Issuu on Google+

‫كـيـمـيـــاء ‪3‬‬

‫التعليم الثانوي (نظام املقررات)‬

‫م�سار العلـوم الطبيعية‬

‫رقم الإيداع ‪1427 / 3782 :‬‬ ‫ردمك ‪ 4 :‬ـ ـ ‪ 232‬ـ ـ ‪ 48‬ـ ـ ‪9960‬‬

‫الطبعة الثانية ‪1431‬هـ ــ ‪1432‬هـ ‪ 2010/‬ـ ‪2011‬م‬

‫الطبعة الثانية‬ ‫‪ 1431‬ـــ ‪1432‬هــ‬ ‫‪ 2010‬ـــ ‪2011‬م‬


‫كيمياء ‪3‬‬ ‫( نظام المقررات )‬ ‫( م�سار العلوم الطبيعية )‬ ‫لجنة التطوير والتعديل‬ ‫نــورة بنت محمــد عي ـ ــد الحربــي‬ ‫�أميـ ـ ـمـ ــة بنـت عمـ ـ ـ ــر جـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــان‬ ‫وجدان بنت نايف زامل ال�شريف‬ ‫ابت�سام بنت عبد الكريم جوهرجي‬ ‫لجنة المراجعة‬

‫خليل بن فراج الواف ـ ـ ــي‬

‫عمر بن عبداهلل مغربـ ـ ـ ــي‬

‫راجعه و�أ�شرف على الت�صميم الفني والتعليمي‬ ‫خالد بن �صالح القري�شي‬ ‫الطبعة الثانية‬ ‫‪1431‬هـ ـ ـ ‪1432‬هـ‬ ‫‪2010‬م ـ ـ ‪2011‬م‬


‫وزارة التربية والتعليم ‪ 1427 ،‬هـ‬ ‫فهر�سة مكتبة الملك فهد الوطنية �أثناء الن�شر‬ ‫وزارة التربية والتعليم‬ ‫كيمياء ‪ ( 3‬التعليم الثانوي ) ‪ -‬الريا�ض ‪ 1427 ،‬هـ‬ ‫‪� 300‬ص ؛ ‪� 27 * 21‬سم‬ ‫ردمك ‪ 4 :‬ــ ‪ 232‬ــ ‪ 48‬ــ ‪9960‬‬ ‫‪1‬ـ الكيمياء ـ كتب درا�سية ‪ 2‬ـ التعليم الثانوي ـ ال�سعودية ـ كتب درا�سية‬ ‫�أ‪ .‬العنوان‬ ‫‪1427 /3782‬‬ ‫ديوي ‪540 ،712‬‬ ‫رقم الإيداع ‪1427 / 3782 :‬‬ ‫ردمك ‪ 4 :‬ـ ـ ‪ 232‬ـ ـ ‪ 48‬ـ ـ ‪9960‬‬ ‫له ��ذا الكتاب قيم ��ة مهمة وفائدة كبي ��رة فحافظ عليه واجع ��ل نظافته ت�شهد على‬ ‫ح�سن �سلوكك معه ‪.‬‬ ‫�إذا ل ��م تحتفظ بهذا الكتاب في مكتبتك الخا�صة في �آخر العام لال�ستفادة فاجعل‬ ‫مكتبة مدر�ستك تحتفظ به ‪.‬‬ ‫حقوق الطبع والن�شر محفوظة لوزارة التربية والتعليم ـ المملكة العربية ال�سعودية‬

‫�أ�شرف على الت�أليف والتطوير‬

‫الإدارة العامة للمناهج‬

‫موقع‬

‫وزارة التربية والتعليم‬ ‫‪www.moe.gov.sa‬‬

‫موقع‬

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

‫موقع‬

‫�إدارة التعليم الثانوي‬ ‫‪www.hs.gov.sa‬‬

‫البريد الإلكتروني لإدارة التعليم الثانوي‬

‫‪Secondary-Education@curriculum.gov.sa‬‬


.


‫رب العالمي ��ن وال�صالة وال�س�ل�ام على �أ�شرف الأنبياء والمر�سلي ��ن نبينا محمد �صلى اهلل‬ ‫الحم ��د هلل ِّ‬ ‫علي ��ه و�سل ��م وعلى �آله و�صحبه �أجمعين‪� .‬إن من �أهم �أهداف تدري� ��س الكيمياء تعميق العقيدة الإ�سالمية‪،‬‬ ‫وتر�سي ��خ الإيمان باهلل وعبادته عل ��ى الوجه الذي يليق به ‪�-‬سبحانه وتعالى‪ -‬و�إك�ساب الطالب العديد من‬ ‫المهارات واالتجاهات المنا�سبة‪.‬‬ ‫�إن عل ��م الكيمي ��اء عل ��م تجريبي مبني عل ��ى التجربة والم�شاه ��دة ودقة المالحظة ؛ ليت ��م اال�ستنتاج‬ ‫والتف�سي ��ر الذي يمك ��ن تطبيق نتائجه في مج ��االت عديدة كال�صناع ��ة‪ ،‬والزراع ��ة‪ ،‬والهند�سة‪ ،‬والطب‪،‬‬ ‫وال�صيدل ��ة وغيرها‪.‬وق ��د �أُ ِخذَ بعين االعتبار في اختيار كتب الكيمي ��اء للمرحلة الثانوية بالمملكة العربية‬ ‫ال�سعودية االتجاهات الحديثة في مجال بناء المناهج بعامة ومناهج العلوم والكيمياء بخا�صة ‪.‬‬ ‫وي�شم ��ل كتاب الكيمياء ( ‪ )3‬ثالث وحدات؛ الوحدة الأول ��ى‪ :‬مدخل �إلى الكيمياء الع�ضوية وت�صنيف‬ ‫مواده ��ا‪ ،‬وتحتوي على ف�صلين؛ الف�صل الأول (الروابط والخوا�ص للمركبات الع�ضوية)‪ ،‬والف�صل الثاني‬ ‫(الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية)‪ ،‬والوحدة الثانية (المجموعات الوظيفية في المركبات الع�ضوية‬ ‫والك�ش ��ف عنها) وتحتوي على ف�صلين؛ الف�ص ��ل الثالث (المركبات الع�ضوية الأليفاتية)‪ ,‬والف�صل الرابع‬ ‫(الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها)‪ ،‬والوحدة الثالثة (زيت النفط وم�شتقاته) وتحتوي على ف�صلين؛‬ ‫الف�صل الخام�س (النفط تكريره و�أهم منتجاته)‪ ،‬والف�صل ال�ساد�س (ال�صناعات البتروكيميائية)‪.‬‬ ‫وينته ��ي كل ف�ص ��ل من ف�ص ��ول الكتاب ب�أ�سئل ��ة متنوعة تقي�س العدي ��د من م�ستويات المعرف ��ة‪ ،‬ولتو�ضيح‬ ‫الن�صو� ��ص وتقريب الفك ��رة �إلى �أذهان الطالب ا�ست ِ‬ ‫ُخد َم ��ت الر�سوم التو�ضيحي ��ة ‪ ،‬وال�صور والجداول ‪،‬‬ ‫والن�شاط ��ات العملية‪ ،‬وجميعه ��ا مرقم بت�سل�سل ح�سب رق ��م الف�صل التابع له‪ ،‬فمث�ل ً�ا �شكل (‪ )2-1‬يعني‬ ‫الف�صل الأول ـ ال�شكل الثاني ‪.‬‬ ‫وا�ستخدم ��ت ف ��ي ثنايا عر�ض مو�ضوعات الكتاب بع� ��ض الفقرات التي تعزز التعل ��م وو�ضع لكل منها رمز‬ ‫مميز كما في التو�ضيح التالي‪:‬‬

‫هـ‬


‫بع�ض الفقرات في هذا الكتاب‬ ‫ومدلوالتها ورموزها‬ ‫الرمز‬

‫الفقرة‬

‫مدلوالتها‬

‫مثال‬

‫ه ��و ن ��وع م ��ن الأ�سئل ��ة المحلول ��ة عل ��ى الفك ��رة �أو المفهوم‬ ‫المعرو� ��ض يهدف �إلى تر�سيخها ويقي� ��س عليها المتعلم عند‬ ‫تنفيذ التدريبات �أو حل تمارين �آخر الف�صل‪.‬‬

‫تدريب‬

‫ه ��و نوع م ��ن الأ�سئل ��ة يعر�ض في ثناي ��ا المو�ض ��وع المدرو�س‬ ‫تطبيق ًا لفكرة �أو مفهوم علمي مر به للتو‪ ,‬بغية التدريب عليها‬ ‫داخل ال�صف وبالإ�شراف والتقويم من قبل المعلم‪.‬‬

‫معلومات‬ ‫�إثرائية‬

‫ويق�ص ��د بها تلك المعلوم ��ات الإ�ضافية ح ��ول المو�ضوع قيد‬ ‫الدرا�س ��ة �أو فقرات منه يقف المتعل ��م ال�شغوف على المزيد‬ ‫حولها دون �أن يدخل ما ت�ضمنته في عمليات التقويم النهائية‪.‬‬

‫�س�ؤال‬

‫ه ��و نوع من الأ�سئلة ذو عالقة بمو�ضوع الدر�س ويترك فر�صة‬ ‫للطالب للإجابة عليه داخل الف�صل‪.‬‬

‫ن�شاط عملي‬

‫ه ��و عبارة ع ��ن الن�شاط ��ات التجريبية العملي ��ة التي يجريها‬ ‫المتعلم ��ون داخل غرفة المختب ��ر �أو يجريها المعلم في حالة‬ ‫عدم توفر الأدوات والمواد الكافية �أو لخطورتها عليهم‪.‬‬

‫بحث‬

‫هو محاولة يتم من خاللها ممار�سة المتعلم لمهارات البحث‬ ‫العلم ��ي و�أ�ساليب ��ه ب�ص ��ورة مب�سط ��ة م�ستخدم� � ًا الم�ص ��ادر‬ ‫المعرفية المختلف ��ة المتوفرة بين يدي ��ه ( المكتبة العلمية)‬ ‫البرام ��ج الحا�سوبي ��ة ال�شبك ��ة المعلوماتي ��ة ‪ ,‬وغيرها ‪ ,‬دون‬ ‫مطالبته بها في عمليات التقويم النهائية ‪.‬‬ ‫و‬


‫الرمز‬

‫الفقرة‬

‫مدلوالتها‬

‫مناق�شة‬

‫هي تل ��ك الت�سا�ؤالت التي ت�سهم في تنمي ��ة مهارات التفكير لدى‬ ‫المتعلمي ��ن وترتبط ارتباطا وثيقا بمو�ض ��وع الدر�س ويطالب بها‬ ‫في عمليات التقويم المختلفة‪.‬‬

‫تذكر �أن‬

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

‫الكيمياء في‬ ‫حياتنا‬

‫يق�ص ��د بها التطبيق ��ات الحياتية للمو�ضوع �أو فق ��رات منه تزيد‬ ‫من دافعي ��ة التعلم لدى المتعلمين وت�شع ��ره ب�أهمية الكيمياء في‬ ‫الحياة بكافة منا�شطها وم�ستلزماتها‪.‬‬

‫علماء‬

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

‫زيارة ميدانية‬

‫هي ن ��وع من الن�شاطات الحيوية خ ��ارج ال�صف يو�صى بتنفيذها‬ ‫جماعي� � ًا �أو فردي� � ًا ‪ ,‬يت ��م خالله ��ا ت�سجي ��ل التقاري ��ر الو�صفي ��ة‬ ‫والت�سا�ؤالت ثم تتم مناق�شتها مع المعلم وباقي الطالب‪ ,‬دون �أن‬ ‫يدخل في عمليات التقويم النهائية للف�صل الدرا�سي‪.‬‬

‫ت�صميم عر�ض‬

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

‫وقفة ت�أمل‬

‫للفت الإنتباه �إلى ما ي�ستدعي الت�أمل والتفكر مما يعزز الإتجاهات‬ ‫الوجدانية وينمي الإتجاهات الإيمانية ‪.‬‬

‫عر�ض فيديو‬

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


‫الوحدة الأولى‪ :‬مدخل �إلى الكيمياء الع�ضوية وت�صنيف موادها‬ ‫الف�صل الأول (الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية)‬ ‫نظرة تاريخية عن المواد الع�ضوية ‪4 ....................................................‬‬ ‫الخوا�ص المميزة للمركبات الع�ضوية ‪7 .................................................‬‬ ‫�أ�سباب كثرة المركبات الع�ضوية ‪11 ......................................................‬‬ ‫ال�صيغ البنائية ‪15 .......................................................................‬‬ ‫الت�شكل ‪18 ...............................................................................‬‬ ‫ت�صنيف المركبات الع�ضوية ‪21 ..........................................................‬‬ ‫الروابط في ذرة الكربون ‪25 .............................................................‬‬ ‫ت�سمية المركبات الع�ضوية ‪35 ............................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل ‪45 ........................................................................‬‬

‫الف�صل الثاني ( الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية)‬ ‫الألكانات ‪...........................................................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للألكانات ‪.......................................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للألكانات ‪.......................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الألكانات ‪....................................................‬‬ ‫الميثان ‪.............................................................................‬‬ ‫الألكينات ‪...........................................................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للألكينات ‪......................................................‬‬ ‫حـ‬

‫‪49‬‬ ‫‪52‬‬ ‫‪54‬‬ ‫‪56‬‬ ‫‪59‬‬ ‫‪63‬‬ ‫‪64‬‬


‫الخوا�ص الكيميائية للألكينات ‪.....................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الألكينات‪...................................................‬‬ ‫الإيثيلين ‪...........................................................................‬‬ ‫الألكاينات ‪.........................................................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للألكاينات‪....................................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للألكاينات‪.....................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الألكاينات‪..................................................‬‬ ‫الهيدروكربونات الحلقية ‪...........................................................‬‬ ‫الألكانات الحلقية ‪..................................................................‬‬ ‫الألكينات والألكاينات الحلقية‪......................................................‬‬ ‫الهيدروكربونات الأروماتية (العطرية)‪.............................................‬‬ ‫البنزين ‪............................................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل ‪......................................................................‬‬

‫‪66‬‬ ‫‪71‬‬ ‫‪74‬‬ ‫‪78‬‬ ‫‪80‬‬ ‫‪81‬‬ ‫‪83‬‬ ‫‪87‬‬ ‫‪87‬‬ ‫‪88‬‬ ‫‪89‬‬ ‫‪90‬‬ ‫‪98‬‬

‫الوحدة الثانية‪ :‬المجموعات الوظيفية في المركبات الع�ضوية‬ ‫الف�صل الثالث ‪( :‬المركبات الع�ضوية الأليفاتية)‬ ‫هاليدات الألكيل ‪104 ...................................................................‬‬ ‫طرق تح�ضير هاليدات الألكيل ‪106 .....................................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية لهاليدات الألكيل‪111 ...............................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيمائية لهاليدات الألكيل‪112 ................................................‬‬ ‫الأغوال ‪114 ............................................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الأغوال ‪119 .....................................................‬‬ ‫الإيثانول ‪121 ............................................................................‬‬ ‫‪124 ...............................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للأغوال‬ ‫ط‬


‫الخوا�ص الكيميائية للأغوال ‪128 ........................................................‬‬ ‫الإيثرات ‪134 ...........................................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الإيثرات ‪137 ...................................................‬‬ ‫تح�ضير الإيثر الإيثيلي ‪137 .............................................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للإيثرات ‪139 ......................................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للإيثرات ‪140 .......................................................‬‬ ‫الألدهيدات والكيتونات ‪142 .............................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الألدهيدات والكيتونات ‪146 ....................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للألدهيدات والكيتونات ‪149 .......................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للألدهيدات والكيتونات ‪154 .......................................‬‬ ‫الأحما�ض الع�ضوية (الكربوك�سيلية) ‪161 ...............................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الأحما�ض الع�ضوية ‪165 ........................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للأحما�ض الع�ضوية ‪170 ...........................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للأحما�ض الع�ضوية ‪173 ............................................‬‬ ‫الإ�سترات ‪178 ..........................................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الإ�سترات ‪180 ...................................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للإ�سترات ‪182 .....................................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للإ�سترات ‪183 .....................................................‬‬ ‫الأمينات ‪187 ...........................................................................‬‬ ‫الطرق العامة لتح�ضير الأمينات ‪189 ...................................................‬‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية الأمينات ‪191 ......................................................‬‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للأمينات ‪194 ......................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل ‪197 ......................................................................‬‬ ‫ي‬


‫الف�صل الرابع ‪( :‬الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها)‬ ‫التحليل الكيميائي الع�ضوي ‪203 ..........................................................‬‬ ‫التحليل الكيفي ‪205 ......................................................................‬‬ ‫التحليل الكمي ‪209 ......................................................................‬‬ ‫الك�شف عن المجموعات الوظيفية ‪225 ...................................................‬‬ ‫التحليل الطيفي للمركبات الع�ضوية ‪234 .................................................‬‬ ‫�أ�سئلة ‪240 ...............................................................................‬‬

‫الوحدة الثالثة‪ :‬زيت النفط وم�شتقاته‬ ‫الف�صل الخام�س (النفط تكريره و�أهم منتجاته)‬ ‫�أنواع النفط الخام ‪248 ..................................................................‬‬ ‫التركيب الكيميائي للنفط ‪251 ...........................................................‬‬ ‫تكرير النفط ‪251 .......................................................................‬‬ ‫التك�سير الحراري ‪256 ...................................................................‬‬ ‫الغاز الطبيعي ‪258 .......................................................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل ‪261 .......................................................................‬‬

‫س‬


‫الف�صل ال�ساد�س (ال�صناعات البتروكيميائية)‬ ‫مقدمة ‪263 .............................................................................‬‬ ‫اللدائن ‪267 .............................................................................‬‬ ‫ال�صناعات البتروكيميائية ‪267 .........................................................‬‬ ‫المبلمرات ‪267 .........................................................................‬‬ ‫مبلمر الميلماك (الميالمين) ‪270 ......................................................‬‬ ‫مبلمر �إيثيلين ‪272 ......................................................................‬‬ ‫مبلمر كلوريد الفينيل ‪273 ..............................................................‬‬ ‫مبلمر �ستايرين ‪275 ...................................................................‬‬ ‫جاليكول الإيثيلين‪276 ..................................................................‬‬ ‫مبلمر بروبلين ‪278 .....................................................................‬‬ ‫المطاط ‪279 ...........................................................................‬‬ ‫ال�صناعات البتروكيميائية في المملكة ‪282 ..............................................‬‬ ‫�أ�سئلة الف�صل ‪284 ......................................................................‬‬

‫ل‬


‫مدخل �إلى الكيمياء الع�ضوية‬ ‫وت�صنيف موادها‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات‬ ‫الع�ضوية‬

‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تتعرف على ن�ش�أة الكيمياء الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪ -2‬تذكر مفهوم الكيمياء الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪ -3‬تعدد الخوا�ص العامة للمركبات الع�ضوية ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ت�ستنتج نوع الروابط الكيميائية التي يكونها الكربون في مركباته‪.‬‬ ‫‪ -5‬ت�شرح �أ�سباب كثرة المركبات الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪ -6‬تُع ّرف الت�شكل في المركبات الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪ -7‬تكتب ال�صيغ البنائية المختلفة لبع�ض المت�شكالت الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪ -8‬تُ�صنّف المركبات الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪ -9‬ت�ستنتج �أهمية الت�صنيف في ت�سهيل درا�سة المركبات الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪ -10‬تتعرف على �أنواع تهجين الروابط بين ذرات الكربون في �أ�صناف الهيدروكربونات‪.‬‬ ‫‪ -11‬ت�سمي �أ�صناف الهيدروكربونات الأليفاتية بطريقة ‪.IUPAC‬‬ ‫‪ -12‬ت�سمي بع�ض الجذور الألكيلية وتكتب �صيغها‪.‬‬ ‫‪ -13‬ت�ستنتج �صيغًا بنائية بنا ًء على الأ�سماء النظامية للمركبات الع�ضوية‪.‬‬

‫‪2‬‬


‫المقدمة‬ ‫الكيمي ��اء الع�ضوي ��ة ه ��ي الفرع م ��ن الكيمياء ال ��ذي ُيعنى‬ ‫بدرا�سة المركبات التي تحتوي على الكربون (الفحم)‪.‬‬ ‫و�أطلق ��ت كلمة ع�ض ��وي عليها عندما لوح ��ظ �أن الكثير من‬ ‫المركب ��ات الحاوية لذرة الكرب ��ون ينتجها الحي ��وان والنبات‪.‬‬ ‫وتُعد المركبات الع�ضوية مادة الحياة على الأر�ض‪ ،‬فهي ت�شمل‬ ‫مركب� � ًا مثل ‪ DNA‬ال ��ذي يختزن ف ��ي جزيئات ��ه العمالقة كل‬ ‫�شكل (‪ ) 1-1‬تحتوي المواد الغذائية‬ ‫الخ�صائ�ص الوراثية للمخلوقات الحية‪ ،‬والبروتينات الموجودة‬ ‫على مركبات ع�ضوية‬ ‫في الجلد والع�ضالت‪ ,‬والإنزيمات التي تحفز التفاعالت داخل‬ ‫الج�س ��م‪ ،‬والفيتامينات والكربوهي ��درات والدهنيات التي تحتوي عليها الأغذية التي نتناولها والتي تتحد مع‬ ‫الأك�سجين الذي كل هذه المواد وغيرها �أمثلة لمواد ع�ضوية مهمة لنا‪.‬‬ ‫وبالإ�ضاف ��ة �إل ��ى دخول المركب ��ات الع�ضوية في بن ��اء �أج�سامنا وفي الغ ��ذاء الذي نتناوله‪ ,‬ف� ��إن �أنواع ًا‬ ‫كثي ��رة من تلك المركبات تدخل في تكوين العديد م ��ن المواد والأدوات التي ن�ستخدمها في حياتنا اليومية‪,‬‬ ‫فالمالب�س التى نرتديها والمواد التي ن�ستخدمها في البناء‪ ،‬والوقود المحرك لل�سيارات والطائرات‪ ،‬والوقود‬ ‫الم�ستخ ��دم في المن ��ازل‪ ،‬والعقاقير التي ت�ساعدنا في مقاومة الأمرا�ض‪ ،‬ومبي ��دات الآفات التي ت�ساعد في‬ ‫تخلي�ص النباتات والحيوانات من بع�ض م�سببات المر�ض؛ كلها مركبات ع�ضوية‪.‬‬ ‫وهك ��ذا ف�إن الكيمي ��اء الع�ضوية مرتبطة بمعظ ��م �أن�شطة حياتنا‪ ،‬وقد و�ضعت الدرا�س ��ات المتعلقة بهذه‬ ‫المركب ��ات ف ��ي فرع م�ستقل م ��ن فروع الكيمياء لكث ��رة تلك المركب ��ات وتنوعها ولت�سهيل تتب ��ع خ�صائ�صها‬ ‫والتغيرات التي تطر�أ عليها‪.‬وفي هذا الف�صل �سنلقي ال�ضوء –ب�إذن اهلل‪ -‬على خ�صائ�ص المركبات الع�ضوية‬ ‫و�أ�سباب كثرتها وكيفية ت�صنيفها‪.‬‬

‫‪3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫نظرة تاريخية على المواد الع�ضوية‪:‬‬ ‫مرت بالإن�سان قرون طويلة في تاريخه عرف خاللها منافع الكثير من المواد الم�ستخل�صة من النباتات‬ ‫والحيوان ��ات �س ��واء في حياته ��ا �أم بعد مماتها؛ ومن تل ��ك المواد ال�سك ��ر وال�شحوم والده ��ون والخل والغول‬ ‫(الكح ��ول) وبع�ض الأ�صباغ والعقاقير والعط ��ور؛ فا�ستخدم هذه المواد وا�ستفاد م ��ن تفاعالتها؛ فا�ستخدم‬ ‫الم�صري ��ون القدم ��اء �صبغة النيلة والأليزاري ��ن ل�صبغ الأقم�ش ��ة‪ ،‬وا�شتهرت لدى الفينيقيي ��ن �صبغة ُ�س ّميت‬ ‫(بالأرجوان الملكي) وهي مركب ع�ضوي م�ستخل�ص من المحار‪.‬‬ ‫ولق ��د لوحظ من خالل التج ��ارب �أن المواد ذات الأ�ص ��ول النباتية والحيوانية‪� :‬أق ��ل تحم ًال للحرارة من‬ ‫الم ��واد الم�ستم ��دة م ��ن �أ�صول معدني ��ة يرجع �أ�صلها �إل ��ى التربة‪ ،‬فالأول ��ى كانت تتفكك ف ��ي درجات حرارة‬ ‫منخف�ض ��ة ن�سبي� � ًا؛ تاركة وراءها في كثير م ��ن الأحيان كتلة فحمية؛ لذلك �أخذ العلم ��اء ينظرون �إليها نظرة‬ ‫مختلفة عن نظرتهم لبقية المواد المعدنية‪.‬‬ ‫ق�سم فيه جميع الم ��واد المعروفة �آنذاك �إلى‬ ‫وف���ي ع���ام ‪1675‬م �ألف الكيميائي لم���ري كتاب ًا عن الكيمياء َّ‬ ‫ثالث ��ة �أق�سام ح�س ��ب م�صادرها وهي الخ�ضراوات والحيوانات والمع���ادن‪ ،‬و�أطلق على المواد المنحدرة من‬ ‫�أ�صل نباتي �أوحيواني ا�سم (المواد الع�ضوية) على �أ�سا�س �أن �أع�ضاء المخلوقات الحية هي التي تنتجها‪.‬‬

‫الأ�صباغ الطبيعية‪:‬‬

‫يمك ��ن الح�صول على العديد من الأ�صباغ من النباتات مث ��ل نبات الفوة والبليحاء وجن�ستا ال�صباغبن؛‬ ‫كما يمكن الح�صول على الأ�صباغ من المحاريات كقوقع فيورك�س‪ ،‬وبع�ض الحيوانات البحرية الأخرى‬ ‫مث ��ل الحبار (م ��ن الرخويات) ال ��ذي ينتج‬ ‫لو ًن ��ا �أ�س ��ود ليختفي ج�سده م ��ن الحيوانات‬ ‫المفتر�س ��ة‪ ,‬وق ��د ا�ستخدم ه ��ذا الحبر في‬ ‫الق ��رن التا�سع ع�ش ��ر لي�ضفي عل ��ى ال�صور‬ ‫الفوتوغرافية �سمر ًة خفيفة‪.‬‬ ‫�شكل (‪ )3-1‬قوقع فيورك�س‬ ‫�شكل (‪ )2-1‬الحبار‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪4‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫قديم� � ًا ظه ��ر اعتقاد �سائد بي ��ن العلماء يت�صور �أن هناك ق ��وة حيوية داخل الحي ��وان والنبات تم ِّكنه من‬ ‫�صناع ��ة المواد الع�ضوية‪ ،‬وبدون هذه القوة ال تحدث التفاعالت الكيميائية الالزمة لإنتاج هذه المواد‪� ،‬أي ال‬ ‫يمك ��ن تركيبها �أو تح�ضيرها خارج ج�سم المخلوق الحي‪ ،‬وقد كان لذلك االعتقاد ت�أثير كبير في �إعاقة تقدم‬ ‫علم الكيمياء الع�ضوية لفترة طويلة من الزمن‪.‬‬ ‫وفي عام ‪1776‬م قام الكيميائي ال�سويدي �شيل بمعالجة �سكر الق�صب بحم�ض النيتروجين؛ وح�صل على‬ ‫حم� ��ض ع�ضوي مبرهن ًا على �إمكانية �إنتاج المواد الع�ضوية مختبري ًا؛ لكن المتم�سكين بنظرية القوة الحيوية‬ ‫ردوا‪ :‬ب� ��أن الق ��وة الحيوية كامنة فى ال�سكر الذي ا�ستُمد من الق�صب‪ ,‬وقد ر ّدوا بمثل ذلك على ما قام به من‬ ‫تح�ضير بع�ض الأحما�ض الأخرى من �أنواع الفواكه‪ ،‬وكذلك تح�ضيره للجلي�سرين من الدهون‪.‬‬ ‫وف���ي ع���ام ‪1777‬م قام الفوازيه بتجارب تحليلية �أو�صلته �إلى �أن الجزء الأكبر من �أي مادة ع�ضوية يت�ألف‬ ‫من الكربون ب�شكل �أ�سا�سي والهيدروجين والأك�سجين؛ كما اكت�شف غيره من العلماء وجود كميات �صغيرة من‬ ‫النيتروجين والف�سفور والكبريت والهالوجينات‪.‬‬ ‫وفي عام ‪1828‬م �أجرى فريدريك فوهلر تجربة تعتبر بداية النهاية لنظرية القوة الحيوية وذلك عندما‬ ‫بخَّ ��ر محل ��و ًال مائي ًا لمركب غير ع�ض ��وي وهو �سيانات الأموني ��وم؛ فتكونت مادة اليوريا‪ ،‬وه ��ي مادة ع�ضوية‬ ‫ت�ستخل�ص من بول الحيوانات ال ّلبونة‪.‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪H2N-C-NH2‬‬

‫حــرارة‬

‫يوريا‬ ‫(مركب ع�ضوي)‬

‫‪NH4+CNO-‬‬

‫�سيانات الأمونيوم‬ ‫(مركب غير ع�ضوي)‬

‫�إال � ّأن �أن�ص ��ار نظري ��ة القوة الحيوية تم�سكوا بمواقفهم ولم يتخلوا عنها �إال حين توالت الأدلة على �إمكان‬ ‫تح�ضير المركبات الع�ضوية في المختبر (�أي بعد عام ‪1850‬م)‪ ،‬و�ساعد هذا في بداية ازدهار علم الكيمياء‬ ‫الع�ضوي ��ة‪ .‬و�أثناء ه ��ذا التحول التدريجي نما مفهوم جدي ��د للمادة الع�ضوية على �أ�سا� ��س تكوينها وبنائها ال‬ ‫�أ�صلها؛ �إذ غدا وا�ضح ًا �أن ما نق�صده بو�صف المركبات الع�ضوية هو مركبات عن�صر الكربون‪.‬‬

‫‪5‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫القوة الحيوية وت�أثيرها على تقدم الكيمياء الع�ضوية‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫و�ضح مفهوم الكيمياء الع�ضوية قديماً وحديثاً؟‬ ‫‪ -1‬ب�أ�سلوبك الخا�ص ّ‬ ‫‪ -2‬اذكر ع�شرة مركبات ع�ضوية تجدها في منزلك‪.‬‬

‫ومن ��ذ �أن تح ��ددت معال ��م الكيمي ��اء الع�ضوي ��ة‬ ‫ور�سخت قواعده ��ا؛ جرت محاوالت كثي ��رة لت�صنيع‬ ‫مركب ��ات تماث ��ل المركبات الع�ضوي ��ة الطبيعية حين‬ ‫كان ي�صع ��ب الح�ص ��ول عليه ��ا‪ ،‬و ُق ِّدر النج ��اح لكثير‬ ‫منها؛ وظه ��ر ما يعرف اليوم بـ‪ :‬الكيمياء ال�صناعية‪،‬‬ ‫وانت�ش ��رت على نطاق وا�سع‪ ،‬وتم ت�صنيع حم�ض الخل‬ ‫والكاف ��ور والمط ��اط ال�صناع ��ي‪ ،‬و�أن ��واع عديدة من‬ ‫الأن�سج ��ة والألياف ال�صناعي ��ة‪ ،‬والعقاقير والأ�صباغ‬ ‫والعطور والفيتامينات والهرمونات والمواد الحافظة‬ ‫والمذيبات الع�ضوية والمبيدات الح�شرية وغيرها‪.‬‬

‫�شكل (‪ )4-1‬بع�ض ال�صناعات القائمة‬ ‫على المواد الع�ضوية‬

‫ي�شهد العالم اليوم انت�شار ًا وا�سع ًا لمواد ع�ضوية م�صنعة تدخل في معظم مجاالت الحياة (كالزراعة‪,‬‬ ‫و�صناع ��ة العقاقير الطبية‪ ,‬والأن�سج ��ة وغيرها)اكتب بحث ًا تتناول فيه �أحد ه ��ذه المجاالت و�أ�شهر‬ ‫تطبيقات الكيمياء الع�ضوية فيه‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪6‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫يمكن التعرف على خوا�ص المركبات الع�ضوية من خالل قيامك بالن�شاط التالي‪:‬‬ ‫(‪ )1 -1‬التعرف على خوا�ص المركبات الع�ضوية ومقارنتها‬ ‫بخوا�ص المركبات غير الع�ضوية‪.‬‬

‫الخطوات ‪:‬‬ ‫�سج ��ل الخوا� ��ص الظاه ��رة لكل م ��ادة من الم ��واد التي بين‬ ‫‪ّ -1‬‬ ‫يدي ��ك كالحالة الفيزيائية واللون والرائحة و�سهولة التطاير‬ ‫(ق ّدر ذلك بو�ضع قليل من ال�سائل على زجاجة �ساعة وانتظر‬ ‫بع�ض الوقت)‪.‬‬ ‫‪ -2‬جـ� � ِّرب �إذاب ��ة كـ ��ل مـ ��ادة مـم ��ا �سب ��ق ف ��ي كـ ��ل م ��ن الماء‬ ‫و الكـلـوروفـورم‪.‬‬ ‫‪� -3‬ض ��ع قلي ًال من كل مادة �صلبة في �أنب ��وب �صغير و�سخن‪� .‬أي‬ ‫منها ين�صهر و�أي منها يعتريه تغير �آخر (كالتفحم والت�سامي‬ ‫مث ًال)‪.‬‬ ‫‪ -4‬ر ِّكب دائ ��رة كهربائية‪ ,‬واختب ��ر قابلية كل م ��ادة من المواد‬ ‫للتو�صيل الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ -5‬خذ �أنبوبتين زجاجيتين و�ضع في �إحداهما ‪ 4‬مل من حم�ض‬ ‫الخ ��ل وفي الأخ ��رى ‪ 4‬مل من حم�ض الكل ��ور‪ ,‬ثم �ضع قطعة‬ ‫�صغي ��رة (بطول ‪� 1‬سم) من �شري ��ط المغني�سيوم في كل من‬ ‫الأنبوبتين‪ .‬ماذا تالحظ على �سرعة التفاعل في الأنبوبتين؟‬ ‫‪�-6‬سجل نتائجك في الجدول التالي‪:‬‬ ‫ِّ‬

‫‪7‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫حم� ��ض الخل‪� ,‬سك ��ر‪ ,‬بروبانول‪,‬‬ ‫ماء مقطر‪ ,‬كبريتات ال�صوديوم‪,‬‬ ‫حم� ��ض الكلور‪� ,‬أك�سي ��د النحا�س‬ ‫الثنائي‪� ,‬شريط مغن�سيوم‪ ,‬حم�ض‬ ‫البنزوي ��ك‪ ,‬نفثالي ��ن‪ ،‬تولوي ��ن‪,‬‬ ‫كلوروف ��ورم‪ ,‬زجاج ��ات �ساع ��ة‪,‬‬ ‫ك�ؤو� ��س زجاجية‪� ,‬أنابيب اختبار‪,‬‬ ‫موق ��د بن ��زن‪� ,‬أ�س�ل�اك تو�صيل‪,‬‬ ‫�أقطاب كرب ��ون‪ ,‬بطارية‪ ,‬قاطع‪,‬‬ ‫م�صباح‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫الخوا�ص المميزة للمركبات الع�ضوية‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫الخوا�ص حالة اللون الرائحة �سهولة الذوبان الذوبان في �أثر التو�صيل �سرعة‬ ‫التطاير في الماء الكلوروفورم الت�سخين الكهربائي التفاعل‬ ‫المادة‬ ‫المادة‬

‫�سكر‬ ‫حم�ض الخل‬ ‫بروبانول‬ ‫حم�ض‬ ‫البنزويك‬ ‫نفثالين‬ ‫تولوين‬ ‫كبريتات‬ ‫ال�صوديوم‬ ‫حم�ض الكلور‬ ‫�أك�سيدالنحا�س‬ ‫الثنائي‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪8‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫‪9‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫بع ��د قيامك بالن�شاط ال�ساب ��ق؛ �ستجد �أنك قد �صنفت مجموعة الم ��واد الكيميائية �إلى �صنفين مختلفين‪،‬‬ ‫و�ستج ��د في �إحداهما‪ :‬حم�ض الخل – ال�سكر – النفثالي ��ن – البروبانول (غَ ول بروبيلي) – حم�ض البنزويك‬ ‫–التولوي ��ن؛ وهي التي ن�سميها مركب ��ات ع�ضوية (من مركبات الكربون) وتت�صف هذه المركبات الع�ضوية‬ ‫بخوا�ص مميزة منها‪:‬‬ ‫‪� -1‬أنه ��ا مركبات جزيئية بمعنى �أن فيه ��ا وحدات متميزة‬ ‫يت�أل ��ف كل منها من عدد محدود من الذرات‪ ،‬وال توجد‬ ‫فيها �أيونات‪ .‬وهذه الوحدات التى تحتفظ بكيان م�ستقل‬ ‫هى الجزيئات (‪.)Molecules‬‬ ‫‪� -2‬أنه ��ا في غالب الحاالت �سهل ��ة التطاير‪ ،‬وما كان منها‬ ‫�شكل (‪ )5-1‬جزيء ع�ضوي‬ ‫�صلب� � ًا ين�صهر ف ��ي درجات ح ��رارة منخف�ض ��ة ن�سبي ًا‪.‬‬ ‫ولذل ��ك ف�إن ن�سبة عالية توجد في حالة غازية �أو �سائلة‬ ‫في الظروف العادية‪.‬‬ ‫‪ -3‬ال ت�صم ��د المركبات الع�ضوية عادة للت�سخين ال�شديد‪،‬‬ ‫فمعظمه ��ا ين�صه ��ر دون درج ��ة ‪°300‬م‪ ،‬و�إذا تج ��اوز‬ ‫الت�سخي ��ن ه ��ذا الح ��د ف�إنه ��ا تتف ��كك ويته ��دم بنا�ؤها‬ ‫�شكل (‪� )6-1‬إحتراق المادة الع�ضوية‬ ‫بالتفحم �أو االحت ��راق بعد �أن يتبخر ق�سم منها متحو ًال‬ ‫�إلى غاز‪.‬‬ ‫‪ -4‬معظم المواد الع�ضوية ال تذوب في الماء‪ ،‬ولكنها تذوب‬ ‫في مذيبات ع�ضوية كال َغ ْول و�أنواع من الهيدروكربونات‬ ‫ال�سائلة والإيثر ورابع كلوريد الكربون والكلوروفورم‪.‬‬ ‫ُو�صل المركبات الع�ضوية التيار الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ -5‬ال ت ّ‬ ‫�شكل (‪ )7-1‬ال تذوب معظم المركبات‬ ‫‪ -6‬تح ��دث معظ ��م تفاعالت المركب ��ات الع�ضوي ��ة ببطء‬ ‫الع�ضوية في الماء‬ ‫ن�سبي مقارنة بتفاعالت المركبات غير الع�ضوية التي تتميز ب�سرعتها العالية‪ .‬ي�ضاف �إلى ذلك �أن كثير ًا‬ ‫من التفاعالت الع�ضوية ي�صل �إلى حالة اتزان كما هو الحال بالن�سبة لبع�ض التفاعالت غير الع�ضوية‪.‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫لي�س بال�ضرورة �أن كل مادة تحتوي على عن�صر الكربون تعتبر مادة ع�ضوية ‪.‬‬ ‫اكت ��ب ورق ��ة عمل تتناول فيه ��ا المركبات الت ��ي تحتوي على عن�ص ��ر الكربون ولكنه ��ا ال تنتمي �إلى‬ ‫المركبات الع�ضوية مو�ضح ًا ال�سبب في ذلك ‪.‬‬

‫قارن بين المركبات الع�ضوية وغير الع�ضوية في الجدول التالي ‪:‬‬ ‫�أوجه المقارنة‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫المركبات الع�ضوية‬

‫‪10‬‬

‫المركبات غير الع�ضوية‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫ذكرن ��ا �أن الكيمي ��اء الع�ضوية هي كيمي ��اء مركبات الكربون ‪ ,‬وقد تم و�ضعها ف ��ي فرع م�ستقل لكثرة عدد‬ ‫مركباته ��ا البال ��غ �أكثر م ��ن ثالثة ماليين مركب ‪ ،‬وهو ع ��دد يفوق جميع مركبات العنا�ص ��ر الأخرى مجتمعة‬ ‫وي�ض ��اف �إلى هذا العدد �سنوي ًا �آالف المركبات من م�ص ��ادر طبيعية �أو من �إنتاج مختبرات الأبحاث العلمية‪.‬‬ ‫فم ��ا ال�سر الذى �أودع ��ه اهلل �سبحانه وتعالى في عن�صر الكربون حتى غدت مركبات ��ه بهذا االت�ساع والتنوع ؟‬ ‫هناك عدة مميزات �أودعها اهلل �سبحانه وتعالى في عن�صر الكربون �أدت �إلى كثرة مركباته منها ‪:‬‬ ‫‪ - 1‬قدرة ذرات الكربون على االرتباط ببع�ضها البع�ض‬ ‫ف ��ي �سال�سل م�ؤلفة م ��ن �أعداد كبي ��رة من الذرات‬ ‫وقد تكون ال�سال�سل مت�صلة م�ستمرة ال فروع فيها �أو‬ ‫متفرعة فيها�أنواعمنالتفرعات‪,‬وتعزىهذهالمقدرة‬ ‫�إل ��ى �أن الرابطة ‪ C - C‬قوية جد ًا وال ت�ضعف بطول‬ ‫ال�سل�سل ��ة مما يجعل �سال�س ��ل الكربون متما�سكة ‪.‬‬ ‫بالإ�ضاف ��ة �إلى الق ��درة على تكوي ��ن ال�سال�سل؛ ف�إن‬ ‫ذرات الكرب ��ون يمكنها �أن تتجمع ف ��ي حلقات ذات‬ ‫�أحج ��ام مختلف ��ة‪ ,‬و�أكثر تلك الحلق ��ات �شيوع ًا تلك‬ ‫التى تتراوح ذرات الكربون فيها من ‪� 5‬إلى ‪ 7‬ذرات‪.‬‬ ‫‪�-2‬إمكاني ��ة ارتب ��اط ذرات الكرب ��ون ب ��ذرات العنا�صر‬ ‫الأخ ��رى مثل الهيدروجي ����ن ‪ ,‬الأك�سجين‪ ,‬الكبريت‪,‬‬ ‫النيتروجين‪ ,‬الهالوجين ��ات بروابط ت�ساهمية قوية‬ ‫ويك ��ون االرتباط ف ��ي ال�سال�سل والحلق ��ات ب�صورة‬ ‫متجان�سة �أو غير متجان�سة (�شكل ‪.)9-1‬‬

‫‪11‬‬

‫�سل�سلة غير متفرعة (م�ستمرة او خطية)‬

‫�سل�سلة متفرعة‬

‫�شكل ( ‪)8-1‬‬

‫حلقات متجان�سة‬

‫حلقات غير متجان�سة‬

‫�شكل ( ‪)9-1‬‬ ‫من �أ�شكال ال�سال�سل والحلقات في المركبات الع�ضوية‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫�أ�سباب كثرة المركبات الع�ضوية‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫‪� -3‬إمكاني ��ة �إرتب ��اط ذرات الكرب ��ون مع بع�ضها البع�ض ف ��ي ال�سال�سل‬ ‫والحلقات بروابط �أحادية �أو ثنائية �أو ثالثية وقد تحتوى ال�سل�سلة �أو‬ ‫الحلقة على �أكثر من رابطة ثنائية �أو ثالثية؛(�شكل ‪.)10-1‬‬

‫�شكل (‪)10-1‬‬

‫‪ - 4‬اخت�ل�اف طريق ��ة ارتباط ذرات الكربون مع بع�ضها البع�ض �أو مع العنا�صر الأخرى في المركبات المكونة‬ ‫م ��ن نف�س الن ��وع والعددوهو ما يعرف بظاهرة الت�ش� � ُّكل وتختلف هذة المركبات ف ��ي الخوا�ص الفيزيائية‬ ‫ال�صيغة الجزيئية ‪ C H‬لها �أكثر من �صيغة بنائية‪:‬‬ ‫والكيميائية مما ي�ؤدى �إلى �إنتاج عدد غير محدود‬ ‫من المركبات الع�ضوية؛(�شكل ‪.)11-1‬‬ ‫‪10‬‬

‫‪4‬‬

‫�شكل (‪)11-1‬‬

‫يوجد الكربون في ثالث �صور ت�آ�صلية ‪:‬‬ ‫الأولى‪ :‬الفحم (الجرافيت)‪ :‬وي�ستخدم الجرافيت في �صنع عبوات �أقالم الر�صا�ص فالروابط ال�ضعيفة‬ ‫بين �صفيحات ذرات الكربون تتيح لها االنزالق بع�ضها فوق بع�ض وترك عالمات فوق الورق‪.‬‬ ‫الثاني���ة‪ :‬الألما� ��س‪ :‬هو �أن ��در و�أنف�س قيمة م ��ن الجرافيت لكنه مثله يت�أل ��ف بالكامل من ذرات‬ ‫كربون وبنيته مختلفة تمام ًا عن بنية الجرافيت‪.‬‬ ‫الثالث���ة‪ :‬البكمن�سترفولورين‪ :‬وهو �شكل جديد من الكربون اكت�شف‬ ‫ع ��ام ‪1990‬م وهو يح�ضر ب�إحماء الجرافيت بقو�س كهربي �أو حزمة‬ ‫ليزري ��ة وفي هذا ال�شكل م ��ن الكربون يت�ألف الج ��زيء من ‪ 60‬ذرة‬ ‫كرب ��ون منتظمة على �شكل كرة وذرات الكرب ��ون ت�شكل مخم�س ًاو‪� 20‬شكل (‪� )12-1‬صور الكربون‬ ‫م�سد�س� � ًا (�ش ��ك ًال �سدا�سي ًا) على �سطح الك ��رة‪ ،‬وقد �سمي ه ��ذا المركب با�س ��م المهند�س الأمريكي‬ ‫ريت�شارد بكمن�ستر فوللر الذي اكت�شفه لأول مرة‪.‬‬

‫يقع ال�سليكون في نف�س مجموعة الكربون وهو ي�شبه الكربون في تكوينه لل�سال�سل ‪.‬‬ ‫لماذا ال ي�ستطيع ال�سليكون تكوين مركبات كثيرة العدد بالمقارنة مع الكربون ؟‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪12‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫عرفنا �أن العن�صر الأ�سا�سي في المركبات الع�ضوية هو عن�صر الكربون بالإ�ضافة �إلى عن�صر الهيدروجين‬ ‫ال ��ذي يوجد ف ��ي غالبي ��ة المركبات الع�ضوي ��ة وكما عرفنا �أي�ض� � ًا �أن الكرب ��ون يمكن �أن يرتب ��ط بالأك�سجين‬ ‫والنيتروجين والكبريت والهالوجينات وغيرها من العنا�صر الأخرى‬ ‫فكيف ترتبط هذه العنا�صر مع الكربون في المركبات الع�ضوية ؟‬ ‫ترتب ��ط هذه العنا�صر مع الكربون ف ��ي المركبات الع�ضوية بروابط ت�ساهمي ��ة ‪ ,‬وكل عن�صر يرتبط بعدد‬ ‫م ��ن الروابط م�ساوي ًا لتكاف� ��ؤه؛ فالكربون ذو تكاف�ؤ رباعي يرتبط دائم ًا في المركب ��ات الع�ضوية ب�أربع روابط‬ ‫ت�ساهمية ‪ ,‬والهيدروجين �أحادي التكاف�ؤ والأك�سجين ثنائي التكاف�ؤ؛ كما في الأمثلة التالية ‪:‬‬

‫‪ -1‬ار�سم كافة احتماالت الترابط الممكنةبين ذرة النيتروجين وذرة الكربون ‪.‬‬

‫‪ -2‬علل ‪ :‬يرتبط الكلور مع الكربون دائما بروابط �أحادية ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ما نوع الروابط الت�ساهمية التي يك ّونها الكربون؛ هل هي قطبية �أم غير قطبية؟‬

‫‪13‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫العنا�صر في المركبات الع�ضوية والروابط الكيميائية بينها‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬ ‫هناك نوعان من الروابط الت�ساهمية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬روابط ت�ساهمية غير قطبية (نقية) ‪:‬‬ ‫تن�ش�أ هذه الروابط بين ذرتين مت�ساويتين �أو متقاربتين في ال�سالبية الكهربائية؛ فالرابطة (‪)C - C‬‬ ‫غي ��ر قطبية ب�سبب ت�ساوي ال�سالبية الكهربائية نظر ًا لتماثل الذرتي ��ن‪ .‬وكذلك الرابطة (‪)C - H‬‬ ‫غير قطبية ب�سبب تقارب ال�سالبية الكهربائية للذرتين‪.‬‬ ‫‪ -2‬روابط ت�ساهمية قطبية ‪:‬‬ ‫تن�ش� ��أ هذه الروابط بين نوعين مختلفين من الذرات يوجد بينهم ��ا فرق في ال�سالبية الكهربائية؛‬ ‫حي ��ث ينزاح الزوج الإلكتروني الرابط نحو الذرة الأكثر �سالبية فتظهر عليها �شحنة �سالبة جزئية‬ ‫( ‪ )-‬والذرة الأقل �سالبية تظهر عليها �شحنة موجبة جزئية ( ‪ )+‬مثل الرابطة (‪,)H-O-H) (H-F‬‬ ‫ويو�ضح الجدول التالي ال�سالبية الكهربائية لبع�ض العنا�صر‪:‬‬ ‫‪�7‬أ‬

‫‪�6‬أ‬

‫‪�5‬أ‬

‫‪�4‬أ‬

‫‪�3‬أ‬

‫‪�2‬أ‬

‫‪�1‬أ‬

‫المجموعة‬ ‫الدورة‬

‫‪H‬‬ ‫‪2.1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪F‬‬ ‫‪4.0‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪3.5‬‬

‫‪N‬‬ ‫‪3.0‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪2.5‬‬

‫‪B‬‬ ‫‪2.0‬‬

‫‪Be‬‬ ‫‪1.5‬‬

‫‪Li‬‬ ‫‪1.0‬‬

‫‪2‬‬

‫‪Cl‬‬ ‫‪3.0‬‬

‫‪S‬‬ ‫‪2.5‬‬

‫‪P‬‬ ‫‪2.1‬‬

‫‪Si‬‬ ‫‪1.8‬‬

‫‪Al‬‬ ‫‪1.5‬‬

‫‪Mg‬‬ ‫‪1.2‬‬

‫‪Na‬‬ ‫‪0.9‬‬

‫‪3‬‬

‫‪Ca‬‬ ‫‪1.0‬‬

‫‪K‬‬ ‫‪0.8‬‬

‫‪4‬‬

‫‪Br‬‬ ‫‪2.8‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪14‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫ال�صيغ البنائية ‪Structual Formalas :‬‬ ‫ُت َم َّث ��ل المركبات الكيميائية عادة با�ستخدام ال�صيغ الجزيئية التي ت�شير �إلى نوع الذرات وعددها الفعلي‬ ‫(الحقيق ��ي) في الجزيء فمث�ل ً�ا ال�صيغة الجزيئية لحم�ض الخل ‪ C2H4O2‬وللميث ��ان ‪ CH4‬ولرابع كلوريد‬ ‫الكربون ‪ CCl4‬وغيرها ‪.‬‬ ‫ولكن هل يمكن االعتماد على ال�صيغة الجزيئية في تحديد هوية المركبات الع�ضوية تحديداً دقيقاً ؟‬ ‫ف ��ي الحقيق ��ة �أن ال�صيغة الجزيئية ال تبين كيفية ترتيب الذرات وارتباطه ��ا ببع�ضها البع�ض في الفراغ؛‬ ‫لذل ��ك نلج� ��أ �إلى طريقة �أخرى لتمثيل الج ��زيء �أو التعبير عنه وذلك با�ستخدام ال�صيغ ��ة البنائية التي تبين‬ ‫ترتيب الذرات المرتبطة مع ًا بالإ�ضافة �إلى عددها وعدد الروابط (التكاف�ؤ) لكل ذرة من الذرات في الجزيء؛‬ ‫ويعتمد الكيميائيون على ال�صيغ البنائية لفهم الخوا�ص الطبيعية والكيميائية للمركبات الع�ضوية‪.‬‬ ‫ولأغرا� ��ض التو�ضي ��ح يمكن ا�ستخ ��دام النم ��اذج الجزيئية لبي ��ان ال�ش ��كل التقريبي لل�صيغ ��ة البنائية‬ ‫للجزيئ ��اتالع�ضوي ��ة‪.‬‬

‫با�ستخدام النماذج الجزيئية المتوفرة في مدر�ستك ( كرات ‪ ،‬نواب�ض )؛ ابن النماذج التي تمثل‬ ‫ال�صيغ البنائية التالية ‪:‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪15‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪C C‬‬

‫‪H‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫والآن بالرجوع �إلى ال�صيغ المذكورة في المثال(�ص‪)13‬؛ �ص ِّنف الروابط �إلى قطبية وغير قطبية ‪.‬‬ ‫لعلك الحظت �أن ذرة الكربون يمكنها تكوين روابط ت�ساهمية قطبية �إذا ارتبطت بذرة ذات �سالبية كهربائية‬ ‫عالي ��ة؛ وعندئ ��ذ تظه ��ر �شحنة موجبة جزئية عل ��ى ذرة الكربون ( ‪ ) +‬والذرة الأخ ��رى تظهر عليها �شحنة‬ ‫�سالب ��ة جزئي ��ة ( ‪ ,) -‬كم ��ا �أن ذرة الكرب ��ون يمكنها تكوين روابط ت�ساهمية غير قطبي ��ة �إذا ارتبطت بذرة‬ ‫كربون �أخرى �أو بذرة مقاربة لها في ال�سالبية الكهربائية (كالهيدروجين) ‪.‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫لعلك الحظت من خالل الن�شاط ال�سابق �أن ال�صيغ البنائية المكتوبة تظهر وك�أنها م�سطحة ‪ ,‬وهذا يخالف‬ ‫الواقع‪� ,‬إذ �أن اتحاد الذرات لتكوين الجزيئات يك ِّون �أ�شكا ًال فراغية ثالثية الأبعاد بحيث تك ِّون الروابط زوايا‬ ‫معينة عند الذرة المركزية كما يلي ‪:‬‬

‫طرق تمثيل ال�صيغة البنائية للبروبان‬

‫طرق تمثيل ال�صيغة البنائية للإيثان‬

‫طرق تمثيل ال�صيغة البنائية للميثان‬

‫�شكل (‪)13-1‬‬

‫ف ��ي ع ��ام ‪1874‬م ن�شر عالم هولندي نا�شئ (فانت هوف) بحث ًا ادعى فيه �أن ترتيب الذرات في‬ ‫الفراغ حول ذرة الكربون هو ترتيب هرمي رباعي ‪ .‬وقد �أثار هذا البحث غ�ضب و�سخرية الكيميائي‬ ‫الألمان ��ي الم�شهور �آنذاك (كولب���ة) الذي كتب عام ‪1877‬م م�سفه� � ًا �آراءه‪ ,‬ولكن هذه الآراء تو�صل‬ ‫اليه ��ا ف ��ي نف�س الوقت تقريب� � ًا عالم فرن�سي (لوب���ل) والقت القبول والدعم من خ�ل�ال الأدلة التى‬ ‫تجمعت في العقد التالي ‪ ,‬وكانت بداية لفرع جديد في الكيمياء هو الكيمياء الفراغية (المج�سمة)‪,‬‬ ‫�أي درا�س ��ة بن ��اء الجزيئات في �أبعاد ثالث ��ة ‪ .‬وكعرفان بقيمة �إ�سهامة كان فان ��ت هوف �أول من نال‬ ‫جائزة نوبل في الكيمياء عام ‪1901‬م ‪.‬‬ ‫يلج�أ الكيميائيون �إلى عدة طرق لكتابة ال�صيغ البنائية للمركبات الع�ضوية وهم يختارون طريقة ما لأنها‬ ‫�أكث ��ر تو�ضيح ًا لخا�صية معينة‪� ,‬أو �أكثر منا�سبة م ��ن غيرها لغر�ض معين ‪ .‬فال�صيغة البنائية التالية للبيوتان‬ ‫تعد مف�صلة ‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪16‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ويمكن اخت�صارها ب�إظهار الروابط بين ذرات الكربون فقط كما يلي ‪:‬‬ ‫‪CH3– CH2– CH2– CH3‬‬ ‫كما يمكن كتابة هذه ال�صيغة ب�صورة مخت�صرة ب�إغفال الروابط بين ذرات الكربون‪:‬‬ ‫‪CH3CH2CH2CH3‬‬

‫�أو و�ضع الوحدات المت�شابهة بين قو�سين و�إظهار عدد تكرار هذه الوحدات برقم خارج القو�س ‪:‬‬ ‫‪CH3(CH2)2CH3‬‬ ‫وف ��ي حال ��ة المركبات التي تحتوي على عدد كبير من ذرات الكربون يكتفى بر�سم الهيكل الكربوني فقط كما‬ ‫في مركب الديكان ‪:‬‬ ‫حيث يكون ‪:‬‬

‫‪CH3(CH2)8CH3‬‬

‫حيث ت�شير كل زاوية �أو طرف �إلى ذرة كربون مع ما يكمل تكافئها الرباعي من ذرات الهيدروجين ‪.‬‬

‫‪ - 1‬اكتب ال�صيغ البنائية الآتية ب�صورة مخت�صرة‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية المف�صلة للمركب ‪CH3CH2CH2CH2CH3 :‬‬

‫‪17‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫الت�شكل ‪Isomerism :‬‬ ‫والآن بعد �أن تعرفنا على كيفية كتابة ال�صيغ البنائية‬ ‫‪CH‬‬ ‫للمركبات الع�ضوية لنا �أن نت�ساءل ‪:‬‬ ‫‪CH – CH – CH – CH‬‬ ‫‪CH – CH – CH‬‬ ‫هل يمكن تمثيل ال�صيغة الجزيئية لمركب ما ب�أكثر من‬ ‫�أيزو بيوتان‬ ‫عـ ‪ -‬بيوتان‬ ‫�صيغة بنائي ��ة واحدة بحيث تحافظ على تكاف�ؤ كل ذرة‬ ‫ب‬ ‫�أ‬ ‫من الذرات المكونة لل�صيغة ؟‬ ‫للإجابة على هذا الت�سا�ؤل انظر �إلى ال�صيغ في الجدول المقابل؛ ماذا تالحظ على ال�صيغ الجزيئية للمركبين ؟‬ ‫�س ـ ما وجه االختالف بينهما؟‬ ‫�س ـ ما هي توقعاتك حول الخوا�ص الفيزيائية والكيميائية لهما؟‬ ‫‪3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫‪3‬‬

‫�إن ظاهرة وجود �أكثر من �صيغة بنائية تختلف في ترتيب الذرات ل�صيغة جزيئية واحدة تعرف بظاهرة‬ ‫الت�ش ��كل ‪ , Isomersism‬كما ت�سمى المركبات التي تختلف ف ��ي ال�صيغ البنائية وت�شترك في �صيغة جزيئية‬ ‫واح ��دة بالمت�شكالت ‪ Isomers‬وينتج عن اختالفها‬ ‫المركب‬ ‫�أيزوبيوتان‬ ‫بيوتان‬ ‫الخا�صية‬ ‫في ال�صيغة البنائية اختالف في الخوا�ص الفيزيائية‬ ‫درجة الغليان‬ ‫‪°12‬م‬‫‪°1‬م‬‫والكيميائية كما يت�ضح ذلك من الجدول الآتي ‪:‬‬ ‫‪°160‬م‬‫درجة االن�صهار ‪°138-‬م‬ ‫وظاهرة الت�شكل لها �أنواع مختلفة فالمركبان(�أ‪ ,‬ب) يختلفان في ال�صيغة البنائية الختالفهما في ترتيب‬ ‫وتوزي ��ع ال ��ذرات؛ فالمرك ��ب (�أ ) ترتبط ذرات الكربون فيه عل ��ى �شكل �سل�سلة م�ستم ��رة‪� ،‬أما المركب (ب)‬ ‫يحتوي على تفرع‪ ,‬ومثل هذا الت�شكل يعرف بالت�شكل البنائي ( الهيكلي ) ‪. Structural Isomerism‬‬ ‫�أم ��ا المركب ��ان ( ج� �ـ ‪ ,‬د ) يختلفان في ال�صيغ ��ة البنائية نتيج ��ة الختالفهما في المجموع ��ة الوظيفية‪,‬‬ ‫فالمجموع ��ة الوظيفي ��ة ف ��ي المرك ��ب (ج� �ـ) ه ��ي‬ ‫‪H C – O – CH‬‬ ‫‪CH – CH – O – H‬‬ ‫(‪ OH‬الهيدروك�سي ��ل ) بينما ف ��ي المركب (د) هي‬ ‫ثنائي ميثيل �أيثيل �أيثر‬ ‫�إيثانول‬ ‫(‪–O-‬ايث ��رات) ومثل هذا الت�شكل يعرف بالت�شكل‬ ‫د‬ ‫جـ‬ ‫الوظيفي ‪.Isomerism Functional group‬‬ ‫‪2‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪18‬‬

‫‪3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫المركب‬

‫�إيثانول‬

‫ثنائي �إثيل �إيثر‬

‫‪°78‬م‬

‫‪°25-‬م‬

‫درجة االن�صهار‬

‫‪°117-‬م‬

‫‪°138.5-‬م‬

‫التفاعل مع ال�صوديوم‬

‫يتفاعل‬

‫ال يتفاعل‬

‫الذائبية في الماء‬

‫يذوب في الماء ب�أي ن�سبة‬

‫يذوب في الماء بن�سبة قليلة‬

‫الخا�صية‬ ‫درجة الغليان‬

‫اكت���ب ال�صي���غ البنائية لجمي���ع المت�شكالت التي ت�شترك في كل �صيغ���ة جزيئية مما يلي؛مع بيان‬ ‫نوع الت�شكل ‪:‬‬ ‫ب ‪C3H8O -‬‬ ‫�أ‪C5H12 -‬‬

‫‪ - 2‬حدد الأزواج التى تمثل مت�شكالت فيما يلي؛ مع بيان نوع الت�شكل ‪:‬‬ ‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3‬‬ ‫�أ‪[ CH3 – CH2 – C – H [ , [ CH3 – C – CH3 [-‬‬ ‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫ب ‪[ CH3 – (CH2)4 – CH3 [ , [ CH3 – CH2 – (CH3)2 – CH3 [ -‬‬ ‫جـ ‪[ CH3 – CH3 [ , [ CH3 – CH2 – CH3[-‬‬

‫‪19‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫ويت�ضح من الجدول التالي بع�ض الفروق في الخوا�ص الفيزيائية والكيميائية بينهما‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫هناك �أنواع �أخرى للت�شكل في المركبات الع�ضوية منها ‪:‬‬ ‫الت�شكل الهند�سي ‪: Geometrical Isomerism‬‬ ‫م ��ن الممكن �أن يحدث بي ��ن المركبات الع�ضوية ت�شكـل هـند�سي مجاور ( ‪ ) Cis‬وم�ضاد‬ ‫( ‪ )Trans‬وذلك �إذا احتوى المركب على رابطة مزدوجة �أو �أكثر بين ذرتي كربون ‪ ,‬ويمكن‬ ‫تو�ضيح ذلك عن طريق �أحد مت�شكالت البيوتين‬

‫م�ضاد‬

‫مجاور ‪cis‬‬

‫‪Trans‬‬

‫وهذان الجزيئان غير متطابقين لأن دوران الذرات حول الرابطة المزدوجة ‪ C = C‬غير م�سموح به‪.‬‬ ‫الت�شكل ال�ضوئي ‪: Isomerism Optical‬‬ ‫ويحدث بين جزيئات تكون بنية كل منها مر�آوية لبنية المت�شكل الآخر والبنيتان غير متطابقتين‬ ‫وذل ��ك �إذا احتوى المركب على ذرة كربون غير متماثلة ( �أي عندما تكون ذرة الكربون مرتبطة مع‬ ‫�أربع ذرات �أو مجموعات من الذرات مختلفة عن بع�ضها )ويمكن تو�ضيح ذلك كما يلي ‪:‬‬

‫مر�آه‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪20‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬ ‫يتمي ��ز ف ��رع الكيمياء الع�ضوية عن غيرها من ف ��روع الكيمياء الأخرى ب�ضخامة �أع ��داد مركباتها فيقدر‬ ‫ع ��دد المركبات الع�ضوية اليوم بالماليين وتزداد �سنوي ًا بمقدار ع�ش ��رات الآالف ‪ .‬ولت�سهيل وتب�سيط درا�سة‬ ‫ه ��ذا العدد ال�ضخم م ��ن المركبات الع�ضوية والإلم ��ام بجميع �صفاتها وخوا�صها الكيميائي ��ة والفيزيائية تم‬ ‫ت�صني ��ف المركب ��ات الع�ضوية �إلى طوائ ��ف وعوائل وهناك �أكثر م ��ن ت�صنيف للمركب ��ات الع�ضوية و�أكثرها‬ ‫�شيوع ًا الت�صنيفان الآتيان ‪:‬‬

‫‪ -1‬ت�صني���ف المركب���ات الع�ضوي���ة ح�س���ب ن���وع الرواب���ط بي���ن ذرات الكربون �إل���ى ق�سمين هما ‪:‬‬ ‫�أ – مركبات م�شبعة‬

‫ب‪ -‬مركبات غير م�شبعة‬

‫‪ -2‬ت�صنيف المركبات الع�ضوية ح�سب �أنواع العنا�صر �إلى ق�سمين هما ‪:‬‬ ‫ب‪ -‬م�شتقات الهيدروكربونات‬ ‫�أ‪ -‬الهيدروكربونات‬ ‫و�س ��وف نعتمد في ت�صنيفنا للمركبات الع�ضوية ح�سب �أنواع العنا�صر ‪.‬و�سوف نتناول في هذا الف�صل درا�سة‬ ‫الهيدروكربون ��ات ب�أنواعها المختلفة ‪ ,‬و�سنتعرف على ت�سميتها وكيفية تكوين الروابط المختلفة بين الذرات‬ ‫في جزيئاتها وطرق تح�ضيرها وخوا�صها الفيزيائية والكيميائية و�أهميتها في حياتنا ‪.‬‬

‫�أ‪ -‬ت�صنيف الهيدروكربونات ‪:‬‬ ‫للتعرف على �أق�سام الهيدروكربونات المختلفة دقق النظر في ال�صيغ البنائية الآتية‪:‬‬

‫مجموعة (ب)‬

‫مجموعة (�أ)‬

‫ ما العنا�صر التي تتركب منها المركبات ال�سابقة ؟ وماذا يطلق عليها ؟‬‫ ما �أوجه ال�شبه واالختالف بينهما؟‬‫ ما �أنواع الروابط في المركبات ال�سابقة؟‬‫ م ��اذا يطل ��ق على المركبات التي تحتوي على روابط �أحادية بين ذرتي كربون‪ ,‬والمركبات التي تحتوي على‬‫روابط ثنائية والمركبات التي تحتوي على روابط ثالثية بين ذرتي كربون ؟‬

‫‪21‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫ت�صنيف المركبات الع�ضوية‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ ماذا تالحظ على الروابط في مركب المجموعة(ب) وبماذا تو�صف مثل هذه المركبات ؟‬‫لعلك الحظت �أن المركبات ال�سابقة تتركب من كربون وهيدروجين فقط فهي هيدروكربونات و�أن ذرات‬ ‫الكرب ��ون ق ��د اتحدت م ��ع بع�ضها البع�ض في �ش ��كل �سال�سل �أو حلق ��ات كما �أن الروابط بي ��ن ذرات الكربون‬ ‫ت�ساهمي ��ة ق ��د تكون �أحادية�أو ثنائي ��ة �أو ثالثية‪ .‬تعرف المركب ��ات الهيدروكربونية الت ��ي تحتوي على روابط‬ ‫�أحادية بين ذرات الكربون بالهيدروكربونات الم�شبعة وت�سمى �ألكانات ‪.‬‬ ‫�أم ��ا المركبات التى تحتوي على روابط ثنائية �أو ثالثية بين ذرتي الكربون فيطلق عليها هيدروكربونات‬ ‫غي ��ر م�شبع ��ة‪ ,‬وتُ�صنف �إلى �ألكين ��ات ذات الروابط الثنائية ( ‪ ,) C = C‬و�ألكاين ��ات ذات الروابط الثالثية‬ ‫(‪ ) - C C -‬وتنتم ��ي ه ��ذه المركبات �إلى فئة الهيدروكربونات الأليفاتية �أما مركب المجموعة(ب) فهو‬ ‫ذو طاب ��ع خا�ص فهو حلقي وينتمي �إلى فئة الهيدروكربونات الأروماتية ( العطرية ) التي تحتوي على روابط‬ ‫ثنائية متبادلة في حلقة �سدا�سية والمخطط الآتي يو�ضح ملخ�صا لت�صنيف الهيدروكربونات ‪:‬‬ ‫المركبات‬ ‫الهيدروكربونية‬ ‫�أروماتية‬ ‫(عطرية)‬

‫�أليفاتية‬ ‫ذات �سال�سل مفتوحة‬ ‫(غير حلقية)‬

‫م�شبعة‬

‫�ألكانات‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫حلقية‬

‫غير م�شبعة‬

‫�ألكينات‬

‫م�شبعة‬ ‫�ألكانات‬ ‫حلقية‬

‫�ألكاينات‬

‫‪22‬‬

‫غير م�شبعة‬ ‫�ألكينات‬ ‫حلقية‬

‫�ألكاينات‬ ‫حلقية‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫‪CH‬‬

‫‪CH3 – CH2 – CH3‬‬

‫‪CH3 – C‬‬

‫‪CH3 – CH = CH CH3‬‬

‫ب ‪ -‬م�شتقات الهيدروكربونات ‪: derivatives Hydrocarbons‬‬ ‫ت�شتق من الهيدروكربونات ا�شتقاق ًا فعلي ًا �أو �شكلي ًا با�ستبدال ذرة �أو مجموعة من الذرات ب�إحدى ذرات‬ ‫الهيدروجي ��ن في الهيدروكربونات وت�شم ��ل ‪ :‬الأغوال ‪ ,‬الإيثرات ‪ ,‬الألدهي ��دات والكيتونات ‪ ,‬الأمينات‪,‬‬ ‫الأحما�ض الكربوك�سيلية ‪ ,‬الأميدات ‪ ,‬هاليدات الألكيل ‪.‬‬ ‫و�سوف ندر�س هذه المركبات ب�شيء من التف�صيل في الف�صول القادمة �إن �شاء اهلل ‪.‬‬ ‫المجموعات الفعالة ‪: Functional Groups‬‬ ‫تعد الرابطة بين ذرتي كربون �أو بين ذرة كربون وهيدروجين رابطة عامة في معظم المركبات الع�ضوية‪،‬‬ ‫وه ��ذه الرواب ��ط لي�س لها ت�أثير كبير في معظ ��م التفاعالت الع�ضوية ‪� .‬أما وجود رابط ��ة ثنائية �أو ثالثية بين‬ ‫ذرات الكرب ��ون �أو ارتب ��اط ذرة الكرب ��ون بذرة �أخرى ذات �سالبية كهربية تختلف عنه ��ا‪ ,‬فت�ؤدي �إلى تغير في‬ ‫ال�صفات الفيزيائية والكيميائية للمركب الع�ضوي وت�صبح مركز الن�شاط والفاعلية في التفاعالت الكيميائية‬ ‫للمركب وت�سمى بالمجموعات الفعالة �أو الوظيفية ‪.‬‬

‫المجموعة الفعالة ‪:‬‬ ‫جزء من المركب قد تكون رابطة �أو ذرة �أو مجموعة من الذرات تحدد الخوا�ص الفيزيائية‬ ‫والكيميائية للمركب‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫�صنف المركبات الهيدروكربونية الآتية ‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ويو�ضح الجدول التالي �أمثلة لبع�ض المجموعات الفعالة ‪- :‬‬ ‫ا�سم المجموعة‬ ‫الفعالة‬

‫ال�صيغة البنائية‬ ‫للمجموعة الفعالة‬

‫ا�سم العائلة‬

‫مثال‬

‫الرابطة الثنائية‬

‫�ألكينات‬

‫الرابطة الثالثية‬

‫�ألكاينات‬

‫�أ�ستيلين‬

‫هيدروك�سيل‬

‫�أغوال‬

‫�إيثانول‬

‫�إيثر‬

‫�إيثرات‬

‫ثنائي ميثيل‬ ‫�إيثر‬

‫كربونيل‬

‫�ألدهيد‬ ‫�أو كيتون‬

‫كربوك�سيل‬

‫�أحما�ض‬ ‫كربوك�سيلية‬

‫�إ�ستر‬

‫�إ�سترات‬

‫�أمين‬

‫�أمينات‬

‫�أميد‬

‫�أميدات‬

‫هاليد‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫هاليدات‬ ‫�ألكيل‬

‫(‪)I,Br,Cl, F =X‬‬

‫‪24‬‬

‫�إيثيلين‬

‫�أ�سيتالدهيد‬ ‫�أ�سيتون‬ ‫حم�ض الخل‬ ‫�أ�سيتات الميثيل‬

‫ميثيل �أمين‬ ‫� ِأ�سيتاميد‬ ‫كلوريد ميثيل‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫تفح� ��ص المل�صق ��ات على بع�ض الأ�صن ��اف التجارية للمواد المبيدة للح�ش ��رات المنزلية و�ضع‬ ‫ج ��دو ًال بالمواد الفعالة التي تدخ ��ل في تركيب هذه الأ�صناف ‪.‬وتعرف عل ��ى المجموعات الوظيفية‬ ‫الداخلة في هذه المكونات الفعالة ‪.‬‬

‫حدد المجموعة الوظيفية والعائلة التي تنتم�� �إليها المركبات التالية‪:‬‬ ‫المجموعة الوظيفية‬

‫ال�صيغة‬

‫العائلة‬

‫‪H3C – CO – H‬‬ ‫‪CH2 = CH – CH3‬‬ ‫‪CH3CH2NH2‬‬ ‫‪CH3CH2O – CH3‬‬ ‫‪CH3 – CH2 – CH2 – CO – OH‬‬

‫الروابط في ذرة الكربون ‪:‬‬

‫‪25‬‬

‫‪2px 2Py 2Pz‬‬ ‫‪2S‬‬

‫ازدياد الطاقه‬

‫يقع عن�صر الكربون في المجموعة (‪�4‬أ) والدورة الثانية من الجدول‬ ‫الدوري‪,‬وي�شيرالعددالذريللكربون �إلىوجود�ستة�إلكتروناتحولالنواة‬ ‫تتوزع كما يلي ‪ 1S2 2S2 2P2 :‬وبما �أن م�ستوى التكاف�ؤ للكربون يحتوي‬ ‫عل ��ى �أربعة �إلكترونات تتوزع ح�سب قاعدة ُهند كما في ال�شكل المقابل‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ونالحظ �أن ذرة الكربون تحتوى على �إلكترونين منفردين في المجال الفرعي (‪ ) 2px , 2py‬وهذا يعني‬ ‫�أن ذرة الكرب ��ون لديه ��ا القدرة على تكوين رابطتين ت�ساهميتين‪ ,‬ولكن الواق ��ع والدرا�سات ت�شير �إلى �أن ذرة‬ ‫الكربون ذات تكاف�ؤ رباعي �أي �أنها تك ِّون دائم ًا �أربع روابط ت�ساهمية في مركباتها‪ ,‬فكيف تف�سر ذلك ؟‬

