تركيبُ آلَة التَّبْريد

تركيبُ آلَة التَّبْريد

تتألف آلة التبريد من الأجزاء التالية :

أ - مجموعتين من الأنابيب الملتوية بشكل حلزوني . توضع المجموعة ( ب ) ضمن إناء محكم الإغلاق و معزول حرارياً ، و توضع الثانية ( جـ ) خارج الإناء .

ب - مضخة ماصة ضاغطة تعمل بمحرك كهربائي .

جـ - غاز مُسال تحت ضغط ، يغلي في درجة حرارة منخفضة ، يملأ مجموعتي الأنابيب ، و الغاز المستخدم بكثرة لهذه الغاية هو الفريون ( Freon ) .

كيف تعمل آلة التبريد ؟

تقوم المضخة بامتصاص الغاز من مجموعة الأنابيب ( ب ) ، و ذلك عن طريق الصمام ( د ) . و في المرحلة الثانية ، يعود مكبس المضخة ليتحرك بالمنحنى المعاكس ؛ فينغلق الصمام ( د ) ، و ينفتح الصمام ( هـ ) فتدفع المضخة الغاز في مجموعة الأنابيب ( جـ ) تحت ضغط مرتفع ؛ فيتكثف ( أي يتحول إلى سائل ) ، و يؤدي ارتفاع ضغطه إلى ارتفاع درجة حرارته فيسخن الهواء الملامس لمجموعة الأنابيب الخارجية ( جـ ) .

عندما يبلغ ضغط الغاز المسال حداً معيناً ، ينفتح الصمام ( و ) الذي يفصل بين مجموعتي الأنابيب ، و يندفع السائل داخل المجموعة ( ب ) حيث الضغط منخفض ؛ فيغلي و يتحول إلى بخار ، و بالطبع يستمد السائل الحرارة اللازمة لغليانه و تبخره من الأنابيب الداخلية ( ب ) ، و من الوسط المحيط بها ، أي من داخل آلة التبريد ؛ فتنخفض درجة حرارة الأطعمة و الأجسام داخل آلة التبريد . و تتكرر الدورة ، مسببة انخفاض تدرجي في درجة الحرارة . و لا يختلف عمل مكيف الهواء عن عمل البراد من حيث المبدأ .

تشتمل معظم آلات التبريد الحديثة على ضوابط ( ثيرموستات ) تُمكِّن من اختيار درجة الحرارة المناسبة و المرغوب فيها . و في هذه الحالة تعمل الآلات بشكل آلي ؛ فعندما تصل درجة الحرارة داخل آلة التبريد أو الغرفة إلى درجة أعلى من الدرجة المطلوبة ، تبدأ الآلة بالعمل ، و تستمر في عملية التبريد ، حتى تصل درجة الحرارة إلى تلك الدرجة ، و عندها تتوقف الآلة عن العمل تلقائياً .

الكيمياء

تعريفات

نظائر العناصر الكيميائية هي أشكال من العنصر الكيميائي لذرتها نفس العدد الذري Z ، ولكنها تختلف في الكتلة الذرية . ولا تختلف الخواص الكيميائية للذرة ونظيرها ، أما الخواص الفيزيائية فهي تختلف لكلاهما اختلافا كبيرا. فمثلا إذا نظرنا إلى ذرة الكربون-12 وهي تحتوي على 6 بروتونات و 6 نيوترونات في نواتها فهي مستقرة . أما الكربون-14 فتحتوي نواته على 6 بروتونات و 8نيوترونات وهو نظير مشع أي ذو نشاط إشعاعي ويتحلل من ذاته عن طريق تحلل بيتا .

تعريف التكافؤ (Valence) في علم الكيمياء على أنه قوة الذرة الخاصة بأى عنصر على الإتحاد مع الذرات الأخرى ويتم قياس ذلك بعدد الإلكترونات التي ستقوم الذرة بإعطاؤها أو أخذها أو مشاركتها لعمل رابطة كيميائية. وهذا راجع لعدد الفراغات الموجودة في غلاف تكافؤ الذرة. كما يتم وصف حالة الذرة بإرقام لاتينية ( مونو ، باى/داى ، تراى ، تيترا وهكذا وذلك للتكافؤ 1 ، 2 ، 3 ، 4 ) فمثلا عنصر المجموعة الرئيسي الذي يكون فلز له تكافؤ 1, وهذا يساوى عدد لعدد اللإلكترونات الموجودة في غلاف التكافؤ. الفلزات الإنتقالية غالبا ما يكون لها أكثر من تكافؤ ( راجع القائمة بالأسفل ).

ولا يتم استخدام المصطلح تكافؤ بكثرة هذه الأيام ( حتى أن بعض الكتب لا تذكره من الأصل ) حيث ان المصطلح الأكثر دقة هو حالة التأكسد ويفضل استخدامه. وللمركبات الأيونية البسيطة تكون حالة التأكسد للفزات مساوية لتكافؤها. وعموما فإنه للمركبات التساهمية التي تتضمن اللا فلزات غالبا ما يكون هناك فرق.

