AÉ«ª«

µdG

ájƒf

ÉãdG á

∏MôŸ

Gåd

ÉãdG i

ƒà°ùŸ

GȻ

∏©dG

´ôØd

GΩ2

016

/ `g

1437

ISBN:978-9957-84-198-0

1

ådÉãdG iƒà°ùŸGájƒfÉãdG á∏MôŸGájƒfÉãdG á∏MôŸG

»ª∏©dG ´ôØdG»ª∏©dG ´ôØdG

فاتنــة محمــد الزعاتــرة

ذكريـات رجــب عيـاش

بـــالل فــارش حمــدان

تيسير اأحمد عبد المالك

كاملة مسطفى عبيدات

2

قررت وزارة التربية والتعليم تدريس هذا الكتاب في جميع مدارس المملكة الأردنية الهاشمية

بموجب قرار مجلس التربية والتعليم رقم )2007/31( تاريخ )2007/3/1م( بدءا من العام

الدراشي 2008/2007م.

اأ. د موشى حشن اأبو زرقة

عمر شليم دعباس

اأ. د. شلطان توفيق اأبو عرابي )رئيشا(

اأ. د. حمداهلل عبداهلل الهودلي

فاتنة محمد الزعاترة

محمود نمر حشن

شعيرة اأبو ياشر ذيب

شنب اأبو فوؤاد نداء

نايف “محمد اأمين“ مراشدة

اأديب اأحمد عطوان

العويدات علي محمد

القرامشة خليل اأماني

التينة شمير فاتنة

التحرير العلمي

اللغوية المراجعة

التحرير اللغوي

التحرير الفني

التشميم والرشم

لتشوير ا

الإنتاج

دقق الطباعة

راجعها

:

:

:

:

:

:

:

:

:

1428هـ/2007م

2008 - 2016م

الطبعة الأولى

اأعيدت طباعته

www.moe.gov.jo

ISBN: 978-9957-84-198-0

رقم اإيداع لدى دائرة المكتبة الوطنية

)2011/3/981(

3

10

28

سرعة التفاعل الكيميائي

العوامل الموؤثرة في سرعة التفاعل والتزان الكيميائي

الفصـــــل الأول :

الفصـــــــل الثاني:

52

74

تعريفات الحموش والقواعد

التزان في محاليل الحموش والقواعد السعيفة

الفصـــــل الأول :

الفصـــــــل الثاني:

96

115

التاأكسد والختزال

الخاليا الكهركيميائية

الفصـــــل الأول :

الفصـــــــل الثاني:

152

186

تفاعالت المركبات العسوية

المركبات العسوية الحيوية

: الأول الفصـــــل

الفصـــــــل الثاني:

9

51

95

151

4

منهاج الكيمياء لفرعي االقتصاد المنزلي والزراعي/م2

يدرس طلبة المرحلة الثانوية للفروع المهنية )القتساد المنزلي والزراعي( مادة الكيمياء الأساسية من

وحدات / فسول كتاب الكيمياء للمرحلة الثانوية )م3( / الفرع العلمي كما هو موسح في الجدول:

يدرس طلبة المرحلة الثانوية للفروع المهنية )القتساد المنزلي والزراعي( الذين يرغبون في اللتحاق

بالجامعات مادة الكيمياء الإسافية من وحدات / فسول كتاب الكيمياء للمرحلة الثانوية )م3(/ الفرع

العلمي كما هو موسح في الجدول:

الصفحات الفصل الوحدة املصتوى

10االأول: سرعة التفاعل

الكيميائي االأولى: سرعة

التفاعالت الكيميائية

كيمياء اأساسي

)2(

28الثاني: العوامل املوؤثرة يف رسعة

التفاعل والتزان الكيميائي

96 االأول: التاأكسد والختزال الثالثة: التاأكسد

والختزال والكيمياء

115الكهربائية الثاني: الخاليا الكهركيميائية

الصفحات الفصل الوحدة املصتوى

52 االأول: تعريف الحموس والقواعد

الثانية: الحموس والقواعد

كيمياء اإسافي

)2(

74الثاني: التزان يف حماليل الحموس

والقواعد السعيفة

152 االأول: تفاعالت المركبات العسوية

الرابعة: الكيمياء العسوية

186 الثاني:المركبات العسوية الحيوية

5

الحمــد هلل رب العالمين والسالة والسالم على سيد المرسلين وعلى اآله وسحبه الأكرمين، وبعد،

ياأتــي كتــاب الكيمياء )المستوى الثالث( للمرحلــة الثانوية، متمما لكتاب الكيميــاء للمستويين الأول

والثانــي للمرحلة الثانوية، ومكمال لكتب العلوم )الفيزيــاء، والأحياء، وعلوم الأرش والبيئة( للمرحلة

الثانوية، ومبنيا على ما تعلمه الطالب في مناهج العلوم في المرحلة الأساسية، وذلك انسجاما مع فلسفة

التربيــة والتعليم، ومتوافقا مع النتاجات العامة والخاسة لمنهاج الكيمياء للمرحلة الثانوية، المبنية على

.)ERfKE( اقتساد المعرفة

وانطالقــا من فهمنا لــدور كل من الطالــب والمعلم في العمليــة التعليمية التعلميــة، واأهمية تنمية

مهارات التفكير العليا لدى الطلبة، واإكسابهم المفاهيم والمعرفة العلمية، فقد جاء هذا الكتاب ليساعد

الطلبة في توظيــف مهارات التفكير العلمــي، والبحث والستقســاء، والمالحظة، وتحليل البيانات،

والستنتــاج، وتفسير الظواهر والمساهدات والتنبوؤ، وذلك بهدف بناء المعرفة عند الطلبة، وربط هذه

المعرفة بالحياة، وتنمية مهارات التفكير الناقد لديهم، مما يساعدهم في تحقيق تعلم ذي معنى، ولهذا

الغرش فقد تسمن الكتاب عددا من الموسوعات ذات السلة بالحياة، تساعد الطلبة في فهم الظواهر

والمساهــدات المختلفة في البيئة المحيطة وتفسيرها، وقد بوبت هذه الموسوعات في اأربع وحدات

دراسية على النحو الآتي:

الوحدة الأولى: سرعة التفاعالت الكيميائية.

الوحدة الثانية: الحموش والقواعد.

الوحدة الثالثة: التاأكسد والختزال والكيمياء الكهربائية.

الوحدة الرابعة: الكيمياء العسوية.

واهلل نساأل اأن نكون قد وفقنا في تقديم هذه المادة، واأن نكون قد اأسهمنا في تطبيق الروؤية الجديدة

للمنهــاج، مستثمرين بذلك تكنولوجيا التسالت والمعلومات )ICT(، بما يخدم بناء المعرفة العلمية

عند اأبنائنا وبناتنا الأعزاء.

واهلل ولي التوفيق

7

ådÉãdG iƒà°ùŸGådÉãdG iƒà°ùŸG

9

• لماذا تتفاوت التفاعالت الكيميائية في سرعة حدوثها؟

10

• توسح المقسود بسرعة التفاعل الكيميائي.• تقترح طرائقا للتعبير عن سرعة التفاعالت الكيميائية وقياسها.

• تكتب السيغة العامة لقانون سرعة التفاعل. • تبين اأثر تركيز المواد المتفاعلة في سرعة التفاعل.

رسعة التفاعل الكيميائيالفصل الأول 1تتفـاوت التفاعـالت الكيميائيــة فـي سـرعة حدوثهـا، فالتفـاعـل بيـن محلـولـي نتــرات الفسـة

AgNO3 ، وملح الطعام NaCl لتكوين راسب اأبيش من كلوريد الفسة AgCl، يحدث بمجرد خلط

المواد المتفاعلة؛ اأي بسرعة كبيرة، بينما يتفاعل الحديد مع الأكسجين في الهواء الرطب لتكوين سداأ

الحديد ببطء سديد مقارنة بالتفاعل السابق. فما المقسود بسرعة التفاعل؟ وكيف يمكن التعبير عنها

وقياسها؟ هذا ما ستتعرفه خالل دراستك لهذا الفسل.

ويتوقع منك بعد دراصة هذا الفصل اأن:

11

سرعة التفاعل )Reaction Rate(أوال

اإذا قطعـت سـيـارة مسـافة 140 كيلومتـرا فـي ساعتيـن، نقـول اأن سـرعتهـا )70 كيلومتر/ساعة(،

فالسرعــة هي مقياــش لتغير كمية معينة في وحــدة الزمن، فسرعــة السيارة هي مقياــش لتغير المسافة

المقطوعــة في وحدة الزمــن، وسرعة دوران عجــالت السيارة هي مقياش لعدد الــدورات في وحدة

الزمــن، وسرعــة حرق البنزين في محرك السيارة هي مقياش لمعدل استهالك الوقود في وحدة الزمن،

وصرعــة التفاعل الكيميائي هي مقياس لمقدار التغير في كميــة اإحدى المواد المتفاعلة اأو الناتجة في وحدة الزمن.

وتتاأثــر سرعة التفاعل الكيميائي بعوامل متعددة اأهمها: مساحة سطح المواد المتفاعلة، ودرجة حرارة

التفاعل، ووجود العوامل المساعدة.

1- مفهوم صرعة التفاعل

اإن وســف التفاعــل باأنه سريع اأو بطيء ليش كافيا، اإذ ل بــد من قياش سرعة التفاعل والتعبير عنها

كميا بطريقة مناسبة، فكيف يتم ذلك؟

ن اإحدى يمكــن قياش سرعة التفاعل بتحديد سرعة اختفاء اإحدى المواد المتفاعلة، اأو سرعة تكو

H2SO4 مع محلول مخفف من حمش الكبريتيك Mg المــواد الناتجة. فمثال يتفاعل المغنيسيوم

وفقا للمعادلة الآتية:

Mg (s) + H2SO4 (aq) MgSO4 (aq) + H2 (g)

ويمكــن قياــش معدل سرعة التفاعــل بقياش مقدار التغيــر في اأي من الكميــات التالية في وحدة

الزمن:

اأ - كتلة المغنيسيوم المستهلكة.

ب- تركيز الحمش المستهلك.

جـ- حجم غاز الهيدروجين الناتج.

د - تركيز كبريتات المغنيسيوم الناتجة.

ويمكن حساب معدل سرعة التفاعل الكيميائي وفقا للعالقة الآتية:

التغير في كمية اإحدى المواد المتفاعلة اأو الناتجة

التغير في الزمنمعدل سرعة التفاعل =

12

وتعتمــد وحدة سرعة التفاعل على الوحــدات المستعملة للمقادير السابقة؛ فمثال، اإذا اأردنا التعبير

عــن سرعة التفاعل بسرعة استهــالك المغنيسيوم، وقسنا التغير في كتلة المغنيسيوم المستهلكة بوحدة

)الغــرام (، والتغير في الزمــن بوحدة )الثانية(؛ فاإن سرعة التفاعل ستكــون بوحدة )غ/ث(. ولكن اإذا

ن محلول كبريتات المغنيسيوم؛ فــاإن وحدة السرعة ستكون تكو تــم التعبير عن سرعة التفاعــل بسرعة

)مول/لتر.ث(. ويمكن التعبير عن سرعة التفاعل بدللة تغير تركيز المادة الناتجة MgSO4 كما ياأتي:

كما يمكن التعبير عن سرعة التفاعل بمعدل استهالك المادة المتفاعلة H2SO4 كالآتي:

)H2SO4( لحظ استخدام الإســارة السالبة في العالقة السابقة، وذلك لأن تركيز المادة المتفاعلة

يتناقــش خالل التفاعــل، وبالتالي فاإن التغير فــي تركيزها سوف يكون سالبــا، وللحسول على معدل

سرعة موجب، يسرب التغير في تركيز المادة المتفاعلة باإسارة سالبة.

والســوؤال الآن، ما العالقــة بين القيم المقاسة لسرعــة التفاعل باستخدام التغير فــي تراكيز المواد

المختلفة في التفاعل؟

لمعرفة ذلك، ادرش التفاعل التالي، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

• ما عدد مولت N2 الالزمة لإنتاج 2 مول من NH3 ؟• ما عدد مولت H2 الالزمة لإنتاج 2 مول من NH3 ؟• هل سرعة استهالك H2 مماثلة لسرعة استهالك N2 ؟

يتبيــن لــك من المعادلة السابقة اأن اإنتاج 2 مول من NH3 يتطلب استهالك 1مول N2، و 3 مول H2 ؛

لــذا فاإن سرعة اإنتاج NH3 هي سعف سرعة استهــالك N2، واأن سرعة استهالك H2 هي ثالثة اأسعاف

سرعة استهالك N2، ويمكن التعبير عن سرعة استهالك اأو اإنتاج المواد المختلفة في التفاعل على النحو

الآتي:

NH3 سرعة اإنتاج = H2 سرعة استهالك = N2 سرعة استهالك

التغير في الزمن

MgSO4 التغير في تركيز=معدل سرعة التفاعل =

Δ ن

[ MgSO4 ] Δ

معدل سرعة التفاعل =Δ ن

[ H2SO4 ] Δ −

1

3

1

2

13

وبالتعويش عن سرعة التفاعل بدللة التغير في تراكيز المواد المتفاعلة اأوالناتجة مع الزمن نحسل

على العالقة الآتية:

Δ ن

[ N2 ] Δ− =معدل سرعة التفاعل =

3

1

Δ ن

[ H2 ] Δ − =

2

1

Δ ن

[ NH3 ] Δ

مثال )1(

يتفاعل الهيدروجين مع اليود لتكوين يوديد الهيدروجين HI وفق المعادلة الآتية:

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)

ولدى دراسة تغير تركيز H2 مع الزمن اأمكن الحسول على البيانات الآتية:

احسب معدل سرعة استهالك H2 في الفترة الزمنية من )2 - 8( ثانية، ثم احسب معدل سرعة اإنتاج

HI خالل الفترة الزمنية نفسها.

الحل

سرعة معدل سعف يساوي HI اإنتاج سرعة معدل اأن الموزونة المعادلـة مـن لـك يتبيـن كمـا

استهالك H2، اأي اأن:

وبالتالي فاإن

مول/ لتر.ث 4-

10 × 2.2 = ) 4-

10 × 1.1( × 2 = HI معـدل سـرعة اإنتـاج

[ H2 ] )مول/لتر( الزمن )الثانية(

0.0180 سفر

0.00167 2

0.00101 8

Δ ن

[ H2 ] Δ −

= H2 معدل سرعة استهالك=)2 - 8(

)0.00167 - 0.00101(-

=6

0.00066 مول /لتر.ث

4- 10 * 1.1 =

Δ ن

[ H2 ] Δ =

2

1

Δ ن

[ HI ] Δ -

14

2- تغير صرعة التفاعل مع الزمن

عرفت اأن معدل سرعة التفاعل يقاش بمعرفة تغير تركيز اإحدى المواد المتفاعلة اأو الناتجة خالل

فترة زمنية معينة، والسوؤال الآن، هل يمكن قياش سرعة التفاعل بعد مرور زمن معين من بداية

بالتفاعل المتعلقة ،)1-1( الجدول في الواردة البيانات ادرش ذلك، على لالإجابة التفاعل؟

التالي، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

CO (g) + NO2 (g) CO2 (g) + NO (g)

صرعة التفاعل )مول/لتر.ث(الزمن )ث([ NO2 ] )مول/لتر( [ CO ] )مول/لتر(

0.1000.1000 3-

10 * 4.9

0.0670.06710 3-

10 × 2.2

0.0500.05020 3-

10 × 1.2

0.0400.04030 3-

10 × 0.8

0.0330.03340 3-

10 × 0.5

0.0170.017100 3-

10 × 0.1

في التفاعل الآتي:

C2H4 (g) + 3 O2 (g) 2 CO2 (g) + 2 H2O (g)

سرعة معــدل فمــا مول/لتر.ث، 0.45 = O2 اســتهالك ســرعة معــدل كــان اإذا

استهالك C2H4 ؟ وما معدل سرعة اإنتاج كل من CO2 ، و H2O ؟

الجدول )1-1(: تغير سرعة التفاعل مع الزمن.