‫�أو ًال‪ :‬تف�سير تكوين الرابطة الأحادية في الهيدروكربونات الم�شبعة‪:‬‬

‫تزداد الطاقه‬

‫لدرا�س ��ة كيفية تكوين الرابط ��ة الأحادية ف ��ي الهيدروكربونات الم�شبعة‬ ‫ن�أخذ مركب الميثان ‪ CH4‬ك�أب�سط مثال للألكانات‪.‬‬ ‫عرف ��ت �سابق ��ا �أن ذرة الكربون تحتوي على �أربع ��ة �إلكترونات في مجال‬ ‫التكاف�ؤ تتوزع(ح�سب قاعدة هند) كما يلي ‪:‬‬ ‫الميثان‬ ‫ ماعدد المجاالت ن�صف الممتلئة في مجال التكاف�ؤ لذرة الكربون ؟‬‫ ماعدد الروابط الت�ساهمية التي يمكن �أن تكونها ذرة الكربون ؟‬‫‪2px 2Py 2Pz‬‬ ‫ �إذا اتحد الكربون مع الهيدروجين ‪ ,‬فما هي المجاالت الداخلة في‬‫تكوين الروابط ؟‬ ‫‪2S‬‬ ‫ ما ال�صيغة الجزيئية للمركب الناتج ؟‪ ,‬وهل تتفق هذه ال�صيغة مع �صيغة �أب�سط �ألكان (الميثان) ؟‬‫الب ��د �أنك تو�صلت �إلى �أن ذرة الكربون وفق هذا التوزي ��ع الإلكتروني يمكنها تكوين رابطتين ت�ساهميتين‬ ‫فقط مع ذرتي هيدروجين عن طريق تداخل مجالي ‪ 2p‬ن�صف الممتلئة من ذرة الكربون مع مجالى ‪ 1s‬من‬ ‫ذرتي الهيدروجين لتكوين ‪( CH2‬كربين ‪ ) Carbene‬وهو �شديد الن�شاط وله وجود لحظي (غير ثابت)‬ ‫ولكنن ��ا نع ��رف �أن ال�صيغة الجزيئية للميثان ‪ CH4‬و�أن الكربون رباع ��ي التكاف�ؤ في معظم مركباته ‪ .‬فكيف‬ ‫تف�سر ذلك ؟ لتف�سير ذلك نتبع الخطوات التالية ‪:‬‬

‫تزداد الطاقه‬

‫الخطوة الأولى ‪:‬‬

‫عن ��د اتحاد ذرة الكربون مع العنا�ص ��ر الأخرى ف�إنها تكت�سب قدرا من‬ ‫الطاق ��ة يكف ��ي النتقال �إلكترون من المجال ‪ 2S‬الأق ��ل في الطاقة �إلى‬ ‫‪2S‬‬ ‫المج ��ال ‪ 2p‬الأعلى ف ��ي الطاقة في�صب ��ح لدى ذرة الكرب ��ون �أربعة‬ ‫‪z‬‬ ‫مج ��االت ن�صف ممتلئ ��ة (�أي �أربعة �إلكترونات منفردة ) وتو�صف ب�أنه ��ا ذرة مثارة ‪ Excited‬وت�أخذ التوزيع‬ ‫(‪)C : 1S2 2S 1 2P3‬وهذا يف�سر التكاف�ؤ الرباعي لذرة الكربون‪.‬‬ ‫الإلكتروني‬ ‫‪2px 2Py 2Pz‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪26‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫لماذا ال ينتقل الإلكترون من المجال ‪� 1S‬إلى ‪ 2P‬؟‬

‫ولكن‪:‬‬ ‫ هل هذه المجاالت الأربعة ال�سابقة متكافئة في ال�شكل واالتجاه ‪ ,‬لماذا ؟‬‫ قارن بين الروابط الأربعة التي تكونها ذرة الكربون من حيث الطاقة والطول واالتجاه ‪.‬‬‫ مامقدار الزاوية المتوقعة بين الروابط في جزئي الميثان ؟‬‫�أثبتت الدرا�سات العلمية على جزيء الميثان والجزيئات الع�ضوية الم�شابهة مايلي ‪:‬‬ ‫‪� -1‬أن الرواب ��ط الأربع ��ة ( الأحادية ) التي يكونها الكربون ف ��ي جزيء الميثان تماثلة في طاقتها ويبلغ طول‬ ‫الرابطة (‪� 1.1 ) C H‬أنج�ستروم ‪.‬‬ ‫‪� -2‬أن زوايا الروابط مت�ساوية وت�ساوي زاوية هرم رباعي ال�سطوح ‪� Tetra hedral‬أي ‪109.5‬‬

‫‪O‬‬

‫فكيف نوفق بين تلك النتائج العملية والتوزيع الإلكتروني المعدل لذرة الكربون المثارة ؟‬

‫الخطوة الثانية ‪:‬‬ ‫لتف�سي ��ر نتائ ��ج الدرا�س ��ات العلمية ت ��م افترا�ض �أن المج ��االت الأربعة الت ��ي ت�ستخدمه ��ا ذرة الكربون‬ ‫لتكوي ��ن الروابط في جزيء الميث ��ان البد �أن تكون متماثلة و يتم الح�صول عليه ��ا عن طريق عملية التهجين‬ ‫‪Hyberdisation‬؛ حي ��ث يت ��م دم ��ج �أو تداخل بين مج ��االت ‪ 2p‬الثالثة ومج ��ال ‪ 2s‬المتقاربة في طاقتها‬ ‫ويح ��دث تعديل ف ��ي �أ�شكالها واتجاهاته ��ا الفراغية لتتكون منه ��ا �أربعة مجاالت مهجن ��ة متماثلة في ال�شكل‬ ‫والطاقة يرمز لها بالرمز ‪( sp3‬للداللة على عدد المجاالت الداخلة في التهجين ونوعها)‬

‫‪sp3 sp3 sp3 sp3‬‬

‫‪27‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫وه ��ذه المجاالت متجه ��ة من المركز نحو ر�ؤو�س هرم رباعي ال�سطوح لتقلي ��ل التنافر بين �إلكتروناتها وتكون‬ ‫الزاوية بين �أي مجالين ‪ , 109.5‬وال�شكل التالي يو�ضح عملية التهجين ‪:‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪109.5 o‬‬

‫‪1S‬‬

‫‪C‬‬

‫‪X‬‬

‫‪X Y‬‬

‫المجاالت المهجنة ‪sp3‬‬

‫‪Y‬‬

‫‪2PZ‬‬

‫‪X‬‬

‫‪2PY‬‬

‫‪Y‬‬ ‫‪2S‬‬

‫‪2PX‬‬

‫�شكل ( ‪ )14-1‬التهجين في ذرة الكربون في جزيء الميثان‬

‫تكوين الروابط في الميثان‬

‫بن ��اء عل ��ى ما �سبق يمكننا تو�ضيح تكوين الروابط الأحادية في ج ��زئ الميثان حيث يتداخل كل مجال من‬ ‫المجاالت الأربعة المهجنة ‪ sp3‬من ذرة الكربون مع مجال ‪ 1s‬لأربع ذرات هيدروجين تداخال ر�أ�سيا لتكون �أربع‬ ‫روابط(‪ ) C - H‬من نوع �سجما ( ) ويكون �شكل الجزيء هرم رباعي ال�سطوح ويمكن تو�ضيح ذلك كما يلي ‪:‬‬ ‫‪1S‬‬ ‫‪sp3‬‬

‫‪sp3‬‬

‫‪109.5 o‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪sp3‬‬ ‫‪1S‬‬

‫‪sp3‬‬ ‫‪1S‬‬

‫تداخل ر�أ�سي‬

‫‪1S‬‬

‫‪sp3‬‬

‫‪+4‬‬

‫‪1S‬‬

‫جزئ الميثان (هرم رباعي ال�سطوح )‬

‫‪ 4‬مجاالت من نوع ‪ 1s‬لأربع ذرات‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪sp3‬‬

‫‪sp3‬‬

‫‪sp3‬‬

‫�أربعة مجاالت مهجنة من نوع‪sp3‬‬

‫�شكل ( ‪ )15 -1‬تداخل المجاالت بين الذران في جزئ الميثان‬

‫تكوين الرابطة (‪)C - C‬‬ ‫يمك ��ن �أن يتداخ ��ل المج ��ال المهجن ‪ sp3‬ل ��ذرة الكربون مع المج ��ال المهجن ‪ sp3‬لــ ��ذرة الكـربون الأخرى‬ ‫تداخ�ل ً�ا ر�أ�سي� � ًا لمجالي (‪ ) sp3 - sp3‬وتتك ��ون رابطة من نوع �سجما ( ) كما في جزىء الإيثان �أو بقية‬ ‫جزيئات الألكانات (الهيدروكربونات الم�شبعة)‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪28‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫ثانياً ‪ :‬تف�سير تكوين الرابطة الثنائية في الهيدروكربونات غير الم�شبعة‪:‬‬ ‫�سوف ن�أخذ االيثين ‪ C2H4‬ك�أب�سط �ألكين للتعرف على نوع‬ ‫المجاالت المهجنة لذرتي الكربون المرتبطة برابطة ثنائية‬ ‫ومعرفة كيفية تكوين هذه الرابطة ‪.‬‬ ‫ ما نوع المجاالت المهجنة لذرة الكربون الداخلة في تكوين‬‫الرابطة الأحادية في الألكانات ؟‬ ‫�شكل(‪ )16 - 1‬ال�صيغة البنائية لجزيء الإيثين‬ ‫ ما عدد الذرات المرتبطة بكل ذرة كربون في جزيء الإيثين ؟‬‫ ما المجاالت التي يتم خلطها( تهجينها) للح�صول على مجاالت متماثلة لذرة الكربون في جزيء الإيثين ؟‬‫‪ -‬كيف تتكون الرابطة الثنائية في جزيء الإيثين ؟‪ ,‬وهل الرابطتان من نوع‬

‫؟‬

‫نجد �أن كل ذرة كربون في جزيء الإيثين ترتبط مع ثالث ذرات �أخرى كما �أن القيا�سات التجريبية �أثبتت‬ ‫�أن تلك الذرات تقع في م�ستوى واحد و�أن الزوايا بين الروابط الثالث مت�ساوية حيث تبلغ ‪ 120‬تقريبا ‪ ,‬وهذا‬ ‫يتطلب �أن توفر ذرة الكربون ثالث مجاالت متماثلة ‪.‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪29‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫و�ضح بالر�سم التداخل بين المجاالت الداخلة في تكوين الروابط بين الذرات في جزيء الإيثان ؟‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ولتف�سي ��ر نتائ ��ج القيا�س ��ات ال�سابقة نفتر�ض نوعا جديد ًا م ��ن التهجين لذرة الكرب ��ون ‪ ,‬فبعد �إثارة ذرة‬ ‫الكربون يتم تهجين مجال واحد من (‪ )2s‬ومجالين فقط من (‪ )2p‬كمايلي ‪.:‬‬

‫‪2px 2Py 2Pz‬‬

‫‪sp2 sp2 sP2‬‬

‫‪2px 2Py 2Pz‬‬ ‫‪2S‬‬

‫ذرة ‪ C‬مهجنة (‪)SP2‬‬

‫ازدياد الطاقه‬

‫تهجين‬ ‫‪2Pz‬‬

‫�إثارة‬

‫‪2S‬‬

‫ذرة ‪ C‬م�ستقرة‬

‫ذرة ‪ C‬مثارة‬

‫وينتج عند هذا التهجين ثالث مجاالت مهجنة من ‪ sp2‬تقع في م�ستوى فراغي واحد وتتوجه نحو بع�ضها‬ ‫بزاوي ��ة ت�ساوي زاوي ��ة المثلث مت�ساوي الأ�ضالع (‪ ,) 120‬بينما يتبقى مج ��ال ‪ 2pz‬غير المهجن متعامد مع‬ ‫الم�ستوى الذي تقع فيه المجاالت الثالث المهجنة ‪.‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪120 o‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪sp2‬‬ ‫‪sp2‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪2pz‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪2pz‬‬

‫‪sp2‬‬

‫‪1S‬‬

‫تهجين‬ ‫‪X‬‬

‫‪X Y‬‬ ‫‪2PZ‬‬

‫‪XY‬‬ ‫‪2PY‬‬

‫مجاالن ‪ sp2‬المتماثلة ومجال ‪ 2PZ‬المتعامد مع مجاالت ‪sp2‬‬

‫‪X Y‬‬ ‫‪2PX‬‬

‫‪Y‬‬ ‫‪2S‬‬

‫دمج‬

‫�شكل (‪ )17-1‬تهجين المجاالت الإلكترونية في ذرة الكربون في جزيء الإيثيلين‬

‫تكوين الروابط في الإيثين ‪:‬‬ ‫بناء على ما �سبق يمكننا تو�ضيح كيف تتكون الرابطة الثنائية والروابط الأخرى في جزيء الإيثين حيث‬ ‫تقت ��رب ذرت ��ا الكرب ��ون الهجينتان ( ‪ ) sp2‬من بع�ضهم ��ا فيتداخل مجاال (‪) sp2‬لذرت ��ي الكربون تداخال‬ ‫ر�أ�سيا وينتج عنه رابطة من نوع �سيجما( ) وفي نف�س الوقت يتداخل مجاال (‪ ) 2pz‬غير المهجنين لذرتي‬ ‫الكربون تداخال جانبيا وينتج رابطة من نوع باي ( ) حيث تمتد هذه الرابطة على هيئة �سحابة �إلكترونية‬ ‫فوق وتحت روابط �سجما( )‪ ,‬كما يتداخل مجاال ‪ sp2‬لكل ذرة كربون مع مجال ‪ 1s‬لأربع ذرات هيدروجين‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪30‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫‪1S‬‬

‫‪sp2‬‬

‫‪sp2‬‬

‫‪1S‬‬

‫‪spz‬‬

‫‪C‬‬

‫تداخل جانبي رابطة‬ ‫تداخل را�سي رابطة‬

‫‪sp2‬‬

‫‪sp2‬‬

‫‪spz‬‬ ‫‪spz‬‬

‫‪C‬‬

‫‪1S‬‬

‫‪sp2‬‬

‫‪sp‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1S‬‬

‫‪sp‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1S‬‬

‫‪+4‬‬

‫‪ 4‬ذرات هيدروجين‬

‫‪sp2‬‬

‫‪spz‬‬ ‫‪2pz‬‬

‫‪C‬‬

‫‪spz‬‬ ‫‪2pz‬‬ ‫‪sp2‬‬

‫‪+‬‬

‫‪sp2‬‬

‫‪C‬‬

‫‪2pz‬‬

‫‪2pz‬‬

‫ذرة كربون ‪2‬‬

‫ذرة كربون ‪1‬‬

‫‪sp2‬‬ ‫‪sp‬‬

‫‪2‬‬

‫�شكل (‪ )18-1‬تداخل مجاالت الكربون المهجنة في جزيء الإيثلين‬

‫مما �سبق ن�ستنتج �أن المجاالت المهجنة لذرتي الكربون المرتبطتين برابطة ثنائية في الألكينات من نوع‬ ‫‪ sp2‬كم ��ا �أن الرابط ��ة الثنائي ��ة تتكون من نوعين من الروا��ط �إحداهم ��ا ( ) ناتجة عن التداخل الر�أ�سي‬ ‫للمجاالت والرابطة ( )ناتجة عن التداخل الجانبي للمجاالت‪ ,‬وتجدر الإ�شارة �إلى �أن طاقة الرابطة باي ( )‬ ‫(‪ 64‬كيل ��و �سع ��ر ‪/‬م ��ول ) �أقل من طاقة الرابط ��ة �سجما ( )(‪ 82‬كليو �سعر‪ /‬م ��ول ) �أي �أن الرابطة ( )‬ ‫�أ�ضعف من الرابطة ( ) وبالتالي ي�سهل ك�سرها �أثناء التفاعل ‪.‬‬ ‫كم ��ا �أن ط ��ول الرابطة الثنائية بين ذرتي كربون (‪� 1.34‬أنج�ست ��روم ) �أق�صر من الرابطة الأحادية بين‬ ‫ذرت ��ي الكرب ��ون (‪ 1.54‬انج�ستروم) ‪ ,‬وكذلك نجد �أن الرابطة (‪ ) C – H‬في الميثان (‪� 1.10‬أنج�ستروم)‬ ‫�أطول من الرابطة (‪ )C – H‬في الإيثين (‪� 1.08‬أنج�ستروم )‪.‬‬

‫لديك الجزيء الآتي ‪ ,‬و�ضح عليه ما يلي ‪:‬‬ ‫‪1‬ـ نوع التهجين على ذرات الكربون ‪.‬‬ ‫‪2‬ـ نوع الروابط بين الذرات ونوع التداخل ‪.‬‬ ‫‪3‬ـ مقدار الزوايا بين الروابط ‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫تداخال ر�أ�سيا لتكوين ‪ 4‬روابط من نوع �سجما( )‪ ,‬ويمكن تو�ضيح ذلك في ال�شكل التالي ‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ثالثاً‪:‬تف�سير تكوين الرابطة الثالثية في الهيدروكربونات غير الم�شبعة(الألكاينات)‪:‬‬ ‫لن�أخ ��ذ الإيثاين ‪ C2H2‬ك�أب�سط �ألكاين للتعرف على نوع المجاالت المهجنة لذرتي الكربون المرتبطتين‬ ‫برابطة ثالثية ومعرفة كيفية تكوين الرابطة الثالثية ‪.‬‬ ‫نج ��د �أن كل ذرة كرب ��ون في جزئ الإيثاين ترتبط م ��ع ذرة هيدروجين وذرة كرب ��ون ‪ ,‬كما �أن القيا�سات‬ ‫التجريبية �أثبتت �أن تلك الذرات تقع على خط واحد ( م�ستقيم ) و�أن الزوايا بين الروابط‪ 180‬وهذا يتطلب‬ ‫�أن توفر ذرة الكربون مجالين متماثلين ‪.‬‬ ‫ويمكن تف�سير نتائج القيا�سات التجريبية بنوع �آخر من التهجين لذرة الكربون ‪ ,‬فبعد �إثارة ذرة الكربون‪,‬‬ ‫يتم تهجين مجال (‪ )2S‬مع مجال واحد فقط من (‪ )2P‬كما يلي ‪:‬‬ ‫‪o‬‬

‫تهجين‬ ‫‪2px 2Py 2Pz‬‬

‫‪2Py 2Pz‬‬

‫‪2px 2Py 2Pz‬‬ ‫‪2S‬‬

‫‪SP SP‬‬

‫‪2S‬‬

‫ذرة ‪ C‬مثارة‬

‫ذرة ‪ C‬مهجنة (‪)SP‬‬

‫تزداد الطاقه‬

‫�إثارة‬

‫ذرة ‪ C‬م�ستقرة‬

‫وينتج عن هذا التهجين مجاالن مهجنان متماثالن من نوع ‪ SP‬يقعان على خط واحد م�ستقيم تف�صلهما‬ ‫زاوية ‪ , 180‬ويتبقى مجاالن غير مهجنان ‪ 2Py‬و ‪ 2Pz‬متعامدان على بع�ضهما البع�ض‬ ‫‪o‬‬

‫‪2pz‬‬

‫‪2py‬‬

‫‪C‬‬

‫‪sp‬‬ ‫‪2py‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪sp‬‬ ‫‪2pz‬‬

‫مجاالن ‪ sp‬متماثالن ومجاالن ‪,2Py‬‬

‫‪Z‬‬

‫‪Z‬‬

‫تهجين‬

‫‪1S‬‬ ‫‪X Y‬‬

‫‪X‬‬ ‫‪2PZ‬‬

‫‪XY‬‬ ‫‪2PY‬‬

‫‪Y‬‬ ‫‪2PX‬‬

‫‪ 2PZ‬متعامدان مع مجاالت ‪sp‬‬ ‫دمج‬ ‫�شكل (‪)19-1‬تهجين المجاالت الإلكترونية لذرة الكربون في جزيء الإيثاين‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪32‬‬

‫‪2S‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫تداخل جانبي‬ ‫تداخل ر�أ�سي‬ ‫‪sp 1S‬‬

‫‪2pz‬‬

‫‪2py‬‬

‫تداخل جانبي‬

‫تداخل ر�أ�سي‬ ‫‪sp sp‬‬

‫‪2pz‬‬

‫‪2py‬‬

‫تداخل ر�أ�سي‬

‫‪1S sp‬‬

‫‪2pz‬‬

‫تداخل‬

‫‪2 1S‬‬

‫‪ 2‬ذرة هيدروجين‬

‫‪2py‬‬

‫‪sp‬‬

‫‪2pz‬‬

‫‪sp‬‬

‫ذرة كربون ‪2‬‬

‫‪2py‬‬

‫‪sp‬‬

‫‪sp‬‬

‫ذرة كربون ‪1‬‬

‫�شكل (‪ )20-1‬دمج المجاالت الإلكترونية المهجنة في جزيء الإيثاين‬

‫مما �سبق ن�ستنتج �أن المجاالت المهجنة لذرتي الكربون المرتبطتين برابطة ثالثية في الألكاينات من نوع‬ ‫‪ SP‬كما �أن الرابطة الثالثية مكونة من رابطة ( ) ناتجة عن التداخل الر�أ�سي للمجاالت ‪ ,‬ورابطتين ( )‬ ‫ناتجة عن التداخل الجانبي للمجاالت؛ وتجدر الإ�شارة �إلى �أن طول الرابطة الثالثية بين ذرتي كربون ي�ساوي‬ ‫(‪� 1.20‬أنج�ست ��روم ) فه ��ي �أق�صر و�أقوى من الرابطة الثنائية والأحادية ‪ ,‬وكذلك طول الرابطة (‪)C – H‬‬ ‫في الإيثاين ي�ساوي (‪� 1.06‬أنج�ستروم) ‪0‬‬

‫بع���د درا�ست���ك لأن���واع التهجين في ذرة الكرب���ون ‪ .‬البد �أنك تو�صلت �إل���ى �أن عملية التهجين لها‬ ‫�شروط ‪ ,‬ناق�ش مع زمالئك هذه ال�شروط‪.‬‬

‫‪33‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫بن ��اء على ما �سب ��ق يمكننا تو�ضيح تكوين الرابط ��ة الثالثية والروابط الأخرى في ج ��زيء الإيثاين حيث‬ ‫تلتقي ذرتا الكربون على محور م�شترك ي�صل بين نواتي الذرتين فيتداخل مجاال ‪ SP‬لذرتي الكربون تداخال‬ ‫ر�أ�سي ��ا وينت ��ج عنه رابطة �سجما ( ) ‪ ,‬ويواكب هذا االرتباط ارتباط �آخر ينتج من تداخل جانبي للمجالين‬ ‫المتوازيين ‪ 2Py‬و ‪ 2Pz‬غير المهجنين لذرتي الكربون وينتج عنه رابطتان من نوع باي ( ) �إحداهما فوق‬ ‫محور الجزيء وتحته والأخرى على جانبية من الأمام والخلف لذا ف�إن الكثافة الإلكترونية لرابطتي ( ) تتخذ‬ ‫�ش ��كال ا�سطوانيا حول المحور الوا�صل بي ��ن ذرتي الكربون ‪ ,‬كما يتداخل كل مجال من مجاالت ‪ SP‬لكل ذرة‬ ‫كربون مع مجال ‪ 1S‬لذرة هيدروجين تداخال ر�أ�سيا لتكوين رابطة من نوع ( ) ويمكن تو�ضيح ذلك كالآتي ‪:‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ق���ارن بي���ن الروابط الآتية في كل من الإيثان والإيثي���ن والإيثاين ‪ ,‬ح�سب ماهو مطلوب في‬ ‫الجدول الأتي ‪:‬‬ ‫وجه المقارنة‬

‫‪C–C‬‬

‫طول الرابطة‬ ‫(�أنج�ستروم)‬

‫‪C C‬‬

‫رابطة‬ ‫رابطة‬

‫نوع الرابطة‬ ‫المجاالت‬ ‫الداخلة في‬ ‫تكوينها‬

‫‪C‬‬

‫=‬

‫‪C – H C‬‬

‫‪=C–H‬‬

‫)‪(SP3 –SP3‬‬

‫)‪( SP-1S‬‬ ‫‪1.2‬‬

‫‪1.08‬‬

‫طاقة الرابطة‬

‫ما ال�سبب في كون الرابطة الثالثية �أق�صر من الرابطة الأحادية والثنائية؟‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪C–H‬‬

‫‪34‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ت�سمية الهيدروكربونات ‪:‬‬ ‫�أ‌‪ -‬ت�سمية الهيدروكربونات غير المتفرعة‪:‬‬ ‫ت�سم ��ى الهيدروكربونات غير المتفرعة ب�أ�سماء التينية تت�ألف من مقطعين الأول يبين عدد ذرات‬ ‫الكربون والأخير يدل على �صنف الهيدروكربون ( �آن ‪ ,‬ين ‪� ,‬آين ) كما في الجدول التالي ‪:‬‬ ‫عدد ذرات الكربون‬

‫الألكانات(�آن)‬ ‫اال�سم‬

‫ال�صيغة‬

‫‪1‬‬

‫ميث‬

‫ميثان‬

‫‪CH4‬‬

‫الألكينات (ين)‬ ‫اال�سم‬

‫ال�صيغة‬

‫الألكاينات(�آين)‬ ‫اال�سم‬

‫ال�صيغة‬

‫‪2‬‬

‫�إيث‬

‫�إيثان‬

‫‪C2H6‬‬

‫�إيثين‬

‫‪C2H4‬‬

‫�إيثاين‬

‫‪C2H2‬‬

‫‪3‬‬

‫بروب‬

‫بروبان‬

‫‪C3H8‬‬

‫بروبين‬

‫‪C3H6‬‬

‫بروباين‬

‫‪C3H4‬‬

‫‪4‬‬

‫بيوت‬

‫بيوتان‬

‫‪C4H10‬‬

‫بيوتين‬

‫‪C4H8‬‬

‫بيوتاين‬

‫‪C4H6‬‬

‫‪5‬‬

‫بنت‬

‫بنتان‬

‫‪C5H12‬‬

‫بنتين‬

‫‪C5H10‬‬

‫بنتاين‬

‫‪C5H8‬‬

‫‪6‬‬

‫هك�س‬

‫هك�سان‬

‫‪C6H14‬‬

‫هك�سين‬

‫‪ C6H12‬هك�ساين ‪C6H10‬‬

‫‪7‬‬

‫هبت‬

‫هبتان‬

‫‪C7H16‬‬

‫هبتين‬

‫‪C7H14‬‬

‫هبتاين‬

‫‪C7H12‬‬

‫‪8‬‬

‫�أوكت‬

‫�أوكتان‬

‫‪C8H18‬‬

‫اوكتين‬

‫‪C8H16‬‬

‫اوكتاين‬

‫‪C8H14‬‬

‫‪9‬‬

‫نون‬

‫نونان‬

‫‪C9H20‬‬

‫نونين‬

‫‪C9H18‬‬

‫نوناين‬

‫‪C9H16‬‬

‫‪10‬‬

‫ديك‬

‫ديكان‬

‫‪C10H22‬‬

‫ديكين‬

‫‪C10H20‬‬

‫ديكاين‬

‫‪C10H18‬‬

‫‪35‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫‌ب ‪ -‬ت�سمية الهيدروكربونات المتفرعة ‪:‬‬ ‫كم ��ا ذكرنا �سابق ��ا �أن الألكانات قد تكون �سال�سل مت�صلة �أو متفرع ��ة وبذلك يح�صل ما �سبق �أن تحدثنا‬ ‫عن ��ه وه ��و ظاهرة الت�شكل وقد لج�أ الكيميائيون �إلى تمييز المت�ش ��كالت ب�إ�ضافة مقاطع �إلى �إ�سم الألكان مثل‬ ‫(�آيزو–نيو) كما في الأمثلة التالية ‪:‬‬

‫عـ ‪ -‬بيوتان‬ ‫�أيزو – بيوتان‬ ‫�أيزو – بنتان‬ ‫نيو – بنتان‬

‫عـ – بنتان‬

‫�إال �أن ازدياد عدد التفرعات في المت�شكالت جعل اال�ستمرار في هذه الطريقة �أمرا متعذر ًا ‪ ,‬وبات �ضروري ًا‬ ‫البحث عن طريقة منظمة لت�سمية المركبات الع�ضوية ‪.‬وقد قام االتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية‬ ‫الأيوب���اك )‪The International Union of pure and Applied chemistry (IUPAC‬‬ ‫ف ��ي جنيف بو�ضع �أنظم ��ة وقواعد محددة لت�سمية المركبات الع�ضوية ‪ .‬وباتب ��اع هذا النظام الدولي للت�سمية‬ ‫�سيكون لكل مركب ا�سم واحد يميزه عن بقية المركبات حيث يعطي هذا النظام �أ�سماء مختلفة لما يزيد عن‬ ‫مليونين مركب ع�ضوي كما ُيم ِّكن من �صياغة �أ�سماء لماليين المركبات الع�ضوية التي قد تكت�شف �أو ت�صطنع‬ ‫ف ��ي الم�ستقب ��ل ‪ ,‬وهو نظام ب�سيط �إلى ح ��د �أن الكيميائي المطلع على قواعده يتمك ��ن من و�ضع ا�سم لمركب‬ ‫جدي ��د ي�صادفه‪� ,‬أو يكتب ال�صيغة البنائية لمركب ما من االطالع على اال�سم النظامي له‪ .‬و�سنبد�أ بالتعرف‬ ‫عل ��ى بع� ��ض القواعد الأ�سا�سية لت�سمية الألكان والتي �ستكون الأ�سا� ��س الذي ن�ستند �إليه في ت�سمية المركبات‬ ‫الع�ضوية الأخرى كما �سيتبين لك في المقبل من الكتاب‪ .‬ولكن قبل �أن نتعرف على هذه القواعد من الأن�سب‬ ‫�أن نتع ��رف عل ��ى ما ي�سمى بالج ��ذور الألكيلية �أو المجموع ��ات الألكيلية التي ت�ساعدنا ف ��ي ت�سمية المركبات‬ ‫الع�ضوية المختلفة‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪36‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫�أ‬

‫الف�صل الأول‬

‫مجموعات الألكيل (الجذور االلكيليه) ‪:Alkyl Groups‬‬ ‫ب‬

‫دقق النظر في ال�صيغتين ال�سابقتين ثم �أجب ‪:‬‬ ‫‪ -1‬اكتب ال�صيغة الجزيئية لل�صيغتين( �أ و ب) ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ما الفرق بين ال�صيغتين ؟‬ ‫‪ -3‬ما ا�سم المركب �أ ؟‬ ‫‪ -4‬هل يمكن ا�شتقاق ا�سم لل�صيغة (ب) من ا�سم المركب(�أ) ؟‬ ‫ت�شت ��ق من الألكانات مجموعات تدعى �ألكيل يرمز لها بالرمز (‪ )R‬ويتم ذلك بحذف ذرة هيدروجين منها‪,‬‬ ‫وت�سم ��ى ه ��ذه المجموعات ب�إب ��دال المقطع الأخي ��ر (�آن) من ا�س ��م الألكانات بالمقطع (ي ��ل) فمثال ميثان‬ ‫(‪ )CH4‬ي�صب ��ح مثي ��ل (‪)CH3-‬و�إذا كان ع ��دد ذرات الكربون ف ��ي الألكان �أكثر من ذرتي ��ن فمن الممكن‬ ‫ا�شتق ��اق �أكث ��ر من مجموعة واحدة منه كما في حالة البر وبان ( ‪ )CH3 – CH2 – CH2‬ف�إنه من الممكن‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ا�شتق ��اق مجموعتين من ��ه وهي مجموعة بروبيل التي ت�شتق بح ��ذف ذرة هيدروجين طرفية من ذرة كربون‪1‬‬ ‫�أوم ��ن ذرة كرب ��ون ‪ ,2‬ومجموعة اي ��زو بروبيل التي ت�شتق بح ��ذف ذرة هيدروجين م ��ن ذرة الكربون رقم ‪,2‬‬ ‫وفيم ��ا يلي قائمة ب�أ�سماء �أهم المجموعات الم�شبعة من الألكانات الأربعة الأولى و�صيغها تك��ي عادة لمعظم‬ ‫متطلبات الت�سمية في هذه المرحلة ‪- :‬‬

‫نجد في �أ�سما المركبات �أن الرمز (عـ ) �إخت�صار لكلمة عادي ‪ normal‬ي�ستخدم �إذا كان‬ ‫المركب غير متفرع كما في حالة ( عـ ـ بيوتان ‪ ,‬عـ ـ بنتان ) ‪ ,‬وي�ضاف قبل اال�سم المقطع �أيزو –‪Iso‬‬ ‫�إذا كان المركب متفرعا وترتبط ذرة الكربون الطرفية بمجموعة ميثيل (‪ )CH3-‬على الأقل كما في‬ ‫حالة( �أيزو بيوتان �أيزو بنتان) بينما ي�ضاف قبل اال�سم المقطع نيو –‪� neo‬إذا كان المركب متفرع‬ ‫وترتبط ذرة الكربون الطرفية بثالث مجموعات ميثيل (‪ )CH3-‬على الأقل كمافي حالة نيو بنتان ‪.‬‬

‫‪37‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ا�سم الألكان‬

‫�صيغة الألكان‬

‫�صيغة مجموعة الألكيل الم�شتقة ا�سم مجموعة‬ ‫)‪ (R-‬الألكيل‬ ‫منه‬

‫ميثان‬

‫‪CH4‬‬

‫– ‪CH3‬‬

‫ميثيل‬

‫�إيثان‬

‫‪CH3 – CH3‬‬

‫– ‪CH3 – CH2‬‬

‫�إيثيل‬

‫بروبان‬

‫‪CH3 – CH2 – CH3‬‬

‫– ‪CH3 – CH2 – CH2‬‬ ‫‪CH3 – CH – CH3‬‬

‫بروبيل‬ ‫�آيزو بروبيل‬

‫–‪ CH3 – CH2 – CH2 – CH2‬بيوتيل‬ ‫‪CH3 – CH2 – CH2 – CH3‬‬ ‫‪ CH3 –CH – CH2 – CH3‬ثا – بيوتيل‬

‫بيوتان‬

‫�آيزو بيوتان‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3 – CH – CH3‬‬

‫–‪CH3 – CH – CH2‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3 – C – CH3‬‬

‫�آيزو بيوتيل‬ ‫ثا‪ -‬بيوتيل‬

‫‪CH3‬‬

‫‪ -1‬ت�سمية الألكانات المتفرعة تبعاً لنظام الأيوباك (‪: )IUPAC‬‬ ‫انظر �إلى اال�سم النظامي للمركب الآتي ‪:‬‬ ‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪CH‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪CH‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪3‬‬

‫‪4‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪ – 4 , 3 , 2‬ثالثي ميثيل هك�سان‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪38‬‬

‫‪CH2‬‬ ‫‪5‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪6‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫‪7‬‬

‫‪6‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪2‬‬

‫‪3‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪ -2‬ترقيم ذرات الكربون في �أطول �سل�سلة م�ستمرة ابتداء بالطرف الأقرب للتفرع بحيث ت�أخذ التفرعات‬ ‫(مجموعات الألكيل ) �أ�صغر عدد من الأرقام ‪.‬‬ ‫فف ��ي المركب ال�سابق رقمن ��ا �سل�سلة الكربون المختارة م ��ن اليمين �إلى الي�سار فظه ��رت التفرعات على‬ ‫المواق ��ع ( ‪� )4,3,2‬أم ��ا �إذا ت ��م الترقي ��م من الي�س ��ار �إلى اليمين ف�س ��وف تظهر التفرع ��ات على المواقع‬ ‫(‪ )5,4,3‬لذلك اعتمد الترقيم من اليمين �إلى الي�سار للح�صول على �أ�صغر مجموعة من الأرقام ‪.‬‬ ‫‪ -3‬تبد�أ عملية الت�سمية بكتابة �أرقام ذرات الكربون التى تحمل المجموعات المتفرعة و مع و�ضع فا�صلة‬ ‫(‪ ),‬بي���ن الأرق���ام وخط���اً ق�صي���راً (‪ )-‬بين الحروف الهجائي���ة وتنتهى با�سم الألكان لأط���ول �سل�سلة تم‬ ‫ترقيمها ‪.‬‬ ‫فمث�ل�ا المركب ال�سابق يحتوي على ثالث مجموعات ميثي ��ل(‪ )CH3-‬على المواقع (‪ )4,3,2‬في �سل�سلة‬ ‫الكربون ‪0‬‬ ‫‪� -4‬إذا وج���د �أكث���ر م���ن مجموع���ة �ألكيل واحدة ‪ُ ,‬يعط���ى كل منها رقما يحدد موقعها عل���ى �سل�سلة الكربون‬ ‫وترتب ح�سب الحروف الهجائية الإنجليزية ‪.‬‬

‫‪39‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫ ما مدلول الأرقام التي كتبت �أمام اال�سم ؟‬‫ لماذا ن�سب المركب للهك�سان بالرغم من �أن مجموع عدد ذرات الكربون فيه ت�سع ذرات ؟‬‫كما ذكرنا �سابقا �أن هناك قواعد �أ�سا�سية و�ضعت لت�سمية الألكانات ح�سب نظام �أيوباك (‪ )IUPAC‬وهذه‬ ‫القواعد هي ‪.:‬‬ ‫‪ -1‬البح���ث ع���ن �أطول �سل�سلة كربونية م�ستمرة ‪ ,‬وتحديد ا�سم الألكان وفق عدد ذرات الكربون الموجودة‬ ‫ف���ي ه���ذه ال�سل�سلة ‪� .‬إذا احتوى المرك���ب على �سل�سلتين كربونية من نف�س الطول يتم اختيار ال�سل�سلة‬ ‫التي تحمل �أكبر عدد من التفرعات (مثل مجموعات الألكيل) ‪.‬‬ ‫�أطول �سل�سلة م�ستمرة في المركب ال�سابق تحتوي على �ست ذرات كربون لذلك �سمي هك�سان ‪ ,‬ولي�س من‬ ‫ال�ض ��روري �أن تك ��ون ال�سل�سلة الم�ستمرة مكتوبة على �سطر �أفقي فف ��ي المركب التالي مثال تكون ال�سل�سلة‬ ‫الأطول من �سبع ذرات كربون (هبتان) لكن في ال�سل�سلة الأفقية �ست ذرات كربون فقط‪.‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫ف�إذا وجد في المركب مجموعة ميثيل على الموقع ‪ 2‬ومجموعة �إيثيل على الموقع‪ 3‬فترتب كما يلي‪:‬‬ ‫‪� -3‬إيثيل ‪ -2 -‬ميثيل ‪..‬‬ ‫‪ -5‬عندم���ا يوج���د �أكثر م���ن مجموعة �ألكيل متماثلة ف���ي ال�سل�سلة ت�ستخدم الألف���اظ الدالة على عددها‪,‬‬ ‫ثنائ���ي للدالل���ة عل���ى مجموعتين وثالث���ي للداللة على ث�ل�اث مجموعات ورباعي للدالل���ة على �أربع‬ ‫مجموعات وهكذا ‪..‬‬ ‫ففي المركب ال�سابق توجد ثالث مجموعات �ألكيل متماثلة ( ميثيل ‪ )CH3‬لذلك �سمي ثالثي ميثيل‪.‬‬ ‫‪ -6‬عندما توجد مجموعتان من مجموعات الألكيل على نف�س ذرة الكربون يكرر الرقم مع كل مجموعة‪.‬‬ ‫ف�إذا كان المركب يحتوي على مجموعتي ميثيل و �إيثيل على ذرة الكربون رقم (‪)3‬‬ ‫فيكتب اال�سم هكذا ‪� -3‬إيثيل – ‪ -3‬ميثيل ‪ ....‬و�إذا كان المركب يحتوي على مجموعتي ميثيل و على ذرة‬ ‫الكربون رقم (‪ )2‬فيكتب اال�سم هكذا ‪ - 2,2:‬ثنائي ميثيل ‪....‬‬

‫�إذا يكتب الألكان المتفرع كما يلي ‪:‬‬

‫رقم ذرة الكربون الحاملة للتفرع ثم ا�سم مجموعة الألكيل المتفرعة ثم ا�سم الألكان الذي يمثل‬ ‫�أطول �سل�سلة م�ستمرة من ذرات الكربون؛ مع مراعاة و�ضع خط (‪ )-‬بين الرقم واال�سم‪.‬‬

‫�سم المركبات الآتية باتباع قواعد �أيوباك (‪. )IUPAC‬‬

‫الحل ‪:‬‬ ‫‪ - 4،2،2‬ثالثي ميثيل بنتان‬

‫‪6‬‬

‫‪� 4‬إيثيل ‪ 2,2-‬ثنائي ميثيل هك�سان‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪40‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫‪4‬‬

‫‪ - 4.3‬ثنائي ميثيل هبتان‬

‫‪8‬‬

‫‪7‬‬

‫‪1‬‬

‫‪6‬‬

‫‪5‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫‪7‬‬

‫‪6‬‬

‫‪5‬‬

‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪4‬‬

‫‪3‬‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪ -4‬بروبيل ‪ -4-‬ميثيل �أوكتان‬

‫‪� -1‬سم المركبين الآتيين تبعاً لنظام ‪: IUPAC‬‬

‫‪...........................‬‬

‫‪...........................‬‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية للمركب ( ‪� -5‬إيثيل ‪ -3 , 2-‬ثنائي ميثيل هبتان) ‪.‬‬

‫‪ -3‬اكت�شف الخط�أ في ا�سم الألكان الآتي‪ ,‬ثم اكتب �صيغته البنائية ‪ ,‬و �س ِّمه بالطريقة النظامية ‪:‬‬ ‫‪� -4‬إيثيل ‪ -4-‬ميثيل بنتان‬

‫‪41‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫هن���اك ع���دة طرق ت�سمى بها المركبات الع�ضوية ويعرف اال�سم با�سم الطريقة التى ي�شتق منها‬ ‫كما يلي‬ ‫�أ�سم���اء من�سوب���ة �إل���ى الم�صدر ‪ :‬كل ا�سم منها يدل على م�صدر المرك ��ب �أو �صفة معينة فيه فمث ًال‬ ‫‪ HCOOH‬ي�سمى حم�ض النمل (الفورميك) ن�سبة �إلى النمل وتعني باللغة الالتينية فورما ‪.‬‬ ‫�أ�سماء من�سوبة �إلى العائلة ‪ :‬ويدل كل ا�سم من هذه الأ�سماء على العائلة التى ينتمي �إليها المركب‬ ‫مثل ‪ CH3OH‬ينتمي �إلى عائلة الأغوال ولذلك ي�سمى غول ميثيلي ‪.‬‬ ‫�أ�سم���اء نظامي���ة ‪ :‬وهي التى و�ضع قواع ��د �إ�شتقاقها الإتحاد الدولي للكيمي ��اء البحتة �أو التطبيقية‬ ‫‪. IUPAC‬‬

‫‪ -2‬ت�سمية الألكينات والألكاينات تبعاً لنظام الأيوباك (‪:)IUPAC‬‬ ‫تتبع في ت�سمية الألكينات والألكاينات المتفرعة نف�س القواعد الم�ستخدمة في ت�سمية الألكانات بالإ�ضافة‬ ‫�إلى ما يدل على وجود الرابطة الثنائية �أو الثالثية ويمكن تلخي�ص القواعد كما يلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬البحث عن �أطول �سل�سلة م�ستمرة تحوي الرابطة الثنائية �أو الثالثية‪ ,‬وتحديد ا�سم الألكين �أو الألكاين‬ ‫وفق عدد ذرات الكربون الموجودة في هذه ال�سل�سلة ‪.‬‬ ‫‪ -2‬نرق ��م ال�سل�سلة من الطرف القريب للرابطة الثنائية �أو الثالثية بغ�ض النظر عن تفرعات مجموعات‬ ‫االلكيل ‪ ,‬حتى ت�أخذ ذرتا الكربون المرتبطتان بالرابطة الثنائية �أو الثالثية �أقل عدد ممكن من الأرقام ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ي�ش ��ار �إل ��ى مو�ضع الرابطة الثنائي ��ة �أو الثالثية با�ستخ ��دام الرقم الأ�صغر من رقم ��ي ذرتي الكربون‬ ‫المرتبطتين بالرابطة الثنائية �أو الثالثية ‪ ,‬فمث ًال في المركب –‪ – C – C = C – C – C‬تقع‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫الرابط ��ة الثنائي ��ة بين ذرتي كربون(‪ )3-2‬ولك ��ن عند كتابة ا�سم المركب ي�ش ��ار �إلى مو�ضع الرابطة‬ ‫با�ستخدام الرقم (‪.)2‬‬ ‫‪ -4‬ت�سمى المجموعات الألكيلية المتفرعة كالمعتاد وي�شار �إلى موا�ضعها ب�أرقام ذرات الكربون التي ت�صل‬ ‫بها هذه المجموعات مع مراعاة ترتيبها هجائيا ‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪42‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫�إذن يكتب �أ�سم الألكين �أو الألكاين كما يلي ‪:‬‬

‫رق���م ذرة الكرب���ون الحاملة للتفرع (�إن وجد) ثم ا�سم المجموعات المتفرعة ثم رقم ذرة الكربون‬ ‫ال���ذي ي�شي���ر �إلى مو�ضع الرابطة الثنائية �أو الثالثية ثم ا�سم الألكين �أو الألكاين الممثل لأطول‬ ‫�سل�سل���ة م���ع مراع���اة و�ضع خط ق�صير (‪ )-‬بين رق���م وا�سم التفرع �أو الرابط���ة الثنائية والثالثية‪.‬‬ ‫�سم الألكينات والألكاينات التالية ح�سب قواعد �أيوباك (‪:)IUPAC‬‬

‫الحل ‪:‬‬ ‫الألكاينات‬

‫الألكينات‬ ‫‪CH3 – CH2 – CH = CH2‬‬

‫‪CH3 – CH2 – C C – CH3‬‬

‫‪ - 1‬بيوتين‬

‫‪ -2‬بنتاين‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪3‬‬

‫‪1‬‬

‫‪4‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪ - 2‬بيوتين‬

‫‪7‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3 – CH – CH2 – CH2 – CH = CH2‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪4‬‬

‫‪3‬‬

‫‪ -5‬ميثيل هك�سين‬

‫‪6‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3 – C = C - CH3‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪5‬‬

‫‪6‬‬

‫‪3‬‬

‫‪4‬‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪ -6.4‬ثنائي ميثيل – ‪ -2‬هبتاين‬ ‫‪CH3‬‬

‫‪CH3 – C – CH2 – C CH‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪ -4,4‬ثنائي ميثيل بنتاين‬

‫‪CH3– C C – CH – CH2-CH3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪6‬‬

‫‪CH2 – CH3‬‬ ‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪CH3 – C C – CH CH2 – CH CH3‬‬

‫‪4‬‬

‫‪5‬‬

‫‪2‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3 – CH = CH – CH3‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪CH2– CH3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪� -4‬إيثيل ‪-2 -‬هك�ساين‬

‫‪ - 3,2‬ثنائي ميثيل ‪ - 2-‬بنتين‬

‫‪43‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الأول‬

‫‪ -5‬يمي ��ز ا�سم الألكين بمقطع (ين) مح ��ل (ان) من الألكان‪ ,‬كما يميز ا�س ��م الألكاين بمقطع (اين) محل‬ ‫(ان) من الألكان‪.‬‬


‫الروابط والخوا�ص في المركبات الع�ضوية‬

‫الف�صل الأول‬

‫مالحظة‪ :‬ت�سمى تفرعات عنا�صر مجموعة الهالوجينات ب�إ�ضافة حرف الواو �إلى ا�سم العن�صر‬ ‫فمثال‪ :‬كلورو‪ ,‬برومو‪....... ,‬‬

‫‪ -1‬اكتب ال�صيغة البنائية لكل مما يلي ‪:‬‬ ‫(�أ) ‪ -4‬ايثيل ‪ -2 -‬ميثيل ‪ -2 -‬هك�سين‬ ‫(ب) ‪-5‬ميثيل ‪ -3 -‬هبتاين‬ ‫‪ -2‬اكتب �أ�سماء المركبات التاليةتبعاً لنظام (‪: )IUPAC‬‬ ‫‪CH3 CH3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3 - C = C - CH3‬‬ ‫ ‪,‬‬

‫‪CH3-CH-C CH‬‬

‫‪CHBr=CHBr‬‬

‫‪C -CH2-CH2-CHCl –CH3 ,‬‬

‫‪CH3- C‬‬

‫‪ -3‬بين وجه الخط�أ في ت�سمية المركبين الآتيين ‪ ,‬ثم �أعد ت�سميتهما ح�سب نظام(‪:)IUPAC‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪CH3 – CH – CH2 – CH2 – C = CH‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫‪ -2‬ميثيل ‪ -5-‬هك�ساين‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3 – C – CH2 – C CH‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪44‬‬

‫‪ -4،4‬ثنائي ميثيل ‪ -2-‬بنتاين‬


‫�أ�سئلة الف�صل الأول‬ ‫�س‪� : 1‬ضع عالمة �صح ( ✓ ) �أمام العبارة ال�صحيحة وعالمة خط�أ ( ✗ ) �أمام العبارة‬ ‫الخاطئة مع ت�صحيح الخط�أ ‪:‬‬ ‫�أ ‪ -‬ترتبط ذرات الهيدروجين مع ذرات الكربون دائم ًا بروابط �أحادية‪.‬‬ ‫ب‪ -‬تتكون المركبات الع�ضوية في الخاليا الحية بت�أثير القوة الحيوية‪.‬‬ ‫جـ‪ -‬كل مركب يحتوي على عن�صر الكربون �ضمن عنا�صرة يعتبر مركب ع�ضوي‪.‬‬ ‫د‪ -‬تذوب معظم المواد الع�ضوية في البنزين‪.‬‬ ‫هـ‪ -‬يمكن تح�ضير مواد ع�ضوية ذات خوا�ص محددة في المختبرات‪.‬‬ ‫و‪ -‬المجاالت الإلكترونية لذرة الكربون الداخلة في الأ�ستيلين من نوع ‪.SP3‬‬

‫�س‪� : 2‬إختر الإجابة ال�صحيحة فيما يلي ‪:‬‬

‫‪ -1‬جميع ال�صيغ التالية تمثل مركباً هيدروكربونياً ما عدا‪:‬‬ ‫ب)‬

‫�أ ) ‪)CH3)3CH‬‬

‫ج ) ‪CH4‬‬

‫‪CH3CH3‬‬

‫د)‬

‫‪CH3OH‬‬

‫‪ -2‬الحلقة غير المتجان�سة من بين الحلقات التالية هي‪:‬‬ ‫�أ )‬

‫جـ )‬

‫ب)‬

‫د)‬

‫‪ -3‬جميع محاليل المركبات التالية ال تو�صل الكهرباء ما عدا‪:‬‬ ‫�أ ) ‪NaCl‬‬

‫جـ ) ‪C2H2‬‬

‫ب ) ‪C2H5‬‬

‫د)‪C2H4‬‬

‫‪ -4‬العالم الذى ق�سم المواد �إلى ثالثة �أق�سام ح�سب م�صدرها هو‪:‬‬ ‫�أ ) �شيل‬

‫جـ ) لمري‬

‫ب ) فوهلر‬

‫‪ -5‬ال�صيغة‪ C - (CH3)3‬تمثل جذر‪:‬‬ ‫�أ ) ثل – بيوتيل‬

‫ب ) ‪ -‬ثا – بيوتيل‬

‫جـ ) عـ ‪ -‬بيوتيل‬

‫د) برزيليو�س‬ ‫د) �آيزوبيوتيل‬

‫‪ -6‬المركب غير الع�ضوى من بين المركبات التالية هو‪:‬‬ ‫�أ )‬

‫‪CO2‬‬

‫جـ ) ‪C2H6‬‬

‫ب) ‪C2H5OH‬‬

‫د) ‪CH3NH2‬‬

‫‪ -7‬الجزيء الذي لة �شكل م�ستقيم مما يلي هو‪:‬‬ ‫�أ ) ‪C3H8‬‬

‫جـ ) ‪C3H4‬‬

‫ب) ‪C3H6‬‬

‫‪45‬‬

‫د) ‪C2H6‬‬


‫)‬

‫�س‪ :3‬اكتب �أكبر عدد من المت�شكالت لل�صيغة ‪ C4H10O‬؟ ثم حدد نوع الت�شكل (بنائي‪ ,‬وظيفي)‬ ‫�س‪ :4‬اذكر المفهوم �أو الم�صطلح العلمي الذى تدل عليه كل عبارة مما يلي‪:‬‬ ‫�أ‌‪ -‬اتفاق مركبات ع�ضوية في �صيغة جزيئية واحدة واختالفها في ال�صيغة البنائية ‪.‬‬ ‫ب‌‪ -‬الطريقة الحديثة لت�سمية المركبات الع�ضوية ‪.‬‬ ‫جـ مركبات هيدروكربونية تحتوى جزيئاتها على روابط ثنائية ‪.‬‬ ‫د‌‪ -‬ت�شتق من الألكانات بنزع ذرة هيدروجين ‪.‬‬

‫�س‪� :5‬أي من التفاعلين التاليين �أ�سرع ؟ ولماذا ؟‬ ‫‪2CH3ONa + H2‬‬

‫‪2NaOH + H2‬‬

‫‪CH3OH + 2Na‬‬

‫‪2H2O + 2Na‬‬

‫�س‪ :6‬اكتب �صيغ المجموعات الوظيفية التالية ‪:‬‬ ‫�أ ) الهيدروك�سيل‬

‫جـ) كربونيل‬

‫ب) الكربوك�سيل‬

‫د) الأمينات‬

‫�س‪:7‬ك���م يبل���غ عدد رواب���ط �سيجما وروابط باي في كل م���ن المركبات التالية مع بيان‬ ‫نوع المجاالت الداخلة في تكوين هذه الروابط ‪:‬‬ ‫�أ) ‪C - CH2 - CH3‬‬

‫ب ) ‪CH3 - CH = CH2‬‬

‫‪HC‬‬

‫�س‪�:8‬صنف المركبات التالية �إلى مركبات قطبية و غير قطبية؛ مع تف�سير ذلك؟‬ ‫�أ)‬

‫ب) ‪CH3 NH2‬‬

‫‪CH3CH2F‬‬

‫جـ) ‪CH3OH‬‬

‫د) ‪CH3 CH3‬‬

‫�س‪: 9‬اكتب �صيغ و�أ�سماء الجذور الم�شتقة من البنتان ‪.‬‬ ‫�س‪ : 10‬اكتب �أ�سماء المركبات التالية تبعاً لنظام ‪- : IUPAC‬‬ ‫–‬

‫‪Br‬‬ ‫�أ) ‪CH3-C =CH2‬‬

‫ب) ‪CH2Cl-CH2Cl‬‬

‫جـ) ‪CH3 – C =C –CHBr- CH3‬‬

‫–‬ ‫–‬

‫د)‬

‫‪H CH3‬‬

‫�س‪ : 11‬اكتب ال�صيغة البنائية لكل من المركبات التالية ‪:‬‬

‫ج ) ‪–4,3,3‬ثالثي ميثيل‪ -‬بنتاين‬ ‫ب) ‪ – 2,2‬ثنائي ميثيل بيوتان‬ ‫�أ ) ‪ – 2‬ميثيل بنتان‬ ‫و ) ‪ – 7،7،7‬ثالثي كلورو – ‪– 3‬ميثيل – ‪ – 3‬هبتين‬ ‫د ) �إيثيل بنزين هـ ) بيوتان حلقي‬

‫‪46‬‬


‫�س‪:12‬و�ضح الفرق بين ٍّ‬ ‫كل من‪:‬‬ ‫�أ ‪� -‬سل�سلة م�ستمرة ومتفرعة مع ذكر مثال ‪.‬‬ ‫ب‪ -‬هبتين ‪ ,‬هبتاين ‪ ,‬هبتان من حيث �شكل الجزيء ‪.‬‬ ‫جـ ‪ -‬ال�صيغة الجزيئية وال�صيغة البنائية مع ذكر مثال ‪.‬‬

‫�س‪:13‬كل من الأ�سماء التالية خاطئ؛ بين وجه الخط�أ و�أعط اال�سم ال�صحيح‪:‬‬ ‫�أ‌ ) ‪ - 2,2,1,1‬رباعى ميثيل �إيثاين‬ ‫ب‌ ) ‪ - 1‬ميثيل ‪ -1 -‬هبتين‬ ‫جـ ) ‪ -3‬ميثيل ‪ -2 -‬بيوتين‬ ‫د) ‪ -2‬ميثيل ‪ -3-‬ميثيل بنتان‬

‫�س‪�:14‬ص ِّن���ف المركب���ات الهيدروكربونية الممثله بال�صي���غ الآتية�إلى المجموعة التي‬ ‫تنتمي �إليها‪:‬‬ ‫‪CH3C=C-CH3‬‬

‫‪CH3-CH2-CH3‬‬

‫‪CH3-CH=CH2‬‬

‫�س‪:15‬م���ا ع���دد المجاالت المهجنة الناتجة من تهجين المجاالت الذرية التالية؟ مع‬ ‫ذكر رمز كل منها والزاويةالمح�صورة بينها في كل حالة‪.‬‬ ‫�أ‪ -‬مدار واحد ‪ S‬مع مدارين ‪P‬‬ ‫ب‪ -‬مدار واحد ‪ S‬مع مدار واحد ‪P‬‬ ‫جـ‪ -‬مدار واحد ‪ S‬مع ثالثة مدارات ‪P‬‬

‫‪47‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية‬ ‫والأروماتية‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تميز بين �أ�صناف الهيدروكربونات و�صيغها العامة ‪.‬‬ ‫‪ -2‬تقارن بين �أ�صناف الهيدروكربونات من خالل خوا�صها الفيزيائية والكيميائية ‪.‬‬ ‫‪ -3‬تو�ضح طرق تح�ضير ٍّ‬ ‫كل من الميثان والإيثيلين والأ�سيتيلين ‪.‬‬ ‫‪ -4‬تذكر �أهم ا�ستعماالت الهيدروكربونات الأليفاتية ‪.‬‬ ‫‪ -5‬تكتب ال�صيغة العامة للهيدروكربونات الأروماتية ( العطرية ) مع ذكر �أمثلة ‪.‬‬ ‫‪ -6‬تو�ضح طريقة تح�ضير البنزين و�أهم خوا�صه الفيزيائية والكيميائية ‪ .‬‬

‫‪48‬‬


‫المقدمة‬ ‫الألكانات (‪: )The Alkanes‬‬ ‫ت�سمى المركبات التي تت�ألف منها مجموعة الهيدروكربونات الم�شبعة الألكانات ‪� alkanes‬أو البرافينات‬ ‫‪ ,paraffin‬تحتوي هذه المركبات با�ستثناء الميثان على �سال�سل من ذرات الكربون مت�صلة ببع�ضها البع�ض‬ ‫بوا�سط ��ة روابط �أحادي ��ة ‪ ,‬و�أب�سط هذه المركبات تل ��ك التي تقع كافة ذرات الكربون فيه ��ا في �سل�سلة واحد‬ ‫تع ��رف با�سم الألكانات م�ستقيم ��ة ال�سل�سلة (العادية ‪� ,)normal‬أما الألكان ��ات الأكثر تعقيدا فتحتوي على‬ ‫�سال�سل متفرعة ويطلق عليها الألكانات متفرعة ال�سل�سلة ‪.Branched Chain‬‬ ‫والج ��دول التال ��ي يو�ضح الأ�سماء وال�صيغ الجزيئية والتف�صيلية للمركب ��ات الع�شرة الأولى من الألكانات‬ ‫العادية (غير المتفرعة)تم ترتيبها بموجب تزايد عدد ذرات الكربون ‪:‬‬ ‫ال�صيغة التف�صيلية‬

‫ال�صيغة الجزيئية‬

‫‪CH4‬‬

‫‪CH4‬‬

‫‪CH3CH3‬‬

‫‪C2H6‬‬

‫‪CH3CH2CH3‬‬

‫‪C3H8‬‬

‫‪CH3(CH2)2CH3‬‬

‫‪C4H10‬‬

‫‪CH3(CH2)3CH3‬‬

‫‪C5H12‬‬

‫‪CH3(CH2)4CH3‬‬

‫‪C6H14‬‬

‫‪CH3(CH2)5CH3‬‬

‫‪C7H16‬‬

‫‪CH3(CH2)6CH3‬‬

‫‪C8H18‬‬

‫‪CH3(CH2)7CH3‬‬

‫‪C9H20‬‬

‫‪CH3(CH2)8CH3‬‬

‫‪C10H22‬‬

‫جدول ( ‪� ) 1-2‬أ�سماء و�صيغ الألكانات الع�شرة الأولى‬

‫‪49‬‬

‫اال�سم‬ ‫ميثان‬ ‫�إيثان‬ ‫بروبان‬ ‫بيوتان‬ ‫بنتان‬ ‫هك�سان‬ ‫هبتان‬ ‫اوكتان‬ ‫نونان‬ ‫ديكان‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫من خالل النظر �إلى الجدول ال�سابق �أجب عما يلي ‪:‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫ ما العالقة بين عدد ذرات الكربون والهيدروجين في تلك المركبات ؟‬‫ ما الفرق بين عدد الذرات لأي مركبين متتاليين ‪ ,‬وهل يتغير هذا الفرق ؟‬‫لعل ��ك الحظت �أن هناك عالقة بين ع ��دد ذرات الكربون والهيدروجين في كل م ��ن المركبات الموجودة‬ ‫في الجدول ‪ ,‬ف�إذا رمزنا �إلى عدد ذرات الكربون بالرمز (‪� )n‬سنجد �أن عدد ذرات الهيدروجين يزيد على‬ ‫مثلي(‪ )n‬بمقدار (‪� )2‬أي (‪ )2n +2‬وبذلك يمكن ا�شتقاق �صيغة عامة للألكانات وهي (‪ ,)CnH2n+2‬كما‬ ‫�أن كل مركب يختلف عن المركب الذي يليه بمقدار ثابت من الذرات وهو (‪� )CH2‬إن مثل هذه ال�سل�سلة من‬ ‫المركبات التي تمثلها �صيغة عامة ‪ ,‬وتختلف كل مركباتها عن المركب الذي يليه �أو ي�سبقه بمقدار ثابت من‬ ‫الذرات تعرف ب�سل�سلة مقارنة ‪ ,‬وهي ت�شترك في معظم خوا�صها الكيميائية وتتدرج في خوا�صها الفيزيائية ‪.‬‬ ‫ويج ��در بنا التنبيه هنا �إلى �أن هذه ال�صيغة العام ��ة (‪� )CnH2n+2‬إنما هي للألكانات المفتوحة �أما �إذا‬ ‫كانت الألكانات حلقية ف�ستختلف تلك ال�صيغة قلي ًال‪.‬‬

‫(‪ )1 - 2‬بناء نموذج فراغي للألكانات‪.‬‬ ‫با�ستخ���دام نم���اذج ال���ذرات؛ اعم���ل نم���اذج فراغي���ة لجزيئ���ات مخت���ارة للألكان���ات كم���ا ف���ي‬ ‫الأ�شكال التالية ‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪50‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫‪� )1‬أوجد ال�صيغة الجزيئية لألكان يحتوي على ‪ 12‬ذرة كربون ؟‬ ‫ار�سم ثالث �صيغ بنائية ثم �سمها وفق نظام ‪IUPAC‬‬

‫‪� )3‬أي ال�صيغ الآتية تمثل �ألكاناً‪.‬لماذا ؟‬ ‫‪C20H38 , C11H22 , C9H18 , C15H32‬‬

‫م�صادر الألكانات ‪:‬‬ ‫يعتبر النفط والغاز الطبيعي من �أهم م�صادر الألكانات كما يعتبر الفحم الحجري الم�صدر الثاني‬ ‫م ��ن حي ��ث الأهمية ‪ .‬يتكون الغاز الطبيعي من الألكانات التي له ��ا درجات غليان منخف�ضة حيث يوجد‬ ‫الميثان ب�شكل رئي�سي يليه الإيثان والبر وبان والبيوتان ب�شكل �أقل وتتغير ن�سبة وجود تلك المركبات في‬ ‫الغ ��از الطبيعي من حقل لآخر ويمكن ف�صل ه ��ذه الغازات بالتبريد وتحويل بع�ضها �إلى الحالة ال�سائلة‬ ‫نظ ��را لالخت�ل�اف الكبير في درج ��ة غليانها ‪�.‬أما النفط فيمك ��ن ف�صله �إلى �أج ��زاء بوا�سطة التقطير‬ ‫التجزيئي ‪ .‬هذه الأجزاء مكونة من خليط معقد من الألكانات ي�صعب ف�صلها لتقارب درجات غليانها‪.‬‬ ‫وتجدر الإ�شارة �إلى �أن النفط يحتوي عاد ًة على مكونات الغاز الطبيعي مذابة فيه ‪ ,‬بينما الغاز الطبيعي‬ ‫توجد مكوناته على �شكل غازات جافة غير مختلطة بالنفط ‪.‬‬

‫‪51‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪ )2‬ما عدد ذرات الهيدروجين في �ألكان ذي �سل�سلةمفتوحة يحتوي على ‪ 100‬ذرة كربون ؟‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للألكانات ‪Physical Properties of Alkanes‬‬

‫الف���ل الثاني‬

‫عرف ��ت �سابق ��ا �أن الألكانات تمث ��ل �سل�سلة مقارنة حيث يختل ��ف كل مركب فيها ع ��ن المركب الذي يليه‬ ‫بمق ��دار ثاب ��ت من الذرات ه ��و (‪ )CH2‬ونتيجة لذلك تختلف ف ��ي خوا�صها الفيزيائية مث ��ل ‪ :‬درجة الغليان‬ ‫ودرجة االن�صهار‪ ,‬والكثافة‪ ,‬والذائبية ‪.‬‬ ‫والجدول التالي يو�ضح بع�ض الخوا�ص الفيزيائية للألكانات الثمانية الأولى غير المتفرعة ‪.‬‬ ‫الحالة‬ ‫الفيزيائية‬ ‫غاز‬

‫ال�صيغة‬ ‫الجزيئية‬ ‫‪CH4‬‬

‫درجة‬ ‫الغليان( ْم)‬ ‫‪161.5-‬‬

‫درجة‬ ‫االن�صهار( ْم)‬ ‫‪182-‬‬

‫الكثافة‬ ‫(جم‪�/‬سم‪)3‬‬ ‫‪0.4‬‬

‫�إيثـان‬

‫غاز‬

‫‪C2H6‬‬

‫‪88.9-‬‬

‫‪183-‬‬

‫‪0.57‬‬

‫بروبـان‬

‫غاز‬

‫‪C3H8‬‬

‫‪42-‬‬

‫‪190-‬‬

‫‪0.59‬‬

‫بيوتـان‬

‫غاز‬

‫‪C4H10‬‬

‫‪0.5 -‬‬

‫‪138-‬‬

‫‪0.60‬‬

‫بنتـان‬

‫�سائل‬

‫‪C5H12‬‬

‫‪36‬‬

‫‪126-‬‬

‫‪0.63‬‬

‫هك�سـان‬

‫�سائل‬

‫‪C6H14‬‬

‫‪69‬‬

‫‪95-‬‬

‫‪0.66‬‬

‫هبتـان‬

‫�سائل‬

‫‪C7H16‬‬

‫‪98‬‬

‫‪91-‬‬

‫‪0.68‬‬

‫�أوكتـان‬

‫�سائل‬

‫‪C8H18‬‬

‫‪126‬‬

‫‪57-‬‬

‫‪0.70‬‬

‫ا�سم الألكان‬ ‫ميثـان‬

‫جدول (‪ ) 2-2‬درجات غليان وان�صهار الألكانات الثمانية الأولى‬

‫‪ -1‬درجات الغليان واالن�صهار ‪:‬‬ ‫من خالل الجدول ال�سابق �أجب على مايلي ‪:‬‬ ‫ ماذا تالحظ على درجات غليان وان�صهار الألكانات ‪ ,‬مع ذكر ال�سبب ؟‬‫ ما العالقة بين عدد ذرات الكربون في جزيء الألكان ودرجة غليانه ؟‬‫ ما هي توقعاتك حول درجات غليان وان�صهار الألكانات المتفرعة ؟‬‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪52‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫ لماذا بر�أيك يكون الإيثان في الحالة الغازية ‪ C2H6‬بينما الأوكتان ‪ C8H18‬في الحالة ال�سائلة‬‫�أما �أيكو�سان ‪ C20H42‬في الحالة ال�صلبة ؟‬

‫‪ -1‬تعل���م �أن درج���ة غليان الم���اء (‪◦100‬م) �أما درجة غليان الميث���ان (‪◦161.5-‬م) بالرغم من �أن‬ ‫الكتلة الجزيئية لهما متقاربة‪ .‬كيف تف�سر هذا االختالف؟‬

‫‪ -2‬رتب الألكانات التالية ت�صاعدياً ح�سب درجة غليانها معل ً‬ ‫ال ال�سبب‬ ‫‪C3H8 . C8H18 . C2H6 . C7H16‬‬

‫‪53‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫لعلك الحظت �أن درجات غليان وان�صهار الألكانات ب�شكل عام منخف�ضة ويرجع ال�سبب في ذلك �إلى �أنها‬ ‫جزيئات غير قطبية فتكون قوى التجاذب بينها �ضعيفة فال يلزم �إال القليل من الطاقة لإبعاد الجزيئات عن‬ ‫بع�ضها البع�ض عند التحول من حالة �إلى �أخرى ‪.‬‬ ‫كم ��ا الحظن ��ا �أن هناك عالق ��ة طردية بين عدد ذرات الكرب ��ون (الكتلة الجزيئية ) ف ��ي الألكان ودرجة‬ ‫غليان ��ه فكلما ازدادت الكتل ��ة الجزيئية للألكان تزداد الطاقة الالزمة للتغل ��ب على قوى التجاذب ال�ضعيفة‬ ‫بي ��ن الجزيئات لتحريكها و�إبعادها عن بع�ضها البع�ض ‪.‬وتجدر الإ�شارة �إلى �أن درجة الغليان واالن�صهار تقل‬ ‫كلما زاد عدد التفرعات في ال�سل�سلة الأ�سا�سية لذرات الكربون ‪.‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫‪ -2‬الكثافة ‪:‬‬ ‫الحظن ��ا من الج ��دول (‪� )2-2‬أن الألكان ��ات تمتاز بانخفا�ض كثافته ��ا ‪ ,‬وبالرغم م ��ن �أن الكثافة تزداد‬ ‫بازدياد عدد ذرات الكربون �إال �أنها دائما �أقل من الواحد(�أي �أقل من كثافة الماء)‪.‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫لماذا يطفو النفط فوق �سطح الماء ؟‬

‫‪ -3‬الذائبية ‪:‬‬ ‫تعتمد ذائبية المواد في بع�ضها البع�ض على وجود تجاذب بين جزيئات المذاب والمذيب ‪ ,‬لذا ف�إن الألكانات‬ ‫ال تذوب في المذيبات القطبية مثل الماء نظرا لكونها غير قطبية والماء كما هو معلوم قطبي‪ ,‬ولكنها تذوب في‬ ‫مذيبات غير قطبية �أو ذات قطبية منخف�ضة مثل ‪ :‬الزيوت والدهون والبنزين ورابع كلوريد الكربون والكلوروفورم‬ ‫والهيدروكربونات الأخرى ‪.‬‬

‫لماذا ال تظهر ال�صيغة القطبية في الألكانات ؟‬

‫الخوا�ص الكيميائية للألكانات ‪:Chemical Properties of Alkanes‬‬ ‫ ماهي الروابط المميزة للألكانات ؟‬‫ ما �أثر هذه الروابط على الخوا�ص الكيميائية للألكانات ؟‬‫تمت ��از الألكان ��ات بوج ��ود الرواب ��ط ‪ – C – C – – C – H‬وهي روابط ت�ساهمي ��ة قوية غير قطبية‬ ‫م ��ن ن ��وع �سيجما( )‪ ,‬لذلك تمتاز ب�أنها مركبات غير ن�شطة كيميائي ًا وتتفاعل مع مواد محدودة كما تحتاج‬ ‫�إل ��ى ظروف غير عادية لتفاعلها وعموم ًا تت�شابه الألكانات ف ��ي خوا�صها الكيميائية نظر ًا لت�شابهها في �أنواع‬ ‫الذرات والروابط المكونة لها‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪54‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫ومن �أهم التفاعالت التي تميز الألكانات ما يلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تفاعل االحتراق‪:‬‬

‫لهب‬

‫‪CO2 + 2H2O + Energy‬‬

‫‪CH4 + 2O2‬‬

‫‪ -2‬تفاعل الهلجنة ‪:Halogenation‬‬ ‫تتفاعل الألكانات مع البروم والكلور في وجود ال�ضوء �أو الحرارة كم�صدر للطاقة لينتج بروميد �أو كلوريد‬ ‫الألكيل على التوالي ‪ ,‬ويمكن تو�ضيح ذلك من خالل المثال التالي ‪:‬‬

‫‪+ HCl‬‬

‫‪C2H5Cl‬‬

‫كلوريد الهيدروجين كلوريد الإيثيل‬

‫حرارة‬ ‫�ضوء‬

‫‪C2H6 + Cl2‬‬ ‫كلور‬

‫�إيثان‬

‫من خالل التفاعل ال�سابق‬ ‫تك�سرت ؟ ما الروابط التى تكونت ؟‬ ‫ ما الروابط التى َّ‬‫ ا�ستخدم نماذج الذرات لتمثيل التفاعل ال�سابق‪ .‬ما نوع التفاعل ؟‬‫نالح ��ظ �أن ��ه خ�ل�ال التفاعل ُك�س ��رت رابطة بين الكرب ��ون والهيدروجين في الإيث ��ان ورابطة بين الكلور‬ ‫والكلور في جزيء غاز الكلور بفعل الطاقة ال�ضوئية (�ضوء ال�شم�س) �أو الحرارة ‪ .‬وتكونت رابطة بين الكربون‬ ‫والكل ��ور ورابطة �أخرى بين الكل ��ور والهيدروجين ‪� .‬أي حدث تفاعل ا�ستبدال بين ذرة هيدروجين في الألكان‬ ‫وذرة كلور في جزيء الكلور‪.‬‬ ‫ويمك ��ن �أن ي�ستم ��ر هذا التفاع ��ل حتى ت�ستبدل جمي ��ع ذرات الهيدروجي ��ن وتتكون العديد م ��ن النواتج ذات‬ ‫اال�ستعماالت المتعددة كما نرى ذلك عند درا�سة تفاعالت الميثان ‪.‬‬