 المزيج أو المخلوط هو مادة كيميائية متجانسة أو لا متجانسة ممتزجة بدون روابط كيميائية بين العناصر الكيميائية و/أو المركبات الكيميائية التي قد تكون موجودة بنسب مختلفة ، وبالتالى تحتفظ بخواصها وشكلها . ويمكن فصل المخاليط بالطرق الكيميائية والفزيائية.

العناصر هي مجموعة جزئية من المواد في الطبيعة، تتكون من ذرات من مادة واحدة وتوجد اما بشكل طبيعي في الأرض أو يقوم الإنسان بتكوينها، وجد منها حتى عام 2004 116 عنصر، 91 منهم موجود في الطبيعة بشكل طبيعي ويقوم العلماء بتصنيفها على اسس كتلها الذرية وصفاتها الكيميائية، من أشهر التصنيفات واوسعها انتشارا الجدول الدوري لمندليف، تقابلها المركبات الكيميائية التي تتكون من مجموعات من الذرات من العناصر المختلفة مترابطة معا لتكوين شكل جديد من المادة بخصائص جديدة، واي مادة موجودة هي اما عنصر من هذه العناصر أو مركب مكوّن من هذه العناصر، وذلك باستثناء الجسيمات الدون ذرية.

المركب الكيميائي هو مادة كيميائية تكونت من عنصرين أو أكثر، بنسبة ثابتة تحدد تركيبه. فمثلا الماء (H2O) مركب يتكون من الهيدروجين والأكسجين بنسبة 1:2.

وبصفة عامة فإن هذه النسبة يجب أن تكون ثابتة لبعض الاعتبارات الفيزيائية، وليس طبقا للاختيارات البشرية. ولهذا السبب فإن المواد مثل النحاس الأصفر تعتبر سبيكةوليست مركب.

الحمض (إنجليزية : Acid) (يمثل عادة بالصيغة HA) هو أي مركب كيميائي، يكون عند انحلاله في الماء قادرا على تحرير شاردة الهيدروجين (البروتونات)(التي يرمز لها بذرات هيدروجين ذات شحنة إيجابية واحدة أو +1).

 القاعدة أو الأساس (بالإنجليزية: Base‏) بالكيمياء هي أي مركب كيميائي يمكنه استقبال أيونات الهيدروجين، بمعنى اخر هي مانحة الكترونات. تقوم القواعد بمعادلة الأحماض. المحلول القاعدي يكتسب أيون هيدروجين في تحول كيميائي حسب تعريف برونشتد لوري. وتتفاعل القواعد مع الأحماض فتكون ملحاً وماء ويحتوي محلول القاعدة المائي على أيونات الهيدروكسيد. من صفاة القواعد أنها صابونية الملمس وتنقسم القواعد إلى ثلاث أقسام وهم:- -أكاسيد أو هيدروكسيدات فلزات لا تذوب في الماء مثل أكسيد النحاس (CuO) وأكسيد الحديدوز (FeO) وكلوريد الحديديك (FeCl3). -أكاسيد وهيدروكسيدات فلزات تذوب في الماء مثل هيدروكسيد الصوديوم(NaOH)وهيدروكسيد البوتاسيوم(KOH)و أكسيد الصوديوم (Na2O)و أكسيد البوتاسيوم(K2O) ويسمى هذا القسم أو النوع باسم القلويات. -مواد ليست بأكاسيد ولا هيدروكسيدات ولكن لها نفس الخواص التي تميز القواعد مثل كربونات الصوديوم وكربونات البوتاسيوم وبيكربونات الصوديوم وبيكربونات البوتاسيوم.

الملح في الكيمياء هو ذلك المركب الكيميائي الذي ينتج من تفاعل تعادل بين حمض وقلوي بحيث يكون متعادل كهربيا، الملح قد يكون مركب عضوي أو غير عضوي.

في علم الكيمياء التشبع له ثلاث معان:

في الكيمياء الفيزيائية: التشبع هو النقطة التي لا يصبح محلول أي مادة قادرا على إذابة المزيد منها. وتسمى هذه النقطة بنقطة التشبع وتعتمد قيمتها على درجة حرارة السائل وعلى الطبيعة الكيميائية للمادة. تستخدم خاصية التشبع في عملية إعادة البلورة لتنقية الكيماويات. ففي هذه العملية يتم اشباع محلول ساخن بإذابة بلورات المادة المراد تنقيتها فيه، وعندها فإن المحلول يحتوي على البلورات المذابة والشوائب التي كانت في هذه البلورات. وعندما يبرد المحلول تقل الذائبية وتترسب البلورات من جديد، أما الشوائب فتبقى في المحلول لأن تركيزها منخفض ولا يصل إلى نقطة التشبع. وعند حدوث تغير في الظروف (مثل التبريد) فإن هذا يعني أن التركيز الفعلي أكثر من نقطة التشبع, ويصبح المحلول فائق التشبع.