• متى تكون سرعة التفاعل اأعلى عند الزمن 20 اأم 30 ثانية؟• هل تبقى سرعة التفاعل ثابتة مع مرور الزمن؟

• ماذا يحدث لسرعة التفاعل مع تناقش تراكيز المواد المتفاعلة؟

15

يتبين لك مما سبق اأن سرعة تفاعل CO مع NO2 ، تتناقص باستمرار مع استهالك المواد المتفاعلة،

وتناقص تراكيزها. كما اأن سرعة التفاعل تكون اأكبر ما يمكن في بدايته، اأي عند الزمن سفرا )لحظة

خلط المواد المتفاعلة(، حيث تكون تراكيزها اأعلى ما يمكن، وتسمى هذه السرعة "السرعة االبتدائية

.)Initial Rate( "للتفاعل

ويبين السكل )1-1( رسما بيانيا لتغير تركيز CO مع الزمن، ويمكن من خالله الحسول على

ميل يمثل معين، حيث تركيز عند السكل في الممثل للمنحنى مماص برسم وذلك التفاعل، سرعة

المماص السرعة اللحظية عند ذلك التركيز، في حين، يمثل ميل المماص للمنحنى عند زمن معين مقدار

السرعة اللحظية للتفاعل عند ذلك الزمن.

فمثال، يمكن تعيين السرعة اللحظية للتفاعل بعد مرور 35 ثانية من بدء التفاعل، وذلك برسم مماص

للمنحنى عند نقطة تقاطع الزمن )35 ثانية( مع المنحنى، كما في السكل اأعاله، اأي اأن:

السرعة اللحظية عند الزمن 35 ثانية

السكل )1-1(: تغير تركيز CO مع الزمن.

0^02

0^04

0^06

0^08

0^10

20 40 60 80 100 120

الزمن )ثانية(

= 0.062

٧8 مول/لتر.ث

4-10 * ٧.94 =

ر(لت

ل/و

م(

CO

ز كي

رت

16

اأثر تراكيز المواد المتفاعلة في صرعة التفاعلنشاط )1-1(

الأدوات والمواد المطلوبة

كاأش زجاجية سعة 150 مل )عدد 2(، ساعة وقف، قطع سغيرة من الحجر الجيري، محلولن من

حمش الهيدروكلوريك HCl تركيزهما 0.1 مول/ لتر، و 0.001 مول/ لتر على التوالي.

الخطوات

1- سع 100مل من محلول حمش الهيدروكلوريك )0.1مول/لتر( في كاأش زجاجية.

2- اأسف قطعة من الحجر الجيري اإلى الكاأش.

3- سـجل الوقـت الذي سيستغرقـه التفاعـل مـن لحظـة اإسافـة الحجر الجيري اإلى نهاية التفاعل

باستخدام ساعة وقف.

4- سع 100 مل من محلول حمش الهيدروكلوريك )0.001مول/لتر( في كاأش زجاجية.

5- كرر الخطوتين )3،2(، ثم اأجب عن الأسئلة الآتية:

• ما الدليل على حدوث تفاعل في كال المحلولين؟• في اأي الحالتين كان التفاعل اأسرع؟

• فسر سبب الختالف في سرعة التفاعل.

لعلك توسلت اإلى اأن سرعة التفاعل تزداد بزيادة تراكيز المواد المتفاعلة. وقد وجد عمليا اأن سرعة

التفاعل تتناسب طرديا مع تراكيز المواد المتفاعلة مرفوعة لقوى معينة. فمثال، في حالة التفاعل العام

البسيط الآتي:A نواتج

X[ A ] نجد اأن: سرعة التفاعل

اأن تكون قيمة هذه الرتبة A، ويمكن اإلى المادة بالنسبة (Order) رتبة التفاعل )x( وتمثل قيمة

سفرا، 1، 2، 3 كما قد تكون قيمة كسرية، ويتم تعيين هذه القيمة بالطرق العملية.

اأثر الرتكيز يف سرعة التفاعلثانيا

عرفت اأن تغير تراكيز المواد المتفاعلة يسبب تغيرا في سرعة التفاعل، وللتعرف اإلى اأثر تراكيز

المواد المتفاعلة في شرعة التفاعل، نفذ النشاط الآتي:

17

ويمكن تحويل العالقة السابقة اإلى عالقة مساواة، وذلك باإدخال ثابت التناسب الذي يسمى ثابت

صرعة التفاعل، ويرمز له بالرمز )k(، لنحسل بذلك على العالقة الآتية:

X[ A ] k = صرعة التفاعل

.)Rate Law( وتسمى هذه العالقة قانون صرعة التفاعل

ولتوسيح كيفية تعيين قيمة )x( عمليا، للتفاعل التالي عند درجة حرارة 45°ش:

2 N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g)

تقـاش سـرعة التفاعـل البتدائيـة عنـد تراكيـز مختلفـة للمـادة المتفاعلة N2O5 ، كما هو مبين في

.)x( ويمكن استخدام البيانات الواردة في هذا الجدول للحسول على قيمة .)الجدول )1-2

الصرعة البتدائية للتفاعل )مول/لتر.ث(تركيز N2O5 البتدائي )مول/لتر(رقم التجربة

10.01136-10 * 6.7

20.00846-10 * 5.0

30.00426-10 * 2.5

نكتب السيغة العامة لقانون سرعة التفاعل:

X[ N2O5 ] k = سرعة التفاعل

نعوش قيم التركيز والسرعة الواردة في اأي تجربتين في الجدول اأعاله.

)1( .................................. X)0.0113( k = 6-

10 * 6.7 = 1)سرعة التفاعل(

)2( .................................. X)0.0084( k = 6-10 * 5 =

2)سرعة التفاعل(

وبقسمة العالقة )1( على العالقة )2( نجد اأن:

.N2O5 الجدول )1-2( : التراكيز البتدائية والسرعة البتدائية لتحلل

6-10 * 6.7

6-10 * 5

= X)0.0113( k X)0.0084( k

X)1.34( = )1.34(

.)First Order( 1، ويوسف التفاعل في هذه الحالة باأنه اأحادي الرتبة = x ويتحقق ذلك اإذا كانت

ويكتب قانون السرعة لهذا التفاعل على النحو الآتي:

1[ N2O5 ] k = صرعة التفاعل

18

k ويمكنك استخدام قانون السرعة السابق والبيانات الواردة في الجدول )1-2( لحساب قيمة

للتفاعل كالآتي:

نعوض التركيز والسرعة لأي من التجارب الواردة في الجدول )1-2( في قانون سرعة التفاعل.

فمثال، لو استخدمنا بيانات التجربة الثانية فاإن:

1[ N2O5 ] k = سرعة التفاعل

k وباإعادة ترتيب العالقة نحسل على

= k 6-

10 * 5

0.0084)

1- )ث

4-10 * 5.95 =

استخدم قيمة ثابت السرعة المحسوبة في المثال السابق لحساب سرعة تفكك N2O5 عند

مول/لتر.3-

10 * 1.5 N2O5 45°ض، عندما يكون تركيز

متفاعلة مادة من اأكثر على تستمل التي التفاعالت رتب لتعيين السابقة الطريقة استخدام ويمكنك

واحدة، فمثال، يتفاعل NO2 مع HCl في الحالة الغازية وفق المعادلة الموزونة الآتية:

NO2 (g) + 2 HCl (g) NO (g) + H2O (g) + Cl2 (g)

وبالتجربة العملية اأمكن جمع البيانات المدونة في الجدول )1-3( لهذا التفاعل عند 25°ض.

السرعة االبتدائية )مول/لتر.ث([ HCl ] )مول/لتر([ NO2 ] )مول/لتر(رقم التجربة

10.300.303-

10 * 1.4

20.600.303-

10 * 2.8

30.300.603-

10 * 2.8

.HCl و NO2 الجدول )1-3(: السرعة البتدائية عند تراكيز مختلفة من

دقق في البيانات الواردة في الجدول، ثم اأجب عن الأسئلة الآتية:

• ماذا حدث لسرعة التفاعل عند مساعفة تركيز NO2 مع بقاء تركيز HCl ثابتا؟• ما استنتاجك لرتبة التفاعل بالنسبة اإلى مادة NO2 ؟

• ماذا حدث لسرعة التفاعل عند مساعفة تركيز HCl مع بقاء تركيز NO2 ثابتا؟• ما استنتاجك لرتبة التفاعل بالنسبة اإلى مادة HCl ؟

=سرعة التفاعل

1[ N2O5 ]

19

عرفت اأن سرعة التفاعل تتناسب تناسبا طرديا مع تراكيز المواد المتفاعلة، اأي اأن:

1[HCl]1[NO2] سرعة التفاعل

1[HCl]1[NO2] k وعليه فاإن: سرعة التفاعل =

الكيميائية المعادلة في المتفاعلة المادة معامل بين هناك عالقة السابق: هل التفاعل في

الموزونة ورتبة تلك المادة في قانون السرعة؟ وسح اإجابتك.

مثال )2(

NO مع H2 عند 900°ش وفق المعادلة: يتفاعل

2 NO (g) + 2 H2 (g) N2 (g) + 2 H2O (g)

تم جمع البيانات التالية بالتجربة العملية للتفاعل:

جد قانون السرعة لهذا التفاعل.

الحل

نكتب اأول السيغة العامة لقانون سرعة التفاعل:

Y[ H2 ] X[ NO ] k = سرعة التفاعل

H2 تركيز بقاء مع NO تركيز تغير التفاعل عند سرعة ر

تغي قيمـة )x(، نبحث عن كيفية ولتعييـن

ثابتا. وذلك في التجربتين )1( و )3(. اإذ اإن تركيز NO في التجربة )3( سعفا تركيزه في التجربة

)1(، اإل اأن سرعة التفاعل في التجربة )3( هي اأربعة اأسعاف سرعته في التجربة )1(، اأي اأنه عند

مساعفة تركيز NO مرتين، تساعفت السرعة اأربع مرات، اأي اأن:

2[ NO ] ∝ السرعة

الصرعة البتدائية )مول/لتر.ث([ H2 ] )مول/لتر([ NO ] )مول/لتر(رقم التجربة

10.2100.1220.0339

20.2100.2440.0678

30.4200.1220.1360

20

ولتعيين قيمة )y(، خذ التجربتين )1( و )2( اإذ اإن تركيـز H2 فـي التجربة )2( سعفا تركيزه فـي

مرتين، H2 تركيز مساعفة عند اأنه وهنا تالحظ ثابتا. فيهما NO تركيز بقـاء مـع ،)1( التجربـة

تساعفت معه سرعة التفاعل مرتين اأي اأن:

1[ H2 ] α سرعة التفاعل

1[ H2 ] 2[ NO ] k = اإذن: سرعة التفاعل

وبذلك فاإن الرتبة الكلية لهذا التفاعل هي 3، ويوسف هذا التفاعل باأنه من الرتبة الثالثة )مجموع

رتبتي المادتين المتفاعلتين( .

مثال )٣(

البيانات في الجدول اأدناه تتعلق بالتفاعل الفتراسي الآتي:

2 A + 3 B 3 C + 2 D

جد قانون السرعة للتفاعل.

الحل

نكتب اأول السيغة العامة لقانون سرعة التفاعل:

Y[ B ] X[ A ] k = سرعة التفاعل

لتعييــن قيمــة )x( ناأخــذ التجربتيــن )1( و )2(، اإذ اإن تركيز A في التجربــة )2( سعفا تركيزه في

التجربــة )1( )بينمــا تركيز B فيهما ثابت(، نالحظ اأنه عند مساعفة تركيز A ، تبقى سرعة التفاعل

ثابتة، وهذا يعني اأن رتبة التفاعل بالنسبة للمادة A = سفرا، وعند اأخذ التجربتين )2( و )3( تجد

اأنه عند مساعفة تركيز B ثالث مرات )مع بقاء تركيز A ثابتا(، فاإن سرعة التفاعل تتساعف ثالث

.1 = B مرات اأيسا، وهذا يعني اأن رتبة التفاعل بالنسبة للمادة

صرعة اصتهالك A )مول/لتر.ث([ B ] )مول/لتر([ A ] )مول/لتر(رقم التجربة

10.100.102-

10 * 1.2

20.200.102-

10 * 1.2

30.200.302-

10 * 3.6

21

وبالتالي يكون قانون سرعة التفاعل كالآتي:

1[ B ] k = سرعة التفاعل

1 = لحظ اأن تركيز A لم يدخل في قانون السرعة لأن [ A ]سفر

عندمــا تكــون رتبــة التفاعل

لمــادة ما سفــرا، فــاإن تغيير

تركيز هــذه المادة ل يوؤثر في

سرعة التفاعل.

تغريالرتكيز مع الزمن وعمر النسفثالثا

يسمى الزمن الالزم لنقسان تركيز مادة متفاعلة )مثل A( اإلى نسف تركيزها البتدائي [A]0 فترة

نعمر النسف، ويرمز له بالرمز ) (. ويمكن كتابة ذلك على النحو:21

ادرش البيانات الواردة في الجدول اأدناه للتفاعل التالي عند 100°ش، ثم اأجب عن الأسئلة

التي تليه:

A + 2 B C + 3 D

1- ما رتبة التفاعل بالنسبة اإلى المادة A ؟

2- مارتبة التفاعل بالنسبة اإلى المادة B ؟

3- ما رتبة التفاعل الكلية؟

4- جد قانون سرعة التفاعل.

. k 5- جد قيمة

6- احسب سرعة التفاعل عندما يكون [ A ] = [ B ] = 0.5 مول/لتر.

صرعة اصتهالك A )مول/لتر.ث([ B ] )مول/لتر([ A ] )مول/لتر(رقم التجربة

10.200.103-

10 * 3.4

20.200.303-

10 * 10.2

30.400.303-

10 * 40.8

0[ A ]=12

[ A ]ن

21

22

التفاعالت وخاصة التفاعالت، صرعة لوصف تقليدية طريقة )Half Life( النصف عمر فترة وتعد

اأحادية الرتبة، فالتفاعل الصريع يكون له عمر نصف قصير، والعكس صحيح. ولتوصيح مفهوم عمر النصف،

، وهو تفاعل اأحادي الرتبة، ثم اأجب عن الأصئلة التي N2O5 ادرس الصكل )1-2(، المتعلق بتحلل

تليه:2 N2O5 )g( 4 NO2 )g( + O2 )g(

الصكل )1-2(: تغير تركيز N2O5 مع الزمن.

• ما تركيز N2O5 البتدائي؟ • ما تركيز N2O5 بعد مرور 100 ثانية؟

• ما تركيز N2O5 بعد مرور 200 ثانية؟ • ما تركيز N2O5 بعد مرور 300 ثانية؟

• ما فترة عمر النصف ) ( لهذا التفاعل؟ وهل تعتمد على التركيز البتدائي لـ N2O5 ؟لعلك توصلت اإلى اأن عمر النصف لهذا التفاعل هو 100 ثانية، اأي بعد مرور 100 ثانية صينقس

تركيز N2O5 اإلى النصف، وبعد مرور 100 ثانية اأخرى، ينقس التركيز اإلى نصف التركيز الجديد )اأي

يصبح ربع التركيز البتدائي(، ويصتمر نمط التناقس هذا كل 100 ثانية.

ر(لت

ل/و

م( ]

N2O

5 [ o] N2O5 [2

ن

2ن1

2ن1

21

o] N2O5 [

ن21

50 100 150 200 250 300 350 400

0^1000

0^0500

0^0250

0^0125

o] N2O5 [٤

o] N2O5 [٨

الزمن )ثانية(

23

1- حصاب عمر النصف للتفاعالت اأحادية الرتبة

مر معك صابقا اأن معدل صرعة التفاعالت اأحادية الرتبة يعتمد على تركيز المواد المتفاعلة، ويعبر

عن ذلك بقانون صرعة التفاعل.

