كتاب الكيمياء للصف الحادي عشر (الجزء الأول) PDF
Document Details
Uploaded by MagicFourier
2018
صالح الشلالفة, رائد معالي, فراس ياسين, محمود المصري, ناصر عودة الله, جمال مسالمة, بهاء الدين ضاهر
Tags
Related
- الكيمياء الصف العاشر - كتاب الطالب PDF
- Chemical Families (Chemistry - Year 3 Past Paper PDF)
- Chemical Families: Similar Elements (Chemistry Textbook)
- Chemistry - Third Year Secondary School - Chemical Families - PDF
- كتاب الكيمياء - كتاب الطالب - الصف الحادي عشر - الفصل الأول PDF
- كتاب الكيمياء للصف األول المتوسط PDF
Summary
هذا الكتاب مخصص للصف الحادي عشر، ويتناول مبادئ الكيمياء. يغطي الكتاب أربعة وحدات، وهي: الروابط الكيميائية، الحسابات الكيميائية، المحاليل، والكيمياء الحرارية. يشتمل الكتاب على أمثلة، وأنشطة عملية، لتسهيل التعليم والتعلم.
Full Transcript
11 الجز ُء ُ ال أ َول الكيمــــــــــــــــياء العلمي والزراعي الـمــ َؤلِــفـــــون: اأ.صالح الشلالفة...
11 الجز ُء ُ ال أ َول الكيمــــــــــــــــياء العلمي والزراعي الـمــ َؤلِــفـــــون: اأ.صالح الشلالفة د.رائد معالي اأ.فراس ياسين (منسقًا) اأ.محمود المصري اأ.ناصر عودة الله اأ.جمال مسالمة اأ.بهاء الدين ضاهر قررت وزارة التربية والتعليم العالي في دولة فلسطين تدريس هذا الكتاب في مدارسها بدء ًا من العام الدراسي 2018 /2017م ال إ شراف العام د.صـبري صيــدم رئــيـــــس لــجــنـــة الـمناهــــج د.بصــري صالـح نائـب رئيـس لجـنــة المنـاهـج أ.ثــــروت زيـــــد رئـــيـــــس مـركـــــز الـمـنـاهـــج اأ.عــلي منـاصــرة مدير عام المناهج ال إ نسانيــــة الدائـــرة الفنية أ.حـازم عـجـــاج ال إ شـــــــراف ال إ داري م.مهدي اأبو علبة التصميــم الـفــنــــــــي اأ.د.حكمت هلال التحكـيــم العـلــمي اأ.رائـــــد شريــــدة التحـريـــــر اللغــــوي اأ.ســــــالم نعيـــــم الــــــــرســـومــــــــات د.سميـــة ّ نخالــــة المتابعة للمحافظات الجنوبية الطبعة ال أولى 2018م 1439 /ھ جميع حقوق الطبع محفوظة © moehe.gov.ps | mohe.pna.ps | mohe.ps حي المـاصيــون ،شــارع الـمـعـاهــد .com/MinistryOfEducationWzartAltrbytWaltlym ص.ب – 719رام الله – فلسطين هاتف | +970-2-2983280فاكس +970-2-2983250 pcdc.edu.ps | [email protected] تــقــديــم يتصــف ال إ صــلاح التربــوي باأنــه المدخــل العقلانــي العلمــي النابــع مــن ضــرورات الحالــة ،المســتند اإلــى واقعيــة النشـاأة ،ال أمــر الــذي انعكــس علــى الرؤيــة الوطنيــة المطــورة للنظــام التعليمــي الفلســطيني فــي محــاكاة الخصوصيــة الفلســطينية وال حتياجــات ال جتماعيــة، والعمــل علــى اإرســاء قيــم تعــزز مفهــوم المواطنــة والمشــاركة فــي بنــاء دولــة القانــون ،مــن خــلال عقــد اجتماعــي قائــم علــى الحقــوق والواجبــات ،يتفاعــل المواطــن معهــا ،ويعــي تراكيبهــا واأدواتهــا ،ويســهم فــي صياغــة برنامــج اإصــلاح يحقــق ال آمــال ،ويلامــس ال أمانــي، ويرنــو لتحقيــق الغايــات وال أهــداف. ولمــا كانــت المناهــج اأداة التربيــة فــي تطويــر المشــهد التربــوي ،بوصفهــا عل ًمــا لــه قواعــده ومفاهيمــه ،فقــد جــاءت ضمــن خطــة متكاملــة عالجــت اأركان العمليــة التعليميــة التعلميــة بجميــع جوانبهــا ،بمــا يســهم فــي تجــاوز تحديــات النوعيــة بــكل اقتــدار ،وال إ عــداد لجيــل قــادر علــى مواجهــة متطلبــات عصــر المعرفــة ،دون التــورط باإشــكالية التشــتت بيــن العولمــة والبحــث عــن ال أصالــة وال نتمــاء، وال نتقــال اإلــى المشــاركة الفاعلــة فــي عالــم يكــون العيــش فيــه اأكثــر اإنســانية وعدالــة ،وينعــم بالرفاهيــة فــي وطــن نحملــه ونعظمــه. ومــن منطلــق الحــرص علــى تجــاوز نمطيــة تل ّقــي المعرفــة ،وصــو ًل لمــا يجــب اأن يكــون مــن اإنتاجهــا ،وباســتحضار وا ٍع لعديــد المنطلقــات التــي تحكــم رؤيتنــا للطالــب الــذي نريــد ،وللبنيــة المعرفيــة والفكريّــة المتوخّ ــاة ،جــاء تطويــر المناهــج الفلســطينية وفــق رؤيــة محكومــة باإطــار قوامــه الوصــول اإلــى مجتمــع فلســطيني ممتلــك للقيــم ،والعلــم ،والثقافــة ،والتكنولوجيــا ،وتلبيــة المتطلبــات الكفيلــة بجعــل تحقيــق هــذه الرؤيــة حقيقــة واقعــة ،وهــو مــا كان لــه ليكــون لــول التناغــم بيــن ال أهــداف والغايــات والمنطلقــات والمرجعيــات ،فقــد تاآلفــت معرفيــا وتربو ًيــا وفكر ًيــا. وتكاملــت؛ ليكــون النتــاج تعبيـ ًـرا عــن توليفــة تحقــق المطلــوب ً ث ّمــة مرجعيــات تؤطّــر لهــذا التطويــر ،بمــا يعـ ّزز اأخــذ جزئيــة الكتــب المقــر ّرة مــن المنهــاج دورهــا الماأمــول فــي التاأســيس لتــوازن اإبداعــي خـ ّلاق بيــن المطلــوب معرف ّيــا ،وفكر ّيــا ،ووطن ّيــا ،وفــي هــذا ال إ طــار جــاءت المرجعيــات التــي تــم ال ســتناد اإليهــا ،وفــي طليعتهــا لتوجــه الجهــد ،وتعكــس ذاتهــا علــى وثيقــة ال ســتقلال والقانــون ال أساســي الفلســطيني ،بال إ ضافــة اإلــى وثيقــة المنهــاج الوطنــي ال أول؛ ّ مجمــل المخرجــات. ومــع اإنجــاز هــذه المرحلــة مــن الجهــد ،يغــدو اإزجــاء الشــكر للطواقــم العاملــة جميعهــا؛ مــن فــرق التاأليــف والمراجعــة ،والتدقيــق، وال إ شــراف ،والتصميــم ،وللجنــة العليــا اأقــل مــا يمكــن تقديمــه ،فقــد تجاوزنــا مرحلــة الحديــث عــن التطويــر ،ونحــن واثقــون مــن تواصــل هــذه الحالــة مــن العمــل. وزارة التربية والتعليم العالي مــركــز الــمـنـاهـج الفلسطينية اآب 2017 / مقدمة تحــرص وزارة التربيــة والتعليــم العالــي الفلســطينية علــى مواكبــة التطــورات العلميــة ،والمعرفيــة ،والتكنولوجيــة