كيمياء فيزيائية PDF

# كيمياء فيزيائية ## Lecture 1: "Physical Chemistry" ### الأرقام المعنوية *Significant figures* * **أرقام غير صفرية *non zero digities*** * 12345 * **أصفار *zeroes*** * **أصفار نهائية *trailing zeroes***: أصفار على يمين رقم غير صفري، بعد العلامة العشرية * مثال: 150.0 = 2 Sig....

# كيمياء فيزيائية ## Lecture 1: "Physical Chemistry" ### الأرقام المعنوية *Significant figures* * **أرقام غير صفرية *non zero digities*** * 12345 * **أصفار *zeroes*** * **أصفار نهائية *trailing zeroes***: أصفار على يمين رقم غير صفري، بعد العلامة العشرية * مثال: 150.0 = 2 Sig. fig * **أصفار داخلية *interior zeroes***: أصفار بين رقمين غير صفري * مثال: 10.34 = 4 Sig. fig * **أصفار مقدمة *leading zeroes***: أصفار قبل رقم غير صفري * مثال: 0.005607 = 4 Sig. fig * **في الضرب والقسمة *multiplication and devicion***: عدد الأرقام المعنوية في الناتج يساوي عدد الأرقام المعنوية في الرقم الذي يحتوي على أقل عدد من الأرقام المعنوية * مثال: 5.02 x 89.665 x 0.10 = 45.3118146 = 3 Sig. fig * **في الجمع والطرح *addition and subtraction***: عدد الأرقام المعنوية في الناتج يساوي عدد الأرقام المعنوية في اقل رقم بعد العلامة العشرية. * مثال: 5.74 + 0.823 + 2.651 = 9.124 = 9.12 (2 Sig. fig.) * مثال: 4.8 - 3.965 = 0.835 = 0.8 (1 Dig. fig) ## Lecture 2: "Mole Concept" * **مول *mole***: كمية المادة التي تحتوي على 6.022×10²³ ذرة أو جزيء *amount of substance that contains 6.022×10²³ atom/molecule* * **الكتلة المولية *molar mass***: كتلة مول واحد من المادة (غرام/مول) *mass of one mole of substance (g/mol)* * مثال: كتلة مول واحد للكربون (C) = 12.01 غرام/مول *mass of one mole of carbon = 12.01 g/mol * * مثال: كتلة مول واحد لملح الطعام (NaCl) = 58.5 غرام/مول *mass of one mole of NaCl = 58.5 g/mol * * **حساب عدد مولات عنصر في كمية معينة *Calculating the number of moles* ** * مثال: كم عدد مولات الكربون (C) في 54 غرام؟ *How many moles of carbon (C) are in 54 grams?* * عدد مولات الكربون (C) = 4.5 مول *Number of moles of c = 4.5 moles* * **حساب كتلة كمية معينة من مادة *Calculating the mass of a substance* ** * مثال: كم كتلة 8.5 مول من الفلور (F)؟ *What is the mass of 8.5 moles of fluorine (F)?* * كتلة الفلور (F) = 161.5 غرام *Mass of F = 161.5 grams* * **حساب عدد مولات مادة من كتلة معينة *Calculating the number of moles from a given mass* ** * مثال: كم عدد مولات ملح الطعام (NaCl) في 60 غرام؟ *How many moles of NaCl are in 60 grams?* * عدد مولات ملح الطعام (NaCl) = 1.02 مول *Number of moles of NaCl = 1.02 moles* ## Lecture 3: "Empirical formula & Molecular formula)" * **الصيغة التجريبية *empirical formula***: أبسط نسبة عددية صحيحية للمولات *simplest ratio of moles of elements* * **الصيغة الجزيئية *molecular formula***: العدد الحقيقي لكل عنصر في الجزيء *actual number of atoms in a molecule* * **طريقة حساب الصيغة التجريبية من النسب المئوية لمكونات مركب *Calculating the empirical formula from the percentage of the element* ** * نفرض كتلة المركب 100 غرام، ونحصل على كل كتلة من كل عنصر ثم نحولها الى مولات *assume the mass of the compound is 100 grams, we calculate the mass of each element, then convert it to moles* * نجد أصغر النسب المولية ونقسم كل نسبة مولية على أصغرها *find the smallest molar ratio and divide each ratio by the smallest one* * نقوم بتقريب النسب المولية إلى أقرب عدد صحيح للحصول على الصيغة التجريبية *round the molar ratios to the nearest whole number to obtain the empirical formula* ## Lecture 4: "Stoichiometric Calculations" * **معادلة كيميائية متوازنة *balanced chemical equation***: المعادلة التي يكون فيها عدد ذرات كل عنصر في المتفاعلات يساوي عدد ذرات نفس العنصر في النواتج *chemical equation where the number of atoms of each element in reactants equals the number of atoms of the same element in products* * **حساب عدد مولات مادة معينة من معادلة كيميائية متوازنة *Calculating the number of moles given a balanced chemical equation* ** * مثال: كم عدد مولات ثاني أكسيد الكربون (CO₂) الناتجة من احتراق 5.5 مول من الأوكتان (C₈H₁₈)؟ *How many moles of Carbon dioxide (CO₂) are produced by burning 5.5 moles of octane (C₈H₁₈)?