1] A [ k = معدل صرعة التفاعل

وكذلك فاإن يتناصب عكصيا مع k اأي اأن ∝

ولتحويل هذه العالقة اإلى مصاواة نحصل على:

=0.693

kن

21

ن21

1k ن

21

تم الحصول على عالقة حصاب عمر النصف من خالل اإجراء التكامل لطرفي المعادلة الآتية، )لتحويلها اإلى

معادلة تربط تركيز المادة المتفاعلة A في اأي زمن ن بالتركيز البتدائي(:

معدل صرعة التفاعل =

اأي اأن

وباإجراء التكامل من ن = صفرا اإلى ن، نحصل على العالقة:

= k نن] A [ لـط - °] A [ لـط

وعليه فاإن

وبعد مرور زمن يصاوي فترة عمر النصف يصبح ) ( وبتعويس ذلك في المعادلة

نحصل على:

لــط 2 =

=

] A [ Δ -

Δ ن

1]A [ k

= لــط °] A [

ن] A [

k ن

°] A [=

1

2] A [

ن21

= °لــط] A [

°] A [

kن21

=لــط 2

k0.693

k = ن2ن1

2، حيث اإن لــط 2 = 10.693

=

] A [ Δ 1]A [ن Δ k -

kن21

21

الصتقاق غير مطلوب في امتحان الثانوية العامة .

24

لحظ اأن عمر النسف لقانون السرعة لتفاعل اأحادي الرتبة يعتمد فقط على ثابت السرعة k؛ لذا فاإن

عمر النسف ل يتاأثر بالتركيز البتدائي للمواد المتفاعلة، وبالتالي يبقى ثابتا خالل التفاعل.

مثال )4(

يتحلل غـــاز SO2Cl2 عند 320°ش اإلى غــاز ثاني اأكسيـــد الكبريت SO2 وغــاز الكلور Cl2 وفق

المعادلة الآتية:

SO2Cl2 (g) SO2 (g) + Cl2 (g)

(، اأجب عن الأسئلة الآتية:1-

)ث5-

فاإذا كانت قيمة k للتفاعل = 2.2 * 10

1- ما عمر النسف لغاز SO2Cl2 عند 320°ش؟

2- ما الزمن الالزم )بالساعات( لتحلل 75 % من SO2Cl2 ؟

الحل

1- نكتب العالقة التي تربط ) ( مع k، ثم نعوش قيمة k في المعادلة:

2 - بعـد مـرور عمر نسف اآخـر ، فـاإن نسـف كميـة غـاز SO2Cl2 المتبقية تتحلل، اأي 75% من

الكمية البتدائية، ويكون ذلك بعد )2 × 8.75( = 17.5 ساعة.

يتحول البروبان الحلقي C3H6 اإلى بروبين )CH3CH=CH2( في تفاعل اأحادي الرتبة عند

1000°ش، احسب فترة عمر النسف لتحول البروبان الحلقي عند 1000°ش اإذا كان

.)1-

ثابت سرعة التفاعل k = 9.2 )ث

يستخــدم مفهــوم عمر النســف ) ( بسكل واسع فــي وسف التحلل الإسعاعــي، حيث اإن جميع

التحلالت الإسعاعية هي تفاعالت اأحادية الرتبة.

ن21

=0.693

kن

21

=0.693

5-10 * 2.2

ث = 8.75 ساعة.410 * 3.15 = ن

21

ن21

25

فعلى سبيل المثال: اإذا كان عمر النسف ) ( لعنسر السترونسيوم Sr هو 28.8 سنة، وكان لدينا

عينة منه كتلتها 10غ، فاإنه بعد مرور 28.8 سنة يتحلل منها 5غ فقط، وبعد 28.8 سنة اأخرى يتحلل

2.5غ، وهكذا.

ومن التطبيقات المهمة لحساب عمر النسف اأيسا، ما يعرف بالتاأريخ الكربوني الذي يستخدم لمعرفة

عمر الأسياء التي كانت يوما ما حية كالأحافير، وقطع الخسب، والعظام القديمة، وذلك بقياش نسبة

اإن مسدر الكربون في C12، حيث اإلى نظير الكربون العادي غير المسع المسع C14 نظير الكربون

اإلى C14 المسع الكربون الجو، ونسبة الموجود في CO2 الكربون اأكسيد ثاني الحية هو الكائنات

الكربون غير المسع C12 في ثاني اأكسيد الكربون الموجود في الجو ثابتة، وما دام الكائن حيا؛ فاإن

C14 يدخل اإلى جسمه، ويخرج منه، فتبقى نسبته في الجسم ثابتة ، وبمجرد موت الكائن، فاإن C14 ل

يدخل جسمه، بل يتحلل ما هو موجود فيه اأسال، وتتناقش كميته مع الزمن، ويستغرق تحلل نسف

الكمية الموجودة فترة 5730 سنة، وهكذا يمكن تقدير الزمن الذي مسى على موت الكائن، سواء

اأكان نباتا اأم حيوانا.

ن21

2626

وسح المقسود بكل من: - 1

سرعة التفاعل الكيميائي، السرعة البتدائية للتفاعل، فترة عمر النسف.

في تفاعل ما، تغير تركيز اإحدى المواد المتفاعلة من )0.55 مول/ لتر( اإلى )0.085 مول/ لتر( - 2

في دقيقة ونسف، احسب معدل سرعة استهالك هذه المادة.

يتحلل مركب اآزوميثان (CH3N=NCH3) وفق المعادلة الآتية: - 3

CH3N=NCH3 (g) C2H6 (g) + N2 (g)

مول/لتر في بداية التفاعل، وكان تركيزه 1.29 2-

10 × 1.5 CH3N=NCH3 فــاإذا كــان تركيــز

مول/لتر بعد 10 دقائق، جد معدل السرعة لهذا التفاعل.2-

10 ×يتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين وفق المعادلة الموزونة الآتية: - 4

2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g)

. H2O وسرعة تكون O2 ما العالقة بين سرعة اختفاء

اإذا كان قانون السرعة للتفاعل: - 5

2 N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g)

1[ N2O5 ] k = سرعة التفاعل

فاإن العبارة السحيحة من العبارات التالية هي:

اأ ( رتبة التفاعل بالنسبة اإلى N2O5 تساوي 2.

ب ( اإذا تـم قيـاش سـرعة هـذا التفاعـل بوحدة )مول/لتر. دقيقة(، فاإن وحدة ثابت السرعة هي

.)1-

)دقيقة

.N2O5 اأكبر من سرعة اختفاء O2 جـ ( سرعة تكون

.NO2 سعف سرعة تكون N2O5 د ( سرعة اختفاء

يتفاعل NO2 مع F2 في الحالة الغازية وفق المعادلة الموزونة الآتية: - 6

2 NO2 (g) + F2 (g) 2 NO2F (g)

. F2 وسرعة استهالك NO2F اأ ( جد العالقة بين سرعة تكون

ب ( ما سرعة تكون NO2F اإذا كانت سرعة استهالك F2 = 0.1 مول/لتر.ث؟

27

تم الحسول على البيانات التالية للتفاعل المبين في السوؤال )3(: - 7

اأ ( اكتب السيغة العامة لقانون السرعة لهذا التفاعل.

ب ( استخدم البيانات السابقة لإيجاد قانون سرعة التفاعل.

جـ ( احسب قيمة k لهذا التفاعل.

يتحلل N2O5 عند 75 °ش وفق المعادلة الآتية: - 8

2 N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g)

(، احسب: 1-

)دقيقة4-

فاإذا كان التفاعل اأحادي الرتبة، وكان ثابت سرعة التفاعل 6.2 × 10

.N2O5 اأ ( فترة عمر النسف لتحلل

. N2O5 ب ( الزمن الالزم ليتبقى 25 % من تركيز

صرعة التفاعل الإبتدائية )مول/لتر.ث([CH3N=NCH3 ] )مول/لتر(رقم التجربة

12-

10 × 1.136-

10 × 2.8

22-

10 × 2.266-

10 × 5.6

32-

10 × 3.396-

10 × 8.4

27

28

• تستقســي العوامل الموؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائــي، وتفسر اأثرها وفق نظرية التسادم.• تستخــدم تعبيــر اأرهينيوش المتعلق بثابــت سرعة التفاعل في حساب طاقــة التنسيط وثابت

اأرهينيوش.

• تستنتج العالقة بين طاقة التنسيط والتغير في المحتوى الحراري للتفاعل في اتجاهيه؛ الأمامي والعكسي.

• توسح مفهوم التزان الديناميكي.• تستنتج اأثر العامل المساعد في طاقة التنسيط للتفاعل في اتجاهيه؛ الأمامي والعكسي.• تستنتج اأهمية تغير الظروف المحيطة في سرعة التفاعل والتطبيقات السناعية لذلك .

الفصل الثاينالعامل املؤثرة يف رسعة

التفاعل والتزان الكيميائي 2

التفاوت التعبير عنها، وبسبب التفاعل وكيفية الوحدة سرعة الفسل الأول من هذه تعرفت في

فما التفاعل. سرعة الموؤثرة في العوامل اأهمية دراسة تبرز الكيميائية، التفاعالت سرعة حدوث في

العوامل التي توؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي؟ وكيف توؤثر تلك العوامل في السرعة؟ هذا ما ستتعرفه

خالل دراستك لهذا الفسل.

ويتوقع منك بعد دراصة هذا الفصل اأن:

29

العامل املؤثرة يف سرعة التفاعل الكيميائيأوال

بها التحكم بهدف فيها الموؤثرة والعوامل الكيميائية التفاعالت الكيميائيون الباحثون يدرش

خالل التطبيقات الكيميائية المختلفة، ويبحث المهندسون الكيميائيون عن اآليات مبتكرة لزيادة سرعة

التفاعالت للحسول على اأكبر ناتج في اأقل وقت ممكن، في حين يهتم سانعو الأغذية بتقليل سرعة

التفاعالت التي تفسد الأغذية، فكيف يمكن التحكم بسرعة التفاعل؟

لتعرف ذلك، تمعن المساهدات الآتية:

1- تحترق نسارة الخسب بسرعة اأكبر من احتراق قطع الخسب.

2- معظم عمليات التسنيع تستعمل التسخين، اأو التبريد للتحكم في الإنتاج.

الهيدروكلوريك مع حمش الخارسين تفاعل من الناتج الهيدروجين غاز تساعد سرعة تزداد -3

بزيادة تركيز الحمش.

4- في عملية تسنيع الأمونيا، توؤدي زيادة سغط غاز الهيدروجين وغاز النتروجين اإلى زيادة سرعة

اإنتاج الأمونيا.

تالحظ من المساهدات السابقة اأن هناك عوامل متعددة توؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي، فما هذه

العوامل؟ وما طبيعة تاأثيرها؟

1- تركيز المواد المتفاعلة

درســت سابقا اأن زيادة تركيــز اإحدى المواد المتفاعلــة، يوؤدي غالبا اإلى زيــادة سرعة التفاعل،

ويوسح السكل )1-3( اأثر زيادة تركيز الأكسجين في سرعة التفاعل الكيميائي.

ب- احتراق الكربون بوجود الأكسجين فقط.اأ- احتراق الكربون في الهواء الجوي.

السكل )1- 3(: اأثر زيادة تركيز الأكسجين في سرعة احتراق الكربون.

30

وكما اأن للتركيز اأثره في زيادة سرعة التفاعالت التي تستمل على مواد متفاعلة في الحالة السائلة،

فاإن للسغط اأثرا مسابها في التفاعالت التي تستمل على مواد متفاعلة في الحالة الغازية، حيث اإن

زيادة السغط الواقع على الغاز، تعمل على تقليل حجم الغاز، وبالتالي زيادة عدد جزيئات الغاز في

وحدة الحجم )زيادة تركيزه(، مما يزيد من سرعة التفاعل الكيميائي.

2- مساحة سطح المواد المتفاعلة

لمعرفة اأثر مشاحة شطح المواد المتفاعلة في شرعة التفاعل، نفذ النشاط )1-٢(.

اأثر مساحة سطح المواد المتفاعلة في سرعة التفاعلنشاط )2-1(

الأدوات والمواد المطلوبة

نترات الفشة AgNO3، يوديد البوتاسيوم KI ، زجاجة ساعة عدد ٢، ملعقة سغيرة، ساعة وقف،

جفنة عدد ٢، يد هاون.

الخطوات

الفشة نترات بلورات ملعقة شغيرة من امزج ربع -1

البوتاشيوم مع ربع ملعقة شغيرة من بلورات يوديد

في زجاجة شاعة، شجل زمن ظهور اللون الأشفر.

٢- شع ربع ملعقة شغيرة من بلورات نترات الفشة في جفنة واشحقها، ثم اشحق في جفنة اأخرى

ربع ملعقة شغيرة من بلورات يوديد البوتاشيوم.

3- امزج المشحوقين معا في زجاجة شاعة، وشجل الزمن الالزم لظهور اللون الأشفر.

4- في اأي من الحالتين الشابقتين كانت شرعة التفاعل اأكبر؟ ولماذا؟

تحذير

تجنب مالمشــة نترات الفشــة للجلــد

اأو المالبــس، حيث اإنها تلـــون الجلــد

والمالبس بلون بني تشعب اإزالته.

المادتين، مشحوقي مزج من دقيقة بعد حوالي ظهر قد الفشة ليوديد الأشفر اللون اأن لحظ

اأما عند مزج بلوراتهما معا، فاإن اللون الأشفر بداأ بالظهور بعد مرور اأكثر من دقيقتين. ما شبب هذا

االختالف؟

اأيهما يشداأ بشرعة اأكبر، شلك من الحديد كتلته 10غ، اأم برادة حديد كتلتها 10غ، اإذا

ر اإجابتك. تعرس كل منهما للظروف الجوية نفشها؟ فش

31

٣- درجة الحرارة

اإن حقيقة ربــط سرعة التفاعل بتغيــر درجة الحرارة هو

جزء من حياتنا اليومية، ففــي المطبخ نقوم بزيادة درجة

الحــرارة فــي اأثناء طهي الطعــام، بينما نحفــظ الأطعمة

ــد الثالجة، وذلك لسبــط التفاعالت د اأو مجم فــي مبر

الكيميائيــة التــي تحــدث لالأطعمــة وتسبــب تحللها،

وبالتالي فسادها، كما هو مبين في السكل )4-1(.

فما اأثر درجة الحرارة في شرعة التفاعل الكيميائي؟ لتوشيح هذا الأثر، نفذ النشاط )3-1(.

السكل )1-4(: فساد الأطعمة بالحرارة.

اأثر درجة الحرارة في صرعة التفاعلنشاط )3-1(

الأدوات والمواد المطلوبة

محلــول نســا، اأنبوب اختبار )عدد 2(، مخبــار مدرج، كاأش زجاجية سعــة 500 مل )عدد 2( ،

محلول اليود، حامل اأنابيب، قسيب زجاجي للتحريك.

الخطوات

1- سع 10 مل من محلول النسا في كال الأنبوبين.

2- ســـع اأحـــد الأنبوبيـن فـي حمـــام مـائي بـارد )ثلج(، ثــم سـع الثاني في حمــام مائي دافىء

)35°ش (، واتركهما لمدة 10 دقائق.

3- سع 10 مل من محلول اليود في كال الأنبوبين، وحرك بحذر ودقة، سجل زمن ظهور اللون

الأزرق.

4- ما اأثر رفع درجة الحرارة اأو خفسها في سرعة التفاعل؟ فسر اإجابتك.

تستنتــج مما سبق اأن خفش درجــة الحرارة يقلل من سرعة التفاعل، واأن زيادة درجة الحرارة يزيد

من سرعــة التفاعل. وقد اأثبتت التجارب اأن جميع التفاعالت الكيميائية تزداد سرعتها مع زيادة درجة

الحرارة، سواء اأكانت ماسة اأم طاردة للحرارة.

