دورية العناصر و خواصها

علوم الصف  الثاني   الإعدادي الفصل الدراسي

الوحدة الأولى( دورية العناصر و خواصها )

1- محاولات تصنيف العناصر      4

2- تدرج خواص العناصر في الجدول الدوري الحديث   9

3- المجموعات الرئيسية في الجدول الدوري الحديث    15

4- الماء      19

الوحدة الثانية ( الغلاف الجوي وحماية كوكب الأرض )

1- الضغط الجوي   26

2-  طبقات الغلاف الجوي  28

3-  تآكل طبقة الأوزون     32

4-  ظاهرة الاحترار العالمي        36

الوحدة الثالثة ( الحفريات و حماية الأنواع من الإنقراض )

1- الحفريات وأنواعها      39

2-  أهـمية الحفريات        41

3-  الانقراض        43

4-  الأنواع المنقرضة       45

5-  الأنواع المهددة بالانقراض     46

6- اثر الانقراض على التوازن البيئي     47

الدرس الأول : محاولات تصنيف العناصر

الدرس الثاني : تدرج خواص العناصر في الجدول الدوري الحديث 

الدرس الثالث : المجموعات الرئيسية في الجدول الدوري الحديث

الدرس الرابع : الماء

الدرس الأول : محاولات تصنيف العناصر

منذ زمن كبير والعلماء يحاولون تصنيف العناصر الكيميائية

والسؤال لماذا يريد العلماء تصنيف العناصر ؟

و الإجابة : يقوم العلماء بتصنيف العناصر  من أجل  :

                              1- سهولة دراستها .

                               2- ايجاد علاقة بين العناصر و خواصها الفيزيائية و الكيميائية .

محاولات العلماء  لتصنيف العناصر  

محاولة العالم مندليف                                          

-       في عام 1871 م   قام العالم مندليف بعمل أول جدول حقيقي لتصنيف العناصر

وتم تسميته ( الجدول الدوري لمندليف ) وكان يضم 67 عنصر

-       قد قام مندليف بترتيب العناصر المتشابهة في الخواص في أعمدة رأسية 

-       وجد أن العناصر  الموجودة في صف واحد مرتبة  تصاعديا حسب أوزانها الذرية  

(من يسار إلى يمين الصف) وأن خواصها تتكرر بشكل دوري مع بداية كل دورة جديدة .

مميزات الجدول الدوري لمندليف

1- تنبأ باكتشاف عناصر جديدة وحدد أوزانها الذرية و ترك لها خانات فارغة في الجدول .

2- صحح الأوزان الذرية المقدرة خطأ لبعض العناصر .

عيوب الجدول الدوري لمندليف

1- اضطر للإخلال بالترتيب التصاعدى للأوزان الذرية لبعض العناصر  

                             (( حتى يضع العناصر في المجموعات التى تتناسب مع خواصها ))

2- وضع أكثر من عنصر في خانة واحدة ( مثل النيكل و الكوبلت )

3- كان سيضطر للتعامل مع نظائر العناصر  على أنها عناصر مختلفة

            ويضعها في خانات مختلفة (( لإختلافها  في أوزانها الذرية )).

       

ملحوظة    (( نظائر العناصر )) :

       صور مختلفة لنفس العنصر متشابهة في العدد الذري و مختلفة في الوزن الذري

محاولة العالم موزلى( الجدول الدوري لموزلي )

1- بعد اكتشاف العالم رذرفورد أن نواة الذرة تحتوى على بروتونات موجبة الشحنة

قام موزلي بتسمية عدد البروتونات الموجبة بالعدد الذري

2- بعد دراسة موزلي للأشعة السينية

                أكتشف أن خواص العناصر مرتبطة بالعدد الذري و ليس الوزن الذري

3- اضاف موزلى مجموعة الغازات الخاملة ( المجموعة الصفرية)  للجدول الدوري.

4- خصص مكان أسفل الجدول لعناصر اللانثانيدات و الأكتينيدات .