‫‪55‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫تتفاع ��ل الألكان ��ات مع كمي ��ة وافرة من الأك�سجين حي ��ث تنك�سر رواب ��ط (‪ )C – H‬وروابط (‪)C – C‬‬ ‫ويتح ��ول الكرب ��ون �إلى ثاني �أك�سيد الكرب ��ون ويتحول الهيدروجين �إلى ماء ‪ ,‬وتنطل ��ق كمية كبيرة من الطاقة‬ ‫الحرارية التي ي�ستفاد منها في احتراق �أنواع الوقود المختلفة �إما للتدفئة �أو لتحريك الآالت �أو توليد الكهرباء‬ ‫�أو ت�شغيل ال�سيارات والقطارات والم�صانع المختلفة ‪ ,‬ويمكن تمثيل تفاعل احتراق الألكانات بالمعادلة الآتية ‪:‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫لماذا ال يتفاعل ك ٌّل من الفلور واليود مع الألكانات عند درجات الحرارة العادية ؟‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪ -1‬م ِّثل لتفاعلي االحتراق واال�ستبدال بمعادالت عامة ‪.‬‬

‫‪ -2‬اكت���ب تعريف���اً علمياً لتفاعل اال�ستبدال ثم اكتب كاف���ة النواتج التي يمكن الح�صول عليها من‬ ‫تفاعل الكلور مع البروبان مع ت�سمية النواتج ‪.‬‬

‫الطرق العامة لتح�ضير الألكانات ‪:‬‬ ‫هناك الكثير من الطرق العامة لتح�ضير الألكانات نذكر منها ما يلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬هدرجة الألكينات ‪:Hydrogination‬‬ ‫حي ��ث يتم �إ�ضاف ��ة الهيدروجين �إلى الألكينات في وجود حفَّاز فلزي مثل البالتي ��ن �أو النيكل �أو الكاديوم‬ ‫و�ضغط منا�سب لتعطي الألكانات المقابلة ‪.‬‬ ‫‪Ni/pt‬‬ ‫‪CH3-HC = CH2 + H2‬‬ ‫‪CH3-H2C – CH3‬‬ ‫�ضغط‬ ‫بروبان‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫بروبين‬

‫‪56‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫‪ -2‬من هاليدات الألكيل‪:‬‬ ‫ويتم ذلك بطريقتين‪:‬‬

‫‪2CH3 – CH3 + ZnCl2‬‬

‫كلوريد الخار�صين‬

‫‪H+‬‬

‫�إيثان‬

‫‪2CH3 – CH2 –Cl + Zn‬‬ ‫كلوريد الإيثيل‬

‫خار �صين‬

‫ب‪ -‬تفاعل هاليد الألكيل مع ال�صوديوم (تفاعل فورتز‪:) WURTZ Reaction:‬‬ ‫يتفاع ��ل ال�صوديوم م ��ع هاليدات الألكيل حيث ينت ��زع ال�صوديوم الهالوجين م ��ن جزيئين من هاليد‬ ‫الألكيل ثم يتحد �شقا الألكيل الناتجين بعد النزع لتكوين الألكان‪ .‬كما في المثال التالي‪:‬‬

‫كلوريد ال�صوديوم‬

‫�صوديوم‬

‫�إيثان‬

‫‪CH3 –Cl‬‬ ‫كلوريد الميثيل‬

‫لماذا ال ت�صلح طريقة فورتز لتح�ضير ٍّ‬ ‫كل من ‪ CH4 . C7H16‬؟‬ ‫لخِّ �ص طرق تح�ضير الألكانات بمعادالت عامة با�ستخدام المخطط التالي‪:‬‬

‫‪57‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫�أ‪ -‬تفاعل هاليد الألكيل مع الخار�صين‪:‬‬ ‫تتفاع ��ل معظم هاليدات الألكيل م ��ع الخار�صين في وجود حم�ض الكبريت لتكوي ��ن الألكان المقابل ‪,‬‬ ‫حيث يحل الهيدروجين الأقل �سالبية كهربائية محل الهالوجين الأكثر �سالبية كما في المثال التالي ‪.‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫‪� -1‬أكمل المعادالت التالية ‪:‬‬ ‫‪..........................‬‬

‫‪pt‬‬ ‫�ضغط‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3 – CH – CH2Cl + Zn‬‬

‫‪..........................‬‬ ‫‪ -2‬با�ستخدام تفاعل فورتز ‪ ,‬اكتب معادلة كيميائية موزونة لتح�ضير البيوتان؟‬

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

‫ومن الطرق الأخرى لتح�ضير الألكانات ‪:‬‬ ‫تفاعل جرينيارد ‪:Grignard Reaction‬‬ ‫يتفاع ��ل فلز المغن�سيوم مع هاليدات الألكيل في وجود الإيثر الجاف كمذيب ليعطي كوا�شف جرينيارد‬ ‫(مركب قطبي ) التي تتفاعل مع الماء �أو �أي مركب يحمل ذرة هيدروجين حم�ضية ليعطي الألكان المقابل‬ ‫‪R – X + Mg‬‬ ‫‪R+ Mg - x‬‬ ‫كا�شف جرينيارد‬

‫‪+‬‬

‫‪R – H Mg(OH)X‬‬

‫�إثير‬

‫مغن�سيوم هاليد �ألكيل‬

‫‪+ H2O‬‬

‫‪+‬‬

‫‪-‬‬

‫‪R Mg x‬‬

‫‪-‬‬

‫تفاعل كوري – هاو�س ‪:‬‬ ‫ي�ستخدم لتح�ضير الألكانات غير المتماثلة عن طريق اقتران (ازدواج ) بين ليثيوم ثنائي �ألكيل نحا�س‬ ‫مع هاليدات الألكيل‬ ‫‪R2CuLi + R - X‬‬ ‫‪R – R + R – Cu + Lix‬‬ ‫هاليد �ألكيل‬ ‫�ألكان‬ ‫مثال ‪:‬‬ ‫‪CH3– CH2 – CH3 + CH3 – CH2 – Cu + LiBr‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪58‬‬

‫‪-‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3 – CH CH - CH3 + H2‬‬

‫‪(CH3 – CH2 )2CuLi + CH3–Br‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫الميث ــان ‪:The Methane‬‬

‫‪o‬‬

‫�شكل (‪ )1-2‬جزئ الميثان‬

‫وجوده في الطبيعة ‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬يك ِّون هذا الغاز حوالي ‪ %90‬من غاز الم�ستنقعات المت�صاعد نتيجة لتحلل المواد الع�ضوية فيها‪.‬‬ ‫‪ -2‬يوجد بن�سبة ‪ %40‬في غاز اال�ست�صباح ( غاز الفحم ) الناتج من التقطير الإتالفي للفحم‪.‬‬ ‫‪ -3‬يتكون �أي�ض ًا �أثناء تخمر ال�سليلوز تحت الماء‪.‬‬ ‫‪� -4‬أحد المكونات الرئي�سية لل��از الطبيعي المت�صاعد من �آبار النفط كما ينتج في كثير من المزارع نتيجة‬ ‫تحلل المخلفات النباتية مع روث الحيوان ‪.‬‬

‫كان الميث ��ان �أحد مكونات كوكب الأر� ��ض الرئي�سية ‪� ,‬إال �أنه يوجد حالي ًا في الجو ولكن بكميات‬ ‫قليل ��ة ج ��د ًا ‪ ,‬ولكن الميثان مكون رئي�سي للجو في ٍّ‬ ‫كل من عطارد وزحل و�أوران�س ونبتون‪ .‬وقد ك�شف‬ ‫حديث� � ًا ع ��ن وجوده في الف�ضاء الفا�ص ��ل بين ال�شمو�س‪ .‬والم�ستقبل يخفي ف ��ي ثناياه �أكثر و�أعظم ‪,‬‬ ‫(الإ�سراء)‬ ‫ف�سبحان القائل جل في عاله ‪:‬‬

‫تح�ضير غاز الميثان ‪:‬‬ ‫هن ��اك العديد من الطرق الخا�صة لتح�ضير الميثان �سواء في ال�صناعة �أو في المختبر ‪ ,‬يمكنك التعرف‬ ‫على �أحدها خالل قيامك بالن�شاط الآتي في المختبر ‪ ,‬و�ستتعرف خاللها �أي�ض ًا على بع�ض خوا�صه ‪.‬‬

‫‪59‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫يعتب ��ر الميثان من �أب�سط الألكان ��ات ‪ ,‬وقد در�ست ب�شيء م ��ن التف�صيل كيفية‬ ‫تركيب ��ه و�أنه ي�أخذ �شكل هرم رباع ��ي ال�سطوح تقع ذرات الهيدروجين على �أركانه‪,‬‬ ‫كما �أن زوايا الروابط مت�ساوية (‪ ) 109.5‬و�أن �أطوال الروابط (‪ )C – H‬مت�ساوية‬ ‫(‪� 1.10‬أنج�ستروم )‪.‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫( ‪ ) 2 - 2‬تح�ضير الميثان في المختبر‬

‫الف�صل الثاني‬

‫خطوات العمل‬ ‫‪ -1‬ركب الجهاز كما هو مبين في ال�شكل (‪.)2-2‬‬ ‫‪� -2‬ضع ف ��ي الهاون ‪ 8‬جم من خالت �صوديوم المائية و‪ 10‬جم‬ ‫من الجير ال�صودي ‪ ,‬واطحنهما ثم اخلطهما جيد ًا ثم �أدخل‬ ‫الخليط ب�سرعة في �أنبوبة اختبار كبيرة و�سدها بال�سدادة ‪.‬‬ ‫‪� -3‬سخن الأنبوبة‪ ,‬ماذا تالحظ؟‬ ‫‪.................................................‬‬ ‫‪ -4‬اجم ��ع الغ ��از في ع ��دة مخابي ��ر و�أغلقه ��ا‪ ,‬ما ل ��ون الغاز؟‬ ‫وما رائحته ؟‬ ‫‪.................................................‬‬ ‫‪-5‬بحذر َق ِّرب عود ثقاب م�شتعل من الغاز في �أحد المخابير‪,‬‬ ‫ماذا تالحظ؟‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة‪:‬‬ ‫خ�ل�ات ال�صوديوم المائيه‪ ,‬جير‬ ‫�صودى ( مخل ��وط من ‪NaOH‬‬ ‫و‪ ,)CaO‬محل ��ول برمنجن ��ات‬ ‫البوتا�سيوم‪,‬محل ��ول البروم في‬ ‫الم ��اء‪ ,‬عود ثقاب‪ ,‬هاون �صغير‪,‬‬ ‫‪4‬مخابي ��ر لجم ��ع الغ ��از‪ ,‬قعب‪,‬‬ ‫حو�ض ب ��ه ماء‪� ,‬أنب ��وب تو�صيل‪,‬‬ ‫�أنبوبة اختبار كبيرة‪� ,‬سدادة بها‬ ‫ثقب‪ ,‬لهب بنزن‪ ,‬حامل معدني‪.‬‬ ‫خليط من خالت ال�صوديوم‬ ‫الالمائية و الجير ال�صودي‬

‫‪.................................................‬‬ ‫‪� -6‬ض ��ع ف ��ي المخبارالآخ ��ر ‪ 2‬م ��ل من محل ��ول مخفف م ��ن برمنجنات‬ ‫ميثان‬ ‫البوتا�سيوم ماذا يحدث؟‬ ‫‪...........................................‬‬ ‫‪� -7‬ض ��ع ‪ 5-4‬نق ��ط م ��ن محل ��ول الب ��روم ف ��ي‬ ‫المخباري ��ن المتبقيي ��ن وغطهم ��ا ب�س ��داد‬ ‫ب�سرعة ‪� ,‬ضع �أحدهما في الظالم والآخر في‬ ‫�ضوء ال�شم� ��س ال�ساطع ثم افح�ص الوعاءين‬ ‫بعد ب�ضع دقائق و�سجل مالحظاتك ؟‬ ‫قعب‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪60‬‬

‫ماء‬

‫�شكل (‪ )2-2‬تح�ضير غاز الميثان في المختبر‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫خالل قيامك بالن�شاط ال�سابق الحظت �أنه عند ت�سخين مزيج من خالت ال�صوديوم الالمائيه مع الجير‬ ‫ال�صودي يت�صاعد غاز الميثان حيث يتم جمعه فوق الماء وفق المعادلة التالية‪:‬‬ ‫‪CH4 + Na2CO3‬‬

‫كربونات �صوديوم ميثان‬

‫‪CaO‬‬

‫‪CH3COONa + NaOH‬‬

‫هيدروك�سيد �صوديوم‬

‫خالت �صوديوم‬

‫لعلك الحظت ف ��ي الن�شاط ال�سابق بع� ��ض الخوا�ص الفيزيائية‬ ‫لغاز الميثان التي يمكن بيانها في الآتي‪:‬‬ ‫ا�سطوانة من غاز‬ ‫الميثان الم�ضغوط‬ ‫‪ -1‬غاز عديم اللون والرائحة‪.‬‬ ‫‪� -2‬أقل كثافة من الهواء الجوي ‪.‬‬ ‫قارورة تحوي‬ ‫‪� -3‬شحيح الذوبان في الماء ولكنه يذوب في المذيبات الع�ضوية‬ ‫بع�ض البروم‬ ‫( البرومين )‬ ‫غير القطبية ‪.‬‬ ‫مذاب ًا في الماء‬ ‫◦‬ ‫◦‬ ‫‪ -4‬درجة غليانه (‪ 161-‬م) ودرجة ان�صهاره (‪ 182 -‬م)‪� .‬شكل(‪ )3-2‬ال يزيل الميثان لون ماء البروم‬

‫الخوا�ص الكيميائية لغاز الميثان ‪:‬‬ ‫الخوا� ��ص الكيميائي ��ة للميث ��ان هي نف�سه ��ا الخوا� ��ص الكيميائية للألكان ��ات فهو يتفاعل م ��ع الأك�سجين‬ ‫والهالوجينات‪ .‬وال يتفاعل مع العوامل الم�ؤك�سدة مثل برمنجنات البوتا�سيوم �أوالعوامل المختزلة‪.‬‬

‫لخ�ص تفاعالت الميثان في ال�شكل التالي ‪:‬‬

‫احتراق في الهواء‬ ‫‪CH4‬‬

‫‪� / Cl2‬ضوء ال�شم�س‬

‫‪61‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫الخوا�ص الفيزيائية لغاز الميثان ‪:‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫�أهمية الألكانات‬

‫الف�صل الثاني‬

‫تلعب الألكانات دوراً هاما في مجال ال�صناعة ولها ا�ستخدامات متعددة كما يلي ‪:‬‬ ‫ا�ستخدامات الميثان ومركباته ‪:‬‬ ‫‪ -1‬ي�شكل الميثان ‪ %80‬من الغاز الم�ستخدم في التدفئة ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ي�ستخدم كم�صدر للطاقة حيث �أن احتراق كليو جرام منه يعطي‬ ‫‪ 13300‬كليو �سعر ‪.‬‬ ‫‪ -3‬يح�ض ��ر منه �أ�س ��ود الكربون الذي ي�ستخدم ف ��ي حبر الطباعة ‪.‬‬ ‫‪ -4‬يح�ض ��ر من ��ه النيتروميث ��ان الم�ستخدم في العقاقي ��ر الطبيعية‬ ‫والمبيدات الح�شرية والمفرقعات ‪.‬‬ ‫�شكل(‪ )4-2‬الأ�سمدة‬ ‫‪ -5‬تح�ضر منه الكثير من المركبات الع�ضوية ‪ ,‬فمث ًال عند هلجنة‬ ‫الميث ��ان تتكون نواتج عديدة ذات ا�ستعماالت متعددة ‪ ,‬فكلوريد‬ ‫الميثيل ي�ستخدم كمبرد وكمذيب‪ ,‬وثنائي كلوريد الميثيل ي�ستخدم‬ ‫كمذي ��ب‪ ,‬والكلوروف ��ورم ي�ستخ ��دم كمذيب ومخ ��در للأغرا�ض‬ ‫الطبية‪ ,‬ورابع كلوريد الكربون في �إطفاء الحرائق وكمذيب �أي�ض ًا ‪.‬‬

‫ا�ستخدامات البروبان ‪:‬‬

‫يتميع غاز البروب ��ان تحت �ضغوط مرتفعة ن�سبي� � ًا وي�ستخدم كوقود‬ ‫لأغرا�ض الطبخ في المناطق النائية(عبوات الرحالت)‪.‬‬

‫�شكل(‪)5-2‬‬ ‫ا�ستخدام البروبان كوقود‬

‫ا�ستخدامات البيوتان ‪:‬‬

‫ي�ستخدم في غاز الطبخ (البوتوغاز ) ويتميع ب�سهولة �أكثر من البروبان‬

‫ا�ستخدامات الأوكتان ‪:‬‬

‫يوج ��د في وقود الجازولين الم�ستخدم في ال�سيارات وفي �آالت االحتراق‬ ‫الداخلي ‪.‬‬ ‫• �أم ��ا الألكان ��ات الأثق ��ل كتلة توجد ف ��ي الكيرو�سي ��ن والديزل وزيوت‬ ‫الت�شحيم وفي ال�شمع البارافيني الم�ستخدم في �صناعة ال�شموع ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪62‬‬

‫�شكل(‪ )6-2‬ال�شموع‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫الألكينات ‪The Alkenes :‬‬

‫الحظت في الجدول ال�سابق �أن �أب�سط �ألكين يحتوي على ذرتي كربون (�إيثين)؛ لماذا لم تبد�أ �سل�سلة‬ ‫الألكينات بمركب يحتوي على ذرة كربون واحدة ؟‬

‫‪63‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫دقق النظر في المركبين (�أ) و (ب)‪:‬‬ ‫ ما نوع الرابطة بين ذرتي الكربون في المركبين ؟‬‫ هل للمركبين نف�س العدد من ذرات الهيدروجين ‪ ,‬ما الفرق بينهما ؟‬‫( �أ )‬ ‫ �إل ��ى �أي �صنف من الهيدروكربونات ينتمي المركب رقم (ب)‪ ,‬ماذا ت�سمي‬‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫العائلة التي ينتمي �إليها ؟‬ ‫‪C C‬‬ ‫الألكينات مركبات هيدروكربونية تحتوي جزيئاتها على مجموعة وظيفية‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫ه ��ي الرابطة الثنائية بي ��ن ذرتي كربون فيقل ع ��دد ذرات الهيدروجين فيها‬ ‫(ب)‬ ‫ع ��ن الألكان ��ات المناظرة لها بمق ��دار ذرتي ��ن فت�صبح غي ��ر م�شبعة بذرات‬ ‫الهيدروجي ��ن‪ ,‬وقد ترتبط ذرات الكربون فيها عل ��ى �شكل �سال�سل م�ستقيمة الألكين ال�صيغة‬ ‫الجزيئية‬ ‫�أو متفرعة‪ .‬ولمعرفة المزيد عن الألكينات انظر الجدول(‪ )3-2‬التالي الذي‬ ‫‪C2H4‬‬ ‫�إيثين‬ ‫يو�ضح �أ�سماء الألكينات الثالثة الأولى و�صيغها الجزيئية‪.‬‬ ‫‪C3H6‬‬ ‫ م ��ا العالقة بين عدد ذرات الكربون والهيدروجين في الألكينات ال�سابقة ؟ بروبين‬‫‪C4H8‬‬ ‫بيوتين‬ ‫ هل يمكنك كتابه ال�صيغة العامة للأكينات ؟‬‫لعل ��ك الحظت �أن جمي ��ع الألكينات ال�سابقة ت�شترك ف ��ي ال�صيغة العامة‬ ‫جدول ( ‪) 3-2‬‬ ‫الألكينات الثالثة الأولى‬ ‫‪ CnH2n‬حي ��ث �أن عدد ذرات الهيدروجين فيها �ضعف عدد ذرات الكربون‪,‬‬ ‫وهذه ال�صيغة هي ال�صيغة العامة للألكينات المفتوحة (غير الحلقية)كما تالحظ �أن الفرق بين �أي مركبين‬ ‫متتاليين هو مقدار ثابت (‪ )CH2‬لذا ف�إن الألكينات �أي�ض ًا تمثل �سل�سلة مقارنة‪.‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫(‪ )3-2‬بناء نموذج فراغي للألكينات‪.‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫با�ستخدام نماذج الذرات اعمل نماذج فراغية لجزيئات‬ ‫مختارة من الألكينات كما في ال�شكل التالي ‪:‬‬

‫ما ال�صيغة الجزيئية لألكين يحتوي على ‪ 10‬ذرات كربون ‪ ,‬ار�سم ثالث �صيغ بنائية ممكنة له مع‬ ‫كتابة اال�سم النظامي (نظام ‪ )IUPAC‬لكل منها ؟‬

‫الخوا�ص الفيزيائية للألكينات ‪Physical Properties of Alkanes‬‬ ‫تت�شاب ��ه الخوا�ص الفيزيائية للألكينات مع الألكانات المناظ ��رة لها وذلك لكونها مثل الألكانات‬ ‫مركب ��ات غير قطبية ‪ .‬والجدول التالي يو�ضح بع�ض الخوا� ��ص الفيزيائية للألكينات الخم�سة الأولى‬ ‫غي ��رالمتفرع ��ة‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪64‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫الحالة‬ ‫ا�سم‬ ‫الألكين الفيزيائية‬

‫ال�صيغة البنائية‬ ‫‪CH2 = CH2‬‬

‫درجة‬

‫( ◦م)‬

‫الغليان ( ◦م)‬

‫‪104 -‬‬

‫‪169 -‬‬

‫‪-‬‬

‫‪48 -‬‬

‫‪185 -‬‬

‫‪-‬‬

‫بروبين‬

‫غاز‬

‫‪8.1‬‬

‫‪122 -‬‬

‫‪0.69‬‬

‫بيوتين‬

‫غاز‬

‫‪CH2 = CH - CH2 – CH3‬‬

‫‪138 -‬‬

‫‪0.64‬‬

‫بنتين‬

‫�سائل‬

‫‪CH2 = CH – (CH2)2 – CH3‬‬

‫‪20‬‬

‫‪139 -‬‬

‫‪0.67‬‬

‫هك�سين‬

‫�سائل‬

‫‪CH2 = CH – (CH2)3 – CH3‬‬

‫‪63‬‬

‫جدول ( ‪ ) 4 - 2‬الخوا�ص الفيزيائية للخم�سة الأولى من الألكينات‬

‫‪ -1‬درجات الغليان واالن�صهار ‪:‬‬

‫تمتاز الألكينات ب�أنها ذات درجات غليان وان�صهار منخف�ضة مقاربة بالألكانات المماثلة لها في عدد‬ ‫ذرات الكربون وتزداد درجات غليانها بازدياد عدد ذرات الكربون (الكتلة الجزيئية) ‪.‬‬

‫‪ -2‬الذائبية ‪:‬‬

‫ذائبيتها في الماء مثل ذائبية الألكانات ولكنها تظهر تفوقا ب�سيطا جدا في الذائبية عن الألكانات ويعود‬ ‫ال�سب ��ب ف ��ي ذل ��ك �إلى الرابطة ( ) التي ت�ضف ��ي قلي ًال من القطبية على الج ��زيء ولكنها تذوب ب�شكل‬ ‫وا�ضح في المذيبات غير القطبية مثل البنزين والكلورفورم ورابع كلوريد الكربون وغيرها ‪.‬‬

‫‪ -3‬الكثافة ‪:‬‬

‫تمتاز الألكينات ب�أن كثافتها منخف�ضة ‪ ,‬وهي �أقل دائما من كثافة الماء ‪.‬‬

‫رتب المركبات الآتية ت�صاعديا ح�سب ازدياد درجات الغليان مع ذكر ال�سبب ‪.‬‬ ‫‪CH2 = CH2 , CH3CH = CH - CH2 - CH3 , CH2 = CH - CH3‬‬

‫‪65‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫�إيثين‬

‫غاز‬

‫‪CH2 = CH – CH3‬‬

‫درجة االن�صهار‬

‫الكثافة‬ ‫(جم‪�/‬سم‪)3‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للألكينات ‪Chemical Properties of Alkenes‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫عرف ��ت �سابقا �أن الألكينات تحتوي على مجموعة وظيفية وهي الرابطة الثنائية التي‬ ‫ت�ش ��كل مركز ن�ش ��اط كيميائي لهذه المركب ��ات ‪ ,‬فالرابطة الثنائية مكون ��ة من رابطتين‬ ‫�أحدهم ��ا رابطة ب ��اي ( ) ال�ضعيفة التي ي�سهل ك�سرها �أثن ��اء التفاعل الكيميائي‪ ,‬لذا‬ ‫تعتبر الألكينات �أكثر ن�شاطا وتفاعال من الألكانات‪ ,‬ومن �أهم تفاعالتها ‪:‬‬

‫‪ -1‬تفاعل االحتراق‪.:‬‬

‫تحترق الألكينات مثل احتراق الألكانات كما في المثال التالي‪.‬‬ ‫‪2CO2 + 2H2O + Energy‬‬

‫‪ -2‬تفاعل الهدرجة ‪:Hydrogenation‬‬

‫لهب‬

‫‪C2H4 + 3O2‬‬

‫يتفاع ��ل الهيدروجي ��ن (‪ )H2‬م ��ع الألكينات في وج ��ود عامل م�ساع ��د مثل الني ��كل �أو البالديوم �أو‬ ‫البالتين ويحدث التفاعل كما في المثال التالي ‪:‬‬ ‫‪Ni‬‬

‫‪H3C – CH2 – CH2 – CH3‬‬

‫�ضغط‬

‫بيوتان‬

‫‪H2C = CH-CH2-CH3 + H2‬‬ ‫بيوتين‬

‫ ما نوع الروابط التي ُك�سرت في التفاعل ؟‬‫ ما نوع الروابط التي تكونت ؟‬‫ قارن بين تفاعل الهيدروجين مع الألكانات و الألكينات ؟‬‫ ما نوع التفاعل ؟‬‫�شكل (‪ )7-2‬تحول الزيوت �إلى دهن‬ ‫الألكين ��ات مركب ��ات غير م�شبع ��ة ولهذا تتفاعل م ��ع الهيدروجين بالإ�ضافة في وج ��ود العوامل الحفازة‪.‬‬ ‫وي�ستخ ��دم هذا التفاعل في تكثيف الزيوت الم�ستخرجة من م�صادرها النباتية والحيوانية ‪ ,‬فالزيوت مكونة‬ ‫من مركبات غير م�شبعة تحتوي على روابط ثنائية وتكون هذه الزيوت �سائلة في درجة حرارة العادية في�صعب‬ ‫نقله ��ا وتخزينها كما �أنه ��ا عر�ضة للتفاعالت الكيميائية مع الهواء نظرا الحتوائها على روابط ثنائية لذا يتم‬ ‫تحويلها �إلىمركبات م�شبعة(دهون �صلبة) ب�إ�ضافة الهيدروجين �إليها ‪:‬‬ ‫دهن �صلب ( م�شبع )‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪ + H2‬زيت �سائل ( غير م�شبع )‬

‫‪Ni‬‬

‫�ضغط‬

‫‪66‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫‪ -3‬الهلجنة ‪: Halogenation‬‬

‫تتفاعل الألكينات بالإ�ضافة مع الهالوجينات ‪ .‬فعند �إ�ضافة البروم (المذاب في ‪� CCl4‬أو الماء) �إلى‬ ‫الألكي ��ن يختفي �أو يزول اللون الأحمر للبروم ويتكون مركبا عديم اللون نتيجة لإ�ضافة ذرتي البروم على‬ ‫ذرتي كربون الرابطة الثنائية ‪.‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪CCl4‬‬

‫وي�ستخ ��دم تفاعل �إ�ضافة الب ��روم �إلى الألكين ف ��ي الك�شف عن‬ ‫حالة عدم الإ�شباع (الروابط الثنائية) في المركبات الع�ضوية ‪.‬‬

‫‪ -4‬التفاعل مع هاليد الهيدروجين (‪: )HCl , HBr‬‬

‫�شكل ( ‪)8-2‬يزيل الإيثلين لون ماء البروم‬

‫تتفاعل هاليدات الهيدروجين مع الألكينات بالإ�ضافة ولمعرفة كيف تتم �إ�ضافة هاليدات الهيدروجين‬ ‫الألكينات �أدر�س التفاعلين الآتيين ‪:‬‬ ‫‪HCl‬‬ ‫‪l‬‬

‫الإيثين‬

‫�إيثان‬

‫‪3‬‬

‫‪H Cl‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪l‬‬

‫بروبين‬

‫‪ 2-‬كلورو بروبان‬

‫ قارن بين ذرتي الكربون المرتبطتين بالرابطة الثنائية في الإيثيين والبروبين من حيث نوع الذرات‬‫المرتبطة بذرات الكربون ؟‬ ‫ لماذا �أ�ضيفت ذرة الكلور �إلى ذرة الكربون رقم ‪2‬؟‬‫‪ -‬هل يمكن �أن ت�ضاف الكلور �إلى ذرة الكربون رقم ‪1‬؟‬

‫‪67‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الف�صل الثاني‬

‫تختلف �إ�ضافة هاليد الهيدروجين �إلى الألكين ح�سب اختالف نوع الألكين ‪:‬‬ ‫• �إذا كان الألكي ��ن متماث ��ل مثل الإيثين فلي�س هناك �أي �إ�ش ��كال في الإ�ضافة حيث ي�ضاف الهيدروجين‬ ‫على �إحدى ذرتي كربون والهاليد على الذرة الأخرى ‪.‬‬ ‫• �أما �إذا كان الألكين غير متماثل مثل البروبين ف�إن الإ�ضافة تتم تبعا للقاعدة التي و�ضعها ماركونيكوف‬ ‫والت ��ي تن� ��ص على �أن ��ه‪(( :‬عن����د �إ�ضاف����ة هالي����دات الهيدروجين �إل����ى �ألكي����ن غي����ر متماثل ت�ض����اف ذرة‬ ‫الهيدروجين �إلى ذرة الكربون الحاملة للعدد الأكبر من ذرات الهيدروجين بينما ي�ضاف الهالوجين‬ ‫�إلى ذرة الكربون الأخرى ))‬

‫هل تنطبق قاعدة ماركونيكوف على �إ�ضافة الهالوجينات للألكينات لماذا ؟‬

‫‪ -5‬الهيدرة ‪:‬‬

‫يت ��م ف ��ي هذا التفاعل �إ�ضافة الماء �إلى الألكينات في وجود حم�ض الكبريت المركز كعامل م�ساعد ويتم‬ ‫في خطوتين كما في المثال التالي ‪:‬‬ ‫‪- +‬‬ ‫الخط���وة الأول���ى ‪ :‬تت ��م �إ�ضاف ��ة �شق ��ي حم� ��ض الكبري ��ت ) ‪� (HSO4 ,H‬إل ��ى الإيثين ح�سب قاعدة‬ ‫ماركونيكوف حيث تتكون كبريتات الإيثيل الهيدروجينية ‪:‬‬

‫‪-‬‬

‫‪O SO3H‬‬ ‫كبريتات الإيثيل الهيدروجينية‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫الخط���وة الثاني���ة ‪ :‬تحل ��ل كبريت ��ات الإيثيل الهيدروجيني ��ة مائيا في لتعطي الغ ��ول الإيثيلى(حيث ت�ستبدل‬ ‫‪ HSO4‬بمجموعة ‪ OH -‬من الماء)‪.‬‬‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪68‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫‪-‬‬

‫غول �إيثيلى‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫تت�أك�س ��د الألكينات بفع ��ل العوامل الم�ؤك�سدة ‪ ,‬مثل برمنجنات البوتا�سي ��وم في الو�سط القاعدي �إلى‬ ‫جليك ��والت (�أغوال ثنائي ��ة الهيدروك�سيل ) عن طريق �إ�ضافة مجموعت ��ي (‪� ) OH-‬إلى الألكين كما في‬ ‫المثال التالي ‪:‬‬ ‫و�سط مائي قاعدي‬

‫ثاني �أك�سيد المنجنيز‬ ‫جاليكول الإيثليين‬

‫�إيثين‬

‫حي ��ث يزول اللون الأرجواني لبرمنجنات البوتا�سي ��وم نتيجة الأك�سدة ويتكون را�سب بني من ثاني �أك�سيد‬ ‫المنجنيز وي�سمى هذا التفاعل اختبار باير (‪ ) Bayer Test‬وي�ستخدم في الك�شف عن حالة عدم الإ�شباع‬ ‫( الرابطة الثنائية ) في الألكينات ‪.‬‬

‫‪ -7‬البلمرة ‪:Polymerisation‬‬

‫من خوا�ص الألكينات �أن جزيئاتها قابلة للتبلمر؛ حيث يمكن لجزيئين �أو �أكثر �أن تتجمع تحت ظروف‬ ‫خا�ص ��ة م ��ن ال�ضغط ودرجة الح ��رارة لتكون مركب ��ات لها م�ضاعف ��ات الكتلة الجزيئي ��ة للألكين ت�سمى‬ ‫بوليمرات وي�سمى التفاعل بالبلمرة ‪.‬‬ ‫‪+‬‬

‫‪+‬‬ ‫جزيئات البروبين‬

‫عوامل م�ساعدة‬ ‫حرارة‬

‫مبلمرالبروبين‬

‫‪69‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪-6‬الأك�سدة ‪:‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الف�صل الثاني‬

‫بما �أن الألكينات تحتوي �أي�ضا على روابط �أحادية بين ذرتي الكربون ‪ ,‬فهل من المتوقع �أن تحدث فيها‬ ‫تفاعالت اال�ستبدال ‪ .‬تتوقع �أي ذرة من ذرات الهيدروجين ت�ستبدل و�ضح �إجابتك على مركب البروبين ‪.‬‬

‫لخِّ �ص تفاعالت الألكينات ال�سابقة بمعادالت عامة في ال�شكل التالي‬

‫‪HCl‬‬

‫‪ )1‬اختلطت عليك عينتان في المختبر؛ �إحداهما تحتوي على �ألكان ‪ , C6H14‬والأخرى تحتوي‬ ‫على �ألكين ‪ . C6H12‬فما التفاعالت التي يمكنك �إجرا�ؤها في المختبر للتمييز بين العينتين‪,‬‬ ‫اكتب المعادالت الكيميائية للتفاعالت ؟‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪70‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫‪� )2‬أكمل المعادالت الكيميائية التي تمثل التفاعالت الآتية مع كتابة الأ�سماء تبعاً لنظام ‪IUPAC‬‬

‫للمتفاعالت والنواتج �إن �أمكن ؟‬

‫‪............................‬‬

‫‪2)H2O‬‬

‫الف�صل الثاني‬

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

‫‪1)H2SO4‬‬

‫‪CH3 – CH = CH2‬‬

‫عوامل م�ساعدة‬

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

‫الطرق العامة لتح�ضير الألكينات ‪:‬‬ ‫هناك العديد من الطرق العامة لتح�ضير الألكينات ‪ ,‬نذكر منها مايلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬انتزاع الماء من ال َغ ْول‪:‬‬

‫تعتبر هذه الطريقة من �أكثر الطرق ال�شائعة مخبريا لتح�ضير الألكينات ‪ ,‬ويتم هذا التفاعل في وجود حم�ض‬ ‫الكبريت المركز ‪� H2SO4‬أو حم�ض الف�سفور ‪ H3PO4‬كعامل م�ساعد عند درجة حرارة (‪o180-160‬م)‬ ‫حي ��ث تنت ��زع (‪ )OH -‬م ��ن ذرة كربون و (‪ ) H +‬من ذرة الكربون المجاورة له ��ا وتكون رابطة ( )‪.‬‬ ‫كما في المثال التالي ‪:‬‬ ‫‪o180-160‬م‬ ‫بروبانول‬

‫بروبين‬

‫‪71‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الف�صل الثاني‬

‫وفي حالة وجود �أكثر من ذرة كربون مجاورة لذرة الكربون التي تنزع منها (‪� ( )OH -‬أي في حالة الأغوال‬ ‫الثانوي ��ة �أو الثالثية ) ف� ��إن عملية النزع تتم تبعا للقاعدة التي و�ضعها �ساينزف وتن�ص على �أنه‪(( :‬عند نزع‬ ‫‪ HX‬من الغول ف�إنه يتم نزع (‪ )X-‬من ذرة الكربون الحاملة لها ونزع (‪ )H+‬من ذرة الكربون المجاورة لها‬ ‫والتي لها �أقل عدد من ذرات الهيدروجين ) ‪(.‬حيث ‪ HX‬ت�شمل ‪ :‬الماء ‪ HOH‬هاليد الهيدروجين ‪HCl ,‬‬ ‫‪ ) HBr‬ويمكن تو�ضيح ذلك في المثال التالي ‪:‬‬ ‫مركز‬

‫‪H2O‬‬

‫‪ -2‬بيوتانول‬

‫‪ -2‬بيوتين‬

‫‪ -2‬انتزاع هاليد الهيدروجين من هاليدا �ألكيل ‪:‬‬

‫عند معالجة هاليد الألكيل ( ‪ ) R – Cl , R – Br‬بقاعدة قوية مذابة في غول يتم نزع هاليد الهيدروجين ‪HX‬‬

‫ويتكون الألكين ‪ .‬و�أكثر القواعد ا�ستخداما هي هيدروك�سيد البوتا�سيوم المذابة في الغول الإيثيلي(�إيثانول)‪,‬‬ ‫وعملية النزع هذه �أي�ضا تخ�ضع لقاعدة �ساينزف كما في المثال التالي ‪:‬‬ ‫‪-‬‬

‫‪l‬‬

‫‪+‬‬ ‫�إيثانول‬ ‫‪l‬‬

‫‪ -2‬بيوتين‬

‫‪ -2‬كلورو بيوتان‬

‫�أكمل الفراغات في المعادالت الآتية ‪:‬‬ ‫‪....................... ..................‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪72‬‬

‫‪ H2SO4‬مركز‬

‫‪o180-160‬م‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫‪.............. ............‬‬

‫‪KOH‬‬ ‫�إيثانول‬

‫‪ H2SO4‬مركز‬

‫‪CH3–C=CH–CH2–CH3+H2O‬‬

‫‪o180-160‬م‬

‫‪.....................‬‬

‫ومن الطرق الأخرى لتح�ضير الألكينات ‪:‬‬ ‫ من ثنائي الهاليد المتجاور ‪ :‬يتم فقد جزئ من البروم من المركبات ثنائية البروميد المتجاورة‬‫�إذا ما عوملت بمحلول يوديد ال�صوديوم في الأ�سيتون �أو بم�سحوق الخار�صين في حم�ض الخل‪.‬‬ ‫�أ�سيتون‬

‫‪I2‬‬

‫حم�ض الخل‬

‫ وهن ��اك ط ��رق �أخرى لتح�ضي ��ر الألكينات مثل ‪ :‬تفاعل ح ��ذف هوفمان ‪ ,‬وتفاع ��ل فيتيغ ‪ ,‬التحلل‬‫الحراري للأ�سيتات ‪� ,‬سوف نتعرف عليها في المراحل العليا من الدرا�سة �إن �شاء اهلل ‪.‬‬

‫‪73‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪CH3‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الإيثين ( الإيثيلين)‬

‫(‪The Ethene (Ethelne‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫الإيثي ��ن هو �أب�س ��ط الألكين ��ات �إذ يحتوي الجزيء من ��ه على ذرتي‬ ‫كرب ��ون بينهم ��ا رابط ��ة ثنائية (من ن ��وع ‪ ) ,‬وقد عرف ��ت �أنه ي�أخذ‬ ‫�شكل مثلث مت�ساوي الأ�ضالع تبلغ الزوايا بين روابط (‪)H – C – H‬‬ ‫‪ o120‬ويعتب ��ر من �أكثر المواد الع�ضوية الأولية ا�ستخداما في ال�صناعة‬ ‫�شكل(‪)9 - 2‬ذرات الهيدروجين‬ ‫الكيميائي ��ة الع�ضوية وهو ينتج من التك�سي ��ر الحراري للهيدروكربونات وذرات الكربون تقع في م�ستوى واحد‬ ‫في جزيءالإيثين‬ ‫الم�ستمدة من النفط(كما �سترى ذلك في الف�صول القادمة �إن �شاء اهلل)‪.‬‬

‫تح�ضير الإيثين ‪:‬‬ ‫يمك ��ن تح�ضير الإيثين �صناعي ��ا �أو مخبريا بعدة طرق ‪ ,‬و�سنقت�صر على طريق ��ة واحدة يمكنك التعرف‬ ‫عليها �أثناء قيامك بالن�شاط التالي في المختبر و�ستتعرف من خاللها �أي�ضا على بع�ض خوا�صه ‪.‬‬ ‫(‪ )4-2‬تح�ضير الإيثين في المختبر‪.‬‬ ‫الخطوات‬ ‫‪ -1‬ركب الجهاز كما هو مبين في ال�شكل (‪.)10-2‬‬ ‫‪� -2‬أ�ض ��ف في الدورق ‪ 15‬مل من الغ ��ول الإيثيلي و‪30‬مل من‬ ‫حم� ��ض الكبريت المركز بوا�سطة القمع على دفعات كلما‬ ‫�أ�ضفت كمية من الحام�ض برد الدورق ‪.‬‬ ‫‪� -3‬ضع كمية من هيدروك�سيد ال�صوديوم في الزجاجة ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ق ��م بت�سخي ��ن ال ��دورق حت ��ى (‪o170-160‬م) وراق ��ب‬ ‫التفاعل‪ ,‬ماذا تالحظ؟‬ ‫‪................................................‬‬ ‫‪ -5‬قم بجمع الغاز في عدة مخابير ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪74‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫غول �إيثيلي‪ ,‬حم�ض الكبريت المركز‪,‬‬ ‫محل ��ول هيدروك�سي ��د ال�صودي ��وم‪,‬‬ ‫حو� ��ض م ��اء‪ ,‬محل ��ول برمنجن ��ات‬ ‫البوتا�سي ��وم مخفف‪ ,‬محلول البروم‪,‬‬ ‫مخابي ��ر لجم ��ع الغاز م ��ع �أغطيتها‪,‬‬ ‫قع ��ب‪� ,‬أنابي ��ب تو�صي ��ل ‪ ,‬زجاج ��ة‬ ‫ب�س ��دادة ذات ثقبي ��ن‪ ,‬دورق ك ��روي‬ ‫ب�س ��دادة ذات ثقبي ��ن‪ ,‬قم ��ع‪ ,‬موق ��د‬ ‫بنزن‪,‬ترمومت ��ر م ��درج �إل ��ى ‪o200‬م‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫حم�ض كبريت مركز‬

‫ترمومتر‬

‫انبوبة امن‬ ‫غاز �إيثيلين‬

‫غول‬ ‫�إيثيلي‬

‫‪......................................‬‬ ‫ �أ�ضف ب�ضع قطرات من محلول البروم ‪ ,‬ورج‬‫المخبار جيدا ‪ ,‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫حو�ض به ماء‬ ‫‪......................................‬‬ ‫�شكل ( ‪ )10-2‬تح�ضير الإيثيلين‬

‫موقد‬ ‫بنزين‬ ‫محلول هيدروك�سيد ال�صوديوم‬

‫لعل ��ك الحظ ��ت من خالل الن�ش ��اط ال�سابق �أن ��ه تم تح�ضير غ ��از الإيثين بنزع ج ��زيء ماء من الغ ��ول الإيثيلي‬ ‫(الإيثانول)بت�سخي ��ن الإيثانول مع كمية وافرة من حم�ض الكبري ��ت المركز عند درجة(‪o170 -160‬م)‪ ,‬وي�ستخدم‬ ‫محلول هيدروك�سيد ال�صوديوم لتنقية الغاز من �شوائب غازي ‪ ,CO2 . SO2‬ثم يجمع الغاز فوق الماء‪.‬‬ ‫ويمكن و�صف ما حدث بالمعادلة التالية‪:‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H O‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪C‬‬

‫‪C‬‬

‫‪ H2SO4‬مركز‬ ‫‪ 160‬م ‪o180 -‬م‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫الخوا�ص الفيزيائية للإيثين ‪:‬‬ ‫‪ -1‬غاز عديم اللون ذو رائحة عطرية مقبولة ‪ ,‬و�أخف من الهواء ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ذو ت�أثير مخدر ب�سيط ‪.‬‬ ‫‪� -3‬شحيح الذوبان في الماء ولكنه يذوب ب�سهولة في المذيبات الع�ضوية ‪.‬‬ ‫‪ -4‬درجة غليانه (‪ 104-‬م) ودرجة ان�صهاره (‪ 169-‬م)‬ ‫‪o‬‬

‫‪o‬‬

‫‪75‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪ -6‬قرب ع ��ود ثقاب م�شتعل م ��ن الغاز في �أحد‬ ‫المخابير ماذا تالحظ؟‬ ‫‪......................................‬‬ ‫‪� -7‬أ�ضف ب�ض ��ع قطرات من محلول برمنجنات‬ ‫البوتا�سيوم �إلى مخبار �آخر ‪ ,‬ماذا تالحظ ؟‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للإيثين ‪:‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫يتمي ��ز الإيثي ��ن ب�أن ��ه ن�شيط كيميائيا الحتوائ ��ه على الرابط ��ة ( )ال�ضعيفة ن�سبي ًا بي ��ن ذرتي الكربون‪,‬‬ ‫فيتفاع ��ل م ��ع العديد من العنا�صر والمركبات حيث تتحول الرابطة الثنائية �إلى �أحادية وقد تعرفنا على هذه‬ ‫التفاعالت عند الحديث عن تفاعالت الألكينات وهي‪:‬‬ ‫‪ -1‬تفاعل االحتراق ‪ :‬يحترق الإيثيلين في الهواء كما الحظت في الن�شاط بلهب م�ضيء مدخن قليال ‪.‬‬ ‫‪ -2‬تفاع���ل الإ�ضاف���ة ‪ :‬يتفاعل بالإ�ضافة م ��ع الكثير من العنا�صر والمركبات حيث تتحول الرابطة الثنائية‬ ‫�إلى �أحادية ومن هذه التفاعالت ‪:‬‬ ‫�أ‪� -‬إ�ضافة الهيدروجين ( الهدرجة) ‪.‬‬ ‫ب‪� -‬إ�ضافة الهالوجين (الهلجنة ) ( ‪.) Br2 . Cl2‬‬ ‫جـ‪� -‬إ�ضافة هاليد الهيدروجين ( ‪. ) HBr .HCl‬‬ ‫د‪� -‬إ�ضافة الماء (‪ ) H2O‬في وجود حم�ض الكبريت المركز ‪.‬‬ ‫هـ‪ -‬الأك�سدة بوا�سطة محلول برمنجنات البوتا�سيوم ‪.‬‬ ‫و‪ -‬البلمرة الإ�ضافية لإنتاج بولي �إيثيلين ‪.‬‬

‫اكت���ب مع���ادالت كيميائي���ة تو�ضح تفاع�ل�ات الإيثين ال�سابقة م���ع تحديد ظ���روف التفاعل ثم �سم‬ ‫النواتج الع�ضوية للتفاعل تبعاً لنظام ‪:IUPAC‬‬ ‫‪ -1‬احتراق الإيثيلين ‪.‬‬ ‫‪ -2‬التفاعل مع الهيدروجين ‪.‬‬ ‫‪ -3‬التفاعل مع البروم ‪.‬‬ ‫‪ -4‬التفاعل مع كلوريد الهيدروجين ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪76‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫‪ -5‬التفاعل مع الماء في وجود حم�ض الكبريت المركز‪.‬‬ ‫‪ -6‬الأك�سدة بوا�سطة محلول برمنجنات البوتا�سيوم ‪.‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪ -7‬البلمرة‪.‬‬

‫ا�ستخدامات الإيثيلين‪:‬‬ ‫‪ -1‬ي�ستخ ��دم الإيثيلي ��ن ف ��ي تح�ضي ��ر كثير م ��ن المركب ��ات الهامة مث ��ل الإيثان ��ول وحم�ض الخل‬ ‫والأ�سيتالدهيد ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ي�ستخدم في �إن�ضاج الفواكه‪.‬‬ ‫‪ -3‬ي�ستخدم في �إنتاج الإيثيلين جاليكول الم�ستخدم في مبردات ال�سيارات كمادة مانعة للتجمد ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ي�ستخدم في تح�ضير ثنائي كلوريد الإيثان وهو مذيب لكثير‬ ‫من المركبات الع�ضوية ‪.‬‬ ‫‪ -5‬ي�ستخدم في تح�ضير مبلمر الإيثيلين الم�ستخدم في �صنع‬ ‫العديد من المنتجات البال�ستيكية مثل‪:‬‬ ‫�أكيا�س تعبئة الخ�ضروات وخراطيم المياه و�أكيا�س النفايات‬ ‫والأدوات المنزلية ‪ ,‬وفي تغليف الأ�سالك الكهربية‪.‬‬ ‫ا�ستخدامات البروبلين ( البروبين)‪:‬‬ ‫ي�ستخ ��دم البروبلي ��ن ف ��ي تح�ضي ��ر مبلمر بروبلي ��ن الذي‬ ‫ي�ستخ ��دم في الأغرا�ض التي ي�ستخدم فيها مبلمر �إيثيلين‪,‬‬ ‫�شكل ( ‪ )11-2‬بع�ض المواد‬ ‫ويدخل �أي�ضا في �صناعة الحبال وال�سجاد والمن�سوجات ‪0‬‬ ‫الم�صنعة من الإيثيلين‬

‫‪77‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الألكاينات (الأ�ستيلينات) ‪: The Alkyenes‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫من خالل ما مر معك عرفت ب�أن المركبات غير الم�شبعة ال تقت�صر على تلك التي تحتوى روابط ثنائية‬ ‫بي ��ن ذرتي كربون و�إنما ت�شمل مركبات �أخرى تحتوى جزيئاتها على روابط ثالثية بين ذرتي الكربون ويطلق‬ ‫على هذه المركبات الألكاينات (�أو الأ�ستيلينات ن�سبة لأب�سط ع�ضو فيها الأ�ستيلين)‪.‬‬ ‫كيف تختلف الألكاينات عن ٍّ‬ ‫كل من الألكانات والألكينات ؟‬ ‫للإجابة على هذا ال�س�ؤال ت�أمل ال�صيغ التالية ‪:‬‬ ‫‪H H‬‬ ‫ق ��ارن عدد ذرات الهيدروجين المرتبطة بذرت ��ي الكربون ماذا تالحظ ؟‬ ‫لعل ��ك تو�صلت �إل ��ى �أن الألكاينات يقل فيها ع ��دد ذرات الهيدروجين‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪C C‬‬ ‫بمق ��دار ذرتي ��ن ع ��ن الألكين ��ات المماثل ��ة لها ف ��ي ع ��دد ذرات الكربون‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫وبمقدار �أربع ذرات هيدروجين عن الألكانات المماثلة لها في عدد ذرات‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫الكربون‪.‬‬ ‫‪C C‬‬ ‫�إذن يمك ��ن الق ��ول �أن الألكاين ��ات مركب ��ات هيدروكربوني ��ة تحت ��وي‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫جزيئاته ��ا عل ��ى مجموعة وظيفية هي الرابطة الثالثي ��ة بين ذرتي كربون‬ ‫‪H–C C–H‬‬ ‫متجاورتين‪ ,‬لذلك فهي مركبات غير م�شبعة ‪ ,‬وترتبط فيها ذرات الكربون‬ ‫عل ��ى �شكل �سال�سل م�ستقيمة �أو متفرعة ‪ .‬ويو�ضح الجدول (‪� )5-2‬أ�سماء‬ ‫الألكاينات الثالثة الأولى و�صيغها الجزيئية والبنائية ‪:‬‬ ‫ا�سم الألكاين‬

‫ال�صيغة الجزيئية‬

‫ال�صيغة البنائية‬

‫ايثاين‬

‫‪C2H2‬‬

‫‪CH CH‬‬

‫بروباين‬

‫‪C3H4‬‬

‫‪CH C – CH3‬‬

‫‪-1‬بيوتاين‬

‫‪C4H6‬‬

‫‪CH C – CH2 – CH3‬‬

‫جدول(‪� )5-2‬أ�سماء الألكاينات الثالثة الأولى و�صيغها‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪78‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫�إذا دققنا في الجدول ال�سابق ‪ ,‬نالحظ �أن الفرق بين �أي مركبين متتالين هو مقدار ثابت (‪ )CH2‬لذا ف�إن‬ ‫الألكاينات �أي�ضا تمثل �سل�سلة مقارنة وت�شترك في ال�صيغة العامة( ‪.)CnH2n-2‬‬

‫با�ستخ���دام نم���اذج الذرات اعمل نماذج فراغية لجزيئات مختارة للألكاينات كما في الأ�شكال التالية‬

‫‪180‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬

‫قارن بين الألكانات والألكينات والألكاينات ح�سب ماهو مطلوب في الجدول‪:‬‬ ‫وجه‬ ‫المقارنة عدد ذرات‬ ‫ا�سم‬ ‫الكربون‬ ‫المركب‬

‫عدد ذرات‬ ‫الهيدروجين‬

‫ال�صيغة‬ ‫البنائية‬

‫ال�صيغة‬ ‫الجزيئية‬

‫نوع الرابطة بين ال�صيغة العامة المقطع الذري‬ ‫ذرتي كربون التي يخ�ضع لها ينتهي به ا�سمه‬

‫الإيثان‬ ‫الإيثين‬ ‫الإيثاين‬

‫‪79‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫( ‪ )5 -2‬بناء نموذج فراغي للألكاينات‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫م���ا ع���دد ذرات الهيدروجي���ن في الألكاين ال���ذي يحتوي ثمان ذرات كربون ‪ ,‬م���ا ا�سمه ‪ ,‬اكتب‬ ‫�صيغته الجزيئية ؟ ار�سم ثالث �صيغ مختارة له ثم �سمها تبعاً لنظام ‪. IUPAC‬‬

‫الف�صل الثاني‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية للألكاينات ‪: Physical Properties of Alkenes‬‬ ‫الألكاين ��ات مركبات غير قطبية �أي�ضا ‪ ,‬فدرجات غليانه ��ا وان�صهارها ت�شبه الألكينات المقاربة لها في‬ ‫الكتلة الجزيئية‪ ,‬وتزداد درجات غليانها �أي�ضا بازدياد عدد ذرات الكربون (الكتلة الجزيئية) ‪.‬‬ ‫وت ��ذوب الألكاين ��ات في المذيبات غي ��ر القطبية (�أو ذات القطبية المنخف�ض ��ة )‪ ,‬وال تذوب في الماء ���إال‬ ‫بقدر �ضئيل �إال �أن ذائبيتها �أعلى من ذائبية الألكينات والألكانات (لماذا ؟) وكثافتها منخف�ضة وهي �أقل من‬ ‫كثافة الماء‪ .‬والجدول (‪ )6-2‬يو�ضح الخوا�ص الفيزيائية لبع�ض الألكاينات غير المتفرعة ‪:‬‬ ‫ا�سم‬ ‫الألكين‬ ‫�إيثاين‬ ‫بروباين‬ ‫‪-1‬بيوتاين‬ ‫‪-2‬بيوتاين‬ ‫‪-1‬بنتاين‬ ‫‪-2‬بنتاين‬

‫الكثافة‬ ‫درجة‬ ‫درجة‬ ‫الغليان (م ) االن�صهار (م ) (جم‪�/‬سم‪) 3‬‬ ‫‬‫‪84‬‬‫‪75-‬‬

‫ال�صيغة البنائية‬

‫‪o‬‬

‫‪CH CH‬‬ ‫‪C – CH3‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪C – CH2 – CH3‬‬ ‫‪C – CH3‬‬

‫‪23-‬‬

‫‪101.5-‬‬

‫‪-‬‬

‫‪8.1‬‬

‫‪122.5-‬‬

‫‪-‬‬

‫‪27‬‬

‫‪32.3-‬‬

‫‪0.69‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪39.3‬‬

‫‪90-‬‬

‫‪0.70‬‬

‫‪CH3 – C‬‬

‫‪55.5‬‬

‫‪101-‬‬

‫‪0.71‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪CH3 – C‬‬

‫‪C – CH2 – CH2 – CH3‬‬ ‫‪C – CH2 – CH3‬‬

‫‪o‬‬

‫جدول (‪ )6-2‬الخوا�ص الفيزيائية لبع�ض الألكاينات‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪80‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للألكاينات ‪: Chemical Properties of Alkenes‬‬

‫‪ -1‬تفاعالت االحتراق ‪:‬‬

‫تحت ��رق الألكاينات كغيرها من الهيدروكربون ��ات (الألكانات والألكينات) بطريقة مماثلة كما في المثال‬ ‫التالي الذى يمثل احتراق البروباين‪:‬‬

‫‪ -2‬تفاعل الإ�ضافة ‪:‬‬

‫طاقة ‪3CO2 + 2H2O +‬‬

‫لهب‬

‫‪C3H4 + 4O2‬‬

‫ت�شبه الألكاينات الألكينات في هذا النوع من التفاعل ‪ ,‬غير �أنه يلزم �إ�ضافة ‪ 2‬مول من المادة المتفاعلة‬ ‫لتحويل الألكاين (غير الم�شبع ) �إلى مركب م�شبع (�ألكان)‪ ,‬وفي حاالت كثير يمكن وقف التفاعل بعد �إ�ضافة‬ ‫م ��ول واحد من المادة المتفاعلة وهذا يعتمد على الظ ��روف التي يجري فيها التفاعل ونوع المواد الم�ساعدة‬ ‫الم�ستخدمة‪ .‬وهناك العديد من العنا�صر والمركبات التي يمكن �إ�ضافتها للألكاينات نذكر منها ما يلي‪:‬‬ ‫‪ -1‬الهدرجة‪:‬‬ ‫تتفاع ��ل الألكاين ��ات عادة مع مولين من الهيدروجين في وجود عام ��ل م�ساعد (البالتين �أو النيكل �أو‬ ‫البالديوم) لتنتج الألكانات المقابلة ‪:‬‬ ‫‪CH3 –CH2 - CH3‬‬ ‫بروبان‬

‫‪Pt‬‬

‫‪CH3- CH=CH2 + H2‬‬ ‫بروبين‬

‫‪Pt‬‬

‫‪CH3- C CH + H2‬‬ ‫بروباين‬

‫‪ -2‬الهلجنة‪:‬‬ ‫ي�ضاف البروم المذاب في رابع كلوريد الكربون �إلى الألكاينات كما في المثال التالي ‪:‬‬ ‫‪Br Br‬‬ ‫‪CCl4 /Br2‬‬ ‫‪CH3– C = C –CH2-CH3‬‬ ‫‪ -3،2‬ثنائي برومو‪ – 2 -‬بنتين‬

‫‪CCl4 /Br2‬‬

‫‪CH3- C C –CH2-CH3 + Br2‬‬

‫‪ -3،3،2،2‬رباعي برومو بنتان‬

‫‪81‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫الألكاين ��ات مركب ��ات ن�شطة كيميائيا الحتوائه ��ا على مجموعة وظيفية هي الرابط ��ة الثالثية بين ذرتي‬ ‫كرب ��ون الت ��ي تتك ��ون من رابطت ��ي ( ) ورابطة من نوع �سيجما ( )‪ ,‬لذا ف ��ان تفاعالتها تت�شابه �إلى حد‬ ‫كبير مع تفاعالت الألكينات ومن �أهم هذه التفاعالت ما يلي‪:‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫‪ -3‬التفاعل مع هاليد الهيدروجين (‪:)HBr . HCl‬‬ ‫تتفاعل الألكاينات مع كلوريد الهيدروجين �أو بروميد الهيدروجين ب�إ�ضافة مول واحد �أو مولين منها‪ ,‬وفي‬ ‫الحالتين تتبع الإ�ضافة قاعدة ماركينيكوف ‪:‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪Cl H‬‬ ‫‪CH3– C –C-H‬‬ ‫‪Cl H‬‬ ‫‪ - 2،2‬ثنائي كلورو بروبان‬

‫‪Cl H‬‬ ‫‪CH3- C = C + HCl‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪ - 2‬كلورو بروبين‬

‫‪CH3– C‬‬

‫‪CH + HCl‬‬

‫بروباين‬

‫‪ -4‬الهيدرة الحفزية ‪:Hydration‬‬ ‫ت�ضيف الألكاينات الماء في وجود حم�ض قوي (حم�ض الكبريت)و�أيونات الزئبق‪ (Hg++)II‬كعامل‬ ‫م�ساع ��د ‪ ,‬وعادة ي�ستخ ��دم محلول مائي يحتوي عل ��ى حام�ض الكبريت وكبريت ��ات الزئبق(‪ ,)II‬فيتكون‬ ‫مبدئي ��ا غول فينيل (�إينول) وهو مركب غي ��ر ثابت ‪,‬لذا تح�صل فيه �إعادة ترتيب (زوج بروتوني) ليتكون‬ ‫الألدهيد �أو الكيتون المطابق وتخ�ضع �أي�ضا هذه الإ�ضافة لقاعدة ماركونيكوف ‪:‬‬ ‫‪H‬‬ ‫–‪–C–C‬‬ ‫‪H O‬‬ ‫�ألدهيد �أو كيتون‬

‫‪H2SO4‬‬

‫زوج بروتوني‬

‫–‪– C =C‬‬ ‫‪H OH‬‬ ‫كحول فينيلي (�إيثول) (غير ثابت)‬

‫‪HgSO4‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪CH3-C-H‬‬ ‫�أ�سيتالدهيد‬

‫‪H2SO4‬‬ ‫‪HgSO4‬‬

‫‪C – + H2O‬‬

‫‪–C‬‬

‫�ألكاين‬

‫‪C2H2 + H2O‬‬ ‫الأ�ستلين‬

‫‪ -1‬اكتب نواتج �إ�ضافة ‪ 2‬مول من المادة المتفاعلة �إلى كل مما يلي ‪ ,‬ثم َ�س ِّم نواتج التفاعل‬ ‫تبعاً لنظام ‪ IUPAC‬؟‬ ‫• �إ�ضافة البروم �إلى ‪ -2‬بيوتاين ‪.‬‬ ‫• �إ�ضافة كلوريد الهيدروجين �إلى ‪ -4‬ميثيل ‪ -1-‬هك�ساين ‪.‬‬ ‫‪ -2‬و�ضح بالمعادلة �إ�ضافة الماء �إلى البروباين ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪82‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الطرق العامة لتح�ضير الألكاينات ‪:‬‬

‫(قاعدة قلوية) ‪ - 2,1‬ثنائي برومو بروبان‬

‫حم�ضية الألكانات الطرفية ‪:‬‬ ‫تت�ص ��ف ذرة هيدروجين الأ�سيتلي ��ن �أو الأ�ستيلينات الطرفية بحم�ضي ��ة عاليه �إذاما قورنت بذرة‬ ‫هيدروجين الإيثيلين والتي بدورها �أكثر حم�ضية من ذرة هيدروجين الألكانات ‪.‬ويف�سر ذلك وفقا لحاله‬ ‫تهجي ��ن ذرة الكربون‪ .‬فال�سالبية الكهربية العالية لذرة الكربون غيرالم�شبعه تجعل ذرة الهيدروجين‬ ‫المرتبطة بها تت�صف بال�صفة الحم�ضية �إذا ماقورنت بذرة هيدروجين مرتبطة بذره كربون م�شبعة‬ ‫(‪ ) sp3‬كم ��ا ف ��ي الألكانات حيث �أن مجاالت تهجين الذرة تحوي ‪ %25‬من �صفات (‪ )s‬بينما تحتوي‬ ‫مجاالت تهجين( ‪ ) sp2‬في الألكينات ‪ %33.3‬من �صفات ( ‪ ) s‬وتحوي مجاالت تهجين (‪ )sp‬في‬ ‫الألكاينات‪ % 50‬من �صفات ( ‪ ) s‬و�إذا احتوى مجال تهجين على ن�سبة �أعلى من ( ‪ ) s‬فهذا يعني �أن‬ ‫الإلكترون ��ات �ستك ��ون �أقرب لنواة ذرة الكربون فت�صبح ذرة كربون (‪� )sp‬أكثر �سالبيه �أي �أكثر قدرة‬ ‫عل ��ى ا�ستيع ��اب وتحمل الزوج الإلكترون ��ي مما يجعل ذرة الهيدروجين المرتبط ��ة بها �أكثر حم�ضية‪,‬‬

‫‪83‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫من الطرق الم�ستخدمة على نطاق وا�سع لتح�ضير الألكاينات في المختبر‪ ,‬تح�ضيرها من ثنائي الهاليدات‬ ‫المتج ��اورة الت ��ي تح�ضر بمعالجة الألكين بالبروم ‪ ,‬ثم يزال منها جزيئان من بروميد الهيدروجين بالتفاعل‬ ‫مع قاعدة قوية ‪:‬‬ ‫تح�ضير بروباين‪:‬‬ ‫‪H H‬‬ ‫‪CH3- C – C-H + 2NaNH2‬‬ ‫‪CH3 – C CH + 2NaBr + 2NH3‬‬ ‫بروباين‬ ‫�أمين ال�صوديوم‬ ‫‪Br Br‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫وخا�صية الحم�ضية هذه ت�ساعد كثيرا في تمييز مركبات الألكاينات بع�ضها عن بع�ض وخا�صة الألكاينات‬ ‫غي ��ر الطرفي ��ة ‪ ,‬وفي تح�ضير �ألكاينات مختلفة م ��ن �ألكاينات طرفية ‪ ,‬ويمك ��ن تو�ضيح ذلك كالآتي ‪:‬‬ ‫‪CH3 – C C – Na+ + NH3‬‬

‫‪CH3 – C CH + NaNH2‬‬ ‫بروباين‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪CH3 – C C – Na+ + CH3CH2Cl‬‬

‫‪CH3– C C – CH2– CH3+NaCl‬‬ ‫‪ -2‬بنتاين‬

‫الإيثاين(الأ�سيتيلين)(‪:The Ethyene (Acetylene‬‬ ‫الإيثاين من �أب�سط االلكاينات؛ حيث يحتوي على ذرتي كربون بينهما‬ ‫رابطة ثالثية متنوع ( ‪ ) ,2‬وله �أهمية �صناعية كبيرة باال�ضافة‬ ‫�إلى �أنه مادة مهمة لتح�ضير العديد من المركبات الع�ضوية المفيدة‪.‬‬

‫تح�ضير الإيثاين ‪:‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬

‫�شكل ( ‪ )12-2‬جزيء الأ�سيتيلين‬

‫يح�ضر من مواد رخي�صة ن�سبيا بطرق متعددة‪,‬وللتعرف على �إحدى هذه الطرق‪,‬قم بالن�شاط الآتي في المختبر‪:‬‬ ‫(‪ )6-2‬تح�ضير الإيثاين (الأ�سيتيلين)‪.‬‬ ‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪-1‬ركب الجهاز كما هو مبين في ال�شكل (‪. )13-2‬‬ ‫‪� -2‬ض ��ع ‪10‬جم من كربيد الكال�سيوم في ال ��دورق المخروطي ثم‬ ‫�ضع عليه كمية قليلة من الرمل لتهدئة التفاعل ‪.‬‬ ‫‪� -3‬ضع ‪20‬مللتر ًا من الماء المقطر في القمع‪.‬‬ ‫‪�-4‬ضع كمية من كبريتات النحا�س (‪ )II‬في الزجاجة‪.‬‬ ‫‪-5‬ابد�أ تنقيط الماء ببطء على كربيد الكال�سيوم ماذا تالحظ؟‪.‬‬ ‫‪ -6‬اجم ��ع الغاز في ثالث مخابير‪ ,‬مالون الغاز الناتج وما رائحة؟‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪84‬‬

‫الأدوات والم���واد المطلوبة ‪:‬‬ ‫كربيد كال�سيوم ‪ ,‬ماء مقطر‪,‬‬ ‫محل ��ول كبريتات نحا�س(‪.)II‬‬ ‫دورق مخروط ��ي ‪ ,‬قم ��ع ذي‬ ‫محب� ��س‪� ,‬س ��دادة بثقبي ��ن‪،‬‬ ‫�أنبوب ��ة تو�صي ��ل ‪ ,‬حو� ��ض‬ ‫م ��اء ‪ ,‬قع ��ب ‪ ,‬ع ��دة مخابير‪,‬‬ ‫زجاج ��ة ب�سدادة ذات ثقبين ‪,‬‬ ‫رم ��ل‪ ,‬محلول ب ��روم ‪ ,‬محلول‬ ‫برمنجنات البوتا�سيوم ‪.‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫�شكل ( ‪ )13-2‬تح�ضير الإيثاين‬

‫‪ -1‬عن���د االنته���اء من جمع الغاز ينقل الدورق المخروطي �إلى خزانة الأبخرة ‪ ,‬وي�ضاف �إليه‬ ‫بحذر كمية كبيرة من الماء لإنهاء التفاعل‪ ,‬ثم ي�ضاف بحذر محلول حم�ض الكلور ‪ HCl‬لإذابة المتبقي‪,‬‬ ‫ثم ينظف الدورق بالماء ‪.‬‬ ‫‪ -2‬يف�ضل �أن تجرى جميع التجارب على الإيثاين في خزانة الأبخرة لتجنب انطالق الغاز في جو الغرفة لأنه �سام ‪.‬‬

‫خ�ل�ال الن�شاط ال�سابق الحظت �أن الإيثاين يح�ضر بتنقيط الماء عل ��ى كربيد الكال�سيوم‪ ,‬ثم ينقى الغاز‬ ‫من ال�شوائب ب�إمراره في محلول كبريتات النحا�س (‪ CuSO4 (II‬ويجمع فوق الماء ‪.‬‬ ‫‪CaC2 + 2H2O‬‬

‫‪C2H2 + Ca(OH)2‬‬

‫الخوا�ص الفيزيائية للإيثاين ‪:‬‬

‫‪ -1‬غاز عديم اللون ‪ ,‬له رائحة ت�شبه رائحة الإيثر �إذا كان نقيا‪.‬‬ ‫‪ -2‬غاز �سام وهو �أقل كثافة من الهواء الجوي ‪.‬‬ ‫‪� -3‬شحيح الذوبان في الماء‪ ,‬لكنة يذوب ب�سهولة في المذيبات الع�ضوية ‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية للإيثاين ‪:‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية للإيثاين هي خوا�ص الألكاينات فهو يحترق في الهواء بلهب م�ضي م�صحوب ًا بدخان‬ ‫نظر ًا الرتفاع ن�سبة الكربون فيه وعند خلطه بالأك�سجين يحترق احتراقا تام ًا ويعطي لهب ًا ت�صل حرارته �إلى‬ ‫‪o 3300‬م وي�سم ��ى لهب الأك�سي �أ�سيتيلين الذي ي�ستخدم في لح ��ام المعادن ‪ .‬كذلك يتفاعل مع الهالوجينات‬ ‫وهاليدات الألكيل بالإ�ضافة ‪.‬‬

‫‪85‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪ -7‬قرب عود ثقاب م�شتعل للغاز في �أحد المخابير ‪ ,‬ماذا تالحظ؟‬ ‫‪� -8‬أ�ض ��ف لمخبار �آخ ��ر ب�ضع قطرات من محل ��ول برمنجنات‬ ‫البوتا�سي ��وم ‪ ,‬م ��اذا يح ��دث ‪� ,‬أفح� ��ص النات ��ج ب ��ورق تباع‬ ‫ال�شم�س‪ ,‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪� -9‬أ�ض ��ف للمخب ��ار الأخير نقطتين من محل ��ول البروم‪ ,‬ماذا‬ ‫تالحظ ؟‬ ‫احتياطات ال�سالمة ‪:‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫�أكمل الفراغات في المخطط الآتي الذى ُيم ِّثل ملخ�صاً لتفاعالت الأ�سيتيلين ‪:‬‬

‫‪+‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪+‬‬ ‫‪O2‬‬

‫‪Br2‬‬

‫‪Br2‬‬

‫احتراق تام‬

‫‪CH CH‬‬ ‫‪H2O‬‬

‫‪HCl‬‬

‫‪HCl‬‬

‫‪H+/Hg++‬‬

‫زوج بروتوني‬

‫�أهمية الألكاينات ‪:‬‬ ‫• ا�ستخدامات الإيثاين (الأ�سيتيلين)‪:‬‬ ‫‪ -1‬ي�ستخ ��دم في الح�ص ��ول على لهب الأوك�سي �أ�سيتيلين الذي ي�ستعمل ف ��ي لحام المعادن وقطعها ‪.‬‬ ‫‪ -2‬تح�ضر منه مركبات هامة مثل الإيثانول والأ�سيتون والبنزين العطري وغيرها ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ي�ستخدم في تح�ضير مركبات الفينيل التي ت�ستخدم في �صناعة المطاط ال�صناعي المعروف با�سم‬ ‫النيوبري ��ن وهو �أغلى م ��ن المطاط الطبيعي ويفوقه في ا�ستخداماته لأن ��ه �أكثر مقاومة للأك�سدة‬ ‫ومقاومة للمذيبات الع�ضوية ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ي�ستخدم في �إن�ضاج الفاكهة النيئة‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪86‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الهيدروكربونات الحلقية ‪:Cyclic Hydrocabons‬‬

‫الألكانات الحلقية ‪:Cyclo Alkenes‬‬ ‫ت�شت ��رك مركبات الألكانات الحلقية في ال�صيغ ��ة العامة ‪ , CnH2n‬وهي ت�شبه الألكانات المفتوحة (غير‬ ‫الحلقي ��ة) م ��ن حيث الخوا�ص الفيزيائية ‪� ,‬أما بالن�سبة للخوا�ص الكيميائي ��ة ف�إنها ت�شبه الألكانات المفتوحة‬ ‫في عدم ن�شاطها فيما عدا الألكانات الحلقية التي تتكون من ثالث �أو �أربع ذرات كربون ف�إنها ن�شطة كيميائيا‬ ‫وه ��ذا يرج ��ع �إلى التوتر ال ��زاوي لهذين المركبين نتيجة ل�صغ ��ر زوايا الروابط بي ��ن ذرات الكربون‪ .‬ويمكن‬ ‫ت�سمية االلكانات الحلقية كما في حالة الألكانات المفتوحة ولكن ب�إ�ضافة المقطع حلقي بعد ا�سم الألكان ‪.‬‬ ‫�ش‬ ‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬

‫بروبان حلقي‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫بيوتان حلقي‬

‫‪87‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬

‫بنتان حلقي‬

‫هك�سان حلقي‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫عرف ��ت �سابق ��ا �أن ذرات الكربون ممك ��ن �أن تت�صل مع بع�ضها البع�ض على �ش ��كل حلقات لتكون مركبات‬ ‫تعرف بالهيدروكربونات الحلقية ‪ ,‬و�أن هذه المركبات ت�صنف �إلى ‪:‬‬ ‫�أ) الهيدروكربونات الحلقيه الم�شبعه (�ألكانات حلقية )‬ ‫ب) هيدروكربونات الحلقية غير الم�شبعة (�ألكينات حلقية و�ألكاينات حلقية )‪.‬‬ ‫نظ ��را للت�شابه الكبير بين الهيدروكربون ��ات الحلقية والهيدروكربونات غير الحلقي ��ة التي تعرفت عليها‬ ‫�سابقا‪ ,‬ف�إننا لن ندر�س الهيدروكربونات الحلقية بالتف�صيل و�إنما �سنقت�صر على التعرف على بع�ض مركباتها‬ ‫وكيفية ت�سميتها ‪.‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الف�صل الثاني‬

