنظيــف الجــاف عالم ًّيــا‪،‬‬ ‫اس ـ ُتبدلت بمذيبــات صناعيــة ســريعة التطايــر‪ ،‬و�أكثــر �أما ًنــا وتنظي ًفــا‪ ،‬مثــل رباعــي كلوريــد الكربــون ‪،CCl4‬‬ ‫ورباعــي كلــورو �إيثيليــن ‪ C2Cl4‬الــذي يســمى (بيــرك)‪ ،‬وهــو منتــج غيــر قابــل للاشــتعال‪ ،‬ويتميــز بقدرتــه‬ ‫الفائقــة علــى التنظيــف دون ال�إ ضـرار بالملابــس‪ .‬وتســتخدم �أحيا ًنــا مســاحيق خاصــة للتنظيــف الجــاف‪ ،‬مثــل‬ ‫مســاحيق النشــا والملــح‪.‬‬ ‫وتتكــون ماكينــات التنظيــف الجــاف بمختلــف �أنواعهــا مــن �أربعــة �أج ـزاء �أساســية‪ ،‬هــي‪ :‬خ ـزان لخليــط‬ ‫المذيبــات‪ ،‬ومضخــة؛ لضــخ الخليــط خــلال ماكينــة التنظيــف‪ ،‬وحجــرة ترشــيح لفصــل الم ـواد والش ـوائب‬ ‫التــي تعلــق بخليــط المذيبــات‪ ،‬وحجــرة الغســيل ال�أســطوانية التــي يتــم وضــع الغســيل مــن خلالهــا‪ ،‬كمــا فــي‬ ‫الغســالات المنزليــة الحديثــة‪.‬‬ ‫‪27‬‬

‫أ�سئلة الوحدة‬ ‫السؤال ال�أول‪ :‬اختر رمز ال�إ جابة الصحيحة في كل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪ 1‬ما نوع الرابطة الناتجة عن اتحاد ذر َتي عنصر‪ ،‬عدده الذري ‪17‬؟‬ ‫�أ) تساهمية‪.‬‬

‫ب) قوى لندن‪.‬‬

‫ج) �أيونية‪.‬‬

‫د) فلزية‪.‬‬

‫‪ 2‬ما شكل الجزيء الفراغي الناتج من وجود �أربع مجموعات �إلكترونية حول الذ ّرة المركزية‪� ،‬إحداها‬ ‫زوج �إلكترونات غير رابط؟‬ ‫�أ) هرم ثلاثي القاعدة‪.‬‬

‫ب) مثلث مستوٍ‪.‬‬

‫ج) منحنٍ ‪.‬‬

‫د) رباعي ال�أوجه‪.‬‬

‫‪ 3‬ما رتبة الرابطة بين ذ ّرة الكربون و �إحدى ذ ّرتي ال�أكسجين في جزيء ‪CO2‬؟‬ ‫�أ) ‪1‬‬

‫ب) ‪2‬‬

‫ج) ‪3‬‬

‫د) ‪4‬‬

‫‪ 4‬ما الرابطة ال�أكثر قطبية فيما ي�أتي؟‬ ‫�أ) ‪O-F‬‬

‫ب) ‪N-F‬‬

‫ج) ‪C-F‬‬

‫د) ‪F-F‬‬

‫‪ 5‬ما نوع الرابطة ال ُمتوقّع تكوينها بين الذرتين في الشكل المجاور؟‬ ‫�أ) تساهمية‪.‬‬ ‫ج) تناسقية‪.‬‬

‫ب) �أيونية ‪.‬‬ ‫د ) فلزية‪.‬‬

‫‪ 6‬ما الصيغة الكيميائية لمركّب فوسفات الكالسيوم؟‬ ‫�أ) ‪Ca2(PO4)3‬‬

‫ب) ‪Ca3(PO4)2‬‬

‫ج) ‪Ca3P2‬‬

‫وضح المقصود بالمفاهيم ال�آتية‪:‬‬ ‫السؤال الثاني‪ّ :‬‬ ‫ُّ‬ ‫الرابطة ال�أولية‪ ،‬والكهروسالبية‪ ،‬والجزيء القطبي‪.‬‬ ‫السؤال الثالث‪ :‬ارسم رمز لويس �أو شكله لكل من ال�آتية‪ ، B :‬ــ ‪.F2 ، NOCl ، H‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪28‬‬

‫د) ‪Ca3PO4‬‬

‫السؤال الرابع‪� :‬أكمل الجدول ال�آتي الذي يحوي بعض المعلومات عن �أربعة مركّبات افتراضية‪ ،‬عل ًما �أ ّن‬ ‫ُّ‬ ‫(‪ )H‬تُمثل ذرة الهيدروجين‪ ،‬وعلى اعتبار �أ ّن الذرات في الجزيئات مختلفة في الكهروسالبية‪:‬‬ ‫المركّب‬ ‫الافتراضي‬

‫عدد أ�زواج‬ ‫ال�إ لكترونات غير‬ ‫الرابطة‬

‫‪XH2‬‬

‫لا يوجد‬

‫‪YH2‬‬

‫زوجان‬

‫‪MH3‬‬

‫شكل أ�زواج‬ ‫ال�إ لكترونات‬

‫شكل‬ ‫الجزيء‬

‫قطبية الجزيء‬

‫الزاوية‬ ‫المتوقّعة‬

‫مثلث مست ٍو‬

‫‪ZH3‬‬

‫هرم ثلاثي‬ ‫القاعدة‬

‫السؤال الخامس‪ :‬ت�أمل الشكل المجاور‪ ،‬ثم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪1 1‬ما نوع الرابطة (�أ)‪ ،‬والرابطة (ب)؟‬ ‫‪�2 2‬أيهما �أقوى الرابطة (�أ) �أم الرابطة (ب)؟‬ ‫‪3 3‬ما ت�أثير وجود الرابطة (ب) على درجة غليان ‪H2O‬؟‬ ‫الســؤال الســادس‪ :‬عنــد وضــع كميتيــن متســاويتين مــن المــاء ‪ H2O‬والبنتــان ‪ C5H12‬فــي وعاءيــن متماثليــن‪،‬‬ ‫ُّ‬ ‫وتعريضهمــا للهـواء الجــوي تحــت الظــروف نفســها‪� ،‬أيهمــا يتبخــر بشــكل �أســرع؟ لمــاذا؟‬ ‫السؤال السابع‪ :‬علِّل ما ي�أتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬

‫قطبية الجزيء ‪� NH3‬أعلى من قطبية الجزيء ‪.NF3‬‬ ‫الزاويــة بيــن الروابــط فــي جــزيء ‪� H2S‬أقــل مــن الزاويــة فــي ‪ ،PF3‬علــى الرغــم مــن تســاوي عــدد‬ ‫المجموعــات ال�إ لكترونيــة حــول الــذ ّرة المركزيــة فــي كل منهــا‪.‬‬ ‫المحلول المائي لـِ ‪ KI‬يوصل التيار الكهربائي‪ ،‬في حين المحلول المائي للسكر لا يوصل التيار الكهربائي‪.‬‬ ‫درجة غليان ‪� SiCl4‬أعلى من درجة غليان ‪ ،CH4‬على الرغم من �أ ّن كليهما غير قطبي‪.‬‬ ‫‪29‬‬

‫الســؤال الثامــن‪� :‬أي مــن جزيئــات الم ـواد ال�آتيــة قطبــي؟ ومــا نــوع قــوى التجــاذب الرئيســة بيــن جزيئــات‬ ‫ُّ‬ ‫كل منهــا؟‬ ‫‪BeH2 ، I2 ، NH3 ، CCl4 ، HF ، O3‬‬ ‫السؤال التاسع‪ :‬رتّب ال�آتية حسب المطلوب‪ ،‬مستخد ًما �إشارة �أكبر من (>)‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪( F2، Br2، Cl21 1‬حسب تزايد قوى لندن)‪.‬‬ ‫‪( CH3CH2OH ، CH4 ، C2H62 2‬حسب درجة الغليان)‪.‬‬ ‫‪( H-Br ، H-F ، H-Cl3 3‬حسب قطبية الرابطة)‪.‬‬ ‫السؤال العاشر‪ :‬لديك العنصران ال�إ فتراضيان (‪:)20X ،8Y‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪ 1‬ارسم رمز لويس لكل عنصر‪.‬‬ ‫‪ 2‬ما الصيغة الكيميائية للمركّب الناتج من اتحاد ‪ X‬مع‪Y‬؟‬ ‫‪ 3‬مثّل شكل لويس للمركّب الناتج من اتحاد ‪ X‬مع ‪.Y‬‬

‫‪30‬‬

‫تشــتهر مدينــة نابلــس بصناعــة الصّ ابــون‪ ،‬و ُيعــد تفاعــل هيدروكســيد الصّ وديــوم مــع‬ ‫ساســا فــي صناعتــه‪.‬‬ ‫زيــت ال ّزيتــون أ� ً‬ ‫كيــف تؤثــر زيــادة كم ّيــة هيدروكســيد الصّ وديــوم المســتخدمة أ�و نقصانهــا علــى‬ ‫جــودة الصّ ابــون؟‬ ‫‪31‬‬

‫الحسابات الكيميائية‬ ‫(‪)Stoichiometry‬‬ ‫الصناعــات الكيميائيــة حدي ًثــا يعــود لزيــادة‬ ‫ ‬ ‫يمتــاز علــم الكيميــاء بارتباطــه بالجوانــب التطبيقيــة‪ ،‬فتطـ ُّور ّ‬ ‫الاهتمــام بفــروع الكيميــاء المختلفــة‪ ،‬وتُعــد الحســابات الكيميائيــة مهمــة فــي عــدة جوانــب‪ ،‬كصناعــة‬ ‫ال�أدويــة والمنظفــات‪ ،‬وال�أســمدة‪ ،‬وغيرهــا‪ ،‬وكذلــك حســاب مكونــات المـواد المختلفــة؛ للتّ�أكــد مــن مطابقتها‬ ‫للمواصفــات المطلوبــة‪.‬‬ ‫فمــا الحســابات الكيميائيــة؟ ومــا �أهميتهــا؟ ومــا تطبيقاتهــا؟ هــذه التســاؤلات وغيرهــا‪ ،‬ســتتمكن مــن ال�إ جابــة‬ ‫عنهــا بعــد دراســتك هــذه الوحــدة‪ ،‬وســتكون قــاد ًرا علــى تحقيــق النتاجــات ال�آتيــة‪:‬‬ ‫الصيغ الجزيئية للمركّبات الكيميائية‪.‬‬ ‫ *تحديد ّ‬ ‫ *حساب المردود المئوي لنواتج التّفاعلات الكيميائية‪.‬‬ ‫ *تصميم مشروع عملي‪ ،‬يتم من خلاله قياس تركيز المادة‪ ،‬والتّ�أكد من مطابقتها لمواصفات معينة‪.‬‬ ‫وبعد دراستك هذه الوحدة‪ ،‬ستكون قاد ًرا على �أن‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬

‫والصيغــة الجزيئيــة‪ ،‬والمــادة المحــددة للتفاعــل‪ ،‬والمادة‬ ‫‪1‬تُ ّ‬ ‫بالصيغــة ال�أوليــة‪ّ ،‬‬ ‫وضــح المقصــود ّ‬ ‫الفائضــة‪ ،‬والمــردود المئوي‪.‬‬ ‫والصيغــة الجزيئية‪.‬‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة‪ّ ،‬‬ ‫‪2‬تُجــري حســابات كيميائيــة؛ ل�إ يجــاد ّ‬ ‫‪3‬تُجــري حســابات كيميائيــة تتعلــق بالتّفاعــلات ال�أيونيّــة فــي المحاليــل المائيّــة‪.‬‬ ‫‪4‬تُوظّــف المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة فــي حســاب المــادة المحــددة‪ ،‬والمــادة الفائضة‪ ،‬والمردود‬ ‫المئــوي للنّواتج‪.‬‬ ‫‪5‬تُقـ ِّرر عمل ًّيــا المــادة المحــددة خــلال تفاعــل كيميائــي‪ ،‬وتجــد المردود المئــوي ل�أحد النّواتج‪.‬‬ ‫‪6‬تُقـدِّر �أهميّــة تعييــن المــادة المحــددة‪ ،‬والمــردود المئــوي في مجــالات الحيــاة المختلفة‪.‬‬

‫‪32‬‬

‫ ‬

‫ ‬ ‫ ‬

‫(‪ :)1.2‬المعادلة الكيميائية ومفهوم المول (‪:)Chemical Equation & The Mole Concept‬‬

‫تعلمــت فــي صفــوف ســابقة كيف ّيــة كتابــة معادلــة كيميائيــة موزونــة‪ ،‬والاســتفادة منهــا فــي �إج ـراء‬ ‫بعــض الحســابات الكيميائيــة الكم ّيــة‪ .‬فمــا المعادلــة الكيميائيــة؟ ومــا النســب التــي تتفاعــل بهــا الم ـواد‬ ‫المتفاعلــة؟ لل�إ جابــة عــن هــذه التســاؤلات‪َ ،‬نفِّــ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)1‬المعادلة الكيميائية‪:‬‬

‫ت�أمل الشّ كل ال�آتي‪ ،‬ثم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬

‫‪- -1‬اكتــب معادلــة كيميائيــة موزونــة تصــف احت ـراق غــاز الميثــان ‪ ،CH­4‬بحيــث تكــون الطّاقــة‬ ‫جــز ًءا منهــا‪.‬‬ ‫‪- -2‬ما عدد جزيئات ال�أكسجين اللازمة للّتفاعل مع جزيء من الميثان؟‬ ‫‪- -3‬ما عدد مولات ال�أكسجين اللازمة للتّفاعل مع ‪ 4‬مول من غاز الميثان؟‬ ‫‪- -4‬ما عدد مولات الماء النّاتجة من تفاعل ‪ 2‬مول من الميثان؟‬ ‫يتّضــح لــك مــن النشــاط الســابق‪� ،‬أ ّن المعادلــة الكيميائية تُمثّل تعبي ًرا نوع ًّيــا وكم ًّيا للتفاعل الكيميائي‪،‬‬ ‫ ‬ ‫و�أ ّن المـواد تتفاعــل بعضهــا مــع بعــض بنســب كتليــة �أو موليــة ثابتــة؛ لتكويــن المركبــات المختلفــة‪ ،‬وبمــا �أ ّن‬ ‫الــذرات والجزيئــات متناهيــة فــي الصغــر‪ ،‬ولا نســتطيع قيــاس كُتلهــا عمل ًّيــا‪ ،‬فلقــد تــم الاتفــاق علــى اســتخدام‬ ‫مصطلــح المــول كوحــدة قيــاس عمليــة لكميّــة المــادة‪ ،‬والــذي يمثّــل عــدد �أفوجــادرو‬ ‫عدد �أفوجادرو‬ ‫مــن الــذرات �أو الجزيئــات �أو ال�أيونــات‪ .‬فكتلــة مــول واحــد مــن ذرات عنصــر تســاوي‬ ‫يساوي‬ ‫عدديًّــا كتلتــه الذريــة النســبية بوحــدة الغرامــات‪ ،‬وتُس ـ ّمى الكتلــة الموليــة للعنصــر‪،‬‬ ‫‪23‬‬ ‫‪10 × 6.023‬‬ ‫بينمــا الكتلــة الموليــة للمركــب تســاوي مجمــوع الكتــل الموليــة لمكوناتــه بالغرامــات‪.‬‬ ‫‪33‬‬

‫مثــال (‪ُ :)1‬ي َع ـ ُّد غــاز الميثــان­ال ُمك ـ ِّون ال�أساســي للغــاز الطّبيعــي‪ ،‬و ُيســتخدم هــذا الغــاز فــي تحضيــر‬ ‫عــدد مــن المركّبــات العضويــة‪ ،‬فـ إ�ذا �أخــذت عينــة مقدارهــا ‪ 160‬غــم مــن الميثــان‪ ،‬فمــا عــدد جزيئــات‬ ‫الميثــان فــي العينــة؟‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪--1‬الكتلة المولية للميثان ‪ 16 = 12 × 1 + 1 × 4 = CH­4‬غم‪/‬مول‪.‬‬ ‫‪--2‬عدد مولات الميثان = كتلة العينة ÷ الكتلة المولية للميثان‬

‫= ‪ 160‬غم ÷ ‪ 16‬غم‪/‬مول = ‪ 10‬مول‪� .‬إذا تــم وضــع عــدد �أفوجــادرو مــن‬ ‫ورق الكتــاب المدرســي بعضهــا‬ ‫‪--3‬عدد جزيئات الميثان = عدد مولات الميثان × عدد �أفوجادرو‪.‬‬ ‫فــوق بعــض‪ ،‬ســيصل ارتفاعهــا‬ ‫ل�أكثــر مــن �أربعمئــة مليــون مــرة‬ ‫عدد جزيئات الميثان = ‪ 10‬مول × ‪ 1023 × 6.023‬جزيء‪/‬مول‬ ‫بيــن ال�أرض والشــمس‪.‬‬

‫= ‪ 1024 × 6.023‬جزيء‪.‬‬

‫سؤال يحتوي الحليب على عدة عناصر غذائية مهمة‪ ،‬منها س ّكر اللاكتوز ‪،­C­12H22­O­11‬‬ ‫احسب كتلة ‪ 10‬جزيئات من هذا الس ّكر‪.‬‬ ‫تعلمــت فــي صفــوف ســابقة حســاب النّســبة المئويــة ال ُكتليــة للعنصــر فــي �أحــد مركباتــه‪ ،‬و�أهم ّيتهــا‬ ‫ ‬ ‫الصناعيــة والاقتصاديّــة‪ ،‬فمث ـ ًلا‪ :‬فــي المركــب ‪ ،NO2‬تكــون النســبة الموليــة بيــن ال�أكســجين والنيتروجيــن‬ ‫ّ‬ ‫‪ ،1:2‬وهــي النســبة الذريــة نفســها بينهمــا‪ ،‬بينمــا النســبة الكتليــة بينهمــا ‪ ،14:32‬فــي حيــن النّســبة المئويــة‬ ‫ال ُكتليــة لل�أكســجين فــي المركــب ‪.% 69.6‬‬

‫مثــال (‪ُ :)2‬يســتخدَم حمــض الكبريتيــك ‪ H­2SO­4‬فــي كثيــر مــن الصناعــات‪ ،‬منهــا صناعــة‬ ‫الســيارات‪ ،‬مــا النّســبة المئويــة الكتليــة للكبريــت فــي الحمــض ‪H­2SO­4‬؟‬ ‫بطاريــات ّ‬ ‫الحل‪:‬‬

‫‪- -1‬النّسبة المئوية الكتلية للكبريت في ‪H­2SO­4‬‬ ‫= (كتلة الكبريت في ‪ ÷ H­2SO­4‬الكتلة المولية لـ ‪% 100 × )H­2SO­4‬‬ ‫= (‪% 32.7 = % 100 × )98÷32‬‬ ‫‪34‬‬

‫الصفــات المهمــة‪ ،‬مثــل‬ ‫ســؤال يمتــاز النّحــاس بعديـ ٍد مــن ّ‬ ‫قدرتــه العاليــة علــى توصيــل الحــرارة والكهربــاء؛ لــذا يدخــل‬ ‫النّحــاس فــي عــدة صناعــات مختلفــة‪ .‬ويمكــن اســتخلاص‬ ‫النّحــاس مــن خامــات مختلفــة‪ ،‬مثــل‪ :‬البيريــت ‪CuFeS­2‬‬ ‫والبورنيــت ‪ ،Cu­5FeS­4‬مــا النّســبة المئويــة الكتليــة للنّحــاس فــي‬ ‫كل خامــة؟‬

‫(‪ :)2.2‬الصّ يغة ال�أولية والصّ يغة الجزيئية للمركبات الكيميائية‬ ‫(‪:)Empirical and Molecular Formulas‬‬

‫تعلمــت ســابقًا كتابــة عــدد مــن صيــغ المركّبــات الكيميائيــة‪ ،‬حيــث تُب ِّيـ ُـن صيغــة المر ّكــب نــوع‬ ‫ ‬ ‫الصيغــة‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة‪ ،‬و ّ‬ ‫الــذرات المك ِّونــة لــه‪ ،‬وعددهــا‪ ،‬وســتتعرف فــي هــذه الوحــدة �إلــى كيفيــة حســاب ّ‬ ‫الجزيئيــة للمركّبــات الكيميائيــة‪.‬‬

‫ ‬ ‫ ‬

‫الصّ يغة ال�أولية (‪:)Empirical Formula‬‬

‫الصيغة ال�أولية للمركّبات الكيميائية‪َ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬ ‫وللتّعرف �إلى مفهوم ّ‬ ‫نشاط (‪ :)2‬الصّ يغة ال�أولية للمركبات الكيميائية‪:‬‬

‫ادرس الجدول ال�آتي‪ ،‬ثم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬ ‫اسم المركب‬

‫صيغته الكيميائية‬

‫الماء‬

‫‪H­2O‬‬

‫فوق أ�كسيد الهيدروجين‬

‫‪H­2O­2‬‬

‫صيغته البنائية‬

‫‪35‬‬

‫‪- -1‬اكتب �أبسط نسبة عددية بين مولات ال�أكسجين‪ ،‬ومولات الهيدروجين في كل من الماء‪ ،‬وفوق‬ ‫�أكسيد الهيدروجين‪.‬‬ ‫الصيغة التي تمثّل �أبسط نسبة مولية بين العناصر المك ِّونة لكل مركّب‪.‬‬ ‫‪- -2‬اكتب ّ‬ ‫الصيغة ال�أولية للمركّبات الكيميائية‪.‬‬ ‫الصيغة التي توصلت لها في البند ‪ 2‬تُسمى ّ‬ ‫‪�- -3‬إذا علمت �أ ّن ّ‬ ‫اقترح تعريفًا لها‪.‬‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة للمركبــات ال�آتيــة‪ :‬البيوتــان ‪ ،C­4H10‬وسـ ّكر الجلوكــوز ‪ ،C6H12O6‬وال�أمونيــا‬ ‫ســؤال اكتــب ّ‬ ‫‪.NH3‬‬ ‫الصيغة ال�أولية للمركّبات الكيميائية عمل ًّيا‪َ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬ ‫ولكي تتعرف �إلى طريقة تحديد ّ‬

‫ ‬

‫نشاط (‪ :)3‬تحديد الصّ يغة ال�أولية لكلوريد المغنيسيوم‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫شــريط مــن المغنيســيوم‪ ،‬وحمــض الهيدروكلوريــك ‪ HCl‬المخ ّفف‪،‬‬ ‫حســاس‪،‬‬ ‫ودورق زجاجــي‪ ،‬وك�أس زجاجــي‪ ،‬ومصــدر حـرارة‪ ،‬وميـزان ّ‬ ‫وقطّـ�ارة‪ ،‬وورق زجـ�اج‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪- -1‬خذ قطعة من المغنيسيوم‪ ،‬ونظّف سطحها بورق ال ّزجاج‪.‬‬ ‫الحساس‪ ،‬وسجل كتلتها (ك­‪.)1‬‬ ‫‪- -2‬جد كتلة الك�أس وهي فارغة باستخدام الميزان ّ‬ ‫الحساس‪.‬‬ ‫‪- -3‬جد كتلة الك�أس مع عينة المغنيسيوم (ك­‪ ،)2‬باستخدام الميزان ّ‬ ‫‪- -4‬احسب كتلة المغنيسيوم (ك­‪ = )3‬ك­‪ – 2‬ك­‪.1‬‬ ‫‪�- -5‬أضــف ‪-‬باســتخدام القطّــارة‪ -‬محلــول حمــض الهيدروكلوريــك المخفــف‪� ،‬إلــى قطعــة المغنيســيوم‬ ‫الموجــودة فــي الــك�أس‪ ،‬حتــى تتفاعــل قطعــة المغنيســيوم بشــكل كامــل‪.‬‬ ‫‪36‬‬

‫‪- -6‬ســخّ ن الــك�أس باســتخدام مصــدر الحـرارة حتــى يتبخــر المــاء الموجــود فــي الــك�أس‪ ،‬ثــم جــد كتلــة‬ ‫الــك�أس بمــا يحتويــه مــن كلوريــد المغنيســيوم (ك­‪.)4‬‬ ‫‪- -7‬احسب كتلة كلوريد المغنيسيوم ( ك­‪ = )5‬ك­­‪ - 4‬ك­‪­­1‬‬ ‫‪- -8‬احسب كتلة الكلور في كلوريد المغنيسيوم (ك­‪ = )6‬ك­‪ -5‬ك­‬ ‫‪­3‬‬ ‫ولتحديد الصّ يغة ال�أولية لكلوريد المغنيسيوم‪ ،‬استخدم الخطوات ال�آتية‪:‬‬ ‫• •احسب عدد مولات كل من الكلور والمغنيسيوم‪.‬‬ ‫• •اقسم عدد مولات كل منهما على �أقل عدد مولات‪.‬‬ ‫• •ح ّول ناتج القسمة �إلى �أرقام صحيحة‪.‬‬

‫الصيغة ال�أولية لكلوريد المغنيسيوم‪.‬‬ ‫• •اكتب ّ‬ ‫ّ‬ ‫ويوضح المثال ال�آتي طريقة إ�يجاد الصّ يغة ال�أولية نظريًّا‪.‬‬ ‫مثــال (‪ :)3‬تُعـ ّد مدينــة يافــا مــن �أكثــر المــدن الفلســطينية شُ ــهر ًة‬ ‫فــي زراعــة الحمضيــات‪ ،‬كالبرتقــال‪ ،‬والليمــون التــي تحتــوي علــى‬ ‫عــدة عناصــر غذائيــة مهمــة‪ ،‬مثــل فيتاميــن ج‪ .‬عنــد تحليــل عينــة‬ ‫مــن هــذا الفيتاميــن‪ُ ،‬و ِج ـ َد �أنّهــا تحتــوي كتل ًّيــا علــى ‪% 40.92‬‬ ‫كربــون‪ ،‬و‪ % 4.58‬هيدروجيــن و ‪� % 54.5‬أكســجين‪ .‬فمــا‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة لفيتاميــن ج؟‬ ‫ّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬تحديــد كتلــة العناصــر المك ِّونــة للعينــة‪ ،‬ف ـ إ�ذا فرضنــا وجــود عينــة كتلتهــا ‪100‬غــم مــن فيتاميــن ج‪،‬‬ ‫فتكــون كتلــة الكربــون والهيدروجيــن وال�أكســجين تســاوي ‪ 40.92‬غــم‪ ،‬و‪ 4.58‬غــم‪ ،‬و‪ 54.5‬غــم‪،‬‬ ‫علــى التوالــي‪.‬‬ ‫‪- -2‬حساب عدد مولات كل عنصر‪.‬‬ ‫عدد مولات العنصر = كتلة العنصر ÷ كتلته المولية‬ ‫عدد مولات الكربون = ‪ 40.92‬غم ÷ ‪ 12‬غم‪/‬مول = ‪ 3.41‬مول‪.‬‬ ‫‪37‬‬

‫عدد مولات الهيدروجين = ‪ 4.58‬غم ÷ ‪ 1‬غم‪/‬مول = ‪ 4.58‬مول‪.‬‬ ‫عدد مولات ال�أكسجين = ‪ 54.5‬غم ÷ ‪ 16‬غم‪/‬مول = ‪ 3.41‬مول‪.‬‬ ‫‪- -3‬قسمة عدد المولات على �أقل عدد مولات‪ ،‬وهو ‪3.41‬‬ ‫الكربون‪ ،1 = 3.41÷3.41 :‬وال�أكسجين‪ ،1 = 3.41÷3.41 :‬والهيدروجين‪1.34 = 3.41÷4.58 :‬‬ ‫‪- -4‬يجب �أن تمثَّل النّسبة العددية للعناصر ب�أرقام صحيحة‪ ،‬فيتم ضرب القيم السابقة بالعدد ‪.3‬‬ ‫الصيغة ال�أولية لفيتامين ج هي ‪.C­3H­4O­3‬‬ ‫‪ ،)CH­1.34O(­ × 3‬وبذلك تكون ّ‬ ‫ابحث في �أهمية فيتامين ج‪.‬‬ ‫ســؤال ُيســتخدم غــاز الفريــون للتّبريــد فــي الثّلاجــات‪ ،‬ويتك ـ ّون هــذا الغــاز مــن الكربــون والكلــور والفلــور‬ ‫فقــط‪ .‬تــم تحليــل عينــة مــن هــذا الغــاز‪ ،‬كتلتهــا ‪ 4.263‬غــم‪ ،‬ووجــد �أنّهــا تحتــوي علــى ‪ 0.423‬غــم مــن‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة لغــاز الفريــون؟‬ ‫الكربــون‪ ،‬و‪ 2.5‬غــم مــن الكلــور‪ .‬مــا ّ‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة لبعــض المركّبــات الكيميائيــة‪ ،‬بمعرفــة نــوع العناصــر المك ِّونــة لهــا‪ ،‬وقيــاس‬ ‫ ‬ ‫يتــم تحديــد ّ‬ ‫كتلــة كل منهــا بشــكل مباشــر‪ ،‬كمــا تــم فــي النشــاط (‪ .)3‬ولكــن فــي حــالات �أخــرى مثــل المركّبــات‬ ‫العضويــة‪ ،‬يتــم قيــاس كتلــة كل مــن العناصــر المك ِّونــة للمركــب بشــكل غيــر مباشــر‪ ،‬كمــا يوضــح الشّ ــكل‬ ‫(‪ ،)1‬وذلــك بحــرق عينــة مــن المر ّكــب معلومــة الكتلــة حر ًقــا تا ًّمــا‪ ،‬و َتمـ ُّر الغــازات النّاتجــة مــن عمليــة الاحتـراق‬ ‫مــن خــلال �أنبوبيــن‪ ،‬يحتــوي ال�أنبــوب ال�أول علــى كتلــة معلومــة مــن كبريتــات الكالســيوم اللامائيــة‪ ،‬حيــث‬ ‫يعمــل علــى امتصــاص بخــار المــاء‪ ،‬بينمــا يحتــوي ال�أنبــوب الثانــي علــى كتلــة معلومــة مــن هيدروكســيد‬ ‫الصوديــوم؛ لامتصــاص غــاز ثانــي �أكســيد الكربــون النّاتــج مــن عمليــة الاحت ـراق‪.‬‬ ‫ّ‬

‫‪38‬‬

‫الشكل (‪ :)1‬عملية حرق عينة من مركّب عضوي؛ ل�إ يجاد صيغته ال�أولية‬

‫مثــال (‪ :)4‬تشــتهر مدينــة الخليــل بزراعــة العنــب الــذي ُيســتخدَم‬ ‫كغــذاء‪ ،‬و �إنتــاج بعــض المـواد كحمــض ال�أســتيك‪� ،‬إذا تــم حــرق عينــة‬ ‫مــن الحمــض النقــي‪ ،‬كتلتهــا ‪ 0.30‬غــم‪ ،‬و ُجمــع غــاز ثانــي �أكســيد‬ ‫الكربــون وبخــار المــاء النّاتــج‪ ،‬فكانــت كتلــة كل منهمــا ‪ 0.44‬غــم و‬ ‫‪ 0.18‬غــم علــى التوالــي‪ .‬ف ـ إ�ذا علمــت �أ ّن حمــض ال�أســتيك يتكــون‬ ‫مــن الكربــون والهيدروجيــن وال�أكســجين فقــط‪ِ ،‬ج ـ ْد حســاب ًّيا صيغتــه‬ ‫ال�أوليــة‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪�- -1‬إيجاد كتلة كل عنصر من مكونات الحمض في العينة‪.‬‬ ‫الكربون × كتلة ثاني �أكسيد الكربون‬ ‫كتلة الكربون = النّسبة المئوية الكتل ّية للكربون في ثاني �أكسيد‬ ‫­‬ ‫= (‪ 0.12 = 0.44 × 0.273 = 0.44 × )44 ÷12‬غم‪.‬‬ ‫الماء × كتلة الماء‬ ‫كتلة الهيدوجين = النّسبة المئوية الكتل ّية للهيدروجين في‬ ‫­‬ ‫= (‪ 0.02 = 0.18 × 0.11 = 0.18 × )18÷2‬غم‪.‬‬ ‫َف ِّك ْر‪:‬‬ ‫كتلة ال�أكسجين = كتلة العينة – (كتلة الكربون ‪ +‬كتلة الهيدروجين)‬ ‫لمــاذا لــم يتــم حســاب‬ ‫كتلــة ال�أكســجين مــن‬ ‫= ‪ 0.16 = )0.02 + 0.12( – 0.30‬غم‬ ‫كتلــة المــاء �أو مــن كتلــة‬ ‫‪- -2‬حساب عدد مولات كل عنصر‪.‬‬ ‫ثانــي �أكســيد الكربــون �أو‬ ‫مــن كتلتيهمــا م ًعــا؟‬ ‫عدد مولات العنصر = كتلة العنصر ÷ كتلته المولية‬ ‫‪39‬‬

‫عدد مولات الكربون = ‪ 0.12‬غم ÷ ‪ 12‬غم‪/‬مول= ‪ 0.01‬مول‪.‬‬ ‫عدد مولات الهيدروجين = ‪ 0.02‬غم ÷ ‪1‬غم‪/‬مول = ‪ 0.02‬مول‪.‬‬ ‫عدد مولات ال�أكسجين = ‪ 0.16‬غم ÷ ‪ 16‬غم‪/‬مول = ‪ 0.01‬مول‪.‬‬ ‫‪- -3‬قسمة عدد مولات كل عنصر على �أقل عدد مولات‪ ،‬وهو ‪0.01‬‬ ‫الكربون‪ ،1 = 0.01 ÷ 0.01 :‬وال�أكسجين‪ ،1 = 0.01 ÷ 0.01 :‬والهيدروجين‪2 = 0.01 ÷ 0.02 :‬‬ ‫الصيغة ال�أولية لحمض ال�أستيك هي‪.CH2O :‬‬ ‫‪- -4‬وعليه‪ ،‬تكون ّ‬

‫الجزيئية (‪:)Molecular Formula‬‬ ‫الصّ يغة ُ‬

‫ ‬

‫الصيغــة ال�أوليــة تحــدد �أنـواع العناصــر المك ِّونــة للمر ّكــب الكيميائــي‪ ،‬ب�أبســط نســبة عدديــة‬ ‫ ‬ ‫�إذا كانــت ّ‬ ‫الصيغــة ال ُجزيئيــة تحــدد �أن ـواع العناصــر المك ِّونــة لــه‪ ،‬والنّســب الموليــة الحقيقيــة لــكل منهــا‪.‬‬ ‫بينهــا‪ ،‬ف ـ إ� ّن ّ‬ ‫الصيغــة ال ُجزيئيــة للمر ّكــب الكيميائــي‪ ،‬بمعرفــة كل مــن صيغتــه ال�أوليــة وكتلتــه الموليــة‪ ،‬ويمكــن‬ ‫ويتــم تحديــد ّ‬ ‫حســاب الكتلــة الموليــة للمر ّكــب باســتخدام عــدة طــرق‪ ،‬منهــا الخ ـواص الجامعــة للمحاليــل التــي ســوف‬ ‫الصيغــة الجزيئيــة للمركّبــات‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة و ّ‬ ‫تتعــرف �إليهــا فــي الوحــدة الثالثــة‪ .‬ولتتعــرف علــى العلاقــة بيــن ّ‬ ‫الكيميائيــة‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)4‬العلاقة بين الصّ يغة ال�أولية والصّ يغة الجزيئية للمركبات الكيميائية‪:‬‬ ‫ت�أ ّمل الجدول ال�آتي‪ ،‬ثم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬ ‫الصيغة‬ ‫ّ‬ ‫ال�أولية‬

‫للصيغة‬ ‫الكتلة المولية ّ‬ ‫ال�أولية (غم‪/‬مول)‬

‫الصيغة‬ ‫ّ‬ ‫الجزيئية‬

‫للصيغة‬ ‫الكتلة المولية ّ‬ ‫ال ُجزيئية (غم‪/‬مول)‬

‫‪NO­2‬‬ ‫‪P­2O­5‬‬ ‫‪K­2O‬‬

‫‪46‬‬

‫‪N­2­O­4‬‬

‫‪92‬‬

‫‪142‬‬

‫الصيغة ال�أولية‬ ‫عدد تكرار ّ‬ ‫الصيغة الجزيئية (ن)‬ ‫في ّ‬

‫‪94‬‬

‫‪�- -1‬أكمل الفراغات في الجدول‪.‬‬ ‫للصيغة ال�أولية‪.‬‬ ‫للصيغة ال ُجزيئية والكتلة المولية ّ‬ ‫‪- -2‬جد العلاقة بين الكتلة المولية ّ‬ ‫الصيغة ال�أولية‪.‬‬ ‫الصيغة ال ُجزيئية و ّ‬ ‫‪- -3‬اكتب العلاقة بين ّ‬ ‫‪40‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬

‫الصيغــة ال ُجزيئيــة لفيتاميــن ج‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن كتلتــه‬ ‫مثــال (‪ :)5‬بالاعتمــاد علــى المثــال رقــم (‪ ،)3‬حــدد ّ‬ ‫الموليــة ‪ 176‬غم‪/‬مــول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫للصيغة ال�أولية ‪ 88 = 12 × 3 + 1 × 4 + 16 × 3 = C­3H­4O­3‬غم‪/‬مول‪.‬‬ ‫‪- -1‬الكتلة المولية ّ‬ ‫للصيغة ال�أولية للمركّب‬ ‫للصيغة الجزيئية للمركّب ÷ الكتلة المولية ّ‬ ‫‪- -2‬ن = الكتلة المولية ّ‬ ‫= ‪ 176‬غم‪/‬مول ÷ ‪ 88‬غم‪/‬مول = ‪2‬‬ ‫‪C6H­8­O­6­ = (C‬‬ ‫الصيغة ال ُجزيئية لفيتامين ج = ن × صيغته ال�أولية = ‪H O ) × ­2‬‬ ‫‪ّ - -3‬‬ ‫‪­­ ­3 ­4 ­3‬‬

‫­‪ ،CH‬وكتلتــه الموليــة ‪60‬‬ ‫الصيغــة ال ُجزيئيــة لحمــض ال�أســتيك‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن صيغتــه ال�أوليــة ‪O‬‬ ‫ســؤال �أوجــد ّ‬ ‫­‬ ‫‪­2‬‬ ‫غم‪/‬مول‪.‬‬