أي أن الأساس العلمي لجدول موزلي هو ترتيب العناصر  تصاعديا حسب العدد الذري 

وليس الوزن الذري  ( بحيث يزيد كل عنصر عن العنصر الذي يسبقه بمقدار  واحد صحيح )

تدريب : س1- علل لما يأتي

1- ترتيب موزلي لعناصر جدوله حسب العدد الذري و ليس الوزن الذري

2- كان لإكتشاف العالم رزرفورد أن النواة تحتوى بروتونات موجبة أهـمية كبيرة لموزلي

س2- ما الاساس العلمي لجدول مندليف و جدول موزلي

الجدول الدوري الحديث

1- بعد أكتشاف العالم ( بور )  لمستويات الطاقة الرئيسية و عددها ( 7 ) مستويات

2- بعد اكتشاف مستويات الطاقة الفرعة  (   S  P  ,  d   ,   F  ,  (

  تم ترتيب العناصر في جدول  سمي الجدول  الدوري الحديث

وكان الاساس العلمي في الترتيب هو  ترتيب العناصر تصاعديا حسب :

      1- الزيادة في العدد الذري

      2- طريقة ملء مستويات الطاقة الفرعية بالإلكترونات

وصف الجدول الدوري الحديث :

1- يضم    116 عنصر  منها 92 عنصر في الطبيعة والباقي يحضر صناعيا                                                                                  

2- يتكون الجدول الدوري من     ( 7 دورات أفقية و 18 مجموعة رأسية  )

ويتكون الجدول الدورى الحديث من 4 مناطق رئيسية

( أ )   منطقة يسار الجدول  وتسمى عناصر الفئة ( S )  ويوجد بها مجموعتان

       

(ب)  منطقة يمين الجدول  وتسمى عناصر الفئة ( P )  ويوجد بها 6 مجموعات وهى

                                             

(جـ)  منطقة وسط الجدول   وتسمى عناصر الفئة ( d )     ويوجد بها 10 مجموعات 

وتسمى بالعناصر الانتقالية و يبدأ ظهورها اعتبارا من الدورة الرابعة

لاحظ أن المجموعة (8) الثامنة بها 3 أعمدة رأسية

 (د)  منطقة اسفل الجدول   وتسمى عناصر الفئة ( F )      ( اللانثانيدات و الأكتينيدات )

هناك ترقيم حديث للمجموعات وهو يبدأ من المجموعة            وتأخذ الرقم  ( 1 )

                 وتنتهى بالمجموعة الصفرية و تأخذ الرقم   ( 18 )

تحديد موقع العناصر بالجدول الدورى

     ( إذا كنت من سكان عمارات هيئة قناة السويس وسألك زميل لك   أين تسكن ؟ 

           فماذا تقول له ؟ سوف تقول له أنى أسكن فى العمارة الخامسة  الدور الثانى –  مثلاً                  

أيضاً إذا سألتك عن موقع عنصر فى الجدول الدورى الحديث لابد أن تخبرنى

            (1) رقم دورة العنصر .                  (2) رقم مجموعة العنصر .

رقم الدورة   :  عدد مستويات الطاقة الموجودة فى ذرة العنصر .

رقم المجموعة : عدد الإلكترونات الموجودة فى مستوى الطاقة الأخير .

مثال(1)    حدد موقع العناصر التالية فى الجدول الدورى الحديث      (               ،            )

          

   الحل:     قم بتوزيع الإلكترونات لكل عنصر

رقم الدورة =  الدورة الثالثة  لأنه به 3 مستويات طاقة                      

رقم المجموعة =  المجموعة الأولى)  (1A لأنه يوجد إلكترون واحد بالمستوى الأخير                         

                                                  ( الفئة  s  )                                                                                                                                                           

رقم الدورة =  الدورة الثانية  لأنه به   مستويان طاقة                      

رقم المجموعة =  المجموعة الأولى (5A)  لأنه يوجد 5 إلكترونات بالمستوى الأخير                         

                                                  ( الفئة      P   )

   مثال(2)    احسب العدد الذري لعنصر يوجد في الدورة الثالثة و المجموعة الثانية

الحل:

             العنصر يوجد في الدورة الثالثة اي عنده   3  مستويات للطاقة

            و يوجد في المجموعة الثانية اي يوجد به الكترونين في المدار الأخير

             وبالتالي يوجد عنده 12 الكترون فيكون عدده الذري =  12

    تدريب ( 1 ) حدد موقع العناصر التالية فى الجدول الدورى الحديث  (20Ca -18Ar

تدريب (  2 ) احسب العدد الذرى لعنصر يوجد بالدورة الثالثة والمجموعة الأولى .