32

السركة السانعة، وتكون عادة التي تنسح بها اأهمية حفظ الدواء عند درجة الحرارة ما

على عبوة الدواء؟

نظرية التسادم وسرعة التفاعالتثانيا

عرفت فيما تقدم اأن سرعة التفاعل تعتمد على مساحة سطح المواد المتفاعلة، وعلى تراكيز هذه

المواد. كما عرفت اأن ارتفاع درجة الحرارة يزيد من سرعة التفاعل، واأما السغط فيعمل على زيادة

سرعة التفاعالت التي تستمل على مواد متفاعلة غازية فقط، فما تفسير ذلك؟

لتفسير الظواهر المتعلقة بالتفاعالت الكيميائية وسرعتها، وسع العلماء نظرية التصادم. فما فرسيات

هذه النظرية؟ وكيف تفسر اأثر العوامل السابقة في زيادة سرعة التفاعالت الكيميائية؟

تنش الفرصية الأولى من فرصيات نظرية التصادم على اأن تفاعل مادتين يتطلب تصادم دقائقهما، فتسادم

عدد زاد كلما اإنه القول يمكن وبالتالي، التفاعل، لحدوث اأشاشي شرط المتفاعلة المواد دقائق

ازداد تركيز اأنه كلما اأي التفاعل، المتفاعلة، زادت احتمالية حدوث المواد بين دقائق التسادمات

وبالتالي المحتملة، التسادمات عدد ازداد للتفاعل، المعرش السطح مساحة اأو المتفاعلة المواد

ازدادت سرعة التفاعل، السكل)5-1(.

السكل)1-5(: زيادة عدد التسادمات الممكنة بزيادة تراكيز المواد المتفاعلة.

هل اأي، تفاعل؟ اإلى حدوث المتفاعلة المواد دقائق بين التسادمات توؤدي جميع هل ولكن،

اإلى تكوين نواتج؟ تقودنا مناقسة هذا السوؤال اإلى الفرصية الثانية التي تنش توؤدي جميع التسادمات

اأن يجب فعال، التسادم يكون نواتج. وحتى تكوين اإلى يوؤدي فعال كي التصادم يكون اأن صرورة على

يتوافر فيه السرطان الآتيان:

33

تكوين اإلى يوؤدي الذي السحيح بالتجاه الدقائق تتسادم اأن اأي مناصبا؛ التصادم اتجاه يكون اأن -1

النواتج المطلوبة. ولتوسيح ذلك، ادرش السكل )1-6(، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

• اأيهما يوؤدي اإلى تكوين المواد الناتجة المطلوبة، الوسع ) اأ (،اأم الوسع )ب(؟• اأيهما يعد تسادما فعال؟

• اقترح تسادمات اأخرى ل توؤدي اإلى تكوين النواتج المطلوبة.

عند المتفاعلة المواد في الروابـط لكصر يكفـي الحركة طاقة من اأدنـى المتصادمة حدا الجزيئات تمتلك اأن -2

(Activation Energy) "تصادمهـا. ويسمى هذا الحد الأدنى من الطاقة الالزمة للتفاعل "طاقة التنشيط

(Ea). وعليه، فاإن تسادم الجزيئات التي تمتلك طاقة التنسيط ويكون تسادمها موجها، توؤدي اإلى

تكوين نواتج، واإل فاإن التسادم ل يكون فعال.

والآن، ومــن خــالل فرسيتــي نظرية التســادم، كيف يمكن تفسيــر اأثر درجة الحــرارة في سرعة

التفاعل؟

درســت من خــالل فرسيتي نظريــة الحركة الجزيئيــة اأن توزيــع الطاقة الحركية علــى الجزيئات

ينسجم مع منحنى ماكسويل- بولتزمان، واأن معدل الطاقة الحركية للجزيئات يزداد بازدياد درجة

الحرارة، السكل )7-1(.

السكل )1-6(: التسادمات الفعالة يجب اأن تكون في التجاه المناسب.

ClCl

Cl

ClCl

Cl

Cl

Cl

N

N

N

N

O

O O

O

) اأ (

) ب (

34

وباأخذ اللوغاريتم لطرفي المعادلة، ينتج:

نالحظ من السكل اأنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، ازداد عدد الجزيئات التي تمتلك طاقة تساوي

طاقة التنسيط اأو اأعلى منها، وبالتالي ازداد عدد التسادمات التي توؤدي اإلى تكوين ناتج، وهذا من ساأنه

زيادة سرعة التفاعل الكيميائي.

.2 ، د

1السكل: )1-٧(: توزيع الطاقة الحركية على الجزيئات عند درجتي حرارة مختلفتين د

الطاقة الحركية

تئا

زيج

الد

دع

طاقة التنشيط )Activation Energy(ثالثا

عرفت اأن طاقة التنصيط هي الحد الأدنى من الطاقة التي يجب توافرها للمواد المتفاعلة كي يكون التصادم

فعال، وقد توسل العالم اأرهينيوس اإلى معادلة رياسية تربط بين طاقة التنسيط )Ea(، ودرجة الحرارة

المطلقة )ط(، وثابت سرعة التفاعل )k( وهي:

)-Ea/ر ط( A = k هـ

- A لــــط = k لــــطEaر ط

1د

2د

1د

>

2د

لالأساس لوغاريتم اإلى الطبيعي اللوغاريتم وبتحويل

عسرة نحسل على:

- A لــــو = k لــــوEa

2.303 ر ط) k 2.303 لــــو = k حيث ) لــــط ،

الثوابت في معادلة اأرهينيوس تسير اإلى:

ثابت السرعة

درجة الحرارة المطلقة

اأساس اللوغاريتم الطبيعي

طاقة التنسيط

ثابت الغاز العام، ويساوي

8.314 جول/مول. كلفن

ثابت اأرهينيوس

: kط :

هـ :

: Ea ر :

: A

طاقة التنسيط

35

ويمكن اأيضا اإيجاد قيمة Ea من قيم k عند درجتي حرارة مختلفتين، وذلك بالتعويض في معادلة

اأرهينيوض للحضول على العالقة الرياضية الآتية:

k2

k1= لــــو

Ea2.303 ر

(١

ط١-

١

ط2)

لحضاب الضابقة المعادلة اضتعمال يمكن

قيمة Ea اإذا كانت قيمتا الثابت k معروفتين عند

اضتعمالها ويمكن مختلفتين، حرارة درجتي

اأيضا لحضاب ثابت ضرعة التفاعل k عند درجة

حرارة معينة، اإذا كانت قيمة Ea معروفة، وقيمة

k عند درجة الحرارة الثانية معروفة اأيضا.

مثال )1(

عـنـد 300°ض، ويضاوي )١-

)ث١0-

اإذا كـان ثـابـت ضرعـة تـفـاعل k يضاوي 2.4١ × ١0

عند 400°ض، فاحضب: )١-

)ث6-

١0 × ١.١6

١- طاقة التنضيط للتفاعل.

.A 2- قيمة الثابت

الحل

اإلى ١- يمكن اإيجاد قيمة Ea بالتعويض في معادلة اأرهينيوض، مع مراعاة تحويل درجة الحرارة

المطلقة )كلفن(.

ط١ = 300 + 273 = 573 كلفن

ط2 = 400 + 273 = 673 كلفن

k2

k1= لــــو

Ea2.303 ر

(١

ط١-

١

ط2)

عند درجة حرارة ط١ : A = k1 هـ

وعند درجة حرارة طA = k2 : 2 هـ

المعادلة لطرفي اللوغارتم واأخذ المعادلتين، بقضمة

نحضل على:

- Ea/ر ط ١

- Ea/ر ط 2

6-١0 × ١.١6

١0-١0 × 2.4١

= لــــوEa

2.303 ر

١

573

١

673- ()

=3لــــــو 4.8١3 * ١0

Ea8.3١4 * 2.303

(573 - 673

673 * 573)

36

Ea 5-

3 + لـــــو 4.813 = 1.354 * 10

وبمعرفة اأن لـــــو 4.813 = 0.6824 ، نحسل على:

Ea 5-

10 * 1.354 = 3.6824

2- ليجاد قيمة الثابت A، نطبق قيمة طاقة التنسيط في معادلة اأرهينوش عند اأي درجة من درجتي

الحرارة المعطاة في السوؤال.

15.17 = 24.79 + 9.62 - = A لــــو

) 1-

)ث15

10 × 1.48 = A

.k هي نفش وحدة A لحظ اأن وحدة

اإذا علمت اأن ثابت سرعة التفاعل الآتي:

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)

3-

لتر/مول.ث، عند درجة حرارة 600 كلفـن، ويسـاوي 3.5 * 104-

يساوي 2.7 * 10

لتر/مول.ثانية عند درجة حرارة 650 كلفن. احسب طاقة التنسيط للتفاعل.

3.6824

5-10 × 1.354

جول/مول = 272 كيلوجول/مول510 * 2.72 = Ea

+ )10-

لــــو A = لــــو )2.41 * 10

510 × 2.72

573 * 8.314 * 2.303

+ k1 لــــو = A لــــوEa

2.303 ر ط1

37

١- عالقة طاقة التنشيط بالتغير في المحتوى الحراري للتفاعل

درصت صابقا اأن التفاعالت الكيميائية يصاحبها تغير في الطاقة، فبعض التفاعالت تحتاج طاقة،

وتصمى تفاعالت ماصة للطاقة، بينما هناك تفاعالت اأخرى، تنتج طاقة، وتصمى تفاعالت طاردة

للطاقة. وعرفت اأيصا اأن الفرق في الطاقة بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة، يمثل التغير في

: المحتوى الحراري للتفاعل، ويمثل بالرمز )∆H( حيث اإن

ولتوصيح تغيرات الطاقة التي تحدث خالل التفاعل الكيميائي، ادرض الصكل )1- 8(، ثم اأجب

عن الأصئلة التي تليه:

H _ H = H∆للمواد املتفاعلة للمواد الناجتة

الصكل )1-8(: منحنى طاقة الوصع خالل صير تفاعل ماض للطاقة.

اأ

ب

جـ

صير التفاعل

Ea1

H∆

ع ص

وال

ة اق

ط

NO+Cl2

ClO=N

Cl

NOCl + Cl Ea

• ما النقاط التي تمثل طاقة وضع كل من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة؟

• ماذا يمثل الفرق في الطاقة بين المواد المتفاعلة والنقطة )ب(؟

• ماذا يمثل الفرق في الطاقة بين المواد الناتجة والنقطة )ب(؟

• ماذا يمثل الفرق بين طاقة المواد المتفاعلة وطاقة المواد الناتجة؟

:Activated Complex المعقد المنشط

بنــاء غير مصتقــر )حالة انتقالية بيــن المواد

المتفاعلة والمواد الناتجة( وذو طاقة وصع

عالية، ويمكنه اأن يتحول اإلى المواد الناتجة

اأو المواد المتفاعلة.

38

يوسح السكل )1-8( اأن طاقة وسع المواد الناتجة اأكبر من طاقة وسع المواد المتفاعلة، وبالتالي

فاإن التفاعل ماش للطاقة، اأي اأن اإسارة ∆H ستكون موجبة.

اأما في التفاعل الطارد للطاقة، فاإن طاقة وسع المواد الناتجة اأقل من طاقة وسع المواد المتفاعلة،

وبالتالي فاإن اإسارة ∆H ستكون سالبة، السكل )9-1(.

السكل )1-9(: منحنى طاقة الوسع خالل سير تفاعل طارد للطاقة.

العامل املساعدة )Catalysts(ربعا

يتسح مما سبق اأن لطاقة التنسيط اأثرها في سرعة التفاعالت الكيميائية، وفي كثير من الأحيان

تكون هناك حاجة لزيادة سرعة بعش التفاعالت ذات طاقة التنسيط العالية، وذلك لتقليل الزمن وزيادة

الإنتاج. وتستخدم لهذا الغرش مواد تسمى "العوامل المصاعدة" (Catalysts). ولمعرفة اأثر العوامل

المشاعدة في شرعة التفاعل الكيميائي، نفذ النشاط )4-1(:

سير التفاعل

عس

وال

ة اق

ط

Ea

H∆

H2 + F2

2 HF

Ea1

H F

H F

39

اأثر العامل المصاعد في صرعة التفاعل الكيميائينشاط )1-٤(

الأدوات والمواد المطلوبة

H2O2، كاأش زجاجية سعة 100مل )عدد 2(، سائل تنظيف، الهيدروجين اأكسيد محلول فوق

.KI قطارة، قسيب زجاجي، يوديد البوتاسيوم

الخطوات

1- سع 20 مل من H2O2 في كلتا الكاأسين الزجاجيتين.

2- شع الكاأشين على طاولة بجانب المغشلة، اأشف اإلى كل منهما بشع نقاط من شائل التنظيف مع

التحريك قليال )مالحظة: سائل التنظيف يوسع لمساهدة فقاعات الغاز المتساعد بوسوح(.

.KI 3- اأسف اإلى اإحدى الكاأسين 2غ من يوديد البوتاسيوم

4- قارن التغيرات التي تطراأ في كلتا الكاأسين، اأيهما تظهر فيها الفقاعات اأسرع؟ ولماذا؟

5- ما اأثر اإسافة يوديد البوتاسيوم في سرعة التفاعل؟

واأكسجين وفق ماء اإلى العادية الحرارة ببطء عند درجة H2O2 الهيدروجين اأكسيد يتحلل فوق

المعادلة الآتية:

2 H2O2 (aq) 2 H2O (l) + O2 (g)

وعند اإسافة يوديد البوتاسيوم KI اإلى فوق اأكسيد الهيدروجين، فاإنه يعمل على زيادة سرعة التفاعل،

ويمكن تمثيل التفاعل في هذه الحالة على النحو الآتي:

2 H2O2 (aq) 2 H2O (l) + O2 (g)

وتسمــى مادة يوديد البوتاسيوم عامــال مساعدا، والعوامــل المصاعدة مواد تزيد مــن صرعة التفاعالت

الكيميائيــة دون اأن تصتهلك في اأثناء التفاعل. وللعوامل المساعدة استعمالت واسعة في مجال السناعات

الكيميائيــة، فمثال، يستخدم النيكل كعامل مساعد في تفاعالت الهدرجة، عند تحويل الزيوت النباتية

اإلــى دهــون سلبة )السمن النباتي(، كما يستخــدم خليط من فلز الحديد واأكسيــد الألومنيوم، كعامل

مساعد في تحسير الأمونيا من تفاعل النتروجين والهيدروجين، كما في المعادلة الآتية:

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

KI

Fe/Al2O3

40

السكل )1-10(: اأثر العامل المساعد في طاقة التنسيط

بالعتماد على السكل )1- 10( كيف يوؤثر العامل المساعد في سرعة التفاعل العكسي؟

وسح اإجابتك.

بالرجوع اإلى بعش الكتب العلمية المتوافرة في مكتبة المدرسة، اأو باستخدام السبكة

الإلكترونية، ابحث عن دور الأنزيمات كعوامل مساعدة للقيام بالعمليات الحيوية في

اأجسام الكائنات الحية، ثم ناقسها مع زمالئك في السف.

ويمكنك الستعانة بالكلمات المفتاحية التالية للبحث عبر السبكة الإلكترونية:

Enzyme, Enzymes as Catalysts, Enzymes Kinetics, ..........

كما اأن كثيرا من العمليات الحيوية التي تجري داخل اأجسام الكائنات الحية، تتم بوجود عوامل

مساعدة تعرف بالأنزيمات، تعمل على تسريع هذه العمليات، وتستخدم الأنزيمات لذات الغرش في

العديد من السناعات الغذائية، ولكن، كيف يعمل العامل المساعد على زيادة سرعة التفاعل؟

لقد اأثبتت التجارب اأن العامل المساعد يمهد طريقا بديال - اأكثر سهولة - بين المواد المتفاعلة

والمواد الناتجة، وفي هذه الحالة، تكون طاقة التنسيط الالزمة للتفاعل اأقل منها في حالة اإجراء التفاعل

في غياب العامل المساعد، ويوسح السكل )1-10( اأثر العامل المساعد في طاقة التنسيط.