في الكيمياء الفيزيائية أيضا: يستخدم التشبع عند مناقشة السطوح الفاعلة كيميائيا أو فيزيائيا. ومن الأمثلة على هذه الحالة محفزات التفاعلات الكيميائية. تكون هذه المواد عادة على شكل حبيبات صغيرة تقوم بامتزاز المواد الكيميائية ليحدث التفاعل على سطحها. ومع مرور الوقت، يحدث إشباع لسطوح هذه الحبيبات وتفقد فاعليتها، مما يُلزم تغييرها أو إعادة تنظيفها.

في الكيمياء العضوية: يرجع التشبع إلى أن المركب العضوي به أقصى حد ممكن من ذرات الهيدروجين؛ أي أنه لا توجد روابط ثنائية أو روابط ثلاثية. ومن الهيدروكربونات البسيطة, فإن الألكانات مشبعة, بينماالألكينات غير مشبعة. وحديثا عند مناقشة البناء الإلكتروني, فإن المركبات غير المشبعة تتميز بوجود رابطة باي فيها. ويستخدم المصلح في الأحماض الدهنية المكونة لليبيدات, حيث يتم وصف الحمض الدهني على أنه مشبع أو غير مشبع, اعتمادا على وجود رابطة كربون-كربون ثنائية. عديد من الخضروات تحتوي على أحماض دهنية لها "عدم تشبع وحيد" أو "عديد من الروابط غير المشبعة" وهذا يرجع لوجود الرباطة المزدوجة فيهم.

في الكيمياء الحيوية: يرجع المصطلح تشبع, إلى مواقع الإرتباط في البروتين التي يتم شغلها في أى وقت.

 الصيغة الكيميائية  ) يطلق عليها أيضًا الصيغة الجزيئية(  هي طريقة موجزة للتعبير عن المعلومات المتعلقة بالذرات التي تكون مركب كيميائي معين. كما أنها تعبر عن كلعنصر برمزه الكيميائية، وتحدد عدد الذرات في جزي هذا المركب. وفى حالة وجود أكثر من ذرة لنفس العنصر في الجزيء فإن عدد الذرات يكتب أسفل يمين العنصر. وللمواد الغير جزيئية يعبر الرقم السفلي عن الصيغة الوصفية. والصيغة الكيميائية التي تستخدم لسلسلة المركبات التي تختلف عن بعضها البعض بوحدات ثابتة تسمى "المعادلة العامة". وتسمي هذه السلسلة سلسلة متجانسة, ويسمي رقمها رمز التجانس.

تفاعلات أكسدة-اختزال أو أكسدة-إرجاع هي جميع التفاعلات الكيميائية التي يحدث فيها تغير في عدد أكسدة ذرات المواد المتفاعلة بسبب انتقال الإلكترونات فيما بينها.

يمكن أن تكون عملية الأكسدة-الاختزال عملية بسيطة مثل أكسدة الكربون ليعطي ثنائي أكسيد الكربون، أو إرجاع الكربون بالهيدروجين ليعطي الميثان، كما يمكن أن تكون عملية معقدة مثل أكسدة السكر في جسم الإنسان حيث تتضمن سلسلة معقدة من الانتقالات الإلكترونية.

الأكسدة هي عملية فقدان للإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات أو الأيونات.

الاختزال هي عملية اكتساب للإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات أو الأيونات.

 

الروابط الكيميائية

يطلق على القوة التي تربط ذرات العناصر مع بعضها البعض في الجزيئات و المركبات الكيميائية بالرابطة الكيميائية ، و تختلف هذه القوى من جزيء إلى آخر تبعاً للتركيب الإلكتروني للعناصر ، و من أهم الروابط الكيميائية ما يلي :

•        الرابطة الأيونية : هي قوة ناتجة من تجاذب كهربائي بين الأيون الموجب و الأيون السالب .

 و تتكون الرابطة الأيونية نتيجة فقد إحدى الذرتين إلكترون أو أكثر و اكتساب الذرة الأخرى إلكترون أو أكثر . و من الأمثلة على الرابطة الأيونية الرابطة في كلوريد الصوديوم .

نلاحظ أن ذرة الصوديوم في مجالها الأخير إلكترون واحد ، لذا فإنها تفقد هذا الإلكترون و تتحول إلى أيون موجب ، بينما نجد أن ذرة الكلور في مجالها الأخير سبعة إلكترونات ، لذا فإنها تكتسب إلكترون و تتحول إلى أيون

سالب ، و بالتالي يحدث التجاذب الكهربائي بين الأيونين و تتكون الرابطة الأيونية .

•        الرابطة التساهمية  ( Covalent bond )

هي قوة بين ذرتين تتكون من زوج إلكتروني ناتج عن اشتراك ( مساهمة ) كل ذرة بإلكترون واحد من إلكترونات التكافؤ . و من الأمثلة على الرابطة التساهمية الرابطة في جزيء الفلور .

نلاحظ أن الرابطة التساهمية في جزئ الفلور تكونت نتيجة لمساهمة كلٍّ من ذرتي الفلور بإلكترون واحد من إلكترونات المجال الأخير ، و بالتالي وصل كلٌّ منهما إلى التركيب المستقر لأقرب غاز نادر .