‫كم ��ا �أن الروابط ف ��ي الألكانات الحلقية ت�شبه الروابط في الألكانات المفتوحة ‪ ,‬فهي من نوع �سيجما ( )‬ ‫ناتجة من التداخل الر�أ�سي بين (‪ )SP3 – SP3‬للرابطة(‪ )- C – C -‬و(‪ ) SP3 – 1S‬للرابطة (‪)- C - H‬‬ ‫وتتم ت�سمية الألكانات الحلقية التي تحتوي على مجموعات �ألكيليه باعتبار تلك المجموعات م�شتقات �ألكيل‬ ‫للألكانات الحلقية ‪ ,‬و�إذا كان هناك �أكثر من مجموعة �ألكيليه فترقم الحلقة ابتداء ب�إحدى المجموعات بحيث‬ ‫ت�أخذ هذه المجموعات �أقل رقم ممكن وترتب ح�سب الحروف الهجائية كما يت�ضح من المثال الآتي‪:‬‬

‫ميثيل بيوتان‬ ‫حلقي‬

‫�إيثيل بروبان‬ ‫حلقي‬

‫‪ – 3,1‬ثنائي ميثيل‬ ‫بنتان حلقي‬

‫‪� -1‬إيثيل – ‪ - 4,3‬ثنائي‬ ‫ميثيل هك�سان حلقي‬

‫الألكينات والألكاينات الحلقية ‪:Cclo Alkenes and Alkenes‬‬ ‫الألكينات والألكاينات الحلقية ت�شبه الألكينات والألكاينات المفتوحة في خوا�صها وت�سميتها حيث يعطي‬ ‫الرقم ��ان (‪ )2.1‬لذرتي كربون الرابطة الثنائي ��ة �أو الثالثية واال�ستمرار في الترقيم ب�شكل ي�ؤدي �إلى �إعطاء‬ ‫المجموعات البديلة �أ�صغر الأرقام ‪ ,‬ولي�س من ال�ضروري �أن يعين في اال�سم موقع الرابطة الثنائية �أو الثالثية‬ ‫حيث �أنها �ستكون دائما على ذرة الكربون رقم (‪)1‬‬

‫‪ -4,3‬ثنائي ميثيل‬ ‫بيوتين حلقي‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪� -3‬إيثيل ‪ -3-‬ميثيل‬ ‫بروبين حلقي‬

‫‪88‬‬

‫بنتين حلقي‬ ‫‪� -3‬إيثيل هك�سين حلقي‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫اكتب ال�صيغ البنائية للمركبات الآتية ‪:‬‬ ‫‪ – 4,1‬ثنائي ميثيل هبتان حلقي‬ ‫‪ - 3‬كلورو ‪ -4-‬ميثيل هك�سان حلقي‬ ‫‪ -3‬برومو – ‪ – 3‬ايثيل بنتاين حلقي‬

‫الهيدروكربونات الأروماتيه (العطرية) ‪The Aromatic Hydrocaٌ bons‬‬ ‫كان يطل ��ق عل ��ى البنزي ��ن والمركب ��ات الم�شابهة ل ��ه ا�سم المركب ��ات العطرية‬ ‫لأن لأغلبه ��ا روائ ��ح عطرية ممي ��زة ‪ ,‬وقد ا�شتق ه ��ذا اال�سم من الكلم ��ة الإغريقية‬ ‫(‪ )Aroma‬وه ��ي تعن ��ي الرائح ��ة العطرية لذا �سمي ��ت بالمركب ��ات الأروماتية‪�,‬إن‬ ‫المركبات الأروماتية (العطرية) �أ�صبحت ت�ضم كل المركبات الحلقية التي ت�شارك‬ ‫البنزين في خوا�صه الكيميائية وتنق�سم المركبات الأروماتية �إلى ق�سمين ‪:‬‬

‫‪89‬‬

‫�شكل ( ‪)12-2‬‬ ‫هيدروكربونات عطرية‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫بيوتاين حلقي‬

‫‪ -3‬ميثيل بروباين‬ ‫حلقي‬

‫‪�-5‬إيثيل ‪ -3-‬ميثيل هك�ساين حلقي‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪ -1‬هيدروكربونات �أروماتيه تحتوي على حلقة واحدة – مثل البنزين‪.‬‬ ‫‪ -2‬هيدروكربونات �أروماتية تحتوي على �أكثر من حلقه مثل ‪ :‬النفتالين والإنثرا�سين‬ ‫و�س ��وف نقوم بدرا�سة الع�ض ��و الأ�سا�سي في هذه المركبات وهو البنزين لأن ��ه يزودنا بمفتاح لتفهم هذا‬ ‫النوع من الهيدروكربونات‪.‬‬

‫البـنزيـن ‪:Benzene‬‬ ‫يعتبر البنزين �أب�سط المركبات الهيدروكربونية الأروماتية‪ ,‬وكان (دافي) �أول من ح�صل عليه من الغاز‬ ‫الناتج من التحلل الحراري للزيوت الم�ستخل�صة من الأ�سماك ‪.‬‬ ‫�أم ��ا العالم (فارادي) فكان �أول من قام بتح�ضيره في المختبر عام ‪1825‬م بالتقطير التجزيئي لقطران‬ ‫الفحم الناتج من التقطير الإتالفي للفحم الحجري ‪.‬‬ ‫وف ��ي عام ‪1834‬م تتبي ��ن �أن ال�صيغة الأولية للبنزي ��ن هي (‪ ,)CH2‬وبعد ذلك ُعين ��ت �صيغته الجزيئية‬ ‫وكان ��ت ‪ , C6H6‬وت�شي ��ر هذه ال�صيغة �إل ��ى �أن الن�سبة بي ��ن ذرات الهيدروجين والكرب ��ون منخف�ضة مقارنة‬ ‫بالمركب ��ات الهيدروكربونية المعروفة ‪ ,‬وهذا ُيظهر درجة مرتفعة من عدم الإ�شباع حيث يحتوي على روابط‬ ‫م�ضاعفة متعددة‪ ,‬ومع ذلك ف�إن التجارب العملية على البنزين تبين �أنه ال يتفاعل بالإ�ضافة حيث �أنه ال يزيل‬ ‫ل ��ون البروم وال لون برمنجنات البوتا�سيوم و�إنما يتفاعل ع ��ن طريق اال�ستبدال بدل الإ�ضافة وهذا يدل على‬ ‫ثبات الروابط الم�ضاعفة في البنزين ‪.‬‬ ‫ ولكن كيف يمكن تف�سير نتائج التجارب العملية ال�سابقة على البنزين ؟‬‫ال �شك �أن ذلك يتطلب معرفة التركيب البنائي للبنزين لمعرفة �سبب ثبات الروابط الم�ضاعفة فيه ‪.‬‬

‫التركيب البنائي للبنزين‪:‬‬ ‫�أثار التركيب البنائي للبنزين كثيرا من الجدل بين علماء الكيمياء لفترة طويلة �إلى �إن اقترح (كيكولة)‬ ‫ع ��ام ‪1865‬م �أن البنزي ��ن عبارة عن حلقة �سدا�سية الأ�ضالع تتكون من �ست ذرات هيدروجين كل واحدة من‬ ‫ذرات الهيدروجي ��ن مت�صلة بذرة كرب ��ون واقترح كيكولة كذلك �أن البنزين يحت ��وي على ثالث روابط ثنائية‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪90‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫(حت ��ى يكتم ��ل التكاف�ؤ الرباعي للكربون) و�أن تلك الروابط تتح ��رك �إلى الأمام والى الخلف ب�شكل �سريع كي‬ ‫تكون الأ�شكال الآتية التي ال يمكن ف�صلها‪:‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫ق�صة طريفة الكت�شاف ال�صيغة البنائية للبنزين‪:‬‬ ‫يروي كيكولة ق�صة طريفة الكت�شافه بناء البنزين ‪ ,‬وهي‬ ‫�أنه كان م�شغول الذهن بمع�ضلة البنزين دون جدوى فغفا �أمام‬ ‫المدفئة ولكن طوال غفوته الم�ضطربة كان خياله يموج بالذرات‬ ‫والروابط و�سال�سل الكربون التي تتلوى كالأفاعي‪ ,‬وفج�أة ر�أى �أن‬ ‫�إحدى الأفاعي قد �أم�سكت ذيلها ب�أ�سنانها و�أخذت تتراق�ص �أمام‬ ‫عينيه فا�ستيقظ بغتة ‪ ,‬وبد�أ ذهنه يعمل في نظريته عن تركيب‬ ‫البنزين وقدم ال�صيغة البنائية الحلقية وفي هذا يقول كيكولة‬

‫�شكل ( ‪ )14-2‬تخيل كيكولة لتركيب‬ ‫الهيدروكربونات العطرية (البنزين)‬

‫على الرغم من �إن اقتراح كيكولة ين�سجم مع كثير من نتائج التجارب الخا�صة بالبنزين �إال �أنه لم يف�سر‬ ‫عدم تفاعله مع البروم في الظروف العادية بالإ�ضافة نتيجة للثبات غير العادي للروابط الثنائية‪.‬‬ ‫ فكيف يمكن تف�سير الثبات غير العادي للروابط الثنائية في البنزين؟‬‫�إن البنزي ��ن عب ��ارة ع ��ن هجين رنيني لجمي ��ع �أ�شكال الرنين ناتج ع ��ن وجود روابط ثنائي ��ة متبادلة في‬ ‫الج ��زيء؛ تن� ��ص نظرية الرني ��ن الإلكتروني (الت�أرجح) على �أن ��ه حين يكون بالإمكان كتاب ��ة بناءين �أو �أكثر‬ ‫لج ��زيء م ��ا بحي ��ث يختلفان فقط في موق ��ع الإلكترونات ( الروابط) ف� ��إن الجزيء الأ�صل ��ي ال يمثل �أيا من‬ ‫هذي ��ن البناءي ��ن و�إنما مزيج منهما وبن ��اء على ذلك ف�إن ال�شكلي ��ن ال�سابقين لج ��زيء البنزين ال يتماثالن‬

‫‪91‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫ويكون ال�شكل الحقيقي للجزيء عبارة عن هجين رنيني لهذين ال�شكلين وهو �أكثر ثباتا وا�ستقرارا‪.‬‬ ‫رنين‬

‫الف�صل الثاني‬

‫ونتيج ��ة ح ��دوث الرنين في حلقة البنزين ت�صبح روابط باي ‪( π‬الرواب ��ط الثنائية) ثابتة جدا وم�ستقرة‬ ‫لدرجة �أنها تقاوم الك�سر عك�س ما هو موجود في الألكينات‪ ,‬وهذا يف�سر عدم ميل البنزين للتفاعل بالإ�ضافة ‪.‬‬

‫ما العالقة بين مركب البنزين والبنزين الم�ستخدم في وقود ال�سيارات ؟‬

‫ت�سمية م�شتقات البنزين الهيدروكربونية‪:‬‬ ‫ق ��د تحمل حلقة البنزين مجموعة بديل ��ة او �أكثر فعند ا�ستبدال �إحدى ذرات الهيدروجين بمجموعة ما ‪,‬‬ ‫يذكر ا�سم المجموعة المرتبطة بحلقة البنزين �أوال ثم يختتم اال�سم بكلمة بنزين‪.‬‬

‫ميثيل بنزين‬ ‫(تولوين )‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫�إيثيل بنزين‬

‫‪92‬‬

‫بروبيل بنزين‬

‫�أيزو بروبيل بنزين‬ ‫(كيومين)‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫وعندما تحمل حلقة البنزين مجموعتين بديلتين‪ ,‬فيطلق على المجموعتين المتجاورتين المقطع �أورثو‪,���‬ ‫وعلى المجموعتين اللتين تف�صلهما ذرة كربون واحدة المقطع ‪ .‬ميتا‪� ,‬إما المجموعتين المتقابلتين المقطع‬ ‫ب ��ارا‪ ,‬وترت ��ب المجموعتين ح�سب الحروف الهجائي ��ة ثم يختتم اال�سم بكلمة بنزي ��ن ‪ ,‬او قد تذكر مجموعة‬ ‫واحدة ويختتم اال�سم باال�سم ال�شائع للبنزين ‪.‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫�أورثو – ميثيل تولوين‬ ‫(�أورثو – زايلين)‬

‫ميتا‪� -‬إيثيل‬ ‫تولوين‬

‫بارا ‪ -‬ميثيل‬ ‫تولوين‬

‫�إما �إذا كانت هناك ثالث مجاميع بديلة او �أكثر فعندئذ نرقم حلقة البنزين ‪.‬‬

‫‬‫‪ -4.2.1‬ثالثي ميثيل بنزين‬

‫‪ -5.3‬ثنائي ايثيل تولوين‬

‫ار�سم ال�صيغ البنائية لكل مما يلي‪:‬‬ ‫اورثو �أيزو بروبيل تولوين‬ ‫‪ -2‬بروبيل ‪� -4-‬إيثيل تولوين‬

‫‪93‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫تح�ضير البنزين‪:‬‬ ‫يمكن الح�صول على عينة من البنزين بت�سخين ملح بنزوات ال�صوديوم مع الجير ال�صودي حيث يتم نزع‬ ‫مجموعة الكربوك�سيل من حلقة البنزين لتحل محلها ذرة الهيدروجين‪:‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪COONa‬‬

‫‪CaO‬‬

‫‪+ Na2CO3‬‬ ‫بنزين‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪+‬‬ ‫بنزوات �صوديوم‬

‫الخوا�ص الفيزيائية للبنزين‪:‬‬ ‫‪�-1‬سائل عديم اللون ذو رائحة عطرية مميزة ‪ ,‬وبخاره �سام‪ ,‬ويمكن �أن يمت�ص من خالل الجلد‪.‬‬ ‫‪-2‬يغلي عند ‪°80‬م و�إذا ُبرد تحول �إلى بلورات �شفافة تن�صهر عند ‪°4.5‬م‪.‬‬ ‫‪�-3‬شحي ��ح الذوبان في الم ��اء لكنه يمتزج مع معظم المذيبات الع�ضوية حيث يعتبر جزيئ ًا غير قطبي لأنه‬ ‫مك ��ون من هيدروجين وكربون فقط �إال �أنه ن�سبي ��ا �أعلى قطبية من الهيدروكربونات الم�شبعة الحتوائه‬ ‫على الكترونات باي (‪.)π‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية للبنزين‪:‬‬ ‫نظرا لحدوث ظاهرة الرنين في حلقة البنزين فان معظم تفاعالته تتم باال�ستبدال وال تحدث تفاعالت‬ ‫الإ�ضافة �إال ب�صعوبة وفي ظروف خا�صة ويمكن تو�ضيح هذه التفاعالت كما يلي‪:‬‬

‫‪ -1‬تفاعل االحتراق‪:‬‬

‫ي�شتعل البنزين العطري بلهب �ساطع مدخن‪ ,‬وتتوقف نواتج التفاعل على كمية الأك�سجين؛ فعندما يكون‬ ‫االحتراق تام ًا يتم ذلك وفق المعادلة التالية‪:‬‬ ‫حرارة ‪6H2O + 12CO2 +‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪94‬‬

‫‪2C6H6 + 15O2‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫‪ -2‬تفاعالت اال�ستبدال (الإحالل)‪:‬‬

‫‪Br‬‬ ‫‪FeBr3‬‬

‫‪+ HBr‬‬

‫‪Br2‬‬

‫‪+‬‬ ‫بنزين‬

‫برومو بنزين‬

‫ب‌‪ -‬ال�سلفنة ‪: Sulphonation‬‬ ‫يتفاع ��ل البنزين مع حم�ض الكبريت المركز الم�شب ��ع بثالث �أك�سيد الكبريت ويتم فيه �إحالل مجموعة‬ ‫ال�سلفونيك (‪)HSO3‬محل الهيدروجين‬ ‫‪SO3H‬‬

‫‪SO3‬‬

‫‪+ H SO‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪4‬‬

‫بنزين‬

‫حام�ض بنزين �سلفونيك‬

‫جـ‪ -‬النترتة ‪: Nitration‬‬ ‫يتفاع ��ل البنزي ��ن مع حم� ��ض النيتروجين في وجود حم� ��ض الكبريت كعامل م�ساع ��د حيث يتم �إحالل‬ ‫مجموعة النيترو (‪ )NO2‬محل ذرة الهيدروجين‪:‬‬ ‫‪NO2‬‬

‫‪H2SO4‬‬

‫‪+ HNO‬‬

‫‪3‬‬

‫بنزين‬

‫نتيرو بنزين‬

‫‪95‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫تعتبر من �أهم التفاعالت التي تتم على حلقة البنزين حيث ت�ستبدل ذرة هيدروجين بمجموعة او ذرة �أحادية‬ ‫لإنتاج م�شتقات البنزين وفي كثير من الأحيان تتم هذه التفاعالت في وجود عوامل م�ساعده؛ وفيما يلي عدد‬ ‫من تفاعالت اال�ستبدال في البنزين‪:‬‬ ‫�أ‌‪ -‬الهلجنة ‪:Haloganation‬‬ ‫يتفاع ��ل الب ��روم او الكل ��ور مع البنزين ف ��ي وجود عامل م�ساعد مث ��ل هاليد الحدي ��د الثالثي ويتم فيه‬ ‫ا�ستبدال ذرة هيدروجين بذرة بهالوجين‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬ ‫د‪-‬الألكلة‪:‬‬ ‫يتفاع ��ل هاليد الألكي ��ل مع البنزين في وجود كلوري ��د الألومينيوم كعامل م�ساع ��د حيث تحل مجموعة‬ ‫�ألكيل محل ذرة الهيدروجين‪:‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪CH2CH3‬‬ ‫‪HCl‬‬

‫‪AlCl3‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+ CH CH Cl‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫بنزين‬

‫�إيثيل بنزين‬

‫‪ - 3‬تفاعالت الإ�ضافة‪:‬‬ ‫بالرغم من �أن تفاعالت البنزين بالإ�ضافة �صعبة �إال �أن بع�ضها يحدث في ظروف خا�صة من �أهمها‪:‬‬ ‫�أ‌‪ -‬الهدرجة‪:‬‬ ‫وتتم في وجود عوامل م�ساعدة وحرارة و�ضغط ليتكون الهك�سان الحلقي ‪.‬‬ ‫عامل م�ساعد‬ ‫حرارة و�ضغط‬

‫‪+ 3H‬‬

‫‪2‬‬

‫بنزين‬

‫هك�سان حلقي‬

‫ب‌‪� -‬إ�ضافة الكلور �أو البروم‪:‬‬ ‫يتم ت�سخين الكلور �أو البروم مع بخار البنزين لإنتاج �سدا�سي كلورو �أو برومو هك�سان حلقي ‪.‬‬ ‫‪H Br‬‬ ‫‪Br‬‬

‫‪Br‬‬

‫‪H‬‬

‫‪+ 3Br‬‬

‫‪H‬‬

‫‪2‬‬

‫بنزين‬

‫‪Br‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪Br H‬‬

‫�سدا�سي برومو هك�سان حلقي‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪96‬‬


‫الهيدروكربونات الأليفاتية والأروماتية‬

‫كيف يمكنك �إجراء التحويالت التالية‪:‬‬ ‫‪ -1‬بنزوات ال�صوديوم �إلى �سدا�سي كلورو هك�سان حلقي ‪.‬‬

‫الف�صل الثاني‬

‫‪-2‬البنزين �إلى كل من‪ :‬تولوين ‪ ,‬نيتروبنزين ‪.‬‬

‫�أهمية المركبات العطري‪:‬‬ ‫المركب ��ات العطرية هامة ج ��دا من نواحي متعددة؛ فغالبا ما نجدها ف ��ي مختلف �أنواع المذيبات‬ ‫والم ��واد البال�ستيكية كما توجد حلقة البنزين �أي�ضا ف ��ي العديد من المركبات البيولوجية الهامة مثل‬ ‫الفيتامين ��ات والبروتين ��ات والهرمونات‪ ,‬وج�سم الإن�سان غير قادر عل ��ى تح�ضير حلقة البنزين لإنتاج‬ ‫م�شتقاتها ذات الأهمية الكبيرة للج�سم وبالتالي يجب علينا �أن نح�صل على المواد الحاوية لها لتغطية‬ ‫احتياج ��ات الج�سم من م�صادر �أخ ��رى خارجية‪ ,‬بعك�س النباتات القادرة عل ��ى �إنتاج بع�ض المركبات‬ ‫العطرية‪ ,‬ولهذا فهي هامة جدا من الناحية الغذائية‪ .‬والمركبات العطرية لي�ست كلها مفيدة بل بع�ضها‬ ‫�ضار للغاية مثل ‪2-1‬بنزوبايرين والمكون من خم�س حلقات بنزين من�صهرة مع بع�ضها والموجود في‬ ‫دخان ال�سجائر والغاز العادم لل�سيارات وفي اللحم الم�شوي على الفحم وهو من م�سببات ال�سرطان‪.‬‬ ‫�أهمية البنزين‪:‬‬ ‫‪ -1‬ي�ستخ ��دم ف ��ي �إذابة الده ��ون والزيوت وغيرها من الم ��واد الع�ضوية التي ال ت ��ذوب في الماء ولهذا‬ ‫ي�ستخدم على نطاق وا�سع في التنظيف الجاف‪.‬‬ ‫‪ -2‬يح�ض ��ر من ��ه النيتروبنزي ��ن والتولوي ��ن والذي ي�ستخدم ف ��ي تح�ضير العقاقي ��ر الطبية والمفرقع ��ات والأ�صباغ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ي�ستخدم في تح�ضير المبيدات الح�شرية مثل الجامك�سان(�سدا�سي كلوروهك�سان الحلقي) وم�سحوق (د‪.‬د‪.‬ت)‪.‬‬

‫‪97‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫�أ�سئلة الف�صل الثاني‬ ‫�س‪�:1‬ضع عالمة �صح (✓) �أو خط�أ ( ✗ ) �أمام العبارات التالية مع ت�صحيح الخط�أ ‪:‬‬ ‫‪ -1‬الروابط �سيجما( ) في المركبات الع�ضوية �سهلة الك�سر مقارنة بالروابط باي( )‪.‬‬ ‫‪ -2‬البنزين من الهيدروكربونات الحلقية الم�شبعة‪.‬‬ ‫‪ -3‬تحويل الزيت �إلى دهن من تفاعالت الهلجنة ‪.‬‬ ‫‪ -4‬الألكانات خاملة ن�سبي ًا �إذا ما قورنت بالألكينات ‪.‬‬ ‫‪ -5‬يمكن �إنتاج مبلمر للميثان ‪.‬‬ ‫‪ -6‬عند ت�سخين خالت ال�صوديوم مع الجير ال�صودي ينتج الإيثان ‪.‬‬ ‫‪ -7‬نح�صل على الإيثيلين جاليكول من تفاعل الإيثيلين مع فوق �أك�سيد الهيدروجين ‪.‬‬ ‫‪ -8‬يتفاعل البنزين مع حم�ض الكبريت المركز بالإ�ضافة ‪.‬‬

‫�س‪ : 2‬اختر الإجابة ال�صحيحة‪:‬‬ ‫‪ -1‬المركب الذى �صيغتة ‪ C3H6‬ينتمي �إلى مجموعة‪:‬‬ ‫�أ) الألكانات‬

‫ب) الألكينات‬

‫جـ) الألكاينات‬

‫د) الجذور الألكيلية‬

‫‪ -2‬يمكن التمييز بين الإيثان والإيثيلين با�ستخدام تفاعل‪:‬‬ ‫�أ) الهدرجة‬

‫ب) الأك�سدة‬

‫جـ) الهلجنة‬

‫د) الإجابتين (�أ) (ب)‬

‫‪ -3‬المركب الأعلى في درجة الغليان‪:‬‬ ‫�أ) ‪C2H6‬‬

‫ب) ‪C3H8‬‬

‫جـ) ‪C6H14‬‬

‫د) ‪C4H8‬‬

‫‪ -4‬جميع ال�صفات التالية تنطبق على البروبان ما عدا‪:‬‬ ‫�أ) هيدروكربون م�شبع‬

‫ب) يتفاعل باال�ستبدال‬

‫جـ) له �أكثر من �صيغة بنائية‬

‫د) �صيغته الجزيئية ‪C3H8‬‬

‫‪ -5‬المركب الذى يحتوى على رابطتين من نوع باي‪:‬‬ ‫�أ) ‪C5H12‬‬

‫ب) ‪C2H4‬‬

‫جـ) ‪C3H4‬‬

‫‪98‬‬

‫د) ‪C4H8‬‬


‫=‬

‫‪ -6‬عند تفاعل ‪ CH3-CH CH2+HCl‬يكون الناتج‪:‬‬ ‫�أ) ‪CH3-CH2-CH2Cl‬‬

‫ب) ‪CH3-CHCl-CH3‬‬

‫جـ) ‪CH3-CCl –CH2‬‬

‫د) ‪CH3-CH CHCl‬‬

‫=‬

‫‪ -7‬هلجنة البنزين تنتج‪:‬‬ ‫�أ) هاليد البنزين‬

‫جـ) �ألكيل البنزين‬

‫ب) هك�سان‬

‫د) نيترو بنزين‬

‫‪ -8‬ال�شكل الهند�سي للمركب ‪C5H10‬‬

‫�أ) هرم رباعي الأوجة‬

‫ب) مثلث م�ستو‬

‫جـ) م�ستقيم‬

‫د) ا�سطواني‬

‫�س‪ :3‬ما ال�صيغ الجزيئية لكل من �ألكان‪� ,‬ألكين‪� ,‬ألكاين عدد ذرات الكربون فيه‪ 3‬ذرات‪.‬‬ ‫ف�سر ما ي�أتي علمياً‪:‬‬ ‫�س‪ِّ :4‬‬ ‫�أ‌‪ -‬تو�صف الألكاينات ب�أنها مركبات غير م�شبعة ‪.‬‬ ‫ب‌‪ -‬يتفاعل البروبان مع الهيدروجين بالإ�ستبدال‪.‬‬ ‫جـ‪ -‬ت�ضاف هاليدات الهيدروجين �إلى الألكينات تبعاً لقاعدة ماركونيكوف‪.‬‬ ‫د‌‪ -‬يعتبرالمركب ‪ C5H10‬م�شبع ‪.‬‬ ‫هـ المركب ‪� C2H2‬أكثر ن�شاطا من المركب ‪.C2H6‬‬

‫�س‪ : 5‬و�ضح المق�صود بالتفاعالت التالية‪:‬‬ ‫اال�ستبدال ‪ ,‬الإ�ضافة ‪ ,‬الهدرجة ‪ .‬الهلجنة ‪ ,‬الهيدرة‬

‫�س‪:6‬كيف يمكنك �إجراء التحويالت الآتية‪:‬‬ ‫�أ‪ -‬بيوتين �إلى بيوتان‪.‬‬ ‫ب ‪ -‬كربيد كال�سيوم الى �أ�ستالدهيد‪.‬‬ ‫جـ‪ -‬كلوريد ميثيل �إلى رابع كلوريد الكربون‪.‬‬ ‫د‪� -‬أ�ستيلين �إلى ‪ -1,1‬ثنائي كلور �إيثان ‪.‬‬

‫‪99‬‬


‫����س‪� :7‬ض���ع عالمة �صح (✓) في الفراغ المقابل لكل جزئ يت�صف بال�صفة المذكورة‬ ‫في العمود الأيمن ‪:‬‬ ‫الجزئ‬

‫الت�أكيد‬

‫‪C3H4‬‬

‫‪C3H6‬‬

‫‪C3H8‬‬

‫‪C6H6‬‬

‫يحتوي على رابطة ثنائية واحدة‬ ‫الجزيء م�ستقيم‬ ‫يتفاعل مع الهالوجينات باال�ستبدال‬ ‫يتفاعل مع الأك�سجين‬ ‫يح�ضر بهدرجة الألكينات‬ ‫يتفاعل مع الهيدروجين بالإ�ضافة‬

‫�س‪:8‬و�ضح (بالمعادالت ) ماذا يحدث في الحاالت التالية‪:‬‬ ‫�أ‪� -‬إ�ضافه الماء لكربيد الكال�سيوم‪.‬‬ ‫ب‪ -‬تفاعل الماء مع البيوتين في وجود حم�ض الكبريت المركز‪.‬‬ ‫جـ‪ -‬تفاعل الأ�سيتيلين مع يوديد الهيدروجين‪.‬‬ ‫د‪ -‬تفاعل البنزين مع حم�ض الكبريت المركز‪.‬‬

‫�س‪� :9‬أكمل المعادالت التالية‪:‬‬ ‫‪1) CH3-CH2-CH=CH2 + HI‬‬

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

‫‪100‬‬

‫‪H2O‬‬ ‫‪H2SO4‬‬ ‫‪H2SO4‬‬ ‫‪HgSO4‬‬ ‫‪AlCl3‬‬

‫‪2) CH3CH=CH2‬‬ ‫‪3) C3H4 + H2O‬‬ ‫‪4) C6H6 + CH3Cl‬‬ ‫‪5) C4H8 + 6O2‬‬


‫المجموعات الوظيفية‬ ‫في المركبات الع�ضوية‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تميز بين المجموعات الوظيفية من خالل ال�صيغ البنائية للمركبات ‪.‬‬ ‫‪ -2‬تطبق نظام الت�سمية الدولي ‪ IUPAC‬لت�سمية المركبات الع�ضوية ذات المجموعات الوظيفية ‪.‬‬ ‫‪ -3‬تتع ��رف بع� ��ض الخ�صائ� ��ص الفيزيائي ��ة لكل من هالي ��دات الألكيل‪ ,‬الأغ ��وال الإيث ��رات‪ ,‬الألدهيدات‬ ‫والكيتونات‪ ,‬الإ�سترات‪ ,‬الأحما�ض الكربوك�سيلية‪ ,‬الأمينات ‪.‬‬ ‫‪ -4‬تميز بين المجموعات ال�سابقة من خالل خوا�صها الكيميائية ‪.‬‬ ‫‪ -5‬تعرف الطرق العامة لتح�ضير المجموعات الوظيفية المختلفة ‪.‬‬ ‫‪ -6‬تذكر �أهم التطبيقات الحياتية وال�صناعية للمجموعات الوظيفية المختلفة‪.‬‬

‫‪102‬‬


‫المقدمة‬ ‫اعتمدنا في ت�صنيف المركبات الع�ضوية على ح�سب �أنواع العنا�صر ‪ .‬وقد تعرفنا في الوحدة ال�سابقة على‬ ‫مركبات الق�سم الأول الهيدروكربونات ‪ .‬و�سوف ندر�س فى هذه الوحدة مركبات الق�سم الثاني وهي ‪:‬‬

‫الم�شتقات الع�ضوية الأليفاتية‪:‬‬ ‫وه ��ى مركب ��ات ع�ضوية تنتج من �إح�ل�ال ذرة �أو مجموعة ذري ��ة ( غير الكرب ��ون والهيدروجين قد تكون‬ ‫�أك�سجين �أو نيتروجين �أو كبريت �أو هالوجينات ) ‪ ,‬محل ذرة هيدروجين �أو �أكثر من المركب الهيدروكربوني‪.‬‬ ‫تعرف هذه الذرات �أو المجموعة الذرية بالمجموعات الوظيفية �أو الفعالة ‪ ,‬وقد �سبق التعرف على �أمثلة لهذه‬ ‫المجموعات في الف�صل الأول ‪.‬‬ ‫حيث ت�ضفي هذه المجموعات الوظيفية �إلي المركب الع�ضوي خ�صائ�ص مميزه ‪ ,‬تجعل المركبات الع�ضوية‬ ‫المحتوي ��ة على نف�س المجموعة الوظيفية ت�سلك �سلوك ًا كيميائي� � ًا مت�شابه ًا ‪ .‬وقد ترتبط المجموعة الوظيفية‬ ‫ب�شق هيدروكربوني �أليفاتي (�ألكيل) وت�سمى الم�شتقات الهيدروكربونية الأليفاتية‪ .‬وقد ترتبط المجموعة‬ ‫الوظيفية ب�شق هيدروكربوني �أورماتي ( عطري) وت�سمى الم�شتقات الهيدروكربونية الأروماتية ( العطرية )‪.‬‬ ‫وت�شتمل الم�شتقات الهيدروكربونية على عدة عائالت من �أهمها ‪:‬‬ ‫الهالي ��دات الع�ضوي ��ة‪ ,‬الأغ ��وال‪� ,‬إلإيثرات‪ ,‬الألدهي ��دات‪ ,‬الكيتون ��ات‪ ,‬الأحما�ض الع�ضوي ��ة‪ ,‬الإ�سترات‪,‬‬ ‫الأمينات‪ ,‬الأميدات‪.‬‬ ‫و�سوف نقت�صر في درا�ستنا في هذا الف�صل على الم�شتقات الهيدروكربونية الإليفاتية‪.‬‬

‫‪103‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الهاليدات الع�ضوية (هاليدات الألكيل) ‪:Organic Halide‬‬ ‫الهاليدات الع�ضوية هي جزيئات تم فيها �إحالل ذرة هالوجين �أو اكثر محل ذرة هيدروجين �أو اكثر وقد‬ ‫ت ��م التعرف على بع�ض االمثلة لهذه المركبات في الف�صل ال�ساب ��ق‪ ,‬ويرمز للهالوجين بالحرف(‪ )X‬و يرمز‬ ‫لبمجموعة الكيل ( جذر الكيل ) بالحرف(‪. )R‬‬

‫ال�صيغة العامة ‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫(‪)R – X‬‬

‫‪,‬‬

‫‪,‬‬

‫ت�سمية هاليدات الألكيل ‪:‬‬ ‫نظرا لتعدد الهالوجينات (فلور ‪ ,‬كلور ‪ ,‬بروم ‪ ,‬يود) وتعدد ذرات الهيدروجين في جزيئات الألكانات ف�إن �أعداد‬ ‫هاليدات الألكيل الح�صر لها ولنميز بينها نطبق قواعد النظام الدولي ‪ IUPAC‬في ت�سميتها‪ .‬كما يلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬نرقم ال�سل�سلة الكربونية الأطول من الجهة الأقرب �إلى ذرة الهالوجين ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ي�ضاف المقطع (فلورو ‪ ,‬كلورو‪ ,‬برومو ‪,‬يودو )‪�,‬إلى ا�سم الألكان المقابل لأطول �سل�سلة‪.‬‬ ‫‪ -3‬تذك ��ر رق ��م ذرة الكرب ��ون المرتبطة بها ذرة الهالوجين ث ��م خط ثم ا�سم الهالوجي ��ن ثم نكتب ا�سم‬ ‫ال�سل�سة التي رقمناها (الأطول)‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪104‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪CH3 – Cl‬‬

‫كلورو ميثان (�أوكلوريد ميثيل)‬

‫‪CH3CH2Br‬‬

‫برومو ايثان (�أو بروميد ايثيل)‬

‫‪CH3CH2CH2Cl‬‬

‫‪-1‬كلورو بروبان (�أو كلوريد بروبيل)‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ – 2‬كلورو بروبان‬

‫‪CH2 – CH2‬‬

‫‪ - 2,1‬ثنائي برومو �إيثان‬

‫‪ - 1,1‬ثنائي برومو ايثان‬

‫‪ -1‬كلورو ‪ -3‬ميثيل بيوتان‬

‫كلورو بنتان حلقي‬

‫‪105‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬ب�إتباع قواعد (‪ )IUPAC‬للت�سمية؛ �س ِّم المركبات التالية‪:‬‬ ‫‪,‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية للمركبات الآتية‪:‬‬ ‫‪ – 1‬كلورو – ‪ – 2‬ميثيل بروبان‬

‫‪,‬‬

‫‪ - 2,1‬ثنائي كلورو بروبان‬

‫الطرق العامة لتح�ضير هاليدات االلكيل‪:‬‬ ‫يمكن تح�ضير هاليد الألكيل بطرق عامة �أهمها ‪:‬‬

‫‪ -1‬الإ�ستبدال المبا�شر (الإحالل المبا�شر)‪:‬‬ ‫�أ‪ -‬من الألكانات‪:‬‬

‫يتم احالل ذرة هالوجين محل ذرة هيدروجين كما ذكر �سابق ًا في حالة اال�ستبدال في الألكانات تحت‬ ‫�ضوء ال�شم�س‪.‬‬

‫‪ -1‬تح�ضير كلوريد الميثيل ‪CH3Cl +HCl‬‬

‫‪ -2‬تح�ضير بروميد البيوتيل‬

‫‪CH3CH2CH2CH2Br+HBr‬‬

‫�ضوء �أو حرارة‬

‫�ضوء �أو حرارة‬

‫‪CH4 + Cl2‬‬

‫‪CH3CH2CH2CH3+Br2‬‬

‫مالحظة ‪:‬‬ ‫ق ��د يحدث اال�ستبدال على �أي ذرة من ذرات الكرب ��ون مما ي�ؤدي �إلى ظهور خليط من هاليدات‬ ‫الألكيل وذلك في حالة الألكانات عديدة الذرات ( �أكثر من ذرتي كربون)‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪106‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫ب– من الأغوال‪:‬‬

‫حي ��ث يتم احالل ذرة هالوجين الحم�ض الهالوجيني (‪ )HX‬محل مجوعة‪ OH-‬من الغول في وجود‬ ‫الحرارة ومادة نازعة للماء من و�سط التفاعل ( حيث ‪)X=I ,Cl ,Br‬‬

‫من الكحوالت‪ :‬تح�ضير كلورو هك�سان‬ ‫‪CH3(CH2)5Cl + H2O‬‬

‫‪CH3(CH2)5 – OH+ HCl‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬كلورو هك�سان‬

‫‪ -2‬اال�ضافة‬

‫يمكن الح�صول على هاليدات الألكيل ب�إ�ضافة الأحما�ض الهالوجينية �إلى الألكينات‪:‬‬

‫�أ‪ -‬تح�ضير كلوريد الإيثيل‪:‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫‪CH‬‬

‫‪2‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪H2C‬‬

‫‪HCl‬‬

‫‪+‬‬

‫‪CH2‬‬

‫‪H2C‬‬

‫ب‪ -‬تح�ضير ‪ -2‬بروموبيوتان‬ ‫‪CH2 + HBr‬‬

‫‪CH3 – CH2 – CHBr – CH3‬‬

‫‪107‬‬

‫‪CH3 – CH2 CH‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫لماذا و�ضعت ذرة البروم على ذرة الكربون الثانية ولي�ست الأولى في البيوتين في المثال ال�سابق ؟‬

‫الف�صل الثالث‬

‫اكتب نواتج التفاعالت التالية‪:‬‬ ‫‪.................................................................‬‬ ‫‪...........................................‬‬

‫حرارة �أو �ضوء‬

‫حرارة �أو �ضوء‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3 – CH = CH2 HCl‬‬

‫ما الألكان والغول المنا�سب لتح�ضير كل من المركبات التالية مع كتابة المعادالت‪:‬‬ ‫�أ) ‪ -2,2‬ثنائي برومو بنتان‬

‫ب) ‪ -3‬كلورو هك�سان‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪108‬‬

‫‪+‬‬

‫‪C2H6 Br2‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫(‪ )1 -3‬تح�ضير بروميد البيوتيل‬ ‫خطوات العمل ‪:‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬

‫‪� -1‬ض ��ع ‪ 270‬جم من بروميد ال�صوديوم و‪ 30‬مل من‬ ‫الماء المقطر و‪ 20‬مل من الغول البيوتيلي‪.‬‬ ‫‪ -2‬برد المخلوط في الماء والثلج ‪.‬‬

‫‪ -4‬ق ��م بتدوي ��ر الق ��اروره لت�ضم ��ن اخت�ل�اط المواد‬ ‫المتفاعلة‪.‬‬ ‫‪ -5‬ركب الجهاز ‪.‬‬ ‫‪� -6‬سخن لمدة ن�صف �ساعة ‪.‬‬ ‫‪ -7‬راقب حتـى تنتهي عملية التقطير ‪.‬‬ ‫‪ -8‬اغ�س ��ل الف�ص ��ل النات ��ج ب�إ�ضافة ‪ 2‬م ��ل من الماء‬ ‫الم�ضاف �إليه قليل من كبريتات ال�صوديوم لإزالة‬ ‫البروم المتطاير ‪.‬‬ ‫اكت���ب معادل���ة التح�ضي���ر الت���ي تعب���ر ع���ن ه���ذا‬ ‫التفاعل؟‬

‫‪109‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪� -3‬أ�ض ��ف ‪ 23‬م ��ل م ��ن حم�ض الكبري ��ت المركز من‬ ‫القمع ‪.‬‬

‫م ��اء مقطر‪ ,‬غ ��ول البيوتيل ��ي‪ ,‬بروميد‬ ‫ال�صوديوم مع حم�ض الكبريت المركز‬ ‫( �أو ‪ HCl‬المرك ��ز)‪ ,‬دورق م�ستدي ��ر‬ ‫القاع ��دة �سع ��ة ‪ 250‬مل‪ ,‬مكث ��ف راد ‪,‬‬ ‫دورق ا�ستقب ��ال‪ ,‬له ��ب ‪ ,‬حامل معدني‪,‬‬ ‫قمع ‪� ,‬شبك ��ة‪ ,‬حامل ثالث ��ي‪ ,‬كبريتات‬ ‫ال�صودي ��وم الهيدروجينية ‪NaHSO4‬‬ ‫حو�ض به ماء‪ ،‬وثلج‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫هاليدات الألكيل الثنائية‪:‬‬ ‫يمكن الح�صول على هاليدات الألكيل الثنائية ب�إ�ضافة الهالوجينات مبا�شرة �إلى الألكينات فتك�سر‬ ‫الرابطة باي( ) وت�ضاف ذرتا الهالوجين �إلى ذرتي كربون الرابطة الثنائية ويتكون �ألكيل ثنائي الهاليد‬ ‫مثال‬

‫‪H2C – CH2‬‬

‫‪CCl4‬‬

‫‪= CH2 + Br2‬‬

‫�أحمر اللون‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪Br Br‬‬

‫‪2,1‬ثنائي برومو �إيثان‬

‫�أ) لخ�ص طرق تح�ضير هاليدات الألكيل بمعادالت عامة؟‬

‫ب) اكتب الأ�سماء وال�صيغ البنائية للمركبات ‪ C ,B ,A‬في المخطط التالي‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪110‬‬

‫‪H2C‬‬ ‫�إيثيلين‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية لهاليدات الألكيل ‪:‬‬ ‫بالرغ ��م من �أن هاليدات الألكيل م�شتقة من الهيدروكربون ��ات �إال �أن خوا�صها الفيزيائية تختلف جذري ًا‬ ‫عن الهيدروكربونات؛ لماذا ؟‬ ‫يتكون جزيء هاليد الألكيل من جزء هيدروكربوني (‪ )R‬وجزء يحوي ذرة الهالوجين التي ت�ضفي على‬ ‫المرك ��ب بع�ض ال�صفات الت ��ي تجعلة يختلف عن الهيدروكربونات المماثلة له ��ا ولعل �أبرز هذه التغيرات ما‬ ‫يتعلق بالقطبية‪ ,‬ودرجة الغليان‪ ,‬والذائبية‪.‬‬

‫القطبية ‪:‬‬

‫‪X‬‬

‫‪C‬‬

‫�أي من الروابط التالية �أعلى قطبية و�أيها �أقل قطبية ؟ ولماذا ؟‬ ‫‪C – F , C – Br , C – I , C – Cl‬‬

‫درجة الغليان ‪:‬‬

‫ت�ؤثر القطبية على درجة الغليان فنجد �أن درجة غليان هاليدات الألكيل �أعلى مقارنة بالألكانات المماثلة‬ ‫لها في الكتلة الجزيئية‪.‬‬ ‫درجة الغليان ( ‪º‬م) هاليد �ألكيل درجة الغليان ( ‪º‬م)‬ ‫الألكان‬ ‫ال�صيغة‬ ‫‪CH3Cl‬‬ ‫‪C3H8‬‬ ‫‪24‬‬‫‪42‬‬‫البروبان‬ ‫‪CH3Br‬‬ ‫‪C4H10‬‬ ‫‪5‬‬ ‫�صفر‬ ‫البيوتان‬ ‫‪CH3I‬‬ ‫‪C5H12‬‬ ‫‪43‬‬ ‫‪36‬‬ ‫بنتان‬ ‫جدول (‪ )2-3‬درجات غليان بع�ض الألكانات وهاليدات الألكيل‬

‫‪111‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫نظرا لوجود فرق في ال�سالبية الكهربية بين بع�ض الهالوجينات‬ ‫وذرة الكرب ��ون ف� ��إن �صف ��ة القطبية تظه ��ر في الرابط ��ة بين ذرة‬ ‫الهالوجي ��ن وذرة الكرب ��ون ‪.‬وتختل ��ف ق ��وة القطبي ��ة بح�س ��ب نوع‬ ‫الهالوجي ��ن وعموم ًا تعتبر هالي ��دات الألكيل مركبات ذات قطبية‬ ‫منخف�ضة مقارنة بالم�شتقات الهيدروكربونية الأخرى‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫درجة غليان ‪� CH3Cl‬أقل من درجة غليان ‪CH3Br‬‬

‫الذائبية‪:‬‬

‫ال تذوب هاليدات الألكيل في الماء ويعزى ذلك �إلى قطبيتها المنخف�ضة �إال �أنها تذوب في المذيبات الع�ضوية‪.‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫خوا�ص �أخرى لهاليدات الألكيل ‪:‬‬ ‫لهاليدات الألكيل ذات الكتل الجزيئية ال�صغيرة روائح حلوة وت�شتعل بلهب �أخ�ضر‪.‬‬ ‫لي�س لها لون �إذا كانت حديثة التقطير‪ ,‬و يتغير لونها مع الزمن ‪.‬‬ ‫معظمها مركبات �سامة �إال �أن مركبات الفلور لم يعرف عنها �سمية بعد لذلك �صارت ت�ستعمل في‬ ‫مجاالت كثيرة؛ مثل �أنابيب تبريد الثالجات والمكيفات ‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية لهاليدات االلكيل ‪:‬‬ ‫تتميزهاليدات الألكيل بوجود الرابطة ) ‪ (C - X‬القطبية فهي المركز الفعال في تفاعل هاليدات‬ ‫الألكيل مع غيرها من المواد؛ وفيما يلي بع�ض تفاعالتها الهامة ‪.‬‬

‫تفاعل اال�ستبدال (االحالل) ‪:‬‬ ‫تتفاع ��ل هاليدات الألكيل مع هيدروك�سيدات الفلزات القلوية مثل ‪ LiOH , KOH , NaOH :‬بطريقة‬ ‫اال�ستبدال معطية الغول المقابل‪:‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪112‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬تفاعل كلوريد الإيثيل مع هيدروك�سيد ال�صوديوم ‪.‬‬

‫‪+ NaCl‬‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3CH2Cl NaOH‬‬

‫‪CH3CH2OH‬‬

‫‪ -2‬تفاعل(‪ -2‬برومو بيوتان) مع هيدروك�سيد الليثيوم ‪.‬‬

‫‪+ LiOH‬‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3– CH – CH2 - CH3 LiBr‬‬

‫‪CH3 – CH – CH2 – CH3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬مثل لتفاعل الإ�ستبدال بمعادلة عامة‬

‫‪ -2‬ما نواتج التفاعالت التالية؟ و�ضح ذلك بالمعادالت الكيميائية‪:‬‬ ‫�أ) ‪ -1‬برومو ‪ -2,2 -‬ثنائي ميثيل بروبان مع هيدروك�سيد البوتا�سيوم ‪.‬‬ ‫ب) ‪ -2‬كلورو ‪�-3-‬إيثيل بنتان مع هيدروك�سيد ال�صوديوم ‪.‬‬ ‫‪ -3‬كيف يمكنك الح�صول على الغول الميثيلي من الميثان و�ضح ذلك بالمعادالت‬

‫‪113‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الف�صل الثالث‬

‫لهاليدات الألكيل تطبيقات �صناعية وتجارية هامة‪:‬‬ ‫ت�ستخدم مركبات الفلور وكلور والكربون الم�سماة (الكلوروفلور وكربون ) في الفريونات كمواد مبردة‬ ‫وكذلك في علب ر�ش ال�سوائل العطرية المتطايرة ‪.‬‬ ‫تحت ��وي العديد من المبيدات الح�شرية على مركبات هالوجينية مثل (بارا – ثاني كلورو البنزين )‬ ‫الم�ستخ ��دم في مكافحة ح�شرة العث‪ ,‬وخام�س كلوروالفينول الم�ستخدم في حفظ الأخ�شاب ب�سبب‬ ‫ت�أثيره ال�سام على الح�شرات التي تنخر الخ�شب ‪.‬‬ ‫وي�ستخ ��دم راب ��ع كلوريد الكربون ‪ CCl4‬في �إطفاء الحرائ ��ق وفي تنظيف المالب�س ولكن نظرا النه‬ ‫مركب �سام لم يعد ي�ستخدم في ذلك‪.‬‬ ‫وي�ستخدم الكلورفوروم ‪ CHCl3‬كمخدر ب�سيط في العمليات الجراحية ‪.‬‬ ‫كذلك ت�ستخدم بع�ض مركبات هاليدات الألكيل في مجال طب الأ�سنان ‪.‬‬

‫�أ‌‪ -‬الأغوال(الكحوالت) ‪:Alchohols‬‬ ‫هن ��اك م�شتقات هيدروكربوني ��ة يتم فيها ا�ستب ��دال ذرة الهيدروجين �أو �أكثرمن المرك ��ب الهيدروكربوني‬ ‫بمجموعه وظيفية تحتوي على الأك�سجين وتعرف هذة الم�شتقات الع�ضوية با�سم مركبات الع�ضوية الأك�سجينية‬ ‫ومنها الأغوال‪ ,‬الألدهيد ‪,‬الكيتونات‪ ,‬الأحما�ض الع�ضوية‪ ,‬الإ�سترات ‪,‬الإيثرات ‪.‬‬ ‫الأغ ��وال هو اال�سم العربي لما تعارف الكثيرون على ت�سميته بـ‪:‬الكح ��ول ‪ Alcohol‬وهو اال�سم االنجليزي‬ ‫المترجم عن الأ�صل العربي (غول)و�سميت بهذا اال�سم لأنها تغول عقل �شاربها فتخرجه عن ر�شده‪.‬‬ ‫قال تعالى ‪}:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫} �سورة ال�صافات‪ ،‬الآية ‪.47 :‬‬

‫‪114‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫وتعرف الأغوال كيميائياً‪ :‬ب�أنها مركبات ع�ضويه تحتوي على مجموعة الهيدروك�سيل (‪ )OH-‬الفعالة‪.‬‬

‫ال�صيغه العامه للأغوال‪:‬‬ ‫ترتبط مجموعة الهيدروك�سيل بمجموعة �ألكيل ( جذر �ألكيل )‪.‬‬

‫‪R – OH‬‬

‫ت�سمية الأغوال ‪:‬‬

‫‪ -1‬الت�سمية ال�شائعة للأغوال‪:‬‬ ‫وف ��ي ه ��ذه الطريقة تذكر كلمة غول (او كحول) ثم ا�سم الج ��ذر الألكيلي المرتبط بها‪ .‬ون�ستخدم كلمة‬ ‫عادى في ال�سل�سلة الهيدروكربونية غير المتفرعة ‪ ,‬والمقطع ( �آيزو) في ال�سل�سة الهيدروكربونية المتفرعة‬ ‫( في حالة ات�صال ذرة الكربون المرتبطة بمجموعة الهيدروك�سيل بذرتي كربون ) ‪.‬‬

‫ال�صيغة الجزيئية‬

‫اال�سم بالطريقة ال�شائعة‬

‫‪CH3OH‬‬

‫غول ميثيلى (و ُيعرف بروح الخ�شب)‬

‫‪CH3CH2OH‬‬

‫غول �إيثيلى (ويعرف بغول الحبوب)‬

‫‪CH3CH2CH2OH‬‬

‫غول بروبيلي عادي‬

‫‪CH3CHOHCH3‬‬

‫غول �آيزو بروبيلي‬

‫‪CH2OHCH2OH‬‬

‫جاليكول الإيثيلين‬

‫‪115‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫يمك ��ن ت�سمية الأغوال بطريقتين وهما‪ :‬الطريقه النظامية (‪ )IUPAC‬والطريقة ال�شائعة �إال �أن الطريقة‬ ‫ال�شائع ��ة لم ت�صمد كثيرا �أمام الك ��م الهائل من المركبات الع�ضوية المح�ضرة �أو المكت�شفة لذا كانت الطريقة‬ ‫النظامية للت�سمية قادرة على ا�ستيعاب العدد الكبير من هذه المركبات ‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪� -1‬أكتب الأ�سماء ال�شائعة للأغوال التالية ‪:‬‬ ‫‪..........................................................‬‬

‫‪CH3CH2CH2CH2OH‬‬

‫‪H3C - CHOH CH2CH2CH3 ..................................................‬‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية لـ‪ :‬الغول الهك�سيلي العادي‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -2‬الت�سمية بالطريقه النظاميه (‪:)IUPAC‬‬ ‫تقت�ضي قواعد االتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (‪ )IUPAC‬باتباع الخطوات التالية‪:‬‬ ‫‪ -1‬نختار �أطول �سل�سلة هيدروكربونية تحوي مجموعة الهيدوك�سيل ونرقمها من الطرف الأقرب �إليها‪.‬‬ ‫‪ -2‬ت�سمي التفرعات �إن وجدت كما �سبق درا�سته في ت�سمية الألكانات ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ن�ضيف المقطع (ول) في نهاية ا�سم الأكان بعد كتابة الرقم الدال على موقع مجموعة الهيدروك�سيل‪.‬‬ ‫ثم نتبع الترتيب التالي في كتابة اال�سم ‪:‬‬ ‫ا�سم الغول = رقم التفرع – ا�سم التفرع – رقم موقع الهيدروك�سيل – ا�سم �أطول �سل�سله ‪ +‬ول‬ ‫تو�ضيح ‪ :‬تو�ضع العالمة ( ‪ ) -‬بين موقع المجموعة وا�سمها ‪.‬‬ ‫رقم التفرع ‪ :‬تكرر بح�سب التفرعات‪.‬‬

‫‪CH3‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪CH‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪CH2‬‬

‫‪116‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪ – 2‬بيوتانول‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH2‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪ -3‬ميثيل ‪ - 2-‬بنتانول‬

‫هك�سانول حلقي‬

‫‪CH3CHOHCH2CH2CH3 .........................................................‬‬ ‫‪CH3 –C(CH3)2 - OH .................................................................‬‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية لـ ‪:‬‬ ‫�أ) ‪ -3‬ميثيل‪-2-‬هك�سانول‬ ‫ب) ‪ -2‬بيوتانول‬ ‫جـ) ‪ -2‬كلورو ‪ – 3-‬هبتانول‬

‫ت�صنيف الأغوال ‪:‬‬ ‫ت�صنف الأغوال تبع ًا لعدد مجموعات الهيدروك�سيل‬ ‫في جزيء الغول �إلى (كما في ال�شكل المقابل) ‪- :‬‬

‫‪117‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬اكتب اال�سم تبعاً لنظام ‪ IUPCA‬للأغوال التالية ‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫�أنواع الأغوال �أحادية الهيدروك�سيل‪:‬‬ ‫ما �أوجه الت�شابه بين ال�صيغ الثالثة ؟‬ ‫ ما �أوجه االختالف بين ال�صيغ الثالثة ؟‬‫ ماذا ن�سمي هذه ال�صيغ الثالثة ؟‬‫‪CH3‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪C‬‬

‫‪OH‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪CH2‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪C‬‬

‫‪CH2‬‬

‫‪CH2‬‬

‫‪CH3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫لعلك الحظت في ال�صيغة (�أ) �أن ذرة الكربون المت�صلة بمجموعة الهيدروك�سيل تت�صل بذرة كربون واحدة‪.‬‬ ‫وفي ال�صيغة (ب) تت�صل ذرة الكربون المت�صلة بمجموعة الهيدروك�سيل بذرتي كربون‪� ,‬أما في ال�صيغة (جـ)‬ ‫تت�صل ذرة الكربون المت�صلة بمجموعة الهيدروك�سيل تت�صل بثالث ذرات كربون ‪.‬‬ ‫وتبع ًا لذلك تم ت�صنيف الأغوال تبع ًا لنوع ذرة الكربون التى ترتبط بها مجموعة الهيدروك�سيل كما يلي ‪:‬‬

‫‪� -1‬أغوال �أحادية الدرجة ‪�( 1‬أولية)‪:‬‬ ‫‪o‬‬

‫حيث ترتبط مجموعة الهيدروكي�سل بذرة كربون طرفية ( �أولية) ترتبط بذرة كربون واحدة وذرتي هيدروجين‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫ال�صيغة العامة ‪ - C - C - OH -:‬مثال ‪ H3C - C - OH -:‬غول �إيثيلى‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪� -2‬أغوال ثنائية الدرجة ‪( 2‬ثانوية)‪:‬‬ ‫‪o‬‬

‫حيث ترتبط مجموعه الهيدروك�سيل بذرة كربون يرتبط بها ذرتا كربون وذرة هيدروجين واحدة‪:‬‬

‫‪C‬‬

‫‪CH3‬‬

‫ال�صيغة العامة ‪ - C - C - OH :‬مثال ‪- H3C - C - OH :‬‬ ‫‪H‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪H‬‬

‫‪118‬‬

‫�آيزو بربانول �أو‬ ‫‪ -2‬بربانول‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫‪� -3‬أغوال ثالثية الدرجة ‪( 3‬ثالثيه)‪:‬‬ ‫‪o‬‬

‫حيث ترتبط مجموعة الهيدروك�سيل بذرة كربون ترتبط بثالث ذرات كربون ‪.‬‬ ‫‪C‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪C‬‬

‫‪CH3‬‬

‫غول بيوتيلى ثالثى �أو‬ ‫ال�صيغة العامة ‪ - C - C - OH :‬مثال ‪- H3C - C - OH :‬‬ ‫‪ -2‬ميثيل ‪ -2-‬بروبانول‬

‫‪OH‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪CH2 OH‬‬

‫‪CH‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�صنف الأغوال التالية ح�سب الدرجة‪:‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C3H7‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪H3C‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪CH3 CH3‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪CH3CHCH2OH‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3 H‬‬

‫الطرق العامة لتح�ضيرالأغوال ‪:‬‬ ‫يمكن تح�ضير الأغوال ب�إحدى طريقتين ‪:‬‬ ‫‪ -1‬ب�إ�ضافة الماء �إلى الألكينات (الإ�ضافة)‪:‬‬

‫حيث تتم �إ�ضافة الماء �إلى الرابطة الثنائيه في الألكين المنا�سب المماثل للغول المرغوب في تح�ضيره في‬ ‫عدد ذرات الكربون ويتم ذلك في وجود حم�ض الكبريت المركز ‪ .‬وت�صلح هذه الطريقة لتح�ضير الأغوال الثانوية‬ ‫والثالثية‪ ,‬حيث تتم الإ�ضافة ح�سب قاعدة ماركونيكوف ‪.‬‬

‫‪119‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫تح�ضير ‪ -2 :‬بيوتانول‬ ‫‪CH3‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪CH3 C‬‬

‫‪H2SO4‬‬

‫‪H OH‬‬

‫‪H‬‬

‫‪+ H2O‬‬

‫‪C CH‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪CH3 C‬‬

‫بيوتين‬

‫‪ -2‬بيوتانول‬

‫‪ -2‬من هاليدات الألكيل (اال�ستبدال)‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫تح�ضرالأغ ��وال بالتحلل المائى لهاليدات الألكيل في وجود مادة قلوية قوية مثل هيدروك�سيد ال�صوديوم �أو‬ ‫البوتا�سيوم والت�سخين حتى الغليان ‪ ,‬حيث تحل مجموعة الهيدروك�سيل محل ذرة الهالوجين‪.‬‬

‫ف�سر‪:‬‬ ‫ت�صلح هذه الطريقة لتح�ضير الأغوال الأولية والثانوية والثالثية‬ ‫(�أ) تح�ضير الغول الميثيلي‬ ‫(ب) تح�ضير ‪ -2‬بروبانول‬

‫‪+ KCl‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3OH + NaBr‬‬ ‫ميثانول‬

‫‪CH3Br + NaOH‬‬ ‫بروميد الميثيل‬ ‫‪Cl‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪+ KOH‬‬

‫‪CH3 C‬‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪H‬‬

‫ناق�ش مع زمالئك ‪ :‬يوديدات الألكيل تتحلل مائياً �أ�سهل من البروميدات والكلوريدات ؟‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪120‬‬

‫‪CH3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬بالمعادالت اقترح طريقة لتح�ضير ‪:‬‬ ‫(�أ) بيوتانول ثالثى (بالإ�ستبدال)‪.‬‬ ‫(ب) ‪ -1‬بيوتانول (بالإ�ضافة)‪.‬‬ ‫‪ -2‬بالمعادالت اقترح طريقة لتح�ضير الأغوال التالية بطرق مختلفة ‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫(�أ) ‪)CH3)2-CH-CH2-OH‬‬ ‫(ب) ‪CH3-CH2-CH(OH)-CH(CH3)-CH2CH3‬‬

‫االيثانول ‪:C2H5OH‬‬ ‫ي�شكل الإيثانول المكون الرئي�سي للم�شروب الخبيث الم�سمى بالخمر ‪}.‬‬ ‫} المائ ��دة �آي ��ة ‪ . 90‬وكان ُيح�ض ��ر ع ��ن طري ��ق‬ ‫تخمر ال�سكريات (العنب ‪ ,‬التمر ‪ ,‬الزبيب‪ ,‬ال�شعير‪ ,‬الذرة ‪ ..‬وغيرها )‪ .‬وح�ضر لأول مره عام ‪1826‬م من غاز‬ ‫الإيثيلين بوا�سطة حم�ض الكبريتيك �إال �أن طريقة تخمر ال�سكريات بوجود �إنزيم الزيماز �أو الخميره ال تزال هي‬ ‫الطريقة المعتمدة في ال�صناعة حتى يومنا هذا ون�سبة الغول الإيثيلي الناتج من هذه الطريقة ال يتجاوز‪.%18‬‬ ‫تح�ضي���ر الإيثان���ول بتخمر ال�سكريات ‪ :‬التخمر تفاعل كيميائ ��ي ي�ستخدم لإنتاج الغول الإيثيلي وثاني‬ ‫�أك�سيد الكربون في وجود الخميرة‪ ,‬التي تنتج �إنزيمات ت�سرع من التفاعل‪.‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‪2C2H5OH CO2 H2O‬‬ ‫�إيثانول‬

‫�إنزيم الزيمار �أو خميرة‬

‫‪C6H12O6‬‬ ‫�سكر الجلوكوز‬

‫‪121‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬بالمعادالت و�ضح طريقة تح�ضير الإيثانول من المركبات الآتية‪:‬‬ ‫(�أ) الأ�ستيلين‪:‬‬ ‫(ب) بروميد الإيثيل‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الغول المطلق ‪: Absolut alcohol‬‬ ‫هو غول �إيثيلي يخلو من الماء تمام ًا ( �أي ن�سبته ‪ ) %100‬ونح�صل عليه بعدة طرق منها‪:‬‬ ‫غلي ��ان الغ ��ول الإيثيلي ‪ %96‬الناتج من تخم ��ر موال�س الق�صب مع �أك�سي ��د الكال�سيوم ( الجير الحي )‬ ‫با�ستخدام مكثف راد فنح�صل على غول �إيثيلي تركيزه ‪ %99.5‬ثم يقطر الغول للتخل�ص من �آثار الماء‬ ‫المتبقي ��ة مع فل ��ز الكال�سيوم الذى يتحد مع �آثار الماء المتبق ��ي دون �أن يتفاعل مع الغول فينتج الغول‬ ‫بتركيزه ‪ ,%100‬وهو ما ي�سمى الغول المطلق‪.‬‬ ‫الغول المحول (ال�سبرتو الأحمر) ‪:Converted alcohol‬‬ ‫لمنع ا�ستخدام الغول الإيثيلي النقى في ت�صنيع الم�شروبات الكحولية وحتى يمكن ا�ستخدامه كوقود �أو‬ ‫في �أغرا�ض ال�صناعة ت�ضاف �إليه مواد ملونة و�سامة متحو ًال �إلى ما يعرف بالغول المحول ويتكون من ‪:‬‬ ‫‪ %90‬غ ��ول �إيثيل ��ى ‪ 9.5 +‬غول ميثيلى والباقي ببريدين وقطران و�صبغ ��ات ملونة مثل �أحمر االيو�سين‬ ‫وهذه الإ�ضافة ال تفقدالغول الإيثيلي قيمته كوقود ف�ض ًال عن �صعوبة ف�صلها عنه و ي�ستخدم كوقود وفي‬ ‫دهان �أخ�شاب الموبيليا وكمذيب وال ي�صلح ل�صناعة العطور ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪122‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪123‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الخمر داء �أم دواء ؟!‬ ‫ح ��رم الإ�سالم تعاطي الخمر واالتجار بها و�أمر ب�إقامة الح ��دود على �ساقيها و�شاربها والمتاجر‬ ‫بها‪ ,‬لما لها من �آثار مدمرة بدنية وعقلية و�إجتماعية ونف�سية واقت�صادية ‪.‬‬ ‫ال�س ْكر �سواء كان م�صدرها الفواكه‬ ‫والخم ��ر ‪ :‬ا�سم جامع لكل ما �أدى �إلى ُّ‬ ‫مثل العنب والتمر �أو الحبوب مثل ال�شعير والذرة ‪.‬‬ ‫والم ��ادة الرئي�سي ��ة في الخمر ه ��ي الغول الإيثيلي وه ��و اال�سم العلمي‬ ‫للخم ��ر ‪ .‬ولق ��د �شاع �أن قلي ًال م ��ن الخمر يقوي القلب ويو�س ��ع ال�شرايين‪,‬‬ ‫�شكل ( ‪ ) 1-3‬ت�ضخم‬ ‫وه ��ذا القول خاط ��ئ ولي�س له �سند علمي‪ ,‬ولكن بف�ض ��ل اهلل تتوالى الأدلة جدران حجرات القلب‬ ‫والبراهي ��ن لتك�شف هذا الزيف فمع تطور الأبحاث الطبية الحديثة بد�أت‬ ‫تتك�شف العالقة بين الخمر والإ�صابة ب�أمرا�ض القلب والكبد ‪ .‬وقد روى �أبو الدرداء ر�ضي اهلل عنه �أن‬ ‫النبي �صلى اهلل عليه و�سلم قال ‪� ( :‬إن اهلل جعل لكل داء دواء فتداووا وال تداووا بحرام ) رواه �أبو داود‬ ‫ويمكن �إيجاز هذه الأمرا�ض في ‪:‬‬ ‫‪ -1‬اعتالل الع�ضلة القلبية الكحولي ‪: Alcoholic cardiomyopathy‬‬ ‫وج ��د �أن تن ��اول الأغ ��وال ولو م ��رة واحدة ت�ؤدي �إلى زي ��ادة الجلي�سرين في خالي ��ا القلب الذى‬ ‫يم ��ر بمراح ��ل ت�ؤدي ف ��ي النهاية �إلى زي ��ادة مخزون القلب م ��ن الدهون الثالثية ف ��ي القلب ‪ ,‬كذلك‬ ‫ي�ساع ��د الغول على امت�صا�ص الدهون من الأمعاء فترتفع ن�سبتها في الدم وخ�صو�ص ًا الكولي�سترول ‪.‬‬ ‫وي� ��ؤدي �إل ��ى نق�ص ��ان عن�ص ��ر البوتا�سوم والفو�سف ��ات والزنك ف ��ي خاليا القلب وزي ��ادة تركيز‬ ‫ال�صوديوم ‪ .‬وت�ؤثر مادة الأ�سيتالدهيد الناتجة عن �أك�سدة الغول الإيثيلي في الج�سم في البروتينات‬ ‫التى ت�ساعد في عملية انقبا�ض ع�ضلة القلب فت�ؤدي هذه المادة �إلى نق�ص البروتين ‪ .‬كل هذه الآثار‬ ‫ت� ��ؤدي �إلى الإ�ضرار بع�ضلة القل ��ب فت�سبب عدم انتظام في �ضربات القل ��ب والخفقان ال�شديد وتقلل‬ ‫م ��ن التو�صيل الكهربائي للقلب وخل ًال في ميكانيكية القلب وبم ��رور الزمن ي�ضعف القلب فتقل قدرة‬ ‫ع�ضل ��ة القلب على �ضخ الدم فتقل كميته التي يحتاجه ��ا كل ع�ضو من �أع�ضاء الج�سم ‪ .‬وعند ت�شريح‬ ‫قلوب الم�صابين بهذا المر�ض بعد الوفاة وجد �أن حجرات القلب كلها تت�سع و ظهرت زيادة في ُ�سمك‬ ‫البطين الأي�سر و لوحظ تكون جلطات على جدار القلب ‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪-2‬الإلتهاب الكبدي الكحولي ‪:Alcoholi chepatitis‬‬ ‫يعان ��ي ال�شخ� ��ص الم�صاب بهذا المر�ض من ارتفاع درجة الح ��رارة وت�ضخم الكبد وتك�سير‬ ‫في خاليا الدم البي�ضاء وخلل في وظائف الكبد وارتفاع في �ضغط الدم الذي ي�سبب اال�ست�سقاء‬ ‫ونزي ��ف في الأمعاء وت�شوي�ش عقلي‪ ,‬وقد ي�صل الأم ��ر �إلى مرحلة تليف الكبد ‪ .‬وذلك لأن الغول‬ ‫الإيثيل ��ي يت�أك�س ��د في الج�س ��م �إلى الأ�سيتالدهي ��د وت�شارك �أن�سجة وع�ض�ل�ات الج�سم في هذا‬ ‫التح ��ول بوا�سط ��ة الإنزيمات الموجودة بها و�أهم موقع له ��ذا الت�أك�سد والتك�سير للغول هو الكبد‬ ‫فيعم ��ل الأ�سيتالدهيد على تدمير جدران خاليا الكب ��د وتدمير مادة ‪ glutathione‬التي تقاوم‬ ‫الجذور الحرة المدمرة للخاليا وحماية الكبد من التليف ‪ .‬وتليف الكبد يقلل من ت�أك�سد الدهون‬ ‫مما ير�سبها كحبيبات في الكبد ت�ؤدي �إلى �إلتهاب وتليف في الكبد في النهاية‪ .‬ومن �أكثر ما يثير‬ ‫الده�شة �أن الغول ي�سري في �أجيال العائلة الواحدة ب�سبب الجينات‪.‬‬

‫عن �أم �سلمة ر�ضى اهلل عنها قالت‪( :‬نهى ر�سول اهلل �صلى اهلل عليه و�سلم عن كل م�سكر ومفتر)‪.‬‬ ‫والمادة المفترة هي التي تورث ال�ضعف والإنك�سار والخدر في الأطراف ‪.‬اكتب تقرير ًا علمي ًا عن‬ ‫المخدرات والآثار المترتبة على تناولها ‪ .‬اقترح حلو ًال للخال�ص من هذه الم�شكلة‪.‬‬

‫الخوا�ص الفيزيائيةللأغوال‪:‬‬ ‫‪ -1‬الأغوال مركبات عديمة اللون‪ ,‬والمركبات الأولى منها عبارة عن �سوائل خفيفة لها روائح مميزة �أما المركبات‬ ‫المتو�سطة زيتيةالقوام ‪ ,‬بينما المركبات العليا فهي مواد �صلبة ‪.‬‬ ‫‪ -2‬درجة الغليان ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪124‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫يبين الجدول (‪ )2-3‬درجات الغليان لبع�ض الأغوال والألكانات المناظرة لها ‪.‬‬ ‫ا�سم‬ ‫الغول‬

‫ال�صيغه البنائي‪M‬‬

‫درجة حالة‬ ‫الكتلة‬ ‫الغليان المادة‬ ‫الجزيئية‬ ‫(‪o‬م) عند ‪o25‬م‬

‫ايثانول‬

‫‪CH3CH2OH‬‬

‫‪46‬‬

‫‪78‬‬

‫�سائل‬

‫ابروبانول‬

‫‪CH3CH2CH2OH‬‬

‫‪60‬‬

‫‪97‬‬

‫�سائل‬

‫‪74‬‬

‫‪118‬‬

‫�سائل‬

‫‪7.9‬‬

‫‪05 - C4H10‬‬

‫بيوتانول ‪CH3CH2CH2CH2OH‬‬ ‫‪CH3(CH2)3CH2OH‬‬

‫‪88‬‬

‫‪138‬‬

‫�سائل‬

‫‪2.7‬‬

‫‪36 C5H12‬‬

‫هك�سانول ‪CH3(CH2)4CH2OH‬‬

‫‪102‬‬

‫‪157‬‬

‫�سائل‬

‫‪0.59‬‬

‫‪68 C6H14‬‬

‫‪CH3(CH2)5CH2OH‬‬

‫‪116‬‬

‫‪176‬‬

‫�سائل‬

‫‪0.2‬‬

‫‪98 C7H16‬‬

‫بنتانول‬

‫هبتانول‬

‫جدول (‪ )2-3‬الخوا�ص الفيزيائية لبع�ض الأغوال‬

‫من خالل الجدول �أجب عن اال�سئلة التالية‪:‬‬ ‫�أ‪ -‬ماذا تالحظ على درجة غليان الغول والألكان المقابل له؟‬ ‫ب‪ -‬ماذا تالحظ على درجات غليان الأغوال مقارنة بكتلتها الجزيئية ؟‬ ‫لعلك الحظت �أن درجة غليان الأغوال �أعلى من درجة غليان الألكانات المقابلة لها( تحتوي على نف�س عدد‬ ‫الذرات ) فما ال�سبب في ذلك ؟‬ ‫تختلف جزيئات الأغوال عن الألكانات بظهور ال�صفة القطبية ب�سبب احتوائها على مجموعة الهيدروك�سيل‬ ‫القطبية‪ ,‬وهذه القطبية تزيد من تجاذب جزيئات الغول مع بع�ضها‪ ,‬بالإ�ضافة �إلى قدرة جزيئات الغول علىالتجمع‬ ‫مع بع�ضها بوا�سطة الروابط الهيدروجينية‪.‬‬

‫‪125‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ميثانول‬

‫‪CH3OH‬‬

‫‪32‬‬

‫‪65‬‬

‫�سائل‬

‫الذائبية في �صيغة درجة‬ ‫‪ 100‬غرام الألكان الغليان‬ ‫من الماء‪ .‬المقابل (‪o‬م)‬ ‫يذوب ب�أي‬ ‫‪161 - CH4‬‬ ‫ن�سبة‬ ‫يذوب ب�أي‬ ‫‪89 - C2H6‬‬ ‫ن�سبة‬ ‫يذوب ب�أي‬ ‫‪42 - C3H8‬‬ ‫ن�سبة‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫القطبي ��ة والرواب ��ط الهيدروجيني ��ة تزيد م ��ن الطاقة‬ ‫الالزم ��ة لف�ص ��ل ه ��ذه الجزيئ ��ات عن بع�ضه ��ا البع�ض‬ ‫مم ��ا ي� ��ؤدى �إل ��ى ارتف ��اع درج ��ة غلي ��ان الأغ ��وال ع ��ن‬ ‫الهيدروكربونات المقابلة لها ‪ .‬وبالطبع كلما زادت الكتلة‬ ‫الجزيئية للأغوال كلما ارتفعت درجة غليانها ‪.‬‬ ‫‪R‬‬