 تدريب (  3 )  في الشكل المقابل أوجد :

1- العدد الذري = .......................

2- رقم الدورة =.............................................

3- رقم المجموعة  = ............................................

4- العدد الذري للعنصر الذي يليه في نفس المجموعة ....................

5- العدد الذري للعنصر الذي يليه في نفس الدورة ........................

تدريب ( 4 )   اذكر نوع وفئة عنصر يقع في الدورة الرابعة و المجموعة 3B

تدريب ( 5 )صنف العناصر التالية إلى مجموعتين رأسيتين

الدرس الثاني : تدرج خواص العناصر في الجدول الدوري الحديث

في هذا الدرس ندرس خواص العناصر  (A)وعلاقة هذه الخواص بالتركيب الإكتروني للعنصر

والخواص التى ندرسها هي :

1- الحجم الذري

2- السالبية الكهربية

3- الخاصية الفلزية و اللافلزية

1- الحجم الذري

ويتم معرفته من خلال نصف قطر الذرة :ويحدد بوحدة البيكومتر

وهى = جزء من مليون  مليون جزء من المتر

وبالنظر في الجدول الدوري يمكننا أن نستنتج التالي :

في الدورة الواحدة (  بالإنتقال من اليسار الى اليمين )             

( بزيادة العدد الذري ) يقل الحجم الذري ( علاقة عكسية )

وذلك بسبب قوة جذب النواة الموجبة  لالكترونات مستوى الطاقة الخارجى

16    15    14    13    12    11    العدد الذري

        الحجم الذري

الحجم الذري العدد الذري

    في المجموعة الواحدة بالإنتقال من أعلى إلى اسفل

 ( بزيادة العدد الذري ) يزيد الحجم الذري ( علاقة طردية )

بسبب زيادة عدد مستويات الطاقة في الذرة

2- السالبية الكهربية

هي : قدرة الذرة في الجزيء التساهـمي على جذب الكترونات الرابطة نحوها

وعند النظر في الجدول الدوري لمعرفة تتدرج السالبية الكهربية  نجد أنه :-

في الدورة الواحدة       بالإنتقال من اليسار الى اليمين

( بزيادة العدد الذري) تزيد السالبية الكهربية ( علاقة طردية )

                   

في المجموعة الواحدة       بالإنتقال من أعلى إلى اسفل

( بزيادة العدد الذري ) تقل السالبية الكهربية( علاقة عكسية )

((  الفلور أعلى العناصر في السالبية الكهربية = 4 ))

                      

الفرق قي السالبية الكهربيةبين الذرات له دور هام في تحديد نوع الارتباط بين الذرات

الفرق في السالبية الكهربية نوع الارتباط          أمثلة

أكبر من 7,1 ايونى  كلوريد الصوديوم

اقل من 7,1   تساهـمي      الماء

كما أن الجزيئات التساهمية تصنف حسب الفرق في السالبية الكهربية بين ذراتها الى

نوع الجزيء التساهمي     الفرق في السالبية الكهربية                أمثلة

تساهـمى قطبي       أكبرمن  4,0      إلى     اقل من  7,1   الماء  - النشادر

تساهـمي غير قطبي           أكبر من الصفر وحتى     4 ,0          الميثان - كبريتيد الهيدروجين

تساهـمي نقى صفر   جزيء الهيدروجين

 المركب القطبي : الفرق في السالبية الكهربية بين ذراته كبيرا نسبياً    ( مثل الماء و النشادر )

المركب الغير قطبي : الفرق في السالبية الكهربية بين ذراته صغير نسبياً 

                                                                                                                                                  (مثل الميثان - كبريتيد الهيدروجين )

مثال

  جزيىءالماء يتكون من    ( هيدروجين  سالبيته الكهربية = 2,1)   و   ( أكسجين سالبيته الكهربية =  3,5 )