‫(‪ :)3.2‬الحسابات الكيميائية المبنية على المعادلة الكيميائية الموزونة‪:‬‬ ‫ساســا للحســابات الكيميائيــة‪ ،‬التــي مــن خلالهــا يتــم حســاب‬ ‫ ‬ ‫تُعــد المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة �أ ً‬ ‫كم ّيــات المــواد المتفاعلــة والنّاتجــة‪ ،‬كمــا يوضــح المثــال ال�آتــي‪:‬‬ ‫مثــال (‪ :)6‬تقــوم النّباتــات بعمليــة التّمثيــل الضوئــي‪ ،‬التــي يتــم بوســاطتها تصنيــع ســكر الجلوكــوز مــن‬ ‫تفاعــل ثانــي �أكســيد الكربــون والمــاء‪ ،‬بوجــود الضــوء‪ ،‬حســب المعادلــة الكيميائيــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫)‪6O2(g)+ C­6H­12­O­6(aq‬‬

‫ضوء‬

‫)‪6H­2­O­(l) + 6CO­2)­g‬‬

‫�إذا اســتهلكت نبتــة خــلال عمليــة التّمثيــل الضوئــي ‪ 37.8‬غـ�م مـ�ن ثانـ�ي �أكسـ�يد الكربـ�ون ‪ ، CO­2‬بوجــود‬ ‫كم ّيــة كافيــة مــن المــاء وضــوء الشــمس‪ ،‬احســب كم ّيــة سـ ّكر الجلوكــوز ‪ C­6H­12­O­6‬الناتجــة‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن‬ ‫الكتلــة الموليــة لــكل مــن ثانــي �أكســيد الكربــون وس ـ ّكر الجلوكــوز هــي ‪ 44‬غم‪/‬مــول و‪ 180‬غم‪/‬مــول‪،‬‬ ‫علــى التّوالــي‪.‬‬ ‫‪41‬‬

‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬يجب التّ�أكد من �أ ّن المعادلة الكيميائية موزونة‪.‬‬ ‫‪- -2‬عدد مولات ثاني �أكسيد الكربون = كتلة ثاني �أكسيد الكربون ÷ كتلته المولية‬ ‫= ‪ 37.8‬غم ÷ ‪ 44‬غم‪/‬مول = ‪ 0.86‬مول‪.‬‬ ‫‪- -3‬يتبيــن مــن المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة �أ ّن ‪ 1‬مــول مــن سـ ّكر الجلوكــوز ينتــج مــن تفاعــل ‪ 6‬مــول مــن‬ ‫ثانــي �أكســيد الكربــون‪.‬‬ ‫‪.)­CO‬‬ ‫‪ 6 ÷ ­C‬مول‬ ‫�إذن‪ ،‬عدد مولات س ّكر الجلوكوز = ‪ 0.86‬مول ‪ 1 ( × CO­2‬مول ‪H O‬‬ ‫­‬ ‫‪­2‬‬ ‫‪­ ­6 ­12 ­6‬‬ ‫= ‪ 0.143‬مول من س ّكر الجلوكوز‪.‬‬ ‫‪- -4‬حساب كتلة س ّكر الجلوكوز‪.‬‬ ‫كتلة س ّكر الجلوكوز = عدد مولات س ّكر الجلوكوز × كتلته المولية‬ ‫= ‪ 0.143‬مول × ‪( 180‬غم‪/‬مول) = ‪ 25.74‬غم‪.‬‬ ‫ابحث في العوامل المؤثرة في كمية �إنتاج س ّكر الجلوكوز خلال عملية التّمثيل الضوئي‪.‬‬ ‫ســؤال يكثــر الحجــر الجيــري فــي جبــال فلســطين‪ ،‬وتُعــد‬ ‫كربونــات الكالســيوم ‪� CaCO­3‬إحــدى مكوناتــه ال ّرئيســة التــي‬ ‫تُســتخدم ل�إ نتــاج �أكســيد الكالســيوم ‪ CaO‬الــذي ُيســتخدم فــي‬ ‫عــدة تطبيقــات‪ ،‬مثــل‪ :‬صناعــة ال�إ ســمنت‪ ،‬وتحضيــر هيدروكســيد‬ ‫الكالســيوم‪ ،‬وصناعــة ال ّزجــاج‪ ،‬وتتحلــل كربونــات الكالســيوم بوجــود‬ ‫الح ـرارة ل�إ نتــاج �أكســيد الكالســيوم وثانــي �أكســيد الكربــون‪.‬‬ ‫‪- -1‬اكتب معادلة كيميائية موزونة تصف تحلل كربونات الكالسيوم بالحرارة‪.‬‬ ‫‪- -2‬احسب كتلة كربونات الكالسيوم اللازمة ل�إ نتاج ‪ 100‬كغم من �أكسيد الكالسيوم‪.‬‬ ‫‪42‬‬

‫ ‬

‫الحسابات الكيميائية في المحاليل المائ ّية‪:‬‬

‫تعلمــت ســابقًا �أ ّن المركّبــات ال�أيونيــة غال ًبــا مــا تــذوب فــي المــاء‪ ،‬مكونــة محاليــل مائيّــة‪ ،‬والمحلــول‬ ‫ ‬ ‫هــو خليــط متجانــس مــن مادتيــن �أو �أكثــر‪ .‬وللتّعبيــر عــن تركيــز المحلــول‪ ،‬تســتخدم عــدة صيــغ‪ ،‬منهــا‬ ‫المولاريّــة والتــي تســاوي عــدد مــولات ال ُمــذاب الموجــودة فــي لتــر مــن المحلــول‪.‬‬ ‫المولاريّة = عدد مولات ال ُمذاب ÷ حجم المحلول (باللتر)‬ ‫ـب ‪ 5.85‬غــم مــن ملــح الطعــام ‪ NaCl‬فــي ك ّميــة مــن المــاء‪ ،‬للحصــول علــى محلــول‬ ‫مثــال (‪� :)7‬أذيـ َ‬ ‫حجمــه ‪ 200‬ســم‪ ،3‬احســب تركيــز المحلــول بالمولاريّــة‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫عدد مولات الملح = كتلة الملح ÷ كتلته المولية‬ ‫= ‪ 5.85‬غم÷ ‪ 58.5‬غم‪/‬مول = ‪ 0.1‬مول‪.‬‬ ‫= ‪ 200‬سم‪ 1000 ÷ 3‬سم‪/3‬لتر = ‪ 0.2‬لتر‪.‬‬ ‫حجم المحلول باللتر‬ ‫تركيز المحلول بالمولاريّة = عدد مولات ال ُمذاب ÷ حجم المحلول (باللتر)‬ ‫= ‪ 0.1‬مول ÷ ‪ 0.2‬لتر = ‪ 0.5‬مول‪ /‬لتر‪.‬‬

‫الصابون‪ ،‬ما كتلة‬ ‫الصوديوم ‪ NaOH‬في عدة صناعات‪ ،‬منها صناعة ّ‬ ‫سؤال ُيستخدم هيدوكسيد ّ‬ ‫هيدروكسيد الصوديوم اللازمة لتحضير محلول مائي حجمه ‪ 500‬سم‪ 3‬وتركيزه ‪ 0.6‬مول‪/‬لتر؟‬ ‫الصــف العاشــر �أ ّن المــاء ُيعـ ُّد وسـ ًطا مناسـ ًبا لحــدوث التّفاعــلات الكيميائيــة؛ لقدرتــه‬ ‫ ‬ ‫تعلمــت فــي ّ‬ ‫علــى �إذابــة عــدد كبيــر مــن المركّبــات الكيميائيــة‪ ،‬كالحمــوض والقواعــد وال�أمــلاح‪ .‬ولتتعــرف �إلــى التّفاعــلات‬ ‫الكيميائيــة فــي المحاليــل المائ ّيــة‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬

‫‪43‬‬

‫نشاط )‪ :(5‬التّفاعلات الكيميائية في المحاليل المائ ّية‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫الفضة‪ ،AgNO­3‬وماء مقطّر‪ ،‬ودورق حجمي‬ ‫كلوريد الصوديوم ‪ ،NaCl‬ونترات ّ‬ ‫حساس‪.‬‬ ‫عدد ‪ ،2‬وك�أس زجاجي‪ ،‬ومخبار مد ّرج‪ ،‬وميزان ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫الصوديــوم‪ ،‬تركيــزه ‪ 0.1‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬ب إ�ذابــة ‪ 0.585‬غــم مــن كلوريــد‬ ‫‪ّ --1‬‬ ‫حضــر محلــو ًلا مائ ًّيــا مــن كلوريــد ّ‬ ‫الصوديــوم فــي كم ّيــة مــن المــاء المقطّــر للحصــول علــى محلــول حجمــه ‪ 100‬ســم‪.3‬‬ ‫ّ‬ ‫الفضــة فــي‬ ‫الفضــة‪ ،‬تركيــزه ‪ 0.1‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬ب إ�ذابــة ‪ 1.7‬غــم مــن نتـرات ّ‬ ‫حضـ ْر محلــو ًلا مائ ًّيــا مــن نتـرات ّ‬ ‫‪ّ --2‬‬ ‫كميّــة مــن المــاء المقطّــر؛ للحصــول علــى محلــول حجمه ‪ 100‬ســم‪.3‬‬ ‫الصوديوم في الك�أس ال ّزجاجي‪.‬‬ ‫‪--3‬ضع باستخدام المخبار المد ّرج ‪ 50‬سم‪ 3‬من محلول كلوريد ّ‬ ‫‪�--4‬أ ْ​ْ‬ ‫الفضة‪.‬‬ ‫ضف �إلى الك�أس ‪ 50‬سم‪ 3‬من محلول نترات ّ‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪- -1‬ما دلالة حدوث التفاعل الكيميائي؟‬ ‫‪- -2‬اكتب معادلة كيميائية موزونة تصف التّفاعل‪.‬‬ ‫‪- -3‬ماذا ُيسمى هذا النوع من التّفاعلات الكيميائية؟‬ ‫الفضة)‪.‬‬ ‫‪- -4‬بالاعتماد على المعادلة الكيميائية الموزونة‪ ،‬احسب كتلة ال ّراسب (كلوريد ّ‬ ‫مثــال (‪ُ :)8‬يســتخدم هيدروكســيد ال ّذهــب (‪ Au(OH)­3 )III‬فــي عــدة تطبيقــات‪ ،‬منهــا الطّــلاء الكهربائي‬ ‫للمعــادن‪ .‬وتُبيــن المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة ال�آتيــة طريقــة تحضيــر هيدروكســيد ال ّذهــب مــن �إحــدى‬ ‫خامــات الذهــب‪:‬‬ ‫)‪2Au(OH)3(s)+ 6NaCl(aq)+ 2KCl(aq)+ 3CO2(g‬‬

‫‪2KAuCl4(aq)+ 3Na2CO3(aq)+ 3H2O‬‬

‫الصوديــوم‪،‬‬ ‫احســب كتلــة هيدروكســيد ال ّذهــب الناتجــة مــن �إضافــة كم ّيــة كافيــة مــن محلــول كربونــات ّ‬ ‫�إلــى ‪ 500‬ســم‪ 3‬مــن محلــول ‪ ،KAuCl4‬تركيــزه ‪ 0.3‬مــول‪ /‬لتــر‪.‬‬ ‫‪44‬‬

‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬عدد مولات ‪ = KAuCl4‬التركيز × الحجم (باللتر)‬ ‫= ‪ 0.3‬مول‪/‬لتر × ‪ 0.5‬لتر = ‪ 0.15‬مول‪.‬‬ ‫‪- -2‬من المعادلة الكيميائية الموزونة‪ ،‬نلاحظ �أ ّن عدد مولات ‪ = Au(OH)3‬عدد مولات­‪KAuCl4‬‬ ‫= ‪ 0.15‬مول‪.‬‬ ‫‪- -3‬كتلة هيدروكسيد ال ّذهب = عدد المولات × كتلته المولية = ‪ 0.15‬مول × ‪ 248‬غم‪/‬مول‬ ‫= ‪ 37.2‬غم‪.‬‬ ‫ســؤال ُيســتخدم يوديــد ال ّرصــاص كمــادة ُمل ِّونــة فــي صناعــة‬ ‫الدّهانــات‪ ،‬حيــث ُيلـ ِّون الدّهانــات باللــون ال�أصفــر‪ ،‬ويمكــن تحضيــره‬ ‫مــن تفاعــل نت ـرات ال ّرصــاص مــع يوديــد البوتاســيوم‪ ،‬حســب المعادلــة‬ ‫الكيميائيــة ال�آتيــة‪:‬‬

‫)‪PbI­2­(s) + 2KNO­3(aq‬‬

‫)‪Pb(NO­3)­2(aq) + 2KI(aq‬‬

‫ف إ�ذا َتفاعل ‪ 200‬سم‪ 3‬بتركيز ‪ 0.3‬مول‪/‬لتر من محلول نترات ال ّرصاص مع كمية كافية من يوديد‬ ‫البوتاسيوم‪ ،‬احسب‪:‬‬ ‫‪--1‬كتلة يوديد البوتاسيوم اللازمة للتفاعل‪.‬‬ ‫‪--2‬كتلة يوديد ال ّرصاص النّاتجة‪.‬‬ ‫ ‬

‫الحسابات الحجمية للغازات‪:‬‬

‫توصلنــا ســابقًا �إلــى �أ ّن الم ـواد المتفاعلــة تتفاعــل بنســب موليــة �أو كتليــة ثابتــة‪ ،‬لكــن كيــف يتــم‬ ‫ ‬ ‫التّعامــل مــع التّفاعــلات الكيميائيــة عندمــا تكــون الم ـواد المتفاعلــة فــي الحالــة الغازيــة؟ لل�إ جابــة عــن هــذا‬ ‫التســاؤل‪َ ،‬نفِّــ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫‪45‬‬

‫نشاط )‪ :(6‬تحليل الماء والعلاقة الحجمية بين الغازات المك ِّونة له‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫ماء مقطّر‪ ،‬وحمض الكبريتيك‪ ،‬وجهاز تحليل الماء (جهاز هوفمان)‪ ،‬ومصدر لفرق الجهد من تيار‬ ‫مستمر‪ ،‬وقطّارة‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ضف ‪ 5‬قطرات من حمض الكبريتيك‪.‬‬ ‫‪--1‬امل�أ الجهاز بماء مقطّر ثم �أ ْ‬ ‫‪ِ --2‬ص ِل الجهاز بمصدر فرق الجهد الكهربائي‪ ،‬كما في الشّ كل ال ُمجاور‪.‬‬ ‫‪--3‬اترك الجهاز موصو ًلا بمصدر فرق الجهد الكهربائي لمدة زمنية كافية‬ ‫حتى ظهور فقاعات الغاز بشكل ملحوظ‪.‬‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪�--1‬أكتب معادلة موزونة تصف تحلل الماء‪.‬‬ ‫‪--2‬ما اسم كل من الغازين المتك ِّونين على المهبط والمصعد؟‬ ‫‪--3‬جد النّسبة الحجمية بين الغازين‪ ،‬ثم قارنها بالنّسبة المولية بينهما في الماء‪.‬‬ ‫ تتكـ ّون الغــازات مــن جزيئــات �أو ذرات‪ ،‬وبذلــك تشــغل حيـ ًزا‪ ،‬ويعتمــد حجــم الغــاز المحصــور فــي‬ ‫الضغــط‪ ،‬ودرجــة الحـرارة‪ ،‬وك ّميــة الغــاز‪ .‬و ُوجــد عمل ًّيــا �أ ّن حجــم مــول‬ ‫وعــاء مــرن قابــل للتمــد‪ ،‬علــى ّ‬ ‫واحــد مــن �أي غــاز فــي الظّــروف القياســية (المعياريــة) يســاوي ‪ 22.4‬لت ـ ًرا‪.‬‬ ‫الظّروف القياسية للغازات‪ :‬صفر سيلسيوس‪ ،‬وواحد ضغط جوي‪.‬‬ ‫مثــال (‪ُ :)9‬يســتخدم غــاز البروبــان كوقــود‪ ،‬و ُيعــرف بالغــاز النّفطــي ال ُمســال‪ ،‬احســب حجــم‬ ‫ال�أكســجين الــلازم للتّفاعــل مــع ‪ 2.24‬لتــر مــن غــاز البروبــان فــي الظّــروف القياســية‪.‬‬ ‫‪46‬‬

‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬كتابة المعادلة الكيميائية الموزونة‪:‬‬ ‫)‪4H­2O­(g) ­+ 3CO­2­(g‬‬

‫)‪C­3H8 (g)­+ 5O­2­(g‬‬

‫‪- -2‬حساب حجم غاز ال�أكسجين‪:‬‬ ‫يتبيــن مــن المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة �أ ّن ‪ 1‬لتــر مــن غــاز البروبــان يتفاعــل‬ ‫مــع ‪ 5‬لتــر مــن غــاز ال�أكســجين‪.‬‬ ‫َف ِّك ْر‪:‬‬ ‫كيف يمكن حل‬ ‫�إذن‪ ،‬حجم غاز ال�أكسجين اللازم‬ ‫المثال بطريقة �أخرى؟‬ ‫= حجم غاز البروبان × (‪ 5‬لتر �أكسجين ÷ ‪ 1‬لتر بروبان)‬ ‫= ‪ 2.24‬لتر × ‪ 11.2 = 5‬لتر‬ ‫ســؤال تدخــل ال�أمونيــا فــي تحضيــر عــدد كبيــر مــن المركّبــات الكيميائيــة‪ ،‬مثــل ال�أســمدة‪ ،‬ويتــم تحضيــر‬ ‫ال�أمونيــا صناع ًيــا مــن تفاعــل غــاز الهيدروجيــن وغــاز النّيتروجيــن حســب المعادلــة الكيميائيــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫)‪NH­3­(g‬‬

‫)‪H2­(g) + N2­(g‬‬

‫‪- -1‬ما اسم هذا النوع من التّفاعلات الكيميائية؟‬ ‫‪- -2‬زن المعادلة الكيميائية التي تصف التّفاعل‪.‬‬ ‫‪- -3‬احســب كتلــة ال�أمونيــا النّاتجــة مــن تفاعــل ‪ 5‬لتــر مــن غــاز النّيتروجيــن‪ ،‬مــع ك ّميــة كافيــة‬ ‫مــن غــاز الهيدروجيــن فــي الظّــروف القياســية‪.‬‬ ‫الصناعات المختلفة‪.‬‬ ‫ابحث في المصادر المتوافرة عن �أهمية ال�أمونيا في ّ‬

‫(‪ :)4.2‬المادة المحددة للتفاعل (‪:)Limiting Reactant‬‬ ‫عنــد حــدوث تفاعــل كيميائــي معيــن‪ ،‬مــاذا يحــدث لــو ُو ِجـدَت بعــض المـواد المتفاعلــة بكم ّيــات‬ ‫ ‬ ‫الســيارة �أم �أكســجين الجــو؟ لل�إ جابــة عــن‬ ‫�أكبــر �أو �أقــل مــن الكم ّيــات المطلوبــة؟ �أيهمــا ُيســته َلك �أو ًلا‪ ،‬وقــود ّ‬ ‫هــذه التســاؤلات‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬

‫‪47‬‬

‫نشاط )‪ :(7‬مفهوم المادة ال ُمحددة للتفاعل‪:‬‬ ‫يمثــل الشّ ــكل ال�آتــي تفاعــل مجموعــة مــن جزيئــات الهيدروجيــن وجزيئــات ال�أكســجين‪ ،‬لتكويــن‬ ‫ ‬ ‫مجموعــة مــن جزيئــات المــاء‪ ،‬حيــث تمثــل الكــرات البيضــاء الهيدروجيــن‪ ،‬وتمثــل الكــرات الحمــراء‬ ‫ال�أ كســجين‪:‬‬

‫أ�جب عن ال�أسئلة ال�آتية‪:‬‬ ‫‪- -1‬ما عدد جزيئات الهيدروجين وال�أكسجين قبل بدء التفاعل؟‬ ‫‪- -2‬ما عدد جزيئات الماء النّاتجة عند انتهاء التفاعل؟‬ ‫‪- -3‬ما عدد جزيئات الهيدروجين وال�أكسجين المتبقية بعد انتهاء التّفاعل؟‬ ‫‪- -4‬اكتب معادلة كيميائية موزونة تصف التّفاعل الكيميائي‪ ،‬ثم حدّد نوعه‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ ‬

‫الضــروري �أن تتفاعــل جميــع جزيئــات‬ ‫الســابق‪� ،‬أنــه ليــس مــن ّ‬ ‫لعلّــك لاحظــت مــن خــلال النّشــاط ّ‬ ‫الم ـواد الموجــودة فــي وعــاء التّفاعــل؛ ل�أ ّن الم ـواد المتفاعلــة تتفاعــل بنســب موليــة ثابتــة‪ .‬ويتوقــف التّفاعــل‬ ‫الكيميائــي باســتهلاك �أحــد المـواد المتفاعلــة‪ ،‬علــى الرغــم مــن وجــود كم ّيــات مــن مـواد متفاعلــة �أخــرى‪ ،‬لــم‬ ‫يتــم اســتهلاكها كل ًّيــا‪ .‬وتســمى المــادة المتفاعلــة المســتهلكة بشــكل كامــل المــادة ال ُمحــددة للتفاعــل‬ ‫الكيميائــي‪ ،‬حيــث يتوقــف التّفاعــل الكيميائــي باســتهلاكها‪ ،‬بينمــا تســمى المــادة المتفاعلــة التــي لــم‬ ‫تســتهلك بشــكل كامــل المــادة الفائضــة‪ .‬ولتحديــد المــادة ال ُمحــددة للتفاعــل الكيميائــي عمل ًّيــا‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ‬ ‫النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬

‫‪48‬‬

‫نشاط )‪ :(8‬تحديد المادة المحددة في التّفاعلات الكيميائية عمل ًّيا‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫الصوديــوم ‪ ،NaOH‬تركيــزه ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬وحمــض الهيدروكلوريــك ‪ ،HCl‬تركيــزه‬ ‫محلــول هيدروكســيد ّ‬ ‫‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬وكاشــف الفينولفثاليــن‪ ،‬ودورق مخروطــي‪ ،‬وسـ ّحاحة‪ ،‬ومخبــار مــد ّرج‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪- -1‬ضع باستخدام المخبار المدرج ‪ 50‬سم‪ 3‬من محلول الحمض في الدّورق المخروطي‪.‬‬ ‫الصوديوم‪.‬‬ ‫السحاحة بمحلول هيدروكسيد ّ‬ ‫‪- -2‬امل�أ ّ‬ ‫‪- -3‬ضع قطرتين من محلول كاشف الفينولفثالين في الدّورق المخروطي‪ ،‬ولاحظ لون المحلول‪.‬‬ ‫الصوديوم �إلى الدّورق المخروطي‪ ،‬ولاحظ اللون‪.‬‬ ‫‪�- -4‬أضف ‪ 20‬سم‪ 3‬من محلول هيدروكسيد ّ‬ ‫الصوديــوم حتــى يتغيــر لــون المحلــول فــي الـدّورق المخروطــي‪،‬‬ ‫‪- -5‬كـ ّرر �إضافــة محلــول هيدروكســيد ّ‬ ‫الصوديــوم �إلــى ال ـدّورق المخروطــي فــي كل‬ ‫وذلــك ب إ�ضافــة ‪ 20‬ســم‪ 3‬مــن محلــول هيدروكســيد ّ‬ ‫�إضافــة‪.‬‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪-5‬‬

‫اكتب معادلة كيميائية تصف التّفاعل‪ ،‬ثم ح ّد ْد نوعه‪.‬‬ ‫ ْ‬‫ما لون المحلول في الدّورق المخروطي قبل بداية التفاعل؟‬‫الصوديوم؟‬ ‫ما لون المحلول في الدّورق المخروطي بعد كل �إضافة من محلول هيدروكسيد ّ‬‫الصوديوم �إلى الحمض؟‬ ‫ما المادة التي استهلكت عند �إضافة ‪ 40‬سم‪ 3‬من محلول هيدروكسيد ّ‬‫فس ْر ثبات لون المحلول في الدّورق المخروطي بداية التجربة‪ ،‬ثم تغ ُّير لونه في نهايتها‪.‬‬ ‫‪ِّ -‬‬

‫ســؤال ُيمثّــل الشّ ــكل ال�آتــي تفاعــل غــا َز ّي الهيدروجيــن‬ ‫والنّيتروجيــن ل�إ نتــاج ال�أمونيــا ‪ .NH­3‬مــا المــادة الفائضــة‪،‬‬ ‫ومــا المــادة ال ُمحــددة للتفاعــل الكيميائــي؟‬ ‫‪49‬‬

‫مثــال (‪ُ :)10‬يســتخدم ال�إ يثانــول طب ًّيــا كمع ّقــم‪ ،‬كمــا ُيســتخدم كمــادة‬ ‫�أوليــة لتحضيــر عــدد مــن المركبــات العضويــة‪ ،‬و ُيمكــن تحضيــر ال�إ يثانــول‬ ‫مــن تفاعــل ال�إ يثليــن مــع المــاء فــي وســط حمضــي‪ ،‬كمــا توضــح المعادلــة‬ ‫الكيميائيــة الموزونــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫)‪C­2H­5OH­(l‬‬

‫‪H+‬‬

‫)‪C­2H4(g) + H­2O­(l‬‬

‫�إذا تفاعــل ‪ 180‬غــم مــن المــاء‪ ،‬و‪ 210‬غــم مــن غــاز ال�إ ثيليــن‪ ،‬احســب كتلــة ال�إ يثانــول النّاتــج بعــد انتهــاء‬ ‫التفاعــل‪ ،‬ثــم احســب كتلــة المــادة الفائضــة‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن الكتلــة الموليــة للمــاء وال�إ ثيليــن وال�إ يثانــول هــي‬ ‫‪18‬غم‪/‬مــول‪ 28 ،‬غم‪/‬مــول‪ 46 ،‬غم‪/‬مــول‪ ،‬علــى التّوالــي‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪--1‬حساب عدد مولات المواد المتفاعلة‪.‬‬ ‫عدد مولات المادة = كتلة المادة ÷ كتلتها المولية‬ ‫عدد مولات الماء = ‪180‬غم ÷ ‪ 18‬غم ‪/‬مول = ‪ 10‬مول‪.‬‬ ‫عدد مولات ال�إ يثلين = ‪ 210‬غم ÷ ‪ 28‬غم‪/‬مول = ‪ 7.5‬مول‪.‬‬ ‫‪--2‬تحديد المادة ال ُمحددة للتّفاعل‪.‬‬ ‫ •قسمة عدد مولات الماء على معاملها في المعادلة الكيميائية الموزونة‪:‬‬ ‫‪10 = 1÷ 10‬‬ ‫ •قسمة عدد مولات ال�إ يثلين على معاملها في المعادلة الكيميائية الموزونة‪:‬‬ ‫‪7.5 = 1÷ 7.5‬‬ ‫ •تكون المادة ذات ناتج القسمة ال�أقل هي المادة ال ُمحددة للتّفاعل‪ ،‬وبذلك يكون ال�إ يثلين هو‬ ‫المادة ال ُمحددة للتفاعل‪.‬‬ ‫‪--3‬حساب عدد مولات ال�إ يثانول‪.‬‬ ‫توضــح المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة �أ ّن عــدد مــولات ال�إ يثانــول الناتجــة تســاوي عــدد مــولات ال�إ يثليــن‬ ‫وتســاوي ‪ 7.5‬مــول‪.‬‬ ‫‪--4‬كتلة ال�إ يثانول = عدد مولات ال�إ يثانول × كتلته المولية‬ ‫= ‪ 7.5‬مول × ‪( 46‬غم‪/‬مول) = ‪ 345‬غم‪.‬‬ ‫‪50‬‬

‫‪--5‬تحديد كتلة المادة الفائضة‪.‬‬ ‫بمــا �أ ّن ال�إ يثليــن هــو المــادة ال ُمحــددة للتّفاعــل الكيميائــي‪ ،‬فيكــون المــاء هــو المــادة‬ ‫الفائضــة‪.‬‬ ‫عدد مولات الماء الفائضة = عدد مولات الماء قبل بدء التفاعل – عدد مولات الماء المتفاعلة‬ ‫يتضح من المعادلة الكيميائية الموزونة �أ ّن عدد مولات الماء المتفاعلة تساوي عدد مولات ال�إ يثلين‪.‬‬ ‫�إذن‪ ،‬عدد مولات الماء الفائضة = ‪ 2.5 = 7.5 - 10‬مول‬ ‫كتلة الماء الفائضة = عدد مولات الماء الفائضة × كتلته المولية‬ ‫= ‪ 2.5‬مول × ‪( 18‬غم‪/‬مول) = ‪ 45‬غم‪.‬‬ ‫ســؤال ُيســتخدم تفاعــل الثّيرمايــت فــي لحــام ســكك الحديــد‪ ،‬حيــث‬ ‫يتفاعــل �أكســيد الحديــد (‪ Fe­2O­3 )III‬مــع ال�ألمنيــوم ل�إ نتــاج �أكســيد‬ ‫الســائل‪ ،‬حســب المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة‬ ‫ال�ألمنيــوم ‪ Al­2O­3‬والحديــد ّ‬ ‫ال�آتيــة‪:‬‬ ‫)‪Al­2O­3­­(s)­ + 2Fe­(l‬‬

‫)‪Fe­­2O3(s) + 2Al(s‬‬

‫�إذا تفاعل ‪ 300‬غم من ال�ألمنيوم و‪ 800‬غم من �أكسيد الحديد (‪� ،)III‬أجب عما ي�أتي‪:‬‬ ‫‪- -1‬ما نوع التّفاعل الكيميائي؟‬ ‫‪- -2‬حدد المادة ال ُمحددة للتّفاعل والمادة الفائضة‪.‬‬ ‫‪- -3‬احسب كتلة الحديد النّاتجة‪.‬‬

‫(‪ :)5.2‬المردود المئوي للتّفاعلات الكيميائية (‪:)Percentage Yield‬‬ ‫يســعى الكيميائيــون للحصــول علــى �أعلــى ناتــج عملــي للتّفاعــلات الكيميائيــة‪ ،‬وذلــك بالتحكــم فــي‬ ‫ ‬ ‫ظــروف التّفاعــلات الكيميائيــة‪ .‬فمــا النّاتــج الفعلــي؟ ومــا النّاتــج النّظــري للتّفاعــل الكيميائــي؟ ومــا العلاقــة‬ ‫بينهمــا؟ لل�إ جابــة عــن هــذه التســاؤلات‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫‪51‬‬

‫نشاط (‪ :)9‬النّاتج الفعلي والنّاتج النّظري للتّفاعل الكيميائي‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫الصوديــوم ‪ ،Na2CO­3‬تركيــزه ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬ويتــم تحضيــره ب إ�ذابــة ‪ 5.3‬غــم مــن كربونــات‬ ‫محلــول كربونــات ّ‬ ‫الصوديــوم فــي ‪ 50‬ســم‪ 3‬مــن المــاء المقطّــر‪ ،‬ومحلــول كلوريــد الكالســيوم ‪­،CaCl2‬تركيــزه ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫ويتــم تحضيــره ب إ�ذابــة ‪ 5.55‬غــم مــن كلوريــد الكالســيوم فــي‪ 50‬ســم‪ 3‬مــن المــاء المقطّــر‪ ،‬وك�أس زجاجــي‪،‬‬ ‫حســاس‪ ،‬وورق ترشــيح‪ ،‬وقُمــع زجاجــي‪ ،‬ومصــدر حـرارة‪.‬‬ ‫وميـزان ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫الصوديوم مع محلول كلوريد الكالسيوم في الك�أس ال ّزجاجي‪.‬‬ ‫‪- -1‬اخلط محلول كربونات ّ‬ ‫‪- -2‬رشّ ح ال ّراسب باستخدام ورقة الترشيح‪.‬‬ ‫‪- -3‬ج ّفف ال ّراسب‪ِ ،‬‬ ‫الحساس‪ .‬ماذا تُس ّمى هذا النّاتج الذي حصلت‬ ‫وج ْد كتلته باستخدام الميزان ّ‬ ‫عليه من التّجربة؟‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪- -1‬احسب الكتلة النّظرية لكربونات الكالسيوم المترسبة‪ ،‬باستخدام المعادلة الكيميائية الموزونة ال�آتية‪:‬‬ ‫)‪CaCl­2(aq)+­Na­2CO­3(aq‬‬ ‫)‪2NaCl­(aq)­ ­+ CaCO3(s‬‬ ‫‪- -2‬احسب المردود المئوي لكربونات الكالسيوم باستخدام العلاقة ال�آتية‪:‬‬ ‫المردود المئوي = ( النّاتج الفعلي÷ النّاتج النّظري) × ‪%100‬‬

‫ابحــث فــي ال�أســباب التــي تجعــل النّاتــج الفعلــي �أقــل مــن النّاتــج النّظــري فــي معظــم التّفاعــلات‬ ‫الكيميائية‪.‬‬

‫ســؤال يســتخدم ثلاثــي كلوريــد الفســفور فــي تحضيــر عــدد مــن الم ـواد الكيميائيــة‪ ،‬مثــل‬ ‫ال ُمبيــدات الحشــرية‪ ،‬ويحضــر كلوريــد الفســفور مــن تفاعــل الفســفور مــع غــاز الكلــور‪ ،‬حســب‬ ‫)‪2P­(s) + 3Cl­2­(g‬‬ ‫المعادلــة الكيميائيــة ال�آتيــة‪2PCl­3­(s) :‬‬ ‫‪52‬‬

‫�إذا تفاعــل ‪ 12‬غــم مــن الفســفور مــع ‪ 35‬غــم مــن غــاز الكلــور‪ ،‬احســب المــردود المئــوي لناتــج التّفاعــل‪� ،‬إذا‬ ‫كانــت كتلــة كلوريــد الفســفور النّاتجــة عمل ًيــا ‪ 40‬غــم‪.‬‬ ‫سؤال بعد دراستك هذه الوحدة‪ ،‬ما �أثر الحسابات الكيميائية على جوانب الحياة المختلفة؟‬

‫ ‬ ‫ ‬

‫المشاريع العلمية‪:‬‬ ‫بعد دراسة الوحدة يمكن تنفيذ �أحد المشاريع ال�آتية‪:‬‬ ‫تصميــم تجربــة لقيــاس تركيــز الكالســيوم فــي مــاء الشــرب‪ ،‬وتحديــد مــدى مطابقــة النّتيجــة‬ ‫للمواصفــات ال ِف َلســطينية‪.‬‬ ‫تصميــم تجربــة لقيــاس المــادة الف ّعالــة فــي عــدة �أنـواع مــن مضــادات الحموضــة الموجــودة‬ ‫فــي الســوق المحلــي‪ ،‬وعمــل مقارنــة بينهــا‪.‬‬ ‫تصميــم تجربــة لقيــاس تركيــز الكلوريــد فــي عينــة ميــاه شــرب‪ ،‬ومقارنــة النّتيجــة بالمواصفــات‬ ‫ال ِف َلسطينية‪.‬‬

‫‪53‬‬

‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع‬ ‫السيارة (‪)Air Bag‬‬ ‫المخدّة الهوائ ّية في ّ‬ ‫الســيارات الحديثــة عــدة وســائل لتوفيــر ال�أمــان لل ّراكــب عنــد حــدوث تصــادم قــوي‪ ،‬منهــا‬ ‫ ‬ ‫توجــد فــي ّ‬ ‫المخــدة الهوائ ّيــة‪ ،‬وحـزام ال�أمــان‪ .‬و َبــد�أ اســتخدام المخــدات‬ ‫الســيارات فــي ســبعينات القــرن الماضــي‪،‬‬ ‫الهوائيــة فــي بعــض ّ‬ ‫ولكــن لا تخلــو �أيــة ســيارة حديثــة مــن المخــدات الهوائيــة فــي‬ ‫هــذه ال�أيــام‪ .‬وتصنــع المخــدة الهوائيــة مــن مــادة النايلــون‪،‬‬ ‫الصوديــوم ‪ ،NaN­3‬ونتــرات‬ ‫وتحتــوي بداخلهــا علــى �أزيــد ّ‬ ‫الســيليكا ‪ ،SiO­2‬حيــث يتــم �إضافــة‬ ‫البوتاســيوم ‪ ،KNO­3‬و ّ‬ ‫الصوديــوم النّاتــج‬ ‫الســيليكا للتّفاعــل مــع ّ‬ ‫نتــرات البوتاســيوم و ّ‬ ‫مــن تحلــل �أزيــد الصوديــوم‪ ،‬وتحويلــه �إلــى مــادة زجاجيــة غيــر‬ ‫ضــارة‪.‬‬ ‫عندمــا يحــدث الاصطــدام‪ ،‬تقــوم مجموعــة مــن‬ ‫ ‬ ‫المجســات الموجــودة فــي وحــدة التّحكــم ال�إ لكترونــي‬ ‫ّ‬ ‫ب إ�غــلاق الــدّارة الكهربائيــة التــي تحــوي بداخلهــا م ّكثفًــا‬ ‫كهربائ ًّيــا‪ ،‬يوفــر شــحنة كهربائيــة قــادرة علــى بــدء التّفاعــل‬ ‫الكيميائــي بيــن الم ـواد الموجــودة داخــل �أســطوانة صغيــرة‬ ‫بجانــب المخــدة الهوائيــة‪ ،‬وبعــد ذلــك تحــدث سلســلة مــن التّفاعــلات الكيميائيــة‪ ،‬حيــث يكــون �أحــد‬ ‫الم ـواد الناتجــة غــاز النّيتروجيــن المســؤول عــن نفــخ المخــدة الهوائيــة‪ ،‬ويتــم ذلــك فــي زمــن يت ـراوح بيــن‬ ‫‪� 0.16‬إلــى ‪ 0.2‬ثانيــة‪ ،‬وبعــد الاصطــدام بوقــت قصيــر‪ ،‬يتــم تفريــغ المخــدة مــن غــاز النّيتروجيــن المحصــور‬ ‫بداخلهــا‪ ،‬ويمكــن توضيــح التّفاعــلات الكيميائيــة بالمعــادلات الكيميائيــة موزونــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫)‪2 Na + 3 N­2­­(g‬‬ ‫­)‪K­2O + 5 Na­­2O + N­2 (g‬‬ ‫‪glass‬‬

‫‪54‬‬

‫‪•• 2NaN3‬‬ ‫­‪•• 10 Na + 2 KNO­3‬‬ ‫‪•• K­2O + Na­­2O + SiO­2‬‬

‫أ�سئلة الوحدة‬ ‫الصحيحة في كل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫السؤال ال�أول‪ :‬اختر رمز ال�إ جابة ّ‬ ‫ُّ‬ ‫‪1 1‬تــم خلــط ‪ 3.5‬مــول مــن المــادة ‪ A‬و ‪ 5.9‬مــول مــن المــادة ‪ B‬و ‪ 2.2‬مــول مــن المــادة ‪ ،C‬حســب‬ ‫المعادلــة الكيميائيــة الافتراضيــة الموزونــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫‪3 A + 2B + C‬‬ ‫‪2D‬‬ ‫ما المادة ال ُمحددة للتّفاعل؟‬ ‫�أ) ‪A‬‬

