مقدمة في الكيمياء

مقدمة في الكيمياء

• الكيمياء هي دراسة المادة، تركيبها، وخصائصها، وتغيراتها.
• تهتم الكيمياء بدراسة الذرات والجزيئات، وقوى التفاعلات بينها.
• تُصنف المواد في الكيمياء بناءً على خصائصها الكيميائية والفيزيائية.
• تُعد الكيمياء أساسًا للعديد من المجالات العلمية الأخرى كالهندسة والطب والصيدلة.

أنواع المادة

• تُصنف المواد في الكيمياء إلى:
  • عناصر: مواد نقية لا يمكن تجزئتها إلى مواد أبسط.
  • مركبات: مواد مُكونة من عنصرين أو أكثر مرتبطين كيميائياً.
  • خلائط: مزيج من عنصرين أو أكثر غير مرتبطين كيميائياً.
    • خلائط متجانسة: تبدو موحدة في جميع أجزائها (مثل الماء المالح).
    • خلائط غير متجانسة: تُظهر اختلافات في التركيب أو المظهر (مثل الخليط من الرمل والماء).

التركيب الذري

• تتركب الذرات من:
  • النواة: مركز الذرة، تتكون من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة.
  • الإلكترونات: جسيمات سالبة الشحنة تدور حول النواة.
• العدد الذري هو عدد البروتونات في نواة الذرة.
• الكتلة الذرية هي مجموع البروتونات والنيوترونات في ذرة.
• يُمكن تمثيل الذرات بواسطة رمز كيميائي (مثل H لعنصر الهيدروجين).

الروابط الكيميائية

• تُجمع الذرات معاً لتكوين الجزيئات بواسطة قوى تجاذب تُسمى الروابط الكيميائية.
  • الرابطة الأيونية: تتكون بين أيون موجب (كاتيون) وأيون سالب (أنيون) بسبب تجاذب الشحنات المتقابلة.
  • الرابطة التساهمية: تتشارك الذرات في الإلكترونات لتكوين رابطة.
    • رابطة تساهمية قطبية: تختلف شدة جذب الذرات لألكترونات الرابطة مما يجعلها غير متساوية.
    • رابطة تساهمية غير قطبية: تتوزع الإلكترونات بالتساوي بين الذرات.

التفاعلات الكيميائية

• التفاعل الكيميائي هو عملية إعادة ترتيب الذرات لتكوين مواد جديدة.
• تُكتب التفاعلات الكيميائية بواسطة معادلات كيميائية توضح المواد المتفاعلة والناتجة.
  • المتفاعلات: المواد الموجودة في بداية التفاعل.
  • المنتجات: المواد الناتجة عن التفاعل.
• يتميز كل تفاعل بـ معامل لكل مادة موجودة في التفاعل لإظهار كمية المادة في التفاعل.
• قانون حفظ الكتلة ينص على أن الكتلة لا تفنى ولا تُخلق، بل تتحول من صورة لأخرى.

حالات المادة

• هناك ثلاث حالات أساسية للمادة:
  • صلبة: جزيئات مرتبة بشكل محدد ومكثف.
  • سائلة: جزيئات أكثر اضطراباً مقارنة بالصلبة، وتتدفق.
  • غازية: جزيئات منفصلة حرة الحركة.
  • بلازما: شكل من أشكال المادة تتكون من جسيمات مشحونة كهربياً (أيونات وإلكترونات).

القوى بين الجزيئات

• تحدد القوى بين الجزيئات خصائص المواد:
  • قوى فان ديرفالز: قوى ضعيفة تجذب الجزيئات مع بعضها البعض.
  • روابط هيدروجينية: نوع خاص من القوى بين الجزيئات يحدث عندما ترتبط ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة قوية (مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الفلور) بذرة أخرى قوية من نفس النوع من خلال رابطة تساهمية.

الخصائص الكيميائية

• الخصائص الكيميائية هي الخصائص التي تُلاحظ أثناء التغيرات الكيميائية.
  • الأكسدة/الاختزال: تفاعل بين مواد يفقد أو يكتسب فيها الإلكترونات.
  • تحلل: تَحَلُّل المادة إلى مواد أبسط.
  • التعادل: تفاعل بين حمض وقاعدة ينتج ملح وماء.

الخصائص الفيزيائية

• الخصائص الفيزيائية هي الخصائص التي تُلاحظ دون تغيير في تركيب المادة.
  • الكثافة: الكتلة لكل وحدة حجم.
  • النقطة المُنْتَشِرة والنقطة الغليان: تُمثل درجات الحرارة التي تتغير فيها الحالة الفيزيائية للمادة.
  • اللون: لون المادة.