المتســارعة فــي مختلــف المجــال ت ،ومــن اأجــل النهــوض بالعمليــة التعليميــة التعلّميــة ،عملــت علــى تطويــر المناهــج التعليميــة وتحديثهــا ،ولقــد حرصنــا فــي اإعــداد كتــاب الكيميــاء للصــف الحــادي عشــر علــى اعتمــاد ال أنشــطة التفاعليــة ،والعمليــة ،وال ســتدل لية؛ ل إ تاحــة الفرصــة للطلبــة للتفاعــل مــع المــادة ،وممارســة عمليــات التعلــم المختلفــة ،كالملاحظــة ،والتصنيــف ،والقيــاس ،والتجريــب ،وال ســتنتاج ،وتفســير الظواهــر ،والمشــاهدات المختلفــة. ولقــد راعينــا عــرض موضوعــات الكتــاب بطريقــة متسلســلة ومترابطــة اأفق ّيــا وعمود ّيــا ،وبمــا ينســجم والخطــوط العريضة للمنهاج ،وق ّســمت موضوعاتــه اإلــى جزئيــن ،حيــث اشــتمل الجــزء ال أول علــى اأربــع وحــدات ،هــي: الوحــدة ال أولــى( :الروابــط الكيميائيــة) التــي تشــتمل علــى الروابــط ال أوليــة بيــن الــذ ّرات (ال أيونيــة ،والتســاهمية ،والفلزيــة) ،واأشــكال الجزيئــات، والروابــط الثانويــة (قــوى التجــاذب بيــن الجزيئــات) ،وتكمــن اأهميــة هــذه الوحــدة فــي تفســير الخــواص المختلفــة للمــواد ،والتنبــؤ بهــا. الوحــدة الثانيــة( :الحســابات الكيميائيــة) :حرصنــا فــي هــذه الوحــدة علــى تبيــان اأهميــة الحســابات الكيميائيــة فــي تحديــد الصيغــة الجزيئيــة يضا حســاب المــردود المئوي للمركبــات الكيميائيــة ،ونســب العناصــر المكونــة لهــا ،وحســاب ك ّميــات المــواد الداخلــة فــي التفاعــل ،والناتجة عنه ،واأ ً لنواتــج بعــض التفاعــلات عمل ّيــا. الوحــدة الثالثــة( :المحاليــل) :جــاءت هــذه الوحــدة فــي فصليــن ،يتنــاول الفصــل ال أول اأنــواع المحاليــل ،وعمليــة ال إ ذابــة ،بينمــا يتنــاول الفصــل الثانــي تركيــز المحاليــل ،وبعــض خواصهــا الجامعــة ،وتكمــن اأهميــة هــذه الوحــدة فــي اإكســاب الطلبــة المهــارات العمليــة فــي تحضير المحاليــل بتراكيز مختلفــة ،وتفســير بعــض الظواهــر المرتبطــة بهــا. الوحــدة الرابعــة( :الكيميــاء الحراريــة) :تناولــت المفاهيــم ال أساســية فــي الكيميــاء الحراريــة ،والتعــرف اإلــى القانــون ال أول فــي الديناميــكا الحراريــة، وحســاب الحــرارة المصاحبــة للتفاعــلات الكيميائيــة بطــرق عــدة. ولقــد ختمنــا كل وحــدة دراســية بمواضيــع علميــة ثقافيــة ،تب ّيــن الجــزء اليســير مــن ال أهميــة الحياتيــة لعلــم الكيميــاء تحــت عنــوان (الكيميــاء والتكنولوجيــا والمجتمــع) ،وانطلا ًقــا مــن رغبتنــا ال أكيــدة فــي اأن يكــون هــذا الكتــاب علــى الصــورة الفُضلــى ،فاإننــا ناأمــل مــن المشــرفين التربوييــن والمعلميــن والمجتمــع المحلــي ،تزويدنــا بملاحظاتهــم الق ّيمــة؛ حتــى يتســنى لنــا تطويــر هــذا الكتــاب وتحســينه. وفي الختام ،نرجو من الله اأن نكون قد ُوفِقنا في وضع محتويات هذا الكتاب؛ لما فيه خدمة طلبتنا ومعلمينا ال أعزاء. والله ولي التوفيق المؤلفون المحتويات الروابط الكيميائية2....................................................................... 1.1الروابط الكيميائية واأنواعها4.................................................................................. الوحدة ال أولى 2.1الروابط ال أولية5............................................................................................ (العلمي والزراعي) 3.1الكهروسالبية وقطبية الرابطة14.................................................................................. 4.1اأشكال الجزيئات16........................................................................................ 5.1قطبية الجزيء20........................................................................................... 6.1الروابط الثانوية ( قوى التجاذب بين الجزيئات)22.................................................................. الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع 27................................................................................ اأسئلة الوحدة28................................................................................................ الحسابات الكيميائية31................................................................. 1.2المعادلة الكيميائية ومفهوم المول33....................................................................... الوحدة الثانية (العلمي والزراعي) الصيغة ال أولية ّ والصيغة الجزيئية للمركبات الكيميائية35..................................................... ّ 2.2 3.2الحسابات الكيميائية المبنية على المعادلة الكيميائية الموزونة41........................................... 4.2المادة المحددة للتفاعل47........................................................................... 5.2المردود المئوي للتّفاعلات الكيميائية51...................................................................... الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع 54................................................................................. اأسئلة الوحدة55....................................................................................... المحاليل58.................................................................................... الفصل ال أول :اأنواع المحاليل وعمل ّية ال إ ذابة60...................................................................... 1.1.3اأنواع المحاليل61........................................................................................ 