‫ج) ‪C‬‬

‫ب) ‪B‬‬

‫د) ‪D‬‬

‫‪�2 2‬إذا كانــت كم ّيــة النّاتــج النّظــري لتفاعــل كيميائــي معيــن تســاوي ‪ 0.5‬مــول‪ ،‬فمــا قيمــة المــردود المئــوي‬ ‫لناتــج التفاعــل �إذا كانــت كميّتــه الفعليّــة (العمليّــة) تســاوي ‪ 0.45‬مــول؟‬ ‫�أ) ‪.% 9‬‬

‫ب) ‪.% 11.1‬‬

‫ج) ‪.% 90‬‬

‫د) ‪.% 111.1‬‬

‫‪3 3‬تم تحليل عينة من مركّب هيدروكربوني‪ ،‬و ُو ِج َد �أنّه يحتوي على ‪ % 80‬كربون‪� ،‬إذا كانت الكتلة‬ ‫الصيغة ال ُجزيئية للمركب؟‬ ‫المولية للمركّب هي ‪ 30‬غم‪/‬مول‪ ،‬فما ّ‬ ‫�أ) ‪CH­3‬‬

‫ج) ‪C­2H­6‬‬

‫ب) ‪CH­2O‬‬

‫د) ‪C­2H­4‬‬

‫‪4 4‬ما حجم ‪ 3.2‬غم من غاز ال�أكسجين في الظّروف القياسية؟‬ ‫�أ) ‪ 2.24‬لتر‬

‫ب) ‪ 2.24‬م‬

‫‪3‬‬

‫ج) ‪ 22.4‬لتر‬

‫د) ‪ 71.7‬لتر‬

‫‪5 5‬ما النّسبة المئوية الكتلية للفسفور في فوسفات الكالسيوم ‪Ca­3(PO­4)­2‬؟‬ ‫�أ) ‪.% 10‬‬

‫ب) ‪.% 20‬‬

‫ج) ‪.% 31‬‬

‫د) ‪.% 62‬‬ ‫‪55‬‬

‫وضح الفرق بين كل من ال ُمصطلحات العلمية ال�آتية‪:‬‬ ‫السؤال الثّاني‪ّ :‬‬ ‫ُّ‬ ‫الصيغة ال ُجزيئية للمركّب الكيميائي‪.‬‬ ‫الصيغة ال�أولية و ّ‬ ‫‪ّ 1 1‬‬ ‫‪2 2‬المادة الفائضة والمادة ال ُمحددة للتّفاعل الكيميائي‪.‬‬ ‫‪3 3‬النّاتج النّظري والنّاتج الفعلي للتّفاعل الكيميائي‪.‬‬ ‫السؤال الثّالث‪ُ :‬يستخدم ال�أسبرين ‪َ C­9H­8O­4‬ك ُمس ِّكن لل�ألم و ُمم ّيع للدم‪ ،‬ويمكن تحضيره بتفاعل‬ ‫ّ‬ ‫السلسليك ‪ ،C­7H­6­O­3‬حسب المعادلة الكيميائية الموزونة ال�آتية‪:‬‬ ‫�أنهيدريد ال�أستيك ‪ C­4H­6­O­3‬مع حمض ّ‬ ‫)‪2C­9H­8O­4­(aq) + H­2O­(l‬‬

‫)‪2C­7H­6­O­3­(aq)­ + C­4H­6­O­3­(l‬‬

‫السلسليك مع ‪ 1.0‬كغم من �أنهيدريد ال�أستيك‪.‬‬ ‫­�إذا تفاعل ‪ 2.0‬كغم من حمض ّ‬ ‫‪1 1‬ما كتلة النّاتج النّظري لل�أسبرين؟‬ ‫‪2 2‬ما كتلة المادة الفائضة عن التّفاعل؟‬ ‫السؤال ال ّرابع‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫الســيلكون‪ ،‬و‪ 12.64‬غــم مــن الكلــور‪،‬‬ ‫‪ُ 1‬وجــد �أ ّن عينــة مــن مر ّكــب نقــي تحتــوي علــى ‪ 2.45‬غــم مــن ّ‬ ‫الصيغــة ال�أوليــة لهــذا المركــب؟‬ ‫مــا ّ‬ ‫الســيارة؛ لخفــض درجــة تجمــد المــاء فــي‬ ‫‪ُ 2‬يضــاف جلايكــول ال�إ ثيليــن �إلــى مــاء المشــع (ال ّراديتــر) فــي ّ‬ ‫المناطــق البــاردة‪ ،‬ويحتــوي جلايكــول ال�إ يثليــن علــى الكربــون وال�أكســجين والهيدروجيــن فقــط‪ ،‬فـ إ�ذا تــم‬ ‫حــرق عينــة مــن هــذا المر ّكــب‪ ،‬كتلتهــا ‪ 0.58‬غــم بوجــود كم ّيــة فائضــة مــن ال�أكســجين‪ ،‬وقــد نتــج عــن‬ ‫الصيغــة ال ُجزيئيــة لجلايكــول‬ ‫التّفاعــل ‪ 0.73‬غــم ثانــي �أكســيد الكربــون و ‪ 0.54‬غــم مــن المــاء‪ .‬مــا ّ‬ ‫ال�إ ثيليــن‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن كتلتــه الموليــة تســاوي ‪ 62‬غــم‪ /‬مــول؟‬ ‫السؤال الخامس‪ :‬تُستخدم نترات البوتاسيوم في عدة تطبيقات‪ ،‬مثل صناعة ال�أسمدة‪ ،‬وتتحلل نترات‬ ‫ّ‬ ‫البوتاسيوم بالحرارة حسب المعادلة الكيميائية الموزونة ال�آتية‪:‬‬ ‫­)‪4KNO­3 (s‬‬ ‫­)‪2K­2­O­(s)­ + 2N­2 (g)­+ 5O­2 (g‬‬ ‫‪56‬‬

‫‪1 1‬احسب عدد مولات نترات البوتاسيوم اللازم تحللها ل�إ نتاج ‪ 5.6‬كغم من غاز ال�أكسجين‪.‬‬ ‫ ‪ 2‬ما حجم غاز النّيتروجين النّاتج في الظّروف القياسية؟‬ ‫الســادس‪� :‬إذا كان تركيــز محلــول مــن حمــض الهيدروكلوريــك ‪ 0.4 HCl‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬احســب حجــم‬ ‫ُّ‬ ‫الســؤال ّ‬ ‫الحمــض الــلازم للتّفاعــل مــع ‪ 6.21‬غــم مــن كربونــات الكالســيوم ‪ ،CaCO3‬حســب المعادلــة الكيميائيــة‬ ‫الموزونــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫­)‪CaCl­2­­(aq)­ + H­2­O(g)­+ CO­2(g‬‬

‫­)‪2HCl­(aq) + CaCO­3 (s‬‬

‫الصوديــوم ‪� NaOH‬إلــى ‪ 200‬ســم‪ 3‬مــن حمــض‬ ‫الســابع‪ :‬تــم �إضافــة ‪ 5‬غــم مــن هيدروكســيد ّ‬ ‫ُّ‬ ‫الســؤال ّ‬ ‫النّيتريــك ‪ ،HNO3‬تركيــزه ‪ 0.5‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬ح ـدّد باســتخدام الحســابات الكيميائيــة‪ ،‬هــل المحلــول النّاتــج‬ ‫قاعــدي �أم متعــادل؟‬ ‫حمضــي �أم‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫الســؤال الثّامــن‪ :‬تحتــوي ع ّينــة علــى مخلــوط مــن كلوريــد البوتاســيوم ‪ KCl‬وبروميــد البوتاســيوم ‪،KBr‬‬ ‫ُّ‬ ‫ولتحديــد كم ّيــة كل منهمــا‪ ،‬تــم �إذابــة عينــة‪ ،‬كتلتهــا ‪ 1.2‬غــم فــي المــاء‪ ،‬ثــم �أضيفــت �إليهــا كم ّيــة كافيــة‬ ‫الفضــة ‪ ،AgNO3‬فتك ـ َّون راســب‪ ،‬كتلتــه ‪ 2.0‬غــم‪ ،‬احســب النّســبة المئويــة الكتليــة لكلوريــد‬ ‫مــن نت ـرات ّ‬ ‫البوتاســيوم‪ ،‬وبروميــد البوتاســيوم فــي الع ّينــة‪.‬‬

‫‪57‬‬

‫تُ َع ُّد أ�ملاح البحر الميت من الثروات الطبيعية المميزة في فلسطين‪.‬‬ ‫ما أ�همية المحاليل في الحياة؟‬

‫‪58‬‬

‫المحاليل‬ ‫(‪)Solutions‬‬ ‫تشــكل المحاليــل المنتشــرة علــى كوكبنــا وسـ ًطا تتفاعــل فيــه الكائنــات الحيــة مــع البيئــة مــن حولهــا‪،‬‬ ‫ ‬ ‫ف ـ�أوراق ال�أشــجار ومــا تحويــه مــن محاليــل هــي مصنــع لعــدد مــن المركّبــات العضويــة‪ ،‬والــدم فــي �أجســامنا‬ ‫ينقــل ال�أكســجين والم ـواد الغذائيــة لــكل خليّــة‪ ،‬فمــا المحلــول؟ وكيــف تت�أثــر خصائصــه بمــا يحتويــه مــن‬ ‫مـواد؟ وكيــف يســاعد فهمنــا لتركيــب المحلــول علــى اســتخلاص المـواد والاســتفادة منهــا فــي حياتنــا؟ هــذه‬ ‫التســاؤلات وغيرهــا ســتتم ّكن مــن ال�إ جابــة عنهــا بعــد دراســتك هــذه الوحــدة‪ ،‬وســتكون قــاد ًرا علــى تحقيــق‬ ‫النتاجــات ال�آتيــة‪:‬‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬

‫* توظيف المعرفة بالمحاليل في سياقات حياتية‪.‬‬ ‫* القدرة على حل مشكلات مرتبطة بالمحاليل‪.‬‬ ‫* استخدام المختبر المدرسي في دراسة المحاليل وتحضيرها‪.‬‬ ‫* البحث في تطبيقات المحاليل المختلفة‪ ،‬كالمحاليل الطّبية‪.‬‬

‫‪59‬‬

‫الفصل ال�أول‬

‫ال�ذابة‬ ‫أ�نواع المحاليل وعمل ّية إ‬ ‫نتعامــل فــي حياتنــا اليوم ّيــة مــع عــدد مــن المحاليــل‪ ،‬كاله ـواء‪ ،‬ومــاء البحــر‪ ،‬والســبائك المعدنيــة‪،‬‬ ‫ ‬ ‫وغيرهــا‪ .‬وت�أتــي �أهم ّيــة دراســة المحاليــل‪ ،‬والتعـ ّرف �إليهــا؛ لكثر تِهــا وانتشــارها فــي الطبيعــة‪ ،‬وت�أثيرهــا المباشــر‬ ‫الصناعيــة فــي المجتمــع ال ِف َلســطيني والعالــم‪ .‬فمــا �أنـواع المحاليــل؟‬ ‫علينــا‪� ،‬إضافـ ًة �إلــى �أهم ّيتهــا الاقتصاديّــة و ّ‬ ‫ولمــاذا تتفــاوت ذائبيّــة المــواد فــي المذيبــات المختلفــة؟ هــذه التســاؤلات وغيرهــا ســتجيب عنهــا بعــد‬ ‫دراســتك هــذا الفصــل‪ ،‬وســتكون قــاد ًرا علــى �أن‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬

‫‪60‬‬

‫‪1‬تتع ّرف �إلى �أنواع المحاليل‪.‬‬ ‫فسر كيفيّة حدوث عمليّة ال�إ ذابة‪.‬‬ ‫‪2‬ت ُ ّ‬ ‫‪3‬تُصنّف عمل ّية ال�إ ذابة من حيث الطاقة‪.‬‬ ‫‪4‬تُصنّف المحاليل حسب درجة ال�إ شباع‪.‬‬ ‫‪5‬تستنتج العوامل المؤثرة في الذائب ّية‪.‬‬ ‫‪6‬تتع ّرف �إلى �أهم قواعد الذائبيّة‪.‬‬ ‫‪7‬تكتب معادلة �أيون ّية صافية‪.‬‬

‫(‪ :)1.1.3‬أ�نواع المحاليل (‪:)Types of Solutions‬‬ ‫تعلّمــت فــي صفــوف ســابقة �أ ّن بعــض المـواد يمكــن �أن تكــون نق ّيــة‪ ،‬كالذهــب‪ ،‬والنحــاس‪ ،‬وملــح‬ ‫ ‬ ‫الطعــام‪ ،‬ولكــن معظمهــا مخاليــط مــن مـواد مختلفــة‪ ،‬كالهـواء‪ ،‬ومــاء البحــر‪ ،‬والصخــور‪ ،‬و �إذا كان المخلــوط‬ ‫متجانــس التركيــب‪ ،‬عندئـ ٍذ يســمى محلــو ًلا‪ .‬فكيــف تُصنّــف المحاليــل؟ ومــا معاييــر تصنيفهــا؟ لل�إ جابــة عــن‬ ‫هــذه التســاؤلات‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)1‬تصنيف المواد‪:‬‬ ‫ ‬

‫تم ّعن في صور المواد ال�آتية‪ ،‬ث ّم �أجب عن ال�أسئلة التي تليها‪:‬‬

‫حديد‬

‫ماء الشرب‬

‫ماء مقطّر‬

‫س ّكر‬

‫نقود معدنية‬

‫رمل في الماء‬

‫‪�- -1‬أي هذه المواد نق ّية‪ ،‬و�أيها مخاليط؟‬ ‫‪- -2‬صنّف المخاليط �إلى متجانسة وغير متجانسة‪.‬‬ ‫لعلّــك لاحظــت مــن النّشــاط الســابق �أ ّن بعــض الم ـواد عبــارة عــن خليــط متجانــس‪ ،‬يتك ـ ّون مــن‬ ‫ ‬ ‫مــذاب ومذيــب تُسـ ّمى محاليــل حقيقيــة‪ .‬وهنــاك محاليــل مائ ّيــة يكــون المــاء �أحــد مك ّوناتهــا‪ ،‬بينمــا توجــد‬ ‫محاليــل �أخــرى لا تحتــوي علــى المــاء‪ ،‬كالهــواء الجــوي الجــاف‪ ،‬والفــولاذ‪ ،‬ووقــود الســيارات‪ ،‬هــذا‬ ‫التن ّوع الهائل في تركيب المحاليل و�أشكالها يجعل خيارات تصنيفها متعددة‪ .‬‬ ‫‪61‬‬

‫ولتتع ّرف �إلى بعض معايير تصنيف المحاليل‪َ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬

‫ ‬

‫نشاط (‪ :)2‬تصنيف المحاليل‪:‬‬ ‫�أكمل الجدول ال�آتي‪:‬‬ ‫المحاليل‬

‫تصنيف المحاليل‬

‫ماء بحر‪ ،‬وقود السيارة‬ ‫الفولاذ‪ ،‬محلول الشاي‪ ،‬الهواء الجوي‬

‫معيار التصنيف‬ ‫وجود الماء كمذيب‬

‫ُصلب‪ ،‬سائل‪ ،‬غاز‬ ‫مركّز ومخ ّفف‬

‫ك ّمية المذاب في المحلول‬

‫سؤال صنّ ِف المحاليل المبيّنة في الصور ال�آتية‪ ،‬وح ّد ْد معيار التصنيف‪:‬‬

‫(‪)1‬‬ ‫(‪)3‬‬ ‫(‪)2‬‬ ‫توصلــت مــن النّشــاط رقــم (‪� )2‬إلــى وجــود عــدة معاييــر لتصنيــف المحاليــل‪ ،‬منهــا الحالــة الفيزيائيــة‬ ‫ ‬ ‫ّ‬ ‫للمحلــول‪ ،‬ونــوع المذيــب‪ ،‬والتركيــز‪ ،‬وهنــاك معاييــر �أخــرى‪ ،‬مثــل حجــم دقائــق المــذاب‪ ،‬والطاقــة المصاحبــة‬ ‫لعمل ّيــة الذوبــان‪ ،‬وغيرهــا‪ .‬وســوف يتــم التركيــز فــي هــذه الوحــدة علــى المحاليــل المائيــة‪.‬‬ ‫ابحث في �أنواع المحاليل من حيث حجم دقائق المذاب‪.‬‬ ‫‪62‬‬

‫ال�ذابة وحرارة المحلول‬ ‫(‪ :)2.1.3‬عمل ّية إ‬

‫(‪:)The Solution Process and Heat of Solution‬‬

‫السـ ّكر فــي المــاء؟ ولمــاذا‬ ‫ ‬ ‫هــل تســاءلت يو ًمــا‪ :‬لمــاذا يــذوب ملــح الطعــام و ّ‬ ‫لا يــذوب الزيــت فــي المــاء‪ ،‬كمــا فــي الشــكل (‪ ،)1‬بينمــا يــذوب فــي مذيبــات‬ ‫عضويــة‪ ،‬كالبنزيــن والهكســان؟ وهــل يصاحــب عمل ّيــة ال�إ ذابــة تغ ّيــر فــي الطاقــة؟‬ ‫لل�إ جابــة عــن هــذه التســاؤلات‪َ ،‬ن ّفــ ِذ ال�أنشــطة ال�آتيــة‪:‬‬

‫الشكل (‪ :)1‬مخلوط الماء والزيت‬

‫نشاط (‪ :)3‬ذوبان ملح كلوريد الصوديوم ‪ NaCl‬في الماء‪:‬‬ ‫ت�أ ّمل الشكل ال�آتي جيدًا‪ ،‬ث ّم �أجب عن ال�أسئلة التي تليه‪:‬‬

‫‪--1‬مــا الــذرة فــي جــزيء المــاء التــي تحمــل شــحنة جزئيــة ســالبة؟ ومــا الــذرة التــي تحمــل شــحنة جزئيــة‬ ‫موجبة؟‬ ‫‪--2‬صف طريقة ترتيب جزيئات الماء حول �أيونات الكلور و�أيونات الصوديوم‪.‬‬ ‫تفسر حدوث عمل ّية ال�إ ذابة‪ ،‬بنا ًء على المخطط ال�آتي‪:‬‬ ‫‪--3‬اقترح خطوات ّ‬

‫‪63‬‬

‫بعــد �إجابتــك عــن ال�أســئلة الســابقة‪ ،‬لاحظــت �أ ّن لقــوى التجــاذب بيــن جزيئــات المــادة فــي حالــة‬ ‫ ‬ ‫يضــا دو ٌر مهـ ٌّم فــي‬ ‫الســيولة والصلابــة دو ًرا مه ًّمــا فــي ربــط الجزيئــات بعضهــا مــع بعــض‪ ،‬وهــذه القــوى لهــا �أ ً‬ ‫تكويــن المحاليــل‪ .‬وللتع ـ ّرف �إلــى العلاقــة بيــن المــذاب والمذيــب وقــوى التجــاذب بينهمــا‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط‬ ‫ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط(‪ :)4‬العلاقة بين قوى التجاذب والذوبان‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫مــاء مقطّــر‪ ،‬وهكســان‪ ،‬وكحــول‪ ،‬وزيــت‪ ،‬وس ـ ّكر‪ ،‬و�أنابيــب اختبــار ســعة ‪ 20‬مــل عــدد(‪ ،)6‬ومي ـزان‬ ‫حســاس‪ ،‬ومحقــن طبــي �أو ماصــة‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪�- -1‬أحضــر ســتة �أنابيــب اختبــار ســعة ‪ 20‬مــل‪ ،‬ورقّمهــا‪ ،‬ثـ ّم ضــع فــي ال�أنبــوب ال�أول والثانــي والثالــث‬ ‫‪ 10‬مــل مــن المــاء ال ُمقطّــر‪.‬‬ ‫ضــف ‪ 1‬غــم ســ ّكر لل�أنبــوب ال�أول‪ ،‬و‪ 1‬مــل كحــول لل�أنبــوب الثانــي‪ ،‬و‪ 1‬مــل زيــت لل�أنبــوب‬ ‫‪�- -2‬أ ْ‬ ‫الثالــث‪.‬‬ ‫ ‪ 3 -‬اعمــل علــى مــزج المكونــات فــي كل �أنبــوب بالضــرب ب إ�صبعــك علــى ال�أنبــوب‪� ،‬أو مــن خــلال‬ ‫َر ِّج ـ ِه بلطــف‪ .‬مــاذا تُلاحــظ؟‬ ‫‪- -4‬ك ـ ّر ْر الخطوتيــن الثانيــة والثالثــة باســتعمال الهكســان كمذيــب‪ .‬مــاذا تُلاحــظ؟ س ـ ّج ْل ملاحظاتــك‬ ‫فــي جــدول‪.‬‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪- -1‬هل يختلف ذوبان المواد الثلاث في الماء والهكسان؟‬ ‫‪- -2‬اقترح قاعدة للتنبؤ بذوبان المواد المختلفة عند مزجها‪.‬‬ ‫لعلّــك لاحظــت بعــد تنفيــذك النّشــاط الســابق �أ ّن للتركيــب الجزيئــي للمــذاب والمذيــب دو ًرا مه ًّمــا‬ ‫ ‬ ‫فــي عمليّــة ال�إ ذابــة‪ ،‬وحيــث �إ ّن شــكل الجــزيء وتركيبــه يحــددان قطبيتــه‪ .‬فالمـواد القطبيــة وال�أيونيــة تــذوب فــي‬ ‫المذيبــات القطبيــة كالمــاء‪ ،‬والمـواد غيــر القطبيــة تــذوب فــي المذيبــات غيــر القطبيــة كالهكســان‪ ،‬والقاعــدة‬ ‫‪64‬‬

‫العامــة تقــول‪" :‬الشــبيه يذيــب الشــبيه" (‪ ،)Like Dissolves Like‬وهــذا يعتمــد علــى قــوى التجــاذب‬ ‫بيــن دقائــق المذيــب‪ ،‬وقــوى التجــاذب بيــن دقائــق المــذاب‪ ،‬وقــوى التجــاذب بيــن دقائــق المذيــب والمــذاب‬ ‫عنــد تك ـ ّون المحلــول‪ .‬ففــي النّشــاط الســابق‪ ،‬نجــد �أ ّن الزيــت يــذوب فــي الهكســان؛ ل�أ ّن كليهمــا غيــر‬ ‫قطبــي‪ ،‬والروابــط بيــن جزيئاتهمــا ضعيفــة ومتقاربــة فــي القــوة‪ ،‬ولكنــه لا يــذوب فــي المــاء؛ ل�أ ّن جزيئــات المــاء‬ ‫قطبيــة‪ ،‬وترتبــط فيمــا بينهــا بترابــط هيدروجينــي قــوي �أكبــر مــن قــوة ارتباطهــا بجزيئــات الزيــت‪ .‬وفــي المقابــل‬ ‫فـ إ� ّن جزيئــات الكحــول قطبيــة تــذوب فــي المــاء؛ ل�أنّــه تنشـ�أ بيــن جزيئاتهمــا قــوى متبادلــة �أقــوى مــن الروابــط‬ ‫بيــن جزيئاتهمــا قبــل تكويــن المحلــول‪.‬‬ ‫سؤال �أ ّي المواد ال�آتية تذوب في الماء‪:‬‬ ‫‪NH3،CCl4 ،HCl ،CH4‬؟‬ ‫توصلــت ممــا ســبق �أنّــه عنــد ذوبــان مــادة مع ّينــة فــي مذيــب مــا‪ ،‬ف ـ إ� ّن دقائــق المــذاب تنتشــر بيــن‬ ‫ ‬ ‫ّ‬ ‫دقائــق المذيــب‪ ،‬فمــا �أثــر �إذابــة مــادة مــا علــى درجــة ح ـرارة المحلــول؟ لل�إ جابــة عــن هــذا التســاؤل‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ‬ ‫النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)5‬تصنيف المحاليل حسب الطاقة المصاحبة لعمل ّية الذوبان‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫مــاء مقطّــر‪ ،‬وثيوكبريتــات الصوديــوم ‪ ،Na2S2O3‬وهيدروكســيد الصوديــوم ‪ ،NaOH‬وميــزان حــرارة‪،‬‬ ‫وك�أســان زجاجيــان ســعة كل واحــد ‪ 100‬مــل‪ ،‬ومخبــار مــد ّرج ســعته ‪ 50‬مــل‪ ،‬وقضيــب زجاجــي‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪َ - -1‬ض ْع ‪ 30‬مل من الماء المقطّر في كل ك�أس‪ ،‬و ِق ْس درجة الحرارة‪ ،‬وس ِّج ْلها‪.‬‬ ‫وض ْعهــا فــي الــك�أس الــذي يحتــوي علــى المــاء‪ ،‬ث ـ ّم ح ـ ِّر ِك‬ ‫‪- -2‬ز ِْن ‪ 5‬غــم مــن ثيوكبريتــات الصوديــوم‪َ ،‬‬ ‫المحلــول بقضيــب زجاجــي‪.‬‬ ‫‪- -3‬س ّج ْل درجة حرارة المحلول الناتج‪.‬‬ ‫‪- -4‬ك ّر ْر الخطوات من ‪ 3-1‬باستخدام هيدروكسيد الصوديوم بد ًلا من ثيوكبريتات الصوديوم‪.‬‬ ‫‪65‬‬

‫‪َ - -5‬د ِّو ِن النتائج التي حصلت عليها في الجدول ال�آتي‪:‬‬ ‫المادة الذائبة‬ ‫ثيوكبريتات‬ ‫الصوديوم‬

‫ ‬

‫درجة الحرارة الابتدائيّة ( ْ س) درجة الحرارة النهائيّة ( ْ س) الفرق في درجات الحرارة‬ ‫(د‪ -2‬د‪)1‬‬ ‫(د‪)2‬‬ ‫(د‪)1‬‬

‫هيدروكسيد‬ ‫الصوديوم‬

‫بنا ًء على النتائج المدونة في الجدول‪ ،‬اقترح تصنيفًا للمحلولين حسب التغّير في الطاقة‪.‬‬

‫ ‬

‫يمكــن تفســير التغ ّيــر فــي الطاقــة الحراريّــة لمحلــول هيدروكســيد الصوديــوم وثيوكبريتــات الصوديــوم‪،‬‬ ‫ ‬ ‫مــن خــلال فهــم �آليــة تكــ ّون المحلــول‪ ،‬والتــي تمــر فــي ثــلاث خطــوات متلازمــة‪ ،‬هــي‪:‬‬ ‫الخطــوة ال�أولــى‪ :‬تباعــد دقائــق المــذاب بعضهــا عــن بعــض‪ ،‬وهــذا يتطلّــب تزويدهــا بطاقــة للتغلّــب علــى‬ ‫ماصــة للطاقــة (‪.)ΔH1‬‬ ‫قــوى التجــاذب بينهــا‪ ،‬وهــذه عمل ّيــة ّ‬ ‫الخطــوة الثانيــة‪ :‬تباعــد دقائــق المذيــب بعضهــا عــن بعــض‪ ،‬وهــذا يتطلّــب تزويدهــا بطاقــة للتغلّــب علــى‬ ‫ماصــة للطاقــة (‪.)ΔH2‬‬ ‫قــوى التجــاذب بينهــا‪ ،‬وهــذه �أ ً‬ ‫يضــا عمليّــة ّ‬ ‫الخطــوة الثالثــة‪ :‬تجــاذب دقائــق المذيــب مــع دقائــق المــذاب؛ لتكويــن قــوى جديــدة بينهمــا‪ ،‬وهــذه عمل ّيــة‬ ‫طــاردة للطاقة (‪.)ΔH3‬‬ ‫ماصــة للطاقــة �أو‬ ‫ ‬ ‫وتســمى محصلــة الطاقــة المصاحبــة لعمل ّيــة ال�إ ذابــة حـرارة المحلــول‪ ،‬وقــد تكــون ّ‬ ‫طــاردة لهــا‪ ،‬كمــا فــي الشــكل (‪:)2‬‬

‫الشكل(‪ :)2‬مخطط تمثيلي لتغيرات الطاقة المصاحبة لعملية ال�إ ذابة‬

‫‪66‬‬

‫بالاعتماد على الشكل (‪ )2‬السابق‪� ،‬أجب عن ال�أسئلة ال�آتية‪:‬‬ ‫فسر �إجابتك‪.‬‬ ‫‪ -1‬هل يمكن �أن يحتوي المحلولان على المذاب نفسه؟ ّ‬ ‫فسر �إجابتك‪.‬‬ ‫‪ -2‬هل يمكن �أن يحتوي المحلولان على المذيب نفسه؟ ّ‬ ‫فسر �إجابتك‪.‬‬ ‫‪ -3‬في �أ ّي المحلولين تكون قوة التجاذب بين دقائق المحلول �أكبر؟ ّ‬ ‫‪ -4‬اكتــب علاقــة رياض ّيــة تربــط بيــن التغ ّيــر فــي المحتــوى الحـراري للمحلــول وتغ ّيـرات الطاقــة المصاحبــة‬ ‫لتكوينــه‪.‬‬ ‫ماصــة للطاقــة؟‬ ‫توصلــت �إليهــا‪ ،‬متــى تكــون عمليّــة تكـ ّون المحلــول ّ‬ ‫‪ -5‬بنــا ًء علــى العلاقــة الرياضيّــة التــي ّ‬ ‫ومتــى تكــون طــاردة؟‬

‫نشاط استقصائي‬ ‫ارســم مخط ًطــا تمثيل ًّيــا لتغي ـرات الطاقــة المصاحبــة لعمل ّيــة �إذابــة كربونــات الصوديــوم الهيدروجينيــة‬ ‫‪ NaHCO3‬فــي المــاء‪.‬‬

‫(‪ :)3.1.3‬الذائبية (‪:)Solubility‬‬ ‫تعرفّــت فــي صفــوف ســابقة �إلــى �أن ـواع المحاليــل مــن حيــث ال�إ شــباع‪ ،‬فهنــاك المحلــول غيــر‬ ‫ ‬ ‫المشــبع الــذي يســتطيع �إذابــة ك ّميــة �إضافيــة مــن المــذاب‪ ،‬والمحلــول المشــبع الــذي يحتــوي علــى �أكبــر‬ ‫رســب �أيــة كم ّيــة �إضافيــة مــن المــذاب‪� ،‬أمــا‬ ‫ك ّميــة مــن المــادة المذابــة عنــد درجــة الحــرارة نفســها‪ ،‬و ُي ّ‬ ‫المحلــول فــوق المشــبع فهــو يحتــوي علــى ك ّميــة مــن المــادة المذابــة �أكثــر ممــا هــو متوقــع فــي حالــة‬ ‫ال�إ شــباع‪ ،‬وهــو حالــة غيــر مســتقرة‪ ،‬يمكــن ال�إ خــلال بهــا بســهولة‪ ،‬مثــل تحريــك المحلــول‪� ،‬أو �إضافــة كميــة‬ ‫قليلة من بلورات المذاب‪ ،‬كما في الشكل (‪.)3‬‬

‫الشكل (‪ :)3‬تبلور �أسيتات الصوديوم من محلوله فوق المشبع‬

‫‪67‬‬

‫وتع ـ ّرف الذائب ّيــة ب�أنّهــا �أكبــر ك ّميــة مــن المــذاب التــي يمكــن �أن تــذوب فــي ‪ 100‬غــم مذيــب‬ ‫ ‬ ‫عنــد درجــة حـرارة معينــة وضغــط معيّــن؛ للحصــول علــى محلــول مشــبع‪ .‬وعندمــا يصــل المحلــول �إلــى حــد‬ ‫ال�إ شــباع يكــون فــي حالــة مــن الات ـزان الديناميكــي‪ ،‬وهــو الحالــة التــي يكــون فيهــا معــدل ذوبــان المــذاب‬ ‫مســاو ًيا تما ًمــا لمعــدل ترســبه‪:‬‬ ‫ذوبان المذاب‬

‫ترسب المذاب‬ ‫ُّ‬

‫ويمكــن تحضيــر المحلــول فــوق المشــبع ب إ�ذابــة كم ّيــة زائــدة عــن حــد ال�إ شــباع مــن المــذاب فــي‬ ‫ ‬ ‫كتلــة ثابتــة مــن المذيــب بوســاطة التســخين‪ ،‬ويتــرك المحلــول لتنخفــض درجــة حرارتــه فــي ســكون دون‬ ‫تحريــك‪.‬‬ ‫وتتوقــف ذائب ّيــة المــواد فــي مذيــب معيــن علــى عــدة عوامــل‪ ،‬منهــا‪ :‬طبيعــة المــذاب والمذيــب‪،‬‬ ‫ودرجــة الحــرارة‪ ،‬والضغــط‪.‬‬

‫أ�و ًلا‪ :‬طبيعة المذاب والمذيب‪:‬‬ ‫بال�إ ضافــة �إلــى مــدى التوافــق بيــن قــوى التجــاذب بيــن دقائــق المحلــول مقارنـ ًة مــع تلــك الموجــودة‬ ‫ ‬ ‫بيــن دقائــق المذيــب النقــي والمــذاب النقــي‪ ،‬هنــاك عوامــل �أخــرى ترتبــط بطبيعــة كل مــن المذيــب والمــذاب‬ ‫تؤثــر فــي عمليــة ال�إ ذابــة‪ ،‬منهــا الكتلــة الموليــة للمــذاب‪ ،‬والتركيــب الجزيئــي للمــذاب والمذيــب‪ ،‬ومثــال‬ ‫ذلــك‪ :‬ذائبيــة البنتانــول ‪ CH3CH2CH2CH2CH2OH‬فــي المــاء قليلــة مقارنــة مــع الذائبيــة العاليــة للميثانــول‬ ‫‪CH3OH‬؛ ل�أنــه بزيــادة طــول السلســلة الكربونيــة للكحــول يقــل الت�أثيــر النســبي لمجموعــة الهيدروكســيل‬ ‫(‪ )-OH‬القطبيــة‪ ،‬ويــزداد ت�أثيــر الشــق الهيدروكربونــي غيــر القطبــي؛ مــا يقلّــل مــن ذائب ّيتــه فــي المــاء‪ ،‬وزيادتهــا‬ ‫فــي المذيبــات غيــر القطبيــة‪ .‬ويــذوب البنتانــول فــي المــاء والجازوليــن (مكونــه الرئيــس هــو ‪)C8H18‬؛ لاحتـواء‬ ‫البنتانــول علــى شــق قطبــي وهــو مجموعــة الهيدروكســيل (‪ )-OH‬الــذي يكـ ّون تراب ًطا هيدروجين ًّيا مع �أكســجين‬ ‫المــاء‪ ،‬فتــذوب فــي المــاء‪ ،‬كمــا فــي الشــكل (‪ ،)4‬ويحتــوي البنتانــول كذلــك علــى شــق هيدروكربونــي غيــر‬ ‫قطبــي يجعلــه يــذوب فــي المذيبــات غيــر القطبيــة‪ ،‬مثــل الجازوليــن‪.‬‬

‫الشكل (‪ :)4‬تمثيل للترابط الهيدروجيني بين جزيء الماء ومجموعة الهيدروكيسل في جزيء الكحول‬

‫‪68‬‬

‫و �إذا كان المــذاب مــادة �أيونيــة كال�أمــلاح‪ ،‬فـ إ� ّن ذائب ّيتهــا تختلــف مــن ملــح ل�آخــر‪ ،‬فذائبيــة ‪ AgCl‬تســاوي‬ ‫ ‬ ‫‪ 4 - 10 × 9.00‬غــم‪ 100/‬غــم مــاء عنــد ‪ ْ 20‬س‪ ،‬فــي حيــن ذائبيــة ‪ NaCl‬تســاوي ‪ 36.00‬غــم‪ 100/‬غــم مــاء عنــد‬ ‫درجــة الحـرارة نفســها‪ ،‬ويعــزى ذلــك؛ لقــوة الرابطــة ال�أيونيــة فــي البلــورة مــن جهــة و�أيونات الملــح والمذيب من جهة‬ ‫�أخــرى‪ ،‬فهــذه ال�أمــلاح لا تــذوب �إلا فــي المذيبــات التــي لهــا قــدرة كافيــة علــى تشــكيل روابــط قويــة مــع تلــك‬ ‫ال�أيونات‪.‬‬ ‫�أمــا بالنســبة لذائبيــة الغــازات فــي المــاء‪ ،‬فـ إ� ّن الغــازات غيــر القطبيــة‪ ،‬مثــل ‪ ،O2‬والغــازات قليلــة القطبيــة‬ ‫مثــل ‪ NO‬تكــون ذائبيتهــا قليلــة جـدًا؛ بســبب ضعــف قــوة ترابــط جزيئــات المذيــب بالمــذاب‪ ،‬وعلــى الرغــم‬ ‫مــن ذلــك‪ ،‬فــ إ� ّن الكائنــات الحيّــة المائيّــة ســتموت دون هــذه الكميّــة‬ ‫َف ِّك ْر‪:‬‬ ‫القليلــة‪ ،‬ومــن ناحيــة �أخــرى هنالــك غــازات ذائبيتهــا فــي المــاء كبيــرة‬ ‫ج ـدًا‪ ،‬مثــل ‪HCl‬؛ ل�أنّهــا تتفاعــل مــع المــاء كال�آتــي‪:‬‬ ‫علــى الرغــم مــن �أ ّن غــاز ثانــي‬ ‫)‪H3O+(aq) + Cl-(aq‬‬

‫)‪HCl(g) + H2O(l‬‬

‫ثان ًيا‪ :‬درجة الحرارة‪:‬‬

‫�أكســيد الكربــون غيــر قطبــي‪،‬‬ ‫�إلا �أ ّن ذائب ّيتــه فــي المــاء �أعلــى‬ ‫بكثيــر مــن ذائب ّيــة ‪ O2‬و ‪. N2‬‬

