الدرس الاول
العناصر - المجموعات
الى الرئيسية
1-محاولات تصنيف العناصر
2-تدرج خواص العناصر فى الجدول الدورى الحديث
3-المجموعات الرئيسية بالجدول الدورى الحديث
4- الماء
محاولات تصنيف العناصر
بعد اكتشاف مفهوم العنصر تعددت محاولات تصنيف العناصر بغرض تسهيل دراستها ومعرفتهاوايجاد علاقه بين العناصر وخواصها الفيزيائيه والكميائيه .
كانت من اولى المحاولات محاولات العالم نيولاندز لتصنيف العناصر فى دورات كل دورة تتكون من 7 عناصر وسميت سباعيات نيولاندز
ثم حاول مندليف تصنيف العناصر وقد صنفها فى اول جدول حقيقى لتصنيف العناصر حسب الزياده فى اوزانها الذريه وقد نشر جدوله المعروف بأسمه فى كتاب مبادئ الكمياء عام 1871.
مميزات جدول مندليف
1- ترك خانات فارغه لتنبأه باكتشاف عناصر جديده
2-حدد قيم الاوزان الذريه المقدرة خطأ لبعض العناصر -3-صحح الاوزان الذريه المقدره خطأ لبعض العناصر
عيوب جدول مندليف
1- كان سيضطر للتعامل مع نظائر العنصر التى اكتشفت فيما بعد
2- اضطر للا خلال بالترتيب التصاعدى للاوزان الذريه للعناصر لوضعها فى المجموعات التى تتناسب مع خواصها فى الجدول
الجدول الدورى لموزلى
نتيجة اكتشاف العالم رذر فورد البروتونات داخل النواه فى عام 1913 وفى نفس العام اطلق العالم موزلى اسم العدد الذرى على عدد البروتونات
وقام بترتيب العناصر فى جدوله حسب اعدادها الذريه وقام بترك مكان اسفل جدوله لللانثانيدات واللاكتيندات وأضاف المجموعه الصفريه الى مجموعته .
الجدول الدورى الحديث
اكتشف العلماء بعد ذلك أن كل مستوى رئيسى يتكون من مستويات طاقه فرعيه واعادوا ترتيب العناصر مرة أخرى على حسب طريقه ملء مستويات الطاقة الفرعيه وتدرج اعدادها الذريه.
وصف الجدول الدولى الحديث
يتكون الجدول الدورى الحديث من سبع صفوف افقيه تسمى دورات 18 عمود رأسى تسمى مجموعات وعناصر اللانثانيدات واللاكتيندات اسفل الجدول وقسم الى 4 فئات .
وتسمى المجموعتين الاولى والثانيه ب 1a 2a
وهما مجموعات عناصر الفئه الاولى s
ثم 8 مجموعات تأخذ الرمزB
ماعدا المجموعه الثامنه وهى تتكون من 3 أعمدة
وهى مجموعات الفئه d
وبعد ذلك 6 مجموعات وتأخذ أيضا الرمز aوهى مجموعات الفئه p.
وعناصر اللانثانيدات واللاكتيندات أسفل الجدول وهى عناصر الفئه f.
تحديد موضع عنصر من المجموعات A فى الجدول
عدد مستويات الطاقه داخل ذرة العنصر تساوى رقم الدوره
عدد الالكترونات بأخر مستوى تساوى رقم المجموعه ماعدا العناصر المكتمل مستوى طاقتها الاخير [الخامله ] فهى تتنضم للمجموع الصفريه
أكمل
1- رتب مندليف العناصر على اساس الزيادة فى .........
2- رتب موزلى العناصر على اساس الزيادة فى ..............
3- تقع عناصر .........و........ اسفل الجدول
4- يتكون الجدول من ......... مجموعه و..........دورة و.............. فئه
5- تتكون الفئهsمن المجموعتين ............و.......