* * عدد مولات ثاني أكسيد الكربون (CO₂) = 44 مول *Number of moles of CO₂ = 44* * **العامل المحدد *limiting reactant***: المادة التي تنفذ أولا في التفاعل ويحدد كمية النواتج *the reactant that gets consumed first and determines amount of products* * **معادلة حساب الناتج النظري *Calculating the theoretical yield* ** * الناتج النظري = عدد مولات × الكتلة المولية *Theoretical yield = number of moles x molar mass* ## Lecture 5: "Pressure of Gases" * **الضغط *pressure***: القوة المؤثرة على مساحة معينة *force acting on a unit area* * **وحدات الضغط *units of pressure*** * الباسكال (Pa) *Pascal (Pa)* * الأتموسفير (atm) *atmosphere (atm)* * التور (Torr) *Torr* * البار (bar) *bar* * **خصائص الغازات *properties of gases*** * **الضغط *pressure***: قوة الغاز المؤثرة على مساحة معينة من جدار الوعاء *force exerted by gas per unit area of container wall* * **الحجم *volume***: حجم الفراغ الذي يشغله الغاز *volume of space occupied by gas* * **درجة الحرارة *temperature***: مقياس لمتوسط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز *measure of average kinetic energy of gas molecules* * **عدد المولات *number of moles***: كمية المادة *amount of substance* * **قوانين الغازات *gas laws*** * **قانون بويل *Boyle's law*** * يتناسب الضغط عكسياً مع الحجم عند ثبوت درجة الحرارة *Pressure is inversely proportional to volume at a constant temperature* * P*V = ثابت *P*V = constant* * P₁*V₁ = P₂*V₂ *P₁*V₁ = P₂*V₂* * **قانون تشارلز *Charles's law*** * يتناسب الحجم طردياً مع درجة الحرارة المطلقة عند ثبوت الضغط *Volume is directly proportional to absolute temperature at a constant pressure* * V/T = ثابت *V/T = constant* * V₁/T₁ = V₂/T₂ *V₁/T₁ = V₂/T₂* * **قانون افوجادرو *Avogadro's law*** * يتناسب الحجم طردياً مع عدد المولات عند ثبوت درجة الحرارة والضغط *Volume is directly proportional to the number of moles at a constant temperature and pressure* * V/n = ثابت *V/n = constant* * V₁/n₁ = V₂/n₂ *V₁/n₁ = V₂/n₂* * **قانون الغازات المثالية *Ideal Gas Law*** * P*V = n*R*T *P*V = n*R*T* * R هو ثابت الغازات المثالية *R is the ideal gas constant* * R = 0.082 (L * atm)/(mol * K) * R = 0.082 (L * atm)/(mol * K)* * R = 8.314 J/(mol * K) * R = 8.314 J/(mol * K)* * **ظروف قياسية *STP (Standard Temperature and Pressure)*** * P = 1 atm *P = 1 atm* * T = 273 K *T = 273 K* * حجم مول واحد من الغاز = 22.4 لتر *volume of one mole of gas = 22.4 L* * **الكثافة *density* ** * d = m/V *d = m/V* * **خلط غازات *mixing gases*** * P_ت = P₁ + P₂ *P_t = P₁ + P₂* * n_ت = n₁ + n₂ *n_t = n₁ + n₂* * **قانون دالتون للضغوط الجزئية *Dalton's Law of Partial Pressures* ** * P_ت = P₁ + P₂ + ... + P_n *P_t = P₁ + P₂ + ... + P_n* * P_ت = مجموع الضغوط الجزئية *P_t = sum of partial pressures* * **الكسر المولي *mole fraction*** * X_A = n_A/(n_A + n_B +... + n_n) *X_A = n_A/(n_A + n_B +... + n_n)* ## Lecture 6: "Thermo Chemistry" * **الطاقة *energy*** * **الحرارة *heat (q)***: انتقال الطاقة الحرارية بين جسمين عند درجات حرارة مختلفة *transfer of thermal energy between two bodies at different temperatures* * **الشغل *work (w)***: انتقال الطاقة بفعل قوة مؤثرة على مسافة معينة *transfer of energy by a force acting over a distance* * **أنواع الأنظمة *types of systems* ** * **نظام مفتوح *open system***: نظام يمكن تبادل المادة والطاقة معه *system that can exchange both matter and energy with surroundings* * **نظام مغلق *closed system***: نظام يمكن تبادل الطاقة فقط معه *system that can exchange only energy with surroundings* * **نظام معزول *isolated system***: نظام لا يمكن تبادل المادة ولا الطاقة معه *system that can exchange neither matter nor energy with surroundings* * **التفاعلات الطاردة للحرارة *exothermic reactions***: تفاعلات تنطلق فيها الحرارة * ΔH = - *ΔH = -* * طاقة المتفاعلات (E_R) > طاقة النواتج (E_P) *Energy of reactants (E_R) > Energy of products (E_P)* * q < 0 *q < 0* * **التفاعلات الماصة للحرارة *endothermic reactions***: تفاعلات تمتص فيها الحرارة * ΔH = + *ΔH = +* * طاقة المتفاعلات (E_R) < طاقة النواتج (E_P) *Energy of reactants (E_R) < Energy of products (E_P)* * q > 0 *q > 0* * **الشغل في الغازات *work in gases*** * W = -PΔV *W = -PΔV* * **التمدد *expansion***: الشغل سلبي *work is negative* * **الضغط *compression***: الشغل موجب *work is positive* * **الانتروبيا *enthalpy (H)* ** * H = E + P*V *H = E + P*V* * ΔH = ΔE + PΔV *ΔH = ΔE + PΔV* * ΔH = q_p *ΔH = q_p* * **الانتروبيا *entropy (S)* ** * ΔS = q_revers/T *ΔS = q_revers/T* ## Lecture 7: "Liquids and Intermolecular Forces" * **التوتر السطحي *surface tension*** * القوى غير المتوازنة على سطح السائل *unbalanced forces on the surface of a liquid* * تسبب في ميل السطح للسلوك كغشاء مُرن *causes the surface to behave like a stretched elastic film* * **تطبيقات التوتر السطحي *applications of surface tension*** * تحرك الحشرات على سطح الماء * insects moving on the surface of water* * تشكل قطرات الماء *formation of water droplets* * **اللزوجة *viscosity*** * مقاومة المائع للتدفق *resistance of a fluid to flow* * كلما زادت اللزوجة صعب التدفق *the higher the viscosity, the more difficult it is to flow* * **العوامل المؤثرة على اللزوجة *factors affecting on viscosity*** * درجة الحرارة *temperature* * طبيعة المائع *nature of fluid* * طبيعة الجزيئات *nature of molecules* * **التبخر *vaporization*** * انتقال جزيئات المائع إلى طور غازي *transfer of liquid molecules to gas phase* * **التبخر *evaporation***: يتبخر السائل من سطحه *liquid evaporates from the surface* * **الغليان *boiling***: يتبخر السائل من جميع أجزائه *liquid evaporates from all parts of the liquid* * **punto de ebullición *boiling point*** * درجة الحرارة التي يتساوى عندها ضغط بخار السائل مع الضغط الجوي The temperature at which vapor pressure of liquid equals atmospheric pressure* * **العوامل المؤثرة على درجة غليان *factors affecting on the boiling point*** * ضغط الجوي *atmospheric pressure* * قوى التجاذب بين جزيئات المائع *intermolecular forces* * **الحرارة الكامنة للتبخر *enthalpy of vaporization*** * كمية الطاقة اللازمة لتحويل 1 غرام من مادة سائلة إلى بخار عند نقطة الغليان *energy required to vaporize 1 gram of a liquid at its boiling point* * **القطبية *polarity*** * وجود أقطاب موجبة وسالبة في الجزيء *existence of positive and negative poles within the molecule* * **أنواع القطبية *types of polarity*** * ثابتة *permanent* * لحظية *instantaneous* * مستحثة *induced* ## Lecture 8: "Chemical Kinetics" * **سرعة التفاعل *reaction rate*** The change in concentration of reactants or products over time. * **العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل *factors affecting on the reaction rate*** * **تركيز المواد المتفاعلة *Concentrations of reactants*** The higher the concentration of reactants, the faster the reaction. * **درجة الحرارة *Temperature*** The higher the temperature, the faster the reaction. * **مساحة سطح المواد المتفاعلة *Surface area of reactants*** The greater the surface area of the reactants, the faster the reaction. * **وجود عامل مساعد *Presence of a catalyst*** - Catalysts speed up the reaction rate without being consumed in the process. ## Lecture 9: "Chemical Equilibrium" * **الاتزان الكيميائي *chemical equilibrium*** A state where the rates of the forward and reverse reactions are equal; forward rate = reverse rate * **ثابت الاتزان *equilibrium constant*** A value that describes the relative amounts of reactants and products at equilibrium. * K_c = [products]/[reactants] *K_c = [products]/[reactants]* * **العوامل المؤثرة على الاتزان *factors affecting on equilibrium*** * **التغير في التركيز *Change in concentration*** * **التغير في درجة الحرارة *Change in temperature*** * **التغير في الضغط *Change in pressure*** ## Lecture 10: "Electrochemistry" * **الخلية الجلفانية *galvanic cell*** - A device that converts chemical energy into electrical energy. * **الخلية الإلكتروليتية *Electrolytic cell*** - A device that converts electrical energy into chemical energy. * **الطاقة الكهروكيميائية *electrochemical energy*** - Energy associated with the transfer of electrons in a redox reaction * **القوة الدافعة الكهربية *electromotive force (emf)*** - The potential difference between the electrodes of a galvanic cell (or battery), expressed in volts.