‫يعتمــد ت�أثيــر درجــة الحـرارة علــى ذائب ّيــة المــادة علــى حـرارة المحلــول‪ .‬وللتعـ ّرف �إلــى ت�أثيــر درجــة‬ ‫ ‬ ‫الحــرارة علــى ذائب ّيــة ال�أمــلاح فــي المــاء‪َ ،‬نفِّــ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)6‬أ�ثر درجة الحرارة على ذائب ّية ال�أملاح‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫نتـرات البوتاســيوم ‪ ،KNO3‬ومــاء مقطّــر‪ ،‬و�أنبوبــا اختبــار ســعة ‪ 20‬مــل‪ ،‬وكــؤوس زجاجيــة‪ ،‬وميـزان حـرارة‪،‬‬ ‫حســاس‪ ،‬وورق ترشــيح‪ ،‬وقُمــع ترشــيح‪ ،‬ودوارق مخروطّيــة‪ ،‬وحامــل �أنابيــب‪ ،‬وقضيــب زجاجــي‪.‬‬ ‫وميـزان ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪ُ - -1‬خذ �أنبو َبي اختبار‪ ،‬وضع في كل منها ‪ 10‬غم ماء مقطّر‪.‬‬ ‫حضر ك�أسين زجاجيين كح ّمام مائي‪ ،‬في �أحدهما ثلج مجروش مع الماء‪ ،‬وال�آخر ماء بدرجة‬ ‫‪ّ - -2‬‬ ‫حرارة الغرفة‪.‬‬ ‫‪69‬‬

‫‪- -3‬ضــع كل �أنبــوب فــي ك�أس مــن الكــؤوس‪ ،‬وانتظــر حتــى تتســاوى درجــة حـرارة المــاء فــي ال�أنبــوب‬ ‫مــع درجــة حـرارة المــاء فــي الــك�أس‪ ،‬وابــد�أ ب إ�ضافــة نتـرات البوتاســيوم �إلــى ال�أنبوبيــن تدريج ًّيــا مــع‬ ‫التحريــك بوســاطة قضيــب زجاجــي‪ ،‬حتــى يصــل كل محلــول �إلــى حالــة ال�إ شــباع‪.‬‬ ‫الحســاس‪ ،‬مــاذا تلاحــظ علــى‬ ‫‪- -4‬رشّ ـ ْـح كل محلــول ناتــج‪ ،‬وز ِ​ِن المحلــول الراشــح بوســاطة الميـزان ّ‬ ‫الــوزن مقارنــة بــوزن المــاء الــذي وضعتــه فــي ال�أنبوبيــن قبــل �إضافــة الملــح؟ جــد كميّــة الملــح‬ ‫الذائبــة‪.‬‬ ‫‪- -5‬س ّجل النتائج في الجدول ال�آتي‪:‬‬ ‫الملح‬

‫كميّة الملح الذائبة عند‬ ‫صفر(ْس)‬

‫كميّة الملح الذائبة عند درجة‬ ‫حرارة الغرفة‬

‫نترات البوتاسيوم في ‪ 10‬غم ماء‬ ‫نترات البوتاسيوم في ‪ 100‬غم ماء‬

‫لعلّــك لاحظــت مــن النشــاط الســابق �أ ّن ذائب ّيــة‬ ‫ ‬ ‫نتــرات البوتاســيوم فــي المــاء تــزداد بزيــادة درجــة الحــرارة‪،‬‬ ‫وهــذا ينطبــق علــى كثيــر مــن ال�أمــلاح‪ ،‬والشــكل(‪ )5‬يب ّيــن‬ ‫منحنيــات الذائبيّــة لعــدد مــن ال�أمــلاح فــي المــاء عنــد‬ ‫درجــات حــرارة مختلفــة‪.‬‬ ‫تقل ذائب ّية معظم الغازات في الماء بزيادة درجة الحرارة‪.‬‬

‫الشكل (‪ :)5‬منحنيات الذائبيّة لعدد من ال�أملاح في الماء‬ ‫عند درجات حرارة مختلفة‬

‫مثال (‪ :)1‬بالاعتماد على الشكل (‪� ،)5‬أجب عن ال�أسئلة ال�آتية‪:‬‬ ‫‪�- -1‬أي ال�أملاح تقل ذائبيّتها بزيادة درجة الحرارة؟‬ ‫‪�- -2‬أي ال�أملاح �أقل ذائب ّية عند ‪ ْ 10‬س؟‬ ‫‪- -3‬كم غرا ًما من كلوريد البوتاسيوم ‪ KCl‬يذوب في ‪ 200‬غم ماء عند ‪ ْ 80‬س؟‬ ‫‪- -4‬ماذا تعنى كل نقطة على المنحنى؟‬ ‫‪- -5‬ع ّين نقطة تمثّل محلو ًلا غير مشبع‪ ،‬و�أخرى تمثّل محلو ًلا فوق مشبع لملح كلوريد البوتاسيوم ‪.KCl‬‬ ‫‪70‬‬

‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬تلاحــظ مــن الشــكل �أ ّن ملــح كبريتــات الســيريوم ‪ Ce2(SO4)3‬تقــل ذائب ّيتــه بزيــادة درجــة الحـرارة‪ ،‬وهــذا‬ ‫(ماصــة)‪ ،‬فـ إ� ّن‬ ‫يعتمــد علــى حـرارة المحلــول‪ ،‬فـ إ�ذا كانــت حـرارة المحلــول الملحــي المشــبع مكتســبة ّ‬ ‫تســخين المحلــول ســيزيد مــن ذائب ّيــة الملــح المــذاب‪ ،‬و �إذا كانــت مفقــودة (طــاردة)‪ ،‬ف ـ إ� ّن تســخينه‬ ‫ســيقلل مــن ذائبيّــة الملــح المــذاب‪.‬‬ ‫‪- -2‬تلاحظ من الشكل �أ ّن الملح الذي له �أقل ذائب ّية عند ‪ ْ 10‬س هو ملح ‪.KClO3‬‬ ‫‪- -3‬تلاحظ من منحنى ذائبية كلوريد البوتاسيوم عند درجة حرارة ‪ ْ 80‬س‪:‬‬ ‫يذوب تقري ًبا ‪ 52‬غم ‪ KCl‬في ‪ 100‬غم ماء‪.‬‬ ‫يذوب س غم ‪ KCl‬في ‪ 200‬غم ماء‪.‬‬ ‫�إذن‪ ،‬س = ‪104‬غم من ‪ KCl‬تذوب في ‪ 200‬غم ماء‪.‬‬ ‫‪- -4‬تعنــي كل نقطــة علــى المنحنــى �أ ّن كل ملــح وصــل لحالــة �إشــباع عنــد تلــك الدرجــة مــن الح ـرارة‪،‬‬ ‫وتختلــف حالــة ال�إ شــباع مــن درجــة ل�أخــرى‪.‬‬ ‫‪- -5‬لتعييــن نقطــة تمثــل محلــو ًلا غيــر مشــبع‪ ،‬ن�أخــذ �أي نقطــة تقــع تحــت المنحنــى لملــح ‪ ،KCl‬فمثـ ًلا‪:‬‬ ‫عنــد ‪ ْ 50‬س النقطــة التــي تقابــل ‪ 20‬غــم تمثّــل محلــو ًلا غيــر مشــبع للملــح‪ .‬ولتعييــن نقطــة فــوق مشــبع‪،‬‬ ‫ن�أخذهــا فــوق المنحنــى‪ ،‬مثــل النقطــة المقابلــة لـــ ‪ 50‬غــم تمثــل محلــو ًلا فــوق مشــبع‪.‬‬

‫ثال ًثا‪ :‬الضغط‪:‬‬ ‫يؤثــر الضغــط بشــكل بســيط علــى ذائب ّيــة الم ـواد الصلبــة والســائلة فــي المذيبــات الســائلة‪ .‬ولكـ ّـن‬ ‫ ‬ ‫بالنســبة للغــازات‪ ،‬فـ إ� ّن ذائبيّتهــا تــزداد بزيــادة ضغطهــا الجزئــي الواقــع علــى ســطح المحلــول‪ ،‬ولربمــا لاحظــت‬ ‫يو ًمــا عنــد فتحــك عب ـ ّوة مشــروب غــازي تناثــر المشــروب خــارج العب ـ ّوة‪ .‬لمــاذا؟‬ ‫نشاط استقصائي‪:‬‬ ‫صمــم مخط ًطــا للحصــول علــى �أكبــر كم ّيــة مــن نتـرات البوتاســيوم ‪ KNO3‬النق ّيــة �إذا �أعطيــت خلي ًطــا‬ ‫ ‬ ‫مــن ملحيــن كتلتــه ‪ 50‬غــم مكــون مــن ‪ 5‬غــم كلوريــد الصوديــوم ‪ NaCl‬و ‪ 45‬غــم مــن نتـرات البوتاســيوم‪.‬‬

‫(‪ :)4.1.3‬قواعد الذائب ّية (‪:)Solubility Rules‬‬ ‫تعلّمــت فــي الصــف العاشــر �أ ّن المــاء مذيــب ج ّيــد لكثيــر مــن المـواد‪ ،‬كالمركبــات ال�أيونيــة‪ .‬وتب ّيــن لــك‬ ‫ ‬ ‫مــن الــدرس الســابق �أ ّن ذائبيّــة المركّبــات ال�أيونيــة فــي المــاء تتفــاوت مــن مــادة ل�أخــرى عنــد الظــروف نفســها‪.‬‬ ‫‪71‬‬

‫والجــدول (‪ )1‬يب ّيــن ذائب ّيــة بعــض المركّبــات ال�أيونيــة عنــد درجــة ح ـرارة ‪ ْ 20‬س‪.‬‬

‫اسم المركّب‬

‫الصيغة الكيميائية‬

‫الذائب ّية (غم‪ 100/‬غم ماء)‬

‫كبريتات الباريوم‬ ‫هيدروكسيد الكالسيوم‬

‫‪BaSO4‬‬ ‫‪Ca(OH)2‬‬

‫‪0.00025‬‬ ‫‪0.17‬‬

‫بروميد الليثيوم‬ ‫نترات الفضة‬ ‫كلوريد الصوديوم‬ ‫كربونات الليثيوم‬

‫‪LiBr‬‬ ‫‪AgNO3‬‬ ‫‪NaCl‬‬ ‫‪Li2CO3‬‬

‫‪166.00‬‬ ‫‪222.00‬‬ ‫‪36.00‬‬ ‫‪1.30‬‬

‫جدول (‪ :)1‬ذائب ّية بعض المركبات ال�أيونية عند درجة حرارة ‪ ْ 20‬س‬

‫نلاحــظ مــن الجــدول الســابق تبايــن ذائب ّيــة المركّبــات ال�أيونيــة فــي المــاء‪ ،‬فبعضهــا عاليــة الذوبــان‪،‬‬ ‫ ‬ ‫وبعضهــا شــحيحة الذوبــان فــي المــاء‪ ،‬وللتعـ ّرف عمل ًّيــا �إلــى مــدى ذائب ّيــة المركّبــات ال�أيونيــة فــي المــاء‪َ ،‬ن ِّفـ ِذ‬ ‫النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)7‬التع ّرف إ�لى ذائب ّية المركّبات ال�أيونية في الماء‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫مــاء مقطّــر‪ ،‬وكربونــات الكالســيوم ‪( CaCO3‬مســحوق الطباشــير)‪ ،‬ودايكرومــات البوتاســيوم ‪،K2Cr2O7‬‬ ‫وكلوريــد الصوديــوم ‪ ،NaCl‬وكــؤوس زجاجيــة‪ ،‬وقضيــب زجاجــي‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪- -1‬ضع في كل ك�أس زجاجي ‪ 50‬مل من الماء‪.‬‬ ‫ـف �إلــى الــك�أس ال�أول ‪ 5‬غــم مــن كربونــات الكالســيوم‪ ،‬و �إلــى الــك�أس الثانــي ‪ 5‬غــم دايكرومات‬ ‫‪�- -2‬أضـ ْ‬ ‫البوتاســيوم‪ ،‬و �إلــى الــك�أس الثالــث ‪ 5‬غــم كلوريــد الصوديــوم‪ ،‬ثــ ّم حــ ّرك محتويــات كل ك�أس‬ ‫باســتخدام القضيــب الزجاجــي‪.‬‬ ‫صف ذائبيّة كل من المواد السابقة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫‪72‬‬

‫يتبيــن مــن النّشــاط الســابق �أ ّن بعــض الم ـواد تــذوب فــي المــاء‪ ،‬والبعــض ال�آخــر شــحيح الذوبــان‪،‬‬ ‫ ‬ ‫لــذا تــم وضــع قواعــد عامــة تســاعد فــي التنبــؤ بنواتــج التفاعــلات ال�أيونيــة فــي المحاليــل المائيــة‪ ،‬وباســتخدام‬ ‫هــذه القواعــد تــم تصنيــف المركبــات ال�أيونيــة إ�لــى قســمين‪ :‬مركبــات ذائبــة‪ ،‬ومركبــات غيــر ذائبــة‪،‬‬ ‫وقــد ت ـ ّم تصنيــف المــواد شــحيحة الذوبــان ضمــن المــواد غيــر الذائبــة‪.‬‬

‫أ‬ ‫ �هم قواعد الذائب ّية‪:‬‬ ‫‪- -1‬جميع �أملاح الفلزات القلوية (‪ )Li+ ، Na+، K+ ، Rb+ ، Cs+‬ذائبة‪.‬‬ ‫‪- -2‬جميع �أملاح النترات (ــ‪ ،)NO3‬وال�أســيتات (ــ‪ ،)C2H3O2‬والكلورات (ــ‪ ،)ClO3‬والبيروكلورات (ــ‪،)ClO4‬‬ ‫وال�أمونيــوم (‪ )NH4+‬ذائبة‪.‬‬ ‫‪- -3‬جميع �أملاح ــ‪ ،I‬ــ‪ ،Br‬ــ‪ ،Cl‬ذائبة‪ ،‬باستثناء هاليدات ‪.Cu+ ،Pb2+ ، Hg22+ ،Ag+‬‬ ‫‪- -4‬جميــع �أمــلاح الكبريتــات (‪ )SO42-‬ذائبــة‪ ،‬باســتثناء كبريتــات ‪،Hg22+ ، Ca2+ ، Pb2+ ،Sr2+ ، Ba2+‬‬ ‫‪.Ag+‬‬ ‫‪- -5‬جميــع �أمــلاح الكربونــات (‪ ،)CO32-‬والفوســفات (‪ ،)PO43-‬والكرومــات (‪ ،)CrO42-‬والكبريتيــد (‪)S2-‬‬ ‫غيــر ذائبــة‪ ،‬باســتثناء �أمــلاح الفلـزات القلويــة‪ ،‬و�أمــلاح ال�أمونيــوم‪.‬‬ ‫‪- -6‬جميــع الهيدروكســيدات‪ ،‬وجميــع �أكاســيد الفل ـزات غيــر ذائبــة‪ ،‬باســتثناء هيدروكســيدات و�أكاســيد‬ ‫الفلــزات القلويــة‪ ،‬وبعــض هيدروكســيدات القلويــات الترابيــة ‪.Sr2+ ،Ca2+ ،Ba2+‬‬ ‫مثال (‪ :)2‬بالاعتماد على قواعد الذائب ّية‪� ،‬أي من ال�أملاح ال�آتية ذائب‪ ،‬و�أيها غير ذائب؟‬ ‫‪. KNO3 ، Fe (OH)3 ، AgCl‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫ملحا ذائ ًبا‪.‬‬ ‫‪ :KNO3‬حسب القاعدة رقم (‪ )1‬يع ُّد ً‬ ‫ملحا غير ذائب‪.‬‬ ‫‪ :Fe(OH)3‬حسب قاعدة رقم (‪ )6‬يع ُّد ً‬ ‫ملحا غير ذائب‪.‬‬ ‫‪ :AgCl‬حسب قاعدة رقم (‪ُ )3‬يع ُّد ً‬ ‫سؤال بالاعتماد على قواعد الذائب ّية‪� ،‬أ ّي المركبات ال�آتية ذائب و�أيها غير ذائب في الماء‪ ،‬ث ّم اكتب‬ ‫�أنواع ال�أيونات لكل مركب ذائب‪:‬‬

‫‪. MnSO4 ، CuS ، Ba(OH)2 ، Ca3(PO4)2‬‬ ‫‪73‬‬

‫المعادلة ال�أيونية الصافية (‪:)Net Ionic Equation‬‬

‫ ‬

‫يتضــح ممــا ســبق �أ ّن بعــض ال�أمــلاح ذائبــة فــي المــاء‪ ،‬والبعــض ال�آخــر غيــر ذائــب؛ �إذ يتكــون �أحيا ًنــا‬ ‫ ‬ ‫راســب عنــد خلــط محلوليــن م ًعــا‪ ،‬وتســمى التفاعــلات التــي تُ ْنتــج راسـ ًبا تفاعــلات الترســيب‪ ،‬وللتعـ ّرف �إلــى‬ ‫الموضــح فــي الشــكل (‪)6‬‬ ‫ذلــك ‪ ،‬تم ّعــن التفاعــل بيــن محلولــي نتـرات الرصــاص (‪ ،)II‬ويوديــد البوتاســيوم‬ ‫ّ‬ ‫ال�آتي‪:‬‬

‫الشكل (‪ :)6‬توضيح تمثيلي لتفاعل محلولي نترات الرصاص (‪ ،)II‬ويوديد البوتاسيوم‬

‫ويمكن تمثيل التفاعل السابق بالمعادلة الكيميائية الموزونة ال�آتية‪:‬‬ ‫)‪Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq‬‬ ‫)‪2KNO3(aq) + PbI2(s‬‬ ‫ويمكن كتابة المعادلة ال�أيونية للتفاعل السابق على النحو ال�آتي‪:‬‬ ‫)‪(aq) + PbI2(s‬ــ‪2K+(aq) + 2NO3‬‬

‫)‪(aq‬ــ‪(aq)+ 2K+(aq) + 2I‬ــ‪Pb2+(aq) + 2NO3‬‬

‫وعند اختصار ال�أيونات المتماثلة من طرفَي المعادلة‪ ،‬نحصل على المعادلة ال�أيونية الصافية ال�آتية‪:‬‬ ‫)‪Pb2+(aq) + 2I-(aq‬‬ ‫)‪PbI2(s‬‬

‫ســؤال اكتــب كلاً مــن المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة‪ ،‬والمعادلــة ال�أيونيــة الصافيــة لتفاعــل محلــول‬ ‫نتـرات الفضــة ‪ AgNO3‬مــع محلــول كرومــات الصوديــوم ‪.Na2CrO4‬‬ ‫نشاط استقصائي‪:‬‬ ‫ لديـ�ك محاليـ�ل ال�أمـ�لاح ال�آتيـ�ة‪ :‬نتـ�رات الفضـ�ة ‪ ، AgNO3‬وبروميــد النحــاس (‪،CuBr )I‬‬ ‫المترســبة التــي يمكــن الحصــول عليهــا مــن‬ ‫وكرومــات البوتاســيوم ‪ .K2CrO4‬حــدد صيغــة ال�أمــلاح‬ ‫ّ‬ ‫خلــط محلو َلــي ملحيــن م ًعــا مــن مجموعــة ال�أمــلاح الســابقة‪.‬‬ ‫‪74‬‬

‫أ�سئلة الفصل‬ ‫السؤال ال�أول‪ :‬اختر رمز ال�إ جابة الصحيحة في كل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪ 1‬ما المحلول المشبع؟‬ ‫�أ) محلول يمكنه استيعاب كميّة �إضافية من المذاب عند الظروف نفسها‪.‬‬ ‫ب) محلول يحتوي على كم ّية من المذاب �أكثر مما يلزم لل�إ شباع عند الظروف نفسها‪.‬‬ ‫ج) مخلوط غير متجانس‪.‬‬ ‫د) محلول في حالة اتزان ديناميكي‪ ،‬ولا يستطيع استيعاب كميّة �إضافية من المذاب عند الظروف نفسها‪.‬‬ ‫رسب �أيون ‪ Ca2+‬في المحاليل المائية؟‬ ‫‪� 2‬أي من ال�أيونات ال�آتية ُي ّ‬ ‫ج) ــ ‪NO3‬‬ ‫ب) ‪CO32-‬‬ ‫�أ) ــ‪C2H3O2‬‬

‫د) ــ ‪I‬‬

‫‪� 3‬أي من الوحدات ال�آتية تعبر عن ذائب ّية المواد الصلبة في الماء؟‬ ‫ج) غم‪ 100/‬غم ماء‪.‬‬ ‫ب) مول‪/‬كغم ماء‪.‬‬ ‫�أ) مول‪ 100/‬غم ماء‪.‬‬

‫د) غم‪/‬سم‪ 3‬ماء‪.‬‬

‫‪� 4‬أي من المواد ال�آتية تذوب في الهكسان الحلقي ‪C6H12‬؟‬ ‫ب) كلوريد الصوديوم‪ .‬ج) الماء‪.‬‬ ‫�أ) اليود‪.‬‬

‫د) نترات الفضة‪.‬‬

‫‪ 5‬أ�ضيــف ‪ 184‬غــم مــن الملــح �إلــى ‪ 400‬مــل مــاء مقطّــر بدرجــة حـرارة ‪ ْ 50‬س‪ ،‬ثـ ّم ُرشِّ ـ َـح المحلــول‬ ‫و ُج ّفــف الراســب‪َ ،‬ف ُو ِجــد �أ ّن كتلتــه تســاوي ‪ 40‬غــم‪ ،‬مــا ذائب ّيــة الملــح عنــد تلــك الدرجــة؟‬ ‫د) ‪ 36‬غم‪.‬‬ ‫ج) ‪ 40‬غم‪.‬‬ ‫ب) ‪ 120‬غم‪.‬‬ ‫�أ) ‪ 144‬غم‪.‬‬ ‫السؤال الثاني‪ :‬علل ال�آتية‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ ‪ 1‬يذوب البروبانول ‪ CH3CH2CH2OH‬في الماء‪ ،‬ورابع كلوريد الكربون ‪.CCl4‬‬ ‫ ‪ 2‬عند فتح غطاء �إحدى عبوات المشروبات الغازية‪ ،‬نلاحظ انطلاق فقاعات من الغاز‪.‬‬ ‫ ‪ 3‬تزداد ذئبية يوديد البوتاسيوم ‪ KI‬في الماء بارتفاع درجة الحرارة‪.‬‬ ‫الســؤال الثالــث‪ :‬اكتــب المعادلــة الكيميائيــة الموزونــة‪ ،‬والمعادلــة ال�أيونيــة الصافيــة لتفاعــل محلــول كبريتــات‬ ‫ُّ‬ ‫الصوديــوم ‪ Na2SO4‬مــع محلــول كلوريــد الباريــوم ‪.BaCl2‬‬ ‫‪75‬‬

‫الســؤال الرابــع‪ :‬ت�أ ّمــلِ الشــكل ال�آتــي الــذي يمثــل ذائب ّيــة بعــض المـواد فــي المــاء‪ ،‬ثـ ّم �أجــب عــن ال�أســئلة‬ ‫ُّ‬ ‫ال�آتية‪:‬‬

‫‪1 1‬عند �أي درجة حرارة تتساوى ذائب ّية نترات الصوديوم ونترات البوتاسيوم؟‬ ‫الس ّكر عند ‪ ْ 60‬س؟‬ ‫‪2 2‬ما مقدار ذائب ّية ّ‬ ‫‪3 3‬ما �أكبر كم ّية من كلوريد الصوديوم يمكن �أن تذوب في ‪ 1‬كغم من الماء عند درجة ‪ ْ 100‬س؟‬

‫‪76‬‬

‫الفصل الثاني‬

‫تركيز المحاليل وخواصها الجامعة‬ ‫تعرفّــت فــي الفصــل الســابق �إلــى �أن ـواع المحاليــل‪ ،‬وصنّفتهــا وفــق معاييــر متن ّوعــة‪ ،‬منهــا المحاليــل‬ ‫ ‬ ‫المر ّكــزة والمخ ّففــة‪ ،‬ويعــد تحديــد ك ّميــة المــذاب والمذيــب فــي المحلــول مهمــة فــي حياتنــا اليوميّــة‪ ،‬فعلــى‬ ‫ســبيل المثــال‪ :‬زيــادة ك ّميــة المــادة الف ّعالــة فــي الــدواء لــه �آثــار جانبيــة �أحيا ًنــا‪ ،‬وزيــادة ك ّميــة ملــح الطعــام فــي‬ ‫غذائنــا يسـبّب ارتفــاع ضغــط الــدم عنــد بعــض النــاس‪ .‬فمــا المقصــود بتركيــز المحلــول؟ ومــا طــرق التعبيــر‬ ‫اصــه الفيزيائيــة؟ هــذه التســاؤلات وغيرهــا‪ ،‬ســتتم ّكن مــن ال�إ جابــة عنهــا‬ ‫عنــه؟ ومــا �أثــر تركيــز المحلــول علــى خو ّ‬ ‫بعــد دراســتك هــذا الفصــل‪ ،‬وســتكون قــاد ًرا علــى �أن‪:‬‬ ‫ ‪ 1‬تتع ّرف �إلى طرق التعبير عن تركيز المحاليل‪ ،‬والتمييز بينها‪.‬‬ ‫ ‪ 2‬تحسب تركيز المحاليل بطرق متن ّوعة‪.‬‬ ‫تحضر محاليل بتراكيز محد ّدة‪.‬‬ ‫ ‪ّ 3‬‬ ‫ ‪ 4‬تُجري حسابات تتعلق بعمليّة التخفيف‪.‬‬ ‫توضح مفهوم الخواص الجامعة للمحاليل‪.‬‬ ‫ ‪ّ 5‬‬ ‫ ‪ 6‬تُجري حسابات متعلقة ببعض الخواص الجامعة للمحاليل‪.‬‬ ‫ ‪7‬‬ ‫ ‪8‬‬ ‫ ‪9‬‬ ‫ ‪10‬‬ ‫ ‪11‬‬

‫‪77‬‬

‫(‪ :)1.2.3‬طرق التعبير عن تركيز المحاليل‬ ‫(‪:)Quantitative Ways of Expressing Concentration‬‬ ‫تحــرص الشــركات والمصانــع الغذائيــة والدوائيــة‪ ،‬والمختبــرات الطب ّيــة علــى اســتخدام المحاليــل‬ ‫ ‬ ‫بتراكيــز محــدّدة؛ وللتعــ ّرف �إلــى مفهــوم تركيــز المحلــول‪ ،‬ت�أمــل الشــكل (‪ )1‬الــذي يب ّيــن محاليــل مائ ّيــة‬ ‫الســؤال الــذي يليــه‪:‬‬ ‫مختلفــة لبيرمنغنــات البوتاســيوم ‪ ،KMnO4‬ثــ ّم �أجــب عــن ُّ‬

‫المحلول (‪)1‬‬

‫المحلول (‪)2‬‬

‫المحلول (‪)3‬‬

‫الشكل (‪ :)1‬محاليل مائية لبيرمنغنات البوتاسيوم‬

‫رتّب المحاليل المب ّينة في الشكل (‪ )1‬حسب التركيز‪ ،‬وما المعيار الذي استندت �إليه؟‬ ‫الس ـؤال الســابق‪� ،‬أنّــه يمكــن تصنيــف المحاليــل مــن حيــث التركيــز‬ ‫ ‬ ‫تبيّــن لــك مــن خــلال مناقشــة ُّ‬ ‫بطريقــة وصف ّيــة مــن خــلال اللــون‪ ،‬ولكــن هــل يمكــن تحديــد كم ّيــة المــذاب بدقــة؟ يشــير مصطلــح التركيــز‬ ‫�إلــى العلاقــة الكميّــة بيــن المــذاب والمذيــب فــي المحلــول‪ ،‬وللتع ـ ّرف �إلــى هــذه العلاقــة‪ ،‬ن ّف ـ ِذ النّشــاط‬ ‫ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)1‬العلاقة الكم ّية بين المذاب والمذيب‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫سـ ّكر المائــدة (السـ ّكروز) ‪ ،C12H22O11‬ومــاء مقطّــر‪ ،‬ودورق حجمــي ســعة ‪ 100‬مــل‪ ،‬وقضيــب زجاجــي‪،‬‬ ‫حســاس‪.‬‬ ‫وميزان ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪- -1‬زِن الدورق الحجمي وهو فارغ وجاف‪ ،‬وس ّج ْل كتلته (ك­‪.)1‬‬ ‫الس ّكر �إلى الدورق الحجمي‪ ،‬وس ّج ْل كتلته (ك‪.)2‬‬ ‫‪�- -2‬أ ْ‬ ‫ضف ‪10‬غم من ّ‬ ‫‪78‬‬

‫‪�- -3‬أضــف قلي ـ ًلا مــن المــاء �إلــى الــدورق الحجمــي مــع التحريــك بشــكل دائــري بعنايــة حتــى تــذوب‬ ‫الس ـ ّكر‪.‬‬ ‫كميّــة ّ‬ ‫‪�- -4‬أكمــل حجــم المحلــول فــي الــدورق الحجمــي حتــى العلامــة ‪ 100‬مــل الموجــودة علــى عنــق الــدورق‬ ‫الحجمي‪.‬‬ ‫‪- -5‬زِن الدورق ومحتوياته (ك‪.)3‬‬ ‫‪- -6‬جـد كتلة الماء كما ي�أتي‪ :‬كتلة الماء = (ك‪( – )3‬ك‪ + 1‬ك‪.)2‬‬ ‫باستخدام النتائج التجريبية‪ ،‬جد ما ي أ�تي‪:‬‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬

‫*عدد مولات المذاب (الس ّكروز)‪ ،‬وعدد مولات المذيب (الماء)‪.‬‬ ‫*النسبة بين كتلة المذاب �إلى مجموع كتلة المذاب والمذيب‪.‬‬ ‫*النسبة بين كتلة المذاب �إلى حجم المحلول‪.‬‬ ‫*النسبة بين عدد مولات المذاب �إلى مجموع مولات المذاب والمذيب‪.‬‬ ‫*النسبة بين عدد مولات المذاب �إلى حجم المحلول‪.‬‬ ‫*النسبة بين عدد مولات المذاب �إلى كتلة المذيب (كغم)‪.‬‬

‫دورق حجمي‬

‫توصلــت مــن النّشــاط الســابق �أنّــه باســتطاعتك التَّعبيــر عــن تركيــز المحلــول بطــرق مختلفــة‪،‬‬ ‫ ‬ ‫لعلّــك ّ‬ ‫منهــا النســبة المئويــة للمــذاب‪ ،‬والمولاريــة‪ ،‬والمولاليــة‪ ،‬والكســر المولــي للمــذاب‪.‬‬

‫أ�و ًلا‪ :‬النسبة المئوية للمذاب (‪:)Percent Concentration‬‬ ‫يمثــل الشــكل (‪ )2‬محاليــل متن ّوعــة مكتــوب عليهــا تراكيــز بنســب مئويــة مختلفــة‪ .‬مــاذا تعنــي لــك‬ ‫ ‬ ‫هــذه النســب؟‬

‫الشكل (‪ :)2‬محاليل بتراكيز متن ّوعة‬

‫‪79‬‬

‫تع ّبــر هــذه النســب المئويــة عــن نســبة المــذاب �إلــى المذيــب فــي المحلــول‪ ،‬ف ـ إ�ذا كانــت كم ّيــة‬ ‫ ‬ ‫المــذاب والمذيــب بوحــدة الكتلــة‪ ،‬يســمى التركيــز النســبة المئويــة الكتليــة (‪ .)Mass Percent‬ويمكــن‬ ‫�إيجادهــا مــن العلاقــة الرياض ّيــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫النسبة المئوية الكتلية لـلمذاب = (كتلة المذاب÷ كتلة المحلول) × ‪% 100‬‬ ‫حيث �إ ّن كتلة المحلول = كتلة المذاب ‪ +‬كتلة المذيب‬ ‫‪3‬‬ ‫وعنــد التعبيــر عــن تركيــز محاليــل السـوائل فــي السـوائل يفضــل اســتخدام النســبة المئويــة ‪ 1‬لتر= ‪1000‬سم‬ ‫= ‪ 1000‬مل‪.‬‬ ‫الحجميــة للمذاب‪.‬‬ ‫ويمكن �إيجادها من العلاقة الرياض ّية ال�آتية‪:‬‬ ‫النسبة المئوية الحجمية للمذاب = ( حجم المذاب÷ حجم المحلول)× ‪% 100‬‬ ‫حيث �إ ّن حجم المحلول = حجم المذاب ‪ +‬حجم المذيب‬ ‫مثــال(‪ُ :)1‬يســتخدم محلــول هيبوكلوريــت الصوديــوم ‪ NaOCl‬فــي �إزالــة البقــع عــن الملابــس‪ ،‬وفــي‬ ‫تبييــض �أليــاف لــب الخشــب المســتخدم فــي صناعــة الــورق‪ ،‬ف ـ إ�ذا احتــوى محلــول كتلتــه ‪ 200‬غــم‬ ‫علــى ‪ 30‬غــم مــن هيبوكلوريــت الصوديــوم‪ .‬احســب النســبة المئويــة الكتليــة لهيبوكلوريــت الصوديــوم‬ ‫فــي المحلــول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬

‫النسبة المئوية الكتلية = (كتلة المذاب÷ كتلة المحلول) × ‪%100‬‬

‫�إذن‪ ،‬النسبة المئوية الكتلية لهيبوكلوريت الصوديوم =‬ ‫( ‪ 30‬غم ‪ 200÷ NaOCl‬غم ) × ‪% 15 = % 100‬‬

‫مثــال(‪ :)2‬فــوق �أكســيد الهيدروجيــن ‪ H2O2‬ســائل لا لــون لــه‪ُ ،‬يســتخدم محلولــه مطهـ ًرا‪ ،‬وفــي قصــر‬ ‫يضــا فــي تنظيــف الصــور الزيتيــة‬ ‫الحساســة‪ ،‬كالشــعر‪ ،‬والريــش‪ ،‬والقطــن‪ ،‬و ُيســتخدم �أ ً‬ ‫�أل ـوان الم ـواد ّ‬ ‫القديمــة‪ .‬فـ إ�ذا تــم تحضيــر محلــول مائــي مــن فــوق �أكســيد الهيدروجيــن‪ ،‬تركيــزه ‪ % 3‬بالحجــم‪ .‬فمــا‬ ‫حجــم فــوق �أكســيد الهيدروجيــن الموجــود فــي ‪ 400‬مــل مــن هــذا المحلــول؟‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫النسبة المئوية الحجمية للمذاب = (حجم المذاب÷حجم المحلول) × ‪%100‬‬ ‫‪( = % 3‬حجم ‪%100 × )400 ÷ H2O2‬‬ ‫ ‬ ‫�إذن‪ ،‬حجم ‪ H2O2‬الموجود في ‪ 400‬مل من هذا المحلول = ‪ 12‬مل‪.‬‬ ‫‪80‬‬

‫وهنــاك طريقــة أ�خــرى للتعبيــر عــن النســبة المئويــة لتركيــز المحاليــل تتمثــل بنســبة كتلــة‬ ‫ ‬ ‫المــذاب إ�لــى حجــم المحلــول‪ ،‬ومثــال ذلــك‪ :‬إ�ذابــة كلوريــد الصوديــوم الصُّ لــب فــي حجــم مع ّيــن‬ ‫مــن المــاء‪.‬‬

‫مثال (‪ُ :)3‬يستخدم محلول س ّكر الجلوكوز في المشافي بتركيز ‪( % 5‬غم‪/‬سم‪ ،)3‬كم غرا ًما‬ ‫من س ّكر الجلوكوز يلزم لتحضير ‪ 1.5‬لتر من هذا المحلول؟‬

‫الحل‪:‬‬ ‫النسبة المئوية (كتلة‪ /‬حجم) = ( كتلة المذاب÷ حجم المحلول) × ‪%100‬‬ ‫‪( = % 5‬كتلة س ّكر الجلوكوز÷‪%100 × )1500‬‬ ‫�إذن‪ ،‬كتلة س ّكر الجلوكوز اللازمة = ‪ 75‬غم‪.‬‬ ‫�إذا كانــت كم ّيــة المــذاب فــي المحلــول صغيــرة جـدًّا‪ ،‬فيمكــن التعبيــر‬ ‫ ‬ ‫عــن تركيــزه بنســبة جــزء مــن مليــون (‪ ،)ppm‬والتــي تعبــر عــن كم ّيــة المــذاب‬ ‫مثـ ًلا بالمليغـرام لــكل لتــر مــن المحلــول‪� .‬أو بنســبة جــزء مــن بليــون (‪،)ppb‬‬ ‫والتــي تعبــر عــن كم ّيــة المــذاب بالغ ـرام‪ /‬م‪ 3‬مــن المحلــول‪ .‬وتُســتخدم هــذه‬ ‫الطريقــة فــي القياســات الدقيقــة‪ ،‬خاصـ ًة فــي مصانــع ال�أدويــة‪ ،‬وتركيــز المبيدات‬ ‫الحشــرية والعشــبية فــي ال�أنســجة الح ّيــة‪ ،‬وتركيــز ال�أيونــات المعدن ّيــة فــي المــاء‪،‬‬ ‫والشــكل(‪ )3‬يوضــح تركيــز ال�أيونــات فــي ميــاه الشــرب‪ .‬فعلــى ســبيل المثــال‪،‬‬ ‫نلاحــظ �أن تركيــز �أيونــات الفلوريــد يســاوي ‪ ،0.2 ppm‬وهــذا يعنــي �أ ّن كل لتــر‬ ‫مــن المحلــول يحتــوي علــى ‪ 0.2‬ملغــم‪.‬‬

‫ســؤال‬

‫الشكل (‪ :)3‬تركيز ال�أيونات في‬ ‫مياه الشرب‬

‫ُي َعـ ُّد الجليســرين ‪ C3H8O3‬مــادة كيميائيــة عديمــة اللــون والرائحــة‪،‬‬

‫ويمتــاز بخـواص طبيعيــة تجعــل منــه مــاد ًة مهمـ ًة فــي صناعــة مـواد التجميــل‪ .‬مــا‬ ‫النســبة المئويــة الكتليــة والحجميــة للجليســرين فــي محلــول يحتــوي علــى ‪10‬‬ ‫ســم‪ 3‬جليســرين مــذاب فــي ‪ 250‬غــم مــاء‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن كثافــة الجليســرين تســاوي‬

