ملخصات الكيمياء (الفرع العلمي) توجيهي فلسطين

نظرية بور لذرة الهيدروجين

3-1 نظرية بور لذرة الهيدروجين

• إلكترون الذرة يتحرك حول النواة في مدارات ذات طاقة ونصف قطر ثابتين.
• وتحدد طاقة الإلكترون المدار الذي يتواجد فيه.
• ولا يتواجد الإلكترون أبداً بين المدارات.
• رتب المدارات السابقة حسب طاقتها، ماذا تستنتج من ذلك؟
• طاقة الفوتون المنبعث.
• تردد الفوتون المنبعث بالهيرتز.

نظرية الميكانيك الكمي الموجي

4-1 نظرية الميكانيك الكمي (الموجي)

• الطبيعة الموجية للجسيمات المتحركة: أكد العالم دي برولي (De Broglie) أن الإلكترون جسيم مادي، وبسبب حركته يمتلك خواص موجية، ويستطيع إشعاع أمواج ذات أطوال موجية، وترددات وطاقات محددة.
• معادلة الموجة: اشتق العالم شرودنجر (Schrodinger) معادلة رياضية تصف بنية الذرة، وسميت هذه المعادلة بـ (معادلة الموجة)، ونتج عن حل هذه المعادلة (ثلاثة أعداد كمية)، أدت إلى فهم أكثر لبنية الذرة وهي:
• طاقة المستوى الرئيس.
• والبعد عن النواة.
• وعدد الإلكترونات في المستوى.
• وحجم الحيز الذي يشغله الإلكترون.

قواعد التركيب الإلكتروني

5-1 قواعد التركيب الإلكتروني

• قاعدة باولي (مبدأ الاستبعاد).
• قاعدة أوفباو (مبدأ البناء التصاعدي).
• قاعدة هوند (التمثيل الفلكي).
• ما علاقة عدد المستويات الفرعية في المستوى الرئيس والعدد الكمي للمستوى الرئيس؟
• ما العلاقة الرياضية بين عدد الأفلاك الكلية في المستوى والعدد الكمي للمستوى الرئيس؟
• ما العلاقة الرياضية بين أقصى عدد للإلكترونات في المستوى الرئيس والعدد الكمي للمستوى الرئيس؟

الجدول الدوري الحديث

1-2 الجدول الدوري الحديث

• اعتبر العلماء منذ نظرية دالتون، أن الاختلاف بين العناصر يعود إلى الاختلاف بين ذراتها، ومع تطور النظريات الذرية اعتبرت الكتلة الذرية أهم صفة مميزة للذرة، وظهرت محاولات عديدة لتنظيم العناصر اعتماداً على كتلها الذرية.
• فبرز تنظيم كل من مندليف وماير (1869م)، وبعد اكتشاف النظائر وظهور أعمال العالم الإنجليزي هنري موزلي، الذي استنتج أن الصفة المميزة للعنصر هو العدد الذري، تم التوصل إلى القانون الدوري الذي ينص على:
• ما عدد العناصر الموجودة في الجدول الدوري؟
• ما الأساس الذي اعتمد في ترتيب العناصر في الجدول الدوري؟
• ما عدد كل من المجموعات والدورات في الجدول الدوري؟
• صنفت العناصر في الجدول إلى نوعين من المجموعات، ما رمز كل نوع؟

الخصائص الدورية للعناصر

2- 2 الخصائص الدورية للعناصر

• فعناصر الفلزات القلوية في المجموعة الأولى IA نشطة كيميائياً، وجميعها تسلك كعوامل مختزلة قوية عند التفاعل مع اللافلزات، وتتفاعل بشدة مع الماء والأكسجين.
• وبالرغم من هذا التشابه إلا أن النشاط الكيميائي لعناصر هذه المجموعة يختلف من عنصر لآخر، كما نجد أن عناصر المجموعة IIA التي تقع في يمين المجموعة IA أقل نشاطاً في تفاعلها مع الماء، وفي المقابل نجد أن الهالوجينات تسلك كعوامل مؤكسدة قوية.
• كيف يتغير الحجم الذري للعناصر كلما انتقلنا من أعلى إلى أسفل في المجموعة الواحدة؟
• كيف يتغير عدد مستويات الطاقة الرئيسة كلما انتقلنا من أعلى إلى أسفل في المجموعة الواحدة؟ ماذا تستنتج؟
• كيف يتغير الحجم الذري للعناصر كلما انتقلنا من اليسار إلى اليمين في الدورة الثالثة؟
• كيف يتغير عدد البروتونات في النواة كلما انتقلنا من اليسار إلى اليمين في الدورة الثالثة؟