سير التفاعل بوجود عامل مساعد

سير التفاعل

المواد المتفاعلة

سير التفاعل بدون وجود عامل مساعد

المواد الناتجة

Ea*

عس

وال

ة اق

ط

Ea

Ea: طاقة التنسيط للتفاعل الأمامي بدون عامل مساعد

*Ea: طاقة التنسيط للتفاعل الأمامي بوجود عامل مساعد

41

االتزان الديناميكي )Dynamic Equilibrium(خامسا

من خالل دراستك للجوانب المتعلقة بسرعة التفاعل لحظت اأن سرعة التفاعل تتناقش تدريجيا

اأثبتت التجارب اأن مع الزمن، ولكن، ماذا تتوقع اأن يحدث لسرعة التفاعل لو ترك مدة طويلة؟ لقد

ن المواد الناتجة، واأن المواد معظم التفاعالت الكيميائية منعكسة؛ اأي اأن المواد المتفاعلة تتفاعل لتكو

اإل الأسرع، هو البداية في يكون الأمامي التفاعل اأن ومع المتفاعلة، المواد ن لتكو تتفاعل الناتجة

ويستمر العكسي، التفاعل سرعة معه وتزداد الناتجة، المواد تركيز يزداد التفاعل، استمرار مع اأنه

التفاعالن الأمامي والعكسي بالحدوث حتى يسل التفاعل اإلى حالة من التزان، وذلك عندما تسبح

المواد جميع هل ولكن، العكسي. التجاه في لسرعته مساوية الأمامي التجاه في التفاعل سرعة

اإلى وسع تسل التفاعالت الكيميائي؟ وهل جميع التفاعل ناتجة خالل مواد اإلى تتحول المتفاعلة

التزان؟ لالإجابة عن ذلك، ادرش التفاعل التالية، الذي يمثل احتراق سكر الغلوكوز في كمية كافية من

غاز الأكسجين:

C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) 6 H2O (g) + 6 CO2 (g)

نالحظ من خالل المعادلة اأن كل المواد المتفاعلة قد تحولت اإلى مواد ناتجة، اأي اأن التفاعل يسير

في اتجاه واحد نحو اليمين. اإن مثل هذا التفاعل يسمى تفاعال غير منعكش. وفي المقابل فاإن هناك

تفاعالت يمكن فيها للمواد الناتجة اأن تعود وتسكل المواد المتفاعلة، كما يحدث في التفاعل التالي

الذي يتم في نظام مغلق:

N2H4 (g) 2 H2 (g) + N2 (g)

يسيرالسهمــان المتعاكســان اإلى اأن التفاعــل يسير باتجاهيــن )الأمامي والعكســي(، ومثل هذه

التفاعــالت تسمى التفاعالت المنعكســة (Reversible Reactions)، ووسع التزان الكيميائي سفة

تتعلق بالتفاعالت المنعكسة.

ولتوسيح كيفية حدوث التزان، دعنا ندرش تفاعل غاز اأول اأكسيد الكربون مع بخار الماء. فعند

وسع بخار الماء الساخن مع غاز اأول اأكسيد الكربون في وعاء مغلق، تبداأ الجزيئات بالتسادم، ونتيجة

لذلك يتكون غاز الهيدروجين، وغاز ثاني اأكسيد الكربون وفق المعادلة الآتية:

H2O (g) + CO (g) H2 (g) + CO2 (g)

42

وبمجرد تكون كمية كافية من المواد الناتجة، نجد اأن غاز الهيدروجين يتفاعل مع غاز ثاني اأكسيد

الكربون نتيجة تسادمهما، لإنتاج بخار الماء وغاز اأول اأكسيد الكربون، كما في المعادلة الآتية:

H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)

التجاه في الأمامي، وتفاعل التجاه في تفاعل تفاعلين في وعاء واحد؛ اأن هناك وبذلك نجد

العكسي، وكل تفاعل منهما له سرعة معينة ، لحظ السكل )11-1(.

السكل )1- 11(: وسع التزان الديناميكي.

لحظ نقسان سرعة التفاعل الأمامي في السكل اأعاله بمرور الزمن، نظرا لنقسان تراكيز المواد

المتفاعلة، وفي المقابل، نجد تزايدا في سرعة التفاعل العكسي نظرا لتزايد تراكيز المواد الناتجة. وفي

اللحظة التي تتساوى فيها سرعة التفاعل الأمامي مع سرعة التفاعل العكسي، يكون التفاعل قد وسل

.(Equilibrium Position) اإلى وسع التزان

لمعرفة التزان؟ وسع اإلى الوسول عند التفاعل في الموجودة المواد تراكيز تتغير هل ولكن،

ذلك، ادرش السكل )12-1(.

السكل )1-12(: العالقة بين تراكيز المواد الموجودة في التفاعل عند وسع التزان.

التزان

زكي

رلت

ا

وسع التزان

سرعة التفاعل الأمامي = سرعة التفاعل العكسي

لع

فالت

اعة

رس

سرعة التفاعل الأمامي

سرعة التفاعل العكسي

الزمن

الزمن

[CO] اأو [H2O]

[CO2] اأو [H2]

43

تالحظ من السكل اأن تراكيز المواد الموجودة في التفاعل تثبت عند الوسول اإلى وسع التزان،

وسرعة الأمامي التفاعل سرعة تتساوى التزان فعند بالتركيز. المرتبطة خسائسها تثبت وكذلك

التفاعل العكسي، وهنا يوسف التزان باأنه اتزان ديناميكي، اأي اأن هناك حركة بين المواد المتفاعلة

والمواد الناتجة. ومن التجارب العملية التي تثبت ديناميكية التفاعل في وسع التزان، تحلل كربونات

الكالسيوم بالحرارة في وعاء مغلق، كما في المعادلة الآتية:

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)

التي تحتوي على ذرات كربون الكالسيوم اإسافة كمية من كربونات اأن التجارب بينت حيث

مسع اإلى خليط التفاعل الموجود في وسع اتزان، توؤدي بعد مرور فترة من الزمن اإلى وجود ذرات

الكربون المسع في بعش جزيئات ثاني اأكسيد الكربون، وهذا يدل على اأن كربونات الكالسيوم تتحلل

التفاعل اإلى خليط الذي يحتوي على ذرات كربون مسع CO2 اإسافة غاز باستمرار. وبالمثل عند

الكالسيوم، كربونات اأن فترة بعد نجد السغط، في تغير اإحداث ودون اتزان، وسع في الموجود

العكسي التجاه التفاعل في استمرار يدل على الأخرى على ذرات كربون مسع؛ مما تحتوي هي

اأيسا.

فسر ثبات سدة اللون البني عند وسول التفاعل التالي اإلى وسع التزان.

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

عديم اللونبني اللون

44

• ماذا يمثل كل من الرقمين )1( ، )2(؟ • ماذا يمثل الرقم )3(؟

• ماذا يمثل كل من الرقمين )4( ، )5(؟ • كيف تتغير سرعة التفاعل الأمامي والعكسي بوجود العامل المساعد؟

• ما اأثر اإسافة العامل المساعد في وسع التزان؟ يتبين مما سبق اأن وسع التزان ل يتاأثر بوجود العامل المساعد، واإنما تزداد سرعة وسول التفاعل

اإلى وسع التزان.

السكل ) 1-13(: اأثر اإسافة العامل المساعد في سرعة الوسول اإلى وسع التزان.

ما اأثر اإسافة العامل المساعد في التفاعل المتزن الآتي؟

2 N2 (g) + 5 O2 (g) 2 N2O5 (g) + حرارة

اأثر العوامل المصاعدة في وصع التزان

عرفت سابقا اأن العامل المساعد يعمل على زيادة سرعة التفاعل الكيميائي في التجاهين الأمامي

التفاعل في كال التجاهين، ففي التزان التنسيط الالزمة لحدوث اإنه يقلل طاقة اإذ والعكسي؛

العام الآتي:

A + B C + D

هل تتوقع اأن يتاأثر وسع التزان عند اإسافة عامل مساعد اإلى وعاء التفاعل؟

لالإجابة عن هذا السوؤال، ادرش السكل )1-13(، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

الزمن

لع

فالت

اعة

رس

4- سرعة التفاعل الأمامي بوجود العامل المساعد

2- سرعة التفاعل العكسي بدون وجود عامل مساعد

A + B C + D 3- اتزان كيميائي

1- سرعة التفاعل الأمامي بدون وجود عامل مساعد

1

3

2

4

5

5- سرعة التفاعل العكسي بوجود العامل المساعد

45

ز. السكل )1-14(: مقطع عرسي في المحول المحف

المحول المحفز لتنقية الغازات المنبعثة من عوادم الصيارات

تستخدم عمليات التحفيز في كثير من السيارات الحديثة، للحد من تلويث الهواء الجوي بالغازات

السامة مثل CO ، و NO التي تنفثها عوادم السيارات، ويتم ذلك بتركيب اأسطوانة فولذية على اأنبوب

عادم السيارة، تسمى المحول المحفز (Catalytic Convertor)، ويحتوي المحول المحفز على قالب

من السيراميك مثقب كخلية النحل، وجميع الثقوب مغلفة بطبقة رقيقة من اأحد الفلزات الثمينة مثل:

N2 اإلى CO و NO البالتين، والبالديوم، والروديوم التي تقوم بدور العامل المساعد في تحويل غازي

و CO2 بالترتيب، كما في المعادلة الآتية:

2 CO (g) + 2 NO (g) 2 CO2 (g) + N2 (g)

ويوسح السكل التالي مقطعا عرسيا في المحول المحفز.

4646

سع دائرة حول رمز الإجابة السحيحة في كل مما ياأتي: - 1

01 اإسافة العامل المساعد في المعادلة الموزونة التالية توؤدي اإلى:

2 N2 (g) + 5 O2 (g) 2 N2O5 (g) + حرارة

اأ ( زيادة سرعة التفاعل الأمامي فقط.

ب ( زيادة سرعة التفاعل العكسي فقط.

جـ ( زيادة سرعة كل من التفاعلين الأمامي والعكسي معا.

د ( عدم تاأثر سرعة اأي من التفاعلين الأمامي والعكسي.

02 يكون التفاعل الكيميائي في وسع اتزان عند:

اأ ( توقف كل من التفاعلين الأمامي والعكسي.

ب ( استهالك جميع المواد المتفاعلة.

جـ ( تساوي سرعة كل من التفاعلين الأمامي والعكسي.

د ( تحول جميع المواد المتفاعلة اإلى مواد ناتجة.

وسح المقسود بكل من المسطلحات الآتية: - 2

التفاعل المنعكش، التفاعل غير المنعكش، التزان الديناميكي.

اعتمـادا علـى السـكل المجاور، مـا الرمز الذي - 3

يدل على كل مما ياأتي؟

اأ ( طاقة التنسيط للتفاعل الأمامي.

ب ( طاقة التنسيط للتفاعل العكسي.

جـ ( التغيـر فـي المحتوى الحراري للتفاعل

.(H∆(

السوديوم. ثيوكبريتات محلول مع تفاعله لدى HCl الهيدروكلوريك حمش محلول يتعكر - 4

الالزم الزمن في السوديوم ثيوكبريتات محلول تركيز اأثر دراسة نتائج التالي الجدول ويبين

في كما المحلول، لتعكر نتيجة الدورق، تحت ورقة على المرسومة ) × ( الإسارة لختفاء

السكل الآتي:

سري التفاعل

عس

وال

ة اق

ط

ع

ش

شاملواد الناجتة

م

ل

املواد املتفاعلة

ن

4747

اأ ( في اأي التجارب كان التفاعل اأسرع؟

وفي اأيها كان اأبطاأ؟

ب ( في اأي التجارب كان تركيز المحلول

اأكبر؟

جـ ( اقترح طريقتين لزيادة سرعة هذا التفاعل.

ادرش السكل التالي الذي يمثل منحنى ماكسويل - بولتزمان لتوزيع الطاقة الحركية على الجزيئات - 5

)2 ، د

1عند درجتي حرارة مختلفتين )د

؟ 2 اأم د

1اأي درجات الحـرارة اأكبـر د اأ (

فسر اإجابتك.

ب ( ما اأثر زيادة درجة الحرارة في كل من:

1 - طاقة التنسيط.

2 - سرعة التفاعل.

1234رقم التجربة

4271124163الزمن )ثانية(

ر كال مما ياتي: فس - 6

في حرقه يحتاج بينما ش، °37 حرارة درجة عند يتم الإنسان جسم في السكر اأ ( حرق

المختبر اإلى درجة حرارة اأعلى.

مع المغنيسيوم سريط تفاعل من اأكبر بسرعة الحمش مع المغنيسيوم مسحوق يتفاعل ب (

الحمش نفسه.

جـ ( تتم عملية طهي الطعام في اأواني السغط بسرعة اأكبر منها في الأواني العادية.

د ( ل توؤدي جميع التسادمات بين دقائق المواد المتفاعلة اإلى حدوث تفاعل.

هـ ( سرعة احتراق قطعة الكربون في مخبار مملوء بغاز الأكسجين اأكبر من سرعة احتراقها في

الهواء.

§«°ûæàdG ábÉWá«cô◊G ábÉ£dG

äÉÄjõ

÷G Oó

Y 1O2O

4848

7 - تتحلل الماده A بالحرارة وفق المعادلة الآتية:

A B + C

( عند درجة حرارة 759 كلفن، 1-

)ث3-

اإذا كان ثابت السرعة لهذا التحلل يساوي 1.05 × 10

( عند درجة 865 كلفن.1-

)ث2-

ويساوي 2.14×10

احسب طاقة التنسيط للتفاعل.

ن بالرسم اأثر وجود العامل المساعد وغيابه في طاقة التنسيط للتفاعل الآتي: 8 - بي

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) + حرارة

9 - لماذا تبقى تراكيز مكونات التفاعل ثابتة عند التزان؟

Fe

10- السكل اأدناه يوسح تفاعل I2 مع H2 لتكوين HI وفق المعادلة التالية، ادرش السكل، ثم

اأجب عن الأسئلة التي تليه:

I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)

اأ ( كيف تتغير سرعة تكون HI قبل وسول التفاعل اإلى وسع التزان؟

ب ( متى يكون معدل سرعة التفاعل الأمامي اأعلى ما يمكن؟

جـ ( ماذا يحدث لسرعة التفاعل الأمامي بعد وسول التفاعل لوسع التزان؟

د ( هل يمكن اأن تكون سرعة التفاعل العكسي سفرا؟ فسر اإجابتك.

هـ ( هل يمكن اأن تكون سرعة التفاعل الأمامي سفرا؟ فسر اإجابتك.

اإلى التفاعل التفاعل العكسي عند وسول التفاعل الأمامي، وسرعة ما العالقة بين سرعة و (

وسع التزان؟

وسع اتزان

الزمن

لع

فالت

اعة

رس

)سرعة التفاعل الأمامي = سرعة التفاعل العكسي(

سير التفاعل الأمامي

سير التفاعل العكسي

4949

سع دائرة حول رمز الإجابة السحيحة في كل مما ياأتي: - 1

01 العبارة السحيحة فيما يتعلق بسرعة التفاعل هي:

اأ ( تبقى سرعة التفاعل ثابتة منذ بدايته وحتى نهايته.

ب ( تزداد سرعة التفاعل الأمامي مع الزمن.

جـ ( تتناقش سرعة التفاعل الأمامي مع الزمن.

د ( ل تاأثير لدرجة الحرارة في سرعة التفاعل.

02 العبارة السحيحة فيما يتعلق بالعامل المساعد هي:

اأ ( ل يوؤثر في سرعة التفاعل.

ب ( يقلل من طاقة المواد المتفاعلة.

جـ ( يقلل من طاقة المواد الناتجة.

د ( يقلل من طاقة التنسيط للتفاعل.

03 العبارة السحيحة من بين العبارات التالية فيما يتعلق بالتفاعل التالي، هي:

2 N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g)

.N2O5 تساوي سرعة اختفاء O2 اأ ( سرعة تكون

.NO2 تساوي سعف سرعة تكون N2O5 ب ( سرعة اختفاء

.NO2 تساوي سرعة تكون N2O5 جـ ( سرعة اختفاء

.NO2 تساوي نسف سرعة تكون N2O5 د ( سرعة اختفاء

04 اإذا كانـت رتبـة التفاعـل لإحـدى المـواد المتفاعلـة هـي 2، وازداد تركيـز هـذه المـادة اإلـى

السعف مع بقاء العوامل الأخرى ثابتة، فاإن سرعة التفاعل تتساعف بمقدار:

اأ( 1 ب( 2 جـ( 3 د( 4

وسح المقسود بكل من: - 2

طاقة التنسيط، العامل المساعد، رتبة التفاعل.