                         الفرق في السالبية الكهبية =  3,5 -  2,1 =  1,4   إذن الماء مركب تساهمي قطبي

              

تدريب ( 1 )  علل لما يأتي :

1- الماء مركب تساهمي قطبي ؟

لأن الفرق في السالبية الكهربية بين الأكسجين و الهيدروجين في جزيئ الماء كبير نسبيا

2- النشادر مركب تساهـمي قطبي ؟

لأن الفرق في السالبية الكهربية بين النيتروجين و الهيدروجين في جزيئ النشادر كبير نسبيا

3- الميثان مركب تساهمي غير قطبي ؟

لأن الفرق في السالبية الكهربية بين الكربون و الهيدروجين في جزيئ الميثان صغير  نسبيا

4- كبريتيد الهيدروجين مركب تساهمي غير قطبي ؟

لأن الفرق في السالبية الكهربية بين الكبريت و الهيدروجين في جزيئ كبريتيد الهيدروجين

                                                                                                                         صغير  نسبيا

        3-  الخاصية الفلزية و  اللافلزية

أول من قسم العناصر الى فلزات ولافلزات العالم برازيليوس

الآن تقسم العناصر الى ( 4 ) أنواع ( فلزات - لافلزات - اشباه الفلزات - غازات خاملة )

        الفلزات       اللافلزات      اشباه الفلزات

التركيب الالكتروني يوجد في المدار الآخير

1 أو 2 أو 3   الكترونات   يوجد في المدار الآخير

5 أو 6 أو 7   الكترونات   يختلف عدد الالكترونات في اغلفة التكافوء

السلوك في التفاعلات        تفقد

الكترونات التكافوء

وتصبح ايون موجب مثل الغاز الخامل الذي يسبقها      تكتسب

الكترون أو اكثر

وتصبح ايون سالب مثل الغاز الخامل الذي يليها يمكن أن تفقد أو تكتسب

أشباه الفلزات : خواصها تجمع بين خواص الفلزات و اللافلزات

س1- يصعب التعرف على أشباه الفلزات من مدارها الآخير  ؟

جـ 1- بسبب اختلاف عدد الالكترونات في اغلفة التكافوء

بالنظر للجدول الدور للتعرف على الخاصية الفلزية و اللافلزية نجد أنه :-

في الدورة الواحدة  ( بالانتقال من اليسار إلى اليمين )

تبدأ الدورة الواحدة بعنصر فلزى قوي   وبزيادة العدد الذري    تقل الصفة الفلزية

حتى تظهر اشباه الفلزات ثم تظهر اللافلزات حتى نصل الى أقوى اللافلزات في المجموعة ((7A 

أي أنه : تبدأ الدورة الواحدة بعنصر فلزي قوي و تنتهى بغاز خامل يسبقه لافلز قوي

18    17    16    15    14    13    12    11    العدد الذري

غاز خامل     لا فلز قوي جدا       لافلز قوي     لا فلز ضعيف اشباه فلزات  فلز ضعيف    فلز قوي       فلز قوي جدا      الصفة الفلزية واللافلزية

في المجموعة الواحدة   

سوف ندرس نوعين من المجموعات 

                                  1- مجموعة تبدأ بعنصر فلزى مثل المجموعة  ((1A

                                  2- مجموعة تبدأ بعنصر لافلزى مثل المجموعة  (  7A  )

1- في المجموعة ((1A بالانتقال من أعلى الى أسفل 

 ( بزيادة العدد الذري )      تزداد الصفة الفلزية بسبب كبر الحجم الذري

2- في المجموعة (  7A  ) بالانتقال من أعلى الى أسفل 

( بزيادة العدد الذري )  تقل الصفة اللافلزية بسبب صغر قيم السالبية الكهربية 

                                 

 مم سبق نستنتج أنه

                      1- الحجم الذري يتحكم في الصفة الفلزية ( علاقة طردية )

كلما زاد الحجم الذري زادت الصفة الفلزية

                     2- السالبية الكهربية تتحكم في  الصفة اللافلزية ( علاقة طردية ) 