العناصر الانتقالية في الدورة الرابعة من الجدول الدوري

• 2 العناصر الانتقالية في الدورة الرابعة من الجدول الدوري
• أكمل الفراغات الموجودة في الجدول أدناه.
• ما العلاقة بين رقم مجموعة العنصر وعدد إلكترونات التكافؤ له؟
• رقم مجموعة العنصر في مجموعات B يساوي مجموع إلكترونات المستوى الفرعي ns والمستوى الفرعي (n-1)d المعبأ جزئياً.
• وعندما يكون المجموع 8 أو 9 أو 10 فإنها تأخذ نفس رقم المجموعة VIIIB.
• وإذا كان المستوى الفرعي (n-1)d ممتلئاً فإن رقم المجموعة يساوي عدد إلكترونات ns.

نظرية رابطة التكافؤ

4- 2 نظرية رابطة التكافؤ

• ارسم شكل لويس لكل منها.
• ما عدد مجموعات الإلكترونات المحيطة بالذرة المركزية في كل منها؟
• ما شكل أزواج الإلكترونات في كل منها؟
• ما شكل الجزيء المتوقع لكل منها؟
• فعندما يحدث ذلك تزداد قوى التجاذب بين زوج الإلكترونات ونواتي الذرتين فتنخفض طاقة الوضع إلى حد يجعل الترابط أكثر ثباتاً وتكون المسافة بين النواتين 74 بيكوميتر.
• أما إذا اقتربت النواتان أكثر، فإن قوى التنافر بينهما تزداد، وترتفع طاقة الوضع.

تطور مفهومي الحمض والقاعدة

مفهوم أرينيوس

• لماذا يطلق على أيون الهيدروجين الموجب اسم البروتون؟
• ما نوع الرابطة التي يكونها أيون H+ مع الماء عند تكوين أيون H3O+؟
• وجود بعض المركبات لها خواص قاعدية في المحاليل المائية، رغم أنها لا تحوي مجموعة (OH-) مثل مركب الأمونيا NH3.
• اقتصار المفهوم على المحاليل المائية، وعدم قدرته على تفسير تفاعلات الحموض والقواعد في المحاليل غير المائية.
• عدم قدرته على تفسير السلوك الحمضي أو القاعدي لمحاليل بعض الأملاح مثل NH₄Cl, KF.
• يسلك HCN كحمض؛ لأنه يمنح البروتون إلى جزيء الماء.

التأين الذاتي للماء والرقم الهيدروجيني

التأين الذاتي للماء

• الماء المقطر.
• محلول حمض الهيدروكلوريك HCl (0.5 مول/لتر).
• بما أن K_w = [H₃O^+][OH^-] = 1 ×10⁻¹⁴
• حمض الهيدروكلوريك: تركيز أيونات [H₃O^+] القادم من الماء = 1 ×10⁻⁷ مول/لتر، وهو مقدار ضئيل جداً يمكن تجاهله.
• ما الرقم الهيدروجيني لكل من عصير البندورة وعصير العنب؟ أيهما فيه تركيز أيونات H3O+ أعلى؟
• ما الرقم الهيدروجيني لكل من الصابون السائل والأمونيا؟

الخواص الحمضية والقاعدية لمحاليل الأملاح

تميه الأملاح

• أذب 2 غم من كل من الأملاح السابقة في 20 مل من الماء المقطر.
• استخدم مقياس الرقم الهيدروجيني pH لتحديد الرقم الهيدروجيني لكل محلول.
• أكمل الجدول الآتي:
• رتّب المحاليل المائية للمواد الآتية في التركيز حسب تزايد رقمها الهيدروجيني pH:

الأيون المشترك والمحلول المنظم

الأيون المشترك

• تزيد من تركيز الأيون المشترك NO2-؛
• ما يؤدي إلى انحياز التفاعل نحو المواد المتفاعلة.
• وبذلك يقل تركيز أيونات الهيدرونيوم H3O+، فتزداد قيمة pH في المحلول الناتج.
• الرقم الهيدروجيني pH للمحلول.
• التغير الحاصل في قيمة pH إذا أذيب في 1 لتر من محلول الحمض السابق 0.2 مول من ملح KF.
• ما الأيون المشترك؟

الديناميكا الحرارية

1:1:4 العمليات التلقائية والعمليات غير التلقائية

• عند إضافة بلورات السكر إلى الماء الساخن أثناء تحضير مشروب الشاي، يذوب السكر في الماء بشكل تلقائي، ومن الممكن استعادة السكر في صورته الأولية باستخدام مؤثر خارجي.
• كذلك يحترق البنزين بوجود وفرة من الأكسجين ليعطي غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، ويصاحب العملية انطلاق كمية كبيرة من الحرارة، ولكن لا يمكن لبخار الماء أن يتحد مع غاز ثاني أكسيد الكربون لتكوين البنزين مرة أخرى بشكل تلقائي.
• ضع كمية مناسبة من الماء في الكأس الزجاجي.
• أضف قطرة من الحبر في الماء باستخدام القطارة كما في شكل (4-1)، ماذا تلاحظ؟
• ماذا حدث لجزيئات الحبر؟
• هل يمكن استعادة قطرة الحبر من دون مؤثر خارجي؟

سرعة التفاعل الكيميائي وميكانيكيته

1:2:4 قانون سرعة التفاعل الكيميائي

• وتفترض أن التفاعل الكيميائي ينتج عن تصادم بين دقائق المواد المتفاعلة.
• وتتناسب سرعة التفاعل تناسباً طردياً مع عدد التصادمات الكلية التي تحدث في وحدة الحجوم في الثانية الواحدة.
• أن تملك الجزيئات المتصادمة حداً أدنى من الطاقة يسمى طاقة التنشيط.
• أن تكون الجزيئات المتصادمة ذات اتجاه مناسب لتكوين النواتج.
• aA + bB cC + dD
• سرعة التفاعل = k [A]s [B]r

هاليدات الألكيل

طرق تحضير هاليدات الألكيل

• R-H + X-X ضوء شمس أو حرارة كمية قليلة من الهالوجين R-X + H-X
• R-X + MOH_(aq) R-OH + MX
• برومو بروبان | بروبين

الكحولات

الخواص الكيميائية للكحولات

• فتسلك كحموض في الوسط القاعدي؛ نظراً لوجود ذرة هيدروجين حمضية متصلة بالأكسجين،
• وتسلك كقواعد في الوسط الحمضي؛ نظراً لاحتواء ذرة الأكسجين على زوجين من الإلكترونات غير الرابطة قادرة على استقبال بروتون من الحمض.
• تتميز الكحولات بخواص حمضية ضعيفة، ويعزى سلوكها الحمضي إلى ارتباط ذرة الهيدروجين بذرة الأكسجين برابطة قطبية تجعل زوج الإلكترونات المشترك ينحاز قليلاً نحو الأكسجين.
• ولذلك تتفاعل الفلزات النشطة، مثل عنصري الصوديوم والبوتاسيوم: Na و K حيث ينتج ألكوكسيد الفلز ويتصاعد غاز الهيدروجين كما في التفاعل العام الآتي: 2 R-OH + 2 Na 2 R-ONa + H₂(g)
• ضع في أنبوب اختبار 2 مل من الإيثانول.
• أضف إليه قطعة صغيرة جداً من الصوديوم.