‫غول‬

‫‪O‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪H‬‬

‫مجموعى الهيدروك�سيل‬ ‫‪-‬‬

‫‪+‬‬

‫غول‬

‫‪R‬‬

‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪+‬‬

‫‪O‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬ ‫غول‬

‫‪H‬‬

‫رابطه هيدروجينية‬ ‫تجمع جزيئات الأغوال بوا�سطة الروابط الهيدروجينية‬

‫‪O‬‬ ‫‪R‬‬

‫رتب المركبات التالية ت�صاعدياً ح�سب درجة الغليان مع بيان ال�سبب ‪:‬‬

‫‪،‬‬

‫‪،‬‬ ‫الترتيب ‪:‬‬ ‫ال�سبب ‪:‬‬

‫‪ -3‬الذائبية ‪:‬‬ ‫من الوا�ضح �أن ات�صاف الأغوال بال�صفة القطبيه العالية يجعل الأغوال قابلة للذوبان في المذيبات القطبية‬ ‫التي تمكنها من التجاذب بين جزيئاتهما ب�شكل كبي��مثل الماء‪,‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪126‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫بالإ�ضاف ��ة �إلى �إمكاني ��ة ارتباط جزيئات الغ ��ول والماء عن‬ ‫طريق الروابط الهيدروجينية ‪.‬‬ ‫وبرجوعك للجدول (‪ )2-3‬نج ��د �أن الأغوال الثالثة الأولى‬ ‫تذوب في الماء ب�أي ن�سبة �إال �أن ذائبية الأغوال في الماء تقل‬ ‫بارتفاع الكتلة الجزيئية ل�ضع ��ف ت�أثير الجزء القطبي فيها‬ ‫بازدياد كتلتة الجزء غير القطبي‪.‬‬

‫الرابطة الهيدروجينية بين حزيئات الغول والماء‬ ‫‪ -‬‬

‫‪ -‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫جزئ غول‬

‫جزئ ماء‬

‫‪CH3-CH2-CH2-CH2 –CH2-CH2- CH2OH‬‬

‫�أ‪ -‬قارن بين المركبات التالية من حيث ‪:‬‬ ‫�أ‪ -‬درجات الغليان‬

‫الف�صل الثالث‬

‫جزء قطبي‬

‫جزء غير قطبي‬

‫ب‪ -‬الذائبيه في الماء‬

‫‪CH2 – CH2 ، CH3 – CH2 – Cl ، CH3 – CH2OH ، C3H7‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪OH‬‬

‫ب‪ -‬علل ذائبية الهك�سانول �أقل من ذائبية البيوتانول في الماء ؟‬

‫‪127‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الف�صل الثالث‬

‫تع���د الأغ���وال مواد هامة في كثير من ال�صناعات فبالإ�ضافه �إلى كونها مذيبات‬ ‫جيدة للكثيرمن المواد الع�ضوية �إال �أن لبع�ضها ا�ستخدامات �أخرى ومن ذلك ما يلي ‪:‬‬ ‫الميثان���ول ‪ :‬ي�ستخ ��دم ف ��ي العديد من اللدائ ��ن التي تع ��د �أ�سا�سا ل�صناعة العدي ��د من المنتجات‬ ‫البال�ستيكية ال�صناعية ‪.‬‬ ‫الإيثانول ‪ :‬ي�ستخدم في تدليك الج�سم والع�ضالت المت�ألمة وفي الكمادات لتخفي�ض حرارة الحمى ‪.‬‬ ‫الجلي�س���رول (الجلي�سري���ن) ‪ :‬ت�ستخ ��دم كملي ��ن في مراهم الي ��د والج�سم وف ��ي �صناعة معجون‬ ‫الأ�سنان وفي تح�ضير الأدوية‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية للأغوال‪:‬‬ ‫تعتم ��د الخوا�ص الكيميائية للأغوال على وجود المجموعة الوظيفية ( الفعالة ) الهيدروك�سيل والمجموعة‬ ‫المت�صلة بها وبناء ًا على ذلك تتميز الأغوال بالتفاعالت التالية ‪:‬‬

‫�أ – التفاعل مع الفلزات القلوية والقواعد القوية جداً ‪:‬‬ ‫تتمي ��ز الأغ ��وال بال�صفة الحم�ضية غير �أن ه ��ذه ال�صفة �ضعيفة ويعزى ظهور ال�صف ��ة الحم�ضية فيها �إلى‬ ‫ارتب ��اط ذرة الهيدروجين وذرة الأك�سجي ��ن برابطة قطبية تجعل الزوج الإلكتروني ينزاح قليال نحو الأك�سجين‬ ‫مما ي�ضعف من الرابطة الت�ساهمية بين الهيدروجين والأك�سجين وي�سهل ك�سرها ومما ي�ؤكد �ضعف تلك ال�صفة‬ ‫الحم�ضية في الأغوال ظهورها فقط من خالل التفاعل مع الفلزات القلويه (المعروفة بالن�شاط ال�شديد) مثل ‪K‬‬ ‫‪ , Na‬وغيرها‪� ,‬أو من خالل التفاعل مع القواعد القوية جدا مثل �أمين ال�صوديوم ‪ NaNH2‬وينتج في الحالتين‬ ‫كوك�سيد ال�صوديوم كما في المثال التالي ‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪128‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫�أ‪-‬تفاعل الميثانول مع الليثيوم‬

‫‪2CH3 – O– Li+ + H2‬‬ ‫ميثوك�سيدالليثيوم‬

‫‪2CH3 – OH + 2Li‬‬

‫ب‪-‬تفاعل الإيثانول مع �أمين ال�صوديوم ‪: NaNH2‬‬ ‫‪2CH3– CH2 – OH + 2NaNH2‬‬

‫‪2CH3–CH2– ONa+ + NH3‬‬ ‫�إيثوك�سيدالليثيوم‬

‫(‪ :)2 -3‬تفاعل الكحول مع الفلزات القلوية‬ ‫خطوات العمل‬ ‫‪� -1‬ضع ‪ 5‬مل من الغول في �أنبوبة اختبار‪.‬‬ ‫‪ -2‬خ ��ذ بالملقط قطعة �صوديوم �صغيرة (حديثة القطع ) و�ضعها‬ ‫بحذر ورفق داخل �أنبوبة االختبار‪.‬راقب ما يحدث؟‬ ‫‪ -3‬قرب عود ثقاب م�شتعل من فوهة الأنبوبة بحذر؛ ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪......................................................‬‬ ‫ما المادة الناتجه من التفاعل ؟‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫�أنبوب ��ة �أختب ��ار �سع ��ة ‪10‬‬ ‫م ��ل‪ ,‬ما�س ��ك �أنابي ��ب‪ ,‬طبق‬ ‫زجاج ��ي‪ ,‬ملق ��ط‪ ,‬م�شرط‪,‬‬ ‫غول �إيثيلي �أو بيوتانول‪ ,‬فلز‬ ‫�صوديوم‪.‬‬

‫‪......................................................‬‬ ‫اكتب معادلة التفاعل ‪.‬‬ ‫‪......................................................‬‬

‫‪129‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫وي�ستخدم هذا التفاعل عادة للتميز بين الأغوال والمركبات الع�ضوية التي ال تحتوى على ذرة هيدروجين حم�ضية‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬اكتب المعادالت الكيميائية للتفاعالت التالية‪:‬‬ ‫�أ‌‪ -‬تفاعل الهك�سانول مع فلز البوتا�سيوم‬ ‫ب‌‪ -‬تفاعل �آيزو بروبانول مع �أمين ال�صوديوم‬ ‫جـ‪ -‬تح�ضير بيوتوك�سيد ال�صوديوم بطريقتين مختلفتين‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -2‬كيف يمكن التمييز بين (هبتان) و (هبتانول) بطريقة عملية ؟ اكتب المعادالت‪.‬‬

‫‪ -2‬التفاعل مع الأحما�ض الهالوجينية ( هاليدات الهيدروجين ‪: )HX‬‬ ‫تتفاع ��ل الأغ ��وال مع هالي ��دات الهيدروجين �سواء �أكانت غ ��ازات �أو محاليل مائية مرك ��زة حيث تحل ذرة‬ ‫الهالوجين محل مجموعة الهيدروك�سيل ويتكون هاليد �ألكيل ‪.‬‬ ‫تفاعل الإيثانول مع حم�ض الكلور ‪:‬‬

‫‪-‬‬

‫‪C2H5 OH + HCl‬‬

‫‪C2H5Cl + H2O‬‬ ‫كلوريد الإيثيل‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫حم�ض الكلور‬

‫‪130‬‬

‫�إيثانول‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫و�ضح بالمعادالت مايلي ‪:‬‬ ‫(�أ‌) مزج ‪ -2‬بروبانول مع يوديد هيدروجين‪.‬‬ ‫(ب‌) تفاعل بروبانول مع حم�ض الكلور‪.‬‬

‫تت�أك�سد الأغوال بتفاعلها مع العوامل الم�ؤك�سدة مثل ‪:‬‬ ‫• برمنجنات البوتا�سيوم ‪KMnO4‬‬ ‫• ثانى كرومات البوتا�سيوم ‪K2Cr2O7‬‬ ‫وتت ��م الأك�سدة بن ��زع الهيدروجي ��ن المرتبطة بمجموعة‬ ‫الكاربين ��ول فتنتج على �ش ��كل جزيء م ��اء ويختلف ناتج‬ ‫الأك�سدة باختالف درجة الغول كما يلي ‪:‬‬

‫تذكر �أن الأك�سدة تتم بطريقتين‬ ‫‪� -1‬إ�ضافة الأك�سجين‬ ‫‪ -2‬نزع الهيدروجين‬ ‫مالحظة ‪ :‬المجموعة ‪– C – OH‬‬ ‫ت�سمى مجموعة الكاربينول‬

‫�أ‌‪� -‬أك�سدة الأغوال الأولية‪:‬‬ ‫تت�أك�س ��د الأغ ��وال الأولي ��ة بفعل العوام ��ل الم�ؤك�س ��دة ال�ضعيفة حيث يتم ن ��زع ذرة هيدروجي ��ن بمجموعة‬ ‫الهيدروك�سيل وذرة هيدروجين من ذرة الكربون المجاورة (ذرة كربون مجموعة الكاربينول) لتعطى الألدهيد‪.‬‬ ‫ت�أك�سد الإيثانول‬

‫‪O‬‬

‫‪CH3 - C -H +H2O‬‬

‫)‪� (O‬ضعيفة‬ ‫‪H2O‬‬

‫�أ�سيتالدهيد‬

‫‪H‬‬ ‫‪CH3 – C – OH‬‬ ‫‪H‬‬ ‫�إيثانول‬

‫حي ��ث يرم ��ز الرمز (‪� )O‬إل ��ى عملية الأك�س ��دة (وهو الح ��رف الأول من كلم ��ة ‪ oxidation‬التي تعن ��ي �أك�سدة)‪.‬‬

‫‪131‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -3‬الأك�سدة ‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫‌ب ‪� -‬أك�سدة الأغوال الثانوية ‪:‬‬ ‫تت�أك�سد الأغوال الثانوية بفعل العوامل الم�ؤك�سدة وذلك بنزع ذرة هيدروجين الهيدروك�سيد وذرة هيدروجين‬ ‫من ذرة كربون مجموعة الكاربينول لتعطى الكيتون المقابل‪.‬‬

‫ت�أك�سد�آيزو بروبانول‬

‫‪O‬‬

‫)‪(O‬‬

‫‪CH3 - C -CH3 +H2O‬‬

‫‪-H2O‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪CH3 – C – OH‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�أ�سيتون‬

‫‪CH3‬‬

‫�آيزو بروبانول‬

‫علل‪ :‬ال تت�أك�سد الأغوال الثالثية بفعل العوامل الم�ؤك�سدة ؟‬

‫و�ضح بالمعادالت الكيميائية كيف يمكن التمييز بين المركبات التالية‪:‬‬ ‫‪, CH3- CHOH- CH2- CH3 , C2H5OH‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪132‬‬

‫‪C2H6‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫‪ -4‬نزع جزيء ماء‪:‬‬ ‫تتفاعل الأغوال مع حم�ض الكبريت المركز عند رفع درجة الحرارة فيتم نزع جزيء ماء من الغول؛ ويعتمد الناتج على‬ ‫مقدار درجة الحرارة كما يلي‪:‬‬

‫�أ– عند ‪ 145-140‬م ‪ :‬ينزع جزيء ماء من جزيئين من الغول ويتكون الإيثر (–‪)–C–O–C‬‬ ‫ب‪ -‬عند‪ 170- 160‬م ‪ :‬ينزع جزيء ماء من جزيء واحد من الغول ويتكون الألكين (– ‪)–C=C‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪o‬‬

‫عند ‪n=1‬‬

‫‪+‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫نزع جزيء ماء من البروبانول‬ ‫‪o170-160‬م‬ ‫بروبين‬

‫(نزع جزيء الماء من جزيء واحد بروبانول؛ ‪)n=1‬‬ ‫‪o145-140‬م‬ ‫ثنائي بروبيل �إيثر‬

‫(نزع جزيء ماء من جزيئين بروبانول؛ ‪)n=2‬‬

‫مثل لتفاعالت الأغوال ب�صيغة عامة على ال�شكل التالي‪:‬‬ ‫‪R - OH‬‬

‫غول‬

‫‪133‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬اكتب معادالت كيميائية للتفاعالت التالية‪:‬‬ ‫(�أ‌) ت�سخين حم�ض الكبريت المركز مع بنتانول عادي �إلى درجة ‪ْ 160‬م‪.‬‬ ‫(ب‌) نزع جزيء ماء من بيوتانول عادي عند درجة ‪ْ 145‬م‪.‬‬ ‫‪ -2‬اكتب �صيغ المركبات المعبر عنها برموز محاطة ب�إطار في المخطط التالي‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬ ‫ب ‪ -‬الإيثرات ‪:Ethers‬‬ ‫ ما �صيغة المركب الناتج من ا�ستبدال ذرتي هيدروجين الماء بمجموعتي �ألكيل ؟‬‫ ما �صيغة المركب الناتج من ا�ستبدال ذرة هيدروجين في مجموعة هيدروك�سيل الأغوال بمجموعة �ألكيل ؟‬‫‪R–O–R‬‬ ‫�إيثر‬ ‫‪R–O–R‬‬ ‫�إيثر‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪134‬‬

‫‪-2H‬‬ ‫‪+2R‬‬ ‫‪-H‬‬ ‫‪+R‬‬

‫‪H–O–H‬‬ ‫ماء‬ ‫‪R–O–H‬‬ ‫غول‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫نالح ��ظ ف ��ي �صيغ المركبات الناتجة ارتب ��اط مجموعتي �ألكيل(‪ )R‬بذرة �أك�سجين مركزي ��ة وت�سمى هذه المركبات‬ ‫بالإيثرات ‪.‬‬

‫ال�صيغة العامة للإيثرات‪:‬‬ ‫�أنواع االيثرات‬ ‫غير متماثلة‬ ‫الختالف المجموعتين المرتبطتين بالأك�سجين‬

‫متماثلة‬ ‫لت�شابه المجموعتين المرتبطتين بالأك�سجين‬

‫ت�سمية االيثرات ‪:‬‬ ‫تخ�ضع بع�ض الإيثرات �إلى الت�سمية ال�شائعة مثلها في ذلك مثل �أي مركب ع�ضوي عرف قبل �أن تو�ضع قوانين‬ ‫الت�سمية ‪ IUPAC‬ولذلك ت�سمى الإيثرات بطريقتين ‪.‬‬

‫�أ‪ -‬الطريقة ال�شائعة‪:‬‬

‫لكي تكون قاد ًرا على ت�سمية الإيثرات بالطريقة ال�شائعة ادر�س الجدول التالي ‪:‬‬ ‫�صيغة المركب‬ ‫‪CH3 – O – CH3‬‬ ‫‪CH3 – O – CH2 CH3‬‬ ‫‪CH3 – O – CH2CH2CH3‬‬

‫الت�سميه ال�شائعه‬ ‫ثنائي ميثيل �إيثر (الإيثر الميثيلي)‬ ‫ميثيل �إيثيل �إيثر‬ ‫ميثيل بروبيل �إيثر‬

‫جدول (‪ )3-3‬الأ�سماء ال�شائعة لبع�ض الإيثرات‬

‫من خالل الجدول نالحظ �أن ا�سم االيثر ي�شتق من �أ�سماء مجموعات الألكيل المت�صلة بذرة الأك�سجين المركزية‬ ‫م ��ع �إ�ضافة كلمة �إيثر ‪ ،‬و�إذا كانت المجموعتان مت�شابهتين اقت�صر على ا�سم �إحداهما م�سبوقة بكلمة ثنائي ثم‬ ‫كلمة �إيثر ‪.‬‬

‫‪135‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�صيغتها العامة ‪R – O – R‬‬ ‫‪CH3 – O – CH3‬‬

‫�صيغتها العامة‬

‫‪R–O–R‬‬ ‫‪CH3 – O – C2H5‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫ب‪ -‬الطريقة النظامية ‪:IUPAC‬‬ ‫‪ -1‬نختار �أطول �سل�سلة من جذري الإيثر ونعتبرها ال�سل�سله الأم ومنها ن�شتق اال�سم النهائي للمركب‪.‬‬ ‫‪ -2‬نرقم ال�سل�سلة من الطرف الأقرب �إلى ذرة الكربون المت�صله بذرة الأك�سجين ‪.‬‬ ‫‪ -3‬نكتب موقع وا�سم التفرعات الأخرى �إن وجد كما تعلمت �سابقا ‪.‬‬ ‫‪ -4‬نعتبر الفرع ‪ RO‬المت�صل بال�سل�سلة الأم تفرعا ي�أخذ اال�سم �ألكوك�سى ‪.alkoxy‬‬ ‫(بح�سب نوع الجذر الألكيلي ) ‪ .‬كما في المثال التالي‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�صيغة المركب‬ ‫‪CH3 – O – CH3‬‬ ‫‪CH3 – O – CH2 CH3‬‬ ‫‪CH3 – O – CH2CH2CH3‬‬ ‫اال�سم ‪ :‬ميثوك�سي بروبان‬

‫الت�سميه النظاميه‬ ‫ميثوك�سي ميثان‬ ‫ميثوك�سي �إيثان‬ ‫ميثوك�سي بروبان‬

‫جدول (‪� )4-3‬أ�سماء بع�ض الإيثرات بالطريقة النظامية‬

‫ا�س���م الإيث���ر = رقم التفرع – ا�سم التف���رع – رقم الكربون المت�صلة بمجموعة ‪ – RO‬ا�سم المجموعة ‪RO‬‬

‫ثم ا�سم الألكان وفق �أطول �سل�سلة ‪.‬‬ ‫رقم التفرع ‪ :‬يكرر بح�سب التفرعات‪.‬‬ ‫المقطع‪� :‬ألكوك�سى ‪ alkoxy‬م�شتق من الكلمتين (�ألكيل و�أك�سيد) ولهذا ت�سمى مجموعة ‪ CH3O‬ميثوك�سي على‬ ‫اعتبار (ميث) من الميثايل و(اك�سي) من �أك�سيد كما ورد في المثال ال�سابق ‪.‬‬

‫‪ -1‬اكتب اال�سم ال�شائع والنظامي للإيثرات التالية‪:‬‬ ‫‪C3H7 – O – C2H5 , (CH3CH2CH2)2O , CH3 – CH 2 – O – CH(CH3)2‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪136‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -2‬اكتب �صيغ بنائية لما يلي‪:‬‬ ‫(�أ) ثنائى �إيثيل ‪ ,‬ميثوك�سى هك�سان‬

‫(ب) ‪ -2‬برومو‪ -2 -‬ميثيل بروبوك�سى بنتان‬

‫الطرق العامة لتح�ضير االيثرات‪:‬‬

‫� اً‬ ‫أول ‪ :‬ت�سخين الأغوال ‪:‬‬

‫تح�ضر الإيثرات من الأغوال بنزع جزيء ماء من جزيئي غول بوجود حم�ض الكبريت المركز والت�سخين �إلى‬ ‫ما بين ‪ 140‬م ‪ 145 -‬م‪.‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪o‬‬

‫تح�ضير ثنائي �أيزو بروبيل �إيثر ‪:‬‬

‫‪140‬م ‪145-‬م‬ ‫‪O‬‬

‫�آيزو بروبانول‬

‫‪O‬‬

‫ثانيا ‪ :‬طريقة وليم�سون ‪: Synthesis’s Williamson‬‬ ‫اقترحالعالموليم�سون(‪ )Williamson‬طريقةلتح�ضيرالإيثراتوفيهذهالطريقةيحل�أيون �ألكوك�سيد من‬ ‫�ألكوك�سيد ال�صوديوم (الملح ال�صوديو مي للأغوال) محل الهاليد في هاليد �ألكيل منا�سب كما في المثال التالي‪:‬‬

‫‪137‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫كما ذكرنا �سابقا �أن هناك نوعان من الإيثرات (متماثلة وغير متماثلة) ولكل نوع طريقة يمكن اتباعها في‬ ‫التح�ضير ‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫تح�ضير �إيثيل – ميثيل – �إيثر‬ ‫‪CH3CH2OCH3 + NaCl‬‬ ‫�إيثل ميثيل �إيثر‬

‫‪CH3CH2O-Na+ + CH3Cl‬‬ ‫كلوريد الميثيل �إيثوك�سيد ال�صوديوم‬

‫با�ستخدام ال�صيغ العامة اكتب معادلة كيميائية تمثل تفاعل وليم�سون‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫يف�ضل ا�ستخدام طريقة وليم�سون في تح�ضير �إيثيل ميثيل �إيثر ‪.‬‬

‫‪ -1‬اختر الطريقة المنا�سبة لتح�ضير الإيثرات التالية مع ذكر ال�سبب ثم اكتب معادلة التفاعل ‪:‬‬ ‫(�أ) تح�ضير االيثرالميثيلي (ثنائي ميثيل �إيثر)‬ ‫(ب) �أيزو بروبيل �إيثيل �إيثر‬

‫‪ -2‬اكتب �صيغ المركبات المعبر عنها برموز محاطة ب�إطار في المخطط التالي‪:‬‬ ‫‪OH-‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪145-140‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H2SO4‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪B‬‬

‫‪CH3CH2 – O – CH2CH3‬‬

‫‪138‬‬

‫‪I2‬‬

‫‪A‬‬ ‫‪H2O +‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية لاليثرات ‪:‬‬

‫مجموعة الإيثر‬

‫الغول‬

‫‪C2H5OH‬‬

‫‪C4H9OH‬‬

‫‪C6H13OH‬‬

‫االيثر‬

‫درجة الغليان‬ ‫‪o78.4‬م‬ ‫‪o117.7‬م‬ ‫‪o157‬م‬

‫‪C2H6O‬‬

‫‪C4H10O‬‬

‫‪C6H14O‬‬

‫درجة الغليان‬ ‫‪o24‬م‬‫‪o34.6‬م‬ ‫‪o 10.5‬م‬

‫جدول (‪)5-3‬‬

‫ف�سر‪:‬‬ ‫درجة غليان ثنائي هك�سيل �إيثر �أعلى من درجة غليان ثنائي �إيثيل �إيثر؟‬ ‫الذائبية‪:‬‬ ‫بالرغ ��م م ��ن �أن الإيثرات جزيئات قطبية �إال �أن معظمها �شحيحة الذوبان في الماء‪ ,‬وهذا يعود �إلى �ضعف‬ ‫قطبي ��ة الإيث ��رات مقارنة بقطبي ��ة الماء المرتفعة ولكنها تذوب ف ��ي الأغوال الأقل قطبية م ��ن الماء وفي �أغلب‬ ‫المذيبات الع�ضوية‪.‬‬

‫‪139‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�إذا ت�أمل ��ت �صيغ ��ة الإيثرات تج ��د �أن الأك�سجي ��ن يرتبط بذرتي‬ ‫كرب ��ون ونظرا لأن ال�سالبية الكهربي ��ة للأك�سجين �أعلى من الكربون‬ ‫‪110‬‬ ‫ف�إن الرابطة (‪)C – O‬تكون قطبية ومن ثم يكون الجزئ ككل قطبي‬ ‫وت�ؤث ��ر القطبية على درجة الغليان‪ ,‬فبالنظر �إلى الجدول التالي الذي‬ ‫يبي ��ن درجة غليان بع�ض الإيث ��رات والأغوال الممثال ��ة لها في الكتلة‬ ‫مجموعة الهيدروك�سيل‬ ‫الجزيئية نجد �أن درجة غليان الإيثرات �أقل من درجة غليان الأغوال‬ ‫المماثلة لها ويعزى ذلك �إلى �أن قطبية الإيثرات �أقل من قطبية الأغوال الحتواء الأغوال على الرابطة (‪)O–H‬‬ ‫الأكثر قطبية من الرابطة (‪ )C –O‬في االيثرات وهذا �سي�ؤثر على قوى التحاذب فتكون في االيثرات �أقل من‬ ‫الأغ ��وال‪ .‬بالإ�ضافة �إلى ذلك ف�إن الإيثرات غير قادرة على تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئاتها مقارنة‬ ‫بالأغ ��وال‪ .‬ونتيج ��ة للقطبية والروابط الهيدروجينية ف�إن الطاقة المبذول ��ة لف�صل الجزيئات عن بع�ضها في‬ ‫الإيثرات �أقل من الأغوال‪ .‬ولكن درجة غليان الإيثرات �أعلى من درجة غليان الهيدروكربونات المناظرة لها‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫ف�سر‪:‬‬ ‫يذوب االيثر الميثيلي في الماء �إلى حد ما بينما ال يذوب الإيثر البنتلي في الماء؟‬

‫رتب المركبات االتية ت�صاعديا ح�سب درجة الغليان مع ذكر ال�سبب‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪CH3OH , CH3O CH3 , CH3CH2CH2OH , CH3CH2O CH3‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية لاليثرات ‪:‬‬ ‫تتميز الإيثرات بقلة ن�شاطها الكيميائي �إذا ما قورنت بالأغوال ويعزى ذلك �إلى �صعوبة ك�سر الرابطة �سيجما‬ ‫القوية بين ذرة الأك�سجين وذرتي الكربون ( – ‪ )– C – O – C‬لذلك فهي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬غير قابلة للأك�سدة ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ال تتفاعل مع الفلزات القلوية ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ال تتفاعل مع الماء �أو القلويات �أو الأحما�ض المخففة ‪.‬‬ ‫�إال �أنه ��ا تتفاعل مع الأحما�ض المعدنية القوية المرك ��زة (‪ ) HCl , HBr , HI‬عند درجات حرارة عالية‬ ‫ن�سبيا لتعطي هاليد �ألكيل وغول �أو هاليد �ألكيل وماء وهذا يعتمد على كمية الأحما�ض المعدنية كما هو مو�ضح‬ ‫في المعادالت التالية ‪:‬‬

‫�أ‪ -‬تفاعل الإيثر مع كمية محدودة من (‪])HX‬مول واحد]‬

‫تفاعل الإيثر البروبيلي العادي مع كمية محدودة من يوديدالهيدروجين ‪:‬‬ ‫‪2CH3(CH2)2OH+CH3(CH2)2I‬‬ ‫بروبانول‬ ‫يوديد البروبيل‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪140‬‬

‫‪CH3(CH2)2–O–(CH2)2CH3+ HI‬‬ ‫الإيثر البروبيلي‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫ب‪ -‬تفاعل الإيثر مع كمية وافرة من (‪2 ])HX‬مول ]‬

‫تفاعل الإيثر البروبيلي مع كمية وافره من يوديد الهيدروجين‬ ‫‪CH3(CH2)2 – O – (CH2)2 – CH3 +2HI‬‬

‫‪2CH3(CH2)2I+H2O‬‬ ‫جزيئان يوديد البروبيل‬

‫‪ -1‬م�ستخدماً ال�صيغ العامة اكتب معادالت تمثل تفاعل الإيثرات مع يوديد الهيدروجين المركز ‪.‬‬

‫‪ -2‬و�ضح بالمعادالت ماذا يحدث عند ت�سخين كمية زائدة من يوديد الهيدروجين مع الإيثر الميثيلي ‪.‬‬

‫‪ -3‬حدد هوية المجهول (‪ )X‬في التفاعالت التالية‪:‬‬ ‫‪( ) C2H5OCH3 + 2HI‬‬ ‫‪CH3I + X‬‬ ‫‪( ) X +CH3I‬‬ ‫‪C2H5OCH3 + NaI‬‬

‫‪141‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ف�سر‪:‬‬ ‫يتفاعل يوديد الهيدروجين مع الإيثرات ب�سرعة �أكثر عن بروميد �أو كلوريد الهيدروجين‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الكيمياء والتخدير‬ ‫لم يكن التخدير معروف ًا في الما�ضى فقد كانت عمليات ا�ستئ�صال الأورام وبتر الأرجل وخلع الأ�سنان‬ ‫تجري على المر�ضى الم�ستيقظين وهم ي�صرخون من الألم �أو يت�صبرون عليه؛ ومن مالحظة الأثر‬ ‫الذى يحدثه الإيثر الإيثيلي عند ا�ستن�شاقة فا�ستخدمه طبيب الأ�سنان وليم مورتون كمخدر عام عند‬ ‫خلع الأ�سنان ثم �أجريت �أول عملية جراحية عام ‪1846‬م تحت ت�أثير المخدر العام على يد الطبيب وارن‪.‬‬ ‫ثم توالى بعد ذلك ا�ستخدام الإيثرات في التخدير فا�ستخدم �إيثيل �إيثر كمخدر عام ولكن تبين بعد‬ ‫ذلك �أن له �أثر ًا مهيج ًا �ضار ًا بالجهاز التنف�سي لذلك ا�ستبدل به ميثيل بروبيل �إيثر الذى يتميز بمفعوله‬ ‫الأقوى وم�ضاره الأقل؛ كما ا�ستخدم فينيل �إيثر للغر�ض نف�سه‪.‬‬

‫جـ ‪ -‬الألدهيدات والكيتونات‪:‬‬ ‫تتميز الألدهيد ات والكيتونات بوجود المجموعة‬ ‫الوظيفية (الكربونيل) لذلك ت�شترك الألدهيدات‬ ‫والكيتونات في بع�ض ال�صفات‪.‬‬

‫الدهيد‬

‫كيتون‬

‫‪ R‬جذر �ألكيل �أو ‪H‬‬

‫‪R=R , R=R‬‬

‫فما الذي يميز الألدهيدات عن الكيتونات ؟‬ ‫تمثل ال�صيغ التالية ال�صيغ العامة للألدهيدات والكيتونات‬

‫تتك���ون كلم���ة �ألدهيد م���ن �شقين ‪ Al‬اخت�ص���ار كلم���ة ‪ Alcohd‬وهي���د ‪� dehydrogenation‬إلى‬ ‫الأغوال منزوعة الهيدروجين‪.‬‬ ‫من خالل ال�صيغة العامة للألدهيدات نجد �أن مجموعة الكاربونيل ترتبط بذرة هيدروجين ومجموعة �ألكيل‬ ‫ويطلق عليها في هذه الحالة مجموعة فورميل (�ألدهيد ) (‪ )CHO‬ويمكن �أن ترتبط مجموعة الكربونيل بذرتي‬ ‫هيدروجين‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪142‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫�أما في الكيتونات ترتبط مجموعة الكاربونيل بمجموعتي �ألكيل ويمكن �أن تكون مجموعتا الألكيل مت�شابهتين‬ ‫(كيتونات متماثلة) �أو غير مت�شابهتين (كيتونات غير متماثلة)‪.‬‬

‫ت�سمية الألدهيدات والكيتونات‪:‬‬ ‫للألدهيدات والكيتونات �أ�سماء �شائعة ال تزال تعرف بها بالإ�ضافة �إلى الت�سمية باتباع قواعد ‪IUPAC‬‬

‫�أو ًال ‪ :‬الت�سمية بالطريقة ال�شائعة‬ ‫�أ‪ -‬ت�سمية الألدهيدات ‪ :‬لبع�ض الألدهيدات �أ�سماء عرفت بها ن�سبه �إلى الم�صدر الذي ا�شتقت منه مثل‬

‫‪H–C–H‬‬ ‫‪CH3C–H‬‬

‫جدول (‪)6-3‬‬

‫ويمك ��ن ت�سمية الألدهيدات الب�سيطة عن طريق كتابة ا�س ��م الألكان الممثل لعدد ذرات الكربون يليها كلمة‬ ‫�ألدهيد كما في الأمثلة التالية ‪:‬‬

‫ميثان �ألدهيد‬

‫�إيثان �ألدهيد‬

‫بروبان �ألدهيد‬

‫ب‪ -‬ت�سمية الكيتونات ‪:‬‬ ‫لبع� ��ض الكيتون ��ات �أ�سماء تعرف بها مث ��ل ‪ CH3 – C – CH3‬وي�سمى الأ�سيت ��ون؛ وت�شتق الأ�سماء ال�شائعة‬ ‫للكيتونات ب�إ�ضافة كلمة كيتون �إلى ا�سم كل من مجموعتي الألكيل المرتبطتين بمجموعة الكربونيل؛ و�إذا كانت‬ ‫مجموعتا الألكيل مت�شابهتين اقت�صر على ت�سمية �إحداهما م�سبوقة بكلمة ثنائي ثم كلمة كيتون‪.‬‬

‫‪143‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫المركب‬

‫اال���سم ح�سب الم�صدر‬ ‫�ألدهيد النمل �أو فورمالدهيد ن�سبة �إلى حم�ض النمل (‪ )Formica‬التي‬ ‫تعني (نمل) باللغة الالتينية‬ ‫�ألدهيد الخل �أو �أ�سيتالدهيد ن�سبة �إلى حم�ض الخل �أ�سيتيك (‪)acetum‬‬ ‫التي تعني (خل) باللغة الالتينية‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫ميثيل بروبيل كيتون‬

‫ميثيل �إيثيل كيتون‬

‫ثنائي ميثيل كيتون‬

‫الف�صل الثالث‬

‫اكتب �صيغ بنائيه لـكل مما يلي‪:‬‬ ‫(�أ) بروبيل �إيثيل كيتون‪.‬‬ ‫(ب) هبتان �ألدهيد ‪.‬‬ ‫(جـ) بروبيل فينيل كيتون ‪.‬‬

‫ثانياً‪ :‬الت�سمية بالطريقة النظامية ‪IUPAC‬‬

‫�أ‪ -‬االلدهيدات ‪:‬‬ ‫‪ -1‬نب ��د�أ بترقيم الألدهيد م ��ن ذرة الكربون مجموعة الكربونيل الألدهيدية حي ��ث ت�أخذ الرقم (‪ )1‬ون�ستمر‬ ‫باتجاة �أطول �سل�سلة من ذرات الكربون ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ن�سمي التفرعات �إن وجدت كما تقدم في قواعد هذه الطريقة ‪.‬‬ ‫‪ -3‬نن�سب ا�سم الألدهيد�إلى ا�سم الألكان في ال�سل�سلة الأطول للمركب م�ضافا �إليها المقطع (ال) الدال على‬ ‫ا�سم مجموعة الكربونيل الألدهيدية‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪144‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫اكتب �أ�سماء المركبات التالية تبع ًا لنظام ‪IUPAC‬‬

‫‪ -2‬ميثيل بروبانال‬

‫‪ - 2‬ميثيل ‪ 3-‬كلورو بنتانال‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�إيثانال‬

‫بيوتانال‬

‫اكتب �أ�سماء المركبات التالية تبعاً لنظام ‪IUPCA‬‬

‫‪CH3 (CH2)4CHO‬‬

‫‪CH3CH2CH2CHO ,‬‬

‫‪CH3 – CO – CH2 – CH2 – CH2 – CH3‬‬

‫ب‪ -‬الكيتونات‪:‬‬ ‫‪ -1‬ترقم ال�سل�سة من الطرف الأقرب �إلى ذرة كربون مجموعة الكربونيل (الكيتونية) ون�ستمرباتجاه �أطول‬ ‫�سل�سلة من ذرات الكربون ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ن�سمي التفرعات كما تقدم في قواعد هذه الطريقة ‪.‬‬ ‫‪ -3‬نن�س ��ب الكيتون �إلى ال�سل�سل ��ة الألكانية الأطول بعد تحديد موقع الكربوني ��ل ون�ضيف �إلى ا�سم االلكان‬ ‫المقطع (ون) الدال على مجموعة الكربونيل الكيتونية ‪.‬‬

‫‪145‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪CH3- CO- CH3‬‬

‫‪ -2‬بروبانون‬

‫‪CH3- CH2- CO - CH2-CH2- CH3‬‬

‫‪ -3‬هك�سانون‬

‫‪CH3- CH(CH3)- CO - CH2- CH3‬‬

‫‪ -2‬ميثيل‪ - 3-‬بنتانون‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫‪6‬‬

‫‪5‬‬

‫‪4‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬اكتب ا�سماء المركبات التالية بالطريقة النظامية ‪IUPAC‬‬ ‫(�أ) ‪CH3- CHCl - CH2- C - H‬‬ ‫ب‌‪CH3- CH2- C - CH - CH3 -‬‬ ‫‪CH2 - CH3‬‬

‫‪ -2‬ار�سم ال�صيغة البنائية لكل مما يلي‪:‬‬ ‫(�أ) ‪ – 4‬هبتانون‬ ‫(ب) ‪ -3‬ميثيل بيوتانال‬

‫الطرق العامة لتح�ضير الألدهيدات والكيتونات‪:‬‬ ‫تح�ضرالألدهي ��دات والكيتونات ب�أك�سدة الأغوال الأولية والثانوية (عل ��ى التوالي) بفعل العوامل الم�ؤك�سدة‬ ‫المنا�سبة وتتم الأك�سدة بنزع الهيدروجين ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪146‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫�أك�ســدة الأغوال‬ ‫الدهيد �أك�سدة �ضعيفة غول �أولي‬ ‫‪R–C–H‬‬

‫(‪)O‬‬

‫‪R – OH‬‬

‫كيتون‬

‫�أك�سدة‬

‫غول ثانوي‬

‫‪R–C–R‬‬

‫(‪)O‬‬

‫‪R – C – OH‬‬

‫مالحظة ‪ :‬وتم درا�سة هذه التفاعالت عند درا�سة الخوا�ص الكيميائية للأغوال‬

‫‪..............................‬‬

‫(‪)O‬‬

‫‪CH3- (CH2)2- CHOH - CH2- CH3‬‬

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

‫(‪)O‬‬

‫�ضعيفة ‪CH3- CH2- CH2- OH‬‬

‫‪ -2‬اكتب ا�سم و�صيغة الأغوال الم�ستخدمة في تح�ضير الألدهيدات والكيتونات التالية ‪:‬‬ ‫‪........................................................... (CH3)2- CH - CHO‬‬ ‫‪............................................................. C3H7 - CO - C3H7‬‬ ‫‪............................................................. C4H9 - CO - C3H7‬‬ ‫‪.................................................................... CH3 - CHO‬‬ ‫‪� -3‬أ‪ -‬مبتدئاً ب�إيثر منا�سب و�ضح بالمعادالت كيف يمكن الح�صول على الأ�سيتون؟‬ ‫ب‪ -‬من الأ�سيتلين كيف يمكنك الح�صول على الأ�سيتالدهيد؟‬

‫‪147‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬اكمل المعادالت التالية ‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫(‪ )3 -3‬تح�ضير الأ�سيتالدهيد‬

‫الف�صل الثالث‬

‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪ -1‬ركب الجهاز كما هو مبين في ال�شكل(‪.)2-3‬‬ ‫‪� -2‬ض ��ع ف ��ي دورق وا�سع الفوهة ‪�50‬سم‪ 3‬من الم ��اء و ‪�17‬سم‪ 3‬من‬ ‫حام� ��ض الكبريت ثم �سخن المحلول �إل ��ى �أن يبد�أ في الغليان ‪.‬‬ ‫‪� -3‬ض ��ع ف ��ي قمع الف�صل كمي ��ة من محلول مكون م ��ن ‪50‬جم من‬ ‫بيكربون ��ات ال�صوديوم مذابة في ‪�50‬سم‪ 3‬م ��ن الماء و‪�40‬سم‪3‬‬ ‫من الغول الإيثيلي‪.‬‬ ‫‪� -4‬أطف ��ئ الله ��ب الموجود تحت ال ��دورق ثم �أ�ض ��ف المحلول من‬ ‫قم ��ع الف�صل قطرة قط ��رة حتى ي�شتد التفاع ��ل ويكت�سب اللون‬ ‫الأخ�ضر‪ .‬لماذا ؟‬ ‫‪ -5‬اجمع المحلول الناتج من التقطير (وهو مزيج من الأ�ستالدهيد‬ ‫قمع تنقيط‬ ‫والم ��اء وقليل من حم�ض الخل) في دورق مو�ضوع في حو�ض به‬ ‫ماء وثلج ‪.‬‬ ‫حامل دورق التفاعل‬ ‫كمي ��ة محل ��ول الأ�ستالدهي ��د المتك ��ون في هذه‬ ‫مكثف ليبج‬ ‫التجربة قليلة؛ لماذا؟‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة‪:‬‬ ‫غول �إيثيلــي‪ ,‬بيكـــربونات‬ ‫ال�صوديوم ‪ ,‬حم�ض الكبريت‪,‬‬ ‫ماء ‪ ,‬ثلج ‪ ,‬لهب ‪ ,‬عود ثقاب‪,‬‬ ‫قمع تنقيط‪ ,‬دورق كروي‬ ‫ال�شـكل‪ ,‬دورق ا�ســتقبـال‪,‬‬ ‫مكثف ليبج ‪.‬‬

‫حو�ض تبريد‬ ‫(ماء وثلج)‬

‫دورق م�ستقبل‬

‫موقد بنزن‬

‫�شكل ( ‪)2-3‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪148‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الخوا�ص الفيزيائية للألدهيدات والكيتونات‪:‬‬ ‫تركيب مجموعة الكربونيل‪:‬‬ ‫ماهي الروابط الموجودة في مجموعة الكربونيل ؟‬ ‫ترتب ��ط ذرة الأك�سجي ��ن ب ��ذرة الكرب ��ون ف ��ي مجموع ��ة‬ ‫الكربونيل برابطة ثنائية �أحدهما من النوع �سجما( )واالخرى‬ ‫من نوع( )وتترتب الذرات حول ذرة الكربون في �شكل مثلث‬ ‫(م�سطح) وتح�صر الروابط زوايا مقدارها‪. 120‬‬

‫‪C =O‬‬ ‫مجموعة الكربونيل‬

‫‪O‬‬

‫وبم ��ا �أن ال�سالبية الكهربية للأك�سجين �أعلى من الكربون‬ ‫ف�إن ال ��زوج الإلكتروني الرابط يقع �أقرب �إلى ذرة الأك�سجين‬ ‫منه �إل ��ى ذرة الكربون في مجموعة الكربونيل �أي �أن الرابطة‬ ‫بي ��ن الكرب ��ون والأك�سجي ��ن رابط ��ة قطبية‪ ,‬ومم ��ا يزيد هذه‬ ‫القطبية الإ�ستقطاب الح ��ادث في مجموعة الكربونيل والذي‬ ‫يمكن تمثلية كما في ال�شكل ‪.‬‬

‫‪O‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C =O‬‬

‫وهذه القطبية لها ت�أثير على الخوا�ص الفيزيائية ٍّ‬ ‫لكل من الألدهيدات والكيتونات‪.‬‬ ‫�أيهما �أعلى قطبية الأغوال �أو الألدهيدات والكيتونات ؟‬ ‫قطبي ��ة الألدهي ��دات والكيتونات �أقل م ��ن الأغوال لأن الرابطة (‪ )O – H‬ف ��ي الأغوال �أكثر قطبية من‬ ‫‪O‬‬ ‫الرابط ��ة ‪ C‬وم ��ن ث ��م ف� ��إن ق ��وى التجاذب بي ��ن جزيئات الأغ ��وال �أقوى منه ��ا بين جزيئ ��ات الألدهيدات‬ ‫والكيتونات وهذا بدوره ي�ؤثر على درجة الغليان ‪.‬‬

‫‪149‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪120‬‬

‫‪O‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫رتب المركبات التالية ت�صاعديا ح�سب القطبية ‪:‬‬

‫�ألدهيدات وكيتونات‪� ,‬أغوال‪ ,‬هيدروكربونات‪� ,‬إيثرات‪.‬‬

‫درجة الغليان‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الحظ الجدول التالي الذي يبين درجات غليان بع�ض الألدهيدات والكيتونات وقارنها بالأغوال والإيثرات‬ ‫والهيدروكربونات المماثلة لها في الكتلة الجزيئية‪.‬‬ ‫من خالل الجدول نجد �أن ‪:‬‬ ‫درج ��ة غليان الألدهيدات والكيتونات �أعلى من درجة غلي ��ان الهيدروكربونات والإيثرات المماثلة لها في‬ ‫الكتلة الجزيئية و�أقل من درجة غليان الأغوال المقابلة لها‪.‬‬ ‫درجة الغليان الذائبية في الماء‬ ‫ال�صيغة‬ ‫اال�سم‬ ‫(‪o‬م)‬

‫فورمالدهيد‬

‫‪HCHO‬‬

‫‪o21-‬م‬

‫عـالي الذائبية‬

‫�أ�سيتالدهيد‬

‫‪CH3CHO‬‬

‫‪o21‬م‬

‫عـالي الذائبية‬

‫بروبان �ألدهيد‬

‫‪CH3CH2CHO‬‬

‫‪o49‬م‬

‫عـالي الذائبية‬

‫بيوتان �ألدهيد‬

‫‪CH3(CH2)2CHO‬‬

‫‪o76‬م‬

‫قليل الذائبية‬

‫بنتان �ألدهيد‬

‫‪CH3(CH2)3CHO‬‬

‫‪o102‬م‬

‫قليل الذائبية‬

‫هك�سان �ألدهيد‬

‫‪CH3(CH2)4CHO‬‬

‫‪o128‬م‬

‫قليل الذائبية‬

‫�أ�سيتون‬

‫‪CH3COCH3‬‬

‫‪o56.1‬م‬

‫قليل الذائبية‬

‫بيوتانون‬

‫‪CH3COCH2CH3‬‬

‫‪o79.6‬م‬

‫عالي‬

‫جدول (‪)7-3‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪150‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫اذكر ا�سباب ارتفاع درجة غليان الألدهيدات والكيتونات عن الهيدروكربونات والإيثرات المماثلة‬ ‫لها في الكتلة الجزيئية وانخفا�ضها عن درجة غليان الأغوال المقابلة‬

‫ت ��ذوب الألدهيدات والكيتونات في الماء نظ ��را ال�شتراكهما في ال�صفة القطبية ولإمكانية تكوين روابط‬ ‫هيدروجينية مع الماء ‪.‬‬ ‫ماء‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫�ألدهيد‬ ‫رابطة هيدروجينية‬

‫‪O‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪C‬‬

‫‪O‬‬ ‫ماء‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪O‬‬

‫كيتون‬ ‫رابطة هيدروجينية‬

‫‪151‬‬

‫‪O‬‬

‫‪R‬‬ ‫‪R‬‬

‫‪C‬‬

‫‪R‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الذائبية ‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫�أيهما �أكثر ذائبية في الماء الألدهيدات والكيتونات �أم الأغوال؟ لماذا؟‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬حدد المركب الأعلى في درجة الغليان في كل مجموعة مع ذكر ال�سبب ؟‬

‫(�أ)‬

‫‪CH3CH2OH , CH3 – CHO‬‬

‫(ب)‬

‫‪CH3 – CO – CH3 , CH3 – O – CH3‬‬

‫(جـ)‬

‫‪CH3 – CO – CH3 , CH3 – CH2 – CO – CH3‬‬

‫‪ -2‬رتب المركبات التالية تنازليا ح�سب الذائبية في الماء مع ذكر ال�سبب‬ ‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫)�أ( ‪CH3 – (CH2)4 – C – H , CH3 – CH2 – C – H , CH3 – C – H‬‬ ‫‪O‬‬

‫)ب( ‪CH3 – O – CH3 , CH3 – CH2 – OH , CH3 – CH3 , CH3 – C – H‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪152‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫(�أ) الألدهيدات‪:‬‬ ‫‬‫(*) لبع�ض الألدهيدات والكيتونات الأروماتية الم�ستخل�صة من م�صادر طبيعية‬ ‫روائح طيبة ومنها ‪.‬‬

‫الم�سك‬

‫‬‫(*) الألدهيدات المكونة من ‪ 8-5‬ذرات كربون لها رائحة الأزهار ويوجد الكثير منها في الزيوت العطرية‪.‬‬ ‫(*) من ال�صناعات القائمة على الألدهيدات ما يلي‪:‬‬ ‫‬‫‪ -1‬يدخل الفورمالدهيد في �صناعات كثيرة من �أهمها �صناعة الميالمين من خالل تكوين المبلمر له‬ ‫مع الفينول‪.‬‬ ‫‪ -2‬ي�ستخدم محلول الفورمالين في حفظ الأن�سجة الحية من التعفن ويرجع ال�سبب لقدرتة على منع نمو‬ ‫البكتيريا وتكاثرها (هناك مخاطر من ا�ستخدامه على الإن�سان تتطلب الحذر عند التعامل معه)؛‬ ‫والفورمالين هو المحلول المائي لغاز الفورمالدهيد بتركيز ‪.%40‬‬ ‫‪ -3‬ت�ستعمل االلدهيدات (‪ )C8– C14‬ذات ال�سال�سل الم�ستقيمة في �صناعة العطور‪.‬‬ ‫‪ -4‬ت�ستخدم م�شتقات �ألدهيد الخل المهلجنة في تح�ضير المبيدات والأ�صبغة والعقاقير‪.‬‬ ‫(ب) الكيتونات‪:‬‬ ‫ا�شتهر الأ�سيتون ب�إزالته طالء الأظافر لقدرتة الفائقة على �إذابة الأ�صباغ الكيميائية بالإ�ضافة �إلى‬ ‫�سرعة تطايره مما ي�سهل عليه التخل�ص منه‪�.‬إال �أن �شكوك ًا �أثيرت حول احتمال ت�سبب اال�ستون في‬ ‫الإ�صابة ببع�ض الأورام ال�سرطانية مما قلل من ا�ستخدامه في هذا المجال ‪.‬‬

‫‪153‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫بنز الدهيد (من اللوز المر)‬ ‫�سالي الدهيد‬ ‫فانيلين (من قرون الفانيليا)‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫الخوا�ص الكيميائية للألدهيدات والكيتونات‪:‬‬ ‫تتمي ��ز الألدهيدات والكيتونات ب�أنه ��ا مركبات ن�شطة كيميائيا ب�سبب احتوائه ��ا على مجموعة الكربونيل‬ ‫القطبية مما ي�سهل تفاعلها مع المواد الأخرى‪ .‬ومن هذه التفاعالت‪:‬‬

‫‪ –1‬تفاعالت الإ�ضافة‪:‬‬ ‫تتكون من رابطتين �إحداهما �ضعيفة فمن‬ ‫نظ ��را لوج ��ود رابط ��ة مزدوج ��ة في مجموعة الكربوني ��ل‬ ‫المتوقع �أن ت�ستجيب تلك الرابطة لتفاعالت الإ�ضافة والتي من �أبرزها ما يلي‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�أ‪ -‬تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫اختزال(‬

‫)‬

‫غول �أو مجموعة هيدروك�سيل‬

‫كربونيل‬

‫ويتم االختزال بفعل العوامل المختزلة ب�إ�ضافة ‪� H2‬إلى الجزئ‬ ‫مالحظة ‪ :‬ي�ستخدم الحرفان(‪ )Re‬للداللة على عملية االختزال وهما الحرفان الأوالن من كلمة ‪Reduction‬‬

‫والتي تعني اختزال‪.‬‬ ‫�إختزال الأ�ستون �إلى ‪ – 2‬بربانول‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫‪C‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪H‬‬

‫‪ -2‬بروبانول ( غول ثانوي)‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪154‬‬

‫‪H2‬‬

‫‪Re‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫‪C‬‬

‫�أ�ستون‬

‫‪CH3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫اختزال الفورمالدهيد �إلى الميثانول‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪H‬‬ ‫ميثانول(غول �أولى) ‪H‬‬

‫‪H2‬‬ ‫‪Re‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪C H‬‬ ‫فورمالدهيد‬

‫‪H‬‬

‫ب‪ -‬التفاعل مع الهيدرازين وم�شتقاتة ‪:‬‬ ‫وه ��و ما يع ��رف بتفاعل التكاث ��ف حيث تتفاع ��ل مجموعة الكربوني ��ل مع الهيدرازي ��ن‪H2N-NH2‬‬

‫‪NO2‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪N‬‬

‫‪NO2‬‬

‫‪N‬‬

‫‪H2N‬‬

‫‪H2N‬‬

‫فينيل هيدرازين‬

‫‪ -4,2‬ثنائي نيترو فينيل هيدرازين‬ ‫(�أ) تفاعل الإ�سيتالدهيد مع فينيل هيدرازين‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C N N‬‬

‫‪C O + H2N N‬‬

‫‪H‬‬

‫فينيل هيدرازين‬

‫�أ�سيتالدهيد فينيل هيدرازون‬

‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬

‫ا�سيتالدهيد‬

‫(ب) تفاعل الأ�سيتون مع �سيانيد الهيدروجين‬ ‫‪H‬‬

‫‪N H+H O‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪N‬‬

‫�أ�سيتون هيدرازون‬

‫‪C‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪C O + H2N NH2‬‬

‫‪CH3‬‬

‫هيدرازين‬

‫‪155‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫�أ�سيتون‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫وم�شتقاته ويتم نزع جزئ ماء ويتكون روا�سب ملونه (�صفراء وبرتقالية)‪ ,‬وفي م�شتقات الهيدرازين التي‬ ‫يحدث معها تفاعل م�شابه‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪-1‬و�ضح بالمعادالت الكيميائية تح�ضير المركبات التالية‪:‬‬ ‫(�أ‌) ‪ – 2‬بيتانول‬ ‫(ب‌) هك�سانول‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية للمركبات التالية ‪:‬‬ ‫(�أ‌) �إيثانال هيدرازون‬ ‫(ب‌) بيوتانون فينيل هيدرازون‬

‫‪ -2‬تفاعالت الأك�سدة‪:‬‬ ‫ترتب ��ط مجموعة الكاربونيل في الألدهي ��دات بذرة هيدروجين بينما‬ ‫ال توج ��د هذه الرابطة في الكيتونات وه ��ذا ينتج عنه اختالف في بع�ض‬ ‫الخوا� ��ص الكيميائية بين الألدهيدات والكيتون ��ات ‪ .‬فتعتبر الألدهيدات‬ ‫مواد مختزلة قوية لذلك فهي تت�أك�سد ب�سهولة بالعوامل الم�ؤك�سدة المختلفة‬ ‫�إلى الحم�ض الع�ضوي (الكربوك�سيلي) المقابل ومن العوامل الم�ؤك�سدة‪:‬‬ ‫• العوامل الم�ؤك�سدة متو�سطة القوة ‪K2Cr2O7 , H2SO4 , KMnO4 :‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪H‬‬

‫الدهيد‬

‫‪C‬‬

‫‪C‬‬

‫كيتون‬

‫• العوامل الم�ؤك�سدة القوية مثل ‪ HNO3‬المركز ال�ساخن ‪.‬‬ ‫• العوامل الم�ؤك�سدة ال�ضعيفة مثل ‪ :‬محلول تولن ‪ ,‬محلول فهلنج ‪ ,‬محلول بندكت ‪.‬‬ ‫وت�ستخدم تفاعالت الأك�سدة للتمييز بين الألدهيدات والكيتونات و�سوف ندر�س ت�أثير العوامل الم�ؤك�سدة‬ ‫ال�ضعيفة على الألدهيدات والكيتونات‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪156‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫�أ– الأك�سدة با�ستخدام حملول تولن‪:‬‬ ‫يحتوي كا�شف تولن على �أمينات الف�ضة القاعدية ‪ Ag(NH3+)2‬والتي تتفاعل مع الألدهيد مر�سبة‬ ‫الف�ضة على جدران الوعاء ( على �شكل مر�آة ف�ضية ) بينما ال يتفاعل الكيتون معها ‪.‬‬ ‫المعادلة العامة‬

‫‪+ H2O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪R – C – OH + 2Ag‬‬

‫‪� R – C – H + 2Ag+ + 2OH -‬ألدهيد‬

‫مر�آة ف�ضة حم�ض ع�ضوي‬

‫ال لون له‬

‫‪O‬‬

‫اليحدث تفاعل‬

‫ال لون له‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪+ H2O‬‬

‫‪CH3– C – OH + 2Ag‬‬

‫مر�آة ف�ضة‬

‫حم�ض الخل‬

‫‪CH3– C – H + 2Ag + +2OH -‬‬

‫الأ�سيتالدهيد(�إيثانال)‬

‫ب – �أك�سدة با�ستخدام حملول فهلنج ‪:‬‬ ‫حملول فهلنج �أزرق اللون يحتوي على ملح نرتات النحا�س ( ) القاعدية والتي تتفاعل بدورها مع‬ ‫الألدهيد منتجة �أك�سيد النحا�س (‪ )I‬ذي اللون الأحمر البني ‪ ,‬بينما ال يتفاعل الكيتون مع هذا املحلول ‪.‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫املعادلة العامة‬

‫‪++‬‬ ‫‬‫‪R – C – H + 2Cu + 4OH‬‬

‫‪R – C – OH + Cu2O + 2H2O‬‬

‫را�سب �أحمر بني حم�ض ع�ضوي‬ ‫ال يحدث تفاعل‬

‫‪+‬‬

‫حملول �أزرق‬

‫‪O‬‬

‫�ألدهيد‬

‫‪++‬‬ ‫‬‫‪R – C – R- 2Cu‬‬ ‫‪4OH‬‬

‫حملول �أزرق‬

‫‪157‬‬

‫‪+‬‬

‫كيتون‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ R – C – R- +2Ag+ + 2OH -‬كيتون‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪H – C – OH + Cu2O + H2O‬‬

‫را�سب �أحمر بني حم�ضالفورميك‬ ‫(حم�ضالنمل)‬

‫‪H– C – H+ 2Cu++ + 4OH -‬‬

‫فورمالدهيد(ميثانال)‬

‫والآن هل يمكنك التمييز بين الألدهيد والكيتون عملي ًا؟ قم بالن�شاط العملي التالي‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫(‪ )4 -3‬ا�ستخدام كا�شف تولن‪ .‬للتمييز بين اال�ستون والأ�ستالدهيد‪.‬‬ ‫خطوات العمل ‪:‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬

‫‪� -1‬ضع ‪2‬مل من الأ�ستالدهيد في �أنبوبة اختبار‪.‬‬ ‫‪� -2‬أ�ضف ‪ 1‬مل من كا�شف تولن في الأنبوبة وامزج المادتين جيدا‪0‬‬ ‫‪� -3‬ضع �أنبوبة االختبار في حمام مائي يغلي (بحذر)وراقب ما‬ ‫يحدث؛ ماذا تالحظ؟‬

‫�أنابيب اختبار ‪ ,‬محلول‬ ‫كا�شف تولن حديث التح�ضير‪،‬‬ ‫�أ�سيتون ‪ ,‬ما�سك �أنابيب‬ ‫وحامل ‪� ,‬أ�سيتالدهيد ‪ ,‬حمام‬ ‫مائي �ساخن‬

‫‪.....................................................‬‬ ‫‪ -4‬كرر الخطوات ال�سابقة مع الأ�سيتون؛ ماذا تالحظ ؟‬

‫‪..................................................................................‬‬ ‫‪ -5‬ماذا ت�ستنتج ؟‬ ‫‪..................................................................................‬‬ ‫‪ -6‬اكتب معادلة التفاعل في حالة التغيري احلادث مع �إحدى الإنبوبتني‪.‬‬ ‫‪..................................................................................‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪158‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫( ‪ )5-3‬التميز بين اال�ستون والأ�ستالدهيد با�ستخدام كا�شف فهلنج‪.‬‬

‫‪� 3‬أنابي ��ب اختب ��ار ‪ ,‬محل ��ول‬ ‫فهلن ��ج (�أ) حديث التح�ضير‪,‬‬ ‫ما�سك �أنابيب وحامل ‪ ,‬محلول‬ ‫فهلنج (ب) حديث التح�ضير‬ ‫ا�ست ��ون ا�ستالدهي ��د ‪ ,‬حمام‬ ‫مائي �ساخن ‪.‬‬

‫‪..................................................................................‬‬ ‫‪ -5‬كرر الخطوات ال�سابقة ولكن با�ستخدام الأ�سيتون بدال من اال�سيتالدهيد ‪ ,‬ماذا تالحظ؟‬ ‫‪..................................................................................‬‬ ‫‪ -6‬ماذا ت�ستنتج ؟‬ ‫‪..................................................................................‬‬ ‫‪ -7‬اكتب معادلة التغيير الحادث في التجربة‪.‬‬ ‫‪..................................................................................‬‬

‫ار�سم مخطط ًا تلخ�ص فيه تفاعالت الألدهيدات والكيتونات بمعادالت عامة‪.‬‬

‫‪159‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪� -1‬ض ��ع ‪ 2‬م ��ل م ��ن كا�ش ��ف فهلن ��ج (�أ) م ��ع ‪2‬مل م ��ن كا�شف‬ ‫فهلنج(ب) واخلطها جيدا و�ضعهما في حمام دافئ ‪.‬‬ ‫‪� -2‬ضع ‪2‬مل من الأ�سيتالدهيد في �أنبوبة اختبار ‪.‬‬ ‫‪ -3‬امزج ‪2‬مل من مزيج محلولي فهلنج مع الأ�ستالدهيد ‪.‬‬ ‫‪ -4‬بحذر �ضع الخليط في حمام مائي �ساخن وراقب ما يحدث‪.‬‬ ‫�سجل م�شاهداتك ؟‬

‫الأدوات والم���واد المطلوبة ‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬طلب المعلم من �أحمد �إح�ضار �أنبوبي اختبار �إحداهما تحوي بروبالدهيد والأخرى تحوي‬ ‫بروبانون و�أثناء �إح�ضاره لالنبوبتين �سقطت عنها الأوراق الال�صقة الحاويه لال�سم ‪.‬‬ ‫كيف يميز �أحمد بين المادتين ‪ .‬و�ضـح ذلك بالمعادالت ؟‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -2‬اكتب �صيغ المركبات من ‪� A‬إلى ‪ B‬في المخطط التالي ‪:‬‬

‫‪B‬‬

‫(‪)O‬‬

‫‪A‬‬

‫‪+H2O‬‬

‫=‬

‫‪CH3 – CH CH2 H SO‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬

‫اكتب مو�ضوعا لأهم الألدهيدات والكيتونات التي تدخل في مجال ال�صناعة مدعم ًا مو�ضوعك بال�صور ؟‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪160‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫د ‪ -‬الأحما�ض الع�ضوية الكربوك�سيلية ‪:‬‬

‫=‬

‫(وكلم���ة كربوك�سي���ل تتك���ون م���ن مقطعي���ن المقط���ع الأول ( كرب���و )‬ ‫م�شتقة من كربونيل والمقطع الأخير (ك�سيل ) م�شتقة من هيدروك�سيل ‪).‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪C‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪3‬‬

‫‪O‬‬

‫الصيغة البنائية لألسبرين‬ ‫( لألطالع فقط )‬

‫مجموعة الكربوكسيل تكتب‬ ‫بعدة صور‬

‫‪O‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪COOH‬‬ ‫‪CO2H‬‬

‫ال�صيغة العامة للأحما�ض الأليفاتية ‪:‬‬ ‫=‬

‫تت�صل مجموعة الكربوك�سيل بمجموعة �ألكيل لتكون الأحما�ض الأليفاتية ذات ال�صيغة العامة‬ ‫‪o‬‬ ‫‪ R – C – O – H‬حيث ‪ : R‬جذر �ألكيل �أو ذرة هيدروجين ‪.‬‬

‫ت�سمية الأحما�ض الع�ضوية ‪:‬‬ ‫�أ‪ -‬الطريقة ال�شائعة ‪:‬‬

‫تعتبر الأحما�ض الع�ضوية من �أقدم المركبات التي عرفها الإن�سان لذلك ا�شتق لها �أ�سماء وفقا للم�صدر‬ ‫الذي عثر عليها فيه ف�صارت تعرف بهذا اال�سم ‪ .‬ومن هذه الأحما�ض ‪:‬‬

‫‪161‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫قلم ��ا يخلو بيت م ��ن الخل الذي هو محلول مائ ��ي لحم�ض الخل؛‬ ‫�أي�ض� � ًا يتن ��اول الإن�سان حم� ��ض الأ�سكوربيك وه ��و فيتامين جـ (‪)C‬‬ ‫والمتوف ��ر بكثرة في الليمون والبرتق ��ال ‪ .‬كذلك ال تخلو �صيدلية من‬ ‫�أقرا� ��ص الأ�سبرين التى ت�ستخدم كم�سكن وخاف�ض للحرارة حيث �إن‬ ‫هذه الم ��واد �أمثلة على المواد التي ت�صن ��ف �ضمن مجموعة ع�ضويه‬ ‫�ضخمه هي مجموعة الحمو� ��ض الع�ضوية (الكربو ك�سيلية)‪.‬فما هي‬ ‫الحمو�ض الع�ضوية الكربوك�سيلية ؟ هي مركبات ع�ضوية تحتوي على‬ ‫المجموع ��ة الوظيفية (الكربوك�سيل) �سميت بهذا اال�سم لأنها تتكون‬ ‫من ‪:‬‬ ‫‪o‬‬ ‫مجموعة الكربونيل ‪ C‬ومجموعة الهيدروك�سيل ‪- OH‬‬

‫‪O‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫ال�صيغة‬

‫الإ�سم ال�شائع‬

‫‪H – COOH‬‬

‫حم�ض فورميك �أو حم�ض النمل ن�سبة �إلى وجوده في النمل الأحمر‬ ‫(‪ Formica‬تعني نمل باللغة االتينية)‬

‫‪CH3 – COOH‬‬

‫حم�ض �أ�ستيك �أو حم�ض الخل ن�سبة �إلى الخل (‪ acetum‬باللغة االتينية)‬

‫‪CH3 – CH2 – CH2 – COOH‬‬

‫حم�ض بيوتيريك حم�ض الزبدة (‪ butyrun‬تعني زبدة بالالتينية)‪.‬‬

‫‪HOOCCOOH‬‬

‫حم�ض �أوك�ساليك‬

‫ن�سبة �إلى نبات الحمي�ض ‪Oxalis‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫جدول (‪)8-3‬‬

‫الأحما� ��ض الدهنية هي �أحما� ��ض �أليفاتية م�شبعة �أحادية الكربوك�سي ��ل ذات �سال�سل طويلة من‬ ‫ذرات الكربون ويوجد عدد كبير منها في الدهون على هيئة �إ�سترات باتحادها مع الجلي�سرين لذلك‬ ‫ت�سمى بالأحما�ض الدهنية ‪.‬‬

‫ابحث عن �أ�سماء �شائعة لأحما�ض ع�ضوية مع بيان م�صدر اال�سم ال�شائع ؟‬

‫ب‪ -‬الت�سمية بالطريقة النظاميه (‪:)IUPAC‬‬ ‫جميع الأحما�ض ال�سابقة متداولة بين النا�س ب�أ�سمائها ال�شائعة وال يعرفها �إال الكيميائي �إذا ما ذكرت وفقا‬ ‫لقواعد الت�سمية الكيميائية‪ ,‬ولكي تكون قادرا على ذلك اتبع خطوات الت�سمية النظامية التالية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬نرقم �أطول �سل�سلة كربونية ابتداء من ذرة الكربون الكربوك�سيلية‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪162‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫‪ -2‬ن�سمي التفرعات �إن وجدت كما �سبق وفق النظام ‪. IUPAC‬‬ ‫‪ -3‬نكتب ا�سم االلكان الذي تدل عليه �أطول �سل�سلة من ذرات الكربون م�ضافا �إلى �آخر اال�سم المقطع‬ ‫(ويك) الدال على وجود مجموعة كربوك�سيل في المركب ومن االمثلة على ذلك ما يلي ‪:‬‬

‫‪Br O‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪C‬‬

‫‪CH‬‬

‫‪3 3 2‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪H‬‬

‫‪ -2‬برومو ‪ -‬بروبانويك‬

‫‪C‬‬ ‫‪C COOH CH‬‬ ‫‪CH‬‬ ‫‪CH‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4 3 3 2 2 1‬‬

‫�إيثانويك‬

‫‪CH3‬‬

‫‪ – 2,2‬ثنائي ميثيل بيوتانويك‬

‫‪ -1‬اكتب �أ�سماء الأحما�ض الع�ضوية التالية بالطريقة النظامية‪.‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪H – C – OH , CH3 – (CH2)5 – C – OH‬‬ ‫‪ -2‬ار�سم ال�صيغة البنائية لكل من المركبات الآتية‪.‬‬ ‫(�أ) ‪ -2‬ميثيل ‪� -3 -‬إيثيل هك�سانويك‬ ‫(ب) �أوكتانويك‬

‫‪163‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪1‬‬

‫‪C‬‬

‫‪O‬‬

‫‪CH3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الأحما�ض الع�ضوية الطبيعية ‪:‬‬ ‫تنت ��ج النباتات والحيونات مجموعة من الأحما�ض الع�ضوية ومعظ ��م هذة الأحما�ض عديمة ال�ضرر‬ ‫وقليل منها م�ؤذية‪ .‬ومن الأمثلة علىالأحما�ض الع�ضوية الموجودة في الأغذية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬حم�ض الليمون (ال�ستريك ‪:)citric acid‬‬ ‫تكت�س ��ب الحم�ضي ��ات مث ��ل الليم ��ون والبرتقال طعم� � ًا محبب ًا نتيج ��ة لوجود حم� ��ض الليمون‬ ‫(ال�سيتري ��ك) وحم� ��ض الأ�سكوربي ��ك ( فيتامي ��ن ج ) فيه ��ا؛ وتختلف ن�سبة الحم� ��ض في ع�صير‬ ‫الحم�ضيات فنجدها في ع�صير الليمون �أعلى منها في ع�صير البرتقال‪.‬‬ ‫‪ -2‬حم�ض الالكتيك ‪:lactic acid‬‬ ‫يح�ض ��ر اللبن من تخمر الحلي ��ب حيث يتم تحويل �سكر الالكتوز بفعل الإنزيمات �أو البكتيريا‬ ‫�إل ��ى حم� ��ض الالكتيك( حم�ض اللب ��ن ) وهو الذى يك�سب اللبن الطع ��م الحام�ضي وكلما ا�شتدت‬ ‫حمو�ضة اللبن زادت ن�سبة الحم�ض فيه‪.‬‬ ‫‪ -3‬حم�ض البيوتريك ‪:Butryic acid‬‬ ‫عندما تتعر�ض الزبدة لبع�ض العوامل الجوية والبكتيرية تتحول �إلى مادة كريهة الرائحة تعرف‬ ‫بالتزنخ نتيجة لتحول المادة الدهنية الع�ضوية في الزبدة �إلى حم�ض البيوتريك (حم�ض الزبدة)‪.‬‬ ‫‪ -4‬حم�ض الأ�سيتك ‪(acetic acid‬حم�ض الخل)‪:‬‬ ‫عرف الخل الذي ن�ستخدمه في الغذاء منذ القدم‪ ,‬والخل الذى ن�ستخدمه عبارة عن محلول‬ ‫مخف ��ف لحم� ��ض الأ�سيت ��ك ( حم�ض الخل ) حيث تبلغ ن�سبة الحم�ض في ��ه من ‪ % 6-5‬وهو �سائل‬ ‫ال ل ��ون ل ��ه في الأ�صل وه ��ذه الألوان التي نراها ف ��ي بع�ض �أنواعه ناتجة ع ��ن �إ�ضافة مواد اخرى‪,‬‬ ‫يتواف ��ر حم� ��ض الخل في الطبيعة حرا �أو على �شكل �إ�ستر وح�صل عليه قديما عند تقطير الخ�شب‬ ‫�إتالفيا ف�سمي بخل الخ�شب وال يزال يح�صل على الخل عن طريق تخمر ال�سكريات وهناك �أنواع‬ ‫مختلف ��ة من الخل الغذائ ��ى ذات النكهات والفوائد المختلفة التي تعتمد على نوع المادة ال�سكرية‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪164‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫الم�صنع منها؛ مثل‪ :‬خل التفاح ‪ ,‬خل العنب ‪.‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪H2C‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪C O H‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪HO C‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H2C‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H‬‬

‫‪OH‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪C C‬‬ ‫‪O H‬‬ ‫‪H O‬‬ ‫‪C‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�شكل (‪ )3-3‬مجموعة من المواد الغذائية والأحما�ض الع�ضوية الموجودة فيها‬

‫الطرق العامة لتح�ضير الأحما�ض الع�ضوية ‪:‬‬ ‫يتم تح�ضير الأحما�ض الع�ضوية بعدة طرق نذكر منها ما يلي ‪:‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪� -1‬أك�سدة الأغوال الأوليه (‪: ) 1‬‬ ‫با�ستخدامالعواملالم�ؤك�سدةالقويةمثلبرمنجاتالبوتا�سيوم‪� KMnO4‬أوثانيكروماتالبوتا�سيوم‪)K2Cr2O7‬‬ ‫املعادلة العامة‬

‫‪O‬‬ ‫‪R C OH‬‬

‫حم�ض ع�ضوي‬

‫)‪(O‬‬ ‫‪KMnO4‬‬

‫‪OH‬‬ ‫‪R C H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫غول(‪)o1‬‬

‫حيث‪ R :‬جذر �ألكيل �أو ذرة هيدروجني‬

‫‪165‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫‪� -2‬أك�سدة االلدهيد ‪:‬‬ ‫با�ستخدام �أي العوامل م�ؤك�سدة (مثل ‪� KMnO4‬أو ‪)K2Cr2O7‬‬ ‫املعادلة العامة‬

‫‪O‬‬

‫)‪(O‬‬

‫‪R C OH‬‬

‫‪K Cr O‬‬

‫‪2 7‬‬

‫حم�ض ع�ضوي‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ويمكن �إجمال الطريقتين معا كمايلي ‪:‬‬ ‫حم�ض ع�ضوي‬

‫‪O‬‬

‫‪2‬‬

‫)‪(O‬‬

‫�ألدهيد‬

‫غول �أويل‬

‫قوية‬

‫)‪(O‬‬

‫‪R C H‬‬

‫)‪(O‬‬

‫الدهيد‬

‫�ضعيفة ‬

‫اكتب معادالت تح�ضير حم�ض البروبانويك بطريقتين‬ ‫‪O‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪C‬‬