العناصر :

مواد غير قابلة للتفكيك إِلى مواد أبسط منها بالوسائل الفيزيائية و الكيميائية العادية

 و يتميز كل عنصر بخواص تميزه عن العناصر الأخرى ، و يبلغ عدد العناصر التي تم اكتشافها حتى الآن حوالي 112 عنصراً ، توجد معظمها في الحالة الجامدة مثل الحديد ، النحاس و غيرها ، و بعضها في الحالة الغازية مثل الأكسجين ، النيتروجين .. و غيرها ، و بعضها توجد في الحالة السائلة وهي قليلة مثل الزئبق و البروم .

و أما المواد التي تتألف من اتحاد كيميائي بين عنصرين أو أكثر ، مثل السكر و الماء ، فتسمى مركبات ، و كذلك كلوريد الصوديوم المعروف بملح الطعام ، و ثاني أكسيد الكربون .. و غيرها من المركبات .

 رموز العناصر

 لقد عمد العلماء منذ أقدم العصور إِلى استخدام الرموز بدل الكلمات ، بهدف الاختصار و سهولة الاستخدام حيث يستخدم الحرف الأول من اسم العنصر بالإِنجليزية للدلالة على ذرة من ذلك العنصر . و بسبب كثرة العناصر المعروفة ، وإِمكانية تشابه أكثر من عنصر في الحرف الأول ، عندئذٍ يكتب الحرف الأول و الثاني . أو الأول و الثالث للتفريق بين العناصر . نلاحظ رمز الكالسيوم   ، النحاس   ، والكلور   و يشترط في حالة الدلالة على العنصر بحرفين أن يكتب الحرف الأول كبيراً ، و الحرف الثاني صغيراً ، و يشتمل الجدول الآتي على عدد من أهم العناصر ، و رموزها المستعملة في الوقت الحاضر ، و على أسمائها باللغة الإِنجليزية ، مع بعض الأسماء باللاتينية بين قوسين .

العدد الذري

تعريف : العدد الذرِّي : هو عدد البروتونات الموجودة في نواة ذرة أي عنصر .

تختلف نوى الذرات باختلاف العناصر ، و ذلك ناتج عن تباين ( اختلاف ) عدد البروتونات فيها ، فكل عنصر يتميز بوجود عدد معين من البروتونات داخل النواة في كل ذرة من ذرات ذلك العنصر . و هذا هو العدد الذري للعنصر ، و تستعمل هذه الخاصية في وضع تعريف آخر للعنصر هو : العنصر جسم تحمل جميع ذراته العدد الذري نفسه . فالعدد الذري لعنصر الهيدروجين مثلاً هو 1 ، و هذا يعني أن في نواة كل ذرة من ذرات الهيدروجين بروتوناً واحداً ، و العكس صحيح . أي كل ذرة تحمل في نواتها بروتوناً واحداً ، هي ذرة عنصر الهيدروجين .

الكتلة الذرية ، و عدد الكتلة

سبق أن ذكرنا أن معظم كتلة الذرة مركزة في النواة ، لاحتوائها على النيوترونات و البروتونات ، و يعرف مجموع عدد النيوترونات و البروتونات ، بعدد الكتلة .

إذن :

عدد الكتلة = عدد البروتونات + عدد النيوترونات

و بما أن كتلة النيوترون الواحد أو البروتون الواحد تساوي تقريباً وحدة كتلة ذرية ( و. ك. ذ ) واحدة ، نستنتج أن الكتلة الذرية تتساوى عددياً مع عدد الكتلة تقريباً ، و كتلة الالكترونات صغيرة جداً يمكن اهمالها لذا الكتلة الذرية = عدد الكتلة تقريباً فذرة الكربون مثلاً تحتوي نواتها على 6 بروتونات ، و 6 نيوترونات ، و هكذا يكون عدد كتلة ذرة الكربون 12، و بالتالي فإِن كتلتها الذرية تساوي 12 ( و. ك. ذ ) أيضاً .

 يكتب العدد الذري للعنصر عادة قرب الجزء الأسفل من يسار الرمز الذي يمثله ، بينما يكتب عدد الكتلة قرب الجزء الأعلى من يسار الرمز ، فلو أخذنا ذرة الفلور مثلاً لإِعطاء معلومات عنها ، فإِننا نمثلها هكذا : 

تمرين :  أكملُ الجدول التالي بالأعداد المناسبة

ذرة العنصر     عدده الذري    عدد البروتونات          عدد النيوترونات         عدد الإِلكترونات         عدد الكتلة       الكتلة الذرية

( و. ك. ذ)

نيتروجين       7                                 14    

صوديوم                 11     12                        

كبريت                  16                      32

بوتاسيوم                                   19     39    

العدد الذري = عدد البروتونات = عدد الإِلكترونات في الذرة المتعادلة كهربائياً .

التوزيع الإلكتروني

دلّت نتائج التجارب و الدراسات أن لكل إِلكترون مقداراً من الطاقة ، و أن الإِلكترونات تتوزع حول النواة في مدارات أو مستويات طاقة .