الألدهيدات والكيتونات

4-5 الألدهيدات والكيتونات

• والصيغة العامة للألدهيدات R-CHO.
• أما الصيغة العامة للكيتونات فهي R-CO-R' حيث ترتبط مجموعة الكربونيل في الكيتونات بمجموعتي ألكيل متماثلتين أو غير متماثلتين (R و R').
• تعود تفاعلات الإضافة في الألدهيدات والكيتونات إلى بنية مجموعة الكربونيل غير المشبعة، الحاوية على رابطة تساهمية ثنائية (σ و π)، فهي تستجيب لتفاعلات الإضافة بكسر الرابطة الأضعف (π).
• ويتم ذلك بارتباط الجزء السالب من المادة المتفاعلة بذرة كربون مجموعة الكربونيل، كما يرتبط الجزء الموجب من المادة المتفاعلة بذرة أكسجين مجموعة الكربونيل كما في التفاعل العام الآتي: R-CO-R' + A-B R-C(A)(O-B)-R'
• R-X + Mg إيثر جاف RMgX
• إضافة مركب غرينيارد إلى الميثانال ليعطي كحولاً أولياً كما يأتي: HCHO + CH₃CH₂MgBr H-C(OMgBr)(H)-CH₂CH₃ HBr_(aq) H-C(OH)(H)-CH₂CH₃ + MgBr₂

الحموض الكربوكسيلية

طرق تحضير الحموض الكربوكسيلية

• تناقص تأثير الجزء القطبي (COOH-)
• وزيادة فعالية الجزء غير القطبي (R-) في جزيء الحمض حين زيادة طول السلسلة R.
• تفاعلها مع القواعد القوية: H₃C-COOH + NaOH(aq) H₃C-COO^-Na^+(aq) + H₂O
• تفاعلها مع الفلزات النشطة:
• تفاعلها مع الأملاح القاعدية مثل كربونات الصوديوم الهيدروجينية: H₃C-COOH + NaHCO₃(aq) H₃C-COO^-Na^+_(aq) + H₂O + CO₂(g)

الإسترات

طرق تحضير الإسترات

• باستخدام مادة تعشق الماء،
• أو بفصل الإستر الناتج باستمرار طوال سير التفاعل.
• ضع 1 مل من الإيثانول، و1 مل من حمض الإيثانويك النقي (خال من الماء) في أنبوب اختبار.
• أضف بحرص 2-3 نقط من حمض الكبريتيك المركز.
• سخّن أنبوبة الاختبار قليلاً على لهب بنسن صغير.
• صب محتويات الأنبوبة في كأس كبيرة، مملوءة بالماء البارد، وشمّ البخار الناتج بحذر عن بعد.

الأمينات

تحضير الأمينات الأولية

• يتم في المرحلة الأولى تكوين ملح ألكيل الأمونيوم،
• بينما يُحرر الأمين في المرحلة الثانية، بإضافة قاعدة قوية مثل هيدروكسيد الصوديوم: NH₃ + CH₃CH₂-I CH₃CH₂NH₃^+I^- CH₃CH₂NH₃^+I^- + NaOH CH₃CH₂NH₂ + NaI + H₂O
• كروماتوغرافيا سائل-صلب: تستخدم مكوناً صلباً كالسيلكا أو الألومينا والكلس، ومكوناً سائلاً متحركاً كأي مذيب كالماء أو المذيبات العضوية المعروفة.
• كروماتوغرافيا صلب-غاز: تستخدم سائلاً مدمصاً على صلب كمكون ثابت، وأحد الغازات كمكون متحرك مثل غاز الهيليوم والأرجون.
• كروماتوغرافيا سائل-سائل: حيث يكون النظام الثابت سائلاً والمتحرك سائلاً وهذا النوع يعرف بكروماتوغرافيا الطرد المركزي.
• تتكون من شريحة زجاجية أو معدنية أو بلاستيكية رقيقة نسبياً ومغطاة بطبقة رقيقة من مادة صلبة متماسكة بعضها مع بعض ومع الشريحة.

الخلايا الجلفانية

1-6 الخلايا الجلفانية

• Cu(s) + 2AgNO₃(aq) Cu(NO₃)₂(aq) + 2Ag(s)
• اكتب المعادلة الأيونية الصافية التي تمثل التفاعل السابق.
• ما العامل المختزل؟ وما العامل المؤكسد في التفاعل؟
• اكتب معادلة نصف تفاعل التأكسد.
• اكتب معادلة نصف تفاعل الاختزال.
• اكتب المعادلة الكلية التي تمثل هذا التفاعل.