‫‪KMnO4‬‬

‫‪CH3 CH2‬‬

‫بروبانويك‬

‫‪K2Cr2O7‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪CH3 CH2 CH2 OH‬‬

‫‪ 1-‬بروبانول‬

‫‪O‬‬ ‫‪C‬‬

‫‪CH3 CH2‬‬

‫‪K2Cr2O7‬‬

‫بروبانال‬ ‫(�ألدهيد)‬

‫حم�ض الخل‪:‬‬ ‫م ��ن �أق ��دم الأحما� ��ض و�أ�شهره ��ا حم�ض الخل‪ ,‬وق ��د عرفت طريق ��ة تح�ضيره من ��ذ القدم‪ .‬ويح�ضر ف ��ي المختبر‬ ‫بالطريقة ال�سابقة ‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪166‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫اكتب معادالت تح�ضير حم�ض الخل بطريقتين‪:‬‬

‫�أما في ال�صناعة ف�إنه يح�ضر بعده طرق منها ‪:‬‬

‫‪+‬‬

‫‪H2O‬‬

‫حم�ض اخلل‬

‫‪O‬‬

‫)‪ (O‬هواء جوي‬ ‫بكترييا اخلل‬

‫‪CH3 C H‬‬ ‫)‪(O‬‬

‫‪CH3 CH2 OH‬‬

‫‪CH3COOH‬‬

‫ب – من الأ�ستيلين ‪:‬‬ ‫يح�ض ��ر حم� ��ض الخل عل ��ى نطاق وا�س ��ع في ال�صناع ��ة عن طري ��ق الهي ��درة الحفزية للأ�ستيلي ��ن فينتج‬ ‫الأ�سيتالدهيد الذي يت�أك�سد بدوره �إلى الحم�ض الع�ضوي المقابل‪:‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪CH3 C OH‬‬

‫حم�ض اخلل‬

‫‪KMnO‬‬

‫‪4‬‬

‫‪H SO‬‬

‫‪4‬‬

‫‪2‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪CH3 C H‬‬

‫�أ�سيتالدهيد‬

‫‪167‬‬

‫‪(%40) H2SO4‬‬ ‫‪(%46) HgSO4‬‬

‫‪+‬‬

‫‪H C C H H2O‬‬

‫�أ�ستيلني‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�أ‪ -‬الطريقة الحيوية‪:‬‬ ‫حيث يتم �أك�سدة محلول مخفف من الغول الإيثيلي بوا�سطة �أك�سجين الهواء الجوي في وجود نوع خا�ص‬ ‫من البكتيريا ت�سمى بكتيريا الخل فتح�صل على حم�ض الخل تركيزة من ‪ %7-6‬يعرف بالخل؛كما يت�ضح من‬ ‫المعادلة التالية‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬ح�ضر الأحما�ض الع�ضوية التالية‪:‬‬ ‫• حم�ض بيوتانويك من كحول منا�سب ‪.‬‬ ‫• حم�ض هك�سانويك من الدهيد منا�سب ‪.‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ا�ستنتج ال�صيغ البنائية للمركبات الع�ضوية ‪A , B , C , D‬‬

‫‪B‬‬

‫‪OH-‬‬

‫‪K2Cr2O7‬‬

‫في المخطط التالي ؟‬ ‫�ضوء‬

‫‪A‬‬

‫‪KMnO4‬‬

‫‪C‬‬

‫‪CH3-CH3 + Cl2‬‬

‫‪D‬‬

‫حم�ض الخل الثلجي ‪:Glacial acetic acid‬‬ ‫يرك ��ز حم�ض الخل بعد تح�ضيره بالطرق ال�سابقة ثم يترك ليبرد عند ‪ 16‬م فتنف�صل بلورات‬ ‫حم� ��ض الخل بتركيز (‪ )%100‬ويع ��رف با�سم حم�ض الخل الثلجي حيث ت�شبه بلوراته بلورات الثلج‬ ‫في مظهرها وتن�صهر عند ‪ 16.6‬م وتغلي عند ‪ 118‬م ‪.‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪o‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪o‬‬

‫‪168‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫(‪ )6 -3‬تح�ضير حم�ض الخل‬

‫‪......................................................‬‬ ‫‪� -5‬سخن الدورق بعد نهاية التفاعل في حمام مائي لمدة ‪ 15‬دقيقة‪.‬‬ ‫‪� -6‬ضع مكثف راد في و�ضع التقطير لتبد�أ عملية التقطير ‪.‬‬ ‫مكثف‬ ‫‪ -7‬ما هو ناتج التقطير ؟ مخبار ا�ستقبال‬ ‫‪...............................‬‬ ‫‪...............................‬‬ ‫‪...............................‬‬

‫غ ��ول �إيثيل ��ي‪ ,‬ثان ��ي كرومات‬ ‫ال�صوديوم‪ ,‬حام�ض الكبريت‬ ‫المرك ��ز‪ ,‬مكث ��ف راد‪ ,‬دورق‪,‬‬ ‫حام ��ل‪ ,‬قم ��ع تنقي ��ط‪ ,‬له ��ب‬ ‫مخبار‪ ,‬عود ثقاب ‪.‬‬

‫دورق الغلي‬

‫ماء‬

‫�شكل (‪)4-3‬‬

‫‪169‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪� -1‬ض ��ع محلول ثاني كرومات ال�صودي ��وم الحام�ضي (المح�ضر‬ ‫بن�سبة ‪� 50‬سم‪ 3‬ماء �إلى ‪� 33‬سم‪ 3‬من حم�ض الكبريت المركز‬ ‫�إلى ‪35‬جم من ثان ��ي كرومات ال�صوديوم في الدورق المت�صل‬ ‫بالمكثف (مكثف راد)‪.‬‬ ‫‪ -2‬ك ��ون مزيج ًا من (‪� 15‬سم‪ 3‬الغول و ‪� 60‬سم‪ 3‬من الماء) و�ضعه‬ ‫في قمع التنقيط ‪.‬‬ ‫‪� -3‬أ�ضف قطرة قطرة من هذا المزيج �إلى الدورق ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ماذا تالحظ ؟‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية ل��أحما�ض الع�ضوية‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ومن خ�ل�ال الروابط الممي ��زة لمجموع ��ة الكربوك�سيل نالحظ‬ ‫�أن ��ه يتك ��ون بي ��ن كل جزيئي ��ن ف ��ي الأحما� ��ض الع�ضوي ��ة رابطت ��ان‬ ‫هيدروجينيت ��ان وه ��ذا يعط ��ي ثبات ًا �أكث ��ر للأحما� ��ض الع�ضوية من‬ ‫التجمع الع ��ادي للجزيئات كما في الأغ ��وال ‪(.‬تعرف ظاهرة تجمع‬ ‫جزيئين بعملية الديمرة ‪)Dimerisation‬‬

‫درجة الغليان‪:‬‬

‫‪..‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪..‬‬

‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H‬‬

‫‪..‬‬

‫تحت ��وي الأحما�ض الع�ضوية عل ��ى مجموع ��ة الكاربوك�سيل التي‬ ‫تتك ��ون م ��ن مجموعتي ��ن قطبيتي ��ن هم ��ا مجموع ��ة الهيدروك�سيل‬ ‫ومجموع ��ة الكربونيل ولهذا ف�إن لالحما� ��ض الع�ضوية قطبية عالية‬ ‫تفوق قطبية الأغوال والألدهيدات المناظرة لها‪.‬‬

‫‪..‬‬

‫‪O‬‬

‫‪C‬‬

‫‪R‬‬

‫‪O‬‬

‫‪ C R‬رابطة هيدروجينية ‪R C‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪O H‬‬

‫�شكل ( ‪ )5-3‬يو�ضح تجمع جزئيئن من‬ ‫الأحما�ض من خالل الروابط الهيروجينية‬

‫�إن درجة غليان الأحما�ض الع�ضوية �أعلى من درجة غليان جميع المواد الع�ضوية المماثلة ال�سابق درا�ستها‬ ‫ويرجع ال�سبب في ذلك �إلى قوى الروابط بين جزيئات الأحما�ض الع�ضوية كما تم ذكره �أعاله‪.‬‬

‫ما العالقة بين درجة غليان الحم�ض وكتلته الجزيئية ؟‬

‫الذائبية ‪:‬‬ ‫تذوب الأحما�ض الع�ضوية في الماء وذلك ب�سبب قطبيتها العالية ولتكون روابط هيدروجينية بينها وبين‬ ‫جزيئات الماء‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪170‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬ما العالقة بين الذائبية في الماء والكتلة الجزيئية للحم�ض ؟‬ ‫‪� -2‬أيهما �أكثر ذوبان ًا في الماء الأحما�ض �أم الأغوال؟ ولماذا ؟‬ ‫درجة الغليان‬

‫الذائبيه في الماء‬

‫ال�صيغة‬

‫اال�سم‬

‫(‪o‬م)‬

‫‪HCOOH‬‬

‫حم�ض فورميك‬

‫‪o100.5‬م‬

‫‪CH3COOH‬‬

‫حم�ض �أ�ستيك(الخل)‬

‫‪o118‬م‬

‫‪CH3CH2COOH‬‬

‫حم�ض بروبانويك �أو بروبيويك‬

‫‪o141‬م‬

‫‪CH3(CH2)2COOH‬‬

‫حم�ض بيوتريك‬

‫‪o164‬م‬

‫‪CH3(CH2)3COOH‬‬

‫حم�ض بنتانويك‬

‫‪o187‬م‬

‫‪4.97‬‬

‫‪CH3(CH2)4COOH‬‬

‫حم�ض هك�سانويك �أو كابرويك‬

‫‪o205‬م‬

‫‪1.08‬‬

‫‪CH3(CH2)6COOH‬‬

‫حم�ض الأوكتانويك‬

‫‪o239‬م‬

‫‪0.7‬‬

‫يذوب ب�أي ن�سبة‬

‫الف�صل الثالث‬

‫جدول (‪)9-3‬‬

‫‪ -1‬رتب المركبات التاليه تنازلياً ح�سب‪:‬ازدياد القطبية‪ .‬درجات الغليان‪.‬‬ ‫‪H3C - CO - CH3 , CH3COOH‬‬

‫‪,‬‬

‫‪171‬‬

‫‪CH3 - OH‬‬

‫‪,‬‬

‫‪C6H14 , C2H5Cl‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫حم�ض النمل ‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫حم� ��ض الفورمي ��ك ويع ��رف بحم� ��ض النم ��ل لأن ��ه‬ ‫اكت�ش ��ف �أول مرة عام ‪1670‬م ف ��ي النمل الأحمر ف�أخذ‬ ‫ا�سمه منه وحم�ض النمل منت�شر على �شكل حم�ض وعلى‬ ‫�شكل �إ�ستر في عدد كبير من النباتات مثل �إبر ال�صنوبر‬ ‫ونب ��ات القرا�ص الال�سع وهو �أق ��وى الحمو�ض الع�ضوية‬ ‫�أحادية الكربوك�سيل‪ ,‬بل �إنه يفوق بقوة الحم�ضية حم�ض‬ ‫�شكل (‪)6-3‬حم�ض النمل‬ ‫الخ ��ل نحو ع�شر م ��رات‪ ,‬وي�ستعمل الحم�ض في مجال الن�سيج والمط ��اط ال�صناعي كما ي�ستعمل في‬ ‫�إنت ��اج الألي ��اف ال�صبغية كمذيب‪ ,‬وفي �صناع ��ة الجلود وا�ستخال�ص ال�ص ��وف �أو ال�شعر من الفرو‪,‬‬ ‫وكذل ��ك حفظ الثم ��ار وع�صيرها كما ي�ضاف �إل ��ى علف الدواجن لتح�سي ��ن مظهرها كما يدخل في‬ ‫�صناعة بع�ض الأدويه والأ�صبغة وقد دخل حديثا في تح�ضير �سكر اللبن‪.‬‬

‫حم�ض الفينيك ‪:‬‬ ‫عب ��ارة عن بلورات بي�ضاء متميهة �سهلة التطاير له رائحة نفاذة ي�ستعمل كمطهر لدورات المياه‬ ‫فه ��و �سائ ��ل �أ�سود غليظ الق ��وام زالق الملم�س وهو م ��ن الأحما�ض ال�سامة التى ت�سب ��ب تخثر المواد‬ ‫البروتينية في الخلية وي�ؤثر على الجهاز الع�صبي المركزي والقلب والكلى ‪.‬‬

‫حم�ض الأك�ساليك ‪:‬‬ ‫وي�ستخرج من نبات ال�صف�صاف‪ ,‬وي�ستعمل في �إزالة البقع وخا�صة الحبر وي�ستخدم في الطباعة‬ ‫ر�سب الكال�سيوم من الدم مما ي�ؤدي �إلى �شلل المراكز المخية ‪.‬‬ ‫ويعتبر من الأحما�ض ال�سامة حيث ُي ِّ‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪172‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫اكتب تقرير ًا لبع�ض العقاقير الطبية التي تدخل الأحما�ض الع�ضوية في تركيبها مع ذكر ا�سم‬ ‫الحم�ض الع�ضوي و�صيغته البنائية‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية للأحما�ض الع�ضوية‪:‬‬

‫ال�صفة احلم�ضية‪:‬‬ ‫تحم ��ل الأحما�ض الع�ضوية ال�صفة الحم�ضية فتج ��د �أن محاليها تحمر ورق تباع ال�شم�س الأزرق وعندما‬ ‫ت ��ذوب في الماء تت�أي ��ن ت�أين ًا غيركامل �إلى �أيون الكربوك�سيالت والبروتون ��ات المائية (الهيدرونيوم) ويكون‬ ‫هناك اتزان بين الأيونات والجزيئات غير المت�أينة لذلك تعتبر الأحما�ض الع�ضوية جميعها �أحما�ض �ضعيفة‬ ‫تقل قوتها بدرجة كبيرة عن الأحما�ض غير الع�ضوية‪ .‬يمكن التعبير عن ت�أينها بالمعادلة التالية‪:‬‬

‫‪+ H3O+‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪O-‬‬

‫‪R C‬‬

‫‪H2O‬‬

‫�أيون الهيدرونيوم �أيون الكربوك�سيالت‬

‫‪173‬‬

‫‪+‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪R C‬‬

‫حم�ض ع�ضوي‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫هل ت�سلك الأحما�ض الع�ضوية �سلوك الأغوال في تفاعالتها الكيميائية ؟ لماذا ؟‬ ‫هل ت�سلك االحما�ض الع�ضوية �سلوك االلدهيدات والكيتونات ؟ لماذا ؟‬ ‫على الرغم من وجود مجموعتي الهيدروك�سيل والكربونيل �ضمن مجموعة كربوك�سيل الحم�ض �إال �أن‬ ‫خوا�صها الكيميائية تختلف عن خوا�ص الأغوال والألدهيدات والكيتونات فارتباط مجموعة الهيدروك�سيل‬ ‫مع مجموعة الكربونيل لتكوين مجموعة الكربوك�سيل يغير من �صفات كال المجموعتين لذلك ال تعطي‬ ‫الأحما�ض الع�ضوية تفاعالت الأك�سدة التي تتميز بها الأغوال �أو تفاعالت الإ�ضافة والتكاثف التي تتميز‬ ‫بها الألدهيدات والكيتونات‪ .‬فما التفاعالت المميزة للأحما�ض الع�ضوية ؟‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -2‬قارن بين حم�ضية الأغوال والأحما�ض الكربوك�سيلية ؟‬

‫�أو ًال ‪ :‬التفاعل مع القواعد والفلزات القلوية ‪:‬‬ ‫وتتعل ��ق ه ��ذه التفاع�ل�ات بالخا�صي ��ة الحم�ضي ��ة للأحما� ��ض م ��ن خ�ل�ال تفاعالته ��ا م ��ع الفل ��زات الن�شط ��ة‬ ‫وهيدروك�سيداته ��ا وكربوناته ��ا مما ي�ؤدي �إلى خ ��روج �أيون الهيدروجين وتتك ��ون الأمالح الع�ضوية كما ف ��ي المثال التالي‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪+ H2‬‬ ‫‪+ H2O‬‬

‫‪CH3COOLi‬‬ ‫‪CH3COOK‬‬

‫‪2CH3 COOH Na2 + 2H2O + CO2‬‬

‫‪Li‬‬ ‫‪KOH‬‬

‫‪CH3COOH‬‬

‫‪2CH3 COOH + Na2CO3‬‬

‫ماذا يتكون من �إ�ضافة حم�ض غير ع�ضوي قوى �إلى الملح الناتج في التفاعالت ال�سابقة ؟‬

‫(‪ )7-3‬تفاعل حم�ض الخليك مع هيدروك�سيد ال�صوديوم‬ ‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪ -1‬خ ��ذ قليال من حم�ض الخليك في ك�أ�س و�أ�ضف‬ ‫قطرة من دليل الفينولفثالين ‪ .‬ماذا تالحظ ؟‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪174‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫حم�ض الخليك ‪ ,‬محلول هيدروك�سيد ال�صوديوم‪,‬‬ ‫دليل الفينولفثالين‪ ,‬لهب‪ ,‬ك�أ�س ‪..‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪�-2‬أ�ضف �إلى الحم�ض محلول ‪ NaOH‬قطرة قطرة �إلى �أن يبد�أ اللون الأحمر في الظهور‪.‬‬ ‫‪ -3‬بخِّ ر المحلول بالت�سخين ثم اتركة ليبرد‪.‬‬ ‫ما لون البلورات المتكونة ؟‬ ‫‪...................................................................................‬‬ ‫اكتب ال�صيغة البنائية للمادة المتكونة ‪:‬‬

‫‪ -1‬و�ضح بالمعادالت تكون الأمالح التالية من الأحما�ض الع�ضوية‪.‬‬ ‫‪- +‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪CH3CH2CH2O Na , CH3COO NH4‬‬

‫‪ -2‬و�ضح بالمعادالت كيف يمكن الح�صول على حم�ض الفورميك ‪ HCOOH‬من ملحه؟‬

‫‪175‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

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


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫ثانياً ‪ :‬التفاعل مع الأغوال‪:‬‬ ‫وتت�ضمن هذه التفاعالت تفاعل الأحما�ض الع�ضوية مع الأغوال لإنتاج الإ�سترات و�سوف نتعرف على هذه‬ ‫المواد وتفاعالتها في در�س قادم بم�شيئة اهلل‪.‬‬

‫‪+ H2O‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪H C O CH‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H2SO4‬‬

‫‪CH3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫فورمات الميثيل‬

‫‪+ HO‬‬

‫ميثانول‬

‫‪H C‬‬

‫‪OH‬‬

‫حم�ض الفورميك‬

‫ثالثاً ‪ :‬تفاعالت االختزال بفعل العوامل المختزلة ‪:‬‬ ‫وت�شم ��ل ه ��ذه التفاع�ل�ات اخت ��زال الأحما� ��ض الع�ضوي ��ة بفع ��ل العوام ��ل المختزل ��ة (هيدري ��د ليثيوم‬ ‫والألمنيوم(‪ )LiAlH4‬في وجود الحرارة �إلى الغول المقابل ويتم االختزال ب�إ�ضافة جزيء الهيدروجين �إلى‬ ‫الرابطة الثنائية في مجموعة الكربونيل و�إزالة ذرة �أك�سجين ليتكون الماء‪:‬‬

‫‪+ H2O‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪+ 2H2‬‬

‫اختزال‬

‫‪R CH2‬‬

‫‪2H 2H‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪R C‬‬

‫حم�ض ع�ضوي‬

‫ويمكن ربط تحول الغول �إلى الدهيد و�إلى حم�ض كربوك�سيلي ثم �إلى غول مرة �أخرى بالمخطط التالي ‪.‬‬ ‫غول �أولي‬

‫�أك�سدة �ضعيفة‬ ‫�إختزال‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫�ألدهيد‬ ‫�أك�سدة قوية‬ ‫اختزال‬

‫‪176‬‬

‫�أك�سدة‬

‫حم�ض كربوك�سيلي‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫اختزال حم�ض البروبانويك‬ ‫اختزال‬ ‫حرارة‬

‫‪CH3 CH2CH2OH‬‬ ‫‪ -1‬بروبانول‬

‫‪CH3CH2 – COOH + 2H2‬‬ ‫حم�ض بروبانويك‬

‫‪ -1‬و�ضح بالمعادالت كيف يمكن الح�صول على الغول الميثيلي من الأحما�ض الع�ضوية؟‬

‫الإيثانول – الإيثانال – الإيثانويك‬

‫‪ -3‬علل‪ :‬تعتبر الألدهيدات مركبات و�سطية بين الأغوال والأحما�ض الع�ضوية؟‬

‫ار�سم مخططاً تلخ�ص فيه تفاعالت الأحما�ض الع�ضوية بمعادالت عامة‪.‬‬

‫‪177‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -2‬من خالل درا�ستك للخوا�ص الكيميائية للمركبات التالية كيف يمكنك �أن تميز عملياً بينها‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫هـ ‪ -‬اال�سترات ‪:Esters‬‬ ‫ت�شتق الإ�سترات من الأحما�ض الع�ضوية ب�إ�ستبدال مجموعة الهيدروك�سيل في مجموعة كربوك�سيل الحم�ض‬ ‫الع�ضوي بمجموعة �ألكوك�سيد ‪ - OR‬من الغول المنا�سب‪:‬‬ ‫املعادلة العامة‬

‫‪+ H2O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪OR‬‬

‫‪+ R-OH‬‬

‫‪R C‬‬

‫�إ�ستر‬

‫‪OH‬‬

‫‪R C‬‬

‫حم�ض ع�ضوى‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ال�صيغة العامة للإ�سترات ‪:‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪OR‬‬

‫‪R C‬‬

‫حيث �أنة يمكن ‪� R= R‬أو ‪R= R‬‬

‫ويمكن �أن تكون (‪ )R‬ذرة هيدروجين خالف ًا لـ ‪ R‬لماذا؟‬

‫ت�سمية اال�سترات ‪:‬‬ ‫‪ -1‬الطريقة ال�شائعة ‪:‬‬

‫يتكون الإ�ستر من جزيئين جزء م�شتق من الحم�ض الع�ضوي والجزء الثاني جذر �ألكيلي في�سمى كما يلى‪:‬‬ ‫‪O‬‬ ‫ا�سم الحم�ض الم�شتق منه ‪+‬المقطع (ات) ‪ +‬ا�سم الجذر الألكيلي‪R – C – O R .‬‬ ‫جذر الكيل جزء م�شتق من الحم�ض‬

‫‪O‬‬ ‫‪CH3 – C – O CH3‬‬ ‫خالت‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪178‬‬

‫الميثيل‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫�صيغة الإ�ستر‬

‫ال�شق الحم�ضي‬

‫الجذر الألكيلي‬

‫اال�سم ال�شائع للإ�ستر‬

‫‪HCOOCH3‬‬

‫فورمات )‪(HCOO-‬‬

‫ميثيل (‪)CH3-‬‬

‫فورمات الميثيل‬

‫‪ CH3COOC3H7‬خ�ل�ات (�أ�سيت ��ات)(‪)CH3COO -‬‬

‫بروبي ��ل(‪)C 3 H 7 -‬‬

‫خالت البروبيل‬

‫‪ C3H7COOC2H5‬بروبانات )‪(C3H7COO -‬‬

‫�إيثيل (‪)C2H5-‬‬

‫بروبانات الإيثيل‬

‫جدول (‪)10-3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬اكتب اال�سم ال�شائع للمركب الآتي‪C2H5COOCH3 :‬‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية للمركب بيوتانات البربوبيل ؟‬

‫‪ -2‬الطريقة النظاميه (‪:)IUPAC‬‬ ‫‪ -1‬نرقم ال�سل�سلة الكربونية من ذرة كربون مجموعة الإ�ستر (‪ )– COO‬باتجاه �أطول �سل�سلة من ذرات‬ ‫الكربون ‪.‬‬ ‫‪ -2‬نكتب اال�سم الدال على نوع الجذر الألكيلي ‪ -R‬المت�صل بمجموعة الإ�ستر ‪- COO – R‬‬ ‫‪ -3‬ن�سمي التفرعات الأخرى �إن وجدت كما تقدم ‪.‬‬ ‫نكت ��ب ا�سم المرك ��ب ن�سبة ال�سم الألكان وفق �أط ��ول �سل�سلة كربونيه ونتبعة بالمقط ��ع (وات) الذي يدل‬ ‫وجود مجموعة الإ�ستر �ضمن المركب‪.‬‬

‫‪179‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪C2H5 ، CH3 C‬‬

‫‪O CH CH‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪O‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪CH3 CH C‬‬

‫�إيثيل – ‪ – 2‬كلوروبربانوات‬

‫�إيثيل �إيثانوات‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬اكتب اال�سم النظامي للمركبات التالية‪:‬‬ ‫(�أ) ‪C3H7COOCH3‬‬ ‫(ب) ‪CH3CH(CH3)COOC3H7‬‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية للمركب (بيوتيل ‪ - 4-‬ميثيل بنتانوات)‬

‫تح�ضير الإ�سترات ‪:‬‬ ‫�إن الطريقة العامة التي تح�ضـر من خاللها الإ�ســترات تقوم علـى معاملة الحـم�ض العــ�ضوي بالغول‬ ‫والتفاع ��ل عك�س ��ي لذلك ال بد من �إ�ضافة مادة تنزع الماء من الط ��رف الأيمن توجيه التفاعل نحو الإ�ستر‪.‬‬ ‫وحم�ض الكبريت نازع منا�سب للماء من الو�سط كما يت�ضح ذلك بالمعادلة التالية ‪:‬‬ ‫المعادلة العامة لتح�ضير اال�ستر‬ ‫‪O‬‬

‫‪+ H2O‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪R‬‬

‫‪O‬‬

‫‪R C‬‬

‫‪H SO‬‬ ‫‪2 4‬‬

‫‪180‬‬

‫‪R‬‬

‫‪O‬‬

‫‪+H‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪OH‬‬

‫‪R C‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫تح�ضير خالت االيثيل ‪:‬‬

‫‪+‬‬

‫‪O‬‬

‫‪OC H H O‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2 5‬‬ ‫ماء‬

‫‪CH3 C‬‬

‫‪H SO‬‬ ‫‪2 4‬‬

‫‪+ H O C2H3‬‬ ‫�إيثانول‬

‫خالت الإيثيل‬

‫‪O‬‬ ‫‪CH3 C OH‬‬ ‫حم�ض(الخل)‬

‫‪C6H5COO18CH3 + H2O‬‬

‫‪HCl‬‬

‫بنزوات الميثل‬

‫‪C6H5COOH + HO18CH3‬‬ ‫ميثانول‬

‫حم�ض بنزويك‬

‫‪ -1‬ح�ضر بالمعادلة الكيميائية‪� :‬إ�ستر بروبانوات الميثيل ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ما ا�سم و�صيغة الحم�ض الع�ضوي والغول الداخل في تكوين الإ�سترات التالية ‪:‬‬ ‫(ب) ‪CH3COOCH2CH2CH3‬‬ ‫(�أ) ‪C5H11COOCH3‬‬

‫‪181‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫م�صدر جزيء الماء في تفاعل الأ�سترة‪:‬‬ ‫كان االعتق ��اد ال�سائد عند تفاع ��ل الحم�ض الع�ضوي مع الغول لتكوين ا�ست ��ر وماء ف�إن مجموعة‬ ‫الهيدروك�سيل ‪ OH‬تنف�صل من الغول وتتحد مع هيدروجين الحم�ض لتكوين الماء ‪ ,‬ولكن �أثبت العالم‬ ‫يوري عام ‪1938‬م خط�أ هذا االعتقاد عن طريق تفاعل حم�ض البنزويك (حم�ض �أروماتي) مع الميثانول‬ ‫المحتوي على نظير الأك�سجين (‪ )18O‬في وجود كمية قليلة من غاز كلوريد الهيدروجين فالحظ عدم‬ ‫ظهور (‪ )18O‬في جزيئ الماء المتكون مما يدل على �أن م�صدر �أك�سجين الماء هو الحم�ض ولي�س الغول‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫الخوا�ص الفيزيائية ‪:‬‬ ‫الإ�سترات ذات الكتلة الجزيئية ال�صغيرة ال لون لها‪ .‬وتتميز برائحة مقبولة ت�شبه رائحة الفواكه الطازجة‪.‬‬ ‫�أما الإ�سترات الكبيرة في كتلتها الجزيئية فهي عديمة الرائحة‪.‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫�صيغة الإ�ستر‬

‫نوع الرائحة‬

‫‪ CH3COOC2H5‬خالت الميثيل‬

‫رائحة الم�شم�ش‬

‫‪ C3H7COOC2H5‬بروبانوات الإيثيل‬

‫رائحة الموز‬

‫‪ CH3COOC8H17‬خالت الأوكتيل‬

‫رائحة البرتقال‬

‫جدول (‪)11-3‬‬

‫درجة الغليان ‪:‬‬

‫قارن بين درجة غليان الإ�سترات ودرجة غليان الأحما�ض الع�ضوية ‪.‬‬ ‫تحت ��وي الأحما�ض الع�ضوية على الرابطة ‪– O-H‬الأكثر‬ ‫قطبية من الرابطة –‪ -O-C‬الموجودة في الإ�سترات ‪.‬‬ ‫وه ��ذا يجعل قطبية الأحما�ض الع�ضوي ��ة �أعلى من قطبية‬ ‫الإ�سترات كذلك ال تكون روابط هيدروجينية بين جزيئاتها ‪.‬‬ ‫ه ��ذه العوامل مجتمعة تجعل درجة غلي ��ان الإ�سترات �أقل‬ ‫من الأحما�ض الع�ضوية المناظرة لها‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪182‬‬

‫‪O‬‬

‫حم�ض ع�ضوي‬

‫‪H‬‬ ‫�إ�ستر‬

‫‪R C O‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪R C O C‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪1‬ـ قارن بين درجة غليان الإ�سترات والأغوال المناظرة لها ‪.‬‬ ‫‪2‬ـ ماذا يحدث لدرجة غليان الإ�سترات بزيادة الكتلة الجزيئية للإ�ستر ؟‬

‫‪CH3 – COOCH3‬‬

‫‪o57.5‬م‬

‫‪C2H5COOH‬‬

‫‪o141‬م‬

‫‪C4H9OH‬‬

‫‪o118‬م‬

‫‪CH3–COOC2H5‬‬

‫‪o77‬م‬

‫‪C3H7COOH‬‬

‫‪o164‬م‬

‫‪C5H11OH‬‬

‫‪o138‬م‬

‫الإ�سترات‬

‫درجة‬ ‫درجة الغليان الحم�ض الع�ضوي‬ ‫الغليان‬

‫الذائبية ‪:‬‬

‫جدول (‪)12-3‬‬

‫ت ��ذوب الإ�ست ��رات ال�صغرى في الماء لبروز ال�صفة القطبية فيها وتك ��ون روابط هيدروجينية بينها وبين‬ ‫الم ��اء �إال �أن ه ��ذه الذائبية تقل بازدياد الكتل ��ة الجزيئية؛ وذلك ل�ضعف ت�أثيرالج ��زء القطبي وزيادة الجزء‬ ‫الهيدروكربوني غير القطبي ‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية ‪:‬‬ ‫ال�صفة الحم�ضية ‪:‬‬ ‫تع ��د الإ�ست ��رات مركبات متعادلة فعلى الرغم من ا�شتقاق الإ�سترات م ��ن الحم�ض والغول وهما يت�صفان‬ ‫ب�صفات حم�ضية �إال �أن تلك ال�صفة تختفي في جزيئات الإ�ستر‪.‬‬ ‫هل تت�أثر الإ�سترات بالفلزات ؟ لماذا ؟‬

‫‪183‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الغول‬

‫درجة‬ ‫الغليان‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫التحلل المائي ‪:‬‬ ‫تعد الإ�سترات م�صدرا للأحما�ض الكربوك�سيلية والأغوال؛ حيث يتفكك الإ�ستر في و�سط قاعدي قوي �أو‬ ‫حم�ضي قوي �إلى الحمو�ض و الأغوال التي كونته كما يلي‪:‬‬

‫‪OH‬‬ ‫غول‬

‫‪+R‬‬

‫‪O‬‬ ‫‪R C OH‬‬ ‫حم�ض ع�ضوي‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪H2O‬‬

‫و�سط حم�ضي‬

‫‪O‬‬

‫‪+‬‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪+‬‬ ‫‪R C O- Na R OH‬‬ ‫�ألكانوات ال�صوديوم (ملح)‬ ‫غول‬ ‫‪O‬‬ ‫‪+HCl‬‬ ‫‪R C OH‬‬ ‫‪NaCl‬‬ ‫حم�ض ع�ضوي‬

‫و�سط قاعدي‬

‫‪O‬‬ ‫‪OR‬‬

‫‪R C‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪OR‬‬

‫‪R C‬‬

‫‪+‬‬

‫وتعرف طريقة تفكك الإ�ستر في الو�سط القاعدي بالت�صبن ‪ ,‬نظر ًا ال�ستخدامها في �صناعة ال�صابون‬ ‫من الإ�سترات الموجودة في الزيوت والدهون ‪.‬‬ ‫(�أ) حلل خالت الإيثيل في و�سط حم�ضي‪:‬‬ ‫‪CH3COOH + C2H5OH‬‬ ‫�إيثانول‬

‫حم�ض الخل‬

‫(ب) تحلل خالت الإيثيل في و�سط قاعدي‪:‬‬ ‫‪CH3COOK + C2H5OH‬‬ ‫�إيثانول‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪H2O/ H2SO4‬‬

‫خالت البوتا�سيوم‬

‫‪184‬‬

‫‪CH3COOC2H5‬‬ ‫خالت �إيثيل‬

‫‪KOH‬‬

‫‪CH3COOC2H5‬‬ ‫خالت �إيثيل‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫(‪ )8-3‬التعرف على الروائح المميزة لبع�ض الإ�سترات‬

‫‪� -1‬ضع ‪ 1‬مل من البنتانول في �أنبوبة اختبار ‪.‬‬

‫‪� 3‬أنابي ��ب اختب ��ار‪ ,‬حم ��ام‬ ‫مائي‪ ,‬حم�ض الخ ��ل المركز‪,‬‬ ‫حم� ��ض بروبانوي ��ك‪ ,‬زجاجة‬ ‫�ساع ��ة‪ ,‬بنتان ��ول‪� ,‬أوكتان ��ول‪,‬‬ ‫حم� ��ض الكبري ��ت مخف ��ف‪.‬‬

‫‪ -2‬خذ عينة من حم�ض الخل و�أ�ضف ‪1‬مل منه �إلى �أنبوبة الغول‪.‬‬ ‫‪� -3‬أ�ض ��ف بحذر خم�س قطرات من حم� ��ض الكبريتيك المخفف‬ ‫�إلى المزيج ‪.‬‬ ‫‪ -4‬حرك الخليط بحذر ورفق‪.‬‬

‫‪� -5‬ض ��ع الأنب ��وب في حمام مائي �ساخن لمدة ‪ 5‬دقائق (ال تجع ��ل الماء يغلى المواد الع�ضوية �سريعة‬ ‫اال�شتعال )‪.‬‬ ‫‪� -6‬صب محتويات الأنبوب في زجاجة �ساعة وتعرف رائحة الناتج ‪.‬‬ ‫‪ -7‬ك ��رر الخط ��وات ال�سابقة مع حم�ض بروبانويك وغول بنتانول وتعرف على رائحة الإ�ستر المتكون‪.‬‬ ‫‪� -8‬أع ��د الخطوات ال�سابقة �أي�ض ًا مع حم�ض الخل والأوكتانول وتعرف على رائحة الإ�ستر المتكون ثم‬ ‫لخ�ص النتائج في الجدول التالي‪:‬‬ ‫الرائحـة‬

‫�صيغة الإ�ست ــر‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-3‬‬

‫‪185‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫خطوات العمل ‪:‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫تتميز معظم الإ�سترات بروائح عطرية طيبة ت�شبة الروائح الطبيعية للفواكة‬ ‫المختلفة �أو الأع�شاب الطبيعية‪ .‬وقد ا�شتهر ا�ستخدامها كثير ا في �إ�ضفاء بع�ض النكهات ال�صناعية‬ ‫المرغوبة على بع�ض المنتجات الغذائية وغير الغذائية؛ �إن �صفة تميز الإ�سترات بالروائح المختلفة جعلت‬ ‫منها مواد مهمة في كثير من ال�صناعات خا�صة �صناعة العطور وحلويات الأطفال وبع�ض �أدواتهم مثل‬ ‫م�ساحات االقالم والألوان و�ألعابهم �إال �أن كثير ًا من التربويين ال يف�ضل ا�ستخدام هذا النوع من الأدوات‬ ‫لأ�ضرارها‪ .‬كذلك تدخل الإ�سترات في ال�صناعات البال�ستيكية والألياف ال�صناعية مثل بولي �إ�ستر‪.‬‬

‫الف�صل الثالث‬ ‫اكت ��ب تقرير ًا عن الأ�ضرار الناتجة من ا�ستخ ��دام الإ�سترات لإعطاء نكهة الفواكهة في المواد‬ ‫الغذائية و�ألعاب الأطفال وغيرها ‪.‬‬

‫و‪ -‬مركبات النيتروجين الع�ضوية‪:‬‬ ‫يوج ��د في المركب ��ات الع�ضوية عدد من المجموع ��ات الوظيفية‬ ‫المحتوية على النيتروجين‪ ,‬وفي الجدول المقابل بع�ض الأمثلة‪.‬‬ ‫و�س ��وف نقوم بدرا�سة �إح ��دى هذة المجموع ��ات وهى مجموعة‬ ‫�أمينو التى تتميز بها طائفة من المركبات الع�ضوية تعرف بالأمينات‬ ‫لما لها من مكانة مميزة بين المجموعات الأخرى ‪.‬‬

‫ا�سم المجموعة‬

‫ال�صيغة‬

‫�أميد‬

‫‪O‬‬ ‫‪- C - N-‬‬

‫�آزو‬

‫‪-N2‬‬

‫نيتريل‬

‫‪-CN‬‬

‫نيتروز‬

‫‪-NO‬‬

‫�أمينو‬

‫‪NH2‬‬

‫جدول (‪)13-3‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪186���‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫الأمينات ‪:‬‬ ‫ادر�س �صيغ المركبات التالية ثم �أجب‪:‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪H-N: R-N:‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪R‬‬

‫جـ‬

‫ب‬

‫‪R‬‬ ‫‪H-N:‬‬ ‫‪H‬‬

‫�أ‬

‫‪H‬‬ ‫‪H-N:‬‬ ‫‪H‬‬

‫ن�شادر‬

‫�أنواع الأمينات ‪:‬‬

‫تنق�سم الأمينات �إلى ثالثة �أنواع تبع ًا لعدد مجموعات الألكيل المت�صلة بذرة الكربون يو�ضحها ال�شكل التالي‪:‬‬ ‫الأمينات‬

‫‪-‬‬

‫‪-‬‬

‫‪-‬‬

‫‪o‬‬ ‫‪o‬‬ ‫‪o‬‬ ‫(‪)1‬‬ ‫�أمين �أولى‬ ‫(‪)2‬‬ ‫�أمين ثانوى‬ ‫�أمين ثالثى (‪)3‬‬ ‫يرتبط بذرة النيتروجين‬ ‫يرتبط بذرة النيتروجين‬ ‫يرتبط بذرة النيتروجين ثالث‬ ‫مجموعة �ألكيل واحدة‬ ‫مجموعتا �ألكيل ‪.‬‬ ‫مجموعات �ألكيل‪.‬‬ ‫المجموعة الوظيفية ‪ –NR‬المجموعة الوظيفية ‪ HNR‬المجموعة الوظيفية ‪H2NR‬‬ ‫ال�صيغة العامة‪ H-N-R :‬ال�صيغة العامة‪H-N-R :‬‬ ‫ال�صيغة العامة‪R-N-R :‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪R‬‬ ‫حيث ‪ R ,R ,R‬جذور �ألكيلية متماثلة �أو غير متماثلة‬

‫نالحظ �أن مدلول الأو�صاف �أولي‪ ،‬ثانوي‪ ،‬ثالثي مختلف عما في الغول ففي الأغوال ت�شير �إلى بناء المجموعة‬ ‫التي تحمل مجموعة الهيدروك�سيل �أما في الأمينات فهي ت�شير �إلى عدد مجاميع الألكيل المرتبطة بالنيتروجين‪.‬‬

‫‪187‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫ ما العالقة بين �صيغ المركبات ( �أ‪ ,‬ب‪ ,‬جـ ) ومركب الن�شادر؟‬‫�إن المركب ��ات ذات ال�صيغ ( �أ‪ ,‬ب‪ ,‬جـ ) عب ��ارة عن م�شتقات من مركب الن�شادر ب�إحالل مجموعة �ألكيل‬ ‫�أو �أكثر محل ذرة هيدروجين �أو �أكثر‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫هل يمكن �أن يكون هناك �أمين رباعي الدرجة ؟ لماذا ؟‬

‫ت�سمية الأمينات ‪:‬‬ ‫ت�سمية الأمينات بالطريقة ال�شائعة‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫تقت�صر هذه الت�سمية على المركبات الأمينية الب�سيطة‪ ,‬وت�سمى الأمينات بهذه الطريقة بذكر ا�سم �أو‬ ‫�أ�سماء مجموعات الألكيل المرتبطة بذرة النيتروجين ثم ت�ضاف كلمة �أمين كما يتبين من الأمثله التالية‪:‬‬ ‫ال�صيغه‬

‫اال�سم‬

‫‪CH3 – NH2‬‬

‫ميثيل �أمين‬

‫‪H‬‬ ‫‪CH3 – N – CH3‬‬

‫ال�صيغه‬ ‫‪CH3‬‬

‫ثنائي ميثيل �أمين ‪CH3 – CH2 – N – CH3‬‬

‫اال�سم‬ ‫�إيثيل ثنائي ميثيل �أمين‬

‫جدول (‪)14-3‬‬

‫الت�سمية بالطريقة النظاميه ‪:IUPAC‬‬

‫قواعد الت�سمية النظامية للأمينات كما يلي ‪:‬‬ ‫‪-1‬تقت�ضي هذه الطريقه النظر الى �أطول �سل�سلة تت�ألف من ذرات الكربون وترتبط بها مجموعة‬ ‫الأمين ‪ NH2‬على �أنها الأ�صل والمجموعة ‪ NH2‬على �أنها الفرع وت�أخذ عندها اللفظ �أمينو ‪.‬‬ ‫‪� -2‬إذا كان على النيتروجين مجموعة �ألكيلية �سميت المجموعة م�سبوقة �أحيانا بالرمز (ن)‬ ‫�أو ‪ n‬وبقية ا�سم المجموعة باللفظ �أمينو كما يلي‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪188‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3 –CH2 – CH2 – NH2‬‬

‫‪NH2‬‬

‫ن‪� -‬أمينو بروبان‬

‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫‪4‬‬

‫‪CH3 CH2 CH‬‬

‫ن‪�-2-‬أمينو بيوتان‬

‫‪ -1‬اكتب اال�سم ال�شائع للأمينات التالية ‪:‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪N‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪C3H7‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪N‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪ -2‬اكتب ال�صيغة البنائية للمركبات التالية ‪:‬‬ ‫(�أ‌) بروبيل ميثيل �أمين‬ ‫(ب‌) �آيزو بروبيل �أمين‬

‫الطرق العامة لتح�ضير الأمينات ‪:‬‬ ‫تعتم ��د الأمينات في تح�ضيرها عل ��ى مادة الن�شادر وذلك بت�سخين هاليد �ألكيل مع الن�شادر فيتكون‬ ‫مل ��ح �أمونيوم �إذا عومل بقاعدة قوية ينتج الأمين الأول ��ي‪ ,‬ليتفاعل مع هاليد �ألكيل �آخر فيتكون الأمين‬ ‫الثانوي الذي يتفاعل مع جزيء �ألكيل �آخر لينتج الأمين الثالثي كما في المعادالت التالية‪:‬‬

‫‪189‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪N‬‬

‫‪H‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ )1‬تح�ضير الأمين الميثيلي ‪:‬‬ ‫‪CH3–NH2 + NaCl + H2O‬‬ ‫ميثيل �أمين‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪CH3–NH3+Cl‬‬‫ملح �أمونيوم‬

‫‪NH3 + CH3Cl‬‬ ‫كلوريد الميثيل ن�شادر‬

‫‪ )2‬تح�ضير �إيثيل ميثيل �أمين ‪:‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3 NH NaCl H2O‬‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪CH3 NH2 Cl‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪C H‬‬

‫‪C H‬‬

‫‪2 5‬‬

‫‪2 5‬‬

‫ملح �أميني‬

‫�إيثل ميثيل �أمين‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3-NH2 C2H5Cl‬‬

‫ميثيل �أمين‬

‫كلوريد الإيثيل‬

‫‪ )3‬تح�ضير ثالثي ميثيل �أمين ‪:‬‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3 N NaCl H2O‬‬ ‫‪CH3‬‬

‫ثالثي ميثيل �أمين‬

‫‪CH‬‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪3‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪CH3 NH‬‬ ‫‪CH‬‬

‫‪3‬‬

‫ملح �أميني‬

‫اكتب معادالت عامة تمثل تح�ضير الأمينات ‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪190‬‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3 NH CH3Cl‬‬ ‫‪CH‬‬

‫‪3‬‬

‫كلوريد الميثيل ثنائي ميثيل �أمين‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫مبتدئاً من ميثيل �أمين اكتب معادالت تح�ضير ما يلي‪:‬‬ ‫‪� )1‬إيثيل ميثيل �أمين ‪:‬‬

‫‪� )1‬إيثيل ميثيل �أمين ‪:‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫الخوا�ص الفيزيائية ‪:‬‬ ‫تتمي ��ز الأمينات بوجود روابط بي ��ن النيتروجين والكرب ��ون ‪ ,‬والكربون‬ ‫والهيدروجي ��ن كما ف ��ي الأمين الأول ��ي والثانوي وروابط بي ��ن النيتروجين‬ ‫والكربون فقط كما في الأمين الثالثي ‪ .‬وبما �أن عن�صر النيتروجين يقع في‬ ‫ج ��دول ال�سالبية الكهربية في م�ستوى الكلور وبعد الأك�سجين وهذا يعني �أن‬ ‫الزوج الرابط بينه وبين ذرة الكربون والهيدروجين في المركبات الأمينية‬ ‫�أقرب �إلى النيتروجين منه �إلى ذرة الكربون �أو الهيدروجين وينتج عن ذلك‬ ‫قطبية في الرابط ‪ N – H‬و الرابطة ‪. C - N‬‬ ‫ت�ؤثر هذه القطبية على الخوا�ص الفيزيائيه للأمينات مثل درجة الغليان‬ ‫والذوبان ف ��ي المذيبات القطبية ي�ضاف �إلى ذلك وج ��ود الزوج الإلكتروني‬ ‫الحر على ذرة النيتروجين و�أثره في الخوا�ص الفيزيائية‪.‬‬ ‫فف ��ي الرابطة ‪ N – H‬بالإ�ضافة �إلى القطبي ��ة وجود الزوج الإلكتروني‬ ‫الحر على ذرة النيتروجين ي�ؤديان �إلى تكون رابطة هيدروجينة بين جزيئات‬ ‫الأمينات الأولية والثانوية مما ي�سبب ارتفاع درجات الغليان‪.‬‬

‫‪191‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪H N‬‬ ‫‪H‬‬

‫�أمين �أولي‬ ‫‪C‬‬ ‫‪H N‬‬ ‫‪C‬‬

‫�أمين ثانوي‬ ‫‪C‬‬ ‫‪C N‬‬ ‫‪C‬‬

‫�أمين ثالثي‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪: N – H ……… : N – H ……… : N – H ……… : N – H‬‬

‫روابط هيدروجينية‬

‫الف�صل الثالث‬

‫قارن بين قطبيبة الأمينات الأولية والثانوية والثالثية ‪ .‬مع ذكر ال�سبب ؟‬

‫درجة الغليان ‪:‬‬ ‫قارن بين درجة غليان الأمينات والأغوال‪.‬‬ ‫درجة غليان الأغوال �أعلى من درجة غليان الأمينات المماثلة لها في الكتلة الجزيئية وهذا يعود �إلى‪:‬‬ ‫�أ‌‪ -‬قطبية الأغوال �أعلى من قطبية الأمينات لأن ال�سالبية الكهربائية للأك�سجين �أعلى من النيتروجين مما ي�ؤدي‬ ‫�إلى �أن تكون الروابط في الغول ‪� - C+ -O- -H+‬أكثر قطبية من الروابط ‪ - C+ -N- -H+‬في الأمينات ‪.‬‬ ‫ال�صيغة‬ ‫‪C3H8‬‬ ‫‪(CH3)2O‬‬

‫ا�سم المركب الكتلة الجزيئية‬ ‫‪44‬‬ ‫بروبان‬ ‫‪46‬‬ ‫ثنائى ميثيل �إيثر‬

‫‪(CH3)2N‬‬

‫ثنائى ميثيل �أمين‬

‫‪45‬‬

‫‪o 7.5‬م‬

‫‪C2H5OH‬‬

‫�إيثانول‬

‫‪46‬‬

‫‪o 78‬م‬

‫جدول (‪)15-3‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫درجة الغليان‬ ‫‪o 42.2‬م‬‫‪o 24-‬م‬

‫‪192‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫ب‪ -‬ه ��ذه القطبية ت�ؤثر على ق ��وة الرابطة الهيدروجينية‬ ‫بي ��ن الجزيئات فتك ��ون الرابط ��ة الهيدروجينية بين‬ ‫جزيئات الأغ ��وال �أقوى من الرابط ��ة الهيدروجينية‬ ‫بين جزيئات الأمينات‪.‬‬

‫ال�سالبية الكهربائية‬ ‫‪3.5‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪2.1‬‬

‫العن�صر‬ ‫الأك�سجين‬ ‫النيتروجين‬ ‫الكربون‬ ‫الهيدروجين‬

‫جدول (‪)16-3‬‬

‫(ب‌) درجة غليان الأمينات الثالثية �أقل من درجة غليان الأمينات الأولية والثانوية‪.‬‬ ‫(جـ ) درجة غليان ‪� )CH3)3N‬أقل من درجة غليان ‪.) CH3)2NC2H5‬‬ ‫‪ -2‬رتب المركبات التاليةت�صاعدياً ح�سب درجات الغليان ‪ .‬مع ذكر ال�سبب‬ ‫‪CH2CH2CH3 / CH3NHCH3 / CH3CH2OH / CH3OCH3‬‬

‫الذائبية‪:‬‬

‫ت ��ذوب الأمينات ذات الكتل الجزيئية المنخف�ضة في الماء للقطبية و�إمكانية تكوين روابط هيدروجينية‪,‬‬ ‫وتقل الذائبية بزيادة الكتلة الجزيئية للأمين ب�سب �ضعف ت�أثير الجزء القطبى وزيادة ت�أثير الجزء الغير قطبى ‪.‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪H N: ……… : H‬‬ ‫‪H‬‬

‫روابط هيدروجينية بين الأمين الأولي والماء‬

‫‪193‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪ -1‬ف�سر ما يلى علمياً‪:‬‬ ‫(�أ) ال تك ِّون الأمينات الثالثية روابط هيدروجينية بين جزيئاتها‪.‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫‪ -1‬رتب المركبات التالية ت�صاعدياً ح�سب الذائبية في الماء ‪ .‬مع ذكر ال�سبب‬ ‫‪(CH3)2O , C3H7COOH,C3H8 , (CH3)2NH , C2H5OH , (CH3)2CHO‬‬

‫‪ -2‬علل ذائبية الأمين ‪ )CH3)3N‬في الماء �أقل من ذائبية الأمين ‪. )CH3)2NH‬‬

‫الف�صل الثالث‬ ‫توجد الأمينات في كثير من المركبات الطبيعية ذات الأهمية العظمى في حياة‬ ‫الإن�سان والحيوان (الحمو�ض النوويه‪� ,‬أ�شباه القلويات‪ ,‬البروتينات‪ ,‬والحمو�ض الأمينية) كما تتوافر‬ ‫في بع�ض المركبات الطبية (الم�ضادات الحيوية وفي بع�ض الفيتامينات والهرمونات )وف�ضال عن ذلك‬ ‫فقد دخلت المجموعة االمينية منذ �أربعة عقود حقل �صناعة الخيوط الحريريه (النايلون – البرلون)‬ ‫وللأمين الإيثيلي رائحه الن�شادر �أما الأمين الميثيلي الثالثي والأمينات المتو�سطة الكبر فتمتاز بروائح‬ ‫ت�شبه رائحة ال�سمك مثل �سمك الرنجه والأمينات ذات الحلقه البنزولية ذات �سمية كبيرة في بع�ض‬ ‫الأحيان كما يمت�صها الجلد ب�سهوله وت�سبب الموت �أحيانا ‪.‬‬

‫الخوا�ص الكيميائية ‪:‬‬ ‫بم ��ا �أن الأمين ��ات من م�شتقات الن�شادر ذي ال�صف ��ة القاعديه فمن المتوقع �أن له ��ا خوا�ص قاعدية مثل‬ ‫الن�شادر لذلك تتفاعل مع الحم�ض وتكون �أمالح ت�سمى �أمالح �أمونيوم وهذا ب�سبب امتالك ذرة النيتروجين‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪194‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫في الن�شادر والأمينات لزوج من الإلكترونات الحرة مما ي�سمح لها باكت�ساب بروتون الحم�ض �أو الماء وتعطي‬ ‫�أيون الهيدروك�سيل ال�سالب في المحلول ويت�ضح ذلك من خالل ما يلي‪:‬‬

‫‪+ OH-‬‬

‫تفاعل الن�شادر مع الماء‬

‫‪NH4+‬‬

‫�أيون هيدروك�سيد �أيون �أمونيوم‬

‫‪-‬‬

‫تفاعل الأمين مع الماء‬

‫‪OH‬‬

‫‪+‬‬

‫‪R N H‬‬

‫�أمين‬

‫‪+‬‬

‫‪RN : HOH‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪+ - NaOH‬‬ ‫‪R N X‬‬

‫‪H‬‬

‫ملح �أميني‬

‫�أمين‬

‫‪H‬‬

‫‪+ HX‬‬

‫‪R N‬‬ ‫‪H‬‬

‫حم�ض الهيدروجين �أمين‬

‫تفاعل ثالثي �إيثيل �أمين مع حم�ض الكلور‬

‫‪+ NaCl + H2O‬‬

‫‪(C2H5)3 N‬‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪+ -‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪C2H5 N H Cl‬‬ ‫‪C2H5‬‬

‫تفاعل ميثيل �أمين مع حم�ض الكبريت‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3NH2 NaHSO4‬‬

‫‪- NaOH‬‬

‫كلوريد ثالثى �إيثيل �أمونيوم‬

‫‪+‬‬

‫‪CH3NH3HSO4‬‬

‫ملح �أميني‬

‫‪195‬‬

‫‪C2H5‬‬ ‫‪HCl‬‬

‫‪:+‬‬

‫‪N‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫حم�ض الكلور ثالثي �إيثيل �أمين‬ ‫‪H‬‬

‫‪: + H+HSO4-‬‬

‫‪CH3N‬‬

‫‪H‬‬

‫حم�ض الكبريت ميثيل �أمين‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الثالث‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫تر�سيب الأمين بقاعدة‬ ‫غير ع�ضوية قوية‬

‫‪H‬‬

‫ماء‬

‫تفاعل الأمين مع الأحما�ض القوية غير الع�ضوية‬

‫‪+‬‬

‫ماء‬

‫ن�شادر‬

‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪R NH2 NaX H2O‬‬

‫‪:NH3 + HOH‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫الف�صل الثالث‬

‫قاعدية الأمينات الثالثية‪:‬‬ ‫لو حظ �أن الأمينات الثانوية �أقوى قاعدية من الأولية ومن الثالثية‪ .‬بينما االمينات الثالثية �أ�ضعف‬ ‫في الغالب من الأولية‪ .‬ويرجع ذلك لأ�سباب فراغية �إذا تحول المجموعات الألكيليه الثالث دون و�صول‬ ‫البرت ��ون ب�سهول ��ه �إلى ال ��زوج الإلكتروني الحر عل ��ى ذرة النيتروجين ف�ضال عن ذل ��ك نوع المجموعه‬ ‫الألكيلي ��ة ل ��ه �أثره في قاعدي ��ة الأمين ‪.‬فالأمي ��ن الثانوي يحتوي عل ��ى مجموعتي ��ن �ألكيليتين (مانحة‬ ‫للإلكترونات) تمنح زخ ًما �إلكترون ًيا للنيتروجين فتعمل على تقوية ال�صفة القاعدية في الأمين ‪.‬‬

‫‪ -1‬و�ضح بالمعادالت ال�صفة القاعدية للمركب ‪C2H5NHCH3 :‬‬

‫‪ -2‬رتب المركبات التالية ت�صاعدياً تبعاً لل�صفة القاعدية ‪ .‬مع بيان ال�سبب‬ ‫‪.CH3OH , CH3NH2 , CH3F‬‬

‫‪� -3‬أكمل التفاعل التالي ‪:‬‬ ‫‪........... + ........... + ...........‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪.....‬‬

‫‪(CH3)2CHNH2+Cl-‬‬

‫‪196‬‬

‫‪........... +HCl‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬

‫�أ�سئلة الف�صل الثالث‬ ‫�س‪ :1‬اختر الإجابة ال�صحيحة فيما يلي ‪:‬‬

‫‪+‬‬

‫‪ -1‬في التفاعل( ‪CH3I X‬‬

‫‪ ) CH3OCH3 + HI‬تكون (‪: )X‬‬ ‫د) ‪C2H5I‬‬

‫�أ) ‪ CH3I‬ب) ‪ C2H5OH‬جـ ) ‪CH3OH‬‬

‫‪� -2‬أحد المركبات الآتية ُيعطي را�سباً �أحمر عند ت�سخينه مع محلول فهلنج ‪:‬‬ ‫�أ) ‪ CH3OH‬ب) ‪ CH3CHO‬جـ) ‪ CH3COCH3‬د) ‪CH3OCH3‬‬

‫‪ -3‬عند التحلل المائي لبروميد الإيثيل بهيدروك�سيد ال�صوديوم و�إ�ضافة قطعة �صوديوم للناتج يتكون ‪:‬‬ ‫�أ) �إيثانول ب) �إيثيلين‬

‫ج) �إيثوك�سيد‬

‫د) (�أ ‪ +‬ب)‬

‫‪ -4‬يمكن الح�صول على الف�ضة بتفاعل محلول نترات الف�ضة الن�شادرية مع ‪:‬‬ ‫�أ‪� -‬أ�سيتون ب‪� -‬إيثانال‬

‫د‪ -‬بيوتانون‬

‫جـ‪� -‬إيثانول‬

‫‪� - 5‬أحد المركبات التالية يحمر ورقة تباع ال�شم�س الزرقاء ‪:‬‬ ‫�أ) بروبانون ب) بروبانال جـ) بروبانويك د) بروبانول‬ ‫‪ -6‬المجموعة الوظيفية في الأمينات الأولية‪:‬‬ ‫‪-‬‬

‫�أ) ‪ N‬ب) ‪NH3‬‬

‫جـ) ‪ - NH‬د) ‪- NH2‬‬

‫‪ -7‬عند تفاعل الإيثانويك مع الإيثانول يتكون‪:‬‬ ‫�أ) ‪ CH3COOCH3‬ب) ‪ CH3COOC2H5‬ج� �ـ)‬ ‫‪ -8‬في التفاعل ‪ -X+ HCl CH3NH2+Cl-‬ف�إن (‪ )X‬تكون ‪:‬‬

‫‪CH3COOC3H7‬‬

‫�أ) ن�شادر‬

‫جـ) ميثيل �أمين‬

‫ب) ميثان‬

‫د)‬

‫‪C3H7COOCH3‬‬

‫د) ميثانول‬

‫‪ -9‬جميع المركبات التالية تكون روابط هيدروجينية مع الماء ماعدا ‪:‬‬ ‫�أ) ‪CH3Cl‬‬

‫ب) ‪CH3NH3‬‬

‫ج) ‪CH3COOH‬‬

‫‪ -10‬تُختزل الأحما�ض الكربوك�سيلية �إلى ‪:‬‬ ‫�أ) كيتون‬

‫ب) �إ�ستر‬

‫جـ) �ألدهيد‬

‫د) �إيثر‬

‫‪197‬‬

‫د) ‪CH3OH‬‬


‫المركبات الع�ضوية الأليفاتية‬ ‫‪ -11‬الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الأمينات تكون بين ‪:‬‬ ‫�أ) ذرة هيدروجين في جزئ مع ذرة نيتروجين في جزيء �آخر‪.‬‬ ‫ب) ذرة هيدروجين في جزئ مع ذرة هيدروجين في جزيء �آخر‪.‬‬ ‫جـ) ذرة هيدروجين في جزئ مع مجموعة �ألكيل في جزيء �آخر‪.‬‬ ‫د) ذرة نيتروجين في جزئ مع ذرة نيتروجين في جزيء �آخر‪.‬‬

‫�س‪� :2‬ضع عالمة �صح (✔) �أو خط�أ(✗) �أمام العبارات مع ت�صحيح الخط�أ ‪:‬‬ ‫‪ )1‬ي�سمى الأ�سيتالدهيد تبع ًا للت�سمية النظامية �إيثانون ‪.‬‬ ‫‪ )2‬ي�سمى تفاعل الأحما�ض الع�ضوية مع الأغوال بالت�صبن ‪.‬‬ ‫‪ ) 3‬تختلف الألدهيدات والكيتونات في تفاعالت الإ�ضافة ‪.‬‬ ‫‪ )4‬تتميز هاليدات الألكيل بروائحها الجميلة ‪.‬‬ ‫‪ )5‬يمك ��ن الح�صول على الإيثرات المتماثلة بتفاعل هاليدات الألكيل مع كوك�سيد ال�صوديوم‪.‬‬ ‫‪ )6‬تتطابق الخوا�ص الفيزيائية للأمينات الأولية والثالثية ‪.‬‬ ‫‪ )7‬تعطي الأغوال الأولية الكيتونات عند �أك�سدتها ‪.‬‬ ‫‪ )8‬يمكن الح�صول على هاليدات الأكيل الأحادية الهاليد من �إ�ضافة الهالوجينات �إلى الألكينات ‪.‬‬ ‫‪ )9‬ي�صنف (‪ -2‬هبتانول) �ضمن الأغوال الأولية‪.‬‬

‫�س‪�: 3‬أعط تف�سيراً علمياً لما يلي‪:‬‬ ‫�أ) الإيثرات �شحيحة الذوبان في الماء‪.‬‬ ‫ب) ي�ضاف حم�ض الكبريت المركز في تفاعل الأ�سترة‪.‬‬ ‫جـ) ي�ستطيع الأ�سيتالدهيد اختزال محلول فهلنج بينما الأ�سيتون اليختزل محلول فهلنج ‪.‬‬ ‫د‌) تحمل الأمينات ال�صفة القاعدية ‪.‬‬ ‫هـ) درجة غليان الإيثانول �أقل من درجة غليان جليكول الإيثلين‪.‬‬

‫‪198‬‬


‫�سجل م�شاهداتك العملية لكل من التفاعالت الآتية بالمعادالت الكيميائية‪:‬‬ ‫�س‪ِّ :4‬‬ ‫�أ) �إ�ضافة ‪2‬جم من م�سحوق كربونات ال�صوديوم �إلى ع�صير الليمون‪.‬‬ ‫ب) و�ضع قطعة من فلز ال�صوديوم بحجم حبة العد�س مع (‪5‬مل) من البيوتانول العادي‪.‬‬ ‫جـ) الت�سخين الهادئ لمزيج البروبانون وفينيل هيدازين‪.‬‬ ‫د‌) �إ�ضافة حم�ض الكلور �إلى خالت ال�صوديوم‪.‬‬ ‫هـ) �إ�ضافة هيدروك�سيد ال�صوديوم �إلى ناتج تفاعل حم�ض الكلور مع الميثيل �أمين‪.‬‬ ‫و) تفاعل (‪ -2‬برومو ‪ -2-‬ميثيل بروبان) مع هيدروك�سيد ال�صوديوم ‪.‬‬ ‫ي‌) ت�سخين (بروبيل �إيثل �إيثر) مع كمية فائ�ضة من يوديد الهيدروجين‪.‬‬

‫�س‪�:5‬صف اختباراً كيميائياً يمكن �أن ي�ستخدم للتمييز بين �أزواج المركبات التالية‪:‬‬ ‫�أ ) الإيثانول ‪ ,‬الإيثانال‬ ‫ب ) بروبانول ‪ ,‬بروبانون‬ ‫جـ) ثنائى ميثيل �إيثر ‪� ,‬إيثان‬ ‫د‌) ‪ -1‬بيوتانول ‪ -2 ,‬بيوتانول‬ ‫هـ‌) �إيثانويك ‪� ,‬أ�سيتات الإيثيل‬ ‫و ) �أ�سيتون ‪ ,‬ثنائى ميثيل �أمين‬ ‫����س‪ :6‬مرك���ب ع�ض���وي (‪� )A‬صيغت���ه الجزئيي���ه ‪ C3H8O‬بتفاع���ل م���ع ال�صودي���وم منتج���ا هيدروجين‬ ‫والمرك���ب (‪ )B‬وبتفاع���ل المرك���ب (‪ )A‬م���ع ‪ K2Cr2O7‬منتج���ا المركب (‪ )C‬ال���ذي يتفاعل مع‬ ‫محل���ول فهل���ج منتجا المركب (‪ )D‬ال���ذي يتفاعل مع الغول الإيثيلي لينتج المركب (‪ )E‬الذي ال‬ ‫يذوب في الماء ‪.‬‬ ‫‪ -‬اكتب ال�صيغ البنائية للمركبات من (‪� )A‬إلى (‪.)E‬‬

‫‪199‬‬


‫�س‪� :7‬أ) مبتدئاً بالإيثر المنا�سب كيف يمكن الح�صول على ‪:‬‬ ‫�إيثانول ‪� ,‬أ�سيتالدهيد ‪ ,‬خالت الإيثيل ‪� ,‬أ�سيتون ‪ ,‬الأمين الإيثيلي‬ ‫ب) من الميثان كيف يمكن الح�صول على ‪:‬‬ ‫فورمالدهيد ‪ ,‬فورمات الميثيل ‪ ,‬كلوريد الميثيل ‪ ,‬الإيثر الميثيلى ‪ ,‬الميثانويك‬

‫�س‪� :8‬أكمل الفراغات في المخطط التالي‪:‬‬ ‫‪NaOH‬‬

‫‪Cl2‬‬

‫�ضوء ال�شم�س‬

‫[‪[O‬‬

‫[‪[O‬‬

‫‪NaHCO3‬‬

‫�ضعيفة‬

‫�س‪� :9‬ضع ا�سماً منا�سباً للمركبات التالية طبقاً لنظام ‪:IUPAC‬‬ ‫( �أ ) ‪CH3C(Cl)2CH3‬‬ ‫(ب) ‪CH2Cl –CH2-CH2OH‬‬

‫(جـ) ‪)CH3)2CH-O-C4H9‬‬ ‫( د ) ‪CH3 –CH2 C(CH3)Br-CHO‬‬ ‫(هـ) ‪CH3-CH2CO-C3H7‬‬ ‫( و ) ‪C5H11COOH‬‬

‫�س‪:10‬ار�سم ال�صيغة البنائية للمركبات الآتية‪:‬‬ ‫( �أ ) ثالثي �آيزو بروبيل �أمين‬ ‫(ب) هك�سانات الإيثيل‬ ‫(جـ) ‪ 3-‬ميثيل �أوكتانويك‬ ‫( د ) ‪ 3-‬برومو بيوتانون‬

‫‪200‬‬

‫‪C2H6‬‬

‫‪CO2 +H2O+‬‬


‫�س‪�:11‬ضع كلمة �صح في المربع المقابل لكل جزيء يت�صف بال�صفة الموجودة �أمامه‪:‬‬ ‫الجزئ‬

‫ال�صيغة‬ ‫يكون روابط هيدروجينية‬ ‫مع الماء‬ ‫ي�ؤثر على ورق تباع ال�شم�س‬ ‫الأزرق‬

‫‪CH3COOCH3 CH 3 COOH CH3COCH3 CH3OCH3 CH3CHO C2H5OH‬‬

‫يحتوي على رابطة ثنائية‬ ‫توجد روابط هيدروجينية‬ ‫بين جزيئاته‬ ‫يتفاعل مع بيكربونات‬ ‫ال�صوديوم‬ ‫يتفاعل مع ال�صوديوم‬ ‫يتفاعل مع يوديد‬ ‫الهيدروجين المركز‬ ‫يتفاعل مع الهيدرازين‬ ‫يت�أك�سد �إلى‬ ‫الأ�سيتالدهيد‬ ‫ُيختزل �إلى الإيثانول‬ ‫يح�ضر بتخمر ال�سكريات‬ ‫يتحلل �إلى حم�ض وغول‬ ‫يكون مر�آة ف�ضية مع‬ ‫محلول تولن‬

‫‪201‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية‬ ‫وتحليلها‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن‪:‬‬ ‫‪ -1‬تطبق العمليات الأ�سا�سية للتحليل النوعي لعنا�صر المادة الع�ضوية ‪.‬‬ ‫‪ -2‬تطبق العمليات الأ�سا�سية للتحليل الكمي لمكونات المادة الع�ضوية والح�سابات الالزمة لذلك ‪.‬‬ ‫‪ -3‬تبين عملي ًا طرق التمييز بين المجموعات الوظيفية في المادة الع�ضوية ‪.‬‬ ‫‪ -4‬ت�ستنتج ال�صيغة البنائية للمادة الع�ضوية بناء ًا على نتائج التحليل الكيميائي المختلفة ‪.‬‬ ‫‪ -5‬تتعرف على �أهم �أجهزة التحليل الآلي الع�ضوي وطرق ا�ستخدامها ‪0‬‬ ‫‪ -6‬تتعرف على الطرق الكروماتوجرافية ‪.‬‬

‫‪202‬‬


‫المقدمة‬ ‫تعرفت خالل درا�ستك للف�صل ال�سابق على �أ�شهر المجموعات الوظيفية في المركبات الع�ضوية و�صفاتها‬ ‫وخوا�صها الكيميائية والك�شف عن كل مجموعة وظيفية ولكي تكتمل ال�صورة لدرا�سةالكيمياء الع�ضوية �سوف‬ ‫نتعر� ��ض في ه ��ذا الف�صل لدرا�سة بنية الجزيئ ��ات الع�ضوية وكيفية الو�صول �إلى �صيغته ��ا البنائية والتحليل‬ ‫الكيميائي الآلي للمادة الع�ضوية‪.‬‬

‫التحليل الكيميائي الع�ضوي ‪:‬‬ ‫نظ ��ر ًا ل�ضخام ��ة �أعداد المركب ��ات الع�ضوية وما يكت�ش ��ف منها كل يوم فلي�س من ال�سه ��ل على الكيميائي‬ ‫درا�س ��ة ه ��ذه المركب ��ات ك ًال على حدة ‪ ,‬ولن ��ا �أن نت�صور الجهد الكبي ��ر الذى يبذلة الكيميائ ��ي للو�صول �إلى‬ ‫بني ��ة المرك ��ب الع�ضوي الواحد الذي قد ي�صادفه �سواء من م�ص ��در طبيعي �أو من تفاعل كيميائي يجريه في‬ ‫مختبره؛ وللتعرف على بنية المركب الع�ضوي المجهول ال بد من اتباع الخطوات التالية‪:‬‬ ‫�أوال ‪ :‬الت�أكد من نقاوة المادة الع�ضوية المجهولة‪.‬‬ ‫ثانيا‪ :‬التحليل الكيفي �أو النوعي (معرفة نوع الذرات المكونة للجزئ) ‪.‬‬ ‫ثالثا‪ :‬التعيين الكمي (تقدير ن�سبة العنا�صر في المركب الع�ضوي ) ‪.‬‬ ‫رابعا‪ :‬تعيين ال�صيغة التجريبية وال�صيغة الجزيئية‪.‬‬ ‫خام�سا‪ :‬تعيين المجموعة الوظيفية‪.‬‬ ‫�ساد�ساً‪ :‬تعيين ال�صيغة البنائية للجزيء‪.‬‬

‫‪203‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫�أوال‪ :‬الت�أكد من نقاوة المواد الع�ضوية‪:‬‬ ‫قبل البدء في تحليل المادة الع�ضوية ال بد من معرفة مدى نقاوتها لأن وجود ال�شوائب فيها ي�ؤثر على نتائج‬ ‫التفاعالت والتحليالت‪ ,‬ولمعرفة مدى النقاوة وتنقية المادة من ال�شوائب نتبع ما يلي‪:‬‬

‫ا�ستك�شاف مدى نقاوة المادة الع�ضوية‪:‬‬

‫يتم ذلك بتعيين درجة غليان المادة الع�ضوية �إن كانت �سائلة �أو درجة ان�صهارها �إن كانت �صلبة؛ حيث �أن‬ ‫ل ��كل مادة ع�ضوية �سائلة نقية درجة غلي ��ان ثابتة وكذلك لكل مادة ع�ضوية �صلبة نقية درجة ان�صهار ثابتة‪0‬‬ ‫وال�شوائب ت�ؤثر على درجة غليان المواد الع�ضوية ال�سائلة وان�صهار المواد الع�ضوية ال�صلبة فتجعلها غير ثابتة‪,‬‬ ‫فمثال الأ�سيتون النقي يغلي عند درجة حراره ‪ 56‬م�أما �إذا وجد معه قليل من الغول ف�إن غليانه يبد�أ عند ‪ 50‬م‪.‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫تنقية المواد الع�ضويه من ال�شوائب‪:‬‬ ‫‌�أ) في حالة المادة الع�ضويه ال�سائله‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ن�ستخ ��دم طريقة التقطير حي ��ث تنف�صل كل مادة من‬ ‫م ��واد الخليط عن ��د درجة حرارة معين ��ه مرتبة ح�سب‬ ‫درج ��ات غليانه ��ا وي�ستخ ��دم لذل ��ك �أجه ��زة التقطير‬ ‫الب�سيطة �أو التجزيئية كما في ال�شكل (‪)1-4‬‬

‫�شكل ( ‪�1-4‬أ) جهاز تقطير ب�سيط‬

‫‌ب) في حالة المادة الع�ضويه ال�صلبه‪:‬‬ ‫نعتم ��د هن ��ا على عميل ��ة البلورة لتنقيته ��ا وتعتمد‬ ‫احدى طرق البلورة على فكرة �أن المواد ال�صلبه تتفاوت‬ ‫ذائبيته ��ا في مذيب معين عند درجات حراره مختلفة‬ ‫حيث يتم �إذابة المركب الع�ضوي ال�صلب المراد تنقيته‬ ‫ف ��ي كمي ��ة منا�سبه من مذي ��ب منا�س ��ب وي�سخن حتى‬ ‫يذوب بالكامل ثم يتم تبريد المحلول ببطء فتنف�صل‬ ‫�شكل ( ‪1-4‬ب) جهاز تقطير تجزيئي‬ ‫المادة الأقل قابلية للذوبان على �شكل را�سب ويتم تر�شيح المحلول وهو �ساخن لإزالة ال�شوائب غير الذائبة‬ ‫وتك ��رر العملي ��ة حتى يتم الح�صول على بلورات الم ��ادة الع�ضوية ال�صلبة ب�صورة نقي ��ة ثم يتم تجفيفها‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪204‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫ثانيا‪:‬التحليل الكيفي �أو النوعي ‪: gualitatative analysis‬‬ ‫• ما الذرات المتوقع وجودها في �أي مركب ع�ضوي ؟‬ ‫• كيف تك�شف عن الذرات في جزيئات مادة ع�ضوية ؟‬