2.1.3عمل ّية ال إ ذابة وحرارة المحلول63............................................................................... 3.1.3الذائبية67.............................................................................................. الوحدة الثالثة (العلمي والزراعي) 4.1.3قواعد الذائب ّية71......................................................................................... اأسئلة الفصل75................................................................................................ الفصل الثاني :تركيز المحاليل وخواصها الجامعة77.................................................................... 1.2.3طرق التعبير عن تركيز المحاليل78............................................................................ 2.2.3التخفيف84............................................................................................. 3.2.3الخواص الجامعة للمحاليل غير ال أيونية86..................................................................... الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع 94................................................................................. اأسئلة الفصل96................................................................................................ اأسئلة الوحدة97................................................................................................. الكيمياء الحراريّة99............................................................................. 1.4مفاهيم اأساس ّية في الكيمياء الحراريّة101......................................................................... 2.4اأنواع ال أنظمة الحراريّة105.................................................................................... الوحدة الرابعة 3.4حرارة التفاعل الكيميائي107.................................................................................. (العلمي) 4.4قياس حرارة التفاعل111...................................................................................... 5.4طرق التعبير عن حرارة التفاعل113.............................................................................. 6.4قانون هس 121............................................................................................ الكيمياء والتكنولوجيا والمجتمع 126............................................................................... اأسئلة الوحدة128............................................................................................... المراجع 131.................................................................................................. B تتفاوت المواد في خصائصها الفيزيائية والكيميائية، فما الذي َيجعل المواد من حولنا َتمتاز بخصائصها ال ُمتنوعة؟ 2 الروابط الكيميائية ()Chemical Bonds َتعلّمــت التوزيــع ال إ لكترونــي لــذ ّرات العناصــر فــي صفــوف ســابقة ،وعرفــت ترتيــب العناصــر فــي الجــدول الــدوري ،هــذه المعرفــة ستســاعدك فــي فهــم الروابــط الكيميائيــة بيــن الــذ ّرات.فكيــف ُيف ّســر التوزيــع ال إ لكترونــي نــوع الروابــط التــي تكونهــا الــذ ّرة؟ ومــا الــذي يدفــع ذ ّرات العناصــر للارتبــاط بعضهــا مــع بعــض؟ ومــا البنــاء الــذي ُتشـكّله عنــد ارتباطهــا؟ هــذه التســاؤل ت ،وغيرهــا ســتتمكن مــن ال إ جابــة عنهــا بعــد دراســتك هــذه الوحــدة ،وســتكون قــاد ًرا علــى تحقيــق النتاجــات ال آتيــة: تفسير خصائص المركّبات والمواد ،اعتما ًدا على مفهوم الروابط الكيميائية. تصميم اأشكال فراغية لبعض الجزيئات ،باستخدام نماذج الذ ّرات ،ومواد من البيئة. َتوظيف قوى التجاذب بين الجزيئات في فهم اآلية عمل المنظّفات الكيميائية الصابونية ،واستخلاص بعض المواد الغذائية من مواد خام. وبعد دراستك هذه الوحدة ،ستكون قاد ًرا على اأن: َتتع َرف مفهوم الرابطة الكيميائية. 1 تُمثّل الروابط ال أيونية والتساهمية ،باستخدام تركيب لويس. 2 َتستنتج بعض خصائص المركّبات ال أيونية. 3 فسر الخصائص الفيزيائية للفلزات ،اعتما ًدا على مفهوم الرابطة الفلزية. تُ ِ 4 تُقارن بين ُقطبية الروابط ،اعتما ًدا على قيم الكهروسالبية. 5 َ 6تستخدم اأشكال لويس ،ونظرية تنافر اأزواج اإلكترونات التكافؤ؛ لتحديد اأشكال الجزيئات الفراغية. 7تُق ّرر ُقطبية الجزيء ،اعتما ًدا على قطبية الرابطة ،وشكل الجزيء. 8تُم ِيز قوى التجاذب الرئيسة بين الجزيئات. َ 9تربط بين قوى التجاذب والخصائص الفيزيائية للمادة. 3 ( :)1.1الروابط الكيميائية و أانواعها (:)Types of Chemical Bonds تتواجــد الغــازات النبيلــة علــى شــكل ذ ّرات مســتقلة؛ ل أ ّن تركيبهــا ال إ لكترونــي مســتقر ،بينمــا ترتبــط ذ ّرات العناصــر ال أخــرى بعضهــا مــع بعــض اأو مــع غيرهــا؛ بهــدف الوصــول اإلــى حالــة اأكثــر اســتقرا ًرا مــن تواجدهــا بشــكل منفــرد.فمــا علاقــة التوزيــع ال إ لكترونــي باســتقرار الــذ ّرة؟ وكيــف تتك ـ ّون الروابــط؟ ومــا اأنواعهــا؟ لتتمكــن مــن ال إ جابــة عــن هــذه التســاؤل ت ،نَ ِف ـ ِذ النّشــاط ال آتــي: نشاط ( :)1التوزيع إ ال لكتروني ،واستقرار الذ ّرة: لديك رموز العناصر ال آتية. 11Na ، 8O ، 10Ne : إالكترونات التكافؤ: هي اإلكترونات المستوى اكتب التوزيع ال إ لكتروني لذ ّرة كل عنصر. -1 ال أخير. ارسم اإلكترونات التكافؤ على شكل نقاط حول رمز كل عنصر. -2 اأ ّي من ذ ّرات العناصر تركيبها ال إ لكتروني مستقر ،واأيّها غير مستقر؟ -3 كيف يمكن اأن تصل ذ ّرات العناصر غير المستقرة اإلى توزيع اإلكتروني مستقر؟ -4 قاعدة الثمانية (:)Octet Rule لعلــك ل حظــت اأ ّن ل إ لكترونــات التكافــؤ دو ًرا مه ّمــا فــي تحديــد مــدى اســتقرار الــذ ّرات ،واأ ّن الــذ ّرات تســعى للوصــول اإلــى تركيــب تســعى الــذ ّرة لمــلء مســتواها ال أخيــر اإلكترونــي يشــبه تركيــب الغــاز النبيــل بتكويــن روابــط ،عــن طريــق فقــد بثمانيــة اإلكترونــات؛ مــن اأجل الوصول اإلــى حالــة ال ســتقرار. ال إ لكترونــات اأو كســبها ،اأو المشــاركة بهــا. وتسـ ّمى الروابــط الكيميائيــة التــي تنشـاأ بيــن الــذ ّرات اأو ال أيونــات الروابــط ال أوليــة ،بينمــا تسـ ّمى الروابــط التــي تتكـ ّون بيــن ذ ّرات الغــازات النبيلــة اأو بيــن الجزيئــات الروابــط الثانويــة ،وهــي قــوى ربــط ضعيفــة ،مقارنــة بالروابــط ال أوليــة. رمز لويس: تس ّمى الطريقة التي ُمثِلت بها اإلكترونات التكافؤ حول رموز العناصر في النشاط السابق رمز لويس لذ ّرات العناصر ،حيث يمثّل رمز العنصر النواة وال إ لكترونات الداخلية للذ ّرة ،بينما تمثّل النقاط حول رمز العنصر اإلكترونات التكافؤ ،والجدول ( )1يوضح رمز لويس لذ ّرات بعض العناصر واأيوناتها. 4 الجدول ( :)1رمز لويس لذ ّرات بعض العناصر واأيوناتها 16 ارسم رمز لويس لكل من ال آتيةS2- ، 13Al3+ ، 19K ، 15P : سؤال ( :)2.1الروابط ال أولية (:)Primary Bonds يعتمد نوع الرابطة ال أولية على التوزيع ال إ لكتروني لل ّذرات المرتبطة ،حيث ُتص َنف الروابط ال أولية اإلى ثلاثة اأن ّواع ،هي :ال أيونية ،والتساهمية ،والفلزية. أاو ًل :الرابطة ال أيونية (:)The Ionic Bond ُت َع ّد عملية انتقال ال إ لكترونات بين الذ ّرات المك ّونة للرابطة المبداأ ال أساسي في فهم الرابطة ال أيونية ،فكيف َتتك ّون الرابطة ال أيونية؟ وكيف تُمثّل بطريقة لويس؟ لمعرفة ذلك ،نَ ِف ِذ النّشاط ال آتي: 5 نشاط ( :)2تكوين كلوريد الصوديوم: َتاأمل الشكل ال آتي ،ث ّم اأجب عن ال أسئلة التي تليه: -1اأ ّي من الذرتين تفقد اإلكترونات؟ وما ال أيون المتك ّون؟ -2اأ ّي من الذرتين تكسب اإلكترونات؟ وما ال أيون المتك ّون؟ -3كيف يرتبط اأيون الصوديوم مع اأيون الكلور؟ ـض ذ ّرات العناصــر الفلزيــة ،كالصوديــوم اأثنــاء تفاعلاتهــا اإلكترونــات َتكافئهــا ،مك ّونــة تفقــد بعـ ُ اأيونــات موجبــة ( ،)Cationsشــحنتها مســاوية لعــدد ال إ لكترونــات التــي تفقدهــا ،فــي حيــن تميــل بعــض ذ ّرات العناصــر اللافلزيــة ،كالكلــور اإلــى كســب ال إ لكترونــات ،مك ّونـ ًة اأيونــات ســالبة ( ،)Anionsشــحنتها مســاوية لعــدد ال إ لكترونــات التــي تكســبها ،وبمــا اأ ّن الشــحنات المختلفــة َتتجــاذب ،فـ إا ّن اأيــون الصوديــوم الموجــب ( َ )Na+يتجــاذب كهربائ ّيــا مــع اأيــون الكلــور الســالب ( ــــ ،)Clفيتكــون المركّــب ال أيونــي كلوريــد الصوديــوم .NaClوتُعـ َرف الرابطــة ال أيونيــة :باأن ّهــا رابطــة كيميائيــة َتن ُتــج عــن التجــاذب الكهروســتاتيكي بيــن اأيونــات موجبــة واأيونــات ســالبة. تعلمت كيفية رسم رمز لويس للعناصر واأيوناتها.ولمعرفة شكل لويس للمركّبات ال أيونية ،ادر ِ س المثال ال آتي: مثال ( :)1مثّل ارتباط ذ ّرات العناصر في كل من ،K2S ،NaF :باستخدام شكل لويس. الحل: َمثّل الرابطة ال أيونية ،باستخدام شَ كل لويس لكل من. CaCl2 ، Al2O3 : سؤال 6 صيغ المركّبات ال أيونية: ُي َع َبــر عــن المركّبــات ال أيونيــة بصيــغ رمزيــة ،تُبيــن اأنــواع ال أيونــات المكّونــة لهــا ،واأعدادهــا باأبســط نســبة عدديــة ،و ُيراعــى عنــد كتابــة الصيغــة الكيميائيــة للمركّــب ال أيونــي اأن يكــون متعــاد ًل كهربائ ّيــا. وتتكــون ال أيونــات مــن ذ ّرة واحــدة فقــط (اأيونــات العناصــر) ،كمــا فــي الجــدول ( ،)2اأو مــن ذ ّرات متعــددة تُســ ّمى مجموعــات اأيونيــة ،كمــا فــي الجــدول (.)3 الجدول ( :)3رموز بعض المجموعات ال أيونية واأسماؤها الجدول ( :)2رموز اأيونات بعض العناصر واأسماؤها ال سم المجموعة الشحنة ال سم الشحنة ال أيون اأمونيوم 1+ NH4+ ليثيوم 1+ Li+ بيرمنغنات 1- MnO4- صوديوم 1+ Na+ سيانيد 1- CN - بوتاسيوم 1+ K+ نترات 1- NO3- مغنيسيوم 2+ Mg2+ نتريت 1- NO2- كالسيوم 2+ Ca2+ كربونات هيدروجينية 1- HCO3- باريوم 2+ Ba2+ اإيثانوات(اأسيتات) 1- CH3COO - األمنيوم 3+ Al3+ هيدروكسيد 1- OH- فلوريد 1- F- كلورات 1- ClO3- كلوريد 1- Cl- كبريتيت 2- SO32- بروميد 1- Br- كبريتات 2- SO42- اأيوديد 1- I- كرومات 2- CrO42- هيدريد 1- H- دايكرومات 2- Cr2O72- اأكسيد 2- O2- اأوكسال ت 2- C2O42- كبريتيد 2- S2- كربونات 2- CO32- فوسفيد 3- P3- فوسفات 3- PO43- نيتريد 3- N3- 7 مثال( :)2اكتب الصيغة الكيميائية للمركّبين ال أيونيين :اأكسيد الكالسيوم ،وهيدروكسيد الباريوم. الحل: -اأكسيد الكالسيوم يتكون من :اأيون ال أكسجين ،O2-واأيون الكالسيوم . Ca2+ ولكتابة صيغة المركّب ال أيوني ل أكسيد الكالسيوم باأبسط نسبة عددية ،بحيث يكون متعاد ًل كهربائ ّيا، نستخدم طريقة الضرب التبادلي للقيم العددية التي تمثل الشحنات باأبسط نسبة عددية. وبالتالي ،تكون صيغة اأكسيد الكالسيوم هي: -الصيغة الكيميائية لهيدروكسيد الباريوم: اكتب الصيغة الكيميائية للمركّبات ال أيونية ال آتية: سؤال -1كبريتيد الصوديوم. العناصــر التــي لهــا اأكثــر مــن -2نترات الكروم (.)III شــحنة (رقــم تاأكســد) ،كمــا فــي الحديــد ،والكــروم... -3بيرمنغنات البوتاسيوم. يشــار اإلــى رقــم تاأكســدها برقــم -4كرومات ال أمونيوم. رومانــي بعــد اســم العنصــر، فمثــلا ً اأكســيد النحــاس ()I صيغتــه .Cu2O خصائص المركّبات ال أيونية: كبيرا من ال أيونات الموجبة والسالبة توجد المركّبات ال أيونية عادة على شكل بناء بلوري يض ّم عد ًدا ً يوضح البناء البلوري لكلوريد الصوديوم .NaCl في نظام هندسي دقيق ،والشكل (ّ )1 8 وتُســتخدم المركّبــات ال أيونيــة فــي تطبيقــات عــدة ،منهــا :تحضيــر بعــض العناصــر ،والطــلاء الكهربائــي؛ ل متلاكهــا مجموعــة مــن الخصائــص، وللتعـ ّرف اإلــى بعــض هــذه الخصائــص ،نَ ِفـ ِذ النّشــاط ال آتــي: الشكل ( :)1البناء البلوري لكلوريد الصوديوم نشاط ( :)3بعض خصائص المركّبات ال أيونية: المواد وال أدوات: ملــح كلوريــد الصوديــوم ،NaClومــاء مقطّــر ،وزيــت ،واأن ّابيــب اختبــار ،ومصــدر كهربائــي ،واأســلاك توصيــل ،واأقطــاب جرافيــت ،وكاأس زجاجــي ،وماســك ،وجهــاز فولتميتــر. خطوات العمل: َضع قليلًا من الملح في اأنبوب اختبار يحتوي على الماء المقطّر ،ثم ح ّرك ال أنبوب بلطف ،ماذا -1 تُلاحظ؟ َضع قليلًا من الملح في اأنبوب اختبار يحتوي على الزيت ،ثم ح ّرك ال أنبوب بلطف ،ماذا تُلاحظ؟ -2 ضع قطبين من الجرافيت في ملح كلوريد الصوديومَ ،و ِص ْل كلّا منهما بمصدر كهربائي وجهاز -3 فولتميتر ،ماذا تلاحظ؟ وضع اأقطاب الجرافيت فيَضع في الكاأس كمية من الماء المقطّر ،ثم اأ ِذب فيه كمية من الملحَ ، -4 محلول الملحَ ،و ِص ْل ُهما بمصدر كهربائي وجهاز الفولتميتر ،ماذا تُلاحظ؟ اكتب خصائص المركّبات ال أيونية التي توصلت اإليها من خلال النشاط. 9 قضية للبحث :توجد المركّبات ال أيونية على شكل بلورات ذات اأشكال هندسية متعددة ،تعاون مع زملائك في اإعداد تقرير؛ لتتعرف اإلى بعض اأشكال هذه البلورات ،بالرجوع اإلى المصادر المتوافرة. ثان ًيا :الرابطة التساهمية (التشاركية) (:)The Covalent Bond عرفــت اأ ّن الرابطــة ال أيونيــة تنشـاأ مــن تجــاذب اأيونــات الفلــزات الموجبــة باأيونــات اللافلــزات الســالبة الناتجــة عــن فقــد ال إ لكترونــات اأو كســبها ،فكيــف ترتبــط ذ ّرات العناصــر اللافلزيــة بعضهــا مــع بعــض؟ للاإ جابــة عــن هــذا التســاؤل ،نَ ِف ـ ِذ النّشــاط ال آتــي: نشاط ( :)4الرابطة التساهمية: اكتب رمز لويس لكل من ذ ّرات العناصرال آتية. 7N ، 8O ، 9F : -1 اإذا علمت اأ ّن العناصر السابقة تتواجد على شكل جزيئات ثنائية الذ ّرة ،ب ّين كيف تصل كل ذ ّرة في -2 الجزيء لوضع ال ستقرار؟ باستخدام النماذج الذريةَ ،مثِلِ الرابطة في كل جزيء. -3 ما عدد اأزواج ال إ لكترونات المشتركة بين الذرتين في كل جزيء؟ -4 صنّف الرابطة بين كل ذرتين في الجزيء الواحد ،وفقًا لعدد اأزواج ال إ لكترونات المشتركة بينهما. -5 لعلــك ل حظــت اأ ّن الرابطــة المتكونــة بيــن الذرتيــن فــي الجــزيء الواحــد تتــم عــن طريــق مشــاركة ـاء علــى عــدد اأزواج ال إ لكترونــات المك ِونــة للرابطــة ،تــم تصنيــف كل ذ ّرة بعــدد متســا ٍو مــن ال إ لكترونــات ،وبنـ ً الرابطــة التســاهمية اإلــى اأحاديــة ،وثنائيــة ،وثلاثيــة ،ويمثّــل عــدد اأزواج ال إ لكترونــات المشــتركة بيــن الذرتيــن رتبــة الرابطــة.فالرابطــة التســاهمية فــي جــزيء H2رابطــة اأحاديــة ،رتبتهــا = 1؛ ل أن ّهــا تتكــون مــن زوج مــن ال إ لكترونــات الرابطــة التــي يمكــن تمثيلهــا بنقطتيــن ( ،):اأو بخــط قصيــر ( _ ) ،كمــا هــو مب ّيــن اأدنــاه. 10 اأكمل الجدول ال آتي: سؤال عدد أازواج ال لكترونات عدد إ رتبة الرابطة ال لكترونات المك ِونة المشتركة في تكوين إ الجزيء التساهمية للرابطة التساهمية الرابطة التساهمية شكل لويس لبناء الجزيئات: َتعلمــت طريقــة لويــس فــي َتمثيــل رمــوز ذ ّرات العناصــر والمركبــات ال أيونيــة ،فكيــف يمكــن تمثيــل المركّبــات الجزيئيــة بطريقــة لويــس؟ للاإ جابة عن هذا التساؤل ،تم ّعنِ المثال ال آتي: مثال ( :)3ارسم شكل لويس لـلجزيء .CHCl3 الحل: 1 = 1 ×1 H 4 = 4 ×1 C 21 = 7 ×3 Cl -1نحسب مجموع اإلكترونات التكافؤ لجميع ذ ّرات العناصر المك ِونة للجزيء. 26 المجموع -2نحــدد الــذ ّرة المركزيــة فــي الجــزيء ،وهــي ذ ّرة الكربــون فــي هــذه الحالــة، ونُــو ِزع الــذ ّرات ال أخــرى (الطرفيــة) حولهــا. الذ ّرة المركزية :هي الذ ّرة التي تشكل اأكبر عدد من الروابط التساهمية مع الذ ّرات الطرفية. 11 -3نربط الذ ّرة المركزية بكل ذ ّرة طرفية ،بزوج من ال إ لكترونات ،وبذلك نحتاج اإلى 8 = 2 × 4اإلكترونات. -4نحســب عــدد ال إ لكترونــات ال ُمتبقيــة ،بطــرح عــدد ال إ لكترونــات التــي اس ـ ُتخدمت فــي الروابــط مــن المجمــوع الكلي ل إ لكترونات التكافؤ = 18 = 8 – 26اإلكترونًا. -5نُــو ّزع ال إ لكترونــات المتبقيــة علــى الــذ ّرات الطرفيــة ،بحيــث يصــل عــدد ال إ لكترونــات حــول كل ذ ّرة اإلــى ثمانيــة اإلكترونــات ،و ُيســتثنى مــن ذلــك ذ ّرة الهيدروجيــن التــي تكتفــي باإلكترونيــن فقــط. -6نحســب مــا تبقــى مــن مجمــوع اإلكترونــات التكافــؤ ،ونضعهــا علــى الــذ ّرة المركزيــة علــى شــكل اأزواج مــن ال إ لكترونــات غيــر الرابطــة ،وفــي المركّــب الحالــي لــم يتب ـ َق اأيــة اإلكترونــات. -7نتاأكــد اأ ّن كل ذ ّرة فــي الجــزيء ُمحاطــة بثمانيــة اإلكترونــاتَ ،تب ًعــا لقاعــدة الثمانيــة ،كمــا هــو الحــال فــي هــذا الجــزيء ،وبذلــك يكــون الشــكل المب َيــن اأعــلاه هــو المطلــوب. -8اإذا بقيــت الــذ ّرة المركزيــة َتحــوي اأقــل مــن ثمانيــة اإلكترونــات ،نُكـ ّون روابــط اإضافيــة بينهــا وبيــن ذ ّرة اأو اأكثــر مــن الــذ ّرات الطرفيــة القــادرة علــى تكويــن اأكثــر مــن رابطــة اأحاديــة؛ للوصــول اإلــى قاعــدة الثمانيــة مــا اأمكــن.وقــد تشـ ّذ الــذ ّرة المركزيــة عــن قاعــدة الثمانيــة ،كمــا فــي الجزيئــات.PCl5 ،BeCl2 : أازواج ال إ لكترونات غير لديك الجزيئات ال آتية.BH3 ،NF3 ،CO2 ، HCN : سؤال الرابطة: هي اأزواج اإلكترونات التكافؤ -1ارسم شكل لويس لكل منها. التي لم تستخدمها الذ ّرة في -2ما رتبة الرابطة التساهمية بين الذ ّرات في كل من HCNو CO2؟ تكوين الروابط. -3ما عدد اأزواج ال إ لكترونات غير الرابطة حول الذ ّرة المركزية في كل من NF3 :و BH3؟ و ُه َنــاك شَ ــكل اآخــر مــن اأشَ ــكال الروابــط التســاهمية ،تُ َقــدم فيهــا اإحــدى الذ ّرتيــن زوج ال إ لكترونــات المكـ ّون للرابطــة ،و ُتسـ ّمى الرابطــة التســاهمية فــي هــذه الحالــة الرابطــة التناســقية ،ومثــال ذلــك :الرابطــة المتكونــة بيــن ذ ّرة ال أكســجين الموجــودة فــي جــزيء المــاء واأيــون ، H+حيــث َينتــج اأيــون الهيدرونيــوم ،كمــا هــو مب َيــن فــي الشــكل المجــاور: 12 ثال ًثا :الرابطة الفلزية (:)The Metallic Bond تدخــل الفلــزات فــي تكويــن كثيــر مــن المــواد المفيــدة للاإ نســان ،فصناعــة الســيارات والطائــرات، واأدوات الطعــام المعدنيــة ،واأســلاك توصيــل الكهربــاء ،مــا هــي اإل جــزء يســير مــن ال ســتخدامات الج ّمــة للفلــزات ،ونحــن نعتمــد علــى خصائصهــا المتنوعــة؛ للاســتفادة منهــا فــي المجــال ت المختلفــة. يعــود ال ختــلاف فــي خصائــص الفلــزات اإلــى نــوع خــاص مــن الروابــط الكيميائيــة التــي تمتــاز بهــا، فــذ ّرات الفلــز ترتبــط ببعضهــا بروابــط فلزيــة قويــة مكونــة ُب ْن َيــة شــبكية ضخمــة ،حيــث تنش ـاأ قــوة تجــاذب كهربائــي بيــن اأيونــات ذ ّرات الفلــزات واإلكترونــات التكافــؤ ضعيفــة ال رتبــاط باأنويتهــا ،مشــكّلة ســحابة اإلكترونيــة تتحــرك حــول جميــع ال أنويــة ،وكاأ ّن ذ ّرات الفلــزات عبــارة عــن اأيونــات موجبــة تســبح فــي بحــر ويفســر هــذا البحــر مــن ال إ لكترونــات الخصائــص المتنوعــة ّ مــن ال إ لكترونــات ،كمــا يوضــح الشــكل(،)2 للفلزات ،كالتوصيل الكهربائي والحراري. الشكل ( :)2تمثيل الرابطة الفلزية ويمكنك ال ستفادة من الرابط اأو الرمز ( )Qr codeال آتي؛ لمشاهدة فيلم قصير عن الرابطة الفلزية: https//:drive.google.com/file/d/0BxL7GSDH1qF9em9NdzBZWG0yd2M/view?usp=sharing سؤال تاأملِ الشكل ال آتيّ ، وفس ِر السبب الذي يجعل الفلزات قابلة لل َطرق والسحب والتشكيل. 13 (:)Electronegativity and Polarity of Bond ( :)3.1الكهروسالبية ،وقطبية الرابطة َدرست سابقًا اأ ّن الرابطة التساهمية َتتكون بين ذ ّرتين ،تُساهم كل منهما بالعدد نفسه من ال إ لكترونات. فهل اإلكترونات الرابطة التساهمية َتنجذب نحو نُوا َتي الذ ّرتين المكونتين لها في اآن واحد بالمقدار نفسه، اأم اأ ّن اإحدى الذ ّرتين لها مقدرة اأكبر على جذب اإلكترونات الرابطة من الذ ّرة ال أخرى؟ لقــد ُو ِجــ َد عمل ّيــا اأ ّن الســحابة ال إ لكترونيــة للرابطــة التســاهمية قــد تنــزاح نحــو ذ ّرة اأكثــر مــن ال أخــرى ،وتُعـ ّرف القــدرة النســبية لــذ ّرة مــا فــي ُجــزيء علــى َجــذب ال إ لكترونــات ال ُمشــاركة فــي الرابطــة نحوهــا بالكهروســالبية ،حيــث اأعطــي لعنصــر الفلــور ( )Fاأعلــى رقــم للكهروســالبية وهــو ( ،)4وباقــي العناصــر اأعطيــت اأرقا ًمــا؛ نســبة اإلــى عنصــر الفلــور ،والشــكل ( )3يبيــن قيــم الكهروســالبية لبعــض العناصــر فــي الجــدول الــدوري. الشكل ( :)3القيم النسبية لكهروسالبية بعض العناصر وللتعـ ّرف اإلــى اأثــر كهروســالبية الــذ ّرات المك ِونــة للرابطــة التســاهمية علــى توزيــع اإلكترونــات الرابطــة فيمــا بينهــا ،نَ ِفــ ِذ النّشــاط ال آتــي: 14 نشاط ( :)5قطبية الرابطة: تاأمل الشكل ال آتي ،ثم اأجب عن ال أسئلة التي تليه: -1ما عدد ال إ لكترونات التي شاركت بها كل ذ ّرة عند تكوين الرابطة؟ -2هل ال إ لكترونات ُموزعة بانتظام بين الذ ّرتين في كلا الجزيئين؟ -3بالرجوع اإلى جدول قيم الكهروسالبيةِ ،ج ِد الفرق في الكهروسالبية بين الذ ّرتين المرتبطتين. ماذا تُلاحظ؟ لعلــك َتوصلــت -مــن خــلال النشــاط الســابق -اإلــى اأ ّن اإلكترونَــي الرابطــة فــي جــزيء الهيدروجيــن منجذبــان نحــو نوا َتــي الذ ّرتيــن بالتســاوي ،وبالتالــي تكــون شــحنة كل ذ ّرة تســاوي صفـ ًـرا ،وتُوصــف الرابطــة فــي هــذه الحالــة باأن ّهــا رابطــة غيــر قطبيــة ،وعنــد اختــلاف قيــم الكهروســالبية للذ ّرتيــن ،كمــا فــي جــزيء كلوريــد الهيدروجيــن ،HClفـ إان اإلكترونَــي الرابطــة ينجذبــان اأكثــر نحــو الــذ ّرة ال أعلــى كهروســالبية ،فيظهــر عليهــا شــحنة جزئيــة ســالبة ( ،)δ-فــي حيــن يظهــر علــى الــذ ّرة ال أقــل كهروســالبية شــحنة جزئيــة موجبــة ـف الرابطــة باأن ّهــا رابطــة تســاهمية قطبيــة ،و َينش ـاأ حــول الرابطــة القطبيــة عــزم ُيس ـ ّمى عــزم وتوصـ ُ (َ ،)δ+ ال زدواج القطبــي ،وتمثّــل القطبيــة بســهم فــوق الرابطــة يتجــه راأســه نحــو الــذ ّرة ال أعلــى كهروســالبية ،ويــد ّل علــى اتجــاه عــزم ال زدواج القطبــي ،وتــزداد قطبيــة الرابطــة بزيــادة الفــرق فــي الكهروســالبية بيــن الذ ّرتيــن المرتبطتيــن، يوضح تمثيل الرابطة القطبية لجزيء .HF والشكل (ّ )4 الشكل ( :)4تمثيل الرابطة القطبية في جزيء H-F 15 ســؤال لديــك الروابــط ال آتيــة ،)S-H ،C-O ،B-F ،Br-Br( :بالرجــوع اإلــى جــدول قيــم الكهروســالبية، اأجــب عــن ال أســئلة ال آتيــة: -1اأ ّي الروابط السابقة قطبية ،واأيّها غير قطبية؟ َ -2ع ِب ْر عن قطبية الروابط بسهم. -3اأ ّي الروابط اأعلى قطبية؟ (:)Molecular Geometry ( :)4.1أاشكال الجزيئات ـت كيفيــة رســم شــكل لويــس لبعــض الجزيئــات ،والــذي ُيبيــن عــدد الروابــط التســاهمية، َتعلّمـ َ وعــدد اأزواج ال إ لكترونــات غيــر الرابطــة حــول الــذ ّرات فــي الجــزيء ،اإل اأنّــه لــم ُيقــدم َطريقــة لرســم الشــكل الفراغــي ال ُمتوقَــع للجــزيء.فمــا الــذي يحــدد الشــكل الفراغــي للجــزيء؟ وكيــف يمكــن توقُعــه؟ للاإ جابة عن هذه التساؤل تَ ،ن ِف ِذ النّشاط ال آتي: نشاط ( :)6الشكل الفراغي للجزيء: باستخدام نماذج الذ ّرات ،توقَ ِع الشكل الفراغي للجزيئات ال آتية: الشكل الفراغي المتوقَع شكل لويس الجزيء BeH2 BH3 CH4 مــن المعلــوم لديــك اأ ّن الشــحنات المتشــابهة تتنافــر بعضهــا مــع بعــض ،وبمــا اأ ّن ال إ لكترونــات ســالبة الشــحنة ،فـ إان اأزواج ال إ لكترونــات الرابطــة وغيــر الرابطــة حــول الــذ ّرة المركزيــة فــي الجــزيء َتتنافــر، بحيــث تكــون المســافة بينهــا اأبعــد مــا يمكــن ،والتنافــر اأقــل مــا يمكــن ،لينتــج عــن ذلــك الشــكل ال أكثــر نصــت عليــه نظريــة تنافــر أازواج إالكترونــات التكافــؤ ،والجــدول (ّ )4 يوضــح ثبا ًتــا للجــزيء ،وهــذا مــا ّ اأشــكال الجزيئــات حســب النظريــة. 16 نظرية تنافر أازواج إالكترونات التكافؤ ()Valence-Shell Electron-Pair Repulsion )VSEPR( theory تتوزع اأزواج ال إ لكترونات (الرابطة وغير الرابطة) في الفراغ حول الذ ّرة المركزية للجزيء ،بحيث يكون التنافر بينها اأقل ما يمكن؛ لينتج الشكل ال أكثر ثبا ًتا للجزيء. الجزيئات حسب نظرية (تَنافر اأزواج اإلكترونات التكافؤ) الجدول ( :)4اأشكال ُ ء في الجدول اأعلاه ،تُمثل ( )Mالذ ّرة المركزية ،وتُمثل ( )Xالذ ّرة الطرفية ،وتُمثل ( )Eزوج ال إ لكترونات غير الرابطة. 17 نشاط تعزيزي: Molecule Shapes باإمكانك استخدام برنامج ( )PHETالتفاعلي المسارReal Molecules : بناء على نظرية تنافر اأزواج اإلكترونات التكافؤ. للتع ُرف اإلى الشكل الفراغي لجزيئات متنوعةً ، َيشمل شكل اأزواج ال إ لكترونات حول الذ ّرة المركزية على جميع المجموعات ال إ لكترونية الرابطة وغير الرابطة ،اأما شكل الجزيء فيشمل فقط ترتيب الذ ّرات حول الذ ّرة المركزية ،وتُعامل اإلكترونات الرابطة الواحدة ،سواء كانت اأحادية اأو ثنائية اأو ثلاثية على اأن ّها مجموعة واحدة من ال إ لكترونات ،كما هو ّ موضح في الجدول (.)5 الجدول ( :)5عدد المجموعات ال إ لكترونية حول الذ ّرة المركزية لبعض ُ الجزيئات شكل لويس لبعض الجزيئات عدد المجموعات ال إ لكترونية 3 4 4 2 3 حول الذ ّرة المركزية مثال ( :)4لديك الجزيئان ال آتيان.NH3 ،OF2 : ارس ْم شكل لويس لكل منهما. ُ -1 ما شكل اأزواج ال إ لكترونات حول الذ ّرة المركزية؟ -2 وس ِمه.ارس ْم الشكل الفراغي للجزيءَ ، ُ -3 ما مقدار الزاوية المتوقَعة بين الروابط؟ -4 الحل :شكل لويس هو: 18 َيتضح من شكل لويس وجود اأربع مجموعات اإلكترونية حول الذ ّرة المركزية في كلا الجزيئين، حيث يوجد في جزيء OF2مجموعتان من ال إ لكترونات الرابطة ،ومجموعتان من ال إ لكترونات غير الرابطة، بينما يوجد في جزيء NH3ثلاث مجموعات اإلكترونية رابطة ،ومجموعة اإلكترونية واحدة غير رابطة، وحسب نظرية تنافر اأزواج اإلكترونات التكافؤ ،ف إا ّن شكل ال أزواج ال إ لكترونية في كل منهما رباعي ال أوجه. لكـ ّن الشــكل الفراغــي للجــزيء OF2منحــنٍ ،والزاويــة بيــن الروابــط ْ ،103.2بينمــا الشــكل الفراغــي للجــزيء NH3هــرم ثلاثــي القاعــدة ،والزاويــة بيــن الروابــط ْ ،107.5اإل اأ ّن الزاويــة المتوقعــة فــي كلا الجزيئييــن ْ ،109.5و َيرجــع الســبب فــي نقصــان الزاويــة عــن القيمــة المتوقعــة اإلــى وجــود اأزواج اإلكترونيــة غيــر رابطــة حــول الــذ ّرة المركزيــة التــي َتضغــط علــى ال أزواج الرابطــة ،فتقلــل مــن الزاويــة بينهــا؛ ل أ ّن مقــدار التنافــر بيــن اأزواج ال إ لكترونــات حــول الــذ ّرة المركزيــة فــي الجــزيء َتاأخــذ الترتيــب ال آتــي: زوج غير رابط مع زوج غير رابط > زوج غير رابط مع زوج رابط > زوج رابط مع زوج رابط. لديك كل من الجزيئات ال آتية.PH3 ، HCN ، O3 : سؤال ارسم شكل لويس لكل جزيء. -1 ما عدد اأزواج ال إ لكترونات الرابطة وغير الرابطة حول الذ ّرة المركزية؟ -2 ما عدد المجموعات ال إ لكترونية حول الذ ّرة المركزية؟ -3 ما اسم شكل اأزواج ال إ لكترونات الناتج؟ -4 وس ِم ِه. ارسم شكل الجزيء في كل حالةَ ، -5 19 ( :)5.1قطبية الجزيء (:)Molecule Polarity َتعلمــت ســابقًا اأ ّن الرابطــة التســاهمية القُطبيــة َينشـاأ حولهــا عــزم ُيســمى عــزم ال زدواج القطبــي ،وهــو كم ّيــة متجهــة ،فهــل وجــود روابــط قطبيــة فــي الجــزيء يعنــي بالضــرورة اأن يكــون الجــزيء ً قطبيــا؟ للاإ جابة عن هذا التساؤل ،نَ ِف ِذ النّشاط ال آتي: نشاط ( :)7قطبية الجزيء: لديك الجزيئيان ال آتيان.CO2 ،NH3 : جزيء CO2 جزيء NH3 -1ما الذ ّرة ال أكثر كهروسالبية في كل جزيء؟ -2اأ ّي من الجزيئين تكون محصلة عزوم ال زدواج القطبي عنده تساوي ً صفرا؟ لعلــك َتوصلــت -مــن النشــاط الســابق -اأ َن ُمحصلــة عــزم ال زدواج القُطبــي فــي بعــض الجزيئــات تُســاوي صفـ ًـرا ،وفــي هــذه الحالــةَ ،تكــون الجزيئــات غيــر قطبيــة ،بينمــا يكــون الجــزيء قطب ّيــا اإذا تحقــق فيــه الشــرطان ال آتيــان: ـوي الجــزيء رابطــة قطبيــة واحــدة علــى ال أقــل ،اأو َيحــوي ً زوجــا غيــر رابــط مــن ال إ لكترونــات -1اأن َيحـ َ على الــذ ّرة المركزية. -2األّ َتكون ُمحصلة عزوم ال زدواج القُطبي للجزيء تُساوي ً صفرا. 20 وضح ،اأ ّيا من الجزيئات ال آتية قطبيCH4 ، BH3 ، BeCl2 ، NF3 :؟ ّ سؤال نشاط تعزيزي: ب إامكانك استخدام برنامج ( )PHETالتفاعلي المسار: Molecule Polarity Real Molecule للتع ُرف اإلى قطبية بعض الجزيئات. وللتمييز عمل ّيا بين الجزيئات القطبية وغير القطبية ،نَ ِف ِذ النّشاط ال آتي: نشاط ( :)8التمييز بين الجزيئات القطبية وغير القطبية عمل ًيا: المواد وال أدوات: سائل الهكسان ،والماء المقطّر ،وقطعة من الصوف ،وسحاحة ،وقضيب بلاستيك ،وقُمع زجاجي، ودورق زجاجي. خطوات العمل: املا أ السحاحة بالماء المقطّر ،باستخدام قُمع زجاجي. -1 افتح السحاحة ،بحيث َينزل الماء المقطّر على شَ كل خيط رفيع اإلى الدورق. -2 ادلك قضيب البلاستيك بقطعة الصوف ،وق ّربه من الماء.ماذا تُلاحظ؟ -3 َك ِر ِر الخطوات ( ،)3،2،1مستخد ًما الهكسان بدل الماء المقطّر.