‫‪1.26‬غم‪/‬ســم‪ ، 3‬وكثافــة المــاء تســاوي ‪ 1‬غم‪/‬ســم‪.3‬‬

‫‪81‬‬

‫ثان ًيا‪ :‬المولارية (م) ((‪:)Molarity(M‬‬ ‫تعلــم �أ ّن هنــاك كثيـ ًرا مــن التفاعــلات لا تتــم �إلا فــي وســط مائــي‪ ،‬وحيــث �إ ّن المعادلــة الكيميائيــة‬ ‫ ‬ ‫تحــدث بنســب موليــة ثابتــة‪ ،‬لــذا كان لابــد مــن �إيجــاد تعبيــر للتركيــز يرتبــط بعدد المــولات‪ ،‬فلجـ�أ الكيميائيون‬ ‫�إلــى مصطلــح التركيــز المــولاري (م)‪ ،‬والــذي يســاوي عــدد مــولات المــذاب فــي لتــر مــن المحلــول‪.‬‬ ‫المولارية (مول‪/‬لتر) = عدد مولات المادة المذابة ÷ حجم المحلول (لتر)‬ ‫مثــال(‪ُ :)4‬يســتخدم هيدروكســيد الصوديــوم ‪ NaOH‬فــي صناعــة الصابــون‪ ،‬فعنــد تحضيــر محلــول‬ ‫ب إ�ذابــة ‪ 10‬غــم مــن هيدروكســيد الصوديــوم فــي ‪ 630‬مــل مــن محلولــه المائــي‪ .‬جــد تركيــز المحلــول‬ ‫بالمولاريــة(م)‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن الكتلــة الموليــة لهيدروكســيد الصوديــوم= ‪ 40‬غم‪/‬مــول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫المولارية(مول‪/‬لتر) = عدد مولات المادة المذابة ÷ حجم المحلول (لتر)‬ ‫عدد المولات = الكتلة ÷ الكتلة المولية‬ ‫= ‪ 10‬غم‪40 ÷ NaOH‬غم‪ /‬مول‪.‬‬ ‫= ‪ 0.25‬مول‪.‬‬ ‫التركيز= ‪ 0.25‬مول ‪ 0.63 ÷ NaOH‬لتر = ‪ 0.39‬مول‪/‬لتر‪.‬‬

‫ســؤال ُيس ـ ّمى المحلــول المائــي للفورمالدهيــد (‪ )HCOH‬بالفورماليــن؛ �إذ ُيســتخدم المحلــول‬ ‫المخ ّفــف منــه فــي حفــظ العينــات البيولوجيــة‪ .‬احســب حجــم محلــول فورماليــن تركيــزه ‪ 0.1‬مول‪/‬لتر‬ ‫يحتــوي علــى ‪ 6‬غــم مــن فورمالدهايــد‪.‬‬ ‫ثال ًثا‪ :‬المولالية (مـ) ((‪:)Molality(m‬‬ ‫يعتمــد التركيــز المــولاري علــى حجــم المحلــول الــذي يت�أثــر بتغيــر درجــة الح ـرارة‪ ،‬ولاســتبعاد �أثــر‬ ‫ ‬ ‫درجــة الحـرارة‪ ،‬تـ ّم التعبيــر عــن مفهــوم يعتمــد علــى كتلــة المذيــب التــي لا تت�أثــر بدرجــة الحـرارة‪ ،‬فاصطلــح‬ ‫مفهــوم المولالية(مـــ)‪ ،‬والــذي يعــ ّرف ب�أنّــه عــدد مــولات المــذاب فــي كيلوغــرام مــن المذيــب‪.‬‬ ‫المولالية (مول‪/‬كغم) = عدد مولات المذاب ÷ كتلة المذيب (كغم)‬ ‫‪82‬‬

‫مثــال (‪ :)5‬النفثاليــن‪ :‬مــادة كيميائيــة تُســتخدم فــي البيوت؛ لحمايــة الملابس‬ ‫وال�أغطيــة الصوفيــة مــن بعــض الكائنــات الح ّيــة‪ ،‬كالعــثّ ‪ .‬احســب التركيــز‬ ‫المولالــي للمحلــول الناتــج مــن �إذابــة ‪ 36.5‬غــم مــن النفثاليــن فــي ‪ 425‬غــم‬ ‫تولويــن‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن الكتلــة الموليــة للنفثاليــن تســاوي ‪128‬غم‪/‬مــول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫المولالية (مول‪/‬كغم) = عدد مولات المذاب ÷ كتلة المذيب (كغم)‬ ‫عدد مولات المذاب = كتلة المذاب ÷ الكتلة المولية‬ ‫= ‪ 36.5‬غم نفثالين ÷ ‪ 128‬غم‪ /‬مول = ‪ 0.285‬مول‪.‬‬ ‫‪425‬‬ ‫= ‪ 0.425‬كغم‪.‬‬ ‫كتلة المذيب بوحدة كيلوغرام =‬ ‫‪1000‬‬ ‫�إذن‪ ،‬المولالية = ‪ 0.285‬مول نفثالين÷‪ 0.670 = 0.425‬مول‪/‬كغم‪.‬‬

‫سؤال محلول من حمض الكبريتيك ‪ H2SO4‬حجمه ‪100‬سم‪ 3‬وتركيزه بالنسبة المئوية الكتلية‬ ‫يساوي ‪ ،% 27‬احسب مولارية ومولالية المحلول عل ًما �أ ّن كثافته تساوي ‪ 1.198‬غم‪/‬سم‪.3‬‬ ‫راب ًعا‪ :‬الكسر المولي ((‪:)Mole Fraction (X‬‬ ‫لــكل تعبيــر عــن التركيــز تطبيقــات خاصــة بــه ومناســبة لغــرض معيــن‪ ،‬ومنهــا مــا يعتمــد علــى نســبة‬ ‫ ‬ ‫مــولات المــذاب �إلــى عــدد المــولات الكلــي للمحلــول‪ ،‬وبنــا ًء علــى ذلــك‪ ،‬اص ُط ِلـ َـح مفهــوم الكســر المولــي‬ ‫الــذي ُيســتخدم فــي حســابات الضغــط البخــاري‪ ،‬وغيرهــا‪ .‬ويعــ ّرف الكســر المولــي ل�أحــد مكونــات‬ ‫المحلــول ب�أنّــه النســبة بيــن عــدد مــولات هــذا المكــون �إلــى مجمــوع مــولات مكونــات المحلــول‪.‬‬ ‫الرياضية ال�آتية‪:‬‬ ‫و ُيعبر عن الكسر المولي بالعلاقة‬ ‫ّ‬ ‫الكسر المولي للمذاب = عدد مولات المذاب ÷ مجموع عدد مولات المذيب والمذاب‪.‬‬ ‫الكسر المولي للمذيب = عدد مولات المذيب ÷ مجموع عدد مولات المذيب والمذاب‪.‬‬ ‫سؤال ما وحدة قياس الكسر المولي؟‬

‫الكسر المولي‬ ‫للمذيب ‪ +‬الكسر‬ ‫المولي للمذاب =‪1‬‬

‫‪83‬‬

‫مثــال(‪ :)6‬محلــول مكـ ّون مــن ‪ 16‬غــم مــن كبريتــات المغيســيوم ‪ MgSO4‬و ‪100‬غــم مــاء‪ ،‬احســب‬ ‫الكســر المولــي لمكونــات المحلــول‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن الكتلــة الموليــة لـــــــ‪ 18 = H2O‬غم‪/‬مــول‪ ،‬ولـ ‪MgSO4‬‬ ‫= ‪ 120‬غم‪/‬مــول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫عدد مولات ‪ = MgSO4‬الكتلة ÷ الكتلة المولية = ‪ 0.13 = 120 ÷ 16‬مول‪.‬‬ ‫عدد مولات ‪ 5.55 = 18 ÷ 100 = H2O‬مول‪.‬‬ ‫الكسر المولي للمذاب = عدد مولات المذاب ÷ مجموع عدد مولات المذيب والمذاب‪.‬‬ ‫الكسر المولي لـــــــ ‪ 0.13 = MgSO4‬مول ‪5.68÷ 0.13 =)5.55+ 0.13( ÷ MgSO4‬‬ ‫= ‪0.02‬‬ ‫الكسر المولي للمذيب = عدد مولات المذيب ÷ مجموع عدد مولات المذيب والمذاب‪.‬‬ ‫لكسر المولي لـــــــ ‪ 5.55 = H2O‬مول ‪0.98 = 5.68 ÷ 5.55 = )5.55 + 0.13( ÷ H2O‬‬ ‫نشاط بحثي‪:‬‬ ‫قــم بزيــارة �أحــد المراكــز الصحيــة ال ِف َلســطينية القريبــة مــن مــكان ســكنك‪ ،‬والتع ـ ّرف �إلــى‬ ‫محاليــل طب ّيــة تُعطــى للمرضــى‪ ،‬مــن حيــث �أنواعهــا ومكوناتهــا وتراكيزهــا‪.‬‬

‫ ‬

‫ســؤال محلــول مائــي مــن نتـرات الفضــة ‪ ،AgNO3‬تركيــزه‬ ‫بالنســبة المئويــة الكتليــة يســاوي ‪ .% 20‬احســب الكســر‬ ‫المولــي لمكونــات المحلــول‪.‬‬

‫(‪ :)2.2.3‬التخفيف (‪:)Dilution‬‬ ‫يلجـ�أ بائــع العطــور �إلــى �إضافــة مذيبــات �آمنــة مثــل الزيــوت �أو الكحــول ال�إ يثيلــي لعطــوره المر ّكــزة‪ ،‬وفــي‬ ‫ ‬ ‫منازلنــا نخ ّفــف كثيـ ًرا مــن العصائــر ب إ�ضافــة المــاء �إليهــا؛ بهــدف الحصــول علــى محاليــل �أقــل تركيـ ًزا‪ ،‬وذات‬ ‫اســتخدام عملــي ومقبــول‪ .‬وللتع ـ ّرف �إلــى مبــد�أ التخفيــف‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫‪84‬‬

‫نشاط (‪ :)2‬تخفيف المحلول‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫حساس‪ ،‬ودورق حجمي‬ ‫س ّكر المائدة‪ ،‬وماء مقطّر‪ ،‬وميزان ّ‬ ‫سعة ‪ 100‬مل‪ ،‬وقضيب زجاجي‪ ،‬ومخبار مد ّرج سعة ‪100‬‬ ‫مل‪ ،‬وك�أس زجاجي سعة ‪ 400‬مل‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫حساس‪.‬‬ ‫‪- -1‬زِن ‪ 10‬غم س ّكر باستخدام ميزان ّ‬ ‫ـف كميــة مــن المــاء المقطّــر‪،‬‬ ‫‪�- -2‬أضــف ‪ 10‬غــم سـ ّكر �إلــى الــدورق الحجمــي ســعة ‪ 100‬مــل‪ ،‬و�أضـ ْ‬ ‫السـ ّكر‪ ،‬واســتمر ب إ�ضافــة المــاء المقطّــر مــع التحريــك حتــى‬ ‫ثـ ّم حـ ّرك المزيــج جيـدًا حتــى يــذوب ّ‬ ‫ال�إ شــارة المب ّينــة علــى عنــق الــدورق‪.‬‬ ‫حض ْر َتــه فــي ك�أس‪ ،‬ث ـ ّم باســتخدام مخبــار مــدرج‪ ،‬ضــع ‪ 50‬مــل مــاء‬ ‫ ‪3 -‬اســكب المحلــول الــذي َّ‬ ‫مقطّــر �إلــى المحلــول الســابق‪.‬‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪ -1‬ما العلاقة بين عدد مولات المذاب قبل �إضافة الماء‪ ،‬وبعد �إضافته؟‬ ‫‪� -2‬أي المحلولين �أقل تركي ًزا؟‬ ‫‪ -3‬قارن بين تركيز المحلول بالمولارية في الحالتين‪.‬‬ ‫اشتق العلاقة بين تركيز المحلول المركّز والمخ ّفف‪.‬‬ ‫‪ّ -4‬‬ ‫نســتنج مــن النّشــاط الســابق �أ ّن عــدد مــولات المــذاب يبقــى ثاب ًتــا فــي المحلــول المر ّكــز والمخ ّفــف‪،‬‬ ‫ ‬ ‫والاختــلاف الوحيــد بينهمــا هــو زيــادة ك ّميــة المذيــب فــي المحلــول‪.‬‬ ‫عنــد تخفيــف المحاليــل الحمض ّيــة المر ّكــزة‪ ،‬نضيــف الحمــض تدريج ًّيــا �إلــى المــاء‪ ،‬و ُيح ـ ّذ ُر‬ ‫مــن �إضافــة المــاء �إلــى الحمــض؛ ل�أ ّن الح ـرارة الناتجــة عــن الاذابــة تكفــي لغليــان المحلــول‬ ‫الحمضــي الناتــج‪ ،‬مــا يــؤدي �إلــى فورانــه‪ ،‬وتناثــره خــارج ال�إ نــاء المســتخدم للتخفيــف‪.‬‬ ‫‪85‬‬

‫مثــال (‪� :)7‬إذا كان لدينــا محلــول مــن هيدروكســيد الصوديــوم ‪ ،NaOH‬تركيــزه ‪ 4‬مول‪/‬لتــر‪� ،‬أخــذت منــه‬ ‫ك ّميــة حجمهــا ‪ 500‬ســم‪ ،3‬و�أضيــف �إليهــا ك ّميــة مــن المــاء حتــى �أصبــح تركيــزه الجديــد ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪،‬‬ ‫احســب حجــم المــاء المضــاف‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫عدد مولات المذاب قبل التخفيف = عدد مولات المذاب بعد التخفيف‬ ‫ت‪× 2‬ح‬ ‫=‬ ‫ت‪ × 1‬ح‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ت‪ : 2‬تركيز المحلول المخ ّفف‪.‬‬ ‫حيث ت‪ : 1‬تركيز المحلول المركّز‪.‬‬ ‫ح‪ : 2‬حجم المحلول المخ ّفف‪.‬‬ ‫ح‪ : 1‬حجم المحلول المركّز‪.‬‬ ‫ح‪ = 2‬حجم الماء المضاف ‪ +‬حجم المحلول المركز‪.‬‬ ‫لاحظ تماثل الوحدات المستخدمة على جانبي المساواة‪.‬‬

‫‪ 4‬مول‪/‬لتر × ‪ 500‬سم‪ 1 = 3‬مول‪/‬لتر × (‪ + 500‬س) سم‬ ‫‪ + 500 = 2000‬س‬ ‫س= ‪1500 = 500 - 2000‬سم‪ 1.5 = 3‬لتر‬

‫‪3‬‬

‫ســؤال معظــم ال�أحمــاض المتوافــرة فــي المختبـرات الجامعيــة والمدرســية تكــون مر ّكــزة‪ ،‬فـ إ�ذا علمــت �أ ّن‬ ‫حمــض الهيدروكلوريــك ‪ HCl‬يوجــد بتركيــز ‪ %32‬بالكتلــة‪ ،‬وكثافتــه ‪ 1.18‬غــم‪ /‬ســم‪ ،3‬و�أردنــا تخفيــف‬ ‫كم ّيــة مــن هــذا المحلــول للحصــول علــى محلــول حجمــه ‪ 250‬مــل بتركيــز ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪ .‬ب ّيــن بالخطـوات‬ ‫ال�آليــة الواجــب اتباعهــا لمعرفــة الحجــم المطلــوب �أخــذه مــن الحمــض المركــز‪.‬‬

‫(‪ :)3.2.3‬الخواص الجامعة للمحاليل غير ال�أيونية (‪:)Colligative Properties‬‬ ‫ �إذا ســمعت النشــرة الج ّويــة فــي �أحــد �أيــام الشــتاء البــاردة‪ ،‬وعل ّمــت �أ ّن هنــاك حالــة انجمــاد شــديدة‪،‬‬ ‫و�أ ّن درجــة الحـرارة ســتكون دون الصفــر المئــوي‪ ،‬فكيــف يمكنــك حمايــة ســيارتك مــن خطــر تجمــد المــاء‬ ‫فيهــا؟‬ ‫‪86‬‬

‫ ‬

‫ ‬

‫�إضافة مادة مانعة للتجمد �إلى الماء في مب ّرد (راديتر) سيارة‬

‫رش الملح على الطرق؛ لمنع التجمد‬

‫قــد تبــدو الظواهــر التــي تعبــر عنهــا الصورتــان �أعــلاه م�ألوفــة فــي المناطــق البــاردة جـدًّا‪ ،‬ورغــم تكلفــة‬ ‫ ‬ ‫المــواد المســتخدمة و�أضرارهــا البيئيــة‪� ،‬إلا �أنّهــا مهمــة للتقليــل مــن �أخطــار تجمــد المــاء‪ .‬وقــد تعل ّمــت‬ ‫ســابقًا �أ ّن لــكل مــادة نقيّــة خ ـواص فيزيائيــة مح ـدّدة‪ ،‬كدرجــة التجمــد‪ ،‬ودرجــة الغليــان‪ ،‬فهــل تتغيــر هــذه‬ ‫الخـواص ب إ�ضافــة مـواد ذائبــة؟ وهــل يؤثــر تركيــز المحلــول علــى مقــدار التغييــر؟ للتعـ ّرف �إلــى ال�إ جابــة عــن هــذه‬ ‫التســاولات‪َ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)3‬ت أ�ثير المذاب على درجة التجمد‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫جليــد مجــروش ‪ 100‬غــم‪ ،‬ومــاء مقطّــر‪ ،‬ومــاء عــادي‪ ،‬وس ـ ّكر‪ ،‬وجليســرين‪ ،‬وك�أس زجاجــي ســعة‬ ‫‪ 200‬مــل‪ ،‬وميـزان حـرارة كحولــي عــدد ‪� ،2‬أو ميـزان حـرارة رقمــي‪ ،‬و�أنابيــب اختبــار ســعة ‪ 20‬مــل‬ ‫حســاس‪.‬‬ ‫عــدد ‪ ،4‬وميـزان ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪- -1‬ضع ‪ 10‬غم ماء مقطّر في كل �أنبوب من ال�أنابيب ال�أربعة‪.‬‬ ‫ـف ‪1‬غــم جليســرين �إلــى ال�أنبــوب ال�أول‪ ،‬و‪ 2‬غــم جليســرين �إلــى ال�أنبــوب الثانــي‪ ،‬و‪ 4‬غم سـ ّكر‬ ‫‪�- -2‬أضـ ْ‬ ‫�إلــى ال�أنبــوب الثالــث‪ ،‬و‪ 8‬غــم سـ ّكر �إلــى ال�أنبــوب الرابــع‪ ،‬وحـ ّرك حتــى تــذوب المـواد جمي ًعا‪.‬‬ ‫ضف �إليها ‪ 20‬غم ماء عادي‪.‬‬ ‫‪- -3‬ضع ‪100‬غم جليد مجروش في الك�أس‪ ،‬و�أ ْ‬ ‫‪- -4‬ضــع ال�أنبــوب ال�أول فــي الجليــد المجــروش‪ ،‬وانتظــر حتــي يبــد�أ المحلــول داخلــه بالتجمــد‪،‬‬ ‫وســ ّجل درجــة التجمــد للمحلــول‪.‬‬ ‫‪ – 5‬ك ّرر الخطوة ‪ 4‬مع ال�أنابيب الثلاثة المتبقية‪ ،‬وس ّجل درجات التجمد‪.‬‬ ‫‪87‬‬

‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪- -1‬ما التركيز المولالي للمحلول في ال�أنابيب ال�أربعة؟‬ ‫‪- -2‬من خلال دراستك للنتائج‪ ،‬ما العامل الذي �أثّر على درجة التجمد؟‬ ‫‪- -3‬مــن خــلال البيانــات التــي دونتهــا‪ ،‬اقتــرح علاقــة رياض ّيــة تربــط بيــن مقــدار الانخفــاض فــي‬ ‫درجــة التجمــد وتركيــز المحلــول‪.‬‬ ‫لعلّــك لاحظــت خــلال تنفيــذك النّشــاط الســابق �أ ّن المحاليــل تجمــدت علــى درجــة ح ـرارة �أقــل‬ ‫ ‬ ‫مــن الصفــر‪ ،‬مــا يــد ّل علــى �أ ّن المــادة المضافــة عملــت علــى خفــض درجــة تجمــد المحلــول‪ ،‬و�أ ّن‬ ‫مقــدار الانخفــاض يعتمــد علــى تركيزهــا المولالــي (عــدد دقائقهــا فــي المحلــول)‪ ،‬وليــس علــى الخصائــص‬ ‫الكيميائيــة للمــادة المذابــة‪ ،‬ولقــد ُو ِجــ َد عمليــا ّ �أ ّن‪:‬‬ ‫الانخفاض في درجة تجمد المحلول ( ∆ دت) =‬

‫ثابت الانخفاض في درجة التجمد (كت) × التركيز المولالي للمحلول (مـ)‬

‫∆ دت = كت × مـ‬

‫ ‬ ‫وتُســتخدم المعادلــة الســابقة فــي حســاب كم ّيــات المــادة المضافــة �إلــى مبـ ّرد (راديتــر) الســيارة فــي‬ ‫ ‬ ‫يضــا فــي حســاب الكتلــة‬ ‫الطقــس البــارد؛ للمحافظــة علــى المــاء فــي المش ـ ّع مــن التجمــد‪ ،‬وتُســتعمل �أ ً‬ ‫الموليــة لمــادة مجهولــة ب إ�ذابــة كميّــة منهــا فــي مقــدار معيّــن مــن المذيــب‪ ،‬وقيــاس درجــة التجمــد‪� ،‬أو‬ ‫الانصهــار الجديــدة‪ ،‬ومنهــا تحســب الكتلــة الموليــة‪ ،‬ولــكل مذيــب ثابــت انخفــاض لدرجــة تجمــده‪ ،‬وثابــت‬ ‫موضــح فــي الجــدول (‪ )1‬ال�آتــي‪:‬‬ ‫ارتفــاع لدرجــة غليانــه‪ ،‬كمــا هــو ّ‬

‫‪88‬‬

‫المذيب‬ ‫الماء‬

‫درجة التجمد ثابت الانخفاض في درجة درجة الغليان ثابت الارتفاع في درجة‬ ‫التجمد كت ( ْ س‪.‬كغم‪ /‬مول) ( ْ س) الغليان كغ ( ْ س‪.‬كغم‪/‬مول)‬ ‫( ْ‪ ‬س)‬ ‫‪1.86‬‬

‫‪100‬‬

‫‪0.52‬‬

‫صفر‬

‫البنزين‬

‫‪5.5‬‬

‫‪5.12‬‬

‫‪80.1‬‬

‫‪2.53‬‬

‫ال�إ يثانول‬

‫‪117.3 -‬‬

‫‪1.99‬‬

‫‪78.4‬‬

‫‪1.22‬‬

‫حمض ال�إ يثانويك‬

‫‪16.6‬‬

‫‪3.9‬‬

‫‪117.9‬‬

‫‪2.93‬‬

‫الكلورفورم‬

‫‪63.5 -‬‬

‫‪4.68‬‬

‫‪61.2‬‬

‫‪3.63‬‬

‫السايكلوهكسان‬

‫‪6.55‬‬

‫‪20.0‬‬

‫‪80.74‬‬

‫‪2.79‬‬

‫جدول (‪ :)1‬ثابت التجمد والغليان لعدد من المذيبات‬

‫مثــال (‪ :)8‬مــا درجــة تجمــد محلــول تكـ َّو َن ب إ�ضافــة ‪ 1‬كغــم جلايكــول ال�إ يثليــن ‪،HO–CH2CH2–OH‬‬ ‫كتلتــه الموليــة ‪ 62‬غــم‪ /‬مــول �إلــى ‪ 5‬كغــم مــاء؟‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫يمكــن حســاب درجــة تجمــد المحلــول بمعرفــة مقــدار الانخفــاض فــي درجــة التجمــد‪ ،‬ويحســب هــذا‬ ‫المقــدار مــن العلاقــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫الانخفاض في درجة تجمد المحلول =‬ ‫ثابت الانخفاض في درجة التجمد كت× التركيز المولالي للمحلول (مـ)‬

‫∆ دت = كت × مـ‬ ‫ولحساب ∆ دت نحسب �أو ًلا المولالية (مـ)‪ ،‬ث ّم نُعوض في المعادلة السابقة‪ ،‬كما هو مبيّن‪:‬‬ ‫عدد مولات المذاب (جلايكول ال�إ يثلين) = الكتلة ÷ الكتلة المولية‬ ‫= ‪ 1000‬غم ÷ ‪ 62‬غم‪/‬مول‬ ‫= ‪ 16.13‬مول‬ ‫المولالية = ‪ 16.13‬مول÷ ‪ 5‬كغم = ‪ 3.23‬مول‪ /‬كغم‪.‬‬ ‫�إذن‪ ∆ ،‬دت = كت × مـ = ‪ ْ 1.86‬س‪ .‬كغم‪ /‬مول × ‪ 3.23‬مول‪ /‬كغم = ‪ ْ 6.01‬س‬ ‫هذا يعني �أ ّن درجة التجمد للمحلول انخفضت بمقدار ‪ ْ 6.01‬س‬ ‫�أي �أ ّن درجة تجمد المحلول الناتج = درجة تجمد المذيب ( الماء) ‪ ∆ -‬د‬ ‫ت‬ ‫= ‪ ْ 6.01 - = 6.01 – 0.0‬س‬ ‫‪89‬‬

‫تختلــف الخصائــص الفيزيائيــة للمحلــول عنهــا فــي المذيــب النقــي‪ ،‬ويرجــع ســبب هــذا الاختــلاف؛‬ ‫ ‬ ‫لوجــود دقائــق المــذاب غيــر المتطايــرة التــي تتجــاذب مــع دقائــق المذيــب التــي‬ ‫الضغط البخاري‬ ‫تعمــل علــى خفــض الضغــط البخــاري للمحلــول‪ ،‬وبالتالــي تغييــر درجــات تجمــده‬ ‫وغليانــه‪ ،‬وتعتمــد الخصائــص الجامعــة للمحلــول علــى تركيــز المــذاب‪ ،‬فمث ـ ًلا‪ :‬للسائل‪ :‬هو الضغط‬ ‫الناشئ عن بخار السائل‬ ‫محلــول مــن الجلوكــوز‪ ،‬تركيــزه ‪1‬مول‪/‬كغــم مــاء‪ُ ،‬يخفــض درجــة الحـرارة بمقــدار‬ ‫على سطح السائل في‬ ‫يســاوي ‪ ْ 1.86‬س‪ ،‬وهــو الت�أثيــر نفســه الــذي ُيحدثــه �إذابــة ‪1‬مــول مــن اليوريــا فــي‬ ‫نظام مغلق‪ ،‬وعند درجة‬ ‫‪ 1‬كغــم مــاء‪ .‬وتشــمل الخصائــص الجامعــة درجــة التجمــد‪ ،‬ودرجــة الغليــان‪،‬‬ ‫حرارة معينة‪.‬‬ ‫والضغــط البخــاري‪ ،‬والضغــط ال�أســموزي‪.‬‬

‫درجة غليان المحلول‪:‬‬

‫ ‬

‫كالس ـ ّكر‪� ،‬أو جلايكــول ال�إ ثيليــن علــى درجــة غليــان‬ ‫ ‬ ‫للتعــرف �إلــى �أثــر �إضافــة مــادة غيــر متطايــرة‪ّ ،‬‬ ‫المحلــول‪َ ،‬نفِّــ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪- :‬‬ ‫نشاط (‪ :)4‬درجة غليان المحلول‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫مــاء ‪ ،‬وسـ ّكر‪ ،‬وك�أس زجاجــي ســعة ‪ 150‬مــل‪ ،‬وميـزان حـرارة‪،‬‬ ‫ولهب بنســن‪ ،‬وحامل معدني‪ ،‬وشــبكة تســخين‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪- -1‬ركّب ال�أدوات‪ ،‬كما في الشكل المجاور‪.‬‬ ‫ــس درجــة‬ ‫‪- -2‬ضــع ‪ 100‬مــل مــن المــاء فــي الــك�أس‪ ،‬و ِق ْ‬ ‫غليــان المــاء بوســاطة ميــزان الحــرارة الزئبقــي‪ ،‬وســ ّج ْلها‪.‬‬ ‫‪�- -3‬أبعد اللهب من تحت الك�أس‪ ،‬وانتظر دقيقة‪.‬‬ ‫ضف ‪ 30‬غرام س ّكر �إلى ك�أس الماء الساخن‪ ،‬و�أعد قياس درجة غليان المحلول‪ ،‬وس ّج ْلها‪.‬‬ ‫‪�- -4‬أ ْ‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪- -1‬هل هناك فرق بين درجة غليان الماء العادي والمحلول الس ّكري؟‬ ‫تفسر ذلك؟‬ ‫‪- -2‬كيف ّ‬ ‫‪90‬‬

‫عرفــت �أ ّن درجــة غليــان المــادة‪ :‬هــي درجــة الحـرارة التــي يتســاوى عندهــا الضغــط البخــاري للمادة‬ ‫ ‬ ‫مــع الضغــط الخارجــي الواقــع عليهــا‪ ،‬حيــث �إ ّن الضغــط البخــاري لمحلــول يحــوي مــادة غيــر متطايــرة يكــون‬ ‫�أقــل منــه للمــادة النق ّيــة‪ ،‬ويعــزى ذلــك �إلــى �أ ّن قــوى التجــاذب بيــن دقائــق المذيــب والمــذاب تقلِّـ ُل مــن عــدد‬ ‫جزيئــات المذيــب المتبخــرة مــن ســطح المحلــول‪ ،‬وبالتالــي يحتــاج المحلــول �إلــى درجــة حـرارة �أعلــى ليصبــح‬ ‫يفســر الارتفــاع فــي درجــة غليــان المحلــول‪ ،‬والــذي �إذا‬ ‫ضغطــه البخــاري مســاو ًيا للضغــط الخارجــي‪ ،‬وهــذا ّ‬ ‫اســتمر التبخــر منــه يــزداد تركيــزه‪ ،‬فترتفــع درجــة غليانــه باســتمرار‪ ،‬كمــا يوضــح الشــكل (‪ )4‬ال�آتــي‪:‬‬

‫الشكل (‪ :)4‬منحنى درجة الغليان للماء النقي‪ ،‬ومحلول الس ّكر في الماء‬

‫يتناســب مقــدار الارتفــاع فــي درجــة غليــان المحلــول طرديًّــا مــع تركيــز المــذاب‪ ،‬ويتــم حســاب‬ ‫ ‬ ‫الارتفــاع فــي درجــة غليــان المحلــول مــن المعادلــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫الارتفاع في درجة غليان المحلول =‬ ‫ثابت الارتفاع في درجة الغليان × التركيز المولالي للمحلول (مـ)‬ ‫وبالرموز‪ ∆ :‬دغ = كغ × مـ‬ ‫ولــكل مذيــب ثابــت ارتفــاع خــاص بــه‪ ،‬كمــا يظهــر فــي الجــدول (‪ )1‬الســابق‪ .‬فثابــت الارتفــاع فــي‬ ‫ ‬ ‫درجــة غليــان محلــول مائــي هــو ‪ ْ 0.52‬س‪.‬كغم‪/‬مــول‪.‬‬

‫‪91‬‬

‫مثــال(‪ :)9‬مــا درجــة غليــان محلــول تكـ ّون ب إ�ذابــة ‪ 2.25‬غــم مــن مر ّكــب عضــوي غيــر متطايــر‪ ،‬كتلتــه‬ ‫الموليــة ‪ 88‬غم‪/‬مــول فــي ‪ 150‬غم سايكلوهكســان؟‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪ – 1‬نحسب عدد مولات المركّب العضوي = الكتلة ÷ الكتلة المولية‬ ‫= ‪ 2.25‬غم ÷ ‪ 88‬غم‪/‬مول = ‪ 0.026‬مول‬ ‫‪ – 2‬نحسب تركيز المحلول المولالي = عدد مولات المذاب ÷ كتلة المذيب (كغم)‬ ‫= ‪ 0.026‬مول ÷ ‪ 0.15‬كغم = ‪ 0.17‬مول‪/‬كغم‪.‬‬ ‫‪ – 3‬بتطبيق المعادلة‪ ∆ :‬دغ = كغ × مـ‬ ‫من الجدول (‪ ،)1‬ف إ� ّن ثابت غليان السايكلوهكسان يساوي ‪ ْ 2.79‬س‪.‬كغم‪/‬مول‪.‬‬ ‫∆ دغ = ‪ ْ 2.79‬س‪.‬كغم‪/‬مول × ‪ 0.17‬مول‪ /‬كغم = ‪ ْ 0.47‬س‪.‬‬ ‫وعليه ف إ� ّن درجة غليان المحلول = درجة غليان المذيب النقي ‪ +‬الارتفاع في درجة الغليان‬ ‫= ‪ ْ 81.21 = 0.47 + 80.74‬س‪.‬‬

‫ســؤال مــن التطبيقــات العمليــة للخـواص الجامعــة للمحاليــل حســاب الكتلــة الموليــة لمر ّكــب مــا‪ .‬فـ إ�ذا‬ ‫تـ ّم �إذابــة عيّنــة مــن مر ّكــب عضــوي‪ ،‬كتلتهــا ‪ 3.75‬غــم فــي ‪ 95‬غــم مــن ال�أســيتون‪ .‬احســب الكتلــة الموليــة‬ ‫للمر ّكــب العضــوي‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن درجــة غليــان ال�أســيتون = ‪ ْ 55.95‬س‪ ،‬ودرجــة غليــان المحلــول =‪ ْ 56.5‬س‪،‬‬ ‫وثابــت الغليــان المولالــي لل�أســيتون يســاوي ‪ ْ 1.71‬س‪.‬كغم‪/‬مــول‪.‬‬

‫خواص المحاليل ال�أيونية‪:‬‬

‫ ‬

‫اقتصــر النقــاش فــي الــدروس الســابقة علــى الخـواص الجامعــة لمحاليــل المـواد غيــر ال�أيونيــة وغيــر‬ ‫ ‬ ‫المت�أينــة‪ ،‬مثــل الســ ّكر‪ ،‬لكــن كيــف تت�أثــر الخــواص الجامعــة فــي حالــة محاليــل المــواد ال�أيونيــة؟‬ ‫وبمــا �أ ّن الخــواص الجامعــة للمحاليــل تعتمــد علــى عــدد دقائــق المــادة المذابــة‪ ،‬ســواء جزيئــات �أم‬ ‫�أيونــات‪ ،‬فـ إ�ن مــو ًلا واحـدًا مــن ملــح ‪ NaCl‬يعطــي فــي المــاء مــو ًلا مــن ‪ ،Na+‬ومــو ًلا مــن ــــ‪Cl‬؛ �أي موليــن‬ ‫مــن ال�أيونــات‪ ،‬وكذلــك مــو ًلا واح ـدًا مــن ملــح ‪ CaCl2‬يعطــي ‪ 3‬مــولات مــن ال�أيونات‪.‬فلــو كان لدينــا‬ ‫‪92‬‬

‫انخفاضــا فــي درجــة تجمــد المحلــول ِض ْعــف مــا‬ ‫محلــولٌ‪ ،‬تركيــزه ‪ 0.1‬مول‪/‬كغــم مــن ‪ ،NaCl‬سيسـ ِّبب‬ ‫ً‬ ‫يس ـبّبه ‪ 0.1‬مول‪/‬كغــم مــن محلــول الس ـ ّكر (مــادة غيــر �أيونيــة)؛ وعليــه ف ـ إ� ّن ت أ�ثيــر الخــواص الجامعــة‬ ‫للمحاليــل ال�أيونيــة يعتمــد علــى طبيعــة الملــح‪ ،‬وعلــى تركيــزه المولالــي فــي المحلــول‪.‬‬ ‫فسر الظاهرة في الصورة ال�آتية‪:‬‬ ‫سؤال بعد دراستك للخواص الجامعة للمحاليل‪ّ ،‬‬

‫ضفدع في درجة حرارة التجمد ولكن ما زال ح ًيا‬

‫ ‬

‫المشاريع العلمية‪:‬‬

‫ ‬

‫بعد دراستك هذه الوحدة‪ ،‬يمكن تنفيذ �أحد المشاريع ال�آتية‪:‬‬ ‫البحث في �أحد المحاليل الطّبية‪ ،‬من حيث مكوناتها‪ ،‬وتراكيزها‪ ،‬وتطبيقاتها‪.‬‬ ‫�إيجاد الكتلة المولية لس ّكر المائدة عمل ًّيا‪.‬‬

‫الصناعيــة فــي المناطــق الزراعيــة ال ِف َلســطينية علــى تركيــز ال�أيونــات فــي‬ ‫دراســة ت�أثيــر ال�أســمدة ّ‬ ‫ميــاه الشــرب‪.‬‬

‫‪93‬‬

‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع‬ ‫السبائك الذهبية وعيارات الذهب‬

‫ ‬ ‫ُيعـ ُّد الذهــب رمـ ًزا للثـراء والقــوة الاقتصاديــة منــذ وقــت طويــل‪ ،‬وقــد اكتســب �أهميــة خاصــة؛ لندرتــه‬ ‫ ‬ ‫فــي الطبيعــة‪ ،‬مــا جعــل ســعره مرتف ًعــا‪ ،‬كمــا �أ ّن مواصفاتــه التــي يتميــز بهــا جعلتــه متفو ًقــا علــى غيــره مــن‬ ‫المعــادن‪ ،‬حيــث يمتــاز بليونتــه‪ ،‬ومقاومتــه للتـ�آكل‪ ،‬وبريقــه الجــذاب‪ ،‬وهنــاك كثيـ ٌر مــن المصطلحــات التــي‬ ‫تســمع بهــا‪ ،‬وتتعلــق بالذهــب‪ ،‬مثــل �أونصــة‪ ،‬وذهــب عيــار ‪ 24‬قيـراط‪ ،‬وذهــب عيــار ‪ 22‬قيـراط‪ ،‬فمــاذا تعنــي‬ ‫هــذه المصطلحــات؟‪ ‬فال�أونصــة المتعــارف عليهــا عالم ًّيــا‪ :‬هــي مقيــاس لكتلــة الذهــب تســاوي ‪ 31.1‬غــم‪.‬‬ ‫الصلبــة‪ ،‬وتتحــدد عيــارات الذهــب حســب‬ ‫ ‬ ‫ُي َعـ ُّد الذهــب المتــداول فــي الســوق مثــا ًلا علــى المحاليــل ُّ‬ ‫كميــات المـواد المضافــة لــه‪� ،‬إذ �إ ّن الذهــب النقــي ليــس ُصل ًبــا بدرجــة كافيــة ليصلــح لصناعــة المجوهـرات‪،‬‬ ‫ولكــن ُيخ َلــط بالنحــاس �أو الفضــة �أو البلاتيــن �أو النيــكل؛ لزيــادة صلابتــه‪ ،‬وفــي الوقــت نفســه‪� ،‬إكســابه �ألوا ًنــا‬ ‫مميــزة‪ ،‬والجــدول ال�آتــي يب ّيــن بعــض عيــارات الذهــب‪ ،‬و نِســبها‪:‬‬

‫ ‬

‫عيار الذهب عدد �أجزاء الذهب في �أجزاء المعادن ال�أخرى مثل النسبة المئوية للذهب في‬ ‫العيار‬ ‫النحاس والفضة من ‪24‬‬ ‫السبيكة من ‪24‬‬ ‫"قيراط"‬ ‫‪24‬‬ ‫‪%100‬‬ ‫صفر‬ ‫‪24‬‬ ‫‪22‬‬ ‫‪%91.66‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪22‬‬ ‫‪21‬‬ ‫‪%87.50‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪21‬‬ ‫‪18‬‬ ‫‪%75.00‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪18‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪%58.33‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪94‬‬