‫�إن التحليل الكيفي ( �أو النوعي) عملية يتم فيها الك�شف عن نوع الذرات المكونة للجزيء‪.‬‬ ‫بالإ�ضاف ��ة �إلى عن�صر الكربون الموجود في جزيئات المركبات الع�ضوية ف�إن العنا�صر الموجودة في الغالب‬ ‫في المركبات الع�ضوية هي‪ :‬الهيدروجين‪ ,‬الأك�سجين‪ ,‬النيتروجين‪ ,‬الكبريت‪ ,‬الهالوجينات‪ ,‬الف�سفور ‪.‬‬

‫�أ – الك�شف عن الكربون والهيدروجين‬

‫للك�ش ��ف عن الكرب ��ون والهيدروجين ت�ؤك�س ��د المادة الع�ضوية حي ��ث يتحول الكربون �إل ��ى ثانى �أك�سيد‬ ‫الكربون ‪ ,CO2‬ويتحول الهيدروجين �إلى بخار الماء‪ H2O‬والن�شاط التالي ي�ساعدنا على ا�ستك�شاف ذلك‪:‬‬ ‫(‪ )1-4‬الك�شف عن الكربون والهيدروجين في المركب الع�ضوي‬

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

‫‪205‬‬

‫مركب ع�ضوي ( �سكر مث ًال) ‪� ,‬أك�سيد‬ ‫النحا�س الثنائي الأ�سود ‪ ,‬ماء الجير‪,‬‬ ‫كبريتات النحا�س الثنائي الالمائية‪,‬‬ ‫�أنبوبة اختبار‪ ,‬لهب بنزن‪� ,‬أنبوبة تو�صيل‬ ‫بها انتفاخ ‪� ,‬سدادة ‪,‬حامل ‪ ,‬دورق ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪ ) 2-4‬الك�شف عن‬ ‫الكربون والهيدروجين‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪ -1‬ركب الجهاز كما هو مبين في ال�شكل المقابل‪.‬‬ ‫‪ -2‬اخلط قلي ًال من المرك ��ب الع�ضوي مع كمية م�ضاعفة من‬ ‫�أك�سيد النحا�س الثنائي الأ�سود الجاف‪.‬‬ ‫‪� -3‬سخ ��ن المخلوط ف ��ي �أنبوب ��ة جاف ��ة(�أو دورق) م�سدودة‬ ‫ب�س ��دادة بحيث ينغم�س طرف �أنبوب ��ة التو�صيل البعيد في‬ ‫الأنبوبة المحتوية على ماء الجير‪.‬‬ ‫ماذا تالحظ على لون المادة الموجودة في االنتفاخ ؟‬ ‫‪..............................................................‬‬ ‫ماه ��و التغير الحادث على ماء الجير ف ��ي الأنبوبة الأخرى ؟‬ ‫‪..............................................................‬‬ ‫ماذا ت�ستنتج من الن�شاط ؟‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة‪:‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫ب‪ -‬الك�شف عن الهالوجينات والنيتروجين والكبريت‬ ‫• مانوع الروابط بين ذرات ‪ N,S,X‬و الكربون في المركب الع�ضوي ؟[حيث (‪ )X‬هي (‪[)Cl,I,Br‬‬ ‫• هل يمكن الك�شف عن هذه العنا�صر في المركب الع�ضوي بطريقة مبا�شرة ؟ لماذا ؟‬ ‫• اقترح طريقة للك�شف عن هذه العنا�صر في المركب الع�ضوي؟‬ ‫‪� -1‬إذا احت ��وت المادة الع�ضوي ��ة على هالوجين ��ات (‪ )Cl,I,Br‬ف�إنه‬ ‫ب�صهره ��ا م ��ع ال�صودي ��وم تتك�س ��ر جمي ��ع الروابط ف ��ي المركب‬ ‫الع�ضوي ويتحول جميع الهالوجين �إلى هاليد ال�صوديوم‪:‬‬ ‫‪NaX + ...............‬‬

‫�صهر‬

‫‪R – X + Na‬‬

‫�شكل (‪ )3-4‬التمييز بين الهاليدات‬

‫هاليد ال�صوديوم‬ ‫وب�إ�ضاف ��ة محل ��ول نترات الف�ض ��ة �إلى الناتج يتكون هالي ��د الف�ضة على �شكل را�س ��ب‪ ,‬ومن خالل �صفات‬ ‫الرا�سب الناتج يمكن التعرف على نوع الهالوجين كما يت�ضح في الجدول التالي‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫التفاعل مع الكا�شف‬

‫�أيون الهاليد‬

‫لون الرا�سب‬

‫الذائبية‬

‫�أبي�ض‬

‫يذوب في محلول الن�شادر المائي‬

‫)‪AgCl(s‬‬

‫)‪Ag+(aq) + Cl-(aq‬‬

‫بروميد ‪AgBr(s) Br-‬‬

‫)‪Ag+(aq) + Br-(aq‬‬

‫�أ�صفر باهت قليل الذوبان في محلول الن�شادر‬

‫)‪Ag+(aq) + I- (aq‬‬

‫�أ�صفر فاتح ال يذوب في محلول الن�شادر المائي‬

‫كلوريد ‪Cl-‬‬

‫يوديد ‪I-‬‬

‫)‪AgI(s‬‬

‫جدول (‪)1-4‬‬

‫‪� -2‬إذا احتوت المادة الع�ضوية على الكبريت ف�إنه ب�صهرها مع ال�صوديوم يتحول جميع الكبريت �إلى كبريتيد ال�صوديوم‪:‬‬ ‫‪Na2S + ..........‬‬

‫�صهر‬

‫‪R-S + 2Na‬‬

‫ويتم الك�شف عن �أيون الكبريت بالتفاعل مع محلول خالت الر�صا�ص( ‪ )pb +2‬التي تعطي را�سب ًا �أ�سود من‬ ‫كبريتيد الر�صا�ص ‪.‬‬ ‫)‪S-2 (aq) + Pb+2 (aq‬‬

‫‪PbS‬‬ ‫را�سب �أ�سود‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪206‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫‪� -3‬إذا احت ��وت المادة الع�ضوية على ذرات نيتروجين ف�إنه ب�صهرها مع ال�صوديوم يتحول جميع النيتروجين‬ ‫�إلى �سيانيد ال�صوديوم‪:‬‬ ‫�صهر‬

‫‪NaCN + ..........‬‬

‫‪R – N + Na‬‬

‫�سيانيد ال�صوديوم‬ ‫ويت ��م الك�شف ع ��ن �أيونات ال�سياني ��د بالتفاعل مع محل ��ول الحديد الثنائي (‪ )Fe+2‬ث ��م محلول الحديد‬ ‫الثالثي (‪)Fe+3‬ليعطي لون ًا �أزق يعرف ب�أزرق برو�سيا كما يلي‪:‬‬ ‫حديدو�ساينيد‬

‫‪Fe+2 +2CN-‬‬

‫‪Fe(CN)2‬‬

‫‪Na+ + Fe+3 + Fe(CN)2 + 4CN-‬‬

‫�أزرق برو�سيا (�أزرق داكن) )‪(NaFe(Fe(CN)6‬‬

‫‪� -4‬إذا احتوت المادة الع�ضويه على ذرات �أك�سجين‪:‬‬ ‫لي�س هناك ك�شف محدد للأك�سجين في المركب الع�ضوي ويمكن اال�ستدالل عليه من ال�صفات الكيميائية‬ ‫للمرك ��ب‪� .‬أم ��ا �إذا احتوى المرك ��ب الع�ضوي على معدن ف�إنه يتخلف بعد ت�سخين ه ��ذا المركب را�سب هو في‬ ‫الغالب �أك�سيد المعدن وفي بع�ض الحاالت قد يكون المعدن حر ًا‪.‬‬

‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪ -1‬خذ قطعة �صغيرة من فلز ال�صوديوم(حديثة القطع) بحجم‬ ‫حب ��ة العد�س ثم جففه ��ا و�ضعها في �أنبوب ��ة الحرق الخا�صة‬ ‫بال�صهر‪.‬‬ ‫‪� -2‬أ�ضف(بح ��ذر) الم ��ادة الع�ضوي ��ة المجهول ��ة �إل ��ى الأنبوبة‬ ‫(حوالي ‪ 50‬ملغم لل�صلبة �أو ‪ 3-2‬قطرات لل�سائلة)‪.‬‬ ‫‪� -3‬سخن المزيج حتى درجة الإحمرار ‪.‬‬ ‫‪� -4‬ضع الأنبوبة ال�ساخنة في جفنة �أو ك�أ�س به ‪15‬مل ماء مقطر‬ ‫و ك�سرها �إلى قطع �صغير بوا�سطة �ساق زجاجية ‪.‬‬ ‫‪� -5‬سخن المحلول في الك�أ�س �إلى �أن يغلي ثم ر�شح المحلول ‪.‬‬

‫‪207‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫فلز ال�صودي ��وم‪� ,‬أنابي ��ب �أختبار‪,‬‬ ‫�أنبوبة �إحت ��راق‪ ,‬ماء مقطر‪ ,‬لهب‪,‬‬ ‫محل ��ول كبريت ��ات حدي ��د ثنائ ��ي‬ ‫تركيز ‪ %55‬محل ��ول كلوريد حديد‬ ‫ثالث ��ي تركيز ‪ ,%55‬محلول فلوريد‬ ‫بوتا�سي ��وم تركي ��ز ‪ ,% 10‬حام� ��ض‬ ‫خل‪ ,‬محلول خالت ر�صا�ص‪ ,‬نترات‬ ‫الف�ض ��ه‪ ,‬حم� ��ض النيتروجي ��ن‪,‬‬ ‫هيدروك�سيد �أمونيوم‪ ,‬مادة ع�ضوية‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫(‪()2-4‬اختبار ال�سين) للك�شف عن النيتروجين‬ ‫والكبريت والهالوجينات‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫مالحظة ‪� :‬إذا كان الر�شيح ملون يدل على �أن الحرق غير كامل وي�ستح�سن �إعادة الخطوات ال�سابقة‬ ‫بعين ��ة جديدة‪�.‬أم ��ا �إذاكان الر�شيح غير ملون فهو �صالح للك�شف وي�سخ ��دم هذا الر�شيح للك�شف عن‬ ‫ذرات (‪ )N,S,X‬حيث يق�سم الر�شيح �إلى ثالثة �أق�سام كما يلي‪:‬‬ ‫الق�سم الثاني (الك�شف عن‪)S‬‬ ‫‪ -1‬خ ��ذ قليال م ��ن الر�شيح في‬ ‫�أنبوب ��ة اختب ��ار‪� .‬أ�ضف �إليه‬ ‫ع ��دة قط ��رات م ��ن حم�ض‬ ‫الخل‪ ,‬ثم ع ��دة قطرات من‬ ‫خالت الر�صا�ص‬ ‫‪ -2‬مـاذا تالحظ‪..‬؟‬

‫الف�صل الرابع‬

‫الق�سم الأول (الك�شف عن‪)N‬‬ ‫‪� -1‬أ�ضف �إلى الر�شيح قليال من‬ ‫محلول كبريت ��ات الحديدوز‬ ‫ث ��م �سخ ��ن الأنب ��وب حت ��ى‬ ‫الغليان ثم دعه حتى يبرد ‪.‬‬ ‫‪� -2‬أ�ض ��ف �إليه عدة قطرات من‬ ‫حم� ��ض الكبري ��ت المخف ��ف‬ ‫حت ��ى ي ��ذوب هيدروك�سي ��د‬ ‫‪-4‬اكتب معادلة التفاعل �إن‬ ‫الحديدوز المتر�سب‬ ‫‪�-3‬أ�ض ��ف ع ��دة قط ��رات م ��ن حدث تفاعل‬ ‫محلول كلوري ��د الحديديك‪.‬‬ ‫مـاذا تالحظ؟‬

‫الق�سم الثالث (الك�شف عن‪)X‬‬ ‫‪ -1‬ق�س ��م الر�شي ��ح ف ��ي ثالث ��ة‬ ‫�أنابيب اختبار‬ ‫‪� -2‬أ�ض ��ف �إل ��ى كل �أنب ��وب‬ ‫ع ��دة قط ��رات م ��ن حم� ��ض‬ ‫النيتروجين المخفف‪.‬‬ ‫‪ -3‬ثم �أ�ضف �إل ��ى كل منها عدة‬ ‫قطرات م ��ن محل ��ول نترات‬ ‫الف�ضة‪.‬‬ ‫‪� -4‬سخن الأنابيب الثالثة بلطف‪.‬‬ ‫مـاذا تالحظ؟‬ ‫‪ -5‬كيف تميز نوع الهاليد؟‬

‫‪-4‬اكتب معادلة التفاعل �إن‬ ‫حدث تفاعل‬

‫‪-4‬اكتب معادلة التفاعل �إن‬ ‫حدث تفاعل‬ ‫احتياطات ال�سالمة‪ :‬يجب الحذر عند ا���ستخدام ال�صوديوم فيجب عدم احتواء �أنبوبة‬ ‫االحتراق على �شيء من الماء لتفادي حدوث فرقعة �شديدة �أو‬ ‫ا�شتعال‪ .‬وعدم غ�سل الأنبوب بالماء بعد انتهاء التجربة‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪208‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫ثالثا ‪ :‬التحليل الكمي ‪:Quantitativ analysis :‬‬ ‫يتم في هذا التحليل تحديد ن�سب العنا�صر المكونه للمركب الع�ضوي للتو�صل �إلى �صيغة تجريبية للمركب‬ ‫وي�أت ��ي ذلك بعد معرفة �أنواع الذرات المكون ��ه للجزيئ (التحليل الكيفي �أو النوعي )؛ وكما عرفت �سابقا �أن‬ ‫�أي مركب ع�ضوي ال بد �أن يحتوي على الكربون والهيدروجين غالب ًا وقد يحتوي �أي�ض ًا على الأك�سجين والكلور‬ ‫والكبريت والنيتروجين وغيرها‪.‬‬

‫فكيف يمكن تحديد ن�سبة كل عن�صر من العنا�صر ال�سابقة في المركب الع�ضوي ؟‬ ‫يمكن ذلك عن طريق �إيجاد الن�سبة المئوية لكل عن�صر كما يلي‪:‬‬

‫�أ) تقدير ن�سبة الكربون والهيدروجين في المركب الع�ضوي (الخالي من النيتروجين والكبريت والهالوجين)‪:‬‬

‫…………‪+ .‬‬

‫‪NaCO3‬‬

‫‪NaOH‬‬

‫‪CO2‬‬

‫(‪)O‬‬

‫المركب الع�ضوي‬

‫الناتج‬

‫وعلي���ه ف����إن كتل���ه ثاني �أك�سيد الكربون = كتلة الناتج من تفاعل ثان���ي �أك�سيد الكربون مع القاعدة –كتلة‬ ‫القاعدة قبل التفاعل‬ ‫ومن معرفة كتلة غاز ‪ CO2‬ن�ستنتج عدد الموالت من القانون‬ ‫عدد الموالت =‬

‫كتلة الماده بالجرام‬ ‫كتلة المول (الكتله الجزيئية)‬

‫عدد موالت ذرات الكربون في المادة الع�ضوية =عدد موالت ثاني �أك�سيد الكربون‬

‫‪209‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫يت ��م �أك�س ��دة المركب الع�ضوي ف ��ي �أجهزة دقيقة ومحكم ��ة الإغالق ليتحول جمي ��ع الكربون في المركب‬ ‫الع�ضوي �إلى غاز ثاني �أك�سيد الكربون ويتحول جميع الهيدروجين �إلى بخار الماء ‪ ,‬ويتم تقدير ن�سبة الكربون‬ ‫ف ��ي المركب الع�ضوي ب�إمرار غاز ‪ CO2‬الناتج عل ��ى قاعدة ‪ NaOH‬معلومة الكتلة لتتفاعل معه ويتم تقدير‬ ‫كتلة الناتج‪.‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫‪ 1‬مول من ‪ CO2‬تحتوي على ‪1‬مول من ذرات الكربون لذلك ف�إن‪:‬‬ ‫عدد موالت ذرات الكربون = عدد موالت ثاني �أك�سيد الكربون‬ ‫ولمعرفة عدد موالت ‪ C‬في العينة يمكن ح�ساب كتلتها ون�سبتها المئوية في العينة من القانون ‪:‬‬ ‫كتلة الكربون = عدد موالت الكربون كتلة المول الواحد من الكربون‬ ‫الن�سبة المئوي لعن�صر الكربون في العينه =‬

‫كتلة الكربون في العينة‬ ‫كتلة العينة‬

‫‪100‬‬

‫ولتقدير ن�سبة الهيدروجين في المركب الع�ضوي؛ يمرر بخار الماء الناتج من �أك�سدة المركب الع�ضوي‬ ‫على مادة مجففة معلومة الكتلة (مثل بيركلورات المغني�سيوم ‪ ) Mg(ClO4)2‬تمت�صة‪.‬‬ ‫ويتم ح�ساب كتلة بخار الماء كما يلي ‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫كتلة بخار الماء = كتلة المادة المجففه بعد تمرير بخار الماء عليها –كتلة المادة المجففه قبل تمرير‬ ‫بخار الماء عليها‬ ‫ولمعرفة كتلة بخار الماء يمكن ح�ساب عدد موالت الماء ثم معرفة عدد موالت الهيدروجين‬ ‫عدد موالت الهيدروجين = ‪ 2‬عدد موالت بخار الماء‬ ‫ثم نح�سب كتلة الهيدروجين ون�سبته المئوية في العينة الع�ضوية‬ ‫‪1‬مول من ‪ H2O‬يحتوى على ‪ 2‬مول من ذرات الهيدروجين‬ ‫لذا ف�إن عدد موالت الهيدروجين = ‪ 2‬عدد موالت بخار الماء‬ ‫‪H2O + ..............‬‬ ‫‪Mg(ClO4)2.H2O‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪Mg(ClO4)2‬‬

‫‪210‬‬

‫]‪]O‬‬

‫مركب الع�ضوي يحتوى على هيدروجين‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫م����ادة ع�ضوي����ة كتلتها ‪0.1934‬جم �أنتجت ‪ 0.531‬جم من ثاني �أك�سيد الكربون‪،‬‬ ‫و‪ 0.4312‬جم من بخار الماء‪ .‬ما الن�سبة المئوية لكل من الكربون والهيدروجين‬ ‫في المركب الع�ضوي؟ هل يحتوي المركب على عنا�صر �أخرى؟‬

‫كتلة بخار المـــاء‬ ‫= ‪ 0.024= 0.4312‬مول‬ ‫عدد موالت بخار الماء=‬ ‫‪18‬‬ ‫كتلة المول الواحد من بخار الماء‬ ‫ع ��دد م ��والت الهيدروجي ��ن = ع ��دد م ��والت بخ ��ار الم ��اء = ‪ 0.048 = 2 0.024‬جم‬ ‫كتلة الهيدروجين = ‪ 0.048 = 1 0.048‬جم‬ ‫‪0.048‬‬ ‫كتلة الهيدروجين‬ ‫‪= 100‬‬ ‫الن�سبه المئوية للهيدروجين =‬ ‫‪0.1934‬‬ ‫كتلة العينة‬ ‫مجموع الن�سب = ‪%99.28 = % 24.82 + % 74.46‬‬ ‫‪ ... %100‬التوجد عنا�صر �أخرى‬

‫‪24.82 = 100‬‬

‫‪211‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫الحل ‪� -1:‬إيجاد ن�سبة الكربون في العينة ‪:‬‬ ‫نح�سب عدد موالت ‪CO2‬‬ ‫‪0.531‬‬ ‫كتلة ‪ CO2‬بالجرام‬ ‫=‪ 0.012‬مو ًال‬ ‫=‬ ‫ عدد موالت ‪= CO2‬‬ ‫‪CO‬‬ ‫من‬ ‫المول‬ ‫كتلة‬ ‫‪44‬‬ ‫‪2‬‬ ‫كتلة المول من ‪CO2 = (16 2) + 12 = 44‬‬ ‫وبما �أن جزيء ثاني �أك�سيد الكربون يحتوي على ذرة كربون واحدة ف�إن‪:‬‬ ‫عدد موالت الكربون في العينة = عدد موالت ‪ CO2 = 0.012‬مول‬ ‫كتلة الكربون = عدد الموالت كتلة المول الواحد = ‪ 0.144 = 12 0.012‬جم‬ ‫‪0.144‬‬ ‫كتلة الكربون‬ ‫‪% 74.46 =100‬‬ ‫‪= 100‬‬ ‫الن�سبة المئوية للكربون =‬ ‫‪0.1934‬‬ ‫كتلة العينة‬ ‫‪� -2‬إيجاد ن�سبة الهيدروجين في العينة‪:‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫�أعطى الإحـتــراق الكـامل لعينة مـن مركـب ع�ضوي كتلتها ‪ 858‬جم‪ 2.63 ،‬جـم مـ ــن‬ ‫و ‪1.28‬جم من ‪� H2O‬أوجد الن�سبة المئوية للعنا�صر المكونة لهذه العينة؟‬

‫‪CO2‬‬

‫ب‪ -‬تقدير ن�سبة الكلور في المركب الع�ضوي ‪:‬‬ ‫نتبع نف�س الخطوات في تقدير ن�سبة اليود والبروم في المركب الع�ضوي‪.‬‬ ‫يمكن تقدير ن�سبة الكلور في المركب الع�ضوي باتباع الخطوات التالية‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫‬‫ تحوي ��ل الكل ��ور في المرك ��ب الع�ضوي �إلى �أي ��ون كلوريد ‪ Cl‬ث ��م نر�سبه على هيئ ��ة كلوريد ف�ض ��ة ‪ AgCl‬با�ستخدام‬‫محلول نترات الف�ضة‪.‬‬ ‫ يف�صل را�سب كلوريد الف�ضة با�ستخدام �أجهزة خا�صة مثل( جهاز الطرد المركزي ) ثم ُيجمع الرا�سب وتقا�س كتلته‪.‬‬‫نح�سب عدد موالت كلوريد الف�ضة ومنها نح�سب عدد موالت الكلور‬ ‫عدد موالت الكلور = عدد موالت كلوريد الف�ضة؛ لمـــاذا؟‬ ‫وكما �سبق نح�سب كتلة الكلور ثم ن�سبته المئوية في المركب الع�ضوي‬ ‫عين���ة من مادة ع�ضوي���ة كتلتها ‪ 6‬جم تحتوي على الكلور �أنتجت ‪4.85‬جم من‬ ‫كلوريد الف�ضة‪ ,‬ما الن�سبة المئوية للكلور في المركب الع�ضوي ؟‬ ‫الحل ‪ :‬الكتلة المولية لــ ‪ 143.4 = )1 107.9( + )1 35.5(= AgCl‬جم‬ ‫‪4.85‬‬ ‫‪143‬‬

‫كتلة كلوريد الف�ضة‬ ‫=‬ ‫عدد موالت كلوريد الف�ضة =‬ ‫كتلة المول من كلوريد الف�ضة‬ ‫عدد موالت الكلور = عدد موالت كلوريد الف�ضة = ‪0.0339‬مول‬ ‫كتلة الكلور بالجرام = عدد موالته الكتلة الذرية الجرامية = ‪1.2 = 35.5 0.0339‬جم‬ ‫الن�سبة المئوية للكلور =‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫كتلة الكــلور‬ ‫كتلتة العينة الع�ضوية‬

‫‪212‬‬

‫= ‪0.0339‬مو ًال‬

‫‪% 20 = 100 1.2 = 100‬‬ ‫‪6‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫جهاز الطرد المركزي‬ ‫يتك ��ون من غ�ل�اف �أ�سطوانى مفرغ من اله ��واء يدور بداخل ��ة �أ�سطوانة ب�سرعة كبي ��رة بوا�سطة‬ ‫محرك كهربائى من �أ�سفل ومغناطي�س قوى من �أعلى حيث يتم ف�صل الرا�سب بفعل الدوران ال�سريع‬ ‫ويت ��م الف�صل بن ��اء ًا على الكثافة بحيث تكون الكتل الثقيلة بعيدة عن مركز الحركة والكتل الخفيفة‬ ‫قريبة من المركز ‪ .‬وذلك باالعتماد على مبادئ الطرد المركزي فعندما تدور الأج�سام ذات الكتل‬ ‫العالية ب�سرعة كبيرة وبحركة دائرية ف�إنه يتم توليد قوة ت�سمى قوة الطرد المركزي �أو القوة النابذة‬ ‫الت ��ي تعم ��ل على �إبعاد الج�سم بعيد ًا عن مركز الحركة ‪� .‬أما الكتل الخفيفة فتبقى قريبة من المركز‬ ‫وت�ستخدم �أجهزة الطرد المركزي في ف�صل مكونات الجزيئات الكبيرة مثل الدم ‪ ,‬الروتين ‪.‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫�شكل ( ‪� ) 4-4‬أحد �أنواع �أجهزة الطرد المركزي‬

‫جـ ‪ -‬تقدير ن�سبة الكبريت في المركب الع�ضوي‪:‬‬ ‫نتبع الخطوات التالية لتقدير ن�سبة عن�صر الكبريت‪:‬‬

‫• نحول الكبريت بطريقة الأك�سدة �إلى �أيون الكبريتات=‪SO4‬‬ ‫• تر�سب �أيون الكبريتات على هيئة كبريتات الباريوم ‪ BaSO4‬با�ستخدام كلوريد الباريوم ‪BaCl2‬‬

‫‪213‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫)‪BaSO4(S‬‬

‫‪Ba++‬‬

‫=‪SO4‬‬

‫را�سب ابي�ض‬

‫�أك�سدة‬

‫المركب الع�ضوي‬ ‫المحتوي على الكبريت‬

‫• نح�سب عدد موالت كبريتات الباريوم ومنها عدد موالت الكبريت ‪.‬‬ ‫عدد موالت الكبريت = عدد موالت ‪ ,BaSO4‬لمـــاذا ؟‬ ‫• نح�سب كتلة الكبريت ثم ن�سبته المئوية ‪.‬‬

‫�شكل ( ‪) 5-4‬‬ ‫كبريتات الباريوم‬

‫عن���د �أك�س���دة عينة م���ن مركب ع�ض���وي كتلته���ا ‪ 0.2242‬جم؛ ومفاعل���ة الناتج‬ ‫بكلوري���د الباري���وم تكون ‪0.2503‬جم من كبريت���ات الباريوم على هيئة را�سب ‪.‬‬ ‫اح�سب الن�سبة المئوية للكبريت في العينة‪.‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫عدد موالت ‪= BaSO4‬‬

‫كتلة ‪BaSO4‬‬ ‫كتلة المول من ‪BaSO4‬‬

‫كتلة المول من ‪233.5 = 137.5 + 32 + )16 4(= BaSO4‬جم‬ ‫‪0.2503‬‬ ‫‪3‬‬‫= ‪10 1.07‬‬ ‫عدد موالت ‪= BaSO4‬‬ ‫‪233.5‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫عدد موالت الكبريت = ‪10 1.07‬‬ ‫كتلة الكبريت = عدد موالت الكبريت الكتلة الذرية للكبريت‬ ‫كتلة الكبريت = ‪0.034 = 32 × 3-10 1.07‬‬ ‫الن�سبة المئوية للكبريت = ‪% 15.17 = 100 0.034‬‬ ‫‪0.2242‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪214‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫د‪ -‬تقدير ن�سبة النيتروجين في المركب الع�ضوي‪.‬‬ ‫يتم تقدير ن�سبة النيتروجين في المركب الع�ضوي ب�إحدى طريقتين ‪:‬‬ ‫الطريقة الأولى ‪:‬‬ ‫تحويل النيتروجين في المركب الع�ضوي �إلى ن�شادر (‪)NH3‬‬ ‫ولتقدير ن�سبة النيتروجين في الن�شادر نقوم بالخطوات التالية ‪:‬‬ ‫�شكل ( ‪) 6- 4‬‬ ‫• نحدد تركيز الن�شادر الناتج بمعادلته مع حم�ض معلوم التركيز مثل حم�ض الكلور‪.‬‬ ‫معايرة الن�شادر بحم�ض‬ ‫وبتطبيق العالقة ‪ :‬التركيز × الحجم ‪ = HCl‬التركيز × الحجم ‪NH3‬‬ ‫تركيز الن�شادر =‬

‫( التركيز × الحجم ) للحم�ض‬ ‫حجم الن�شادر‬

‫الف�صل الرابع‬

‫عدد موالت الن�شادر = الحجم باللتر التركيز‬ ‫• بمعرفة عدد موالت الن�شادر نح�سب عدد موالت النيتروجين‪.‬‬ ‫عدد موالت الن�شادر = عدد موالت الحم�ض = عدد موالت النيتروجين؛ لماذا ؟‬ ‫• نح�سب كتلة النيتروجين ثم نحدد ن�سبته المئوية‪.‬‬

‫الطريقة الثانية ‪:‬‬ ‫تحويل النيتروجين في المركب الع�ضوي �إلى غاز النيتروجين ‪:‬‬ ‫• نقي� ��س حج ��م و�ضغط و درجة حرارة غ ��از النيتروجين النات ��ج ‪ ,‬ثم نح�سب عدد موالت غ ��از النيتروجين‬ ‫من معادلة الحالة الغازية ‪P.V = n .R .T :‬‬ ‫• نح�سب كتلة النيتروجين ثم ن�سبته المئوية‪.‬‬

‫‪215‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫عين���ة م���ن مركب ع�ض���وي كتلتها ‪ 0.0135‬ج���م تحتوي عل���ى النيتروجين‬ ‫�أنتجت ‪� 2‬سم‪ 3‬من غاز النيتروجين عند درجة حرارة ‪ 21‬م و �ضغط جوي ‪740‬‬ ‫ملم زئبق ‪ .‬مالن�سبة المئوية للنيتروجين في المركب‬ ‫‪O‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫حجم غاز النيتروجين باللتر= ‪ 0.002= 2‬لتر‪,‬ال�ضغط= ‪� 0.974= 740‬ضغط جوي‬ ‫‪760‬‬ ‫‪1000‬‬ ‫درجة الحرارة المطلقة = ‪ 294 = 273 + 21‬كالفن‬ ‫‪= n .R .T‬‬

‫بالتعوي�ض في معادلة الحاله الغازية‬ ‫‪294 0.082 n = 0.974 0.002‬‬ ‫‪24.11 n = 0.00195‬‬

‫‪P.V‬‬

‫‪0.00194‬‬ ‫‪=n‬‬ ‫‪24.11‬‬

‫= ‪ 5-10 8‬مو ًال‬

‫الف�صل الرابع‬

‫الكتلة المولية لـ ‪28= 2 14 = N2‬جم‬ ‫كتلة غاز ‪ N2‬بالجرام = عدد موالت غاز النيتروجين الكتلة المولية لغاز النيتروجين‬ ‫= ‪ 0.0022= 28 5-10 8‬جم‬ ‫‪0.0022‬‬ ‫= ‪% 16.3‬‬ ‫الن�سبه المئويه للنيتروجين =‬ ‫‪0.0135‬‬

‫هـ ‪ -‬تقدير ن�سبة الأك�سجين في المركب الع�ضوي‪.‬‬ ‫للأك�سج ��ن طريقة ح�سابي ��ة خا�صة لتحديد ن�سبته تعتمد على ن�سب العنا�صر الأخ ��رى في المركب الع�ضوي بمعنى‬ ‫�أنه �إذا كان مجموع ن�سب العنا�صر في المركب ي�ساوي ‪ %100‬ف�إن المركب ال يحتوي على �أك�سجين ‪� .‬أما �إذا كان مجموع‬ ‫ن�س ��ب العنا�ص ��ر في المركب �أقل من ‪ %100‬ف� ��إن الباقي هو �أك�سجين ما لم يذكر غير ذل ��ك �أو تدل االختبارات العملية‬ ‫على وجوده‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪216‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫�أي من المركبات التالية يحتوي على عن�صر الأك�سجين‬ ‫‪ -1‬مركب ‪ 1‬يحتوي على‪ :‬كربون ‪ , % 71.6‬هيدروجين ‪ , % 7.5‬نيتروجين ‪% 20.9‬‬ ‫الحل ‪ :‬مجموع الن�سب = ‪% 100 = % 20.9+ % 7.5 + % 71.6‬‬ ‫�إذن المركب ال يتحوي على الأك�سجين‬ ‫‪ -2‬مركب ‪ 2‬يحتوي على‪ :‬كربون ‪ , % 38.3‬هيدروجين ‪ , % 4.8‬كلور ‪% 56.8‬‬ ‫الحل ‪ :‬مجموع الن�سب = ‪% 99.9 =56.8 + %4.8+ 38.3‬‬ ‫�إذن المركب ال يحتوي على الأك�سجين‬ ‫‪ -3‬مركب‪3‬يحتوي على‪ :‬كربون ‪ , % 33.6‬هيدروجين ‪ , % 5.6‬نيتروجين ‪% 49.6‬‬ ‫الحل ‪ :‬مجموع الن�سب ‪% 88.8 = % 49.6+ % 5.6 + % 33.6 :‬‬ ‫�إذن المركب يحتوي على الأك�سجين‬ ‫ن�سبة الأك�سجين = ‪% 11.2 = % 88.8 - %100‬‬

‫رابعاً‪ :‬تعيين ال�صيغة التجريبية وال�صيغة الجزيئية‪:‬‬ ‫ت ��دل ال�صيغ ��ة التجريبية على �أب�سط ن�سبة عددية بين ذرات الجزئ‪ ,‬فمث�ل ً�ا ال�صيغة الأولية (‪ )CH2‬تمثل �أب�سط‬ ‫ن�سبة عددية بين الذرات لعدد كبير من المركبات مثل ‪ .... , C3H6 ، C2H4‬والتي يمكن �أن تكتب لها ال�صيغة العامة‬ ‫‪)CH2)n‬حي ��ث( ‪�) ...... 4 , 3 , 2 , 1 =n‬أي �أنه ��ا ت�س ��اوي عدد ًا �صحيح ًا موجب ًا‪ .‬ولمعرفة ل�صيغة التجربية البد من‬ ‫معرفة الن�سبة المئوية للعنا�صر في المركب ‪.‬‬

‫‪217‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫عينة من مادة ع�ضوية كتلتها ‪10‬جم �أنتجت ‪14‬جم من ‪ ,CO2‬و‪ 11.5‬جم من بخار الماء‪.‬ما‬ ‫الن�سب���ة المئوي���ة لكل من الكربون والهيدروجين في هذه العينه ؟ هل توجد عنا�صر �أخرى في‬ ‫المركب ؟ اح�سب ن�سبتها المئويه �إن وجدت ؟‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫ويتم ا�ستنتاج ال�صيغة التجريبية باتباع الخطوات التالية‪:‬‬ ‫• �إذا كان مجموع الن�سب المئوية لذرات العنا�صرالمختلفة في الجزئ �أقل من ‪ 100‬دل على �أن المادة ت�شتمل على‬ ‫�أك�سجين والفارق هو الن�سبة المئوية للأك�سجين‪.‬‬ ‫• تق�سم الن�سبة المئوية لكل عن�صر على كتلته الذرية‪.‬‬ ‫• لإيجاد الن�سبة الذرية للمركب وهو ما يعبر عنه بال�صيغة الأولية تق�سم الأعداد الناتجة من العملية ال�سابقة على‬ ‫�أ�صغر ناتج‪ .‬ويمكن تو�ضيح ذلك من خالل المثال التالي ‪..‬‬ ‫مرك���ب ع�ض���وي يحتوي عل���ى ‪ %71.6‬كرب���ون ‪ % 6.7 ,‬هيدروجي���ن ‪%4.9 ,‬‬ ‫نيتروجين فما هي �صيغتة التجريبية ‪.‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫مجموع الن�سب = ‪% 83.2 = %4.9 + % 6.7 + %71.6‬‬ ‫المركب يحتوي على �أك�سجين‬ ‫الن�سبة المئوية للأك�سجين = ‪%16.8 = % 83.2 - % 100‬‬ ‫نفر�ض �أن كتلتة المركب ‪ 100‬جرام ومنه ف�إن‬ ‫كتلة الكربون = ‪71.6‬جم ‪ ,‬كتلة الهيدروجين = ‪ 6.7‬جم‬ ‫كتلة النيتروجين = ‪4.9‬جم ‪ ,‬كتلة الأك�سجين = ‪16.8‬جم‬ ‫نح�سب عدد الموالت‬ ‫كتلة الكربون ‪71.6‬‬ ‫=‬ ‫عدد موالت الكربون =‬ ‫‪12‬‬ ‫الكتلة الذرية‬ ‫عدد موالت الهيدروجين =‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪6.7‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪218‬‬

‫= ‪ 5.97‬مول‬

‫= ‪ 6.7‬مول‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫عدد موالت النيتروجين = ‪ 0.35 = 4.9‬مول‬ ‫‪14‬‬ ‫عدد موالت الأك�سجين = ‪ 1.05 = 16.8‬مول‬ ‫‪16‬‬ ‫‪C‬‬

‫‪H‬‬

‫‪N‬‬

‫‪O‬‬

‫‪71.6‬‬ ‫‪12‬‬

‫‪6.7‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪4.9‬‬ ‫‪14‬‬

‫‪16.8‬‬ ‫‪16‬‬

‫تق�سم على �أ�صغر ‪5.97‬‬ ‫عدد من الموالت ‪0.35‬‬

‫‪6.7‬‬ ‫‪0.35‬‬

‫‪0.35‬‬ ‫‪0.35‬‬

‫‪1.05‬‬ ‫‪0.35‬‬

‫‪19‬‬

‫‪1‬‬

‫‪3‬‬

‫‪17‬‬

‫�أم ��ا ال�صيغة الجزيئية فتو�ض ��ح النوع والعدد الحقيقي للذرات في الجزيء؛ ويت ��م ح�ساب ال�صيغة الجزيئية‬ ‫باتباع الخطوات التالية‪:‬‬ ‫‪ -1‬نعين كتلة ال�صيغة الأولية‪.‬‬ ‫‪ -2‬نعي ��ن الكتلة الجزيئي ��ة للمادة الع�ضوية بالطرق الفيزيائية مثل طريق ��ة كثافة البخار وطريقة انخفا�ض‬ ‫درجة التجمد وغيرها ‪ .‬ولعل �أف�ضل طريقة حديثة و�أكثرها دقة ا�ستخدام جهاز مطياف الكتلة ‪.‬‬ ‫‪ -3‬نق�سم الكتلة الجزيئية للمادة الع�ضوية على الكتلة الجزيئية لل�صيغة الأولية ينتج عنه عدد مرات احتواء‬ ‫ال�صيغة الجزيئية من ال�صيغة الأولية ‪ .‬ال�صيغه الجزيئيه= ‪ × n‬ال�صيغة التجريبية‬ ‫ف� ��إذا كان ��ت ال�صيغ ��ة التجريبية لمرك ��ب ع�ضوي هي ‪ CH2‬ف� ��إن هذا يعن ��ي �أن الن�سبة بي ��ن ذرات الكربون‬ ‫والهيدروجين هي ‪1:2‬‬

‫‪219‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ال�صيغة التجريبية ‪C17 H19 NO3‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫ف�إذا كانت ‪2= n‬‬ ‫ف�إن ال�صيغة الجزيئية = (‪ × )n‬ال�صيغة التجريبية‬ ‫ال�صيغة الجزيئية =‪C2H4 = CH2 ×2‬‬ ‫العدد الفعلي لذرات الكربون = ‪ 2‬وللهيدروجين = ‪4‬‬ ‫ي���دل تحلي���ل مرك���ب ع�ضوي عل���ى �أن���ه يت�ألف م���ن العنا�ص���ر التالي���ة والن�سب‬ ‫المبينة‪:‬كرب���ون ‪ , % 67.95‬هيدورجي���ن ‪ , % 5.69‬نيتروجي���ن ‪ % 26.20‬حدد‬ ‫ال�صيغ���ة االولية لهذا المركب ثم �صيغته الجزيئية عل ًما ب�أن الكتلة الجزيئية‬ ‫للمركب (‪ 106.13‬جم‪/‬مول)‬

‫الحل ‪:‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫نجد �أن مجموع الن�سب في المركب = ‪� % 99.84‬إذن ال يحتوي المركب على �أك�سجين‬ ‫• نفر�ض �أن كتلة المركب = ‪ 100‬جم ‪.‬‬ ‫كتلة الكربون = ‪ 67.95‬جم ‪ ,‬كتلة الهيدروجين = ‪ 5.69‬جم ‪ ,‬كتلة النيتروجين = ‪ 26.20‬جم‬ ‫• نح�سب عدد موالت كل عن�صر‪:‬‬ ‫عدد موالت الكربون = ‪67.95‬‬ ‫‪ 5.69= 5.69‬مول‬ ‫=‬ ‫الهيدروجين‬ ‫موالت‬ ‫عدد‬ ‫‪,‬‬ ‫مول‬ ‫=‬ ‫‪5.66‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪12‬‬ ‫عدد موالت النيتروجين = ‪ 1.87 = 26.20‬مول‬ ‫‪14‬‬ ‫• نحول هذه الكميات �إلى �أعداد �صحيحة بالق�سمة على �أ�صغرها‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪C‬‬

‫‪H‬‬

‫‪N‬‬

‫‪5.66‬‬ ‫‪1.87‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪5.69‬‬ ‫‪1.87‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪1.87‬‬ ‫‪1.87‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪220‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫نكتب ال�صيغه الأولية ( التجريبية ) لهذا المركب وهي‬ ‫الكتلة الجزيئية‬ ‫رقم التكرار لل�صيغة الأولية =‬ ‫وزن ال�صيغة الأولية‬ ‫الكتلة الجزيئية لل�صيغة الأولية ‪ 53 =)12× 3(+)1× 3(+14 = C3H3N‬جم‪/‬مول‬ ‫‪106.13‬‬ ‫=‪2‬‬ ‫تكرار ال�صيغة (‪= )n‬‬ ‫‪53‬‬ ‫�أي �أن ال�صيغه الجزيئية هي م�ضاعف رقمي لل�صيغة الأولية بمعنى �أنها= ‪)C6H6N2(= )C3H3N( ×2‬‬ ‫‪C3H3N‬‬

‫‪221‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫البن�سلني �أحد امل�ضادات احليوية الوا�سعة االنت�شار ويدل حتليله على احتوائه على الن�سب التالية‪:‬‬ ‫‪%6.61= S , % 8.45 = N , % 5.40= H , %57.45= C‬‬ ‫ف�إن كانت كتلتة اجلزيئية «‪510‬جم‪/‬مول» اح�سب ال�صيغة الأولية واجلزيئية للمركب؟‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫خام�ساً‪ :‬تعيين ال�صيغة البنائية للجزئ‪:‬‬ ‫�إن معرف ��ة ال�صيغة الجزيئي ��ة للمركب الع�ضوي ال تعني بال�ضرورة معرفة �شي ٍء عن ��ه‪ .‬فهناك الكثير من المركبات‬ ‫الع�ضوي ��ة التي ت�شترك ف ��ي ال�صيغة الجزيئية فمث ًال المركب الع�ضوي الذي �صيغته الجزيئيه ‪ C3H6O‬يمكن تمثيله‬ ‫ب�إحدى ال�صيغ البنائية التالية ‪:‬‬ ‫‪CH3 – CH2 – C – H‬‬ ‫(�أ )‬ ‫‪CH2 = CH – O – CH3‬‬ ‫(د)‬

‫‪CH3 - C – CH3‬‬ ‫(ب)‬ ‫‪CH2‬‬

‫‪O‬‬

‫‪CH2 CH2‬‬ ‫(هـ)‬

‫‪CH2 = CH – CH2 – OH‬‬ ‫(جـ)‬ ‫‪HO – CH – CH2‬‬ ‫‪CH2‬‬ ‫(و)‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ ماذا تحتاج لكي تت�أكد من ماهية المركب الع�ضوي ال�سابق ؟‬‫لمعرف ��ة ال�صيغ ��ة البنائي ��ة للمركب نق ��وم ب�إجراء بع� ��ض االختبارات الت ��ى نك�شف بها عن بع� ��ض �صفاته‬ ‫والمجموعات الوظيفية فيه وهذا الخطوات كما يلى‪:‬‬

‫‪� -1‬إختبار الذائبية‪:‬‬

‫يمكنن ��ا الح�صول على معلومات قيمة عن المجموعة الوظيفية المحتملة في مركب مجهول من خالل‬ ‫�إجراء �إختبارات الذائبية وتجرى هذه االختبارات ب�سهولة و�سرعة وي�ستخدم فيها المذيبات التالية‪:‬‬ ‫د‪ -‬بيكربونات ال�صوديوم‬ ‫جـ ‪ -‬هيدروك�سيد ال�صوديوم‬ ‫ب – حم�ض الكلور‬ ‫�أ‪ -‬الماء‬ ‫هـ‪ -‬حم�ض الكبريت (تركيز‪)%96‬‬ ‫والهدف من ا�ستخدام هذه المذيبات هو التعرف على الطوائف الع�ضوية التى يمكن �أن ينتمي �إليها المركب الع�ضوي‪.‬‬

‫�أ – الذوبان في الماء‪:‬‬

‫تذوب المركبات الع�ضوية القطبية ذات الكتل الجزيئية ال�صغيرة والمحتوية عادة في بنائها الجزيئي على‬ ‫الأك�سجي ��ن والنتيتروجي ��ن في الماء مثل ‪ :‬الأغوال ‪ ,‬الألدهيدات ‪ ,‬الكيتون ��ات‪ ,‬الأحما�ض الع�ضوية‪ ,‬الإيثرات ‪,‬‬ ‫الأمين ��ات‪ ,‬الإ�سترات؛ �أما المركبات التي ال تذوب في الماء فهي الهيدروكربونات ب�أنواعها وهاليدات الألكيل‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪222‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫ب‪ -‬الذوبان في هيدروك�سيد ال�صوديوم و بيكربونات ال�صوديوم‪:‬‬

‫وي�ستخدمان للتميز بين الأحما�ض القوية والأحما�ض ال�ضعيفة؛ فالمركبات الع�ضوية التى‬ ‫ال تذوب في الماء ولكن تذوب في هيدروك�سيد ال�صوديوم ( قاعد�� قوية ) فهي مركبات حام�ضية قوية‬ ‫�أو �ضعيفة وللتمييز بينهما يجرى اختبار الذائبية في بيكربونات ال�صوديوم ( قاعدة �ضعيفة)‪.‬‬

‫حيث تذوب الأحما�ض القوية ن�سبي ًا مثل الأحما�ض الع�ضوية ‪.‬‬ ‫جـ‪ -‬الذوبان في حم�ض الكلور وحم�ض الكبريت (تركيز ‪:)%96‬‬

‫المركب ��ات الت ��ي ال تذوب ف ��ي المذيب ��ات ال�سابقة ولكنها تذوب ف ��ي حم�ض الكل ��ور ( المخفف) هى‬ ‫مركبات قاعدية مثل‪ :‬الأمينات ‪� .‬أما المركبات التي ال تذوب في جميع المذيبات ال�سابقة بما فيها حم�ض‬ ‫الكلور ‪ ,‬ولكنها تذوب في حم�ض الكبريت المركز فهي ‪:‬‬ ‫الأغوال ‪ ,‬الإيثرات ‪ ,‬الألدهيدات‪ ,‬الكيتونات ‪ ,‬الأمينات ‪ ,‬الألكينات ‪ ,‬الألكاينات ‪.‬‬ ‫ما �سبب ذوبان المركبات ال�سابقة في حم�ض الكبريت المركز ؟‬

‫‪+‬‬

‫‪H‬‬

‫‬‫‪R - C - R + HSO4‬‬ ‫ملح �أيوني‬

‫‪R - C - R + H2SO4‬‬ ‫كيتون‬

‫�أم ��ا �إذا كان ��ت المادة الع�ضوية ال تذوب في جميع المذيب ��ات ال�سابقة بما في ذلك حم�ض الكبريت المركز فهي قد‬ ‫تكون �ألكان �أو هاليد �ألكيل‪.‬‬

‫‪223‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫يمن ��ح حم� ��ض الكبريت المرك ��ز بروتون ًا لجمي ��ع المركبات الع�ضوي ��ة المحتوية ف ��ي جزيئاتها على‬ ‫الأك�سجين �أو النيتروجين �أو روابط غير م�شبعة وتتكون �أمالح �أيونية تذوب في الحم�ض لأنه عالي القطبية‬ ‫كما في المعادلة التالية ‪:‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫ويبين المخطط التالي ملخ�ص لذوبان المركبات الع�ضوية المختلفة في المذيبات ال�سابقة ‪.‬‬

‫الإذابة في الماء‬ ‫المركب ‪H2O‬‬

‫يغير ورقة تباع ال�شم�س‬ ‫الزرقاء �إلى حمراء‬ ‫يغير ورقة تباع ال�شم�س‬ ‫الحمراء �إلى زرقاء‬ ‫ال يغير ورقة تباع ال�شم�س‬

‫يذوب‬

‫ال يذوب‬

‫الف�صل الرابع‬

‫الذوبان في‬

‫‪NaOH‬‬

‫يذوب‬

‫ال يذوب‬ ‫الذوبان في‬

‫‪HCl‬‬

‫‪NaHCO3‬‬

‫يذوب‬

‫يذوب‬

‫‪H2SO4‬‬

‫ال يذوب‬ ‫مخطط اختبار الذائبية‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪224‬‬

‫قواعد‬

‫�أمينات‬

‫مواد �أغوال �ألدهيدات كيتونات‬ ‫متعادله‬ ‫�إيثرات �إ�سترات‬

‫�أحما�ض‬ ‫قوية ن�سبياً‬ ‫مركبات‬ ‫قاعدية‬

‫يذوب‬

‫ال يذوب‬ ‫الذوبان في‬

‫حم�ض‬

‫�أحما�ض كربوك�سيلية‬

‫مركبات‬ ‫متعادله‬

‫�أحما�ض كربوك�سيلية‬

‫�أمينات‬ ‫مواد هيدروكربونيه غير‬ ‫م�شبعه‪� ,‬أغوال‪ ,‬كيتونات‪,‬‬ ‫�ألدهيدات‪� ,‬إ�سترات‪,‬‬ ‫�إيثرات‬

‫مركبات مواد هيدروكربونية م�شبعة‬ ‫خاملة هاليدات �ألكيل‪ ,‬ومركبات‬ ‫�أروماتية‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫‪ -2‬الك�شف عن المجموعات الوظيفية في المركبات الع�ضوية ‪:‬‬ ‫من خالل المعلومات التى نح�صل عليها من اختبارات الذوبان ف�إننا ن�ضيق االحتماالت فيما ع�سى �أن‬ ‫يك ��ون المرك ��ب الع�ضوي المجهول ‪ ,‬ولكن ال يمكننا االعتماد كلية على اختبار الذائبية؛ �إذ البد من �إجراء‬ ‫بع�ض الك�شوفات الكيميائية للت�أكد من المجموعة الوظيفية وتحديد نوع المركب ‪.‬‬ ‫اختبارات المجموعات الوظيفية ‪:‬‬ ‫�أ – الك�ش���ف ع���ن الأغ���وال‪ :‬التفاعالت المميزة للأغوال هي تلك التي تتم عل ��ى مجموعة الهيدروك�سيل‬ ‫والكربون المت�صله بها مبا�شرة ومن هذه التفاعالت‪:‬‬ ‫التفاعل مع ال�صوديوم ‪ :‬تتفاعل الأغوال مع الفلزات القلوية مثل ال�صوديوم وينطلق غاز الهيدروجين‬ ‫‪+‬‬

‫‪2ROH + 2Na‬‬

‫‪2RO-Na + H2‬‬

‫‪-‬‬

‫‪-‬‬

‫)‪R OH + (ZnCl2 +HCl‬‬ ‫غول‬

‫‪R Cl + H2O‬‬ ‫هاليد �ألكيل غير ذائب في الماء‬

‫كيف تميز عملي ًا بين الأغوال الأولية والثانوية والثالثية ؟‬

‫‪225‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫تفاع���ل لوكا����س‪ :‬وي�ستخ ��دم للك�شف عن الأغ ��وال التى تذوب في الم ��اء‪ ,‬وهو عبارة عن محل ��ول من كلوريد‬ ‫الخار�صي ��ن الالمائي (‪)ZnCl2‬وحم�ض الكلور المركز (‪ .)HCl‬حي ��ث تتحول الأغوال �إلى هاليدات �ألكيل‬ ‫حيث تنف�صل الهاليدات لعدم ذوبانها في الماء‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫(‪ )3- 4‬الك�شف عن الأغوال الذائبة في الماء‬ ‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪� -1‬أ�ض ��ف (‪1‬مل) من غ ��ول �إلى �أنبوبة اختبار �ضع كل نوع من الغول‬ ‫في �أنبوبة على حده‪.‬‬ ‫‪� -2‬أ�ضف (‪5‬مل ) من الكا�شف �إلى �أنابيب االختبار الثالثة‪.‬‬ ‫‪ -3‬رج الأنابيب‪ .‬ماذا تالحظ على الأنابيب الثالثة ؟‬ ‫‪......................................................‬‬ ‫‪ -4‬في �أي الأنابيب الثالث يتكون را�سب ؟‬ ‫‪......................................................‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة‪:‬‬ ‫الكا�ش ��ف (يح�ضر م ��ن �إذابة‬ ‫كلوري ��د خار�صي ��ن ال مائ ��ي‬ ‫(‪16‬ج ��م )في حم� ��ض ‪HCl‬‬ ‫مركز(‪10‬م ��ل) بالتبري ��د ‪-‬‬ ‫�أنابي ��ب اختب ��ار‪ ,‬غ ��ول �أولي ‪,‬‬ ‫غول ثانوي‪ ,‬غول ثالثي‪.‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ب ‪ -‬الك�شف عن الإيثرات‪:‬‬ ‫ي�ستخدم تفاعل الإيثرات مع يوديد الهيدروجين المركز في الك�شف عن وجود مجموعة الإيثر‪.‬‬ ‫حيث تنتج هاليدات الكيل يمكنها تكوين نواتج ملونة بمفاعلتها مع نترات الزئبق الثنائي‪ .‬كمايلي‬

‫‪R – O – R + 2HI‬‬

‫‪2RI + H2O‬‬ ‫‪Hg(NO3)2‬‬

‫‪+ HgI2‬‬ ‫مادة ملونة (برتقالية )اللون‬ ‫وللك�شف عن الإيثرات بالطريقة ال�سابقة قم بالن�شاط التالي‪:‬‬ ‫(‪ )4-4‬الك�شف عن الإيثرات‬ ‫خطوات العمل‬ ‫‪� -1‬ضع (‪2‬مل ) من الإيثر الإيثيلي �أنبوبة اختبار‪.‬‬ ‫‪� -2‬أ�ضف (‪1‬مل) من محلول يوديد الهيدروجين �إلى �أنبوبة االختبار‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪226‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫‪ -3‬ح ��رك المزيج ثم �سخنه في حم ��ام مائي لمدة ‪3‬دقائق الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫(مع الحذر)‬ ‫�أنبوب ��ة اختبار ‪,‬ما�س ��ك �أنابيب‬ ‫‪� -4‬أ�ض ��ف �إل ��ى المزيج برفق قط ��رات من محل ��ول نترات وحامل ‪� ,‬إيثر �إيثيلي‪ ,‬ماء مقطر‪,‬‬ ‫الزئب ��ق (الثنائ ��ي) المرك ��ز وراقب ما يح ��دث‪� .‬سجل محل ��ول يودي ��د الهيدروجي ��ن‪,‬‬ ‫م�شاهداتك‪.‬‬ ‫محل ��ول نترات الزئب ��ق الثنائي‬ ‫(المركز)‪ ,‬حمام مائي �ساخن‬ ‫‪................................................‬‬ ‫‪ -5‬اكتب معادلة التفاعل ؟‬ ‫‪...............................................................................‬‬

‫تتمي ��ز الألدهي ��دات والكيتونات بوجود مجموعة الكربونيل فيتم الك�شف �أو ًال ع ��ن وجود هذه المجموعة با�ستخدام‬ ‫الهيدرازين �أو م�شتقاتة مثل ‪ - 4,2 :‬ثنائي نيتروفينيل هيدازين حيث تتر�سب بلورات �صفراء ذات لون البرتقالي �أحيانا‬ ‫كما في المعادلة التالية ‪:‬‬

‫‪O2N‬‬ ‫‪NO2‬‬

‫‪C = N – NH‬‬

‫‪ - 4,2‬ثنائي نيتروفينيل هيدازين‬

‫‪R‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+H‬‬ ‫‪- H2O R‬‬

‫‪O2N‬‬

‫‪NO2‬‬

‫‪O‬‬

‫‪R – C – R + H2N – NH‬‬

‫‪ - 4,2‬ثنائي نيتروفينيل هيدازين‬

‫ويمكن تمييز الألدهيدات عن الكيتونات بالتفاعل مع كا�شف تولينز �أو فهلنج (انظر الف�صل الثالث)‬

‫‪227‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫جـ ‪ -‬الألدهيدات والكيتونات ‪:‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫(‪ )5- 4‬الك�شف عن مجموعة الكربونيل ثم التميز بين‬ ‫الألدهيد والكيتون‬

‫الف�صل الرابع‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪� -1‬أ�ضف (‪ 5‬قطرات) من محلول �أ�سيتالدهيد �إلى �أنبوب �أختبار‪� .‬أنابيب �أختب ��ار‪ - 4,2 ,‬ثنائي‬ ‫نيت ��رو فيني ��ل هيدرازي ��ن‪,‬‬ ‫‪� -2‬أ�ضف (‪ 5‬قطرات)من محلول �أ�سيتون �إلى �أنبوب اختبار‪.‬‬ ‫‪� -3‬أ�ض ��ف (‪ 3‬قط ��رات) م ��ن كا�ش ��ف ‪ -4,2‬ثنائ ��ي نيتروفيني ��ل محلول تولن �أو محلول فهلنج‪,‬‬ ‫�أ�ستون �أ�ستالدهيد‪.‬‬ ‫هيدرازين �إلى كال الأنبوبين‪ .‬ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪...............................................................................‬‬ ‫‪ -4‬خ ��ذ �أنبوبتي اختب ��ار نظيفين و�ضع في الأنبوب (�أ) كمية قليلة م ��ن الأ�سيتون وفي الأنبوب (ب)‬ ‫كمية قليلة من الأ�سيتالدهيد‪.‬‬ ‫‪� -5‬أ�ضف للأ�سيتون ( �أ‪ ,‬ب) قطرات من كا�شف تولن ‪.‬‬ ‫‪� -6‬سخن الأنبوبين في حمام مائي ‪.‬‬ ‫* ماذا تالحظ على الأنبوبين ؟‬ ‫‪...............................................................................‬‬ ‫‪ -7‬كرر الخطوات مع كا�شف فهلنج؟‬ ‫* ماذا تالحظ ؟‬ ‫‪...............................................................................‬‬ ‫تح�ضي ��ر الكا�ش ��ف ( �إذابة ‪3‬جم م ��ن ‪ - 4,2‬ثنائي نيتروفينيل هيدرازي ��ن في ‪ 15‬مل من حم�ض‬ ‫الكبريت المركز ) ثم ي�ضاف المحلول بحر�ص ومع التحريك �إلى مخلوط من ( ‪ 20‬مل ماء و‪ 70‬مل‬ ‫�إيثانول‪ ) %95‬تخلط المكونات جيد ًا ثم ير�شح المحلول ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪228‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫د ‪ -‬الك�شف عن الأحما�ض الع�ضوية‪:‬‬ ‫يمكن التعرف على الحمو�ض الع�ضوية من خالل ذوبانها في هيدروك�سيد ال�صوديوم كما �أن محاليلها المائية تحمر‬ ‫ورق تب ��اع ال�شم�س الأزرق وم ��ن التفاعالت المميزة للأحما� ��ض الع�ضوية التفاعل مع الكربون ��ات �أو البيكربونات حيث‬ ‫يت�صاعد غاز ثاني �أك�سيد الكربون ( يحدث فوران ) ‪.‬‬

‫(‪ )6- 4‬الك�شف عن الحمو�ض الع�ضويه‬

‫غ ��ول �إيثلي‪ ,‬حم� ��ض الخل‪,‬‬ ‫�إيثر‪� ,‬أنابيب اختبار‪ ,‬ما�سك‬ ‫�أنابي ��ب‪ ,‬ورق ال�صق لترقيم‬ ‫الأنابيــــ ��ب‪ ,‬بيكربونــــ ��ات‬ ‫ال�صوديوم‪.‬‬

‫‪...............................................................................‬‬ ‫* �أي الأنابيب يحتوي على حم�ض الخل؟‬ ‫‪...............................................................................‬‬ ‫‪ -5‬اكتب معادلة ت�صف ما حدث ؟‬ ‫‪...............................................................................‬‬

‫‪229‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪� -1‬ض ��ع في الأنابي ��ب الثالثة(‪2‬مل) من كال م ��ن حم�ض الخل–‬ ‫الغول الإيثيلي – الإيثر الإيثيلي (كل مادة في �أنبوبة)‪.‬‬ ‫‪ -2‬اخلط الأنابي ��ب الثالثة بدون مزج بحيث ت�ضيع هوية ٍّ‬ ‫كل منها‬ ‫ثم رقمها (‪.)3(,)2(, )1‬‬ ‫‪� -3‬ضع (‪5‬جم) من م�سحوق بيكربونات ال�صوديوم في الأنبوب (‪.)1‬‬ ‫‪ -4‬كرر الخطوة (‪ )3‬على الأنبوبتين المتبقيتين‪.‬‬ ‫* ماذا تالحظ ؟‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫هـ ‪ -‬الأمينات ‪:‬‬ ‫�سب ��ق ودر�س ��ت في هذه الفئة من المركبات الع�ضوية تفاعل مميز لها خا�ص ��ة ب�أنها تحمل ال�صفة القاعدية �أال وهو‬ ‫تفاعلها مع الأحما�ض لتكوين االمالح ‪ .‬وعليه يمكن اال�ستف��دة من هذا التفاعل في الك�شف عن الأمينات لتحويلها �إلى‬ ‫�أمالح بتفاعلها مع حم�ض ‪ HCl‬ثم ا�سترجاع الأمين مرة �أخرى بالتفاعل مع قاعدة ‪ NaOH‬ويتم �إجراء هذا الك�شف‬ ‫متى ثبت وجود عن�صر النيتروجين في المركب المجهول‪.‬‬

‫‪ -1‬مرك���ب ع�ضوي �صيغت���ه الجزيئية ‪ C2H4O‬حدد هوية المركب الع�ضوي ال�سابق بالك�شف عن‬ ‫المجموعات الوظيفية المميزه له‪ .‬اكتب �صيغة بنائية له ‪.‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫‪ -2‬مركب ع�ضوي �صيغتة الجزيئية ‪C3H6O‬‬

‫• اقترح �صيغ بنائية منا�سبة لهذا المركب ؟‬ ‫• حدد المجموعة الوظيفية في كل �صيغة‬ ‫• �إذا علم���ت �أن المرك���ب يت�أك�س���د بمحل���ول فهلنج فما هو هذا المركب ؟ ثم علل �إ�ستحالة‬ ‫االحتماالت الأخرى ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪230‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫الطرق الحديثة الم�ستخدمة في التعرف على بنية المركب الع�ضوي‪:‬‬

‫�أوال‪:‬طرق الف�صل اللونية‪(:‬الطرق الكروماتوجرافية ‪:)Chromatograph‬‬ ‫وت�ستخ ��دم هذه الطرق لتنقي ��ة المركب الع�ضوي وف�صل مكوناته وكان عالم النبات الرو�سي ‪Michael‬‬

‫‪� Tswett‬أول م ��ن ا�ستخدم ه ��ذه الطريقة عام ‪1906‬م في ف�صل مواد اليخ�ض ��ور ومواد �أخرى في ع�صارة‬ ‫النب ��ات حي ��ث تم ف�صل المواد �إلى مناطق لونية مختلفة وهكذا �أطلق على هذه الطريقة ا�سم طريقة الف�صل‬ ‫اللوني ��ة (الكروماتوجرافي ��ة ‪ ،)Chromatograph‬وقد زاد ا�ستخدام هذه الطريقة في الف�صل وخ�ضعت‬ ‫�إلى تطورات هائلة حتى �أ�صبحت من �أكثر الطرق ا�ستخداما لمعرفة نقاوة المادة ‪.‬‬ ‫و�أغل ��ب ا�ستخدامات الكروماتوجرافي ال تت�ضمن تك ��ون �ألوان ًا بالرغم من بقاء الت�سمية و�إنما تعتمد على‬ ‫اخت�ل�اف توزي ��ع مكونات الم ��ادة المراد ف�صلها بين طوري ��ن �أحدهما ثابت وهو �إما �أن يك ��ون �سائل �أو �صلب‬ ‫والآخر متحرك وهو �إما �سائل �أو غاز ‪.‬‬

‫‪231‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫تعرفن ��ا فيم ��ا �سبق على الطرق الت ��ي ي�ستخدمها الكيميائي للتو�صل �إلى بني ��ة مركب ع�ضوي مجهول تم‬ ‫الح�صول عليه من م�صدر طبيعي �أو من خالل تفاعل كيميائي في المختبر‪ ,‬والتي قد تحتاج �إلى جهد ووقت‬ ‫كبير قد ي�صل �إلى �شهور و�سنوات ‪.‬‬ ‫�إال �أن ��ه م ��ع التق ��دم الهائل الذي �شهده مي ��دان العلوم التطبيقي ��ة و بخا�صة تقنية �إنت ��اج �أجهزة التحليل‬ ‫الكيميائ ��ي المختلفة �أ�صبح ب�إمكان الكيميائي الح�صول ب�سرعة ودقة عالية على معلومات ت�ساعد في تحديد‬ ‫الم ��ادة المجهول ��ة‪ ,‬حيث �صممت هذه الأجهزة مزودة بحا�سبات �إلكتروني ��ة تخت�صر عملية الوزن والعمليات‬ ‫الح�سابية فهي تعمل بطريقة تعطي النتائج خالل دقائق �أو ثواني وب�صورة تلقائية ذاتية ‪.‬‬ ‫وال ب ��د لدار�س الكيمياء �أن يلم ببع�ض هذه الطرق الحديث ��ة الم�ستخدمة للتعرف على بنية المركب الع�ضوي‬ ‫والتي ت�شمل ‪:‬‬ ‫‪ – 1‬طرق الف�صل اللونية ( الكروماتوجرافية )‬ ‫‪ – 2‬الطرق الطيفية‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫وت�ستخدم في عملية الف�صل الكروماتوجرافي طرق مختلفة منها ‪:‬‬ ‫• العمود وت�سمى كروماتوجرافي العمود‬ ‫• الورق وت�سمى كروماتوجرافي الورق‬ ‫• الطبقة الرقيقة وت�سمى كروماتوجرافي الطبقة الرقيقة ‪.‬‬ ‫• كروماتوجرافي الغاز ‪.‬‬ ‫و�س ��وف نتعرف على بع�ض ه ��ذه الطرق الم�ستخدم ��ة في تنقية‬ ‫المادة الع�ضوية‬ ‫كروماتوجرافي الورق (‪:)Paper Chromatographic‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ف ��ي هذه الطريقة يكون الطور الثابت ال�سائل وهو الماء المحيط‬ ‫بال�سليل ��وز مثبت �أ�سا�س ًا على ورقة تر�شيح التي تعمل كدعامة فقط ‪.‬‬ ‫تو�ضع كميات �صغيرة من العينات المختلفة على خط مر�سوم في بداية‬ ‫الورق كما في ال�شكل (‪ ,)8-4‬بحيث تبدو العينات على �شكل بقع على‬ ‫هذا الخ ��ط وبعد ذلك تغم�س بداية الورقة في المذيب المتحرك في‬ ‫جو مغلق(ك�أ�س مثال ) وذلك حتى ي�صبح محيط الك�أ�س م�شبع ببخار‬ ‫المذيب المتحرك ‪ .‬يتحرك المذيب �إلى �أعلى بفعل الخا�صية ال�شعرية‬ ‫�أو �إلى �أ�سفل بفعل الجاذبية ح�سب و�ضع المذيب كما في ال�شكل(‪,)8 -4‬‬ ‫�أو �أفقيا بفعل االنت�شار �أثناء تحرك المذيب تتوزع مكونات العينة بين‬ ‫المذيب المتحرك والطور الثابت فهي ت�سير في �سرعات مختلفة عبر‬ ‫الورق ��ة‪ .‬و هكذا يتم ف�صل المواد ع ��ن بع�ضها البع�ض على هيئة بقع‬ ‫ث ��م ت�أتي خطوة �إظهار البقع �إذا كانت الم ��واد المف�صولة ملونة ف�إنه‬ ‫يمكن مالحظتها عن ��د ف�صلها �أما �إذا كانت غير ملونة تر�ش الورقة‬ ‫بكا�ش ��ف طيف ��ي يك ِّون �ألوان� � ًا مع الم ��واد المف�صولة وذل ��ك لتو�ضيح‬ ‫م ��كان كل م ��ادة على الورقة مث ��ل اليود مع المركب ��ات الع�ضوية غير‬ ‫الم�شبع ��ة ويتم تقدير كل مادة كميا �إما على الورقة عن طريق قيا�س‬ ‫كمي ��ة ال�ضوء المنعك�س م ��ن كل بقعة �أو عن طريق قطع كل بقعة على‬ ‫ح ��دة ثم يتم تحليل كل مادة با�ستخدام طريق ��ة التحليل المنا�سبة ‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪232‬‬

‫مقدمة المذيب‬

‫بقع العينة‬

‫�شكل (‪)7-4‬‬

‫المكونات المف�صولة‬

‫نقاط البداية المذيب‬ ‫مقدمة المذيب‬

‫نقاط البداية‬

‫مقدمة المذيب‬

‫المذيب‬

‫قطعة من الورق‬

‫�شكل (‪ )8 -4‬ف�صل المواد‬ ‫بالطرق الكروموماتوجرافية‬

‫�شكل (‪� )9-4‬أجهزة لإظهار البقع‬ ‫با�ستخدام الأ�شعة فوق البنف�سجية‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫اكتب تقريرا عن الكروماتوجرافي ذات الطبقة الرقيقة‪.‬‬ ‫للتعرف على طريقة الف�صل بكروماتوجرافيا الورق قم بالن�شاط العملي التالي ‪:‬‬ ‫(‪ )7- 4‬ف�صل مخلوط من الأدلة(ال�صبغات الع�ضوية)‬ ‫با�ستخدام طريقة كروماتوجرافيه الورق ‪.‬‬

‫‪233‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪� -1‬ضع ‪ 20‬مل من خليط (ميثانول– ماء ) بن�سبة حجمية ‪1 : 1‬‬ ‫في ك�أ�س نظيف ثم غط الك�أ�س بزجاجة �ساعة‪.‬‬ ‫‪ -2‬ار�س ��م بقلم ر�صا�ص خ ��ط البداية بحيث يكون موازي ًا لطرف‬ ‫بداية الورقة وعلى م�سافة تبعد ‪�2‬سم منها ‪.‬‬ ‫‪� -3‬ضع �أربع عالمات مميزة على خط البداية بين كل منها ‪�3‬سم‬ ‫ثم اكت ��ب تحت كل عالمة بقلم ر�صا�ص عل ��ى التوالي ميثلين‬ ‫�أزرق ‪ ,‬ميثيل برتقالي ‪ ,‬مخلوط ‪ ,‬ميثيل �أحمر‪.‬‬ ‫‪ -4‬با�ستخ ��دام �أنبوب ��ة �شعرية مفتوحة الطرفين �ضع كمية ب�سيطة جد ًا من المحاليل ال�سابقة كل في‬ ‫الم ��كان الخا� ��ص به بحيث ال يزيد ن�صف قطر كل منها ع ��ن ‪ 2‬مل(ا�ستخدم �أنبوبة نظيفة وجافة‬ ‫في كل مرة)‪.‬‬ ‫‪ -5‬بعد الت�أكد من جفاف البقع �ضع الورقة بالك�أ�س ثم غط الك�أ�س بزجاجة �ساعة ثم ا�سمح لل�سائل �أن‬ ‫يرتفع �إلى �أن ي�صل �إلىم�سافة ‪�2‬سم قبل نهاية الطرف الآخر للورقة ثم �أخرج الورقة من الك�أ�س‪.‬‬ ‫‪ -6‬جفف الورقة جيد ًا‬ ‫‪ -7‬عين مواقع مراكز البقع ب�سرعة قبل �أن تختفي؛ تعرف على الدليل الموجود بمقارنته بالمرجع‪.‬‬ ‫الأدوات والمواد المطلوبة ‪:‬‬ ‫ك�أ� ��س‪ ,‬ورق كروماتوجرافيا‪,‬‬ ‫ميثانول‪ ,‬ماء‪ ,‬ميثيلين �أزرق‪,‬‬ ‫ميثيل برتقالي‪ ,‬ميثيل �أحمر‪,‬‬ ‫انبوبه �شعرية‪ ,‬زجاجة �ساعة‪,‬‬ ‫قلم ر�صا�ص‪ ,‬م�سطرة‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫الكروماتوجرافيه الغازية ‪:Chromatographi Gas‬‬ ‫ن ��وع م ��ن الطرق الكروماتوجرافي ��ة يكون فيها الطور المتحرك عب ��ارة عن غاز خامل مث ��ل النيتروجين �أوالهيليوم‬ ‫وي�سمى بالغاز الحامل (‪ ) Carriergas‬لأنه يحمل معه �أبخرة المكونات المراد ف�صلها بينما الطور الثابت مادة �صلبة‬ ‫�أو �سائلة غير متطايرة مثبتة على دعامة �صلبة ‪.‬‬ ‫وف ��ي هذه الطريق ��ة يتم ت�سخين المادة المراد ف�صله ��ا لتتحول �إلى بخار ويدفع للمرور خ�ل�ال العمود وي�ساعد في‬ ‫م ��روره ا�ستخ ��دام غ ��از خامل يحمله في تي ��اره ‪ ،‬وي�ؤدي التحكم في درج ��ة الحرارة وال�ضغط للغ ��از الحامل �إلى معدل‬ ‫منا�س ��ب لمرور مكون ��ات المخلوط ‪ .‬وكلما كان �أحد المكون ��ات �أكثر تطاير ًا �أو �أقل ذائبية ف ��ي ال�سائل الممتز كلما كان‬ ‫�أ�سرع في المرور �إلى نهاية العمود‪.‬‬ ‫م�سجل‬