فطاقة الإِلكترونات في المستوى الأول أصغر من طاقة الكترونات المستوى الثاني ، و هكذا ، و تستوعب كلٌّ من هذه المدارات أو المستويات عدداً معيناً من الإِلكترونات كحد أقصى ، كما هو مبين في الجدول  التالي  :

مثال ( )1 : ذرة صوديوم عددها الذري 11 ، أي أن في الذرة 11 إلكتروناً ، تتوزع هذه الإِلكترونات على ثلاثة مستويات حول النواة ، كما هو مبين في  الشكل

و يبين الشكل التالي نموذجاً لذرة الصوديوم نفسها و في هذا النموذجتبدو مجموعة إِلكترونات كل مستوى و كأنها سحابات تحمل شحنة سالبة ، لا مكان محدداً لكلٍّ منها في هذا المستوى .

 أما  الشكل التالي فهو نموذج مبسّط يبين أعداد جسيمات الذرة المختلفة ، و أماكن وجودها .

و الواقع أن أياً من هذه النماذج لا يمثل جميع الحقائق العلمية تماماً ، و لكنها بلا شك تستخدم كوسيلة لتساعد على فهم بقية الذرة و الجسيمات المكونة لها ، و ترتيب الإِلكترونات في مستوياتها الرئيسة حول النواة . إِن الذرة متعادلة الشحنة الكهربائية ، نظراً لتساوي عدد البروتونات مع عدد الإِلكترونات ، و لتعادل شحنة البروتون بشحنة الإِلكترون . و لتبسيط البحث ، سنفترض أن مقدار شحنة البروتون هو +1 ، و مقدار شحنة الإِلكترون –1 ، نلاحظ في  الشكل السابق ،  أن نواة الصوديوم تحمل شحنة موجبة مقدارها +11 ، لاحتوائها على 11 بروتوناً ، لأن مقدار شحنة الإِلكترونات الموزعة حول النواة تبلغ -11 ، فإِن ذرة الصوديوم غير المتحدة هي متعادلة كهربائياً ، و ينطبق الشيء نفسه على ذرة الكلور .

المستوى الثالث يمكنه أن يستوعب ثمانية الكترونات إِذا كان هو المستوى الخارجي ، و ثمانية عشر الكترون إِذا كان هناك مستويات أخرى .

الذرة و الأيون :

أثناء التفاعل الكيميائي تفقد ذرة الصوديوم الإِلكترون الموجود في الطبقة الخارجية ، فهذا يعني أن الذرة تصبح موجبة الشحنة ، و عندها تسمى أيون صوديوم ، و نرمز إِليه بالرمز  

أما إِذا اكتسبت ذرة الكلور الكتروناً واحداً ، فإِنها تصبح سالبة الشحنة ، و نسميها أيون كلور ( كلوريد ) ، و نرمز له  

إِذن هناك نوعان من الأيونات :

أيونات موجبة و أيونات سالبة .

و قد تفقد بعض الذرات أكثر من إِلكترون ، فإِذا فقدت إِلكترونين مثلاً ، فإِنها تصبح مزدوجة الشحنة الموجبة ، كما في أيون الماغنيسيوم الذي يمثله الرمز   أو 

أما إِذا فقدت ذرة العنصر ثلاثة إِلكترونات فإِنها تصبح ثلاثية الشحنة الموجبة ، كأيون الألومنيوم ، و رمزه :   أو   و تصبح الذرة التي تكتسب إِلكترونين أيون مزدوج الشحنة السالبة ، كأيون الكبريت ( كبريتيد ) و رمزه 

 و بناءً على ما تقدم يمكن تعريف الأيون على أنه:

الأيون : هو ذرة تحمل شحنة كهربائية موجبة أو سالبة نتيجة فقدانها أو اكتسابها إِلكتروناً واحداً أو أكثر .

الفلزات و اللافلزات

تختلف العناصر من حيث قدرة نوى ذراتها على جذب الإِلكترونات الموجودة في المستويات الخارجية ، ففي بعض العناصر تكون جاذبية النواة لإِلكترونات المستوى الخارجي ضعيفة ، و هذا أحد الأسباب التي تجعل إِمكانية فقدان الذرة لإِلكترون أو أكثر سهلة نسبياً ، و تسمى مثل هذه العناصر ( الفلزات ) ، مثل الحديد ، الفضة ، النحاس ، الذهب ، الصوديوم ، الألومنيوم ، الماغنيسيوم ، البوتاسيوم .

أما الفئة الأخرى من العناصر فإِن جاذبية نوى ذراتها على إِلكترونات المستوى الخارجي تكون قوية ، و هذا أحد أسباب صعوبة إِزالة تلك الإِلكترونات ، و على العكس ، فإِنها تجذب إِلكترونات إِضافية لإِكمال مستوياتها الخارجية التي تنقصها الإِلكترونات ، و تسمى هذه العناصر ( اللافلزات ) مثل الأكسجين ، الكبريت ، الكلور ، البروم ، الكربون و النيتروجين ، و الواقع أن العديد من المركبات هو حصيلة اتحاد يشمل انتقال أو اشتراك إِلكترونات من الفلزات إِلى اللافلزات . و يسمى هذا الاتحاد تفاعلاً كيميائياً .