‫ذائب ّية الفيتامينات في الجسم‬ ‫تُع ـ ُّد الفيتامينــات مركّبــات عضويــة مهمــة للكائــن‬ ‫ ‬ ‫الحــي‪ ،‬فهــي بمثابــة مغذيــات حيويّــة يحتاجهــا الجســم‬ ‫بكميــات محــددة‪ .‬وتُ َصنّــف الفيتامينــات مــن حيــث‬ ‫قابليتهــا للذوبــان �إلــى نوعيــن‪ ،‬همــا‪ :‬فيتامينــات ذائبــة فــي‬ ‫المــاء‪ ،‬كمجموعــة فيتامينــات ‪ ،B‬وفيتاميــن ‪ ،C‬وبســبب‬ ‫ذوبــان هــذه الفيتامينــات فــي المــاء‪ ،‬فــ إ� ّن الجســم لا‬ ‫يحتفــظ بهمــا لوقــت طويــل‪ ،‬لهــذا الســبب مــن الضــروري‬ ‫�أن تحتوي الوجبات اليومية عليها‪ .‬‬ ‫بينمــا فيتامينــات (‪ )A ،D ،E ،K‬تــذوب فــي الوســط الدهنــي‪ ،‬ويخــزن بعضهــا فــي الجســم مــدة‬ ‫ ‬ ‫طويلــة‪ ،‬فتقــوم بــدور حمايــة الجســم مــن ال�إ صابــة بال�أمـراض التــي يســببها نقــص مثــل هــذه الفيتامينات‪،‬مــع‬ ‫العلــم �أ ّن زيادتهــا يســبب الضــرر للجســم‪ ،‬فمثـ ًلا‪ :‬زيــادة فيتاميــن (‪ )B12‬يســبب ظهــور الطفــح الجلــدي‪،‬‬ ‫واضطرابــات فــي النــوم‪ ،‬وال�إ صابــة فــي التهابــات المثانــة‪� .‬أما نقصه‪ ،‬فقد يســبب الشــعور بالتعــب‪ ،‬والاكتئاب‪،‬‬ ‫وفقــدان القــدرات العقليــة‪.‬‬

‫‪95‬‬

‫أ�سئلة الفصل‬ ‫السؤال ال�أول‪ :‬اختر رمز ال�إ جابة الصحيحة في كل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪ 1‬مــا تركيــز المحلــول الناتــج عــن �إضافــة ‪ 1.5‬لتــر مــن المــاء �إلــى محلــول مائــي‪ ،‬حجمــه ‪ 0.5‬لتــر‪ ،‬وتركيــزه‬ ‫‪1‬مول‪/‬لتر؟‬ ‫د) ‪ 1.5‬مول‪/‬لتر‬ ‫ج) ‪ 1‬مول‪/‬لتر‬ ‫ب) ‪ 0.5‬مول‪/‬لتر‬ ‫�أ) ‪ 0.25‬مول‪/‬لتر ‬ ‫‪ 2‬علا َم تعتمد قيمة ثابت الانخفاض في درجة تجمد المحلول؟‬ ‫د) حجم المذيب‪.‬‬ ‫ج) طبيعة المذاب‪.‬‬ ‫ب) نوع المذيب‪.‬‬ ‫�أ) تركيز المذاب‪.‬‬ ‫‪ 3‬ما مولالية محلول مك َّون من �إذابة ‪ 75‬غم ‪ MgCl2‬في ‪ 500‬غم ماء؟‬ ‫ج) ‪ 1.58‬مول‪/‬كغم‪.‬‬ ‫�أ) ‪ 0.395‬مول‪/‬كغم‪ .‬ب) ‪ 2.18‬مول‪/‬كغم‪.‬‬

‫د) ‪ 5.18‬مول‪/‬كغم‪.‬‬

‫‪� 4‬أي الخصائص ال�آتية تزداد قيمتها للمحلول عند �إذابة مادة غير متطايرة في مذيب؟‬ ‫د) الضغط البخاري‪.‬‬ ‫ج) معدل التبخر‪.‬‬ ‫ب) درجة التجمد‪.‬‬ ‫�أ) درجة الغليان‪.‬‬ ‫‪� 5‬أي من ال�آتية يبقى ثاب ًتا عند تخفيف المحلول؟‬ ‫�أ) عدد مولات المذاب‪ .‬ب) عدد مولات المذيب‪ .‬ج) كتلة المحلول‬

‫د) حجم المحلول‪.‬‬

‫السؤال الثاني‪ :‬وضح المقصود بكل من‪ :‬المولارية‪ ،‬والكسر المولي‪ ،‬والخواص الجامعة للمحاليل‪.‬‬ ‫ُّ‬ ‫الســؤال الثالــث‪ :‬احســب مولاريــة محلــول ناتــج مــن �إضافــة ‪ 0.5‬لتــر مــن محلــول هيدروكســيد الصوديــوم‪،‬‬ ‫ُّ‬ ‫تركيــزه ‪ 0.5‬مول‪/‬لتــر �إلــى محلــول مــن المــادة نفســها‪ ،‬حجمــه ‪ 0.25‬لتــر‪ ،‬وتركيــزه ‪ 0.2‬مول‪/‬لتــر‪.‬‬ ‫الســؤال الرابــع‪ :‬يحتــوي محلــول علــى ‪ 45‬غــم مــن مــادة غيــر متطايــرة وغيــر مت�أينــة مذابــة فــي ‪ 500‬غــم‬ ‫ُّ‬ ‫مــاء‪ ،‬فـ إ�ذا تجمــد المحلــول علــى درجــة ‪ ْ 0.93‬س تحــت الصفــر‪ ،‬وعلمــت �أ ّن ثابــت التجمــد للمــاء يســاوي‬ ‫‪ ْ 1.86‬س‪ .‬كغم‪/‬مــول‪.‬‬ ‫‪ 1‬احسب الكتلة المولية للمذاب‪.‬‬ ‫‪� 2‬إذا كانت الصيغة ال�أولية للمذاب هي ‪� ،CH2O‬أوجد صيغته الجزيئية‪.‬‬ ‫‪96‬‬

‫أ�سئلة الوحدة‬ ‫السؤال ال�أول‪ :‬اختر رمز ال�إ جابة الصحيحة في كل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪�1 1‬أي المحاليل ال�آتية لها �أعلى تركيز؟‬

‫‪2 2‬ما التركيز الذي وحدة قياسه بالمول‪/‬كغم؟‬ ‫ب) الكسر المولي‪.‬‬ ‫�أ) المولالية‪.‬‬

‫ج) المولارية‪.‬‬

‫د) النسبة المئوية المولية‪.‬‬

‫‪3 3‬مــا حجــم المــاء الــلازم �إضافتــه �إلــى محلــول حمــض الهيدروكلوريــك الــذي حجمــه ‪ 40‬مــل‪ ،‬وتركيــزه ‪0.6‬‬ ‫مول‪/‬لتــر‪ ،‬ليصبــح تركيــزه ‪ 0.1‬مول‪/‬لتر؟‬ ‫�أ) ‪ 60‬مل‪.‬‬

‫ب) ‪ 160‬مل‪.‬‬

‫ج) ‪ 200‬مل‪.‬‬

‫د) ‪ 240‬مل‪.‬‬

‫ ‪ 4‬مــا الراســب المتكـ ّون مــن �إضافــة ‪ 5‬غــم نتـرات الكالســيوم‪ ،‬و‪ 5‬غــم كربونــات الصوديــوم �إلــى ‪ 100‬مــل‬ ‫مــاء مقطّــر؟‬ ‫�أ) ‪Ca(NO3)2‬‬

‫ب) ‪NaNO3‬‬

‫ج) ‪Na2CO3‬‬

‫د) ‪CaCO3‬‬

‫‪ 5‬ما ظروف الضغط‪ ،‬ودرجة الحرارة التي تزيد من ذائب ّية الغازات في الماء؟‬ ‫ب) خفض الضغط‪ ،‬ودرجة الحرارة‪.‬‬ ‫�أ) زيادة الضغط‪ ،‬ودرجة الحرارة‪.‬‬ ‫د) خفض الضغط‪ ،‬وزيادة درجة الحرارة‪.‬‬ ‫ج) زيادة الضغط‪ ،‬وخفض درجة الحرارة‪.‬‬ ‫السؤال الثاني‪ :‬ما المقصود بكل من ال�آتية‪ :‬الذائبيّة‪ ،‬وتركيز المحلول‪ ،‬وثابت التجمد‪.‬‬ ‫ُّ‬ ‫الســؤال الثالــث‪ :‬احســب التركيــز المــولاري لمحلــول حمــض الفوســفوريك‪ ،‬تركيــزه بالنســبة المئويــة الكتليــة‬ ‫ُّ‬ ‫تســاوي ‪ ،% 85‬وحجمــه لتــر واحــد‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن كثافــة المحلــول تســاوي ‪ 1.7‬غم‪/‬مــل‪.‬‬ ‫الســؤال الرابــع‪ :‬اكتــب المعادلــة ال�أيونيــة الصافيــة الناتجــة مــن تفاعــل محلــول هيدروكســيد الصوديــوم‬ ‫ُّ‬ ‫‪ NaOH‬مــع محلــول كبريتــات النحــاس(‪.CuSO4 )II‬‬ ‫‪97‬‬

‫الســؤال الخامــس‪� :‬إذا �أذيــب ‪ 900‬غــم مــن �إيثيليــن جلايكــول (‪ )C2H6O2‬فــي ‪ 6‬كغــم مــاء داخــل مبـ ّرد‬ ‫ُّ‬ ‫الســيارة‪ ،‬فهــل تتوقــع حــدوث التجمــد فــي مشـ ّع الســيارة �إذا انخفضــت درجــة حـرارة الجــو �إلــى (‪ ْ 4 -‬س)‪.‬‬ ‫الســؤال الســادس‪ُ :‬ح ِّضـ َر محلــول مائــي ب�إذابــة ‪ 10‬مــل مــن الكحــول ‪( ،C2H5OH‬كثافتــه =‪ 0.789‬غم‪/‬مــل)‬ ‫ُّ‬ ‫فــي حجــم مناســب مــن المــاء‪ ،‬ليصبــح حجــم المحلــول = ‪ 100‬مــل‪ ،‬وكثافتــه = ‪ 0.982‬غم‪/‬مــل‪ .‬احســب تركيــز‬ ‫المحلــول بوحــدة‪:‬‬

‫‪ -1‬النسبة المئوية الكتلية للمذاب‪.‬‬ ‫‪ -3‬النسبة المئوية الحجمية للمذاب‪.‬‬

‫‪ -2‬الكسر المولي للمذاب‪.‬‬ ‫‪ -4‬المولالية‪.‬‬

‫‪ - 5‬المولارية‪.‬‬

‫الســؤال الســابع‪ :‬كــم مــل مــن المذيــب يجــب �إضافتهــا �إلــى ‪ 0.69‬لتــر مــن محلــول‪ ،‬تركيــزه ‪ 2.4‬مول‪/‬لتــر؛‬ ‫ُّ‬ ‫للوصــول �إلــى تركيــز مقــداره ‪ 0.5‬مــول ‪/‬لتــر؟‬

‫السؤال الثامن‪ :‬علّل ما يلي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪ 1‬يت�أثر التركيز المولاري بتغير درجة الحرارة‪ ،‬بينما لا يت�أثر التركيز المولالي‪.‬‬ ‫‪ 2‬عند �إضافة مادة غير متطايرة وغير مت�أينة �إلى الماء يحدث ارتفاع في درجة غليان المحلول‪.‬‬ ‫‪ 3‬يذوب اليود ‪ I2‬في رابع كلوريد الكربون ‪ ،CCl4‬ولا يذوب في الماء‪.‬‬ ‫الســؤال التاســع‪ :‬قــام ثائــر بخلــط ‪ 75‬غــم مــن ‪ KCl‬فــي ‪ 200‬غــم مــاء مقطّــر عنــد ‪° 20‬س‪ ،‬فـ إ�ذا علمــت‬ ‫ُّ‬ ‫�أ ّن ذائب ّيــة ‪ KCl‬هــي ‪ 34‬غــم‪ 100/‬غــم مــاء عنــد درجــة الحـرارة نفســها‪:‬‬ ‫‪ 2‬هل المحلول الناتج مشبع �أم غير مشبع؟‬ ‫ ‬ ‫‪ 1‬ما ك ّمية ‪ KCl‬الذائبة؟‬ ‫المترسبة من ‪KCl‬؟‬ ‫‪ 3‬ما مقدار الكمية‬ ‫ّ‬ ‫الســؤال العاشــر‪� :‬أنبوبــان يحتويــان علــى محلــول لمــادة �أيونيــة مجهولــة‪ ،‬فـ إ�ذا تــم �إضافــة محلــول كبريتــات‬ ‫ُّ‬ ‫الخارصيــن لل�أنبــوب ال�أول فتك ـ ّون راســب‪ ،‬وتــم �إضافــة محلــول كلوريــد الصوديــوم لل�أنبــوب الثانــي فتك ـ ّون‬ ‫راســب‪ ،‬بالرجــوع �إلــى قواعــد الذائب ّيــة‪ ،‬مــاذا تتوقــع �أن تكــون المــادة المجهولــة؟‬

‫‪98‬‬

‫تتعدد �أشكال الطاقة المصاحبة للتفاعلات الكيميائية‪،‬‬ ‫فما مصدر هذه الطاقة؟‬ ‫‪99‬‬

‫الكيمياء الحرار ّية‬ ‫(‪)Thermochemistry‬‬

‫تشـ ّكل الطاقــة �أحــد المقومــات الرئيســة فــي وجــود الكائنــات الح ّيــة‪ ،‬وتُ َعـ ُّد القــوة الداعمــة للحيــاة؛‬ ‫ ‬ ‫ولقــد تع ّرفــت فــي وحــدة الحســابات الكيميائيّــة �إلــى العلاقــات التــي تربــط بيــن كتــل الم ـواد المتفاعلــة‬ ‫والمـواد الناتجــة‪ ،‬وســتتع ّرف فــي هــذه الوحــدة �إلــى المبــادئ ال�أساسـ ّية التــي تُعنــى بدراســة التغيـرات الحراريّــة‬ ‫المصاحبــة للتفاعــلات الكيميائ ّيــة‪ ،‬التــي تُســ ّمى الكيميــاء الحرار ّيــة‪.‬‬ ‫فمــا المبــادئ التــي تعتمــد عليهــا الكيميــاء الحراريّــة؟ وكيــف يمكــن التعبيــر عــن ح ـرارة التفاعــل؟‬ ‫ ‬ ‫وكيــف يمكــن قيــاس حــرارة التفاعــل عمل ًّيــا؟‬ ‫هــذه التســاؤلات وغيرهــا ســتتمكن مــن ال�إ جابــة عنهــا بعــد دراســتك هــذه الوحــدة‪ ،‬وســتكون قــاد ًرا‬ ‫ ‬ ‫علــى تحقيــق النتاجــات ال�آتيــة‪:‬‬ ‫ *ربط تغيرات الطاقة ببناء المادة‪ ،‬وحالتها الفيزيائ ّية‪.‬‬ ‫ *تصميم مسعر من مكونات البيئة المحليّة؛ لقياس حرارة التفاعل‪.‬‬ ‫ *البحث في تطبيقات الكيمياء الحراريّة في الحياة‪.‬‬ ‫وبعد دراستك هذه الوحدة‪ ،‬ستكون قاد ًرا على �أن‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬

‫‪100‬‬

‫‪1‬تتع ّرف �إلى المفاهيم ال�أساس ّية في الكيمياء الحراريّة‪.‬‬ ‫‪2‬تُم ّيز �أنواع ال�أنظمة الحراريّة‪.‬‬ ‫‪3‬تتع ّرف �إلى حرارة التفاعل والقانون ال�أول في الديناميكا الحراريّة‪.‬‬ ‫‪4‬تُجري حسابات تتعلّق بحرارة التعادل‪ ،‬وحرارة التكوين‪.‬‬ ‫‪5‬تتع ّرف �إلى �أنواع المساعر الحراريّة‪.‬‬ ‫‪6‬تقيس عمل ًّيا حرارة التعادل لتفاعل حمض قوي مع قاعدة قوية‪.‬‬ ‫‪7‬تحسب حرارة التفاعل‪ ،‬مستعي ًنا بقانون هس‪.‬‬

‫(‪ :)1.4‬مفاهيم أ�ساس ّية في الكيمياء الحرار ّية‬ ‫(‪:)Basic Concepts in Thermochemistry‬‬ ‫تعلمــت �أ ّن غالب ّيــة التفاعــلات الكيميائ ّيــة تكــون مصحوبــة بتغ ّيــر فــي الطاقــة‪ ،‬ومنهــا الحـرارة؛ كونهــا‬ ‫ ‬ ‫شــكل الطاقــة الســائد الــذي يتــم امتصاصهــا �أو اطلاقهــا‪ ،‬فمعظــم الغــذاء الــذي ن�أكلــه يكــون بمثابــة الوقــود‬ ‫الــذي يســتخدمه الجســم فــي تحريــك عضلاتــه‪ ،‬والمحافظــة علــى درجــة حرارتــه المناســبة‪ ،‬وكمــا �أ ّن الطاقــة‬ ‫يضــا فــي تشــغيل ال�آلات الزراعيّــة‬ ‫ضروريّــة للكائنــات الحيّــة؛ لِتقــوم بوظائفهــا الحيويّــة‪ ،‬يســتخدمها ال�إ نســان �أ ً‬ ‫والصناع ّيــة‪ ،‬وفــي وســائل النقــل والمواصــلات‪ ،‬وللتعـ ّرف �إلــى بعــض �أشــكال الطاقــة وتحولاتهــا‪َ ،‬ن ِّفـ ِذ النّشــاط‬ ‫ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)1‬الطاقة المصاحبة للتغ ّيرات الكيمائ ّية‪:‬‬

‫‪ ‬‬ ‫ت�أمل الصور ال�آتية جيدًا‪ ،‬ث ّم �أجب عن ال�أسئلة التي تليها‪:‬‬

‫احتراق عود الثقاب‬

‫خلية غلفانية‬

‫انصهار الثلج‬

‫ذوبان الملح في الماء‬

‫التمثيل الضوئي‬

‫طحن الحبوب‬

‫الصور السابقة �إلى فيزيائ ّية وكيميائ ّية‪.‬‬ ‫‪ّ -1‬صنف التغ ّيرات المتمثّلة في ّ‬ ‫ماص للطاقة‪ ،‬و�أيّها طارد لها؟‬ ‫‪� -2‬أي من التغيّرات الكيميائيّة ّ‬ ‫‪ -3‬ما تحولات الطاقة التي تمثلها التغيرات الكيميائ ّية؟‬

‫‪101‬‬

‫الصــور الســابقة �أ ّن التغ ّيـرات الكيميائ ّيــة‬ ‫ ‬ ‫توصلــت مــن خــلال تصنيفــك الظواهــر التــي تمثّلهــا ّ‬ ‫لعلّــك ّ‬ ‫عــادة مــا تكــون مصحوبــة بشــكل �أو ب�آخــر مــن �أشــكال الطاقــة‪ ،‬فهنــاك تفاعــلات كيميائيّــة طــاردة للطاقــة‬ ‫(‪ ،)Exothermic Reactions‬مثــل تفاعــلات الاحتـراق التــي هــي غايــة فــي ال�أهم ّيــة؛ ل�أنهــا تمدنا ب�أشــكال‬ ‫الطاقــة المختلفــة‪ ،‬مثــل احت ـراق غــاز الميثــان‪ ،‬كمــا هــو ممثــل فــي الشــكل (‪� )1‬أدنــاه‪.‬‬

‫الشكل (‪ :)1‬تمثيل لتفاعل احتراق الميثان‬

‫الماصــة للطاقــة (‪ ،)Endothermic Reactions‬منهــا تفاعــل‬ ‫وهنــاك عــدد مــن التفاعــلات‬ ‫ ‬ ‫ّ‬ ‫هيدروكســيد الباريــوم المائــي مــع نتــرات ال�أمونيــوم‪ ،‬كمــا هــو ممثــل فــي الشــكل (‪� )2‬أدنــاه‪.‬‬

‫)‪Ba(NO3)2(aq) + 2NH3(g) + 10H2O(I‬‬

‫ ‬

‫ ‪Ba(OH)2.8H2O(S) + 2NH4NO3(s) + 10.9 KJ‬‬

‫الشكل (‪ :)2‬تمثيل لتفاعل هيدروكسيد الباريوم المائي مع نترات ال�أمونيوم‬

‫سؤال ما سبب التصاق الك�أس بسطح الخشب في الصورة الموضحة في الشكل (‪)2‬؟‬ ‫الممتصــة فــي التفاعــلات الكيميائ ّيــة ضمــن معادلــة‬ ‫يمكــن التعبيــر عــن مقــدار الحـرارة المنطلقــة �أو‬ ‫ ‬ ‫ّ‬ ‫كيميائ ّيــة موزونــة‪ ،‬تظهــر فيهــا قيمــة حــرارة التفاعــل تُعــ َر ُف بالمعادلــة الكيميائ ّيــة الحرار ّيــة‪.‬‬

‫‪102‬‬

‫مثــال (‪ :)1‬تنبعــث حـرارة مقدارهــا ‪ 2219‬كيلــو جــول عنــد تفاعــل ‪ 1‬مــول مــن غــاز البروبــان ‪C3H8‬‬ ‫الــذي يشــكل �أحــد مكونــات غــاز الطبــخ‪ ،‬مــع كم ّيــة كافيــة مــن ال�أكســجين؛ ل�إ نتــاج غــاز ثانــي‬ ‫�أكســيد الكربــون وبخــار المــاء‪.‬‬ ‫�أجب عما ي�أتي‪:‬‬ ‫‪� -1‬أكتب معادلة كيميائ ّية حراريّة موزونة تمثل احتراق البروبان‪.‬‬ ‫‪ -2‬ارسم مخط ًطا توضيح ًّيا يمثل طاقة المواد المتفاعلة‪ ،‬وطاقة المواد الناتجة‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪ -1‬المعادلة الكيميائ ّية الحراريّة الموزونة التي تمثّل احتراق غاز البروبان‪:‬‬ ‫‪3CO2(g) + 4H2O(g) + 2219 KJ‬‬

‫∆‬

‫)‪C3H8(g) + 5O2(g‬‬

‫ نلاحــظ مــن المعادلــة الكيميائيــة الحراريّــة‪� ،‬أ ّن طاقــة المــواد الناتجــة �أقــل مــن طاقــة المــواد‬ ‫المتفاعلــة فــي التفاعــلات الطــاردة للطاقــة‪ ،‬وينبعــث هــذا الفــرق فــي الطاقــة علــى شــكل ح ـرارة مــن‬ ‫وســط التفاعــل �إلــى المحيــط الخارجــي‪.‬‬ ‫‪ -2‬المخطط التوضيحي للتفاعل الطارد للحرارة ُيمثّل كما ي�أتي‪:‬‬

‫نلاحــظ مــن الشــكل التوضيحــي للتفاعــل الطــارد للطاقــة‪� ،‬أ ّن طاقــة المـواد المتفاعلــة �أكبــر مــن طاقــة‬ ‫ ‬ ‫المــواد الناتجــة‪.‬‬

‫ـاص للطاقــة‪ ،‬وقــارن الرســم الناتــج مــع مخطــط‬ ‫ســؤال ارســم مخط ًطــا توضيح ًّيــا لتفاعــل مـ ّ‬ ‫التفاعــل الطــارد للطاقــة‪.‬‬ ‫‪103‬‬

‫وتتطلّــب دراســة علــم الكيميــاء الحراريّــة التعــ ّرف �إلــى عــدد مــن المفاهيــم ال�أساســ ّية المرتبطــة‬ ‫ ‬ ‫بتغيـرات الطاقــة المصاحبــة‪ ،‬فعنــد دراســة �أي ظاهــرة فــي الكــون‪ ،‬كالتفاعــل الكيميائــي‪ ،‬لا بـ ّد مــن تحديــد‬ ‫الح ّيــز موضــوع الدراســة؛ بهــدف ضبــط المتغيـرات‪ ،‬وقيــاس الكميــات‪ ،‬وللتعـ ّرف �إلــى بعــض هــذه المفاهيــم‪،‬‬ ‫َن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)2‬مفاهيم أ�ساس ّية في الكيمياء الحرار ّية‪:‬‬ ‫ت�أ ّمــل الصــورة ال�آتيــة التــي تمثّــل عمليّــة �إضافــة محلــول حمــض الهيدروكلوريــك ‪� HCl‬إلــى محلــول‬ ‫هيدروكســيد الصوديــوم ‪ NaOH‬فــي ك�أس زجاجــي‪،‬‬ ‫ث ّم �أجب عن ال�أسئلة ال�آتية‪:‬‬ ‫‪ -1‬حدّد الح ّيز الذي يجري فيه التفاعل‪.‬‬ ‫‪ -2‬ما الذي يفصل مواد التفاعل عن محيطها الخارجي؟‬ ‫‪� -3‬إذا كان التفاعل طار ًدا للحرارة‪ ،‬حدد اتجاه انتقال الحرارة‪.‬‬ ‫لعلّــك لاحظــت �أ ّن مــن ال�أمــور المه ّمــة عنــد دراســة الظواهــر المختلفــة هــي التمييــز بيــن النظــام‬ ‫ ‬ ‫(‪ )System‬موضــع الاهتمــام‪ ،‬والمحيــط (‪ ،)Surroundings‬فالنظــام‪ :‬يعنــي ذلــك الجــزء مــن الكون الذي‬ ‫تجــري عليــه الدراســة‪ ،‬وقــد يكــون نظا ًمــا بســي ًطا‪ ،‬مثــل قطعــة ثلــج فــي ك�أس‪� ،‬أو مع ّق ـدًا‪ ،‬مثــل محتويــات‬ ‫بحيــرة ملوثــة‪ ،‬وفــي هــذا النشــاط يمثــل النظــام محلــول حمــض الهيدروكلوريــك وهيدروكســيد الصوديــوم‪� ،‬أمــا‬ ‫المحيــط‪ ،‬فهــو‪ :‬ذلــك الجــزء مــن الكــون الــذي لــه علاقــة بالنظــام قيــد الدراســة‪ ،‬وهــو هنــا يمثــل باقــي‬ ‫الكــون‪ ،‬ونعنــي بالعلاقــة‪ :‬حــدوث تبــادل بيــن النظــام والمحيــط‬ ‫فــي واحــد �أو �أكثــر مــن ال�أمــور ال�أساسـ ّية للطاقــة والمــادة‪ .‬والنظــام‬ ‫مــن الناحيــة العمل ّيــة متصــل بالمحيــط‪ ،‬ولكــن يستحســن لغــرض‬ ‫الدراســة �أن تتخ ّيــل حاجــ ًزا يحيــط بالنظــام‪ ،‬فيغلّفــه‪ ،‬ويســ ّمى‬ ‫هــذا الحاجــز ح ـ ّد النظــام (‪ ،)System Boundary‬وهــو هنــا‬ ‫يمثــل جــدران الــك�أس الــذي يحــدث فيــه التفاعــل‪ ،‬والشــكل (‪)3‬‬ ‫يوضــح النظــام‪ ،‬والمحيــط‪ ،‬وح ـ ّد النظــام‪.‬‬ ‫المجــاور ّ‬ ‫الشكل(‪ :)3‬النظام والمحيط وحد النظام‬

‫‪104‬‬

‫(‪ :)2.4‬أ�نواع ال�أنظمة الحرار ّية‬ ‫غال ًبــا مــا يحــدث تبــادل للمــادة �أو الطاقــة بيــن النظــام والمحيــط‪ ،‬وبنــا ًء علــى ذلــك‪ ،‬ت ـ ّم تصنيــف‬ ‫ ‬ ‫ال�أنظمــة الحراريّــة �إلــى ثلاثــة �أنــواع‪ ،‬وللتعــ ّرف �إليهــا َنفِّــ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)3‬أ�نواع ال�أنظمة الحرار ّية‪:‬‬ ‫‪ -1‬اقترح تصنيفًا لل�أنظمة في ال�أشكال �أدناه حسب تبادل المادة والطاقة بين النظام والمحيط؟‬ ‫‪ -2‬كيف يمكن تحويل النظام ب �إلى النظام �أ؟‬

‫ ‬

‫)�أ(‬

‫)ب(‬

‫)ج(‬

‫توصلــت بعــد ال�إ جابــة عــن �أســئلة النشــاط الســابق �أ ّن هنــاك ثلاثــة �أنـواع مــن ال�أنظمــة حســب قابل ّيتهــا‬ ‫ل ّعلــك ّ‬ ‫لتبــادل المــادة والطاقــة‪ ،‬وهــي‪:‬‬ ‫‪- -1‬النظــام المفتــوح (‪ :)Open System‬النظــام الــذي يحــدث فيــه تبــادل للمــادة والطاقــة بيــن النظــام‬ ‫والمحيــط‪.‬‬ ‫‪- -2‬النظــام المغلــق (‪ :)Closed System‬النظــام الــذي لا يســمح بتبــادل المــادة‪ ،‬ويســمح بتبــادل الطاقــة‬ ‫بيــن النظــام والمحيط‪.‬‬ ‫‪- -3‬النظــام المعــزول (‪ :)Isolated System‬النظــام الــذي لا يحــدث فيــه تبــادل للمــادة والطاقــة بيــن‬ ‫النظــام والمحيــط‪.‬‬ ‫والشكل (‪ )4‬ال�آتي يوضح تبادل المادة والطاقة في النظام المفتوح‪ ،‬والنظام المغلق‪ ،‬والنظام المعزول‪:‬‬

‫الشكل (‪ :)4‬تبادل المادة والطاقة في ال�أنظمة الحراريّة‬

‫‪105‬‬

‫ســؤال لديــك ميـزان حـرارة فــي داخلــه ســائل‪ ،‬وعلــى اعتبــار �أ ّن هــذا‬ ‫الســائل هــو النظــام الــذي تريــد دراســته‪ ،‬و�أ ّن جــدار الميـزان هــو الحــد‬ ‫الــذي يفصــل بينــه وبيــن المحيــط‪.‬‬ ‫‪ -1‬هل هذا النظام مفتوح �أم مغلق؟‬ ‫‪ -2‬كيف يتم تحويله �إلى نظام معزول؟‬

‫حالة النظام (‪:)State of System‬‬

‫ ‬

‫لوصــف النظــام الحـراري‪ ،‬لا بـ ّد مــن تعييــن قيــم لكميــات مع ّينــة يمكــن قياســها‪ ،‬تُعــرف بمتغيـرات‬ ‫ ‬ ‫الحالــة �أو بالمتغيــرات الحراريّــة‪ ،‬وتشــمل هــذه المتغيّــرات الحجــم‪ ،‬والســعة الحراريّــة‪ ،‬ودرجــة الحــرارة‪،‬‬ ‫والضغــط‪ ،‬والكثافــة‪ ،‬وغيرهــا‪ ،‬فـ إ�ذا حــدث تغ ُّيــر علــى حالــة النظــام وصاحبــه تغ َّيــر فــي كميــات بعــض هــذه‬ ‫وسـ ّمي هــذا التغ ّيــر دالّــة الحالــة‪.‬‬ ‫الخـواص التــي قــد تعتمــد علــى الحالــة الابتدائيــة والحالــة النهائ ّيــة للنظــام‪ُ ،‬‬ ‫(‪ ،)State Function‬فمث ـ ًلا‪� :‬إذا رغبــت بالســفر مــن القــدس �إلــى غــزة‪ ،‬ف ـ إ� ّن الفــرق فــي الارتفــاع بينهمــا‬ ‫ثابــت‪ ،‬بغــض النظــر عــن المســار الــذي تســلكه‪ ،‬لــذا يمكــن القــول‪� :‬إ ّن الفــرق فــي الارتفــاع دالّــة حالــة‪،‬‬ ‫ومــن ال�أمثلــة ال�أخــرى علــى دالّــة الحالــة الضغــط‪ ،‬والحجــم‪ ،‬ودرجــة الح ـرارة‪ ،‬انظــر �إلــى الشــكل (‪�:5‬أ)‪.‬‬ ‫وهنــاك بعــض الخـواص التــي تعتمــد علــى المســار الــذي انتقــل فيــه النظــام مــن الحالــة الابتدائيّــة �إلــى‬ ‫ ‬ ‫الحالــة النهائ ّيــة‪ ،‬فمثـ ًلا‪ :‬المســافة التــي تقطعهــا مــن القــدس �إلــى غــزة تعتمــد علــى المســار الــذي تســلكه‪،‬‬ ‫مــع �أ ّن فــارق الارتفــاع ثابــت‪ ،‬ولــذا يمكــن القــول‪� :‬إ ّن المســافة هــي دالّــة مســار (‪ .)Path Function‬ومــن‬ ‫ال�أمثلــة ال�أخــرى علــى دالّــة المســار الح ـرارة‪ ،‬والشــغل‪ ،‬انظــر �إلــى الشــكل (‪:5‬ب)‪.‬‬

‫الشكل (‪�:5‬أ)‪ :‬دالّة الحالة‬ ‫‪106‬‬

‫الشكل (‪:5‬ب)‪ :‬دالّة المسار‬

‫(‪ :)3.4‬حرارة التفاعل الكيميائي (‪:)Heat of Chemical Reaction‬‬ ‫فــي التفاعــل الكيميائــي عــاد ًة مــا يكــون مجمــوع المحتــوى الح ـراري للم ـواد الناتجــة مختل ًفــا عــن‬ ‫ ‬ ‫مجمــوع المحتــوى الحـراري للمـواد المتفاعلــة‪ ،‬ويســمى الفــرق بينهمــا التغ ّيــر فــي المحتــوى الحــراري أ�و‬ ‫حــرارة التفاعــل‪ ،‬ويرمــز لــه بالرمــز ‪ ،∆H‬وبمــا �أ ّن المــادة فــي ذاتهــا صــورة مــن صــور الطاقــة‪ ،‬ف إ�نهــا تخضــع‬ ‫لقانــون يســمى قانــون حفــظ الطاقــة الــذي ينــص علــى �أ ّن «الطاقــة لا يمكــن �أن تفنــى �أو تُســتحدث مــن‬ ‫العــدم‪ ،‬و �إنمــا تتحــول مــن شــكل �إلــى شــكل �آخــر»؛ �أي �أ ّن المجمــوع الكلــي للطاقــة فــي الكــون ثابــت‪ ،‬فـ إ�ذا‬ ‫كان لديــك نظــام‪ ،‬ف إ�نــه يمكــن �أن يتبــادل الطاقــة مــع الوســط المحيــط مــن خــلال حـدّه‪� ،‬إمــا علــى شــكل‬ ‫شــغل �أو ح ـرارة‪.‬‬ ‫وعلــى ضــوء قانــون حفــظ الطاقــة‪ ،‬يمكــن التعبيــر عــن العلاقــة بيــن النظــام والمحيــط بدلالــة الكميــات‬ ‫ ‬ ‫الثــلاث‪ :‬الشــغل ‪ w‬الــذي ُينجــز مــن النظــام علــى المحيــط‪� ،‬أو قــد ُينجــز مــن المحيــط علــى النظــام‪،‬‬ ‫والحـرارة ‪ q‬التــي يتبادلهــا مــع المحيــط‪ ،‬والتغ ّيــر فــي الطاقــة الداخليــة ‪ ∆E‬للنظــام‪ ،‬التــي تمثــل مجمــوع‬ ‫مــا تمتلكــه جســيمات النظــام مــن طاقــة؛ نتيجــة لحركتهــا‪� ،‬أو لقــوى التجــاذب بينهــا‪ ،‬مــن خــلال العلاقــة‬ ‫‪. q + w = ∆E‬‬ ‫الرياض ّيــة‬ ‫وتُ َع ُّد هذه الصيغة �إحدى صيغ القانون ال�أول للديناميكا الحراريّة (‪)First Law of Thermodynamics‬‬ ‫ ‬ ‫كمي لقانون حفظ الطاقة‪.‬‬ ‫الذي هو تعبي ٌر ٌّ‬ ‫ولتوضيــح مفهــوم القانــون ال�أول فــي الديناميــكا الحراريّــة‪ ،‬ن ّفـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪ ،‬ثـ ّم �أجــب عــن ال�أســئلة‬ ‫ ‬ ‫التــي تليــه‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)4‬القانون ال�أول في الديناميكا الحرارية‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫ك�أس زجاجي حجم ‪ 1‬لتر‪ ،‬وقنينة ماء بلاستيكية فارغة‪ ،‬وبالون‪ ،‬ولاصق‪ ،‬ولهب بنسن‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪ -1‬ث ّبت البالون على فوهة القنينة البلاستيك ّية ب إ�حكام من خلال اللاصق‪.‬‬ ‫‪ -2‬سخّ ن الك�أس الزجاجي المحتوي على ‪ 500‬مل ماء حتى درجة الغليان‪.‬‬ ‫‪ -3‬ضع القنينة في الك�أس الزجاجي‪ ،‬وث ّبتها لمدة خمس دقائق‪.‬‬ ‫‪107‬‬

‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪- -1‬ماذا يمثّل النظام والمحيط في هذا النشاط؟‬ ‫‪- -2‬ما سبب انتفاخ البالون؟‬ ‫‪�- -3‬أيهما �أعلى درجة حرارة‪ ،‬النظام �أم المحيط؟‬ ‫‪- -4‬هل الشغل المبذول �أنجز من النظام �أم من المحيط؟‬ ‫‪- -5‬بر�أيــك‪ ،‬مــاذا يحــدث للبالــون لــو ت ـ ّم نقــل القنينــة �إلــى وعــاء يحتــوي علــى مــاء بــارد بعــد المــاء‬ ‫الســاخن؟‬ ‫الماصــة للطاقــة؛‬ ‫لعلّــك لاحظــت �أ ّن النظــام قــد يمتــص حـرارة مــن المحيــط‪ ،‬كمــا فــي التفاعــلات‬ ‫ ‬ ‫ّ‬ ‫�أي �أ ّن المحيــط �أنجــز شــغ ًلا علــى النظــام‪� ،‬أو قــد ينجــز النظــام شــغ ًلا علــى المحيــط‪ ،‬كمــا فــي التفاعــلات‬ ‫الطــاردة للحـرارة‪ ،‬فـ إ�ذا كان الشــغل منجـ ًزا مــن النظــام �أعطـ َـي �إشــارة ســالبة‪ ،‬و �إذا كان منجـ ًزا علــى النظــام‬ ‫ـص النظــام ح ـرارة مــن‬ ‫�أعطـ َـي �إشــارة موجبــة‪ .‬وبصــورة مماثلــة‪ ،‬تكــون قيمــة كم ّيــة الح ـرارة موجبــة �إذا امتـ ّ‬ ‫المحيــط‪ ،‬وتكــون ســالبة �إذا فقــد النظــام ح ـرارة �إلــى المحيــط‪ ،‬والجــدول (‪ )1‬ال�آتــي يوضــح �إشــارة الشــغل‬ ‫والح ـرارة فــي ال�أنظمــة الحراريــة‪.‬‬ ‫العملية‬