علل لما يأتى
1- تعدد محاولات تصنيف العناصر ؟
2- اكتشاف رذرفورد للبروتونات لعب دور هام فى تاسيس جدول موزلى ؟
3- يمكن تحديد موضع العنصر فى الجدول بمعلومية عدده الذرى ؟
الدرس الثانى
تدرج خواص العناصر فى الجدول الدورى
الى الرئيسية
عرفنا ان العلماء صنفوا العناصر فى احدث الجداول وهو الجدول الدورى الحديث بحيث تتكرر خواص العناصر الفيزيائيه والكميائيه مع كل دورة جديده تتدرج هذه الخواص تصاعديا او تنازليا فى كل دورة من الدورات وسنتناولدراسة 3 من هذه الخواص وهى
1- الحجم الذرى
2- السالبية الكهربية
3- الخاصيه الفلزيه واللافلزيه
اولاً : الحجم الذرى
الحجم عموما هو الحيز الذى تشغله الماده من الفارغ وقد نعرف جميعا ان الذرة صغيرة جدا ولذلك يقاس الحجم الذرى بوحدة البيكو متر وهى جزء من مليون مليون جزء من المتر [pm]
يقل الحجم الذرى فى الدورات كلما اتجهنا من اليسار لليمين لزيادة قوة النواة فى جذب الكترونات مستوى الطاقه الخارجى.
ويزداد الحجم الذرى فى المجموعات من اعلى لاسفل لزيادة عدد مستويات الطاقه فى كل عنصر كلما انتقلنا من دورة لأخرى وبالتالى تقل قدرة النواة على جذب الكترونات المستوى الخارجى .
ثانياً : السلبية الكهربائية
السالبية الكهربية هى مقدرة الذرة على جذب الكترونات الرابطة التساهميه
ونحن نعرف من العام الماضى ان الروابط ىنوعان ايونيه تنشأبين فلز يفقد الكتونات ويصبح أيون موجب ولا فلز يكتسب الالكترونات التى فقدها الفلز ويصبح ايون سالب . ورابطه تساهميه تنشأ نتيجة مشاركة ذرة العنصر ذرة اخرى لعنصر اخر او لنفس العنصر الكترونات المستوى الاخير لتصل كل ذرة منهم للتركيب الخامل وتختلف قدرة كل ذرة عنصر على جذب الالكترونات المشتركه بينها وبين الذرة الاخرى نحوها ونجد ان أكبر العناصر سالبية كهربية هو الفلور ولكن لماذا ؟
لأن السالبيه الكهربيه تزداد فى الدورة الواحدة من اليسار الي وتقل فى المجموعه من أعلى لأسفل
ولكن قد يتسأل البعض ايضا لماذا تزداد فى الدورة وتقل فى المجموعه لأن كما اتفقنا من قبل ان مقدرة الذرة على جذب الكترونات الرابطه تختلف والذرة التى لها اكبر قدرة على جذب الكترونات مستواها الاخير أى الاقل حجما ذريا لها أيضا قدرة كبيرة على جذب الالكترونات المشتركه مع مستواها الاخير وبالتالى كلما قل الحجم الذرى كلما ذادت السالبية الكهربية للذرة ولذلك نقول أن العلاقه بين الحجم الذرى والسالبية الكهربية علاقه عكسية
ويلعب الفرق فى السالبية بين العناصر الى تحديد نوع الارتباط قطبى ام غير قطبى
والمركب القطبى هو المركب الفرق فى السالبية الكهربية بين عنصريه كبير نسبيا فلا يزيد عن 1.7
ولايقل عن 8. اما الاكبر من ذلك فهو مركب ايونى والاقل من ذلك مركب غير قطبى والذى الفرق بين سالبية عنصريه صفر مركب نقى ومن المركبات القطبيه الماء والنشادر
ثالثاً : الخاصية الفلزية واللافلزية
اولا يجب ان تعرف ان العالم برازليوس قد قسم العناصر فى بداية القرن التاسع عشر الى اقسام رئيسيه قبل ان يعرف اى شئ عن بنية الذرة وهذه الاقسام هى
1- الفلزات
وهى عناصر يقل عدد الالكترونات فى مستوى طاقتها الخارجى عن 4 الكترونات فى الغالب
تميل الى فقد الكترونات تكافؤها لتكون ايونات موجبه تحمل عددا من الايونات الموجبة يساوى عدد الالكترونات المفقودة ويشبه تركيب الايون الموجب تركيب الغاز الخامل الذى يسبقه فى الجدول الدورى .