50

صرعة التفاعل )مول/لتر. ث([ B ] )مول/لتر([ A ] )مول/لتر(رقم التجربة

10.020.034-

10 * 1.0

20.040.034-

10 * 4.0

30.020.064-

10 * 1.0

اأ ( قانون السرعة للتفاعل. جد ما ياأتي:

.k ب ( قيمة ثابت سرعة التفاعل

جـ ( سرعة التفاعل عندما يكون [ B ] = [ A ] = 0.1 مول/لتر.

في معادلة التفاعل الآتية: - 4

2 NO (g) + 2 H2 (g) N2 (g) + 2 H2O (g)

،H2 ومن الرتبة الأولى بالنسبة اإلى المادة NO اإذا كان التفاعل من الرتبة الثانية بالنسبة اإلى المادة

جد قانون السرعة لهذا التفاعل.

السكل المجاور يمثل منحنى طاقة التفاعل: - 5

A2(g) + B2(g) 2 AB(g)

البيانات في الجدول التالي تخش التفاعل الفتراسي الآتي: - 3

3 A + 2 B 3 C + D

50

بوجود وبدون العامل المساعد Fe(s) ادرش

السكل ثم اأجب عما ياأتي:

1 - اإلى ماذا يسير الرقمان )1 ، 2(؟

2- ما مقدار طاقة التنسيط للتفاعل الأمامي

دون عامل مساعد؟

3 - مــا مقــدار طاقة المعقــد المنسط عند

وجود العامل المساعد؟

πYÉØàdG Ò°S

80

60

40

20

(∫ƒe

/∫ƒL

ƒ∏«c)

™°Vƒ

dG ábÉW

3

4

2

1

51

• ما المقصود بكل من الحموض والقواعد؟ وكيف تتفاعل؟

الفينولفثالين

نقطة التعادل

الميثيل الأحمر

52

• توصح مفهوم كل من الحمض والقاعدة وفق تعريفات كل من اأرهينيوض، وبرونصتد - لوري، ولويض.

• تكتب معادلت تمثل تفاعل الحمض والقاعدة وفق تعريف برونصتد- لوري، محددا الأزواج المترافقة من الحمض والقاعدة.

• تربط بين قوة الحمض و قوة قاعدته المرافقة، وقوة القاعدة وقوة حمصها المرافق.• تتنباأ باتجاه التزان في تفاعالت الحموض والقواعد.

+H3O وتركيز -OH في المحاليل المائية.• تصتنتج العالقة بين تركيز

• تجري حصابات تتعلق بالرقم الهيدروجيني pH لبعض محاليل الحموض القواعد. ،Kb وثابت تاأين القاعدة الصعيفة ،Ka تجري حصابات تتعلق بثابت تاأين الحمض الصعيف •

.pH والرقم الهيدروجيني

تعد الحموض والقواعد من اأكثر المواد الكيميائيـة اأهميـة وصيوعـا، وتتميـز الحمـوض بطعمهـا الحمصـي كعصير الليمـون الذي يحتـوي علـى حمـض الصيتريـك، والخـل الذي يحتوي علـى حمض الإيثانويـك، وحمـض الأصكوربيـك المعـروف بفيتاميـن C، كمـا اأنهـا توؤثـر فـي الكواصف مثل عباد

الصمض، فتحول لونه الأزرق اإلى الأحمر.لون ل فتحو الكواصف، في توؤثر اأنها كما الزلق، وملمصها المر، بطعمها القواعد تتميز بينما ورقة عباد الصمض من الأحمر اإلى الأزرق، ومن اأمثلتها مادة هيدروكصيد الصوديوم التي تصتخدم في

صناعة الصابون والمنظفات.فما المقصود بكل من الحمض والقاعدة؟ وكيف نميز بينهما؟ وهل تختلف الحموض اأو القواعد

فيما بينها؟ هذا ما صتتعرفه خالل دراصتك لهذا الفصل.

ويتوقع منك بعد دراصة هذا الفصل اأن:

تعريفات احلموض والقواعدالفصل الأول 1

53

مفهوم اأرهينوض للحموض والقواعدأوال

درصت في الصف التاصع مفهومي الحمض والقاعدة، وعرفت اأن الحمض في المحلول المائي ينتج اأيون الهيدروجين +H، واأن القاعدة تنتج اأيون الهيدروكصيد -OH. يعرف هذا المفهوم بمفهوم اأرهينيوض للحموض والقواعد، فقد عرف اأرهينيوض الحمض باأنه مادة تزيد من تركيز اأيون الهيدروجين +H عند اإذابتها في الماء، مثل: CH3COOH ، HNO3 ، HCl ، HI ، HBr ، فمثال يتاأين HCl وفق

المعادلة الآتية:HCl (g) H+ (aq) + Cl- (aq)

KOH :عند اإذابتها في الماء مثل OH- ف القاعدة باأنها مادة تزيد من تركيز اأيون الهيدروكصيد كما عرBa(OH)2 ، NaOH ، حيث تتاأين منتجة اأيون الهيدروكصيد -OH كما في المعادلة الآتية:

NaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq)

وقد ميز اأرهينيوض بين الحموض القوية، والحموض الصعيفة بوصفها مواد كهرلية بالعتماد على قدرة محاليلها المائية على توشيل التيار الكهربائي، والنشاط )2- 1(، يبين قدرة الحموض المختلفة

على توصيل التيار الكهربائي.

تفاوت الحموض في قدرتها على التوصيل الكهربائينشاط )1-2(

الأدوات والمواد المطلوبة CH3COOH بتركيز 1مول/لتر، محلول حمض الإيثانويك HCl محلول حمض الهيدروكلوريكبتركيز 1مول/لتر، كاأض زجاجية صعة 150مل )عدد 2(، اأصالك توصيل، مصباح صغير، مصدر

للتيار الكهربائي، اأقطاب غرافيت )عدد 2(.الخطوات

1- خذ 100مل من كل من محلولي HCl و CH3COOH ، وصع كال منهما في كاأض زجاجية.2- صع في كل كاأض قطبين من الغرافيت وصلهما بمصدر للتيار الكهربائي ومصباح كهربائي.

كما في الصكل. صجل مالحظاتك .

H2O

H2O

54

• فــــي اأي الحالتيـــن تكـــون اإصـــاءة المصباح اأقوى؟

• اأي المحلولين يحتوي نصبة اأعلى من الأيونات؟

• اأيهما يتـاأيـن بنصـــبـة اأعــلـى، حـمـض الهيدروكلوريــك HCl ، اأم حمــض

الإيثانويك CH3COOH ؟• اكتب معادلة تاأين كـل مـن الحمصين

الصابقين.

نصبة عالية من قوية تحتوي اإصاءة تعطي التي الحموض اأن محاليل النشاط )1-2( يتشح من H2SO4 ، HClO4 ، HNO3 ، HCl :الأيونات، مما يصير اإلى اأنها تتاأين بدرجة عالية )تتاأين كليا( مثلنصبة صعيفة اإصـاءة تعطي التي المحاليل تحتوي بينما القوية، بالحموض وتوصـف ،HI ، HBr

تتاأين جزئيا (، وتوصف بالحموض تتاأين بدرجة قليلة ) اأنها اإلى منخفصـة من الأيونات، مما يصير الصعيفة، مثل: H2SO3 ، CH3COOH ، HCN ، HF ، وغيرها. والمعادلتان التاليتان تمثالن تاأين كل

.HCN و الحمض الصعيف HBr من الحمض القويHBr (g) H

+ (aq) + Br- (aq)

HCN (g) H+ (aq) + CN- (aq)

H2O

H2O

.HF ، HNO3 :اكتب معادلة تاأين كل من الحمصين الآتيين

الحموض من لكثير والقاعدي الحمصي الصلوك من كل تفصير من اأرهينيوض مفهوم تمكن الماء، صلوكها عندما ل تكون مذابة في تفصير يتمكن من لم اأنه اإل المائية، والقواعد في محاليلها وبناء على ذلك ل يعد غاز HCl حمصا، وكذلك ل يعد غاز الأمونيا NH3 قاعدة، على الرغم من اأنهما يتفاعالن في الوصط المائي، وينتج عن تفاعلهما ملح كلوريد الأمونيوم NH4Cl، كما يتفاعالن اأيصا في الحالة الغازية، وينتج الملح نفصه، دون اأن يتاأين غاز HCl لينتج اأيون +H، اأو اأن يتاأين غاز الأمونيا

NH3 لينتج -OH ، والمعادلة التالية تمثل تفاعلهما في الحالة الغازية:

HCl (g) + NH3 (g) NH4Cl (g)

،

55

مفهوم برونستد- لوري للحموض والقواعدثانيا

اعتمد اأرهينيوض في تعريفه للحمض على قدرة المادة على اإنتاج اأيون +H في المحلول المائي، ومن المعلوم اأن اأيون +H يمثل البروتون في ذرة الهيدروجين، وهو دقيقة مادية متناهية في الصغر ذات كثافة كهربائية موجبة عالية، وبالتالي يرتبط بزوج الإلكترونات غير الرابطة على ذرة الأكصجين في

H3O، كما هو موصح في المعادلة الآتية:+

جزيء الماء مكونا ما يعرف باأيون الهيدرونيوم

H3O يمثل اأيون الهيدروجين +H في المحلول، وبالتالي يمكن كتابة +

وبهذا فاإن اأيون الهيدرونيوم معادلة تاأين الحمض HCl على النحو الآتي:

HCl (g) + H2O (l) H3O+ (aq) + Cl- (aq)

وقد تمكن كل من العالمين برونصتد، ولوري من وصع مفهوم لكل من الحموض والقواعد اأكثر صمول من مفهوم اأرهينيوض، وذلك بالعتماد على انتقال البروتون بين المواد في التفاعالت. فما هذا

المفهوم؟عــرف برونصتد- لوري الحمض باأنه مادة )جزيئات اأو اأيونات( قادرة على اإعطاء البروتون لمادة اأخرى في التفاعل )مانح للبروتون(، اأما القاعدة فهي مادة )جزيئات اأو اأيونات( قادرة على اصتقبال البروتون )مصتقبل للبروتون( من مادة اأخرى. وبهذا يمكن تفصير الكثير من التفاعالت بناء على انتقال البروتون بين المادتين

المتفاعلتين.HNO3 (g) + H2O (l) H3O

+ (aq) + NO3- (aq)

يتصح من المعادلة اأن الحمض HNO3 يعد حمض برونصتد - لوري، فهو يمنح البروتون +H للماء الذي يعد قاعدة برونصتد- لوري، لأنه يصتقبل البروتون.

H+ (aq) ++

كمــا لم يتمكن العالــم اأرهينيوض من تفصير كل من الصلوك الحمصــي والقاعدي لمحاليل بعض الأمــالح مثــل CH3COONa ، و NaF ، و NH4Cl ؛ مما دعــا للبحث عن مفهوم اآخر اأكثر صمول من

مفهوم اأرهينيوض.

)مانح للبروتون( حمض )مصتقبل للبروتون( قاعدة

H HO

H

• •

H HO•• ••

56

الأزواج المترافقة من الحموض والقواعدثالثا

يعتمـد تعريـف برونصتـد - لـوري للحمـوض والقواعـد على انتقال البروتون +H بين الحمض انتقال يتصمن الأمامي والعكصي، التفاعلين؛ اأن كال المنعكصة، يالحظ التفاعالت والقاعدة، وفي للبروتون من حمض اإلى قاعدة، فمثال، ينظر اإلى تفكك حمض الهيدروفلوريك HF في الماء كتفاعل

حمض وقاعدة، والمعادلة التالية توصح ذلك:HF (aq) + H2O (l) F

- (aq) + H3O+ (aq)

.H3Oيالحظ في التفاعل الأمامي اأن البروتون ينتقل من الحمض HF اإلى الماء، وينتج عن ذلك -F و +

H3O الذي يمثل الحمض اإلى -F الذي يمثل القاعدة. +

بينمــا في التفاعل العكصي، ينتقل البروتون من وعندمــا يمنح الحمــض HF البروتون اإلى الماء، تتكــون القاعدة -F، ويطلق عليهــا القاعدة المرافقة للحمــض HF، ويصمــى الحمض والقاعدة المرافقة لــه زوجا مترافقا. كمــا اأن القاعدة H2O تصتقبل H3O، ويطلق علــى القاعدة والحمض المرافــق لها زوجا

البروتــون مكونــة الحمض المرافــق +

H+ قاعدة؛ لأنه يصتقبل البروتون OH- وحصب مفهوم برونصتد- لوري يعد اأيون الهيدروكصيدH3O الذي يعـد حمصـا؛ لأنه مانح للبروتون، فهما يتفاعالن لإنتاج الماء كما في المعادلة الآتية:

من +OH- (aq) + H3O

+ (aq) 2 H2O (l)

ادرض التفاعالت التالية، وعين كل من الحمض والقاعدة وفق مفهوم برونصتد - لوري في كل منهما:HSO3

- (aq) + H2O (l) SO3 (aq) + H3O

+ (aq)

N2H4 (aq) + H2O (l) N2H5+ (aq) + OH- (aq)

HCOOH (aq) + H2O (l) HCOO- (aq) + H3O+ (aq)

عين كال من الحمض والقاعدة وفق مفهوم برونصتد- لوري في التفاعل الآتي: NH3 (g) + H2O (l) NH4

+ (aq) + OH- (aq)

2-

57

من يتصح كما مترافقين، زوجين على يصتمل والقاعدة الحمض تفاعل فاإن وبهذا، اأيصا، مترافقا المعادلة الآتية:

اأيصا تحتوي زوجين اأنها وبالمثل، نالحظ في تفاعالت القواعد التي تتصمن اصتقبال للبروتون مترافقين كما في محلول الأمونيا. والمعادلة التالية توصح ذلك:

HF (aq) + H2O (l) F- (aq) + H3O+ (aq)

حمضالقاعدة

زوج مرتافق

قاعدة مرافقةحمض مرافق

زوج مرتافق

NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

القاعدة حمض

زوج مرتافق

حمض مرافققاعدة مرافقةزوج مرتافق

ادرض املعادلت املبينة يف اجلدول التايل واأكمل الفراغات مبا يناصبها.

معادلة التفاعل احلمض القاعدةاملرافقة القاعدة احلمض

املرافقH2SO3 (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + HSO3-

(aq) H2SO3 H3O+

N2H4 (aq) + H2O (l) OH- (aq) + N2H5+ (aq) N2H4

HF (aq) + HCO3- (aq) H2CO3 (aq) + F-

(aq) HF

HSO3- (aq) + H2O (l) SO3

2- (aq) + H3O+

(aq) SO32-

C6H5NH2 (aq) + H2O (l) OH- (aq) + C6H5NH3+

(aq) H2O

58

القوى النسبية للحموض والقواعدربعا

تعتمــد قــوة الحمــض علــى قدرتــه علــى منح البروتون، فالحمض الأقــوى هو الأقدر على المنح، وتكــون قاعدتــه المرافقة هــي الأصعــف، ويمكن تصنيف الحموض حصب قوتها اإلى نوعين رئيصين:

1- حمــوض قويــة: تتاأيــن كلـيا فـي المــاء، وتكون قواعدها المرافقة صعيفة جدا، وليض لها القدرة

على التفاعل مع الماء. 2- حمـوض صعيفـة: تتاأين جزئيا في الماء، وتكون قواعدهــا المرافقــة قويــة نصبيــا، وقــادرة على

التفاعل مع الماء واالرتباط بالبروتون.ويــبـيـــن الجـــــدول )2-1( بعـــض الأزواج المترافقــة مــن الحموض والقواعد وقواهــا النصبية.

ادرض الجدول، ثم اأجب عن الأصئلة الآتية:• اأيهما اأقوى كحمض HCl اأم HF ؟

• اأيهما اأقوى كقاعدة مرافقة -Cl اأم -F ؟• ما صيغة الحمض الذي تكون قاعدته المرافقة هي الأصعف؟ وما صيغة هذه القاعدة؟

وكذلك تعتمد قوة القاعدة على قدرتها على االرتباط بالبروتون، وكلما زادت قوة القاعدة، قلت قوة حمصها المرافق.