‫�أنجز النظام شغل ‪ w‬على المحيط‬ ‫�أنجز المحيط شغل ‪ w‬على النظام‬ ‫امتص النظام الحرارة ‪ q‬من المحيط‬ ‫ّ‬ ‫امتص المحيط الحرارة ‪ q‬من النظام‬ ‫ّ‬

‫ال�شارة‬ ‫إ‬ ‫‪-‬‬

‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬

‫جدول (‪� : )1‬إشارة الشغل والحرارة في ال�أنظمة الحراريّة‬

‫الكيمياء الحرار ّية تهتم بدراسة تغيرات الحرارة المصاحبة للتفاعل الكيميائي‪،‬‬ ‫أ� ّما الديناميكا الحرار ّية فتهتم بدراسة تحولات الطاقة ب أ�شكالها المختلفة‪.‬‬

‫‪108‬‬

‫مثــال(‪� :)2‬إذا �أنجــزت نواتـ ُـج احت ـراق الغازوليــن فــي ُمح ـ ِّرك الســيارة (ثانــي �أكســيد الكربــون ‪CO2‬‬ ‫وبخــار المــاء ‪ )H2O‬شــغ ًلا علــى المكابــس‪ ،‬نتيجــة تمــدد هــذه الغــازات مقــداره ‪ 451‬جــول‪ ،‬و�أدى‬ ‫ذلــك �إلــى انبعــاث حـرارة مقدارهــا ‪ 325‬جــول مــن النظــام �إلــى المحيــط الخارجــي‪ ،‬احســب مقــدار‬ ‫التغ ّيــر فــي الطاقــة الداخل ّيــة للنظــام بوحــدة الكيلــو جــول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫تكون �إشارة كميّة الحرارة ‪ q‬سالبة؛ ل�أنها انبعثت من النظام �إلى المحيط‪� ،‬إذن ‪ 325 - = q‬جول‪،‬‬ ‫وتكــون �إشــارة الشــغل ‪ w‬ســالبة بســبب التمــدد؛ �أي �أ ّن النظــام �أنجــز شــغ ًلا علــى المحيــط (رفــع‬ ‫المكابــس �إلــى ال�أعلــى)‪� ،‬إذن ‪ 451- = w‬جــول‬ ‫نحسب التغ ّير في الطاقة الداخلية للنظام حسب العلاقة‪q + w =∆E :‬‬ ‫التغ ّير في الطاقة بوحدة الجول =(‪ 776 - = )451-( + )325 -‬جول‪.‬‬ ‫التغيّر في الطاقة بوحدة الكيلو جول = ‪ 776 -‬جول÷ ‪ 0.776 - = 1000‬كيلو جول‪.‬‬ ‫قضيــة للبحــث‪ :‬يمثــل الشــغل والحــرارة طريقتيــن لانتقــال الطاقــة‪ ،‬ابحــث فــي المصــادر‬ ‫المتوافــرة للكيفيّــة التــي يتــم فيهــا هــذا الانتقــال فــي ال�أنظمــة الحراريّــة المختلفــة‪.‬‬

‫مثــال (‪� :)3‬إذا �أ ِ‬ ‫نجــز شــغ ٌل مقــداره ‪ 387‬جــول عنــد‬ ‫ضغــط غــاز موجــود فــي �أســطوانة بوســاطة مكبــس متحرك‪،‬‬ ‫كمــا فــي الشــكل المجــاور‪ ،‬و�أدى ذلــك �إلــى انبعــاث‬ ‫حـرارة مــن النظــام باتجــاه المحيــط‪ ،‬مقدارهــا ‪ 152‬جــول‪.‬‬ ‫احســب مقــدار التغيّــر فــي الطاقــة لهــذه العمليّــة؟‬

‫الحل‪:‬‬ ‫فــي هــذه الحالــة‪� ،‬أ ِ‬ ‫نجــز شــغل مــن المحيــط علــى النظــام‪ ،‬فتكــون �إشــارة ‪ w‬موجبــة‪ ،‬وانبعثــت حـرارة‬ ‫مــن النظــام �إلــى المحيــط‪ ،‬فتكــون �إشــارة ‪ q‬ســالبة ‪.‬‬ ‫نحسب التغ ّير في الطاقة الداخل ّية حسب العلاقة‪q + w = ∆E :‬‬ ‫والتغيّر في الطاقة بوحدة الجول = ‪ 235 = )152 -( + 387‬جول‪.‬‬

‫ســؤال احســب التغيــر فــي طاقــة نظــام طــارد للحــرارة‪� ،‬إذا كانــت كميــة الحــرارة المنبعثــة تســاوي‬ ‫‪ 15.6‬كيلــو جــول‪ ،‬و�أ ِ‬ ‫نجــز شــغل علــى النظــام مقــداره ‪ 1.4‬كيلــو جــول‪.‬‬ ‫‪109‬‬

‫نشاط استقصائي‪:‬‬ ‫ـف ‪ 5‬غــم مــن كربونــات الصوديــوم �إلــى ‪ 50‬مــل مــن‬ ‫ �أضـ ْ‬ ‫محلــول حمــض الهيدروكلوريــك‪ ،‬بتركيــز ‪ 2‬مول‪/‬لتــر فــي قنينــة‪،‬‬ ‫ثــم ث ّبــت البالــون علــى فوهــة القنينــة البلاســتيك ّية ب إ�حــكام‪،‬‬ ‫وضــح علاقــة هــذا النشــاط بقانــون‬ ‫ولاحــظ التغ ّيــر‪ ،‬ثــ ّم ِّ‬ ‫الديناميــكا الحراريّــة ال�أول‪.‬‬ ‫وبمــا �أ ّن معظــم التفاعــلات التــي نتعامــل معهــا فــي المختبــر تجــري تحــت ضغــط ثابــت‪ ،‬بحيــث‬ ‫ ‬ ‫تكــون الطاقــة الداخليــة للنظــام تكافــئ المحتــوى الحـراري ْ ‪ ،∆H‬و�أ ّن المحتــوى الحـراري دالّــة حالــة تربــط‬ ‫بيــن الطاقــة الداخليــة للنظــام وبيــن ضغطــه‪ ،‬وحجمــه‪ ،‬يمكــن حســاب حـرارة �أي تفاعــل يجــري تحــت ضغــط‬ ‫ثابــت بالفــرق فــي المحتــوى الحـراري ْ ‪ ∆H‬بيــن المـواد الناتجــة والمـواد المتفاعلــة‪ ،‬حســب العلاقــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫حرارة التفاعل ْ ‪ = ∆H‬المحتوى الحراري للمواد الناتجة – المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة‬ ‫ماصــا للح ـرارة‪ ،‬وتكــون‬ ‫ف ـ إ�ذا كانــت طاقــة الم ـواد الناتجــة �أكبــر مــن طاقــة الم ـواد المتفاعلــة يكــون التفاعــل ًّ‬ ‫قيمــة ْ ‪∆H‬موجبــة‪� ،‬أمــا �إذا كانــت طاقــة الم ـواد الناتجــة �أقــل مــن طاقــة الم ـواد المتفاعلــة فيكــون التفاعــل‬ ‫طــار ًدا للح ـرارة‪ ،‬وتكــون قيمــة ْ‪∆H‬ســالبة‪ .‬والمثــال ال�آتــي يوضــح ذلــك‪:‬‬ ‫)‪ 2H2(g)+ O2(g‬تفاعل‬ ‫مثال (‪ :)4‬تمثّل المعادلة الحراريّة ال�آتية‪2H2O(g)+ 483.6 KJ :‬‬ ‫‪ 2‬مــول مــن غــاز الهيدروجيــن مــع ‪ 1‬مــول مــن غــاز ال�أكســجين؛ ل�إ نتــاج ‪ 2‬مــول مــن بخــار الماء‪.‬‬ ‫ماص للحرارة �أم طارد لها؟‬ ‫‪- -1‬هل التفاعل ّ‬ ‫‪�- -2‬أيّهما �أكبر‪ ،‬المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة‪� ،‬أم المحتوى الحراري للمواد الناتجة؟‬ ‫‪- -3‬ما مقدار ‪ ∆H‬للتفاعل؟ وما �إشارتها؟‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬بمــا �أ ّن كم ّيــة الحـرارة مــع المـواد الناتجــة‪ ،‬فـ إ� ّن هــذا التفاعــل طــار ٌد للطاقــة (مجمــوع معــدل طاقــة‬ ‫الروابــط للمـواد الناتجــة عــن تكويــن �أربعــة روابــط ‪ )1840 = 460 × 4( H-O‬كيلــو جــول‪ ،‬بينمــا‬ ‫مجمــوع معــدل طاقــة الروابــط للم ـواد المتفاعلــة اللازمــة لكســر رابطتيــن ‪ ،H-H‬ورابطــة ‪O=O‬‬ ‫تســاوي (‪ )1371.5 = 498.7 × 1 + 436.4 × 2‬كيلــو جــول‪.‬‬ ‫‪- -2‬المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة �أكبر‪.‬‬ ‫‪- -3‬حرارة التفاعل سالبة؛ ل�أ ّن التفاعل طارد للحرارة‪ ،‬وقيمتها ‪ 483.6‬كيلو جول‪.‬‬ ‫‪110‬‬

‫نلاحــظ مــن المثــال الســابق �أ ّن تغيـرات الطاقــة المصاحبــة للتفاعــلات الكيميائ ّيــة تعكــس الفــرق بيــن‬ ‫ ‬ ‫مجمــوع الطاقــة الكامنــة المتعل ّقــة بالروابــط فــي الم ـواد المتفاعلــة والناتجــة‪ ،‬لــذا ف ـ إ� ّن قيــاس كم ّيــة الطاقــة‬ ‫الممتصــة �أو المنبعثــة عنــد حــدوث تفاعــل يســتفاد منهــا فــي معرفــة درجــة ثبــات الجزيئــات‪ ،‬وقــوة الروابــط‬ ‫الكيميائيّــة‪.‬‬ ‫وتختلــف قيمــة الطاقــة المصاحبــة للتفاعــل باختــلاف درجــة حرارتــه‪ ،‬والحالــة الفيزيائ ّيــة للمــواد‬ ‫ ‬ ‫المتفاعلــة‪ ،‬والناتجــة‪ ،‬والضغــط الــذي يجــري عنــده‪ ،‬وكميــات المـواد المتفاعلــة‪ ،‬لــذا تـ ّم الاتفــاق علــى �أن‬ ‫تكــون هنــاك حالــة قياســية مــن الضغــط‪ ،‬والح ـرارة‪ ،‬وحالــة المــادة تقــاس عندهــا ح ـرارة التفاعــل‪ ،‬ف ـ إ�ذا ت ـ ّم‬ ‫التفاعــل تحــت الظــروف القياس ـ ّية (درجــة الح ـرارة ‪ ْ 25‬س‪ ،‬والضغــط ‪ 1‬جــوي)‪ ،‬وكانــت الم ـواد المتفاعلــة‬ ‫بالكميــات التــي تحددهــا المعادلــة الكيميائيّــة للتفاعــل‪ُ ،‬ر ِمـ َز لحـرارة التفاعــل بالرمــز ْ ‪ ،∆H‬و�أ ْط ِلــق عليهــا‬ ‫مصطلــح حــرارة التفاعــل القياســ ّية (‪.)Standard Heat of Reaction‬‬ ‫لذا تعني المعادلة ال�آتية‪:‬‬

‫‪H2O(g) ...∆H ْ298 = -241.8 KJ‬‬

‫)‪H2(g)+ ½ O2(g‬‬

‫�أنــه عنــد تفاعــل مــول واحــد مــن غــاز الهيدروجيــن مــع نصــف مــول مــن غــاز ال�أكســجين فــي الحالــة الغازيّــة‪،‬‬ ‫ونتــج مــو ًلا واحــدًا مــن بخــار المــاء عنــد واحــد ضغــط جــوي و ‪ 25‬درجــة مئويّــة‪ ،‬فــ إ� ّن كم ّيــة الحــرارة‬ ‫المنطلقــة مــن التفاعــل تســاوي ‪ 241.8‬كيلــو جــول‪.‬‬ ‫قضيــة للبحــث‪ :‬ابحــث فــي المصــادر المتوافــرة عــن الفــرق بيــن حـرارة التفاعــل (‪ )483.6-‬فــي المثــال‬ ‫(‪ )4‬ومجمــوع الفــرق بيــن طاقــة المـواد المتفاعلــة وطاقــة المـواد الناتجــة التــي تســاوي (‪)1840 – 1371.5‬‬ ‫= ‪ 468.5 -‬كيلو جول‪ ،‬للتفاعل نفسه‪.‬‬

‫(‪ :)4.4‬قياس حرارة التفاعل (‪:)Calorimetry‬‬ ‫لعلــك لاحظــت �أ ّن معظــم التفاعــلات الكيميائ ّيــة تكــون مصحوبــة بتغي ـرات فــي الطاقــة‪ ،‬ولقيــاس‬ ‫ ‬ ‫هــذه التغيــرات عمل ًّيــا‪ ،‬تســتخدم �أجهــزة خاصــة تســمى المســاعر‪ ،‬والمســعر‪ :‬جهــاز معــزول حراريًّــا‪،‬‬ ‫يســتخدم لقيــاس كميــة الحـرارة‪ ،‬الممتصــة �أو المنطلقــة خــلال التفاعــلات الكيميائيــة‪ ،‬حيــث توضــع كميــة‬ ‫مــن المــاء فــي وعــاء معــزول يمتــص الحـرارة الناتجــة‪� ،‬أو ُيعطــي الحـرارة اللازمــة للتفاعــل‪ ،‬وعــن طريــق قيــاس‬ ‫تغيّــر درجــة الح ـرارة‪ ،‬يمكــن معرفــة كميّــة الح ـرارة الممتصــة �أو المنطلقــة منهــا‪ ،‬ومــن أ�نــواع المســاعر‪:‬‬ ‫‪111‬‬

‫‪ -1‬مسعر الك أ�س (‪:)Cup Calorimeter‬‬ ‫يتكــون هــذا المســعر مــن ك�أســين مــن مــادة البوليســتايرين‪� ،‬أحدهمــا‬ ‫ ‬ ‫مدخــل فــي ال�آخــر‪ ،‬ومثبتــان فــي ك�أس زجاجــي‪ ،‬ولهمــا غطــاء عــازل يدخــل‬ ‫فيــه مي ـزان ح ـرارة‪ ،‬وقضيــب زجاجــي للتحريــك‪ ،‬ولقيــاس ح ـرارة تفاعــل مــا‪،‬‬ ‫توضــع كتــل محــددة مــن المـواد المتفاعلــة فيــه‪ ،‬ثــم تقــاس درجــة الحـرارة العليــا‬ ‫ـاص للح ـرارة) التــي تصــل‬ ‫(للتفاعــل الطــارد للح ـرارة) �أو الدنيــا (للتفاعــل المـ ّ‬ ‫�إليهــا المـواد بعــد تحولهــا �إلــى نواتــج‪ ،‬ومــن ثـ ّم يمكــن حســاب كميــة الحـرارة‬ ‫الممتصــة �أو المنبعثــة �أثنــاء التفاعــل‪.‬‬

‫‪ -2‬مسعر القنبلة (‪:)Bomb Calorimeter‬‬ ‫يســتعمل هــذا النــوع مــن المســاعر عــادة فــي قيــاس ح ـرارة الاحت ـراق‪ ،‬ويتكــون مــن �إنــاء خارجــي‬ ‫ ‬ ‫مصنــوع مــن الفــولاذ ومعــزول‪ ،‬ويحتــوي فــي داخلــه علــى �إنــاء صغيــر‬ ‫مصنــوع مــن نــوع خــاص مــن الفــولاذ يســمى قنبلــة (غيــر منفجــرة)‪ ،‬تكــون‬ ‫مغمــورة فــي المــاء‪ ،‬ولقيــاس حـرارة احتـراق مــادة مــا توضــع كتلــة معلومــة‬ ‫منهــا داخــل القنبلــة بوجــود ال�أكســجين النقــي تحــت ضغــط مرتفــع‪ ،‬ثــم‬ ‫تمـ ّرر شـرارة كهربائ ّيــة داخــل القنبلــة‪ ،‬فتــؤدي �إلــى احتـراق المــادة‪ ،‬مولــدة‬ ‫كميّــة مــن الحـرارة تنتقــل �إلــى خــارج القنبلــة‪ ،‬فترفــع درجــة حـرارة المــاء‬ ‫المحيــط بهــا‪ ،‬وهكــذا يمكــن قيــاس مقــدار ارتفــاع درجــة حـرارة المــاء‪،‬‬ ‫وحســاب كميــة الحـرارة المكتســبة‪ ،‬حيــث �إ ّن لــكل مســعر ســعة حراريّــة‬ ‫معلومــة تعتمــد علــى طبيعــة وكتــل مكوناتــه‪.‬‬

‫سؤال قارن بين المسعر الك�أس والمسعر القنبلة من حيث‪:‬‬ ‫‪--1‬التفاعل الذي يناسب ك ًّلا منهما‪.‬‬ ‫‪--2‬نوع النظام في المسعر‪.‬‬ ‫‪--3‬ظروف التفاعل‪.‬‬ ‫‪112‬‬

‫وتحسب كميّة الحرارة المنبعثة �أو الممتصة من العلاقة‪:‬‬ ‫كم ّية الحرارة (المنبعثة �أو الممتصة) = الكتلة × الحرارة النوع ّية × الفرق في درجة الحرارة‪.‬‬ ‫السعة الحراريّة = الكتلة × الحرارة النوعية‪ ،‬تكتب العلاقة على الشكل ال�آتي‪:‬‬ ‫وبما �أ ّن ّ‬ ‫كمية الحرارة (بالجول) = السعة الحرارية (جول‪ْ/‬س) × الفرق في درجة الحرارة ( ْ س)‬ ‫وتُع ـ ّرف الســعة الحرار ّيــة (‪ :)Heat Capacity‬ب�أنهــا الطاقــة الحراريّــة (كم ّيــة الح ـرارة) اللازمــة‬ ‫ ‬ ‫لرفــع درجــة حــرارة الجســم درجــة مئويّــة واحــدة‪ .‬ووحــدة الســعة الحراريّــة هــي جــول‪ْ/‬س‪.‬‬ ‫وتُعـ ّرف الحــرارة النوع ّيــة (‪ :)Specific Heat‬ب�أنهــا الطاقــة الحراريّــة (كم ّيــة الحـرارة) اللازمــة لرفــع‬ ‫ ‬ ‫درجــة ح ـرارة غ ـرام واحــد مــن المــادة درجــة مئويــة واحــدة‪ .‬ووحــدة الح ـرارة النوعيّــة هــي جول‪/‬غــم‪ْ.‬س‪.‬‬ ‫مثــال (‪ :)5‬يتفاعــل الهيدرازيــن مــع ال�أكســجين ل�إ نتــاج غــاز النيتروجيــن وبخــار المــاء ‪ ،‬وف ًقــا للمعادلــة‬ ‫ال�آتية‪:‬‬ ‫‪NH +O‬‬ ‫‪N + 2H O‬‬ ‫)‪2 (g‬‬

‫)‪2(g‬‬

‫)‪2(g‬‬

‫)‪2 4(l‬‬

‫فـ إ�ذا تفاعــل ‪ 3‬غـرام مــن الهيدرازيــن مــع كميــة كافيــة مــن ال�أكســجين‪ ،‬وزادت درجــة حـرارة المســعر‬ ‫مــن ‪� 25‬إلــى ‪ 35.5‬درجــة مئوية‪،‬احســب الحــرارة الناتجــة عــن هــذا التفاعــل‪� ،‬إذا كانــت الســعة‬ ‫الحراريّــة للمســعر ‪ 5.52‬كيلــو جــول‪ْ/‬س‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫كم ّية الحرارة الناتجة من حرق ‪ 3‬غم من الهيدرازين = السعة الحرارية × التغ ّير في درجة الحرارة‪.‬‬ ‫كميّة الحرارة الناتجة من حرق ‪ 3‬غم = ‪ 5.52‬كيلو جول‪ْ/‬س × (‪ْ)25 - 35.5‬س = ‪ 57.96‬كيلو جول‪.‬‬

‫(‪ :)5.4‬طرق التعبير عن حرارة التفاعل‬

‫(‪:)Methods of Expressing Heat of Chemical Reaction‬‬

‫يوجــد عــدد مــن الطــرق التــي يمكــن مــن خلالهــا التعبيــر عــن حـرارة التفاعــل‪ ،‬منهــا‪ :‬حـرارة التعــادل‪،‬‬ ‫ ‬ ‫وحــرارة التكويــن‪ ،‬وحــرارة الاحتــراق‪ ،‬وغيرهــا‪.‬‬ ‫أ�و ًلا‪ :‬حرارة التعادل (‪:)Heat of Neutralization‬‬ ‫ُيع ـ ّد تفاعــل التعــادل نو ًعــا مــن �أن ـواع التفاعــلات الكيميائ ّيــة التــي يصاحبهــا تغ ّيــر فــي الطاقــة‪،‬‬ ‫ ‬ ‫و ُيع ـ َّرف ب�أنــه‪ :‬التفاعــل الــذي يتــم فيــه تعــادل �أيونــات الهيدروجيــن ‪ H+‬الناتجــة مــن ت�أيُّــن الحمــض مــع‬ ‫_‬ ‫موضــح فــي‬ ‫�أيونــات الهيدروكســيد ‪ OH‬الناتجــة مــن ت�أيُّــن القاعــدة؛ لتكويــن جزيئــات المــاء‪ ،‬كمــا هــو ّ‬ ‫الشــكل (‪ )6‬ال�آتــي‪:‬‬ ‫‪113‬‬

‫الشكل (‪ :)6‬تفاعل �أيون الهيدرونيوم مع �أيون الهيدروكسيد‬

‫ولتتع ّرف �إلى كيف ّية حساب الطاقة الناتجة من تفاعل التعادل عمل ًّيا‪ ،‬ن ِّف ِذ النّشاط ال�آتي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)5‬قياس حرارة التعادل عمل ًّيا‪:‬‬ ‫المواد وال�أدوات‪:‬‬ ‫محلــول حمــض الهيدروكلوريــك ‪ 2 HCl‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬ومحلــول هيدروكســيد الصوديــوم ‪ 2 NaOH‬مول‪/‬لتــر‪،‬‬ ‫وميـزان حـرارة عــدد ‪ ، 2‬وحمــام مائــي‪ ،‬ودورق حجمــي ‪ 100‬مــل عــدد ‪ ،2‬وك�أس زجاجــي ‪ 100‬مــل عــدد ‪.2‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫حضــر محلــول حمــض الهيدروكلوريــك الــذي حجمــه ‪ 50‬مــل‪ ،‬بتركيــز ‪ 2‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬ومحلــول‬ ‫‪ّ - -1‬‬ ‫هيدروكســيد الصوديــوم الــذي حجمــه ‪ 50‬مــل‪ ،‬بتركيــز ‪ 2‬مول‪/‬لتــر فــي دورقيــن حجمييــن منفصليــن‪.‬‬ ‫‪- -2‬ضــع الدورقيــن الحجمييــن فــي حمــام مائــي بدرجــة حـرارة الغرفــة‪ ،‬حتــى تصبــح حـرارة المحلوليــن‬ ‫متســاوية‪ ،‬وسـ ّجل درجــة حرارتهمــا‪.‬‬ ‫‪�- -3‬أضــف محلــول حمــض الهيدروكلوريــك �إلــى محلــول هيدروكســيد الصوديــوم‪ ،‬وسـ ّجل درجــة الحرارة‬ ‫النهائ ّية‪.‬‬ ‫ال�أسئلة‪:‬‬ ‫‪- -1‬احسب كم ّية الحرارة المصاحبة بوحدة كيلوجول‪.‬‬ ‫‪- -2‬احســب كم ّيــة الحـرارة الناتجــة عــن تفاعــل ‪ 1‬مــول مــن حمــض الهيدروكلوريــك مــع ‪ 1‬مــول مــن‬ ‫هيدروكســيد الصوديــوم‪.‬‬

‫‪114‬‬

‫ســؤال لمــاذا نســتعمل مي ـزان ح ـرارة لــكل محلــول‪ ،‬ولا نقيــس درجــة ح ـرارة المحلوليــن بالمي ـزان نفســه‪،‬‬ ‫�إلا بعــد غســله بالمــاء المقطّــر؟‬ ‫لعلّــك توصلــت �إلــى �أ ّن كم ّيــة الحـرارة الناتجــة عــن تفاعــل ‪ 1‬مــول مــن الحمــض مــع ‪ 1‬مــول مــن‬ ‫ ‬ ‫القاعــدة فــي النشــاط الســابق تســمى حــرارة التعــادل‪ ،‬والتــي تُ َّعرف‪:‬ب�أنهــا كم ّيــة الح ـرارة المنطلقــة عنــد‬ ‫تفاعــل مــول واحــد مــن �أيونــات الهيدروجيــن الناتجــة مــن الحمــض القــوي مــع واحــد مــول مــن �أيونــات‬ ‫الهيدروكســيد الناتجــة مــن القاعــدة القويــة‪ ،‬وعنــد حســابها فــي الظــروف القياســية تســمى ح ـرارة التعــادل‪،‬‬ ‫القياســ ّية‪ .‬ويب ّيــن الجــدول (‪ )2‬ال�آتــي حــرارة التعــادل القياســ ّية لعــدد مــن تفاعــلات الحمــوض والقواعــد‬ ‫القويــة‪:‬‬ ‫حرارة التعادل‬ ‫ــ ‪ 58‬كيلو جول‬

‫ ‬

‫تفاعل التعادل‬ ‫)‪NaCl(aq) + H2O(l‬‬

‫)‪HCl(aq)+ NaOH(aq‬‬

‫ــ ‪ 58‬كيلو جول‬

‫)‪KNO3(aq) + H2O(l‬‬

‫)‪HNO3(aq) + KOH(aq‬‬

‫ــ ‪ 58‬كيلو جول‬

‫)‪K2SO4(aq) + 2H2O(l‬‬

‫)‪H2SO4(aq) + 2KOH(aq‬‬

‫جدول (‪ :)2‬حرارة التعادل القياسيّة لعدد من تفاعلات الحموض والقواعد القوية‬

‫فســر ســبب الثبــات بكتابــة‬ ‫تلاحــظ �أ ّن حـرارة التعــادل متســاوية علــى الرغــم مــن اختــلاف المـواد المتفاعلــة‪ّ ،‬‬ ‫معادلــة �أيونيــة صافيــة لــكل تفاعــل‪.‬‬ ‫ســؤال قــارن بيــن القيمــة الحقيقيّــة فــي الجــدول والقيمــة التــي �أوجدتهــا فــي النشــاط الســابق؟ ومــا ســبب‬ ‫الاختلاف؟‬ ‫ ‬

‫ولتتعرف �إلى كيف ّية حساب الطاقة الناتجة من تفاعل التعادل‪ ،‬تم ّعن المثال ال�آتي‪:‬‬

‫‪115‬‬

‫مثــال (‪� :)6‬إذا تفاعــل ‪ 100‬مــل مــن محلــول حمــض النيتريــك‪ HNO3‬بتركيــزه ‪ 1‬مول‪/‬لتــر مــع‬ ‫‪ 100‬مــل مــن محلــول هيدروكســيد الصوديــوم ‪ KOH‬بتركيــزه ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬وارتفعــت درجــة الحـرارة‬ ‫بمقــدار ‪ 6.7‬درجــة مئويّــة‪ ،‬احســب حـرارة التعــادل‪� ،‬إذا علمــت �أ ّن الحـرارة النوع ّيــة للمــاء تســاوي‬ ‫‪ 4.18‬جول‪/‬غــم‪ ْ .‬س‪ ،‬وكثافــة المحلــول تســاوي ‪ 1‬غم‪/‬مــل‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫)‪HNO3(aq) + KOH(aq‬‬ ‫معادلة التفاعل )‪KNO3(aq) +H2O(l‬‬ ‫‪ -1‬نحسب عدد مولات الحمض ‪ = HNO3‬التركيز (مول‪/‬لتر) × الحجم (لتر)‬ ‫= ‪ 0.1 = )1000÷100( × 1‬مول‪.‬‬ ‫‪ -2‬نحسب عدد مولات القاعدة ‪ = KOH‬التركيز(مول‪/‬لتر) × الحجم (لتر)‬ ‫= ‪ 0.1 = )1000÷100( ×1‬مول‪.‬‬ ‫‪ -3‬نحسب كمية الحرارة التي اكتسبها المحلول‪.‬‬ ‫كمية الحرارة المكتسبة =‬ ‫كتلة المحلول (غم) × الحرارة النوعية (جول‪/‬غم‪ْ.‬س) × فرق درجات الحرارة ( ْ س)‬ ‫كمية الحرارة المكتسبة = ‪ 5601.2 = 6.7 × 4.18 × 200‬جول‬ ‫�أي �أ ّن كمية الحرارة التي �أنتجها ‪ 0.1‬مول من الحمض = ‪ 5601.2‬جول = ‪ 5.6‬كيلو جول‪.‬‬ ‫‪ -4‬نحسب كمية الحرارة الناتجة عن ‪ 1‬مول من الحمض‪.‬‬ ‫كميــة الحــرارة الناتجــة عــن ‪ 1‬مــول مــن الحمــض = ‪ 5.6‬كيلــو جــول ÷ ‪ 0.1‬مــول =‬ ‫ ‬ ‫‪ 56‬كيلــو جول‪/‬مــول‪ ،‬وتكــون ال�إ شــارة بالســالب؛ ل�أ ّن حــرارة التعــادل = ‪ -‬حــرارة المحلــول‪� ،‬إذن‪،‬‬ ‫حــرارة التفاعــل تســاوي ‪ 56 -‬كيلــو جــول‪ ،‬علــى فــرض عــدم ضيــاع حــرارة مفقــودة للمحيــط‪.‬‬ ‫ســؤال احســب حـرارة التعــادل الناتجــة مــن �إضافــة ‪150‬مــل مــن محلــول حمــض هيدروكلوريــك‪ ،‬بتركيــز‬ ‫‪ 0.35‬مول‪/‬لتــر �إلــى ‪150‬مــل مــن محلــول هيدروكســيد الصوديــوم تركيــزه ‪ 0.35‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬و�أدى ذلــك �إلــى‬ ‫رفــع ح ـرارة المحلــول فــي المســعر عنــد الضغــط الثابــت �إلــى ‪ 25.6‬درجــة مئويــة‪� ،‬إذا كانــت ح ـرارة كل‬ ‫مــن محلــول الحمــض والقاعــدة قبــل التفاعــل تســاوي ‪ 23.25‬درجــة مئويــة والحـرارة النوع ّيــة للمــاء تســاوي‬ ‫‪ 4.18‬جول‪/‬غــم‪ ْ .‬س‪ ،‬وكثافــة المحلــول تســاوي ‪ 1‬غم‪/‬مــل‪ ،‬ومعادلــة التفاعــل‪:‬‬ ‫ )‪HCl(aq) + NaOH(aq‬‬ ‫)‪NaCl(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪116‬‬

‫ثان ًيا‪ :‬حرارة التكوين القياسية (‪:)Standard Heat of Formation‬‬ ‫تُع ـ ّرف كميّــة الح ـرارة المصاحبــة لتك ـ ّون مــول واحــد مــن المــادة مــن عناصرهــا ال�أوليّــة فــي حالتهــا‬ ‫ ‬ ‫القياسـ ّية بحـرارة التكويــن القياســية 𝒇 ْ ‪ ، ∆H‬فمثـ ًلا‪ :‬يتكــون كل مــن غــاز �أول �أكســيد الكربــون والمــاء مــن‬ ‫عناصرهــا ال�أوليــة‪ ،‬وف ًقــا للمعــادلات ال�آتيــة‪:‬‬ ‫ ‪C +½O‬‬ ‫ ‬ ‫‪CO ... ∆H ْ 𝒇 = -110.60 KJ / mol‬‬ ‫)‪2(g‬‬

‫)‪(g‬‬

‫)‪(s‬‬

‫ )‪H2(g) + ½ O2(g‬‬ ‫‪H2O (l)... ∆H ْ 𝒇 = -285.84 KJ / mol‬‬ ‫ولا بـ ّد مــن ال�إ شــارة �إلــى �أنــه تـ ّم الاتفــاق علــى �أن تكــون حـرارة التكويــن القياسـ ّية ل�أي عنصــر فــي‬ ‫ ‬ ‫�أكثــر �أشــكاله اســتقرا ًرا تســاوي صفـ ًرا‪ ،‬فمثـ ًلا‪ :‬نجــد �أ ّن حـرارة تكويــن ال�أكســجين الجزيئــي ‪ O2‬عنــد ضغــط‬ ‫واحــد جــوي‪ ،‬ودرجــة حـرارة ‪ ْ 25‬س تســاوي صفـ ًرا‪ ،‬بينمــا لا تســاوي صفـ ًرا فــي حالــة ال�أكســجين الــذري‬ ‫�أو ال�أوزون ‪ ، O3‬وقــد قــام العلمــاء بتدويــن قيــم 𝒇 ْ ‪ ∆H‬لعــدد كبيــر مــن المـواد‪ ،‬كمــا فــي الجــدول (‪)3‬‬ ‫ال�آتــي‪:‬‬ ‫المادة‬

‫حرارة التكوين‬ ‫كيلو جول‪/‬مول‬

‫المادة‬

‫حرارة التكوين‬ ‫كيلو جول‪/‬مول‬

‫)‪Ag(s‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪H2O2(l‬‬

‫‪187.6-‬‬

‫)‪AgCl(s‬‬

‫‪127.04-‬‬

‫)‪Hg (l‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪Al(s‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪I2(s‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪Al2O3(s‬‬

‫‪1669.8-‬‬

‫)‪HI(g‬‬

‫‪25.94‬‬

‫)‪Br2(l‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪Mg(s‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪HBr(g‬‬

‫‪36.2-‬‬

‫)‪MgO(s‬‬

‫‪601.8-‬‬

‫)‪C(graphite‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪MgCO3(s‬‬

‫‪1112.9-‬‬

‫)‪C(diamond‬‬

‫‪1.9‬‬

‫)‪N2(g‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪CO(g‬‬

‫‪110.5-‬‬

‫)‪NH3(g‬‬

‫‪46.3-‬‬

‫)‪CO2(g‬‬

‫‪393.5-‬‬

‫)‪NO(g‬‬

‫‪90.4‬‬ ‫‪117‬‬

‫)‪Ca(s‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪NO2(g‬‬

‫‪33.85‬‬

‫)‪CaO(s‬‬

‫‪635.6-‬‬

‫)‪N2O4(g‬‬

‫‪9.66‬‬

‫)‪CaCO3(s‬‬

‫‪1206.9-‬‬

‫)‪N2O(g‬‬

‫‪81.56‬‬

‫)‪Cl2(g‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪O(g‬‬

‫‪249.4‬‬

‫)‪HCl(g‬‬

‫‪92.3-‬‬

‫)‪O2(g‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪Cu(s‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪O3(g‬‬

‫‪142.2‬‬

‫)‪CuO(s‬‬

‫‪155.2-‬‬

‫)‪S(rhombic‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪F2(g‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪S(monolic‬‬

‫‪0.3‬‬

‫)‪HF(g‬‬

‫‪268.61-‬‬

‫)‪SO2(g‬‬

‫‪296.1-‬‬

‫)‪H2(g‬‬

‫‪0‬‬

‫)‪SO3(g‬‬

‫‪395.2-‬‬

‫)‪H2O(g‬‬

‫‪241.8-‬‬

‫)‪H2S(g‬‬

‫‪20.15-‬‬

‫)‪H2O(l‬‬

‫‪285.8-‬‬

‫)‪ZnO(s‬‬

‫‪347.98-‬‬

‫)‪Na2CO3(s‬‬

‫‪1131-‬‬

‫)‪ZnS(s‬‬

‫‪202.9-‬‬

‫)‪NaCl(s‬‬

‫‪411.1-‬‬

‫)‪NaOH(s‬‬

‫‪426.7-‬‬

‫)‪Fe2O3(s‬‬

‫‪822.2-‬‬

‫)‪HgO(s‬‬

‫‪90.7-‬‬

‫)‪Fe3O4(s‬‬

‫‪1120.9-‬‬

‫)‪CaCl2(s‬‬

‫‪795-‬‬

‫)‪CS2(l‬‬

‫‪87.9‬‬

‫)‪CH4(g‬‬

‫‪74.9-‬‬

‫)‪C H3OH(l‬‬

‫‪238.6-‬‬

‫)‪HCN(g‬‬

‫‪135‬‬

‫جدول (‪ :)3‬قيم حرارة التكوين القياس ّية لبعض المواد عند ‪ ْ 25‬س‬

‫وباســتخدام حـرارة التكويــن 𝒇 ْ ‪ ، ∆H‬يمكــن حســاب حـرارة التفاعــل الكليــة ْ ‪ ،∆H‬وحـرارة التكويــن‬ ‫ ‬ ‫القياســية لمــواد مختلفــة‪ ،‬باســتخدام المعادلــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫حرارة التفاعل = مجموع حرارة التكوين للمواد الناتجة ‪ -‬مجموع حرارة التكوين للمواد المتفاعلة‬ ‫حرارة التفاعل ْ ‪ = ∆H‬مجموع 𝒇 ْ ‪ ∆H‬للمواد الناتجة ‪ -‬مجموع 𝒇 ْ ‪ ∆H‬للمواد المتفاعلة‬ ‫‪118‬‬

‫مثــال (‪ )7‬اعتمــا ًدا علــى قيــم ح ـرارة التكويــن المول ّيــة ال ـواردة فــي الجــدول (‪ ،)3‬احســب المحتــوى‬ ‫الح ـراري ْ ‪ ∆H‬للتفاعــل ال�آتــي‪:‬‬ ‫ )‪SO2(g)+ 2H2S(g‬‬ ‫ ‬ ‫)‪3S(s) + 2H2O(I‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫حرارة التفاعل ْ ‪ = ∆H‬مجموع 𝒇 ْ ‪ ∆H‬للمواد الناتجة ‪ -‬مجموع 𝒇 ْ ‪ ∆H‬للمواد المتفاعلة‪.‬‬