2- اللافلزات
تتميز عناصر الافلزات باحتواء مستوى طاقتها الخارجى على اكثر من اربع الكترونات فى الغالب . وتميل ذرات الافلزات لاكتساب الكترونات لتكمل مستوى طاقتها الخارجى مكونة أيون سالب يحمل عددا من الشحنات السالبة يساوى عدد الالكترونات المكتسبة ويشبه التركيب الالكترونى للايون السالب تركيب الغاز الخامل الذى يليه
3- أشباه الفلزات وهى عناصر تجمع فى خواصها بين الفلزات واللا فلزات ولكنها اقرب للفلزات ويصعب التعرف عليها من تركيبها الالكترونى لاختلاف اعداد الالكترونات فى أغلفة تكافؤها واشباه الفلزات هى [ البورون وزالسيلكون والجرمانيوم والزرنيخ والانتيمون والتيلوريوم ]
وتتدرج الخاصية الفلزيبة كالتالى تبدأ الورة بفلز قوى ثم تقل الصفة الفلزية بزيادة العدد الذرى ثم يبدأظهور اشباه الفلزات ثم اللافلزات وتزداد الصفة اللا فلزية حتى نصل الى الغازات الخاملة
أما بالنسبة للمجموعات فالمجموعه التى تبدأ بفلز تزداد الصفة الفلزيه من اعلى الى اسفل اما المجموعه التى تبدأ بلا فلز فتقل الصف اللافلزيه من اعلى الى اسفل.
الخواص الكميائية للفلزات
تتفاعل الفلزات النشطه مع الاحماض المخففه مكونة ملح الحمض وغاز الهيدروجين متصاعد
Mg+2Hcl ===> MgCl2+H2
ماغنسيوم+ حمض الهيدروكلوريك ===> ملح أكسيد الماغنسيوم +الهيدروجين
تتفاعل الفلزات مع الاكسجين مكونة اكاسيد تعرف ب أكاسيد قاعديه تتفاعل مع الماء مكونة محاليل قلويه
2Mg+O2 ===> 2Mgo
Mgo+H2O <=== Mg (OH) 2
ترتيب الفلزات فى متسلسلة النشاط الكميائى وهى عبارة عن متسلسلة يتم فيها ترتيب الفلزات حسب درجة نشاطها الكميائى
وتبعا لسلوك الفلزات مع الماء تترتب
1- البوتاسيوم والصوديوم
2- الكالسيوم والماغنسيوم
3- الخارصين والحديد
4- النحاس والفضه
الخواص الكميائية للافلزات
لا تتفاعل اللافلزات مع الاحماض
تتفاعل الافلزات مع الاكسجين مكونة اكاسيد لافلزية تعرف بالاكاسيد الحامضيه التى تذوب فى الماء مكونةً أحماض
C+O2=Co2
Co2+H2o=H2co3
تدريبات على الدرس
1-يحدد الحجم الذرى بمعلومية ........ ويقدر بوحدة ...........
2-تقسم العناصر الى اربع اقسام رئيسية هى الفلزات و........و..........و............
3-الايون .......... يحمل عدداً من الشحنات ........يساوى عدد الالكترونات المفقودة
4-تسمى أكاسيد الفلزات بالاكاسيد ........ ومحاليلها تحول صبغة عباد الشمس للون ............