تمتاز الفلزات بخواص عامة و مشتركة فيما بينها إِلا أنها تختلف عن الخواص العامة للافلزات بصورة عكسية .

خواص الفلزات :

1- لها بريق و لمعان مميز .

2- قابلة للطرق على شكل ألواح ، و السحب على شكل أسلاك .

3- موصلة جيدة للحرارة و الكهرباء .

4- غالباً ما تكون كثافتها عالية .

5- درجة انصهارها و غليانها عالية .

اللافلزات:

 مثل الفلزات وأشباه الفلزات إحدى السلاسل الكيميائية، وتتميز بخصائص معينة من ناحية التأين والترابط. وتنبع هذه الخواص من أن اللافلزات عالية السالبية الكهربية، أى أنها تكتسب إلكترونات التكافؤ من الذرات الأخرى أسرع من فقدها.

معظم اللافلزات توجد في أعلى الجانب الأيسر من الجدول الدوري، فيما عدا الهيدروجين والذي يتم وضعه عادة في أعلى الجانب الأيمن مع الفلزات القلوية، ولكنه يتصرف مثل اللافلزات في معظم الأحيان. اللا فلزات عكس الفلزات من حيث التوصيل الكهربى، فهي إما عازلة أو شبه موصلة. ويمكك أن تقوم اللافلزات بتكوين رابطة أيونية مع الفلزات باكتساب الإلكترونات، أو تكون رابطة تساهمية مع لا فلزات أخرى. وتكون أكاسيد اللافلزاتحمضية.

ورغم أنه يوجد 12 عنصر معروف من اللافلزات بالمقارنة بما يزيد عن 90 من الفلزات، فإن اللافلزات يتكون منها معظم الأرض تقريبا، وخاصة الطبقات الخارجية. وتتكون الكائنات الحية كلها تقريبا من اللافلزات. ويوجد كثير من اللافلزات (الهيدروجين، النيتروجين، الأكسجين، الفلور، الكلور، البروم، اليود في حالة جزيء مزدوج الذرة، والباقي معظمه يوجد في الحالة الجزيئية العادية وذلك بالارتباط مع عناصر الذرات الأخرى.

الجدول الدوري : فكرة مبسطة :

تحتاج دراسة خواص جميع العناصر المعروفة حتى الآن إِلى جهد كبير ، لأن كلاً منها يختلف عن الآخر ، إِلا أن العملية تصبح أسهل إِذا أمكن تصنيف هذه العناصر في مجموعات تتشابه في خواص مميزة و محددة ، تجعلها تكوّن مجموعة واحدة .

فإِذا نظرنا إِلى الجدول الدوري المعمول به حالياً فإِننا نلاحظ ترتيب العناصر فيه حسب تسلسل أعدادها الذرية ، و في هذا الترتيب يزيد ما تحتويه ذرة كل عنصر بروتوناً واحداً عما تحتويه ذرة العنصر الذي قبله . و هي مرتبة في أعمدة و صفوفأفقية . و يطلق على الصف الأفقي اسم الدورة ، و على الصف العمودي اسم المجموعة .

المعادلة الكيميائية ( Chemical Equation )

تعبر الرموز عن العناصر ، و تعبر الصيغ عن المركبات ، و تعبر المعادلة الكيميائية عن التفاعل الكيميائي ، فالمعادلة الكيميائية تصف نوعية المواد المتفاعلة و الناتجة و تركيبها و كمياتها ، بالإضافة إلى أنها توضح الحالة الفيزيائية لكل مادة في التفاعل و الشروط السائدة أثناء التفاعل مثل : الحرارة و الضغط و المواد الحافزة ، و من ذلك يمكن أن نعرف المعادلة الكيميائية بأنها : ( وصف موجز و دقيق للتفاعل الكيميائي )

 و يمكننا تمثيل التفاعل بين غازي الهيدروجين و الأكسجين لإنتاج بخار الماء و كمية من الحرارة كما يلي :

غاز الهيدروجين + غاز الأكسجين    بخار الماء + حرارة

و يمكن تمثيلها كذلك كما يلي :

حرارة + بخار الماء   غاز الأكسجين + غاز الهيدروجين

يدلنا هذا التمثيل على المواد المتفاعلة و المواد الناتجة ، و لكن لا يحدد لنا كميات المواد المتفاعلة و الناتجة ، و لتكون المعلومات التي تمثل المعادلة أدق علينا أن نحدد النسبة بين أعداد جزيئات الهيدروجين و أعداد جزيئات الأكسجين التي تتفاعل و أعداد جزيئات بخار الماء الناتجة . و يعبر عن مثل هذه المعلومات بالمعادلة الكيميائية . و بناءً على ذلك يمكن أن نمثل التفاعل السابق بالمعادلة التالية :

و نظراً لأن كمية الحرارة لا تدخل في كتل المواد ، و لأننا سنبحثها في كتاب الكيمياء للصف الثاني الثانوي - إن شاء الله - ، فإننا نسقط كتابة الحرارة من المعادلة و تصبح المعادلة السابقة :

و تعني هذه المعادلة أن جزيء من الأكسجين يتفاعل مع جزيئين من الهيدروجين و ينتج جزيئان من بخار الماء .