ماذا تُلاحظ؟ -4 مناسبا لمشاهداتك. تفسيرا ً ً اقترح 21 ( :)6.1الروابط الثانوية (قوى التجاذب بين الجزيئات) (:)Intermolecular Forces أانواع قوى التجاذب بين َتتشــابه كثيــر مــن جزيئــات المــادة فــي اأشــكالها البنائيــة ،لكنهــا الجزيئات تختلــف فــي ســلوكها الكيميائــي ،وصفاتهــا الفيزيائيــة ،فمث ـلًا :يتشــابه -1قوى التجاذب بين جزيئات ك ٌل مــن ( H2Oو )H2Sفــي الشــكل الفراغــي ،وعــدد الروابــط ثنائيات القطب. كبيــرا فــي صفــات كل التســاهمية ال أحاديــة ،اإلّ اأ ّن ُهنــاك اختلا ًفــا ً -2الترابط الهيدروجيني. منهمــا ،فالمــاء فــي الظــروف الطبيعيــة يكــون فــي الحالــة الســائلة ،فــي -3قوى لندن. حيــن يكــون كبريتيــد الهيدروجيــن فــي الحالــة الغازيــة ،فمــا ال ُقــوى التــي َتربــط بيــن جزيئــات كل منهمــا؟ أاو ًل :قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائيات القطب (:)Dipole-Dipole Forces الجــزيء القطبــي َيمتلــك قُطبيــن كهربائييــن دائميــن ُمختلفيــن فــي الشُ ــحنة ،فكيــف َتعلمــت اأ ّن ُ تعمــل هــذه ال أقطــاب المختلفــة علــى ربــط الجزيئــات القُطبيــة بعضهــا مــع بعــض؟ َتترتــب الجزيئــات القطبيــة ،بحيــث َيكــون التجــاذب بيــن ال أقطــاب المختلفــة اأكبــر مــا ُيمكــن؛ مــا يقلــل طاقتهــا ،ويجعلهــا اأكثــر اســتقرا ًرا ،كمــا هــو ّ موضــح فــي الشــكل (.)5 الشكل ( :)5تمثيل قوى التجاذب بين الجزيئات القطبية لجزيئات HCl و َتــزداد قُــوى التجــاذب بيــن الجزيئــات القطبيــة بزيــادة قطبيــة الجزيئــات ونقــص المســافة بينهــا، الصلبــة عنهــا فــي الحالتيــن الســائلة والغازيــة؛ ل أ ّن جزيئاتهــا وتكــون المــادة القطبيــة اأكثــر ثبا ًتــا فــي الحالــة ُ ترتيبــا منتظ ًمــا ،ان ُظــ ِر الشــكل (.)6َتتخــذ ً شكل (:6اأ) :ترتيب الجزيئات القطبية لمركّب في الحالة السائلة الشكل(:6ب) :ترتيب الجزيئات القطبية لمركّب في الحالة ُ الصلبة 22 ثان ًيا :الترابط الهيدروجيني (:)Hydrogen Bond لمعرفــة هــذا النــوع مــن قــوى التجــاذب ،وتمييـــزه عــن قــوى التجــاذب ثنائــي القطــب ،تاأمــل الجدول ( )6الــذي ُيب ّيــن درجــات غليــان بعــض المركّبــات ،ث ـ ّم اأجــب عــن ال أســئلة التــي تليــه: الجدول ( :)6درجات غليان هيدريدات عناصر المجموعة السادسة ( )VIAوالسابعة ()VIIA مركّبات مجموعة VIA مركّبات مجموعة VIIA الكتلة المول ّية درجة الغليان الكتلة المول ّية درجة الغليان المركّب المركّب (غم/مول) (°س) (غم/مول) (°س) 18 100 H2O 20 19.5 HF 34 61- H2S 36.5 85 - HCl 81 41- H2Se 81 66.7 - HBr 129.6 2- H2Te 128 35.6 - HI بيانيــا درجــة غليــان هيدريــدات المجموعــة السادســة ( ،)VIAوالمجموعــة الســابعة ()VIIA -1مثّــل ً مقابــل كتلهــا الموليــة.مــاذا تســتنتج؟ -2براأيــك ،لمــاذا درجــة غليــان كل مــن HFو H2Oاأعلــى بكثيــر مــن مثيلاتهــا فــي المجموعــة نفســها، علــى الرغــم مــن اأ ّن لهمــا اأقــل كتلــة موليــة؟ لعلّــك َتوصلــت مــن خــلال ال إ جابــة عــن التســاؤل ت الســابقة أا ّن ُقــوى التجــاذب بيــن ُجزيئــات ك ٍل مــن H2O :و HFاأعلــى مــن مثيلاتهــا ثنائيــات القطــب ضمــن المجموعــة نفســها؛ ويعــود ذلــك اإلــى قُــوى التجــاذب الكهروســتاتيكي العاليــة بيــن الشــحنة الجزئيــة الموجبــة الموجــودة علــى ذ ّرة الهيدروجيــن المرتبطــة اأص ـلًا بــذ ّرة عاليــة الكهروســالبية مثــل ( )F ،O ،Nفــي جــزيء مع ّيــن ،وبيــن الشــحنة الجزئيــة الســالبة الموجــودة علــى ذ ّرة صغيــرة الحجــم وعاليــة الكهروســالبية ،مثــل ( )F ،O ،Nفــي الجــزيء ال ُمقابــل، و ُيســمى هــذا النــوع مــن الترابــط الترابــط الهيدروجينــي ،كمــا فــي الشــكل (.)7 الشكل ( :)7تمثيل الترابط الهيدروجيني بين جزيئات ،H2Oوالترابط الهيدروجيني بين جزيئات HF 23 وغالبا ما يحدث الترابط الهيدروجيني بين الجزيئات ،اإل اأن ّه يمكن ً َف ِك ْر: اأ ّن َيحدث داخل الجزيء الواحد ،مثل جزيء الـ (.)DNA ما اأسباب ارتفاع درجة غليان H2Oمقارن ًة مع HF؟ وضح بالرسم كيفية ارتباط جزيئات HFبجزيئات .H2O ّ سؤال ثال ًثا :قوى لندن (:)London Forces وهــي قُــوى َضعيفــة تتواجــد بيــن الجزيئــات كافــة ،ســواء اأكانــت قطبيــة اأم غيــر قطبيــة ،وبيــن ذ ّرات الغــاز النبيــل ،وهــي قــوى لحظيــة ناتجــة عــن اســتقطاب لحظــي فــي الجــزيء بســبب الحركــة العشــوائية للاإ لكترونــات حــول اأنويــة الــذ ّرات ،وهــذا بــدوره ُيحـ ِدث قطبيــة لحظيــة فــي جــزيء اآخــر؛ نتيجــة تقا ُربهمــا بعضــاُ ،فيــؤدي ذلــك اإلــى قــوى تجــاذب لحظيــة فيمــا بينهــا ،كمــا ُتلاحــظ فــي الشــكل ()8 مــن بعضهمــا ً ال آتــي: الشكل ( :)8تمثيل قوى لندن بين ذ ّرتَي نيون ومــع اأ ّن قــوى لنــدن موجــودة فــي جميــع الجزيئــات قُطبيــة كانــت اأم غيــر قُطبيــة ،اإل اأ ّن اأهميتهــا فــي الجزيئــات غيــر القُطبيــة اأكبــر؛ كونهــا القــوى الوحيــدة التــي َتعمــل علــى َتجــاذب الجزيئــات بينهــا.وللتعـ ّرف اإلــى العوامــل المؤثــرة فــي قــوى لنــدن ،نَ ِف ـ ِذ النّشــاط ال آتــي: 24 نشاط ( :)9العوامل المؤثرة في قوى لندن: تاأمل الجدول ال آتي ،ثم اأجب عن ال أسئلة التي تليه: الكتلة المولية درجة الغليان قوى التجاذب الرئيسة الصيغة البنائية الصيغة بين الجزيئات (°س) (غم/مول) الجزيئية C3H8 42- CH3CH2CH3 البروبان C5H12 36 CH3CH2CH2CH2CH3 البنتان العادي C5H12 9.5 النيوبنتان -1اأكمل الجدول السابق. موض ًحا السبب. -2رتب الجزيئات الموجودة في الجدول حسب درجة غليانهاّ ، -3براأيك ،ما العوامل التي تعتمد عليها قوى لندن؟ سؤال ما نوع قوى التجاذب الرئيسة بين جزيئات كل من المواد ال آتية:?