                                       كلما زادت السالبية الكهربية زادت الصفة اللافلزية

الخواص الكيميائية للفلزات

1- تتفاعل الفلزات مثل  (الماغنسيوم و الحديد ) مع الاحماض المخففة  

             وبنتج   ملح الحمض و يتصاعد غاز الهيدروجين

   

Mg  +   2HCl               Mg Cl2  +  H2

ملحوظة  : لا يتفاعل النحاس مع الحمض المخفف

2- تتفاعل الفلزات مع غاز الاكسجين

و ينتج اكاسيد فلزية تعرف(( بالاكاسيد القاعدية ))

ليثيـــــوم      Li

بوتاســيوم    K

صوديـوم      Na

باريــــوم      Ba

كالســيوم     Ca

ماغنسـيوم    Mg

ألومنيوم      Al

خارصــين     Zn

حـــــديد       Fe

قصــــدير      Sn

رصــــاص    Pb

هيدروجين    H

                                                                                           2Mg  +  O2         2MgO

  تذوب بعض الاكاسيد القاعدية  في الماء مكونة قلويات -  تزرق محلول عباد الشمس

             MgO  +  H2O         Mg(OH)2     

         ملحوظة  : لا يذوب أكسيد الحديد في الماء

متسلسلة النشاط الكيميائي

     هى : ترتيب الفلزات تنازليا حسب نشاطها الكيميائي

         وقد امكن التعرف على نشاط العناصر من خلال التفاعل مع الماء

- ( الصوديوم و البوتاسيوم ) تتفاعل مع الماء لحظيا

    و ينتج غاز الهيدروجين الذي يشتعل بفرقعة

       

- (الكالسيوم و الماغنسيوم) تتفاعل ببطء مع الماء البارد

- الخارصين و الحديد يتفاعلان مع بخار الماء الساخن

- النحاس و الفضة لا يتفاعلان مع الماء

الخواص الكيميائية لللافلزات

1- لا تتفاعل  اللافلزات مع الاحماض

  2- تتفاعل اللافلزات مع غاز الاكسجين

         و ينتج اكاسيد لافلزية تعرف بالاكاسيد الحامضية

C   +   O2           CO2                            

  تذوب الاكاسيد الحامضية في الماء مكونة احماض - تحمر محلول عباد الشمس

        H2CO3                            CO2 + H2O       

بريليوم        Be

ماغنسيوم     Mg

كالسيوم       Ca

سترانشيوم   Sr

باريوم Ba

الليثيوم       Li

الصوديوم     Na

البوتاسيوم    K

الربيديوم      Rb

السيزيوم      Cs

      الدرس الثالث : المجموعات الرئيسية في الجدول الدوري الحديث

في هذا الدرس سوف ندرس بعض المجموعات الرئيسية في الجدول

1- فلزات الأقلاء (1A ) المجموعة 1                                                   

         

1- مجموعة العناصر التى تقع في المجموعة الاولى

2- عناصر الفئة S

3- تسمى بعناصر الاقلاء ( الفلزات القلوية )

لأنها تتفاعل مع الماء مكونة محاليل قلوية (هيدروكسيد الفلز )

2Na + 2H2O                   2NaOH   +  H2

•       تفاعل البوتاسيوم مع الماء أشد من تفاعل الصوديوم مع الماء ( يعرف ذلك من كمية الهيدروجين المتصاعد )

لأن البوتاسيوم أكثر نشاطا من الصوديوم حيث أن الحجم الذري للبوتاسيوم اكبر من الحجم الذري للصوديوم

 تدريب ( 1 )

علل - لا تطفأ حرائق الصوديوم بالماء  ؟

الخواص العامة لعناصر الأقلاء

1-  تكافؤها أحادي ( لانها تحتوي على الكترون واحد في غلاف التكافوء  )

2- تفقد الكترون التكافوء في التفاعلات الكيميائية وتصبح ايون موجب

 يحمل شحنة واحدة موجبة

3- عناصر نشطة كيميائية لذلك تحفظ تحت سطح الكيروسين أو البرافين

      لمنع تفاعلها مع الهواء الرطب

ويذداد نشاطها الكيميائي بزيادة الحجم الذري لذلك السيزيوم Cs  هو انشط الفلزات لانه اكبرها حجما