 

أسس كتابة المعادلة الكيميائية :

تبين لنا مما سبق أن كتابة المعادلة الكيميائية بشكل صحيح يتطلب الأمور التالية :

1- تحديد المواد المتفاعلة و الناتجة و حالتها الطبيعية و يتم هذا عملياً في المختبر .

2- تحديد رموز العناصر و صيغ المركبات للمواد المتفاعلة و الناتجة .

3- تحقيق قانون حفظ الكتلة أي مساواة ذرات كل عنصر بين طرفي المعادلة ( وزن المعادلة ) .

و يرمز للمادة الغازية بالحرف ( g ) و هو الحرف الأول من كلمة ( gas ) ، و للمادة الصلبة بالحرف ( S ) و هو الحرف الأول من كلمة (solid ) ، و للمادة السائلة بالحرف ( l ) و هو الحرف الأول من كلمة ( liquid ) و للمحلول المائي بالحرفين ( aq ) ، و هما الحرفان الأولان من كلمة ( aqueous ) .

و يجدر بنا هنا أن نسلط الضوء أكثر على بعض هذه الأسس لكي نتمكن من كتابة المعادلة الكيميائية بشكل صحيح .

 كيف تكتب معادلة كيميائية صحيحة ؟

حدد المواد المتفاعلة و الناتجة من خلال المعلومات المتاحة بين يديك ، مثلاً : يحترق غاز الميثان في الأكسجين لينتج غاز ثاني أكسيد الكربون و الماء و قدر من الطاقة ، يمكنك تحديد المواد المتفاعلة و الناتجة مما تقدم ، و المواد المتفاعلة هي : الميثان ، و الأكسجين ، بينما المواد الناتجة هي ثاني أكسيد الكربون و الماء ( مع ملاحظة كتابة المواد المتفاعلة في الطرف الأيسر)  :

(حرارة ) طاقة + ماء + ثاني أكسيد الكربون    أكسجين + ميثان

- حدد رموز و صيغ المواد الموجودة في التفاعل :

و هي في مثالنا : المواد المتفاعلة :  و   ، المواد الناتجة :   و 

3- اكتب معادلة التفاعل مستخدماً الرموز و الصيغ : 

4 - و من الملاحظ أنه ليس جميع  أنواع الذرات في طرفي المعادلة بأعداد متساوية ، و لذا نقوم بعملية وزن المعادلة باتباع الخطوات الآتية :

 أ  - اختر إحدى الذرات في المواد المتفاعلة ( الطرف الأيسر ) ، و قارن بين عددها في هذا الطرف و عددها في الطرف الثاني ( الطرف الأيمن ) ، فمثلاً عدد ذرات الكربون في الطرفين متساوٍ إذن هي موزونة .

ب - قارن بين عدد ذرات عنصر آخر في الطرفين و وازن بينهما ، فمثلاً : يوجد في الطرف الأيسر 4 ذرات هيدروجين ، بينما لا يوجد في الطرف الأيمن سوى ذرتين ، و لوزنهما نضرب الجزيء ذي العدد الأقل من ذرات الهيدروجين بأبسط رقم يوازن العدد ؛ أي أننا سنضرب جزيء الماء بالرقم ( 2 )

فتصبح المعادلة على النحو الآتي : 

ج - قارن بين عدد ذرات الأكسجين في الطرفين فستجد أن عددها في الطرف الأيمن ( 4 ) ذرات ، بينما في الطرف الأيسر منها ذرتان ، لذا لابد من ضرب جزيء الأكسجين في الطرف الأيسر بالرقم ( 2 )  :

د - و الآن يمكنك التحقق من عدد كل نوع من الذرات في الطرفين متساوٍ ، و هو ما يحقق قانون حفظ الكتلة خلال التفاعل الكيميائي .

5 - عندما يكون التفاعل مصحوباً بتغيرات في الطاقة ، فإنه يمكن كتابة ما يدل على موقع الطاقة إن كانت ناتجة أو متفاعلة في الجهة المناسبة ، كما يلي :

 

 و كما هو واضح هنا فنحن بحاجة إلى معرفة كيفية كتابة صيغة كيميائية صحيحة لنتمكن من كتابة معادلة كيميائية صحيحة .

كتابة الصيغة الجزيئية :

تدل صيغة المادة على تركيبها الكيميائي أي نوع العناصر الموجودة و نسبه ذرات العناصر إلى بعضها في جزيء المادة . و من هذا نستنج أن الصيغ تمثل الجزء الرئيسي من لغة الكيمياء . و سوف يقتصر الحديث هنا على الصيغة الجزيئية التي تمثل حجر الأساس في كتابة المعادلة الكيميائية .