‫حرارة التفاعل ْ ‪(SO2(g) ∆H𝒇 ْ × l + H2S(g) ∆H𝒇 ْ × 2) - (S(s) ∆H𝒇 ْ × 3 + H2O(l) ∆H𝒇 ْ ×2) = ∆H‬‬

‫حرارة التفاعل ْ ‪ × 3 + 285.8 - × 2( = ∆H‬صفر) ‪) 296.1- × 1 + 20.15 - × 2( -‬‬ ‫= ‪ 235.2 -‬كيلوجول‪.‬‬

‫ســؤال يحتفــظ عــد ٌد مــن الطباخيــن بمــادة كربونــات الصوديــوم الهيدروجين ّيــة‪ NaHCO3‬فــي متنــاول اليــد؛‬ ‫كونهــا مــادة جيّــدة ل�إ طفــاء حرائــق الزيــوت والدهــون؛ ل�أ ّن المركبــات الناتجــة مــن تفككهــا تخمــد اللهــب‪،‬‬ ‫ويمثّــل تفاعــل تفــكك كربونــات الصوديــوم الهيدروجين ّيةبالمعادلــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫)‪2NaHCO3(s‬‬ ‫)‪Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g‬‬ ‫احسب حرارة تكوين كربونات الصوديوم الهيدروجين ّية �إذا كانت حرارة التفاعل تساوي ‪ 128‬كيلو جول‪.‬‬

‫ثال ًثا‪ :‬حرارة الاحتراق (‪:)Heat of Combustion‬‬ ‫ُيع ـ ّد النفــط والفحــم الحجــري والغــاز الطبيعــي مــن �أهــم‬ ‫ ‬ ‫المصــادر الرئيســة للطاقــة‪ ،‬حيــث تُســتخدم فــي التدفئــة‪ ،‬وتســخين‬ ‫المــاء‪ ،‬ويتــم تحويلهــا �إلــى �أنـواع �أخــرى مــن الطاقــة‪ ،‬وعلــى الرغــم‬ ‫مــن �أ ّن الوقــود يحتــاج �إلــى طاقــة �أوليــة لبــدء الاحت ـراق‪� ،‬إلا �أنــه‬ ‫ينتــج طاقــة كافيــة لاســتخدامها فــي �أغــراض متعــددة‪ ،‬وتُعــ َّرف‬ ‫حــرارة الاحتــراق ب�أنهــا‪ :‬كم ّيــة الحــرارة المصاحبــة لحــرق‬ ‫مـ ٍ‬ ‫ـول واح ـ ٍد مــن المــادة حر ًقــا تا ًّمــا فــي وجــود كم ّيــة كافيــة مــن‬ ‫ال�أكســجين‪ ،‬وتتفــاوت قيــم حـرارة الاحتـراق َتب ًعــا لنــوع الوقــود المســتخدم‪ ،‬وتُسـ ّمى ك ّميــة الحـرارة الناتجــة‬ ‫مــن حــرق غـرام واحــد مــن الوقــود حر ًقــا تا ًّمــا فــي كم ّيــة كافيــة مــن ال�أكســجين القيمــة الحرار ّيــة للوقــود‪،‬‬ ‫حيــث تــزداد �أفضليّــة اســتخدام المــادة كوقــود مــن حيــث الطاقــة بزيــادة قيمتهــا الحراريّــة‪.‬‬ ‫‪119‬‬

‫مثــال (‪ :)8‬احســب كم ّيــة الحـرارة المنطلقــة مــن احتـراق ‪ 15.5‬غــم مــن البروبــان ‪� ،C3H8‬إذا كانــت‬ ‫حـرارة احتراقــه تســاوي ‪ 2219-‬كيلــو جول‪/‬مــول‪ ،‬والكتلــة الموليــة للبروبــان تســاوي ‪ 44‬غم‪/‬مــول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫عدد مولات البروبان الموجودة في ‪ 15.5‬غم = الكتلة ÷ الكتلة المولية‪.‬‬ ‫عدد مولات البروبان الموجودة في ‪ 15.5‬غم = ‪ 15.5‬غم ÷ ‪ 44‬غم‪/‬مول = ‪ 0.352‬مول‪.‬‬ ‫كم ّية الحرارة المنطلقة من احتراق ‪ 0.352‬مول = ‪ 0.352‬مول × ‪ 2219 -‬كيلو جول‪/‬مول‬ ‫= ‪ 781 -‬كيلو جول‪.‬‬ ‫‪،‬ت ـ ّم حــرق‬ ‫ ‬ ‫مثال (‪ :)9‬في تجربة لقياس حرارة احتراق حمض البنزويك‬ ‫‪ 1‬غ ـرام مــن الحمــض فــي مســعر قنبلــة‪ ،‬فارتفعــت درجــة ح ـرارة المســعر بمقــدار‬ ‫‪ 2.6‬درجــة مئويّــة‪ ،‬احســب حــرارة الاحتــراق لحمــض البنزويــك‪� ،‬إذا علمــت �أ ّن‬ ‫الســعة الحراريّــة للمســعر ومحتوياتــه ‪ 10.12‬كيلــو جــول‪ْ/‬س‪ ،‬والكتلــة الموليــة‬ ‫لحمــض البنزويــك تســاوي ‪ 122‬غم‪/‬مــول‪.‬‬ ‫حمض البنزويك‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫كم ّية الحرارة الناتجة من حرق ‪ 1‬غم من الحمض = السعة الحرارية × التغ ّير في درجة الحرارة‬ ‫كميّة الحرارة الناتجة من حرق ‪ 1‬غم من الحمض = ‪ 10.12‬كيلو جول‪ْ/‬س× ‪ ْ 2.6‬س‬ ‫= ‪ 26.31‬كيلو جول‪.‬‬ ‫وبمــا �أ ّن ح ـرارة الاحت ـراق تمثــل الح ـرارة الناتجــة عــن حــرق ‪ 1‬مــول مــن الوقــود‪ ،‬ف ـ إ� ّن كم ّيــة الح ـرارة‬ ‫الناتجــة عــن حــرق ‪ 1‬مــول = ‪ 26.31‬كيلــو جول‪/‬غــم × ‪ 122‬غــم‪ /‬مــول‬ ‫= ‪ 3210‬كيلو جول‪/‬مول‪.‬‬

‫تختلــف حـرارة الاحتـراق للوقــود الواحــد عندمــا يكــون المــاء الناتــج فــي الحالــة الســائلة‪ ،‬عنــه‬ ‫توضحــان ذلــك‪:‬‬ ‫فــي الحالــة الغازيــة‪ ،‬والمعادلاتــان ال�آتيتيــان ّ‬ ‫)‪CH4(g) + 2O2(g‬‬ ‫‪CO2(g) + 2H2O(l) : ∆H ْ = - 890 KJ‬‬ ‫)‪CH4(g) + 2O2(g‬‬ ‫‪CO2(g) + 2H2O(g): ∆H ْ = - 802 KJ‬‬ ‫‪120‬‬

‫(‪ :)6.4‬قانون هس (‪:)Hess's Law‬‬ ‫تصعــب عمل ّيــة قيــاس الحــرارة المصاحبــة لعــدد مــن التفاعــلات بشــكل مباشــر فــي المختبــر؛‬ ‫ ‬ ‫ل�أســباب منهــا بــطء التفاعــل‪ ،‬وظهــور نواتــج جانبيّــة‪ ،‬وبمــا �أ ّن التغيّــر الحـراري فــي التفاعــلات يكــون دائ ًمــا‬ ‫دالّــة حالــة‪ ،‬ولا يعتمــد علــى المســار الــذي يجــرى فيــه التفاعــل‪ ،‬لجـ�أ الكيميائيــون �إلــى تعييــن حـرارة التفاعــل‬ ‫بطريقــة غيــر مباشــرة‪ ،‬وللتع ـ ّرف �إلــى هــذه الطريقــة‪ ،‬ن ِّف ـ ِذ النّشــاط ال�آتــي‪:‬‬ ‫نشاط (‪ :)6‬إ�يجاد حرارة التفاعل بطريقة غير مباشرة (قانون هس)‪:‬‬ ‫‪ -1‬احســب حـرارة تفاعــل ‪ 1‬مــول مــن جــزيء ال�أكســجين فــي الحالــة الغازيــة مــع ‪ 1‬مــول مــن الكربــون‬ ‫الصلــب (جرافيــت)‪ ،‬حســب المعادلــة ال�آتيــة‪ ،‬بالاعتمــاد علــى قيــم حـرارة التكويــن الموليــة‪.‬‬ ‫‪CO2(g) : ∆H ْ = ..................KJ‬‬

‫ )‪C(s) + O2(g‬‬

‫‪ -2‬كيــف يمكــن حســاب ح ـرارة التفاعــل الســابق‪ ،‬بالاعتمــاد علــى‬ ‫المعــادلات ال�آتيــة؟‬

‫ف ّكر‪:‬‬ ‫هــل مــن الممكن قيــاس حرارة‬ ‫�أ‪ -‬تكــ ّون غــاز �أول �أكســيد الكربــون ‪ CO‬مــن عنصــري الكربــون التكويــن الموليــة فــي الظــروف‬ ‫وال�أكســجين حســب المعادلــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫القياســية لهذا التفاعل‪ ،‬ونســبته‬ ‫‪CO(g) : ∆H1 ْ = -110.5 KJ‬‬ ‫ )‪) + ½ O2(g‬جرافيت(‪ CO‬لتكـ ُّون ‪ CO‬فقــط؟‬ ‫ب‪ -‬تك ـ ّون غــاز ثانــي �أكســيد الكربــون ‪ CO2‬مــن غــاز �أول �أكســيد الكربــون وال�أكســجين حســب‬ ‫المعادلــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫ )‪CO(g) + ½ O2(g‬‬ ‫‪CO2(g): ∆H2 ْ = -283KJ‬‬ ‫توصلــت مــن النشــاط الســابق �إلــى �أ ّن حـرارة التفاعــل تحــت الظــروف نفســها‪ ،‬تتوقــف علــى‬ ‫ ‬ ‫لعلّــك ّ‬ ‫طبيعــة الم ـواد المتفاعلــة‪ ،‬والم ـواد الناتجــة‪ ،‬ولا تتوقــف علــى الخط ـوات التــي ت ـ ّم فيهــا التفاعــل‪ ،‬فحســاب‬ ‫التغ ّيــر الحـراري للتفاعــلات التــي لا يمكــن قياســها بطريقــة مباشــرة يتــم قياســها باســتخدام تفاعــلات �أخــرى‪،‬‬ ‫يمكــن قيــاس حـرارة تفاعــل كل منهــا‪ ،‬ومعالجــة المعــادلات وك�أنهــا معــادلات جبريّــة‪ ،‬فمثـ ًلا‪ :‬فــي النشــاط‬ ‫الس ـؤال الثانــي‪ ،‬نحصــل علــى الناتــج‬ ‫الســابق‪ ،‬وبعــد جمــع المعادلتيــن وحــذف الحــدود المشــتركة فــي ُّ‬ ‫موضــح فــي الشــكل (‪.)7‬‬ ‫الس ـؤال ال�أول لهــذا النشــاط‪ ،‬كمــا هــو ّ‬ ‫المطلــوب نفســه فــي ُّ‬ ‫‪121‬‬

‫الشكل (‪ :)7‬حساب المحتوى الحراري لتكون ‪ CO2‬بشكل مباشر‬

‫ �إذ �إ ّن النتيجــة مــن الناحيــة الكيميائيــة والحراريّــة متماثلــة فــي كلا المســارين‪ ،‬مــا يؤكــد �أ ّن ح ـرارة‬ ‫ـس دالّــة مســار‪ ،‬وهــذا مــا توصــل �إليــه العالــم (هــس) الــذي وضــع قانو ًنــا‬ ‫التفاعــل ْ ‪ ∆H‬هــي دالّــة حالــة‪ ،‬وليـ َ‬ ‫ُسـ ّمي باســمه‪ ،‬والــذي ينــص علــى مــا ي أ�تــي‪ « :‬إ�ذا تـ ّم التعبيــر عــن تفاعــل كيميائــي بمجموعــة مــن‬ ‫التفاعــلات‪ ،‬فـ إ� ّن التغ ّيــر فــي المحتــوى الحــراري لهــذا التفاعــل يســاوي المجمــوع الجبــري للتغ ّيــر‬ ‫فــي المحتــوى الحــراري لهــذه التفاعــلات» ‪.‬‬ ‫و ُيكتب قانون (هس) بصورة رياضية كما ي�أتي‪ :‬التفاعل ‪... + ∆H3 + ∆H 2+ ∆H1 = ∆H‬‬ ‫ولتتعرف على تطبيقات قانون هس لحساب حرارة تفاعل ما‪ ،‬تم ّعن المثال ال�آتي‪:‬‬

‫‪∆Hn +‬‬

‫مثال (‪ :)10‬احسب ْ ‪ ∆H‬للتفاعل‪:‬‬ ‫)‪CH4(g‬‬ ‫)‪ C(S) + 2H2(g‬باستخدام المعادلات ال�آتية‪:‬‬ ‫قيمة‬

‫‪122‬‬

‫المعادلة‬

‫‪∆H‬‬

‫‪∆H = - 393.5 KJ‬‬

‫)‪CO2(g‬‬

‫‪∆H = - 285.8 KJ‬‬

‫)‪H2O2(l‬‬

‫‪∆H = - 890.41KJ‬‬

‫رقم المعادلة‬

‫)‪CO2(g) + 2H2O(l‬‬

‫)‪C(s) + O2(g‬‬

‫)‪H2(g) + ½ O2(g‬‬ ‫)‪CH4(g)+ 2O2(g‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬

‫الحل‪:‬‬ ‫‪- -1‬نلاحــظ �أ ّن عنصــر الكربــون فــي المعادلــة ال�أولــى موجــود كمــادة متفاعلــة بعــدد مــولات يطابــق عــدد‬ ‫مــولات الكربــون فــي المعادلــة المطلوبــة؛ لــذا تبقــى المعادلــة ال�أولــى كمــا هــي‪.‬‬ ‫‪CO2(g): ∆H = -393.5 KJ‬‬

‫)‪C(s) + O2(g‬‬

‫‪- -2‬المحتــوى الحـراري خاص ّيــة جمع ّيــة؛ �أي �أ ّن قيمــة ‪ ∆H‬تعتمــد بصــورة مباشــرة علــى المـواد المتفاعلــة‬ ‫‪ ،‬والم ـواد الناتجــة‪ ،‬فلــو �أننــا ضربنــا طرفــي المعادلــة الحراريّــة بمعامــل مع ّيــن‪ ،‬فيجــب ضــرب ‪∆H‬‬ ‫بالمعامــل نفســه‪ ،‬لــذا يتــم ضــرب المعادلــة الثانيــة فــي ‪2‬؛ نظـ ًرا ل�أ ّن عــدد مــولات الهيدروجيــن فــي‬ ‫المعادلــة المطلوبــة يســاوي ‪ 2‬مــول‪ ،‬لتصبــح المعادلــة علــى الشــكل ال�آتــي‪:‬‬ ‫‪2H2(g) + O2(g) 2H2O(I) : ∆H = -571.6 KJ‬‬ ‫‪- -3‬التغيّــر فــي المحتــوى الح ـراري لتفاعــل معيّــن يســاوي محتــوى التفاعــل المنعكــس فــي المقــدار‪،‬‬ ‫ويخالفــه فــي ال�إ شــارة‪ ،‬لــذا يتــم قلــب المعادلــة الثالثــة؛ ل�أ ّن الميثــان ‪ CH4‬موجــود كمــادة ناتجــة فــي‬ ‫المعادلــة المطلــوب حســاب ح ـرارة التفاعــل لها‪،‬لتصبــح المعادلــة كمــا ي�أتــي‪:‬‬ ‫‪CH4(g) + 2O2(g) : ∆H = +890 KJ‬‬

‫)‪CO2(g) + 2H2O(l‬‬

‫فتكون حرارة التفاعل الكل ّية = ‪ ∆H3 + ∆H 2+ ∆H1‬بعد التعديل‪.‬‬ ‫حرارة التفاعل ‪ 74.7- = ) 890.40+( + ) 571.6-( + )393.50-( = ∆H‬كيلو جول‪.‬‬

‫سؤال احسب حرارة التفاعل القياسية للتفاعل )‪2Fe(s) + Al2O3(s‬‬

‫باستخدام المعادلتين ال�آتيتين‪:‬‬

‫‪Al2O3(s): ∆H ْ = -1669.8 KJ‬‬ ‫‪Fe2O3(s): ∆H ْ = -822.2 KJ‬‬

‫)‪2Al(s) + Fe2O3(s‬‬

‫ )‪2Al(s) + 3/2 O2(g‬‬ ‫ )‪2Fe(s) + 3/2 O2(g‬‬ ‫‪123‬‬

‫مفتوحــا مــع البيئــة المحيطــة‪ ،‬فكيــف‬ ‫ســؤال بعــد دراســتك هــذه الوحــدة‪ ،‬يشــكل الانســان والنبــات نظا ًمــا‬ ‫ً‬ ‫يتــم تبــادل المــادة والطاقــة بيــن ال�أنظمــة والبيئــة المحيطــة؟‬

‫ ‬

‫المشاريع العلمية‪:‬‬

‫ ‬

‫بعد دراستك هذه الوحدة‪ ،‬يمكن تنفيذ أ�حد المشاريع ال�آتية‪:‬‬

‫ ‬

‫أ�و ًلا‪ :‬مشروع ال�أكياس الحرارية والباردة‪:‬‬ ‫كتابــة بحــث عــن �أكيــاس التبريــد والتســخين‪ ،‬مبي ًنــا‬ ‫ ‬ ‫كيــف تســتغل المصانــع التغييــرات الفيزيائيــة والكيميائيــة‬ ‫الماصــة للطاقــة‬ ‫الطــاردة للطاقــة ل�إ نتــاج ال�أكيــاس الحراريّــة‪ ،‬و ّ‬ ‫فــي �إنتــاج ال�أكيــاس البــاردة‪ ،‬متضم ًنــا‪� :‬أنواعهــا‪ ،‬و�آليــة عملهــا‪،‬‬ ‫والمعــادلات الكيميائيــة الحراريّــة الموزونــة للتغيــرات التــي‬ ‫تحــدث فــي كل منهــا‪ ،‬والمقارنــة مــع بدائلهــا المقترحــة‪.‬‬

‫ثان ًيا‪ :‬مشروع المسعر الحراري‪:‬‬ ‫تصميــم مســعر مــن مـواد البيئــة المحليــة‪ ،‬واســتخدامه فــي قيــاس حـرارة تفاعــل حمــض الخــل مــع‬ ‫ ‬ ‫كربونــات الصوديــوم‪.‬‬ ‫‪124‬‬

‫ثال ًثا‪ :‬مشروع الوقود الحيوي (علم الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة)‪:‬‬ ‫مفصل عن �أنواع الوقود الحيوي من حيث‪:‬‬ ‫ ‬ ‫كتابة تقرير َّ‬ ‫المــواد المســتخدمة‪ ،‬ومــدى توافرهــا‪ ،‬وفوائدهــا‪ ،‬ومضارهــا‪ ،‬ومقارنتهــا بالوقــود‬ ‫ال�أحفــوري‪ ،‬ومخاطــر اســتخدامه‪.‬‬

‫راب ًعا‪ :‬مشروع الطاقة الشمسية‪:‬‬ ‫تتطلــع المجتمعــات ال�إ نســانية الحديثــة �إلــى اعتمــاد الطاقــة الشمســية ك�أحــد بدائــل الطاقــة الناتجــة‬ ‫ ‬ ‫عــن البتــرول‪ ،‬مــن خــلال تحويــل طاقــة الضــوء �إلــى طاقــة حراريــة‪ ،‬بوســاطة تخزينهــا فــي تفاعــل كيميائــي‬ ‫مــاص للحــرارة‪ ،‬لاســتخدامها عنــد الحاجــة‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫�أكتب تقري ًرا علم ًّيا يتضمن ما ي�أتي‪:‬‬ ‫الماصة التي تستخدم لهذا الغرض‪.‬‬ ‫‪�- -1‬أهم التفاعلات‬ ‫ّ‬ ‫‪- -2‬كيف يتم عكس التفاعل‪ ،‬واستغلال الطاقة المخزنة؟‬ ‫‪- -3‬محاسن هذه الطريقة‪ ،‬ومحاذيرها‪.‬‬

‫‪125‬‬

‫الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع‬ ‫كائنات تُن ِتج طاقة‬ ‫الصرصور القاذف‬

‫قنديل البحر‬

‫نبات زنبق الفودو‬

‫الصرصور القاذف‪:‬‬ ‫عندمــا يشــعر الصرصــور بالخطــر‪ُ ،‬يخــرِج كميــة مــن ســائل محلــول مائــي‪ ،‬يتكــ ّون مــن مادتــي‬ ‫ ‬ ‫الهيدروكينون ‪ ،C6H 4(OH)2‬وفــوق �أكســيد الهيدروجيــن ‪ H2O2‬المتمثــل فــي التفاعــل الطــارد للحـرارة ال�آتــي‪:‬‬ ‫)‪C6H4O2(aq) + 2H2O(l‬‬

‫ )‪C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq‬‬

‫حيث �إ ّن كمية الحرارة الكبيرة المنبعثة تكفي لتسخين المخلوط لدرجة الغليان‪.‬‬ ‫نبات زنبق الفودو‪:‬‬ ‫ـاص‬ ‫ ‬ ‫ُي َع ـ ُّد زنبــق الفــودو �أحــد �أن ـواع مــن النباتــات المولــدة للح ـرارة‪ ،‬ويحظــى هــذا النــوع باهتمــام خـ ّ‬ ‫فرصــا لدراســة التفاعــلات ال�أيضيــة التــي تُ َع ـ ُّد غيــر ملحوظــة نو ًعــا مــا فــي‬ ‫مــن علمــاء ال�أحيــاء؛ ل�أنّــه يوفّــر ً‬ ‫�أن ـواع النباتــات العاديــة؛ بســبب قدرتــه علــى توليــد الطاقــة �أثنــاء نشــاطه ال�أيضــي‪ ،‬فقــد تصــل ح ـرارة زهــرة‬ ‫هــذا النبــات �إلــى ‪ 15‬درجــة مئويــة �أعلــى مــن درجــة البيئــة المحيطــة‪.‬‬ ‫ال�نقليس ال ّرعّاد‪:‬‬ ‫سمكة إ‬ ‫تُنتــج جميــع الخلايــا الح ّيــة شــحنات كهربائ ّيــة‬ ‫ ‬ ‫حولهــا؛ بســبب ترشــيحها لبعــض العناصــر المعدنيــة‬ ‫الموجبــة‪ ،‬مثــل الصوديــوم والبوتاســيوم خــلال غشــائها‬ ‫‪126‬‬

‫سمكة ال�إ نقليس ال ّر ّعاد‬

‫الخارجــي؛ مــا يجعــل المحيــط الخارجــي للخل ّيــة موجــب الشــحنة‪ ،‬مقارنــة مــع داخلهــا ســالب الشــحنة‪،‬‬ ‫وهــذا الفــرق فــي الشــحنات ُينتــج فر ًقــا فــي الجهــد الكهربائــي‪ ،‬لكنــه قليــل يقــدر بحوالــي ‪ 0.065‬فولــت‪.‬‬

‫وتســتفيد ســمكة ال�إ نقليــس مــن هــذه الخاصيــة مــن خــلال توصيــل خلاياهــا لتصبــح ك�أنهــا مجموعــة‬ ‫ ‬ ‫مــن البطاريــات الموصولــة علــى التوالــي؛ مــا يرفــع فــرق الجهــد �إلــى حوالــي ‪ 600‬فولــت‪ ،‬بحيــث يجعلهــا‬ ‫قــادرة علــى �إصابــة فريســتها بالشــلل‪ ،‬وعــدم القــدرة علــى الحركــة‪.‬‬

‫‪127‬‬

‫أ�سئلة الوحدة‬ ‫السؤال ال�أول‪ :‬اختر رمز ال�إ جابة الصحيحة في كل مما ي�أتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪� 1‬أي من ال�آتية تمثل نظا ًما معزو ًلا؟‬ ‫�أ) ميزان حرارة زئبقي‪.‬‬

‫ب) مصباح كهربائي‪.‬‬

‫ج) تيرموس مغلق‪.‬‬

‫د) ك�أس قهوة ساخن‪.‬‬

‫‪ 2‬ما المعادلة التي يكون التغ ّير في المحتوى الحراري لها مساو ًيا لحرارة التكوين المولية ْ 𝒇‪ ∆H‬للناتج؟‬

‫�أ( )‪Mg3N2(s‬‬ ‫ج( )‪2CaO(s‬‬

‫)‪3Mg(s) + N2(g‬‬ ‫)‪2Ca(s) + O2(g‬‬

‫ب( )‪2CO(g‬‬

‫)‪2C(S) + O2(g‬‬ ‫)‪C2H2(g) + H2(S‬‬

‫د( )‪C2H4(l‬‬

‫‪� 3‬أي من ال�آتية تمثل وحدة الحرارة النوعيّة؟‬ ‫�أ) جول‪ ْ /‬س‪.‬‬

‫ب) جول‪/‬مول‪.‬‬

‫ج) جول‪/‬غم‪ْ.‬س‪.‬‬

‫د) جول‪.‬‬

‫‪� 4‬إذا علمــت �أ ّن ح ـرارة التكويــن الموليــة ‪ Al2O3‬تســاوي ــــ ‪ 1676‬كيلــو جول‪/‬مــول‪ ،‬فمــا قيمــة‬ ‫)‪ 2Al2O3(s‬بوحــدة كيلــو جــول؟‬ ‫للتفاعــل ال�آتــي‪4 Al(s) + 3O2(g) :‬‬ ‫�أ) ــ ‪3352‬‬

‫ب) ــ ‪838‬‬

‫د) ‪3352‬‬

‫ج) ‪838‬‬

‫‪� 5‬إذا حدثت التفاعلات ال�آتية في الظروف القياسيّة‪:‬‬ ‫)‪N2(g) + 2O2(g‬‬

‫‪2NO2(g) : ∆H ْ = -90 KJ‬‬ ‫‪NO2(g) : ∆H ْ = -11 KJ‬‬ ‫فما حرارة تكوين ‪ NO‬بوحدة كيلو جول‪ /‬مول؟‬ ‫ب) ‪78‬‬ ‫�أ) ــ ‪78‬‬

‫‪128‬‬

‫)‪NO(g) + ½ O2(g‬‬ ‫ج) ــ ‪34‬‬

‫د) ــ‪101‬‬

‫ْ ‪∆H‬‬

‫السؤال الثاني‪ :‬ما الفرق بين كل من‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪ 1‬حرارة التفاعل ْ ‪ ∆H‬وحرارة التكوين ْ 𝒇‪.∆H‬‬ ‫‪ 2‬دالّة الحالة ودالّة المسار‪.‬‬ ‫‪ 3‬النظام المغلق والنظام المعزول‪.‬‬ ‫ُّ‬ ‫السؤال الثالث‪ :‬لديك التفاعل ال�آتي‪4NaOH(S) + O2(g) :‬‬

‫ ‬

‫ )‪2Na2O2(S) + 2H2O(l‬‬

‫‪ 1‬احسب حرارة التفاعل القياسية‪ ،‬باستخدام جدول حرارة التكوين القياس ّية‪.‬‬ ‫‪ 2‬ما مقدار الطاقة المصاحبة بالكيلو جول عندما يتفاعل ‪ 25‬غم من ‪ ،Na2O2‬عل ًما �أ ّن كتلته المولية تساوي‬

‫‪ 78‬غم‪/‬مول؟‬

‫السؤال الرابع‪ :‬احسب حرارة التفاعل ال�آتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫باستخدام المسعادلات ال�آتية‪:‬‬

‫‪B2O3(s) + 3H2O(g) ∆H .....‬‬

‫ )‪،B2H6(g) + 3O2(g‬‬

‫ )‪2B(S) + 3/2 O2(g‬‬ ‫‪B2O3(s) :∆H = -1273 KJ‬‬ ‫)‪H2(g) + 1/2 O2(g‬‬ ‫‪H2O(l) :∆H = -286 KJ‬‬ ‫ )‪H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(g‬‬ ‫‪:∆H = 44 KJ‬‬ ‫ )‪2B(S) + 3H2(g‬‬ ‫‪B2H6(g) :∆H = 36 KJ‬‬ ‫الســؤال الخامــس‪ :‬مــا حــرارة التكويــن القياســيّة لغــاز ال�إ يثايــن (ال�إ ســتيلين) ‪� ، C2H2‬إذا علمــت‬ ‫ُّ‬ ‫�أ ّن حــرارة الاحتــراق غــاز ال�إ يثايــن والجرافيــت ‪ ،C‬وغــاز الهيدروجيــن ‪ H2‬علــى الترتيــب هــي‪:‬‬ ‫(ــــ ‪ ،1299.61‬ــــ ‪ ،393.51‬ــــ ‪ )285.84‬كيلــو جول‪/‬مــول‪.‬‬

‫الســؤال الســادس‪ :‬عينــة تتكـ ّون مــن مزيــج مــن السـ ّكروز ‪ C6H12O6‬وكلوريــد الصوديــوم ‪،NaCl‬كتلتهــا ‪3‬‬ ‫ُّ‬ ‫غـرام‪ُ ،‬و ِض َعــت فــي مســعر قنبلــة؛ لحــرق الســكروز فقــط‪ ،‬احســب النســبة المئويــة للسـ ّكروز فــي العيّنــة‪� ،‬إذا‬ ‫�أدى احتـراق الســكروز �إلــى رفــع درجــة حـرارة المســعر بمقــدار ‪ 1.67‬درجــة مئويــة‪ ،‬عل ًمــا �أ ّن الســعة الحراريّــة‬ ‫للمســعر ومحتوياتــه ‪ 22.5‬كيلــو جــول ‪ْ/‬س‪ ،‬وحـرارة احتـراق السـ ّكروز ‪ 310 × 5.64‬جــول‪ /‬مــول‪ ،‬والكتلــة‬ ‫المول ّيــة للســكروز تســاوي ‪ 242‬غــم‪.‬‬ ‫‪129‬‬

‫السؤال السابع‪� :‬إذا كانت حرارة التفاعل القياس ّية للمعادلة ال�آتية‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪ 92.38 KJ‬ــ = ْ ‪2NH3(g) : ∆H‬‬

‫)‪3H2(g) + N2(g‬‬

‫فما حرارة التفاعل القياسية للمعادلات ال�آتية‪:‬‬ ‫‪4NH3(g) : ∆H ْ = ...... KJ‬‬ ‫‪NH3(g) : ∆H ْ = ...... KJ‬‬

‫)‪6H2(g) + 2 N2(g‬‬ ‫)‪3/2H2(g) + 1/2 N2(g‬‬

‫الســؤال الثامــن‪ :‬يســاعد زيــت الزيتــون فــي تحســين‪ ‬صحة ال�إ نســان؛ لاحتوائــه علــى كثيـ ٍر مــن مضــادات‬ ‫ُّ‬ ‫ال�أكســدة والعناصــر الغذائيّــة المه ّمــة‪ ،‬مثــل الحمــوض الدهنيــة غيــر المشــبعة‪ ،‬فعنــد حــرق ‪ 1‬غــم مــن‬ ‫الزيــت حر ًقــا تا ًّمــا بوجــود كم ّيــة كافيــة مــن ال�أكســجين النقــي بمســعر قنبلــة ارتفعــت درجــة الح ـرارة مــن‬ ‫الســعة الحراريّــة للمســعر‬ ‫‪� 22‬إلــى ‪ 22.25‬درجــة مئويــة‪ ،‬احســب حـرارة احتـراق زيــت الزيتــون‪� ،‬إذا كانــت ّ‬ ‫‪ 9.032‬كيلــو جــول‪ْ/‬س‪ ،‬والكتلــة الموليــة للزيــت تســاوي ‪ 884‬غــم لــكل مــول‪ ،‬علــى اعتبــار �أ ّن الزيــت‬ ‫يتكــون مــن ‪.C57H104O6‬‬ ‫‪C H O + 80O‬‬ ‫ومعادلة احتراق الزيت هي‪52H O + 57CO :‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪57 104 6‬‬

‫الســؤال التاســع‪ :‬احســب مقــدار التغ ّيــر فــي درجــة الح ـرارة عنــد معادلــة ‪ 50‬مــل مــن محلــول حمــض‬ ‫ُّ‬ ‫الهيدروكلوريــك‪ ،‬تركيــزه ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪ ،‬مــع ‪ 50‬مــل مــن محلــول هيدروكســيد الصوديــوم‪ ،‬تركيــزه ‪ 1‬مول‪/‬لتــر‪،‬‬ ‫والممثلــة بالمعادلــة ال�آتيــة‪:‬‬ ‫)‪NaCl(aq) + H2O(l‬‬

‫ )‪HCl(aq) + NaOH(aq‬‬

‫�إذا تـ ّم التفاعــل فــي الظــروف القياسـ ّية‪ ،‬وكانــت كم ّيــة الحـرارة المصاحبــة للتفاعــل تســاوي ‪ 2.9‬كيلــو جــول‪،‬‬ ‫والحـرارة النوعيّــة للمحلــول ‪ 4.18‬جول‪/‬غــم‪ْ.‬س‪ ،‬وكثافــة المحلــول ‪ 1.02‬غم‪/‬ســم‪.3‬‬ ‫السؤال العاشر‪ :‬صنّف ال�أنظمة ال�آتية �إلى مفتوح‪ ،‬ومغلق‪ ،‬ومعزول‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪- -1‬حساء طعام في قارورة تيرموس مغلقة‪.‬‬ ‫‪- -2‬الطالب في غرفة نومه‪.‬‬ ‫‪- -3‬الهواء في كرة التنس‪.‬‬ ‫‪130‬‬

‫المراجع‬ :‫مراجع عربية مقترحة‬ ‫ دار المســيرة للنشــر‬،‫ الطبعــة الرابعــة‬،‫ الكيميــاء العامــة‬،‫ مصطفــى تركــي �إعبيــد‬.‫ ود‬،‫ �إبراهيــم صــادق الخطيــب‬.‫د‬1 - .)2011( ،‫والتوزيــع والطباعــة‬ ،‫ ترجمــة ســليمان سعســع‬،‫ الجــزء الثانــي‬،‫ المبــادئ والبنيــة‬-‫ الكيميــاء العامــة‬،‫ جي ـرارد هيومســتون‬،‫جيمــس ب ـرادي‬2 - .)1992( ،‫ عمــان‬،‫ مركــز الكتــب الاردنــي‬،‫وم�أمــون الحلبــي‬ ‫ مكتبــة الــدار‬،‫ الطبعــة الثالثــة‬،‫ �أساســيات الكيميــاء الفيزيائيــة‬،‫ محمــد فكــري الهــادي‬.‫ ود‬،‫ حســن �أحمــد شــحاتة‬.‫د‬3 - .)2011( ،‫العربيــة للكتــاب‬ :‫مراجع أ�جنبية مقترحة‬ 1. Karen C. Timberlake, Chemistry: An introduction to general, organic, and biological chemistry, 12th edition, Timberlake, Karen C (2015).

2. Martin S. Silberberg, Principles of General Chemsitry, 2nd edition, McGraw-Hill, (2010).

3. Neil D. Jespersen, James E. Brady, Chemistry: The molecular Nature of Matter, 6th edition, John Wiley & Sons, (2012).

4. Neil D. Jespersen, James E. Brady, Alison Hyslop, Chemistry: The molecular Nature of Matter, 6th edition. John Wiley & Sons, (2012).

5. Rymond Chang, General Chemistry: the essential concepts, 5th edition, McGraw-Hill Companies, (2008).

6. Raymond Chang, Jason Overby, General Chemsitry, 6th edition, McGraw-Hill, (2010).

7. Steven D. Gmmon, General Chemistry, 9th edition, Houghton Mifflin Company, (2009).

8. Steven S. Zumdahl, Susan A. Zumdahl, Chemistry, 6th edition. Houghton Mifflin Company, (2003).

9. Theodore L. Brown, Eugene H. LeMay, Bruce E. Bursten, Catherine J. Murphy, Patrick M. Woodward, Mathew W. Stoltzfus, Chemsity: The Central Science, 13th edition.

Pearson Education, Inc, (2015).

131

‫لجنة المناهج الوزارية‪:‬‬ ‫د‪ .‬صبري صيدم‬

‫�أ‪ .‬ثروت زيد‬

‫د‪ .‬شهناز الفار‬

‫د‪ .‬بصري صالح‬

‫�أ‪ .‬عزام �أبو بكر‬

‫د‪ .‬سمية النخّ الة‬

‫م‪ .‬فواز مجاهد‬

‫�أ‪ .‬علي مناصرة‬

‫م‪ .‬جهاد دريدي‬

‫لجنة الخطوط العريضة لمنهاج الكيمياء‪:‬‬ ‫�أ‪.‬د‪ .‬عماد عودة‬

‫د‪ .‬سعيد الكردي‬

‫�أ‪ .‬فراس ياسين‬

‫�أ‪ .‬مي ابو عصبة‬

‫�أ‪ .‬صالح الشلالفة‬

‫�أ‪ .‬حسن حمامرة‬

‫�أ‪� .‬إبراهيم رمضان‬

‫�أ‪ .‬فضيلة طينة‬

‫المشاركون في ورشات عمل الجزء ال�أول من كتاب الكيماء للصف الحادي العشر‪:‬‬ ‫د‪ .‬حجازي �أبو علي‬

‫د‪ .‬رائد معالي‬

‫�أ‪ .‬فراس ياسين‬

‫�أ‪ .‬عمار �أبو عصبة‬

‫�أ‪ .‬صالح الشلالفة‬

‫�أ‪ .‬مي �أبو عصبة‬

‫�أ‪ .‬فضيلة طينة‬

‫�أ‪ .‬حسن حمامرة‬

‫�أ‪ .‬جمال مسالمة‬

‫�أ‪ .‬حكم �أبو شملة‬

‫�أ‪ .‬ناصر عودة الله‬

‫�أ‪� .‬أحمد العموري‬

‫�أ‪ .‬ياسر عمراني‬

‫�أ‪ .‬نورة شوخة‬

‫�أ‪ .‬ياسر �أبو عليا‬

‫�أ‪ .‬رولا جرار‬

‫�أ‪ .‬رنا الهدمي‬

‫�أ‪ .‬خالد �أبو ناصر‬

‫�أ‪ .‬هبة منصور‬

‫�أ‪ .‬نعيمة بني عودة‬

‫�أ‪ .‬بلال حنيحن‬

‫�أ‪ .‬رهام هماش‬

‫�أ‪ .‬هدى سويدان‬

‫َت َّم ب َِح ْم ِد الله‬

‫‪132‬‬