علل لما يأتى
1-يزداد الحجم الذرى لعناصر المجموعة الواحدة بزيادة العدد الذرى ؟
2-الماء والنشادر مركبات تساهمية قطبية ؟
3-يصعب التعرف على أشباه الفلزات من تركيبها الألكترونى ؟
4-أختلاف عدد الألكترونات فى ذرة العنصر عن أيونه ؟
الدرس الثالث
المجموعات الرئيسية
الى الرئيسية
المجموعات الرئيسيه بالجدول الدورى
يوجد فى الجدول الدورى 4 مجموعات رئيسيه تأخذ أسماء مميزة وسنتناول دراستها بشئ من التفصيل وهى
رقم المجموعه
الإسم المميز
1
الأقلاء
2
الأقلاء الارضيه
17
الهالوجينات
18
مجموعة الغازات الخامله
اولاً : مجموعة فلزات الآقلاء
هى المجموعه 1a أقصى يسار الجدول الدورى الحديث وهى اولى مجموعتى الفئه s
اللثيوم Li
الصوديوم Na
البوتاسيوم K
الربيديوم Rb
السيزيوم Cs
الفرنسيوم Fr
الخواص الفيزيائية للآقلاء
1- جيدة التوصيل للحراة والكهرباء
2- معظمها منخفض الكثافه
3- جميعها صلبة فى درجة حرارة الغرفة ولها بريق معدنى
الخواص الكميائية للآقلاء
1- جميعها أحادية التكافؤ
2- تميل إلى فقد إلكترونات تكافؤها لتكون أيونات موجبة تحمل شحنات موجبه بعدد الالكترونات المفقوده
3- عناصر نشطه كميائيا لذا تحفظ تحت سطح الكيروسين او البرافين لمنع تفاعلها مع الهواء الرطب
4- تتفاعل مع الماء مكونة محاليل قلويية لذا يقال عنها عناصر الأقلاء
H2o=2NaoH+H2+2Na
5- يزاد نشاطها الكميائى بزيادة أحجامها الذريه
ثانياً : مجموعة فلزات الآقلاء الأرضية
تقع المجموعة الثانيه فى الفئة s على يسار الجدول الدورى الحديث
الخواص الفيزيائية لمجموعة الأقلاء الأرضيه
1- جيدة التوصيل للحرارة والكهرباء
2- كثافتها أكبر من كثافة فلزات الأقلاء
3- جميعها صلبة فى درجة الحرارة العادية ولها بريق معدنى
الخواص الكميائية لمجموعة الأقلاء الأرضية
1- فلزات ثنائية التكافؤ
2- تميل إلى فقد إلكترونى تكافؤها للتحول إلى أيونات موجبة يحمل عددا من الشحنات الموجبة يساوى عدد الإلكترونات المفقودة
3- نشاطها الكميائى أقل من فلزات الأقلاء
4- يزداد نشاطها الكميائى بزيادة الحجم الذرى لسهولة فقد الكترونى تكافؤها
ثالثاً : مجموعة الهالوجينيات
تقع المجموعه 17 على يمين الجدول الدورى الحديث وتعتبر إحدى مجموعات الفئة p
الخواص الفيزيائيه للهالوجينات
1- تتدرج حالتها من غاز (فلور ـ كلور ) إلى سائل (بروم ) إلى صلب (يود ) والاستاتين يعتبر عنصر مشع
2- رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء
الخواص الكميائية للهالوجينات
1-لافلزات أحادية التكافؤ
2- تميل إلى إكتساب الكترون للتحول إلى ايون سالب يحمل عدد من الشحنات السالبة يساوى عدد الإلكترونات المكتسبة
3- عناصر نشطةجدا كميائيا لذا لا توجد فى الطبيعه فى صورة منفردة بل فى صورة جزئيات أو مركبات كميائية
4-تتفاعل مع الماء مكونة أملاح لذا تسمى الهالوجينات أى مكونات الأملاح
2K+Br2=2KBr
5- يحل كل منها محل العنصر الذى يليه فى محلول ملحه
Cl2+2KBr=2KCl+Br
خواص العناصر واستخدامتها
اسم العنصر
نوع العنصر
استخدامات العنصر
الصوديوم السائل
فلز قوى
يستخدم فى نقل الحرارة من قلب المفاعل النووى إلى خارجه لاستخدامها فى الحصول على الطاقة البخارية اللازمة لتوليد الكهرباء
الكوبلت 60 المشع
فلز انتقالى
يستخدم فى حفظ الاغذية لان اشعة جاما التى تصدر منه تمنع تكاثر خلايا الجراثيم بالغذاء
السليكون
شبه فلز
يستخدم فى صناعة أجهزة الكمبيوتر لأنه من أشباه الموصلات التى يتوقف توصيلها على درجة الحرارة
النيتروجين المسال
لافلز
يستخدم فى حفظ قرنية العين لانخفاض درجة الغليان عن196
تدريبات على الدرس
أكمل
1-يرجع نشاط فلزات المجموعه الاولى والثانية الى سهولة .................