و لكتابة الصيغة الجزيئية للمركب وجب علينا أولاً الإلمام برموز أهم العناصر و تكافؤاتها  و صيغ أهم الشقوق و تكافؤاتها ،  مع ملاحظة أن العناصر متعددة التكافؤ يمكن إضافة المقطع ( وز ) للتكافؤ الأقل و المقطع ( يك )  للتكافؤ الأعلى و ذلك للتمييز بين التكافؤين ( كما في الطريقة القديمة ) ، أو نكتب رقم التكافؤ بعد اسم العنصر ( كما في الطريقة الحديثة ) ، و يتضح ذلك بالآتي :

  هو كلوريد الحديدوز أو كلوريد الحديد ( II ) .

  هو كلوريد الحديديك أو كلوريد الحديد ( III ) .

و الجدول التالي يوضح رموز و تكافؤات بعض العناصر المتداولة ( الشائعة) :

اسم العنصر     رمزه   تكافؤه  اسم العنصر     رمزه   تكافؤه اسم العنصر     رمزه   تكافؤه

هيدروجين      H       1       فضة    Ag     1       ليثيوم   Li       1

كلور    Cl       1       فلور    F        1       بوتاسيوم         K       1

بروم    Br      1       يود      I        1       صوديوم         Na     1

خارصين        Zn      2       مغنيسيوم        Mg    2       أكسجين         O       2

ألومينيوم        Al      3       كالسيوم Ca      2       باريوم  Ba      2

بورون B       3       نحاس  Cu    

زئبق   Hg     2،1

منجنيز Mn    2       حديد    Fe     

ذهب    Au     3،1

تكافؤ بعض العناصر المتداولة

خطوات كتابة صيغ المركبات :

يتكون المركب من شقين موجب و سالب و غالباً تكتب الصيغة بوضع الأيون الموجب إلى اليسار و عند النطق يبدأ أولاً باسم الأيون السالب ، و لكتابة صيغة مركب نتبع الخطوات التالية :

1.      نكتب رموز العناصر أو الشقوق الداخلة في تكوين المركب ( الموجب إلى اليسار و السالب إلى اليمين ) .

2.      نكتب رقم التكافؤ أسفل كل رمز أو صيغة .

3.      نبادل التكافؤات بين شقي المركب .

4.      إذا كان بين التكافؤات عامل مشترك فنقسم على هذا العامل ، حتى نصل إلى أبسط قيمة عددية .

5.      نكتب الصيغة النهائية للمركب .

6.      يوضع الجذر بين قوسين إذا احتوى الجزيء أكثر من جذر ، و يكتب عدد التكرار في أسفل يمين القوس كما في المثال التالي : 

اسم الجذر أو الشق      صيغته تكافؤه

هيدروكسيد     

1

أمونيوم

1

نترات 

1

بيكربونات     

1

كربونات       

2

كبريتات        

2

سيلكات

2

فوسفات         

3

تكافؤ بعض الجذور المتداولة .

تدريب

اكتب الصيغة الكيميائية للمركبات التالية :

1- بروميد الفضة :

نكتب رموز العناصر :

نكتب التكافؤات :

 نبادل التكافؤات

2-أكسيد الألومينيوم :

نكتب رموز العناصر :

نكتب التكافؤات :

 نبادل التكافؤات

3- كبريتات الصوديوم :

نكتب رموز العناصر :

نكتب التكافؤات :

 نبادل التكافؤات

4- هيدروكسيد الكالسيوم :

نكتب رموز العناصر :

نكتب التكافؤات :

 نبادل التكافؤات

5- أكسيد الباريوم :

نكتب رموز العناصر :

نكتب التكافؤات :

نبادل التكافؤات

 

مثال:

عبرعن هذا التفاعل الكيميائي اللفظي بمعادلة كيميائية موزونة :-

 ينتج من الاحتراق الكامل لغاز النيتروجين في الهواء غار ثاني أكسيد النيتروجين .

الحل:

 نكتب رموز و صيغ المواد المتفاعلة و الناتجة : 

  نزن المعادلة    :                           

 نضع الحالة الفيزيائية للمواد :     

 

التفاعل النووي

التفاعل النووي في الفيزياء النووية هو تفاعل يحدث عندما تصتدم نواتي ذرتين ببعضهما أو عندما يصتدم جسيم أولي مثل البروتون أو النيوترون بنواة ذرة ، وينشأ عن هذا الإصتدام مكونات جديدة تختلف عن المكونات الداخلة في التفاعل . وبصفة عامة هذا التفاعل قد يتضمن عدد أكبر من إثنين من المكونات الداخلة في التفاعل ، ولكن إصتدام أكثر من جسيمين في نفس اللحظة هو إحتمال ضعيف جدا ، لذلك يندر هذا النوع من التفاعل . ومن خلال اصتدام الجسيم الأولي بالنواة تتكون أولا ما يسمي النواة المركبة ، التي تتحلل في وقت قصير جدا ، وينتج عن ذلك نواة جديدة مصحوبة بانطلاق جسيم أو جسيمات أخرى وربما حرارة . أما إذا افترق الجسيمان الداخلان في التفاعل من دون أن تختلف المكونات الناتجة عن المكونات الداخلة في التفاعل ، فلا يسمي هذا تفاعل نووي بل يسمي فقط اصتدام مرن .