4- جيدة التوصيل للحرارة و الكهرباء

 5- كثافتها منخفضة ( الليثيوم و الصوديوم و البوتاسيوم تطفو فوق سطح الماء ) أما( السيزيوم و الربيديوم ) فتغوص في الماء

         2-  فلزات الأقلاءالأرضية  (2A ) المجموعة 2  

       

         

1- مجموعة العناصر التى تقع في المجموعة الثانية

2- عناصر الفئة S

الخواص العامة لعناصر الأقلاء الأرضية

1- عناصر ثنائية التكافوء لاحتواء غلاف تكافؤها على الكترونين

2- تفقد الكتروني تكافؤها مكونة ايونات موجبة الشحنة (عليها شحنتين موجبة )

3- أقل نشاطا من عناصر الاقلاء

لذلك لا تحفظ تحت سطح الكيروسين

وعندما تتفاعل مع الماء يتصاعد غاز الهيدروجين

ويكون التفاعل اكثر شدة بالانتقال

من الماغنسيوم الى  الكالسيوم الى  الباريوم )

ويعرف ذلك من كمية الهيدروجين المتصاعد

4- يزيد نشاطها الكيميائي بذيادة الحجم الذري

 لسهولة فقد الكترونات التكافوء

5- جيدة التوصيل للحرارة و الكهرباء

6- كثافتها اكبر من كثافة عناصر الاقلاء

تدريب : رتب العناصر التالية تنازليا حسب الصفة الفلزية

                                    11Na   - Mg 12 - K 19

الحل :

بتوزيع الالكترونات لهذه العناصر

•       نجد أن الصوديوم و الماغنسيوم في دورة واحدة ( الصوديوم اكثر فلزية من الماغنسيوم )

•       الصوديوم و البوتاسيوم في مجموعة واحدة ( البوتاسيوم أكثر فلزية من الصوديوم )

                     وبالتالي الترتيب التنازلي يكون (  البوتاسيوم - الصوديوم - الماغنسيوم )

3- الهالوجينات  (7A )  : المجموعة 17

1- تقع هذه المجموعة على يمين الجدول الدوري الحديث

2- توجد ضمن الفئة P

3- عناصر لافلزية

4- تسمى هالوجينات ( مكونات الأملاح )

                                   لأنها تتفاعل مع الفلزات مكونة أملاح

فلور   F

كلور   Cl

بروم   Br

يود    I

استاتين       At

                                                        2K   +   Br2                      2KBr

الخواص العامة لعناصر الهالوجينات

1- لا فلزات آحادية التكافوء

( لأنها تكتسب الكترون أثناء التفاعل الكيميائي حتى يكون مدارها الآخير مكتمل بالالكترونات )

2- توجد في صورة جزيئات ثنائية الذرة ( F2     - Cl2  )

3- عناصر نشطة كيميائيا

لذلك لا توجد على صورة عناصر منفردة و لكنها توجد في صورة مركبات

                      ماعدا   الاستاتين   يحضر صناعيا

4- كل عنصر منها يحل محل العنصر الذي يليه في المجموعة في محلول ملحه

                                          Cl2   +   2KBr                         2KCl       +      Br2 

                                                        Br2     +   2KI                  2KBr     +     I2         

5- الفلور و الكلور ( غازات )    -  البروم ( سائل )     -    اليود ( صلب )

خواص بعض العناصر و استخدماتها

العنصر        الاستخدام     السبب

الصوديوم المسال    نقل الحرارة من قلب المفاعل النووي الى الخارج حيث تستخدم هذه الحرارة في الحصول على الطاقة البخارية اللازمة لتوليد الكهرباء     لأنه فلز موصل جيد للحرارة

السيليكون    صناعة اجهزة الكمبيوتر    لانه من اشباه الموصلات التى تعتمد توصيلها للكهرباء على درجة حرارتها

النيتروجين المسال   حفظ قرنية العين     لانخفاض درجة غليانه ( -  196 ْ م)

الكوبلت  60 حفظ الاغذية  لأن أشعة جاما الصادره منه تعمل على عدم تكاثر الجراثيم دون التأثير على الانسان