تكمــن اأهمية دراصة القوى النصبية للحموض والقواعد فــي تعيين الجهة التي يرجحها التزان، H3O، وحيث اإن جزيء H2O اأقوى كقاعدة

فمثــال عنــد اإذابة HCl في الماء، فاإنه يتاأين اإلــى -Cl و +مــن -Cl، فاإنه اأقدر على االرتباط بالبروتون +H، وبالتالي يعمل علــى صحبه من HCl، ويصتمر تاأين الحمــض، وهذا يفصر التاأيــن الكلي له، وتكتب معادلــة التفاعل بالتجاه الأمامــي فقط على النحو

الآتــي:HC1 (g) + H2O (l) H3O

+ (aq) + Cl- (aq)

HClO4

HC1

H2SO4

HNO3

H3O+

HF

CH3COOH

H2CO3

H2S

NH4+

H2O

ضحم

ة ال قو

ايدتز

فقةمرا

ة العد

القاوة

د قتزاي

الحمض

الجدول )2-1(: بعض الأزواج المترافقة من الحموض والقواعد وقواها النصبية.

القاعدة المرافقةClO4

-

C1-

HSO4-

NO3

H2O

F-

CH3COO-

HCO3-

HS-

NH3

OH-

-

المعلومات الواردة في الجدول ليصت للحفظ.

59

مفهوم لويض للحموض والقواعدخامسا)Lewis Acids and Bases)

درصت في البند الصابق مفهوم برونصتد- لوري للحموض والقواعد، وعرفت اأن هذا المفهوم يعتمد على انتقال البروتون من الحمض اإلى القاعدة، اإل اأن هناك العديد من التفاعالت التي تحدث بين المواد التي يمكن النظر اإليها كتفاعالت حموض وقواعد، دون اأن يرافق ذلك انتقال للبروتون، ومثال ذلك ما يحدث عند اإذابة غاز CO2 في الماء لتكوين حمض H2CO3، وكذلك تفاعل NH3 مع

BF3 وغيرها.

وقد درض لويض العديد من هذه التفاعالت، وتمكن من وصع مفهوم للحموض والقواعد اأكثر صمول من مفهوم برونصتد- لوري، تمكن خالله من تفصير مثل هذه التفاعالت، ومثال ذلك تفاعل

فلوريد البورون BF3 والأمونيا NH3 وفق المعادلة الآتية:

بينمــا تتاأين الحموــض الصعيفة جزئيا كما فــي حمض الإيثانويك CH3COOH، الــذي يتاأين كما في المعادلة الآتية:

CH3COOH (aq) + H2O (l) CH3COO- (aq) + H3O+ (aq)

وحيث اإن القاعدة المرافقة -CH3COO اأقوى من القاعدة H2O، فاإنها اأقدر على االرتباط بالبروتون، H3O الذي يعد حمصا اأقوى من حمض الإيثانويك CH3COOH، ويحدث

وبهذا فاإنها تصحبه من +التفاعل العكصي، مما يعيد تكوين الحمض CH3COOH ويبقي تركيزه مرتفعا، ويوصف باأنه متاأين جزئيا. بهذا نجد اأن التفاعل يميل عادة نحو تكوين الحمض والقاعدة الأصعف، واأن التزان يرجح

الجهة التي تحتوي الحمض والقاعدة الأصعف في التفاعل.

بالرجوع اإلى الجدول )2-1( عين الجهة التي يرجحها التزان في التفاعلين الآتيين:H2S (aq) + F-

(aq) HS- (aq) + HF (aq)

H2CO3 (aq) + NH3 (aq) HCO3-

(aq) + NH4+

(aq)

60

الغالف في الإلكترونات من اأزواج بثالثة محاطة BF3 جزيء في البورون ذرة اإن وحيث NH3 لتحقق الخارجي، فاإنها تصتقبل زوج الإلكترونات غيرالرابطة على ذرة النتروجين في جزيء

.N و B قاعدة الثمانية، وبذلك تنصاأ رابطة تناصقية بين ذرتيوقد الحظ لويض اأن هذا النوع من االرتباط يحدث عند تفاعل حموض وقواعد برونشتد -لوري، الإلكترونات، من زوجا وتمنحه البروتون تصتقبل فاإنها الحموض، مع الأمونيا تفاعل عند فمثال،

وينصاأ بينهما رابطة تناصقية كما في المعادلة:NH3 (aq) + H+ (aq) NH4

+ (aq)

وبذلك عرف لويض الحمض باأنه مادة قادرة على اصتقبال زوج )اأو اأكثر( من الإلكترونات، اأما القاعدة فهي مادة قادرة على منح زوج )اأو اأكثر( من اإلكتروناتها غير الرابطة لمادة اأخرى لتكوين رابطة تناصقية.

عين حمض وقاعدة لويض في كل من التفاعلين الآتيين:

Fe3+ (aq) + 6 CN- (aq) [Fe(CN)6]3- (aq)

Ag+ (aq) + 2 NH3 (aq) [Ag(NH3)2]+ (aq)

+BF F

F

B NF H

F

F

H

H

تكمن اأهمية مفهوم لويض في تفصير الصلوك الحمصي والقاعدي للعديد من المواد التي ل يتصمن تفاعلها انتقــال للبروتون، كتفصير الصلوك الحمصي لأيونات الفلــزات النتقالية في المحاليل المائية

مثل: +Co3+ ، Cu2+ ، Zn2 ، كما في المعادلة الآتية:Cu2+ (aq) + 6 H2O (l) [Cu(H2O)6]2+ (aq)

H HN

H

• •

61

التاأين الذاتي للماءسادسا

لحظت خالل دراصتك لمفهوم برونصتد- لوري اأن الماء يصلك كحمض في بعض التفاعالت، في حين يصلك كقاعدة في تفاعالت اأخرى، ولتتعرف اإلى صلوك الماء في تفاعالته المختلفة، ادرض

التفاعلين التاليين، ثم اأجب عن الأصئلة التي تليهما:HNO2 (aq) + H2O (l) NO2

- (aq) + H3O+ (aq)

N2H4 (aq) + H2O (l) N2H5+ (aq) + OH- (aq)

• عين الحمض والقاعدة في كلتا المعادلتين.• بين صلوك الماء في كل منهما، فصر اإجابتك.

والآن، هل يمكن تعيين الحمض والقاعدة في التفاعل الآتي؟H2O (l) + H2O (l) H3O

+ (aq) + OH- (aq)

لحظ اأن اأحد جزيئات الماء يكون مانحا للبروتون )حمض(، والجزيء الثاني يصتقبل البروتون النقي موصل صعيف جدا الماء اأن بينت التي الدراصات التفاعل يوؤكد حدوث هذا )قاعدة(، ومما للتيار الكهربائي، وهذا يصير اإلى تاأين الماء النقي بدرجة صئيلة جدا، ويطلق على هذا التفاعل التاأين H3O و -OH في حالة اتزان مع جزيئات الماء غير المتاأينة، ويعبر

الذاتي للماء، حيث تكون اأيونات +عن ثابت التزان للتفاعل على النحو الآتي:

[ OH- ] [ H3O+ ]

2[ H2O ]= Kc

ونظرا لأن الماء يتاأين بـدرجة صئيلة جدا فاإن تركيزه يعد ثابتا، وحيث اإن ثابت التزان Kc في التفاعل يعود للماء فقط، فاإنه يعبر عنه باصتخدام الرمز Kw، ويصمى ثابت تاأين الماء، وقد وجد اأن:

H3O اأو تركيز -OH في الماء النقي؟والآن، هل يمكن حصاب تركيز +

H3O و -OH متصاويان، وبالتالي يمكن حصاب اأي منهما بالعتماد على قيمة لحظ اأن تركيز +

Kw، اأي اأن:

= Kw[ OH- ] [ H3O-14 ، عند 25°ض [ +

10 × 1 =

= Kw[ H3O+ ]14-

10 × 1 = [ OH- ] = 22

62

اإن اأهمية التزان الصابق ل تكمن في الماء النقي فقط؛ اإنما في جميع المحاليل المائية الأخرى؛ اإذ H3O و -OH، ويمكن تصنيف المحاليل

يعتمد صلوك المحلول على التراكيز النصبية لكل من اأيوني +بالعتماد على تراكيز هذه الأيونات على النحو الآتي:

محاليل متعادلة:محاليل حمصية:محاليل قاعدية:

[ H3O+ ]= [ OH- ] =.7 مول/لتر-

10 × 1 = 14- 10 × 1

= [ H3O+ ][ OH- ].7 مول/لتر-

10 × 1 =

اأكمل الفراغات في الجدول التالي وصنف المحاليل الواردة فيه اإلى حمصية اأو قاعدية اأو متعادلة.صلوك المحلول [ OH- ] [ H3O

+ ] المحلول3-10 * 1 1

4-10 * 1 27-10 * 1 3

< [ H3O+ ][ OH- ] < [ H3O+ ].7 مول/لتر-

10 × 1 ،> [ H3O

+ ][ OH- ] > [ H3O+ ].7 مول/لتر- 10 × 1 ،

H3O و -OH عند اإذابة حمض اأو وقد يتبادر اإلى الذهن الآن الصوؤال الآتي: ماذا يحدث لتركيز +

قاعدة في الماء؟ لتتعرف ذلك، ادرض التفاعل التالي، ثم اأجب عن الأصئلة التي تليه:H2O (l) + H2O (l) H3O

+ (aq) + OH-

(aq)

H3O عند اإصافة حمض قوي اإلى الماء؟ فصر اإجابتك.• ماذا يحدث لتركيز +

• ماذا يحدث لتركيز -OH عند اإصافة قاعدة قوية اإلى الماء؟ فصر اإجابتك.H3O؛ مما يزيد من تركيزها في المحلول،

تعلم اأن اإذابة الحمض في الماء توؤدي اإلى تكوين اأيونات +وللتقليــل مــن اأثر هذه الزيادة - وفق مبداأ لوتصاتيليه - يندفــع التفاعل بالتجاه العكصي؛ مما يقلل من

.OH- تركيزاأمــا اإصافة قاعدة اإلى المــاء، فاإنها تزيد من تركيز -OH، ويندفـع التفاعــل بالتجاه العكصي؛ مما

.H3Oيقلل من تركيز +

H3O اأو -OH. ادرض المثال الآتي:وللتعرف اإلى مقدار الزيادة اأو النقصان في تركيز +

63

الرقم الهيدروجيني pH سابعا

H3O في المحاليل المائية، فقد تم التعبير عنه بما يعرف بالرقم الهيدروجيني نظرا لصغر تركيز +

pH، الذي يعد مقياصا لدرجة حموصة المحاليل المختلفة. ويعرف الرقم الهيدروجيني باأنه اللوغاريتم

H3O في المحلول، ويعبر عنه رياصيا بالعالقة الآتية:الصالب للأصاض 10 لتركيز اأيون الهيدرونيوم +

[ H3OpH = - لـــو [ +

فكيف يصتفاد منه في تعيين درجة حموصة المحاليل المختلفة؟

مثال )1(H3O و -OH في محلول حمض HNO3 تركيزه 1 * 10-3 مول/لتر.

احصب تركيز +الحل

يتفكك حمض HNO3 كليا في الماء وفق المعادلة:HNO3 (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + NO3- (aq)

H3O مصاويا لتركيز الحمض HNO3 ويصـاوي 1 * 10-3 مول/لتر، اأما وبالتالي يكون تركيز +

[ OH- ] و [ H3Oتركيز -OH فيحصب من خالل Kw على النحو التالي، حيث يمكن اإهمال [ +

الناتج عن تاأين الماء؛ لأنه مقدار صئيل جدا:[ H3O

+ ] [ OH- ] = Kw

[ OH- ] * 3-10 * 1 = 14-10*1[ -OH ] = 1 * 10-11 مول/لتر.

H3O و -OH كل من المحلولين الآتيين:احصب تركيز كل من +

1- محلول HBr تركيزه 1 × 10-4 مول/لتر.2- محلول NaOH تركيزه 1 × 10-3 مول/لتر.

64

H3O ؟• كيف يتغير الرقم الهيدروجيني pH بزيادة تركيز +

• اأيهما اأكثر حامصية، عصير الليمون، اأم عصير البندورة؟• اأيهما اأكثر قاعدية، محلول الأمونيا، اأم محلول هيدروكصيد الصوديوم؟

للمحلول، وتزداد حامصيته، الهيدروجيني الرقم يقل H3O+ تركيز بزيادة اأنه الصكل يتصح من

.H3Oبينما يزداد الرقم الهيدروجيني، وتزداد قاعدية المحلول بزيادة تركيز -OH ونقصان تركيز +

١٠-١

١٠-١ ١٠-٢ ١٠-٣ ١٠-٤ ١٠-٥ ١٠-٦ ١٠-٧ ١٠-٨ ١٠-٩ ١٠-١٠ ١٠-١١ ١٠-١٠١٢-١٠١٤-١٣

١٠-١٠١٤-١٠١٣-١٠١٢-١٠١١-١٠١٠-١٠٩-١٠٨-١٠٧-١٠٦-١٠٥-١٠٤-١٠٣-٢ ١

١

[H3O+]

[OH-]

pH

ر( ل/لت

)مو Na

OH

ر( ل/لت

)مو NH

3

قي الن

ماءال

ورةبند

ر الصي

ع

ونليم

ر الصي

ع

تر(ل/ل

)مو H

Cl

OH- و H3Oالصكل )2-1(: العالقة بين pH وتركيز كل من +

،OH- و H3Oلتتعرف ذلك. ادرض الصكل )2-1( الذي يبين العالقة بين pH، وتركيز كل من +

ثم اأجب عن الأصئلة التي تليه:

مثال )2(تركيزه 2 * 10-3 مول/لتر HCl الهيدروكلوريك الهيدروجيني لمحلول حمض الرقم احصب

)علما باأن لـــــو 2 = 0.3(.الحل

HCl (aq) + H2O (1) H3O+ (aq) + Cl- (aq)

بما اأن HCl حمض قوي يتاأين كليا فاإن: H3O ] = [ HCl ] = 2 * 10-3 مول/لتر

+ ]

[ H3OpH = - لـــــو [ +

= - لـــــو 2 *10-3 = 3 - لـــــو 2 2.7 = 0.3 - 3 =

65

الحموض السعيفةثامنا

عرفت اأن الحموض الصعيفة تتاأين جزئيا في الماء، فعند اإذابة حمض صعيف HA في الماء، فاإنه يتاأين وفق المعادلة العامة الآتية:

HA (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A- (aq)

المتاأينة، الحمض غير اتزان مع جزيئات ( في حالة H3O+ الناتجة )-A و الأيونات حيث تكون

ويمكن التعبير عن ثابت التزان للتفاعل على النحو الآتي:

ثابتا، تركيزه اعتبار فاإنه يمكن × 10-14 (؛ 1 = Kw ( يتاأين بدرجة صئيلة جدا الماء لأن ونظرا

وبالتالي يدمج مع Kc على النحو الآتي:

[ A- ] [ H3O+]

[ HA ] [ H2O ]= Kc

مثال )3(H3O في العصير؟

عينة عصير فواكه رقمها الهيدروجيني pH يصاوي 4.76، فما تركيز +الحل

[ H3OpH = - لـــــو [ +

[ H3O4.76 = - لـــــو [ +

4.76-10 = [ H3O+ ]

5 - )5 + 4.76 -(10 = [ H3O+ ]

5 - 10 * 0.24

10 = [ H3O+ ]

باصتخدام جداول اللوغاريتمات نجد اأن 0.2410 = 1.73- 5 مول/لتر

10 * 1.73 = [ H3O+ ]

1- احصب الرقم الهيدروجيني لمحلول HNO3 تركيزه 0.001 مول/لتر.H3O في العينة؟

2- اإذا كانت pH لعينة من عصير البرتقال تصاوي 5.8 فما تركيز +

66

H3O في المحلول، يتم التعبيرعن Kc [ H2O ] بمقدار وبما اأن الحمض هو المصدر الرئيض لأيونات +

ثابت هو Ka، )يصمى ثابت تاأين الحمض الصعيف( الذي يعد مقياصا لقوة الحمض؛ اأي مقياصا لقدرته H3O، وتكتب العالقة على النحو الآتي:

على اإنتاج اأيونات +

pH فما عالقة ذلك بقيمة ،H3Oلحظ اأن قيمة Ka تزداد بزيادة قوة الحمض، اأي بزيادة تركيز +

للمحلول؟ لتتعرف ذلك. ادرض الجدول )2- 2( الذي يبين قيم ثوابت التاأين لبعض الحموض الصعيفة عند درجة حرارة 25°ض، ثم اأجب عن الأصئلة التي تليه.