2-تسمى عناصر المجموعه 17 ب.............. وتعنى ..............
3-........من الهالوجينات الغازيه و.......من الهالوجينات الصلبه
4-يصدر عن الكوبلت 60 أشعة ....... تستخدم فى .........
أذكر أهمية أو إستخدام
1- النيتروجين المسال
2- الصوديوم فى الحالة السائله
3- الكيروسين
4- السيليكون
ماذا يحدث عند
1- وضع قطعة صوديوم فى الماء ؟
2- إمرار غاز الكلور فى محلول بروميد الصوديون
3- تعريض الربيديوم للهواء الجوى الرطب
الدرس الرابع
الماء
الى الرئيسية
{وخلقنا من الماء كل شئ حيا } صدق الله العظيم فى هذا الدرس سوف نتناول دراسة الماء وكل شئ يخصه تركيبه وخواصه وتلوثه وكيفية المحافظة عليه وهذا الأمر أمر ضرورى فالرسول الكريم صلى الله عليه وسلم قال {لاتسرف فى الماء ولو كنت على نهر جارٍ} صدق رسول الله صلى الله عليه وسلم
وقطرة المياه تساوى حياة ولنعتبر جميعا أن هذ ا الدرس دعوة للحفاظ على المياه فإن الماء ثروة طبيعية ليست ملكا لك فقط ولكن ملك لك وللجميع وللأجيال القادمة .
للماء نوعان
1- مالح 2- عذب
وله مصادر منتعددة كالبحار والانهار والمحيطات والابار والعيون والبحيرات بنوعيها المالح والعذب والأمطار أيضاً
وللماء أهمية كبيرة فى الحيا فهو يستخدم فى
1- الزراعة وتستهلك المياه باكبر نسبة فى هذا المجال
2- الصناعةوأكثر القارات أستهلاكاً للما فى المجالات الصناعية هى أوروبا وفى المجالات الزراعيه هى اسيا
3- اما الاستخدامات الشخصية فتتربع عليها قارة أمريكا الجنوبية
تركيب الماء
يتكون جزئ الماء من ارتباط ذرة أكسجين مع ذرة هيدروجين لتكوين رابطتين تساهميبتين أحاديتين بينهما زاوية 104.5فى شكل هندسى غريب .
ونتيجة لكبر الفرق فى السالبية الكهربية بين الاكسين والهيدروجين نشأ نوع ممن التجاذب الإلكتروستاتيكى الضعيف الذى يعرف بالرابطة الهيدروجينية وهذه الروابط هى المسئولة عن شذوذ خواص الماء .
خواص الماء
أولا الخواص الفيزيائية
1- يتواجد الماء فى الحالات الثلاث (الغازيه والسائله والصلبه )
2- يعتبر الماء مذيب قطبى جيد فيذوب به معظم المركبات الايونيه كملح الطعام (كلوريد الصوديوم ) وبعض المركبات التساهمية كسكر المائدة ومعظم المركبات التساهمية كالزيوت لا تذوب فى الماء
3- ارتفاع درجة غليانه تبعا لموقع الأكسجين فى الجدول كان من الطبيع ان تكون درجة غليان الماء أقل بكثير من مائة ودرجة تجمده أقل بكثير أيضاً من الصفر ولكم نظرا لوجود الروابط الهيدروجينيه أصبحت درجة غليانه 100 ودرجة تجمده صفر .