‫عمود (�أنبوب) الف�صل‬

‫محقن مدخل‬

‫الف�صل الرابع‬

‫الأبخرة ‪He +‬‬

‫الغاز الحامل‬ ‫�إلى عمود الف�صل‬

‫محقن �صغير (ميكرولتر)‪microliter syringe‬‬

‫�شكل ( ‪ )10-4‬الكروماتوجرافيه الغازية‬

‫تت���راوح ن�سب���ة الخط����أ لف�ص���ل الم���واد بالط���رق الكروماتوجرافي���ة م���ا بي���ن ‪ % 10 -5‬لذل���ك ال يف�ضل‬ ‫ا�ستخدامها في التحليل الكمي وي�ستخدم �شكل �أو�سع في التحليل الكيفي للتميز بين مزيج من المكونات‬ ‫ثانياً ‪ :‬الطرق الطيفية‪:‬‬

‫تتمي ��ز ه ��ذة الطرق ب�سهولتها و�سرعته ��ا ودقتها لذلك تعتبر من �أكث ��ر الطرق ا�ستخدام ًا ف ��ي التحليل الكيميائي ‪.‬‬ ‫وتعتمد هذه الطرق على انبعاث �أو امت�صا�ص جزء من الأ�شعة الكهرومغناطي�سية من قبل المادة المراد تحليلها ‪ .‬حيث‬ ‫�أن �شدة الأ�شعة المنبعثة �أو الممت�صة تعبرعن تركيز المادة بينما طول موجتها يعطي فكرة عن نوع المادة المحللة لذا‬ ‫ت�ستخدم هذه الطرق للتحليل الكيفي والكمى مع ًا‪ .‬وتختلف هذه الطرق عن بع�ضها البع�ض في نوع الأ�شعة الم�ستخدمة‬ ‫وبالتالي كيفية تفاعل المادة معها مما ي�ؤدي �إلى اختالف نوع المعلومات التي يمكن الح�صول عليها من كل طريقة ‪.‬‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪234‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫المبد�أ العام لطرق التحليل الطيفي ‪:‬‬ ‫عن ��د ت�سليط حزم ��ة من الأ�شعة على مادة ف�إن هذه الأ�شعة �سوف تتفاعل مع الم ��ادة بعدة طرق �إذا انتقل جزء من‬ ‫طاق ��ة الأ�شعة �إلى المادة‪ ,‬هذه العملية ت�سمى امت�صا�ص (‪� . )absorption‬أو يتحول جزء من الطاقة الداخلية للمادة‬ ‫�إلى طاقة �إ�شعاعية ت�سمى انبعاث( ‪ . ) emission‬وجزء من الأ�شعة الم�سلطة على المادة بد ًال من �أن يمت�ص قد يبعثر‬ ‫�أو ينعك� ��س �أو ينك�س ��ر بالإ�ضافة �إلى تغيرات في ا�ستقطاب الأ�شعة ‪� .‬إن درا�سة التغي ��رات التى تحدث للأ�شعة من جراء‬ ‫�سقوطها على المادة تمكننا من معرفة نوع وكمية المادة ‪.‬‬

‫لماذا ال ي�ستخدم الكيميائي �أ�شعة جاما �أو الأ�شعة ال�سينية في التحليل الكيميائي الطيفي ؟‬

‫ل ��كل طريق ��ة من الطرق جهاز ًا خا�ص ًا بها يختلف عن الجهاز الم�ستعمل للط ��رق الأخرى �إال �أن المكونات الرئي�سية‬ ‫لهذه الأجهزة مت�شابه �إلى حد كبير ويتكون كما في ال�شكل التالي ‪:‬‬

‫�شكل (‪ )11-4‬ر�سم تخطيطي لجهاز الطيف‬

‫‪235‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫مكونات جهاز الطيف ‪:‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫والمنطقة من الأ�شعة الكهرومغناطي�سية التي ي�ستخدمها الكيميائي في التحليل الكيميائي هي‪:‬‬ ‫‪� -1‬أطياف الأ�شعة فوق البنف�سجية ( ‪ ) UV‬والأ�شعة المرئية ‪.‬‬ ‫‪� -2‬أطياف الأ�شعة تحت الحمراء ( ‪) IR‬‬ ‫‪� -3‬أطياف الطنين النووي المغناطي�سي ( ‪) NMR‬‬ ‫‪ -4‬طيف الكتلة ( ‪) MS‬‬

‫�أطياف الأ�شعة فوق البنف�سجية والمرئية(‪)Ultraviolet-visibie-spectroscopy‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫يقع مجال الأ�شعة فوق البنف�سجية والأ�شعة المرئية‬ ‫بين طول موجة ‪ 200‬نانومتر وطول موجة ‪ 800‬نانومتر‬ ‫‪18‬‬ ‫وت�سم ��ى �أحيان ��ا بالأطياف الإلكتروني ��ة ‪ .‬عندما ت�سلط‬ ‫‪15‬‬ ‫الأ�شعة فوق البنف�سجية �أو المرئية على جزيء المركب‬ ‫‪10‬‬ ‫الع�ضوي ف� ��إن المركب يمت�ص جزء ًا م ��ن هذا الإ�شعاع‬ ‫‪5‬‬ ‫ويعتم ��د مق ��دار الج ��زء الممت� ��ص على بني ��ة المركب‬ ‫‪200‬‬ ‫‪240‬‬ ‫‪280‬‬ ‫‪320‬‬ ‫‪max‬‬ ‫وعل ��ى طول الموجة ‪ ،‬مما ي�سبب �إث ��ارة �أحد �إلكترونات‬ ‫ج ��زيء المركب ( �إلكترونات الرابط ��ة �سيجما �أو باى‬ ‫�شكل (‪� )12 -4‬صيف الأ�شعة فوق‬ ‫�أو الإلكترون ��ات الحرة ) من م�ستوي ��ات طاقة دنيا �إلى‬ ‫البنف�سجية للأ�سيتون‬ ‫م�ستويات طاقة عليا ويظهر هذا االمت�صا�ص على هيئة‬ ‫حزم كما في ال�شكل المقابل ‪.‬‬ ‫تفي ��د الأطي ��اف فوق البنف�سجية ف ��ي التعرف على جزيئ ��ات المركبات الع�ضوي ��ة التي تحتوي مجموع ��ة فعالة بها‬ ‫�إلكترون ��ات ح ��رة غير رابط ��ة �أو روابط م�ضاعف ��ة في حالة تب ��ادل ‪ .‬وت�ستخدم وح ��دة النانومتر لقيا� ��س طول الموجة‬ ‫الممت�صة كما في الجدول التالي ‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪236‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬

‫الرابطة‬

‫‪CH3(CH=CH)2CH3‬‬ ‫‪(CH3)2C=O‬‬

‫‪CH3(CH=CH)5CH3‬‬

‫طول الموجة بالنانومتر‬ ‫‪227‬‬ ‫‪270‬‬ ‫‪342‬‬

‫جدول (‪)2-4‬‬

‫طيف الأ�شعة تحت الحمراء (‪:)Infrared Spectroscopy‬‬

‫‪237‬‬

‫�شكل (‪ )13-4‬جهاز الأ�شعة تحت‬ ‫الحمراء ( ا�ستر)‬

‫�شكل (‪ )14-4‬الأ�شعة تحت الحمراء‬ ‫لمرك ��ب هبتان ��وات ميثي ��ل (ا�ستر)‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫منطق ��ة الأ�شع ��ة تح ��ت الحمراء تل ��ي منطق ��ة الأ�شعة‬ ‫ف ��وق البنف�سجي ��ة والمرئي ��ة وتنح�صر بين طول ��ي الموجة‬ ‫‪0.8‬ميك ��رون �إل ��ى ‪ 1000‬ميك ��رون ‪ .‬وت�ستطي ��ع جزيئ ��ات‬ ‫المركب ��ات الع�ضوي ��ة امت�صا� ��ص الأ�شع ��ة تح ��ت الحمراء‬ ‫الت ��ي تت�سبب في تذبذب �أو اهت ��زاز الذرات �أو المجموعات‬ ‫ح ��ول الروابط الت�ساهمية التي ت�صل بينها وبالتالي انتقال‬ ‫المركب من م�ستوى طاقة اهت ��زازي �إلى م�ستوى �آخر عند‬ ‫ت ��ردد وط ��ول موجي معي ��ن ‪ .‬ويعتم ��د االهت ��زاز على كتل‬ ‫الذرات وقوة الرابطة فالذرات الأخف تهتز بترددات �أعلى‬ ‫م ��ن الذرات الأثق ��ل ‪ ،‬والرابطة الثالثية تهت ��ز بتردد �أعلى‬ ‫م ��ن الرابطة الثنائي ��ة التي تهتز بتردد �أعل ��ى من الرابطة‬ ‫الأحادي ��ة ‪ .‬وعندما تهتز الذرات ف� ��إن الروابط ت�أخذ �شكل‬ ‫ال�ش ��د �أو الثن ��ي ولكل م ��ن هذه الأو�ض ��اع �أ�ش ��كال مختلفة‬ ‫يعتم ��د على عدد الذرات فنجد الميثان له ت�سعة �أ�شكال من‬ ‫االهتزازات في �شكل حزم يمكن الح�صول عليها با�ستخدام‬ ‫جهاز مطياف الأ�شعة تحت الحمراء كما في الجدول التالي ‪:‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫الرابطة‬

‫‪C-H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪O‬‬

‫‪N-H‬‬

‫‪C=C‬‬ ‫‪C=C‬‬

‫‪O‬‬

‫‪C‬‬

‫‪C=O‬‬

‫منطقة التردد واالمت�صا�ص‬ ‫‪ 3000-2800‬الألكانات‬ ‫‪ 3600-3200‬الأغوال‬ ‫‪ 3500-3306‬الأمينات والأميدات‬ ‫‪2260-2100‬‬ ‫‪1680-1620‬‬ ‫‪1050-1200‬‬ ‫‪ 1725-1700‬الأحما�ض الع�ضوية‬ ‫جدول (‪)3-4‬‬

‫غياب حزمة معينة في الطيف دليل على عدم وجود الرابطة التى تمت�ص في هذه المنطقة‪.‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫كي ��ف يمكن التمييز بي ��ن المركبي ��ن التاليين با�ستخ ��دام الأ�شعة تح ��ت الحمراء‬ ‫‪a) CH3-COO-CH3 b) CH3 –CO-NH-CH3‬‬

‫الحل ‪:‬‬

‫طيف المركب (‪ )b‬ال بد �أن ي�شتمل على حزمة طيفية نا�شئة عن اهتزاز مجموعة‬ ‫(‪ ) NH-‬عند ‪�3300‬سم وال توجد هذه الحزمة في طيف المركب (‪)a‬‬

‫طيف الكتلة (‪:)Mass spectroscopy‬‬ ‫ي�ستخ ��دم طي ��ف الكتلة لتقدير الكتل الجزيئية للمواد الع�ضوية ويتم ذلك �آليا بوا�سطة جهاز يدعى مطياف الكتلة ‪،‬‬ ‫ومن خالل هذا المطياف يمكن قيا�س طيف الكتلة لمادة ع�ضوية في ب�ضع دقائق وب�صورة دقيقة ‪ .‬وللح�صول على طيف‬ ‫الكتلة يتم تحويل المادة الع�ضوية �سواء �أكانت �صلبة �أو �سائلة �إلى بخار عند �أي درجة حرارة ثم تعر�ض بعد ذلك الجزيئات‬ ‫الغازية للمادة تحت �ضغط منخف�ض ل�شعاع �إلكتروني ذي طاقة عالية ت�ؤدي لنزع �إلكترون من جزيء المادة حيث يتكون‬ ‫�أيون موجب (كاتيون) وهو في ذات الوقت جذر حر يتفكك هذا الكاتيون �إلى عدد كبير من ال�شظايا في عمليات متتابعة‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪238‬‬


‫الك�شف عن المواد الع�ضوية وتحليلها‬ ‫ث ��م يقوم مطي ��اف الكتل ��ة عن طري ��ق �أح ��د �أجزائه‬ ‫(المحل ��ل) بف ��رز �أو ف�صل ه ��ذه الكاتيونات تح ��ت ت�أثير‬ ‫مج ��ال مغناطي�سي على �أ�سا�س ن�سب ��ة الكتلة �إلى ال�شحنة‬ ‫(‪ )m/ e‬حي ��ث �أن ��ه من الناحي ��ة العملية تك ��ون �شحنة‬ ‫جمي ��ع الكاتيونات (‪ )1 +‬ف� ��إن الفرز يكون بموجب الكتلة‬ ‫فتنح ��رف الأيون ��ات الثقيلة �أكث ��ر من الأيون ��ات الخفيفة‬ ‫وتظه ��ر النتائ ��ج �آليا (ع ��ن طريق الج ��زء الرا�سم) على‬ ‫هيئة �سل�سلة من الخطوط الطيفية مختلفة الكثافة يقابل‬ ‫كل خ ��ط منها �أيون ��ات بقيمة معينة ل� �ـ (‪ )m/ e‬وت�ؤلف‬ ‫هذه الخطوط الطيفية في مجملها طيف الكتلة ‪.‬‬ ‫�شكل ( ‪ ) 15 – 4‬جهاز مطياف الكتلة‬

‫الف�صل الرابع‬

‫‪239‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬


‫�أ�سئلة الف�صل الرابع‬ ‫�س‪�:1‬ضع عالمة �صح (✓ ) �أوخط�أ (✗) �أمام العبارات التالية مع التعليل ‪:‬‬ ‫�أ) ذوبان المادة في كربونات ال�صوديوم يدل على وجود مجموعة الكربوك�سيل ‪.‬‬ ‫ب) تذوب هاليدات الألكيل في حم�ض الكبريت المركز ‪.‬‬ ‫جـ) تعمل الأ�شعة تحت الحمراء على انتقال الإلكترونات بين م�ستويات الطاقة ‪.‬‬ ‫د) ت�ستخدم طرق الف�صل الكروماتوجرافية في ف�صل المواد بناءاً على اللون ‪.‬‬

‫�س‪:2‬ماذا ن�ستنتج عن بنية الجزيئات ومجموعاتها الوظيفية من المعلومات المبينة‬ ‫في كل مما يلي‪:‬‬ ‫�أ‌) �أظه���ر التحلي���ل الكيميائ���ي الع�ضوي للمرك���ب (‪ )A‬الذي كتلته الجزيئي���ة(‪� )44‬أنه يتفاعل مع‬ ‫الهيدرازين ويعطي را�سباً �أ�صفر برتقالي يتفاعل مع كا�شف تولن وتتر�سب الف�ضة على جدران‬ ‫الوعاء (مر�آه ف�ضية)‪.‬‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ب‌) مرك���ب ع�ض���وي (‪� )B‬صيغت���ه التجريبي���ة‪ CH2O‬و�أظه���ر التحلي���ل الكيميائ���ي �أن���ه يتفاع���ل‬ ‫م���ع ‪ NaHCO3‬ويت�صاع���د غ���از ‪ ,H2‬ويتفاع���ل مع الإيثان���ول وينتج خ�ل�ات الإيثيل‪.‬وكتلته‬ ‫الجزيئية = ‪.60‬‬ ‫ج���ـ) مرك���ب ع�ضوي اليذوب ف���ي حم�ض الكبريت المرك���ز �إذا �صهرت عينة منه م���ع فلز ال�صوديوم‬ ‫فالناتج يعطي مع �أيونات الف�ضة را�سباً �أ�صفر اليذوب في محلول هيدروك�سيد الأمونيوم‪.‬‬ ‫د ) مرك���ب ع�ض���وي يحت���وي عل���ى ذرتي كربون ي���ذوب في حم����ض الكبريت المرك���ز واليتفاعل مع‬ ‫ال�صوديوم ولكنه يتفاعل مع جزيئين من يوديد الهيدروجين ليعطي مركباً اليذوب في الماء ‪.‬‬

‫�س‪ : 3‬الجا�سمون ‪ Jasmone‬هو �أحد المواد العطرية وي�ستخل�ص من زهرة اليا�سمين‬ ‫وجد بتحليله �أن فيه ‪ % 80.7‬كربون ‪ % 9.7 ,‬هيدروجين و�أن كتلته الجزيئية‪164‬؛‬ ‫ما ال�صيغة الجزيئية للجا�سمون ؟‬ ‫‪240‬‬


‫����س‪: 4‬املأ الفراعات في الج���دول التالي من خالل درا�ستك للك�شف عن المجموعات‬ ‫الوظيفية في المركب الع�ضوي‪.‬‬ ‫المجموعة الوظيفية‬

‫طريقة الك�شف‬

‫التغيرات الدالة‬

‫التفاعل مع عن�صر من‬ ‫المجموعة الأولى‬

‫ت�صاعد غاز الهيدروجين‬

‫المعادلة الكيميائية‬

‫التفاعل مع‬ ‫‪HI + Hg(NO3)2‬‬ ‫الكربونيل‬ ‫تكون مر�آة ف�ضية‬

‫الف�صل الرابع‬

‫ظهور فقاعات ثاني‬ ‫�أك�سيد الكربون‬ ‫التمي�ؤ في و�سط قاعدي‬ ‫الك�شف عن الحم�ض و الغول‬ ‫تفاعلها مع الحمو�ض‬

‫����س‪ :5‬تحت���وي عين���ة ع�ضوية كتلتها ‪ 4‬جم عل���ى الكبريت �أنتجت ‪2.2‬ج���م من كبريتات‬ ‫الباريوم ‪ .‬ما الن�سبة المئوية للكبريت في المركب الع�ضوي ؟‬ ‫�س‪ :6‬اختر الإجابة ال�صحيحة‪:‬‬ ‫‪ -1‬مرك���ب ع�ض���وي كتلته ‪ 119‬جم وكتلة الرا�سب ‪ AgBr‬المتكون ‪ 30.3‬جم؛ تكون الن�سبة المئوية‬ ‫للبروم‪:‬‬ ‫�أ ‪%10.84 -‬‬

‫جـ ‪% 0.841 -‬‬

‫ب‪% 84.1 -‬‬

‫‪241‬‬

‫د‪%0.1084 -‬‬


‫‪ -2‬مرك���ب ع�ض���وي كتلت���ه ‪ 3.88‬ملجم وحجم حم�ض الكل���ور الالزم لمعايرة الن�ش���ادر الناتج منه ‪5.73‬‬ ‫مللتراً وتركيزه ‪0.011‬مول‪/‬لتر؛تكون الن�سبة المئوية للنتروجين في المركب‪:‬‬ ‫�أ) ‪%22.75‬‬

‫جـ) ‪% 2.275‬‬

‫ب) ‪% 75.22‬‬

‫د) ‪% 7.522‬‬

‫‪ -3‬مرك���ب هيدروكربون���ي تبين بعد تحليلة �أنه يحتوي على ‪ %14.29‬هيدروجين وكتلته الجزيئية ‪42‬‬ ‫جم تكون �صيغتة الجزيئية‪:‬‬ ‫�أ) ‪CH2‬‬

‫ج� �ـ) ‪C2H6‬‬

‫ب) ‪C3H6‬‬

‫د) ‪C2H4‬‬

‫‪ -4‬مركب ع�ضوي كتلته الجزيئية ‪24‬جم‪� ,‬صيغته الأولية ‪ C2H4O‬يتفاعل مع الفينيل هيدرازين؛ هو‪:‬‬ ‫�أ) �أ�سيتون‬

‫جـ) �أ�سيتالدهيد‬

‫ب) �إيثانول‬

‫د) فورمالدهيد‬

‫‪ -5‬عند حرق ‪6‬جم من مركب هيدروكربوني نتج ‪17.6‬جم من ‪ CO2‬و‪ 10.8‬جم من بخار الماء تكون‬ ‫الن�سبة المئوية ٍّ‬ ‫لكل من الكربون والهيدروجين‪:‬‬ ‫�أ) ‪% 40=H %60=C‬‬

‫ب ) ‪% 60=H %40=C‬‬

‫جـ ) ‪% 20=H %80=C‬‬

‫د) ‪% 80=H %20=C‬‬

‫‪242‬‬


‫زيت النفط وم�شتقاته‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن‪:‬‬ ‫‪ -1‬تتعرف النفط وكيفية اكت�شافة‪.‬‬ ‫‪ -2‬تعرف الأنواع الأ�سا�سية للنفط الخام و�أهم مكوناته‪.‬‬ ‫‪ -3‬ت�ش��ح مفهوم عملية تكرير النفط‪.‬‬ ‫‪ -4‬تعدد �أهم منتجات التكرير‪.‬‬ ‫‪ -5‬تر�سم مخطط برج تقطير النفط مو�ضح ًا عليه �أهم منتجات التقطير‪.‬‬ ‫‪ -6‬ت�شرح عملية التك�سير الحراري والفوائد المترتبة عليه‪.‬‬ ‫‪ -7‬تعرف مكونات و�أهمية الغاز الطبيعي‪.‬‬ ‫‪ -8‬تذكر ا�ستعماالت النفط وم�شتقاته‪.‬‬ ‫‪ -9‬تقدر نعمة اهلل عز وجل في �إمداد بالدنا بالثروات الطبيعية ومنها النفط‪.‬‬

‫‪244‬‬


‫المقدمة‬ ‫يعد زيت النفط (البترول )من �أهم الثروات الطبيعية التى حباها اهلل عز وجل للإن�سان ‪ ,‬وتكمن �أهميته‬ ‫في كونه م�صدر ًا رئي�س ًا للطاقة‪ ,‬فمن النفط يمكن �إنتاج الكثير من الم�شتقات التي يمكن ا�ستخدامها كوقود‬ ‫مثل الجازولين والكيرو�سين والديزل ‪ .‬كما يعتبر النفط م�صدر ًا للعديد من المواد الم�ستخدمة في الكثير من‬ ‫ال�صناع ��ات الكيميائية المعروفة با�سم ال�صناعات البتروكيميائية ك�صناعة البال�ستيك والألياف ال�صناعية‬ ‫والأ�سمدة وغيرها و�سوف نتعرف من خالل هذا الف�صل على مكونات النفط وتكريره وا�ستخدامات منتجاته ‪.‬‬

‫النفط وكيفية اكت�شافه‪:‬‬ ‫عرف الإن�سان النفط من الح�ضارات القديمة فقد ا�ستخدمه‬ ‫�س ��كان ما بي ��ن النهرين في البناء وطالء ال�سف ��ن وتعبيد الطرق‬ ‫وا�ستخدمه الم�صريون القدماء في تحنيط موتاهم كما ا�ستخدمه‬ ‫هن ��ود �أمريكا وال�صينيون في عالج مر�ضاه ��م و�إ�ضاءه منازلهم‬ ‫وا�ستخدم ��ه الع ��رب ف ��ي الإ�ضاءة وع�ل�اج الإبل وقد ت ��م �إنتاجه‬ ‫تجاري ��ا بع ��د اكت�شاف �أول بئر ع ��ام ‪1859‬م في والي ��ة بن�سلفانيا‬ ‫الأمريكي ��ة �أما ف ��ي منطقة ال�شرق الأو�سط فق ��د اكت�شف �أول بئر‬ ‫في جنوب �إيران عام ‪1908‬م وت�أخر اكت�شافه في المملكة العربية‬ ‫ال�سعودية �إلى العام ‪ 1938‬حيث اكت�شف �أول بئر منتج في منطقة‬ ‫الدم ��ام وهناك جهود تبذل للك�شف عن النفط في �صحراء الربع‬ ‫الخالي وعلى طول �ساحل البحر الأحمر‪.‬‬

‫‪245‬‬

‫�شكل (‪)1 – 5‬‬ ‫اكت�شاف البترول في المملكة‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫اكت ��ب �أ�سم ��اء كاف ��ة الحق ��ول المنتجة للنفط ف ��ي المملكة ث ��م اكتب بحث ��ا عن �أحد ه ��ذه الحقول‬ ‫وقدرتها الإنتاجية ؟‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫�أطل ��ق على النفط �أ�سم ��اء مختلفة �أهمها ا�سم بت ��رول ‪ petroleum‬وهذا اال�س ��م الم�شتق من‬ ‫كلمتي ��ن التينيتي ��ن هم ��ا بت ��رو(‪ )petro‬وتعن ��ي الحجر وكلم ��ة �أولي ��وم (‪ )oleum‬وتعن ��ي الزيت‬ ‫وعندالعرب ي�سمى نفط ًا(الدهن)كما لقب حديثا بالذهب الأ�سود لقيمتة العالمية‪.‬‬ ‫كم ��ا ي�سمى النفط وم�شتقات ��ه بالهيدروكربونات وهذا الم�صطل ��ح الكيميائي يدل على مختلف‬ ‫المركبات البترولية في جميع حاالتها فيقال �إن النفط �سائل هيدروكربوني وقد عرف الإن�سان منذ‬ ‫م ��ا يزيد ع ��ن خم�سة �آالف �سنة وكانت البدايه بالغاز الطبيعي و�أبخ ��رة البترول التي ت�سربت خالل‬ ‫ال�شقوق الأر�ضية القريبة من �سطح الأر�ض ثم �أ�شعلتها ال�صواعق �أثناء العوا�صف والبرق ف�صنعت‬ ‫�أعمدة الغاز التي ال تنطفئ في فار�س القديمة‪.‬‬ ‫تكوين النفط و�أماكن وجودة ‪:‬‬ ‫‪% 87 – 84‬‬ ‫كربون‬ ‫�إن النفط مزيج من عدد كبير من المواد والتي تتكون‬ ‫‪% 14 – 11‬‬ ‫هيدروجين‬ ‫معظم جزيئاتها م ��ن ذرات كربون وهيدروجين فالنفط‬ ‫‪% 0.5 – 0.4‬‬ ‫كبريت‬ ‫�إذن خلي ��ط م ��ن م ��واد هيدروكربوني ��ة �إال ان هناك مواد‬ ‫‪% 0.5 – 0.1‬‬ ‫نيتروجين‬ ‫�أخ ��رى بن�سبة قليل ��ة تحتوي على ذرات �أخ ��رى بالإ�ضافة‬ ‫‪%0.2 – 0.1‬‬ ‫اك�سجين‬ ‫�إل ��ى الكرب ��ون والهيدروجي ��ن كالكبري ��ت والنيتروجي ��ن‬ ‫والأك�سجين بن�سب متفاوتة كما يو�ضحها الجدول المقابل ‪:‬‬ ‫جدول (‪ )1 – 5‬يو�ضح ن�سب‬ ‫بع�ض العنا�صر المكونة للنفط‬ ‫�س – ما هو �أ�صل النفط ؟‬ ‫توجد �آراء ونظريات عدة حول تكوين النفط في الطبيعة و�سادت نظريتان رئي�سيتان عن ماهية النفط ‪:‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪246‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫‪247‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫‪ -1‬النظرية غير الع�ضوية‪:‬‬ ‫النظرية غير الع�ضوية (تكوين النفط من �أ�صل معدني ) عندما افتر�ض مندليف �أن المركبات‬ ‫الهيدروكربوني ��ة النفطية تكونت ف ��ي باطن الأر�ض من ت�أثير بخار الم ��اء ال�ساخن على كربيدات‬ ‫المعادن بت�أثير الحرارة والعوامل الم�ساعدة ‪.‬‬ ‫�إال �أن ��ه لي�س هناك م ��ا ي�ؤيد هذه النظرية لعدم وجود �آثار الكربيدات وتلك المعادن بالإ�ضافة‬ ‫�إل ��ى وجود مواد كيميائي ��ة ع�ضوية معقدة التركيب ذات كتل جزيئية عالي ��ة ال يمكن �أن تتكون �إال‬ ‫بطريقة بيولوجية داخل ج�سم حيوان �أو نبات‪.‬‬ ‫‪ -2‬النظرية الع�ضوية‪:‬‬ ‫وهي تفتر�ض �أن النفط يتكون من �أ�صل حيواني �أو نباتي وتفتر�ض �أن المواد الع�ضوية المتبقية‬ ‫من مخلفات النباتات والطحالب والحيوانات الدقيقة قد تحولت بعد دفنها �إلى مواد هيدروكربونية‬ ‫نتيج ��ة لل�ضغ ��ط والحرارة ال�شديدين في معزل عن الهواء وعب ��ر ماليين ال�سنين و�أن مكان تجمع‬ ‫ه ��ذه النفاي ��ات هو قيعان البح ��ار وبعد انجراف الحيوان ��ات والنباتات �إلى تل ��ك الأعماق تالهما‬ ‫انجراف تربة ورمال تر�سب فوق تلك البحار ‪� .‬أما الحيوانات والنباتات الم�شتقة من الياب�سة فقد‬ ‫حملت �إلى داخل البحر بوا�سطة الأنهار والرياح‪.‬‬ ‫مراحل تكون النفط‪:‬‬ ‫طبقا للنظرية الع�ضوية يمكن تق�سيم المراحل التي تكون فيها النفط �إلى ثالث مراحل ‪:‬‬ ‫�أ‪ -‬مرحلة دفن المخلوقات الحية‪:‬‬ ‫يتم في هذة المرحلة دفن وطمر النباتات والحيونات البحرية والبرية التي و�صلت �إلى البحر‪.‬‬ ‫ب‪ -‬مرحلة التفكك الحيوي‪:‬‬ ‫تتك ��ون النبات ��ات والحيوانات م ��ن مجموعات كيميائي ��ة ذات كتل جزيئي ��ة كبيرة(مبلمرات)‬ ‫(البروتينات– الكربوهيدات والدهنيات ) وبا�ستثناء البروتينات ف�إن هذة المواد تتكون من ثالثة‬ ‫عنا�صر وهي كربون وهيدروجين و�أك�سجين وبالن�سبة للبروتينات ف�إنها تحتوي �أي�ضا بالإ�ضافة �إلى‬ ‫تلك العنا�صر على النيتروجين والكبريت هذه المواد الع�ضوية تتحلل بفعل البكتيريا من جزيئات‬ ‫كبي ��رة �إل ��ى جزيئات �صغيرة حيث تتح ��ول الكربوهيدرات �إلى �سكريات �أحادي ��ة والبروتينات �إلى‬ ‫�أحما�ض �أمينية والدهون �إلى �أحما�ض دهنية ‪ .‬ثم تتك�سر هذه المركبات �إلى جزيئات �أب�سط‪.‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬ ‫جـ ‪ -‬مرحلة التكثف ‪:‬‬ ‫بع ��د العملي ��ات ال�سابقة تخ�ضع المواد لتفاع�ل�ات كيميائية تحولها �إلى م ��واد كثيفة �أو �صلبة‬ ‫غي ��ر قابلة للذوبان تعرف با�سم الكيروجين وتتحول هذه المادة �إلى نفط مع مرور الزمن ب�سبب‬ ‫الحرارة العالية وال�ضغط ال�شديد ‪.‬‬ ‫كيروجين‬

‫حرارة ‪�/‬ضغط‬

‫بتومين(غاز)‬

‫حرارة‬

‫نفط‬

‫�أنواع النفط الخام‪:‬‬ ‫تختل ��ف �أنواع النفط الخام من حيث خوا�صها الطبيعية باخت�ل�اف م�صدرها ويرجع هذا االختالف �إلى‬ ‫مكونات النفط من الهيدروكربونات المختلفة �إلى‪:‬‬

‫�أنواع النفط الخام‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫نفط برافيني التركيب‬

‫نفط نفثيني الأ�صل‬

‫نفط مختلط التركيب‬

‫يت�أل ��ف هذا الن ��وع ب�صورة‬ ‫رئي�سي ��ة م ��ن هيدروكربونات‬ ‫برافيني ��ة ويحت ��وي على �شمع‬ ‫البارافي ��ن وه ��و خال ��ي �أو‬ ‫يكاد يك ��ون خاليا م ��ن المواد‬ ‫الإ�سفلتي ��ة ويعطي ه ��ذا النوع‬ ‫من النفط عادة �إنتاجا ح�سنا‬ ‫م ��ن �شم ��ع البرافي ��ن وزي ��وت‬ ‫التزييت الممتازة‪.‬‬

‫يت�أل ��ف هذا الن ��وع ب�صورة‬ ‫رئي�سية من النفثينات ويحتوي‬ ‫عل ��ى كمي ��ة قليل ��ة م ��ن �شم ��ع‬ ‫البارافين �أو يك ��ون خاليا منه‬ ‫�إال انه يحتوي على ن�سبة عالية‬ ‫من الم ��واد الإ�سفلتية ويعطي‬ ‫زي ��وت تزيي ��ت ذات لزوج ��ة‬ ‫�أكثر ت�أثرا بالحرارة من زيوت‬ ‫التزييت المنتج ��ة من النفط‬ ‫البارافيني‪.‬‬

‫يت�أل ��ف ه ��ذا الن ��وع م ��ن‬ ‫النفط من مزي ��ج البرافينات‬ ‫والنفثين ��ات ون�س ��ب قليل ��ة‬ ‫م ��ن العطري ��ات ‪ .‬ويحت ��وي‬ ‫عل ��ى مقادير وافي ��ة من �شمع‬ ‫البرافين والمواد الإ�سفلتية‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪248‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫هن ��اك ت�صنيف ��ات �أخرى للنفط في�صنف �إل ��ى الزيت الحلو و الزيت الم ��ر و�إلى خفيف وثقيل‪ .‬من‬ ‫خالل ما توفر لك من م�صادر المعلومات اكتب بحث ًا تتناول فيه هذه الأنواع‪.‬‬ ‫والجدير بالذكر �أنه يحدث تداخل بين هذه الأ�صناف من �أنواع النفط الخام ولكن الغالبية العظمى من‬ ‫�أن ��واع النفط الطبيعي ��ة هي من نوع النفط المختلط الأ�صل وتتحكم طبيعة النف ��ط الخام �إلى حد ما في نوع‬ ‫المنتجات الم�ستخل�صة منه ومالءمتها لال�ستعمال في مجاالت معينة فمثال النفط الخام النفثيني هو �أن�سب‬ ‫من غيره لإنتاج الإ�سفلت والبترول الخام البارافيني �أن�سب لإنتاج ال�شمع‪.‬‬

‫الخوا�ص العامة للنفط‪:‬‬ ‫ ما لون النفط الخام ؟‬‫ هل له رائحة مميزة ؟‬‫النفط �سائل داكن اللون لزج قابل لالحتراق رائحته مقبولة �إذا كان يحتوي على ن�سبة �ضئيلة من مركبات‬ ‫الكبري ��ت والنيتروجي ��ن �أما �إذا احتوى على ن�سبة مرتفعة من هذي ��ن العن�صرين فتكون رائحته غير معقولة‪,‬‬ ‫وهو �أخف من الماء وتختلف كثافته باختالف �أنواعة‪.‬‬

‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪ -1‬تفح� ��ص عين ��ة النف ��ط الخ ��ام ودون مالحظاتك ع ��ن حالتها‬ ‫الفيزيائية في جدول ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ا�سك ��ب كمية قليل ��ة من النفط الخ ��ام على �سط ��ع �سائل �أمل�س‬ ‫والحظ �سرعة الجريان (لزوجته)‪.‬‬

‫‪249‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة‪:‬‬ ‫عين ��ة م ��ن النف ��ط الخ ��ام ‪,‬‬ ‫�أنبوبة اختبار ‪ ,‬زجاجة �ساعة‪,‬‬ ‫عينة من م�شتقات النفط مثل‬ ‫الكيرو�سين ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫(‪ )1-5‬تعرف على �صفات النفط الفيزيائية‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬ ‫‪ - 3‬ج ��رب ا�شتع ��ال قطرتين من النفط الخ ��ام مو�ضوعتين في زجاجة �ساع ��ة بتقريب عود ثقاب‬ ‫م�شتعل منها‪.‬‬ ‫‪ -4‬تفح� ��ص عينة الكيرو�سين‪ ,‬و�أجر عليها االختبارات ال�سابقة التي �أجريتها على عينة النفط ثم‬ ‫دون مالحظاتك في جدول‪.‬‬ ‫الخوا�ص‬

‫النفظ الخام‬

‫الكيرو�سين‬

‫اللون‬ ‫الرائحة‬ ‫اللزوجة‬ ‫اال�شتعال‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫لق ��د حب ��ى اهلل �سبحان ��ه وتعال ��ى �أر� ��ض المملك ��ة العربية‬ ‫ال�سعودي ��ة بمخزون كبي ��ر من النفط والغ ��از الطبيعي المرافق‬ ‫ال ��ذي تعتمد عليه طريقة حياة النا� ��س ب�شكل رئي�سي في البيت‬ ‫والم�صن ��ع وال�شارع فتبدلت حي ��اة النا�س م ��ن العناء‪ .‬و�شظف‬ ‫العي�ش �إلى الرخاء والرفاهية وفتحت لهم هذه الثروات الطبيعية‬ ‫�أب ��واب التنمية في مختل ��ف مجاالت العل ��م وال�صحة والزراعة‬ ‫والعم ��ران وال�صناعة حتى عمت النه�ض ��ة البالد ف�سبحان من‬ ‫�سخر لنا هذا ‪.‬‬ ‫�شكل (‪) 2-5‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪250‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫التركيب الكيميائي للنفط‪:‬‬ ‫يترك ��ب النفط الخام �أ�سا�س ًا من المواد الهيدروكربونية وهي‬ ‫عب ��ارة عن خليط من مركبات كيميائي ��ة ع�ضوية (�صلبة‪�,‬سائلة‪,‬‬ ‫غازي ��ة) ويتك ��ون كل مرك ��ب من اتح ��اد عن�ص ��ري الهيدروجين‬ ‫والكرب ��ون‪ ,‬وفي بع�ض الأحيان م ��ع عنا�صر �أخرى مثل الكبريت‪,‬‬ ‫الأك�سجي ��ن والنيتروجي ��ن لتكوي ��ن م�شتقات لمركب ��ات الكربون‬ ‫الهيدروجينية ويمكن تو�ضيح ن�سب هذه العنا�صر في الجدول‬ ‫( ‪ ) 2 -5‬بالإ�ضافة�إلى ذلك يحتوي النفط على كميات مذابة من‬ ‫الغاز الطبيعي ‪.‬‬

‫العن�صر‬ ‫كربون‬ ‫هيدروجين‬ ‫كبريت‬ ‫نيتروجين‬ ‫�أك�سجين‬

‫الن�سب‬ ‫‪84 - 87‬‬ ‫‪11 – 14‬‬ ‫‪0.4 -, 5‬‬ ‫‪0.1 - ,5‬‬ ‫‪0.4- ,1‬‬

‫جدول ( ‪ ) 2 5-‬ن�سب‬ ‫العنا�صر الأ�سا�سية للنفط‬

‫اكتب بحثا مزودا بال�صور تتحدث فيه عن طرق التنقيب عن النفط و مراحل ا�ستخراجه ؟‬

‫ال يمكن اال�ستفادة م ��ن النفط ب�صورته الخام لأنه مزيج من عدد‬ ‫كبير من المواد ولكي يكون النفط �صالحا لال�ستعمال يجب ف�صله �إلى‬ ‫�أج ��زاء لكل منها خ�صائ�ص معينة ‪ ,‬تع ��رف هذه العملية بعملية تكرير‬ ‫النفط ويمكن ح�صر �صناعة تكرير النفط بثالث عمليات رئي�سية هي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬الف�صل ‪Separation‬‬ ‫‪ -2‬التحويل ‪Conuersion‬‬ ‫�شكل (‪ ) 3 – 5‬م�صانع تكرير النفط‬ ‫‪ -3‬المعالجة �أو التنقية ‪Treatment‬‬

‫‪251‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫تكرير النفط ‪:Refining Oil‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫�أوال ‪ :‬الف�صل ‪: Separation‬‬ ‫وف ��ي هذه العملية يت ��م ف�صل مكونات الزيت الخ ��ام �إلى غازات ومقطرات خفيف ��ة ومقطرات ثقيلة فال‬ ‫ي�صحبها تغيير كيميائي ومن �أ�شهر عمليات الف�صل‪:‬‬ ‫التقطي ��ر التجزيئي واال�ستخال�ص بالمذيبات والتبريد و�سوف ندر� ��س �إحدى طرق الف�صل وهو التقطير‬ ‫التجزيئي كما يلي‪:‬‬

‫‪ -1‬التقطير التجزيئي ‪:Distillation‬‬ ‫تعتب ��ر ه ��ذه الطريقة هي الأ�سا�سي ��ة في عمليات الف�ص ��ل المختلفة حيث تف�ص ��ل الجزيئات الأخف‬ ‫بوا�سطة التبخير والتكثيف في �أبراج كبيرة للتجزئة حيث يمكن �سحب هذه المكونات من مناطق مختلفة‬ ‫من البرج وكلما كانت المكونات ذات درجات غليان �أقل كانت �أقرب �إلى �أعلى البرج ‪.‬‬ ‫كيف يعمل برج التقطير في م�صافي النفط على ف�صل مكوناته ؟‬ ‫تت�ضمن عملية تقطير النفط خطوتين �أ�سا�سيتين هما‬

‫الخطوة الأولى‪ :‬التبخير‪:‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫ي�سخن النف ��ط الخام في فرن خا�ص حيث تتحول معظم‬ ‫مكونات ��ه �إل ��ى �أبخ ��رة ويدخل المزي ��ج ال�ساخن �إل ��ى منطقة‬ ‫ف ��ي �أ�سفل برج التقطير فت�صعد الأبخ ��رة في البرج وتن�ساب‬ ‫البقايا �إلى �أ�سفل حيث تجمع على �شكل �إ�سفلت ومواد �شمعية‬ ‫غير متطايرة ‪.‬‬

‫الخطوة الثانية‪ :‬الف�صل‪:‬‬

‫�شكل (‪� ) 4 -5‬أعمدة التجزيئية‬

‫�أ – ف�ص���ل الغ���ازات ‪ :‬ت�ستمر الأبخرة في ال�صعود نتيجة ال�ستمرار عملية الت�سخين �إلى �أن ت�صل �إلى �أعلى‬ ‫الب ��رج غ ��ازات ال تتكاثف( وذلك ب�سبب عدم و�صول درجة التبريد في الب ��رج �إلى درجة تكثفها) و�أبخرة‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪252‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬ ‫وم ��واد متطايرة ذات درجات غليان منخف�ضة فتف�صل الغازات تلقائي ًا وتجمع من �أعلى البرج وكذلك تكثف‬ ‫المواد المتطايرة بالتبريد وتجميع كمكونات نفطية خفيفة ‪.‬‬ ‫ب‪ -‬ف�ص���ل ال�سوائ���ل ‪ :‬تتكث ��ف �أبخ ��رة جمي ��ع‬ ‫ال�سوائل (غير المتطايرة) بمجرد �صعودها‬ ‫�إل ��ى �أعلى البرج فبع�ضها يبد�أ بالتكثف عند‬ ‫و�صوله ��ا �إل ��ى الغ ��رف ال�سفل ��ى ف ��ي البرج‪,‬‬ ‫فالمكون ��ات الت ��ي تك ��ون درج ��ات غليانه ��ا‬ ‫عالية تتكاث ��ف قبل غيرها ( نظر ًا لأن درجة‬ ‫الح ��رارة تنخف� ��ض كلم ��ا �صعدنا �إل ��ى �أعلى‬ ‫البرج)ويمك ��ن �إخراجها م ��ن تللك المنطقة‬ ‫من البرج وجمعها ك�سوائل ثقيلة ت�ستعمل في‬ ‫�صناعة زيوت الت�شحيم ‪.‬‬

‫الأجزاء‬

‫برج التقطير‬

‫غازات‬ ‫جازولين‬ ‫(بنزين)‬ ‫كيرو�سين‬ ‫زيت ديزل‬ ‫نفط خام‬ ‫�سائل‬

‫نفط ثقيل‬ ‫التك�سير بالتقطير‬ ‫التفا�ضلي‬

‫بخار‬

‫�شكل ( ‪ ) 5 -5‬برج تقطير النفط‬

‫‪253‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫�إن المكونات الت ��ي تجمع في �أية منطقة في‬ ‫برج التقطير تكون مزيجا من عدد من المواد �إال‬ ‫�أن مث ��ل هذا المزيج يحتوي على عدد �أقل بكثير‬ ‫من الم ��واد المكون ��ة للنفط الخ ��ام ‪ .‬فالتقطير‬ ‫التجزيئ ��ي الذي يح�صل في م�صفاه النفط �إذن‬ ‫ال يف�ص ��ل المكون ��ات �إلى مواد نقي ��ة ‪ .‬وعادة ال‬ ‫نحتاج �إل ��ى ف�صل المكونات �إلى م ��واد نقية لأن‬ ‫معظم ا�ستعماالت النفط المكرر ال يتطلب ذلك‬ ‫وخا�ص ًا ا�ستعماالته كوقود وم�صدر للطاقة ‪.‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬ ‫ويمكن �إجمال نواتج تكرير النفط في الجدول التالي ‪:‬‬ ‫المواد الناتجة‬

‫عدد ذرات الكربون درجات الغليان‬

‫اال�ستخدامات‬

‫مواد غازية(ميثان‪,‬‬ ‫�إيثان ‪ ,‬بروبان‪ ,‬بيوتان)‬ ‫يمكن تحويلها �إلى‬ ‫�سائل بال�ضغط والتبريد‬

‫‪4-1‬‬

‫ت�ستعم ��ل كوقود يع ��رف ع ��ادة بالبوتوجاز‬ ‫�أقل من ‪ 35‬م‬ ‫ن�سبة �إلى �أكثر مكوناته ن�سبة وهو البيوتان ‪.‬‬

‫مقطرات خفيفة‬ ‫البنزين (جازولين)‬

‫‪10-5‬‬

‫وقود لل�سي ��ارات وتعتمد جودته كوقود على‬ ‫‪ 35‬م‪ 175-‬م ن�سب ��ة مرك ��ب �آي ��زو �أوكت ��ان ف ��ي الخليط‬ ‫المكون له وهو ما يعرف برقم الأوكتان‪.‬‬

‫مقطرات متو�سطة‬ ‫�أ‪ -‬كيرو�سين‬ ‫ب‪ -‬الديزل‬

‫‪18-10‬‬ ‫‪25-12‬‬

‫وقود للمحركات النفاث ��ة ومكائن الحراثة‬ ‫ووق ��ود لال�ستخدام ��ات المنزلي ��ة‪ ,‬ووق ��ود‬ ‫‪ 150‬م‪ 325-‬م‬ ‫لمح ��ركات الدي ��زل ( لل�شاحن ��ات وبع�ض‬ ‫‪ 210‬م‪ 360-‬م‬ ‫ال�سيارات ال�صغيرة) وفي �أغرا�ض التدفئة‬ ‫المنزلية‪.‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫مقطرات ثقيلة‬ ‫�أ‪ -‬زيوت للت�شحيم‬ ‫المازوت‬ ‫ب‪ -‬ال�شموع‬ ‫جـ ‪-‬الزفت(الإ�سفلت)‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫وقود ال�سفن – وزيوت لت�شحيم الآالت‬ ‫‪50-23‬‬ ‫‪ 170‬م‪ 700-‬م �شمع البرافي ��ن �أو فازلين و�شموع الإ�ضاءة‬ ‫والورق الم�شمع‬ ‫‪ 35‬م‪ 560-‬م‬ ‫‪40-20‬‬ ‫�أكثر من ‪� 40‬أعلى من ‪ 700‬م ولر�ص ��ف الط ��رق والم ��واد العازل ��ه للمياه‬ ‫و�أ�سطح المنازل‪.‬‬ ‫جدول ( ‪ ) 2 -5‬نواتج تكرير البترول‬ ‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪254‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫�ضع حلو ًال مبتكرة لم�شكلة تلوث الهواء بالغازات المنبعثة من ال�سيارات والم�صانع ‪.‬‬

‫(‪ :)2-5‬ف�صل الخام �إلى مكوناتة في المختبر‬

‫‪O‬‬

‫مقيا�س حرارة‬ ‫�صوف �صخري‬ ‫م�شرب بالنفط‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪255‬‬

‫حامل‬

‫ك�أ�س ماء‬ ‫للتبريد‬

‫م�صدر حراري‬

‫�شكل ( ‪) 6 -5‬‬ ‫جهاز ف�صل النفط في المختبر‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫خطوات العمل ‪:‬‬ ‫‪� -1‬ضع قطعة من ال�صوف ال�صخري في �أنبوبة الت�سخين ‪.‬‬ ‫‪� -2‬ضع ‪5‬مل من النفط الخام في الأنبوبة حتى تت�شرب قطعة‬ ‫ال�صوف ‪.‬‬ ‫‪ -3‬ركب الجهاز كما في ال�شكل ‪.‬‬ ‫‪� -4‬سخ ��ن بلط ��ف و�سجل درجة الح ��رارة التي يب ��د�أ عندها‬ ‫ال�سائل بالتكثيف في �أنبوبة االختبار ‪.‬‬ ‫‪ -5‬راق ��ب درجة الح ��رارة �أثناء عملية الت�سخي ��ن وتابع جمع‬ ‫ال�سائل حتى تقل درجة الحرارة �إلى ‪ 70‬م‪.‬‬ ‫‪ -6‬ا�ستبدل الأنبوب ب�آخر بجمع ال�سائل المتكثف عند درجات‬ ‫حرارة(‪ 120-70‬م)‪.‬‬ ‫‪ -7‬ك ��رر ه ��ذه العملية واجم ��ع ال�سائل المكث ��ف عند درجات‬ ‫حرارة (‪ 170-120‬م)‪ 220-170( ,‬م)‪ .‬تفح�ص ال�سوائل‬ ‫التي جمعتها و�سجل مالحظاتك في جدول كما يلي ‪:‬‬

‫الأدوات والمواد المطلوبة‪:‬‬ ‫نفط خام ‪� ,‬أنبوب ��ة اختبار ‪� ,‬سدادة‬ ‫من الفلين لها ثقبان‪ ,‬مقيا�س حرارة‬ ‫‪� ,‬ص ��وف �صخ ��ري ‪� ,‬أرب ��ع �أنابي ��ب‬ ‫اختبار‪� ,‬أنبوبة تو�صيل زجاجي‪ ,‬ك�أ�س‬ ‫زجاج ��ي‪ ,‬حام ��ل‪ ,‬ما�سك ‪ ,‬م�صدر‬ ‫حراري ‪.‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬ ‫اللون‬

‫درجة الحرارة‬ ‫‪ 70‬م‬ ‫‪ 120-70‬م‬ ‫‪ 170-120‬م‬ ‫‪ 220-170‬م‬

‫اال�شتعال‬

‫اللزوجة‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫ثانياً‪ -‬التحويل ‪:Conuersion‬‬ ‫ويتم فيها تحويل ال�سوائل المتكثفة الثقيلة �إلى مواد خفيفة �أقل في عدد ذرات الكربون وذلك با�ستخدام‬ ‫جـ ‪ -‬الألكلة‬ ‫ب‪ -‬التك�سير بالعامل الحافز‬ ‫�أ‪ -‬التك�سير الحراري‬

‫التك�سير الحراري ‪:Thermal cracking‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫نتيج ��ة لقلة المقطرات كالجازولين والنفثا والكيرو�سين الناتجة م ��ن عمليات التكرير وما �صاحب ذلك‬ ‫م ��ن ازدي ��اد الطلب عليها فق ��د لج�أ الكيميائي ��ون �إلى عملية التك�سي ��ر الحراري لال�ستف ��ادة من المقطرات‬ ‫الثقيلة ذات الكتل الجزيئية الكبيرة والتى يتم تحويلها �إلى جزيئات ذات كتل جزيئية �أ�صغر ‪.‬ويتطلب تك�سير‬ ‫الجزيئ ��ات ك�سر الروابط بين ذرات الكربون وهذا يحتاج �إلى طاق ��ة عالية بوجود العوامل الم�ساعدة لي�سير‬ ‫التفاعل ب�سرعة �أكبر كما �أنها ت�ؤثر على �أماكن ك�سر الروابط ومن هذه العوامل (‪ )SiO2‬و (‪.)Al2O3‬‬ ‫الم ��ادة الهيدروكربونية التالية تحتوي على ‪ 12‬ذرة كربون يمكن تحويلها �إلى عدد‬ ‫م ��ن المواد جزيئاتها تحتوي على �أقل م ��ن ‪ 12‬ذرة كربون (م�شبعة وغير م�شبعة )‬ ‫ح�سب مواقع الك�سر التالية‬ ‫–‪–C–C–C–C–C–C–C–C–C–C–C–C‬‬

‫‪3‬‬

‫‪C2H4 + C10H22‬‬

‫‪2‬‬

‫‪C6H12 + C6H14‬‬

‫‪C2H6 + C10H20‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪1‬‬

‫‪C4H8 + C8H18‬‬ ‫‪C4H10 + C8H16‬‬

‫‪256‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬ ‫ومن �أبرز فوائد التك�سير الحراري ما يلي‪:‬‬ ‫‪ -1‬زيادة كميات الجازولين الم�ستخدمة في وقود ال�سيارات ‪.‬‬ ‫‪� -2‬إنت ��اج المواد الم�شبع ��ة التي ت�ستعمل لت�سيير الآالت �أو تح�ضير م ��واد كيميائية جديدة �أما المركبات غير‬ ‫الم�شبعة فهي ذات فوائد كبيرة وخا�ص ًا في مجال البتروكيميائيات‪.‬‬ ‫‪� -3‬إنتاج الهيدروجين الم�ستخدم في �صناعة الن�شادر‪.‬‬ ‫ولق ��د تط ��ورت عملي ��ة تك�سير النف ��ط حراري ًا نظ ��را لأهمي ��ة المركبات الناتج ��ة منها ويمك ��ن القول �إن‬ ‫تق ��دم ال�صناع ��ات البتروكيميائي ��ة والم�شتق ��ات ال�صناعية للنفط يعتم ��د ب�شكل رئي�سي عل ��ى عمل وحدات‬ ‫التك�سير الحراري‪.‬‬

‫�أكتب نواتج التك�سير الحراري للمادة الهيدروكربونية التالية مبينا الرابطة التي تك�سر في كل حالة‬ ‫–‪–C–C–C–C–C–C‬‬

‫ويت ��م فيه ��ا �إزالة ال�شوائب التى ت�ؤثر عل ��ى خ�صائ�صها و تح�سين موا�صفاته ��ا كمعامل اللزوجة ومقاومة‬ ‫االك�سدة ومنع ال�صد�أ ومنع الرغاوي ثم و�ضعها في عبوات الت�سويق‪ .‬و يتم ذلك با�ستخدام‪:‬‬

‫�أ – المعالجة الكيميائية‬ ‫ب‪ -‬الهدرجة‬ ‫‪257‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫ثالثاً المعالجة �أو التنقية ‪:Treatment‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫الغاز الطبيعي ‪:Natural gas‬‬ ‫يمكن العث ��ور على الغاز الطبيعي في مجمعات في باطن‬ ‫االر�ض �إما بمفرده �أو مذابا في النفط الواقع تحت �ضغط عالي‬ ‫والغاز الطبيعي خليط من مركبات هيدروكربونية عديمة‬ ‫الل ��ون؛ �أهمه ��ا و�أكثرها ن�سبة هو غ ��از الميثان �أم ��ا الغازات‬ ‫الأخ ��رى فت�صل ن�سبتها �إلى ‪ %30‬من حجم الغاز الطبيعي في‬ ‫بع�ض �أنواعه‪ .‬ويو�ضح الجدول المقابل التركيب الغالب للغاز‬ ‫الطبيعي‪.‬وتعتم ��د ن�سبة الغ ��ازات عموما على م ��كان وطبيعة‬ ‫الروا�س ��ب الجيولوجية التي نتج منها وعلى هذا يمكن تق�سيم‬ ‫الغاز الطبيعي �إلى ق�سمين هما ‪:‬‬

‫‪ -1‬الغاز الحر (الجاف) ‪: Nonassociated gas‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫يتم ا�ستخراج هذا الن ��وع من حقول �أو مكامن غازية‬ ‫حي ��ث ال يرافق �إنت ��اج الزيت الخام؛ وي�ش ��كل الميثان فيه‬ ‫‪ %90‬والن�سب ��ة المتبقي ��ة من ��ه غ ��از البيوت ��ان والبروبان‬ ‫وتنعدم فيه المكونات التي تتكاثف ب�سهولة كالجازولين‪.‬‬

‫الغاز‬

‫الن�سبة ‪%‬‬

‫الميثان‬

‫‪90 -70‬‬

‫الإيثان‬

‫‪20-0‬‬

‫البروبان‬

‫‪20-0‬‬

‫البيوتان‬

‫‪20-0‬‬

‫ثاني �أك�سيد الكربون‬

‫‪8-0‬‬

‫�أك�سجين‬

‫‪0.2-0‬‬

‫نيتروجين‬

‫‪5-0‬‬

‫كبريتييد الهيدروجين‬

‫‪5-0‬‬

‫غازات نادرة‬

‫كميات �ضيلة‬

‫جدول ( ‪ )3 - 5‬مكونات الغاز الطبيعي‬

‫‪ -2‬الغاز المرافق ‪:Associated gas‬‬ ‫يراف ��ق �إنتاج البترول الخام قبل تقطي ��ره ويتكون من خليط من غ ��ازات هيدروكربونية مثل الميثان‬ ‫والبروب ��ان وبع� ��ض �أبخرة الجازولين مختلطة ببع�ض الغازات الأخ ��رى مثل ‪ CO2 , H2S‬وكذلك يطلق‬ ‫على هذا النوع بالغاز الرطب ‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪258‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬ ‫�أهمية الغاز الطبيعي ‪:‬‬ ‫يعتبر الغاز الطبيعي م�صدرا هاما لتوليد الطاقة الحرارية لما يمتاز به من طاقة حرارية عالية ويناف�س‬ ‫�أن ��واع الوقود الأخرى وخا�صة في المناطق ال�صناعية التي تعاني من التلوث وذلك نتيجة ل�سهولة ا�ستخدامه‬ ‫وانخفا�ض ن�سبة الملوثات الناتجة عنه حيث ي�ستخدم الميثان والإيثان كم�صدر للطاقة في وحدات �صناعية‬ ‫كثي ��رة كوح ��دة �صناعة الحديد الإ�سفنجي و�صناع ��ة الزجاج والألمونيوم والفخ ��ار والإ�سمنت‪� .‬أما البروبان‬ ‫والبيوت ��ان في�ستخدم ��ان ب�شكل كبي ��ر كوقود للأغرا�ض المنزلي ��ة وي�ستخدم الغاز الطبيع ��ي كمادة مهمة في‬ ‫ا�ستخ ��راج النف ��ط وذلك من خالل حقنه في الآبار المنتجة‪ ,‬وي�ضاف �إلى م ��ا �سبق �أنه يدخل كم�صدر مهم‬ ‫للم ��واد الأ�سا�سية التي تدخل في ال�صناعات البتروكيميائية والت ��ي �سي�أتي الحديث عنها في الف�صل القادم‬ ‫ب�إذن اهلل عز وجل‪.‬‬

‫ف�صل مكونات الغاز الطبيعي‪:‬‬

‫�شكل ( ‪)7 -5‬‬

‫م ��ا توقعات ��ك حول طبيعة الحياة على الأر� ��ض في حالة ن�ضوب النفط؟ ما م�ص ��ادر الطاقة البديلة‬ ‫التي تقترحها ؟‬ ‫كيف ت�ستمر ال�صناعات القائمة على النفط‪.‬‬

‫‪259‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫يمك ��ن ف�ص ��ل المكون ��ات الهيدروكربوني ��ة للغ ��از‬ ‫الطبيع ��ي الم�صاحب بوا�سطة التقطي ��ر التجزيئي ثم‬ ‫التبريد والإ�سالة نظ ��را لالختالف الكبير في درجات‬ ‫الغليان ‪.‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫�إن �أكثر من ‪ %95‬من الطاقة الم�ستهلكة من مختلف دول العالم م�أخوذة من م�صادر‬ ‫الغاز الطبيعي والنفط لذلك تزداد المحاوالت للبحث عن م�صادر جديدة وفي البالد الفقيرة التي‬ ‫ال ت�ستطيع �شراء النفط تظهر الحاجة للبحث عن بدائل لها ففي ال�صين والهند وهما دولتان غنيتان‬ ‫بثرواتها الحيوانية ي�ستخدم النا�س روث الحيوانات في �إنتاج غاز ي�سمى الغاز الحيوي لإنتاج الطاقة‬ ‫وهذا الغاز مزيج من عدة غازات �أهمها غاز الميثان حيث تبلغ ن�سبته فيه ‪ %50‬وي�ستخدم الغاز‬ ‫الحيوي لإنتاج الطاقة في الم�صانع وتوليد الكهرباء كما ي�ستخدم الغاز في البيوت لأغرا�ض الطبخ‬ ‫لت�سخين الماء والإنارة‪.‬‬

‫الف�صل الخام�س‬ ‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪260‬‬


‫النفط تكريره و�أهم منتجاته‬

‫الف�صل‬ ‫أ�سئلة‬ ‫�‬ ‫الخام�س‬

‫�س‪� :2‬ضع عالمة �صح (✔) �أو خط�أ(✗) �أمام العبارات مع ت�صحيح الخط�أ ‪:‬‬ ‫‪ -1‬يتميز النفط ب�أن له رائحة مقبولة عند ارتفاع ن�سبة المواد الكبريتية والنتروجينية فيه‪.‬‬ ‫‪ -2‬تف�صل المواد ذات درجات الغليان الأقل في �أ�سفل برج التقطير‪.‬‬ ‫‪� -3‬أول خطوة من خطوات تكرير النفط التنقية‪.‬‬ ‫‪ -4‬يمكن الح�صول على الهيدروجين من عملية التقطير التجزيئي للنفط‪.‬‬ ‫‪ -5‬ي�ستخدم البيوتان كم�صدر للطاقة في الأغرا�ض المنزلية‪.‬‬ ‫‪ -6‬تف�صل زيوت الت�شحيم من النفط عند درجة حرارة بين ‪ 170‬م ‪ 700-‬م‪.‬‬ ‫‪O‬‬

‫‪O‬‬

‫‪:‬‬

‫�س‪ :2‬للمادة الهيدروكربونية التالية‬

‫كيف يمكن الح�صول على ‪ C2H6 , C4H8‬مع كتابة النواتج المرافقة لكل منهما‪.‬‬ ‫�س‪ : 3‬اكتب الم�صطلح العلمي الذي يتفق مع العبارات التالية ‪:‬‬

‫�س‪ : 4‬ما المبد�أ الذي تعتمد عليه عملية تكرير النفط ؟ ار�سم الجهاز الم�ستخدم مع‬ ‫كتابة البيانات على الر�سم‪.‬‬ ‫����س‪ : 5‬رت���ب الم���واد التالي���ة تبعاً النف�صاله���ا �أو ًال في ب���رج التقطير(جازولين ‪ ,‬زفت ‪.‬‬ ‫كيرو�سين ‪ ,‬بروبان)‪.‬‬ ‫�س‪ :6‬ار�سم مخططاً يبين خطوات تكرير النفط والعمليات الم�ستخدمة في خطوة ‪.‬‬ ‫‪261‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل الخام�س‬

‫�أ – يحتوي على الهيدروكربونات البرافينية مثل �شمع البرافين ‪.‬‬ ‫ب‪ -‬عملية يتم بموجبها تحويل النفط �إلى مواد �صالحة لال�ستعمال ‪.‬‬ ‫جـ ‪ -‬يوجد على هيئة غاز حر وغاز مرافق ويعد م�صدر ًا هام ًا لتوليد الطاقة الحرارية ‪.‬‬ ‫د‪ -‬تحويل الجزيئات الكبيرة �إلى جزيئات �صغيرة في وجود عوامل م�ساعدة ‪.‬‬


‫ال�صناعات البتروكيميائية‬

‫الأهداف‬ ‫ُيتوقع منك في نهاية هذا الف�صل �أن‪:‬‬ ‫‪ -1‬تو�ضح المق�صود بال�صناعات البتروكيميائية ‪.‬‬ ‫‪ -2‬ت�شرح بالمعادالت طرق �إنتاج المواد المعتمدة على الميثان كمادة �أ�سا�سية في �إنتاجها‪.‬‬ ‫‪ -3‬ت�شرح بالمعادالت طرق �إنتاج المواد المعتمدة على الإيثان كمادة �أ�سا�سية في �إنتاجها‪.‬‬ ‫‪ -4‬ت�شرح بالمعادالت طرق �إنتاج المواد المعتمدة على البروبان كمادة �أ�سا�سية في �إنتاجها‪.‬‬ ‫‪ -5‬تبي ��ن جه ��ود المملكة في مجال ال�صناعات البتروكيميائية في �سبي ��ل التقدم العلمي والح�ضاري الذي‬ ‫ي�شهده العالم‪.‬‬

‫‪262‬‬


‫المقدمة‬ ‫من ��ذ �آالف ال�سنيي ��ن ا�ستخدم الإن�سان ما يج ��ده حوله من المواد والأ�شياء كالعظ ��ام والخ�شب وال�صوان‬ ‫والحج ��ارة ل�صنع كل م ��ا يحتاجه من الأ�شي ��اء كالم�سكن و�أدوات ال�صي ��د و�أدوات الطب ��خ‪ .‬وتدريجي ًا �أ�صبح‬ ‫الإن�س ��ان �أكثر مه ��ارة في ا�ستخدام هذه المواد وخا�ص ��ة بعد اكت�شاف النار وتعلم ��ه ا�ستخدامها ل�صنع مواد‬ ‫�أخ ��رى �أكثر فائدة فقد وجد �أن ت�سخين بع�ض �أن ��واع ال�صل�صال على النار يك�سبها �صالبة فا�ستفاد من ذلك‬ ‫ف ��ي �صن ��ع عدد م ��ن المواد التي ي�ستخدمه ��ا في حياته ولم يع ��د يقت�صر على ماهو في متن ��اول اليد لق�ضاء‬ ‫حاجاته بل �أ�صبح يطور مواد معينة لتالئم حاجاته الخا�صة والمتجددة‪ .‬فكان هذا االنتقال في �صنع الأ�شياء‬ ‫من الخ�شب �إلى الأحجار �إلى الحديد نتيجة الكت�شاف كيميائي‪.‬‬ ‫فن�ستطي ��ع �أن نق ��ول �أن لكل مرحل ��ة كيميا�ؤهاالخا�صة‪ .‬وقد‬ ‫�أنعم اهلل �سبحان ��ه وتعالى على النا�س �أجمعين باكت�شاف النفط‬ ‫(البترول)‪ ,‬ون�ستطيع �أن نتلم�س �أهميته �إذا نظرنا فيم ن�ستخدمه‬ ‫كل يوم فالمالب�س التى نرتديها‪ ,‬وال�سجاجيد التى نجل�س عليها‪,‬‬ ‫والأث ��اث الذى ن�ستخدمه‪ ,‬والأواني الم�ستخدمة لحفظ الأطعمة‬ ‫�أو ف ��ي الطب ��خ ‪ ,‬وو�سائ ��ل الموا�صالت التى نركبه ��ا والمنظفات‬ ‫والأ�صب ��اغ‪ ,‬والأ�سمدة وغيرها كثير من المواد التى نتعامل معها‬ ‫في حياتن ��ا اليومي ��ة جميعها م�صنوع ��ة من مركب ��ات كيميائية‬ ‫�شكل ( ‪)1 – 6‬الإن�سان حديث ًا‬ ‫المادة الأ�سا�سية ( الأولية ) في �صناعتها من النفط وم�شتقاته‪.‬‬

‫فكي���ف يت���م الح�صول على كل هذه المواد م���ن النفط وم�شتقاتة؟‬ ‫ماذا ن�سمي هذه ال�صناعات؟‬

‫‪263‬‬


‫ال�صناعات البتروكيميائية‬

‫�أهمية النفط وم�شتقاتة ‪:‬‬ ‫لق ��د ترك ��زت �صناع ��ة النفط في بدايته ��ا على الوق ��ود الهيدروكربوني وزي ��وت الت�شحي ��م ‪ ,‬وقد اكت�شف‬ ‫الكيميائي ��ون في بداية الق ��رن الع�شرين �أنه ب�إمكانهم ا�ستخدام المركب ��ات الهيدروكربونية (الم�شبعة وغير‬ ‫الم�شبعة) الناتجة عن التقطير التجزيئي �أو التك�سير الحراري ( البتروكيميائيات ) كمواد �أ�سا�سية(�أولية)‬ ‫ف ��ي �صناع ��ة المنتج ��ات اال�ستهالكية مثل ‪ :‬اللدائ ��ن ‪ ,‬الأ�سمدة ‪ ,‬الأ�صباغ ‪ ....‬الخ وتع ��رف هذه ال�صناعات‬ ‫المعتمدة على النفط وم�شتقاته بال�صناعات البتروكيميائية ‪.‬‬ ‫يو�ضح الجدول التالي بع�ض المواد النفطية الأولية وا�ستخدامتها‪:‬‬ ‫المواد والمركبات النفطية الأولية الم�شتقات الناتجه من المواد الأولية‬ ‫البارافينات والمواد الحلقية‬

‫منتجات بتروكيميائية نهائية‬

‫�أمثلة ‪ :‬الحرير ال�صناعي‪ ,‬المنظفات‬ ‫الأوليفينات‪� ,‬أ�سيتيلين‪ ,‬العطريات‬ ‫ال�صناعية‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫الغاز الطبيعي‬

‫غاز الميثان‪ ,‬وغاز ثاني كبريتيد‬ ‫الهيدروجين‬

‫الن�شادر‪ ,‬واليوريا‪ ,‬وحم�ض‬ ‫الكبريتيك‪ ,‬الميثانول‬

‫غازات طبيعية م�صدها معامل‬ ‫التكرير‬

‫�أ�سيتيلين ‪� ,‬أيزوبيوتان‬

‫اال�سيتات الأن�سجة ال�صناعية‬

‫غاز الإيثيان‬ ‫غاز البروبان‬ ‫غاز البيوتان‬

‫الإيثيلين‬ ‫البروبين‬ ‫البيوتين‬

‫المطاط‪ ,‬البال�ستيك‬

‫الهك�سان ‪ ,‬الهبتان ‪,‬النافثا ‪ ,‬النافثين‬ ‫البنزين (العطري )‬

‫البنتادايئين الحلقي‬ ‫(�سيكلوبنتادايئين)‬

‫الأن�سجة‬ ‫الأ�ستيرين‪ ,‬المطاط‪ ,‬الفينول‪,‬‬ ‫اال�سيتون‪ ,‬المنظفات ال�صناعية‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪264‬‬


‫ال�صناعات البتروكيميائية‬

‫ال�صناعات البتروكيميائية ‪:‬‬

‫كيف يتم تحويل المنتجات البتروكيميائية �إلى منتجات ا�ستهالكية ؟‬

‫يمر ت�صنيع البتروكيميائيات بعدة مراحل وهي‪:‬‬ ‫‪ -1‬مرحله �إنتاج البتروكيميائيات الأ�سا�سية(الأولية)‪:‬‬ ‫حي ��ث يت ��م تحويل الم�شتق ��ات النفطية الخام مثل ‪ :‬الميث ��ان ‪ ,‬الإيثان ‪ ,‬البروبان �إل ��ى بتروكيماويات‬ ‫�أ�سا�سية مثل ‪ :‬الميثانول ‪ ,‬الن�شادر ‪ ,‬الإيثليين ‪ ,‬البروبلين ‪.‬‬ ‫التى تتحول �إلى منجات �إ�ستهالكية مبا�شر ًة �أو تحول �إلى مركبات و�سطية ‪.‬‬

‫‪ -2‬مرحلة �إنتاج البتروكيميائيات الو�سطية‪:‬‬ ‫ويت ��م فيه تحوي ��ل البتروكيميائيات الأ�سا�سية �إلى منتجات و�سطية مث ��ل ‪� :‬أك�سيد الإيثليين ‪ ,‬كلوريد‬ ‫الفينيل ‪ ...‬التى تحول مبا�شرة �إلى منتجات ا�ستهالكية �أو تحول �إلى بتروكيميائيات نهائية ‪.‬‬

‫‪ -3‬مرحلة �إنتاج البتروكيميائيات النهائية‪:‬‬

‫‪ -4‬مرحلة �إنتاج المنتجات اال�ستهالكية‪:‬‬

‫و يت ��م فيها تحوي ��ل البتروكيماويات النهائية �إلى مواد ا�ستهالكية يمك ��ن ا�ستخدامها مبا�شرة في الحياة‬ ‫اليومية مثل ‪ :‬عبوات البال�ستيك ‪ ,‬الحقائب ‪ ,‬المالب�س ‪.‬‬

‫‪265‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫و يتم فيها تحويل البتروكيميائيات الو�سطية �إلى بتروكيميائيات نهائية مثل‪:‬‬ ‫مبلمر الإيثليين ‪ ,‬مبلمر البروبلين ‪ ,‬مبلمر كلوريد الفينيل ‪.‬‬


‫ال�صناعات البتروكيميائية‬ ‫ويمكن ر�ؤية هذة المواد في الجدول التالي‪:‬‬ ‫مراحل ت�صنيع البتروكيميائيات‬

‫‪1‬‬

‫�إنتاج البتروكيميائيات‬ ‫الأ�سا�سية(�أولية)‬

‫‪2‬‬

‫�إنتاج البتروكيميائيات‬ ‫الو�سطية‬

‫‪3‬‬

‫�إنتاج البتروكيميائيات‬ ‫النهائية‬

‫‪4‬‬

‫�إنتاج المنتجات‬ ‫اال�ستهالكية‬ ‫ونتيج ��ة الزدياد عدد ال�س ��كان �أ�صبحت الحاجة ما�سة �إلى المنتجات البتروكيميائية وازداد الطلب عليها‬ ‫ودخلت في مختلف المجاالت التطبيقية كال�صناعة والطب والزراعة وحلت بن�سبة كبيرة جد ًا محل مثيالتها‬ ‫المنتج ��ة م ��ن م�صادر طبيعي ��ة كالمطاط ال�صناع ��ي الذى �أ�صبح بدي�ل ً�ا للمطاط الطبيع ��ي وحلت الأ�سمدة‬ ‫الكيميائي ��ة محل بع�ض الأ�سم ��دة الطبيعية والألياف ال�صناعية التي حلت مح ��ل الحرير والقطن وال�صوف‪,‬‬ ‫وحلت اللدائن محل الخ�شب والجلد والورق وال�صفيح والمعادن ‪.‬‬

‫الف�صل ال�ساد�س‬

‫بد�أ اال�ستخ ��دام ال�صناعي للدائن عام ‪1907‬م بت�صنيع مبلمر الباكاليت‪ .‬ابحث عن �سبب ت�سميته‬ ‫بهذا اال�سم والمادة االكيميائية الداخلة في تركيبه مو�ضح ًا بالمعادالت تركيبه البنائي‪.‬‬

‫مقرر الكيمياء (‪)3‬‬

‫‪266‬‬


‫ال�صناعات البتروكيميائية‬ ‫�أمثلة لبع�ض ال�صناعات البتروكيميائية ‪:‬‬ ‫�أو ًال ‪ :‬اللدائن( البال�ستيك) ‪: polymers‬‬ ‫اللدائ ��ن �أو ما يطلق عليها المبلمرات هي م ��واد ذات كتلة جزيئية عالية جد ًا ( �ضخمة جد ًا) ‪ .‬من �أ�صل‬ ‫ع�ض