4- انخفاض كثافته عند التجمد يشذ الماء عن كل المواد ان كثافته فى الحالة الصلبة أقل من كثافته فى الحالة السائلة لذا يطفو الثلج فوق سطح الماء
5- ارتفاع قيم حرارته الكامنه للانصهار والتصعيد لذا يقاوم التغير من الثلج إلى الماء ومن الماء إلى بخار الماء
6- ارتفاع قيم حرارته النوعية يتميز الماء أن درجة حرارته لا تتغير الا بعد إكتساب قدر كبير من الطاقة ولذلك لا تتغير درجة حرارة جسم الانسان بتغير الجو
ثانيا الخواص الكميائية للماء
1-ضعف تأينه فيعتبر الماء النقى ضعيف التأينوعندما يتأين فإنه يعطى ايونات الهيدروجين الموجبةوأيونات الهيدروكسيد السالبة والتأين هو عملية تحويل جزيئات بعض المركبات التساهمية إلى أيونات
2-تأثيره متعادل على ورقتى عباد الشمس فلا يغير لون أياًمنهم وذلك يرجع إلى أنه حين يتأين يعطى أعداد متساوية من أيونات الهيدروجين المسئوله عن الخواص الحامضية وأيونات الهيدروكسيد المسئولة عن الخواص القاعدية
3- مقاومته للإنحلال فالماء لا ينحل إلى عنصريه فى الظروف الطبيعه او لارتفاع درجة الحرارة وهو ما يساعد على بقاء المحاليل المائيه فى أجسام الكائنات الحيه فهو يمثل ثلثى جسم الانسان فتخيل ماذا يمكن أن يحدث لنا لو ان الماء غير مقاوم للإنحلال
التحليل الكهربى للماء
ولكن يمكن تحليل الماء كهربيا فى جهاز يعرف ب فولتامتر هوفمان وينحل كهربيا الى عنصريه الاساسيين الهيدروجين والاكسجين ويتصاعد الهيدروجين فو القطب السالب (المهبط) ويكون حجمه ضعف حجم الاكسجين الذى يتصاعد فوق القطب الموجب (المصعد ).
ولأن الماء النقى ردئ التوصيل للكهرباء يضاف اليه كربونات الصوديوم او حمض الكبريتيك المخفف حتى يصبح موصلا للتيار الكهربى .
تلوث المياه
التلوث بشكل عام هو اضافة اى مادة تؤذى الانسان وتغير من الخواص الطبيعه للمواد وتخل بميزان الطبيعه مما يعكس صورة سلبية على حياة واستمرار الكائنات الحية .
وتلوث المياه هو اضافة اى مادة للماء تحدث تغيرا مستمرا لخواصه مما يؤثر على حياة الكائنات الحية
وتقسم ملوثات المياه لنوعان
1- ملوثات طبيعية
*انفجار البراكين
*البرق المصاحب للعواص الذى يؤدى لحرائق الغابات
*موت الكائنات الحية
2- ملوثات صناعية
*انشطة الانسان من حرق الفحم والبترول وغيره
*الاسراف فى استخدام المبيدات الكميائية والاسمدة الزراعية
*إلقاء مياه الصرف ومخلفات المصانع
*تسرب زيت البترول من الناقلات والسفن فى البحار والانهار
أنواع تلوث المياه
1- تلوث بيولوجى نتيجة لاختلاط فضلات الانسان والحيوان بالماء ويؤدى الى الاصابة بامراض مثل البلهارسيا والتيفود والالتهاب الكبدى الوبائى
2- التلوث الكميائى نتيجة صرف مخلفات المصانع والصرف الصحر فى الماء ويؤدى الى اضرار بالغة مثل موت خلايا المخ وفقدان البصر والاصابة بالامراض السرطانية
3- التلوث الحرارى نتجة ارتفاع درجة حرارة المياه البحرية التى تستخدم فى تبريد المفاعلات النووية ويؤدى ذلك لهلاك الكائنات البحرية هناك نيجة انفصال الاكسجين الذائب فى الماء
4- التلوث الاشعاعى نتيجة تسرب المواد المشعه من التفاعلات والقاء النفايات الذرية فى البحار ويؤدى ذلك لاختلال سلوك الكائنات البحرية ووظائفها البيولوجية .