[ A- ] [ H3O+]

[ HA ]= Ka

[ A- ] [H3O+ ]

[ HA ]= [ H2O ] Kc

الجدول )2- 2(: قيم ثوابت التاأين لعدد من الحموض الصعيفة عند 25°ض

Ka صيغة الحمض اصم الحمض2-10 * 1.7 H2SO3 (IV) حمض الكبريت4-10 * 6.8 HF حمض الهيدروفلوريك4-10 * 4.5 HNO2 (III) حمض النتروجين4-10 * 1.8 HCOOH حمض الميثانويك5-10 * 6.3 C6H5COOH حمض البنزويك5-10 * 1.8 CH3COOH حمض الإيثانويك7-10 * 4.3 H2CO3 حمض الكربونيك8-10 * 3.0 HClO حمض اأحادي الهيبوكلوريت10-10 * 4.9 HCN حمض الهيدروصيانيك

• اكتـب صيغـة كل من الحمض الأقـوى والحمض الأصعـف في الجدول، ثم اكتب صيغة القاعدة المرافقة لكل منهما.

H3O اأعلى؟ • اأي الحمصين H2CO3 اأم HNO2 المتصاويين في التركيز يكون فيه تركيز+

• اأيهما له اأعلى رقم هيدروجيني، HCN اأم HNO2 )لهما نفض التركيز(؟• هـل تتوقـع اأن تكـون pH لمحلـول حمـض الإيثانـويك الذي تركيزه 0.01 مول/ لتر، اأكبر اأم اأقل

من 2 ؟ ولماذا؟

67

ر فـص ؟ HF المرافقة للحمض القاعدة اأم ،HCOOH المرافقــة للحمض القاعــدة اأقــوى اأيهمــا •اإجابتك.

H3O وتقل قيمة نصتنتج مما صبق اأن قيمة Ka، تزداد بزيادة قوة الحمض، وبذلك يزداد تركيز +

.pH

ح ويمكن حصاب الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض صعيف باصتخدام قيمة Ka ، كما هو موصفي المثال الآتي:

مثال )4(احصب قيمة pH لمحلول حمض الميثانـويك HCOOH الذي تركيزه 0.01مول/لتر، )علما باأن

لـــــو 1.34 = 0.13 ، وقيمة Ka للحمض = 1.8 * 4-10(.الحل

نكتب اأول معادلة تاأين الحمض، ثم نحدد تراكيز المواد عند بداية التفاعل وعند التزان على النحو الآتي:

HCOOH (aq) + H2O (1) H3O+ (aq) + HCOO- (aq)

تفككه من الناتجة الأيونات تركيز يزداد حين في ض، بمقدار ينقض الحمض تركيز اأن لحظ بالمقدار نفصه، ونظرا لصغر قيمة ثابت تاأين الحمض، فاإنه يتاأين بدرجة صئيلة جدا، وبالتالي فاإن

النقض ل يوؤثر في تركيزه بدرجة ملموصة؛ لذا يمكن اإهمال هذا النقض واعتبار اأن:[ HCOOH ] عند التزان = [ HCOOH ] في البداية = 0.01 مول/ لتر

H3O بتطبيق العالقة:ويمكن اإيجاد تركيز +

H3O ] = [ -HCOO ] = ض ، فاإن:وحيث اإن: [ +

صفر+ ضض

صفر+ ضض

0.01- ض

0.01 - ض

التركيز عند البدايةالتغير في التركيز

التركيز عند التزان

[ HCOO- ] [ H3O+ ]

[ HCOOH ]= Ka

ض2[ HCOOH ]

= Ka

68

ض2 = 1.8 * 4-10 * 2-10ض = 1.8 * 10-6 = 1.34 * 10-3 مول/لتر

H3O نحصب pH للمحلول: وبمعرفة تركيز +

H3O ] = - لـــــو 1.34 × 3-10= - لـــــو [ + pH

= 3 - لـــــو 1.34 = 3 - 0.13 = 2.87

الـذي C6H5COOH البنزويـك حمض لمحلـول الهيـدروجينـي الـرقم قيمة احصب تركيــزه 0.01مول/لتر، علما باأن Ka للحمض تصاوي 6.3 *5-10.

والآن بعد اأن تعلمت طريقة حصاب pH من خالل قيمة Ka، فهل يمكن حصاب Ka بمعرفة قيمة pH للمحلول؟

لتتعرف ذلك. ادرض المثال الآتي:

مثال )5(محلول حمض صعيف HX تركيزه 0.01مول/لتر، ورقمه الهيدروجيني يصاوي 4، احصب ثابت

التاأين للحمض Ka؟الحل

HX نكتب اأول معادلة تاأين الحمضHX (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + X- (aq)

H3O و -X ، وذلك من خالل قيمة pH على النحو الآتي:لحصاب Ka يجب معرفة تركيز +

pH-10 = [ X- ] = [ H3O = 10-4 مول/لتر+ ]

[ X- ] [ H3O+ ]

[ HX ]= Ka

=)4-10 * 1( * )4-10 * 1(2-10* 1

8-10 * 12-10 * 1

6-10* 1 =

69

القواعد السعيفةتاسعا

عرفت صابقا اأن القواعد مواد تصتقبل البروتون +H وفق مفهوم برونصتد- لوري. فاإذا مثلنا القاعدة الصعيفة بالرمز B ، فاإنه يمكن كتابة معادلة تاأين القاعدة في الماء على النحو الآتي:

B (aq) + H2O (l) BH+ (aq) + OH- (aq)

ويمكن التعبير عن ثابت التزان للتفاعل على النحو الآتي:

وكما في الحموض الصعيفة، فاإن تركيز الماء يبقى ثابتا، ويمكن دمجه مع ثابت التزان، ويعبر عن ذلك بالرمز Kb لتصبح العالقة على النحو الآتي:

القاعدة، حيث تزداد قيمة الصعيفة، وهو يعبر عن قوة القاعدة تاأين اإلى ثابت Kb الرمز حيث يصير Kb بزيادة قوة القاعدة، وبالتالي زيادة تركيز -OH . ويبين الجدول )2- 3( قيم ثوابت التاأين لبعض

القواعد الصعيفة عند 25°ض. ادرض الجدول، ثم اأجب عن الأصئلة التي تليه:

الهيدروجينــي 4.85 HA تركــيزه 0.2 مول/لتر، ورقمــه محلــول حمــض صعيـف ما قيمة Ka له؟

= Kc[ BH+ ] [ OH- ][ B ] [ H2O ]

[ BH+ ] [ OH- ][ B ] = Kb

Kb صيغة القاعدة اصم القاعدة4-10 * 6.4 C2H5NH2 اإيثيل اأمين4-10 * 4.4 CH3NH2 ميثيل اأمين5-10 * 1.8 NH3 الأمونيا6-10 * 1.3 N2H4 الهيدرازين9-10 * 1.7 C5H5N البيريدين

10-10 * 4.3 C6H5NH2 الأنيلين

الجدول )2- 3 (: قيم ثوابت التاأين لبعض القواعد الصعيفة عند 25°ض

70

• اكتب صيغة القاعدة الأقوى في الجدول، وصيغة حمصها المرافق.• اكتب صيغة الحمض المرافق الذي قاعدته هي الأصعف.

• اأيهما يكون تركيز -OH فيه اأعلى محلول الأمونيا، اأم محلول البيريدين )اإذا كان لهما نفض التركيز(؟• اأيهما له اأعلى قيمة pH ؛ محلول ميثيل اأمين، اأم محلول الهيدرازين )اإذا كان لهما نفض التركيز(؟

• هل تتوقع اأن تكون pH لمحلول الأمونيا الذي تركيزه 0.001 مول/لتر اأكبر، اأم اأقل من 11؟ فصر اإجابتك.

يمكن الصتفادة من قيم Kb في تعيين الرقم الهيدروجيني لمحاليل بعض القواعد الصعيفة، وكذلك يمكن تعيين قيمة Kb بمعرفة قيمة pH، ولتتعرف الطريقة المتبعة في ذلك. ادرض المثال الآتي:

مثال )6(احصب الرقم الهيدروجيني لمحلول الهيدرازين N2H4 الذي تركيزه 0.01مول/لتر.

الحلنكتب معادلة التاأين للهيدرازين، ثم نعين تراكيز المواد عند بداية التفاعل، وعند التزان على النحو

الآتي:

ونظرا لصغر قيمة ض بالنصبة لتركيز القاعدة، فاإنه يمكن اإهمالها واعتبار اأن:

[ N2H4 ] عند التزان = [ N2H4 ] في البداية = 0.01 مول/لتر

ويمكن اإيجاد تركيز -OH باصتخدام تعبير ثابت التزان للقاعدة كما ياأتي:

وحيث اإن تركيز كل من الأيونات الناتجة هو ض، فاإن:N2H5 ] = ض

+ ] = [ OH- ]

صفرض

0.010.01 - ض

التركيز في البدايةالتركيز عند التزان

صفرض

N2H4 (aq) + H2O (l) N2H5+ (aq) + OH- (aq)

[ N2H5+ ] [ OH- ]

[ N2H4 ]= Kb

ض2[ N2H4 ]

= Kb

71

من الجدول )2-3(، نجد اأن قيمة Kb للهيدرازين عند 25°ض يصاوي 1.3 * 6-10

اإذن 1.3 * 6-10 = ض2 = 1.3 * 8-10

[ OH- ] = ض = 1.3 * 10-8 = 1.14 * 10-4 مول/لترH3O وذلك من خالل Kw حيث:

ولإيجاد قيمة pH للمحلول ل بد من حصاب تركيز + [ H3O

+ ] [OH- ] = Kw

[ H3Oوبهذا فاإن pH = - لـــــو [ +

= - لـــــو 8.8 × 11-10= 11 - لـــــو 8.8

باصتخدام جداول اللوغاريتمات، نجد اأن لـــــو 8.8 = 0.944، اإذن:10.056 = )0.944( - 1110.056 = pH

ض22-10

Kw

[OH- ] = [ H3O

+ ]=14-10 * 1

4-10 * 1.14

تركيزه الــذي C6H5NH2 الأنيلين لمحلول pH الهيدروجيني الرقم احصب -10.02مول/لتر.

Kb 2- محلول قاعدة صعيفة تركيزه 0.1 مول/لتر ورقمه الهيدروجيني 9، فما قيمة لهذا المحلول؟

3- احصب كتلة الأمونيا الالزم اإذابتها في الماء لتحصير محلول حجمه 400 مل، ورقمه الهيدروجيني 12.

7272

احضب الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض HClO4 المحضر بإذابة 0.1 مول منه في 600 مل - 5من المء.

H3O لهذه عينة من عضـير الليمون رقمه الهيدروجيني يضوي 2.6، احضب تركيز -OH و + - 6

العينة.عين حمض وقعدة لويض في كل من التفعلين الآتيين: - 7

BF3 (aq) + F- (aq) BF4- (aq)

Cu2+ (aq) + 4 NH3 (aq) [Cu(NH3)4]2+ (aq)

1 - وضح المقضود بكل مم يأتي:حمض اأرهينيوض، قعدة برونضتد- لوري، حمض لويض، التأين الذاتي للمء.

م القعدة المرافقة لكل من حموض برونضتد- لوري الآتية:HNO3 ، HCO3

- ، NH4+ ، H3O

+ ، H2SO3

2 - اأ )

م الحمض المرافق لكل من قواعد برونضتد- لوري الآتية: BrO- ، Cl- ، N2H4 ، NH2

- ، SO32- ، OH-

ب(

فضــر الضــلوك الحمضــي لحمض الإيثنويــك CH3COOH وفــق مفهومــي؛ اأرهينيوض وبرونضتد- لوري.

٤ - اأ (

فضر الضلوك القعدي للأموني NH3 وفق مفهومي؛ برونضتد- لوري ولويض. ب(

3 - عين الزوجين المترافقين من الحمض والقعدة في كل من التفعلت الآتية:NH4

+ (aq) + CN-

(aq) NH3 (aq) + HCN (aq)

HCOOH (aq) + H2O (1) HCOO- (aq) + H3O

+ (aq)

C6H5NH2 (aq) + H2O (1) C6H5NH3+ (aq) + OH-

(aq)

7373

احصــب الرقــم الهيدروجيـنـي لكــل مـن المحلوليــن التاليين مصـتعيـنا بالجدوليـن )2-2( - 8 و )3-2(:

محلول حمض الهيدروفلوريك HF الذي تركيزه 0.2مول/لتر.محلول الإيثيل اأمين C2H5NH2 الذي تركيزه 0.2مول/لتر.

اأ ( ب(

9 - اأراد طالب تحصير 400 مل من محلول حمض HNO2 رقمه الهيدروجيني 2.4، فما كتلة الحمض الالزمة لذلك؟

وجـد اأن الرقـم الهيدروجينـي لقاعـدة صعيفـة مجهولـة يصـاوي 9، فـاإذا عـلمت اأن تركيزهـا - 100.23 مول/لتر، عين هذه القاعدة بالرجوع اإلى الجدول )2 -3(.

الجــــدول المجــاور يتصـمن قيــم Ka لعـدد مــن - 11الحمـــوض الصعيفـــــة المتصـــاويــة التركـــيـــــــز )0.1مول/لتــر (. ادرصــه، ثم اأجـــب عــن الأصئلة

التي تليه:ما صيغة الحمض الذي له اأقل pH ؟

مـا مرافقـة؟ قاعـدة اأقـوى لــه الحمـوض اأي صيغتها؟

H3O في محلوله اأعلى، HNO2 اأم CH3COOH؟اأيهما يكون تركيز اأيونات +

في محلول حمض HClO الذي تركيزه 0.001مول/لتر، هل تكون قيمة pH اأكبر، اأم ح اإجابتك. اأقل من 3 ؟ وص

اأ ( ب (

جـ ( د (

Ka صيغة الحمض8-10 * 3 HClO

4-10 * 4.5 HNO2

5-10 * 1.8 CH3COOH10-10 * 4.9 HCN

74

ر التاأثير الحمصي اأو القاعدي لمحاليل الأمالح. • تفص• توصح المقصود بمفهومي التميه والأيون المصترك.

• تميز بين الذوبان والتميه.• تجري حصابات تتعلق بالأيون المصترك.

• تبين دور الكواصف في التمييز بين الحموض والقواعد.• تحصب تركيز كل من الحمض والقاعدة من خالل المعايرة.

• توصح مفهوم المحلول المنظم، وتفصر اآلية عمله، واأهميته في الحياة.

التزان يف حماليل احلموض والقواعد الفصل الثاينالصعيفة واملحاليل املنظمة 2

تعرفــت صابقا مفهوم كل مــن الحمض والقاعدة وفق تعريف كل من اأرهينوض وبرونصتد- لوري ولويض، وكذلك مفهوم الحمض المرافق والقاعدة المرافقة، وتعرفت اأيصا بعض الحصابات المتعلقة بمحاليــل الحموض والقواعد. وصتتعــرف في هذا الفصل الأمالح الناتجة عن التفاعالت التي تتم بين الحموــض والقواعد في المحاليل المائيــة، واإلى تاأثير الأيون المصترك في حــالت اتزان الحمض اأو

القاعدة، كما صتتعرف تفاعالت التميه، والتعادل، والمحاليل المنظمة، واأهميتها.

ويتوقع منك بعد دراصة هذا الفصل اأن:

75

اخلواض احلمسية والقاعدية ملحاليل الأمالحأوال

الصوديوم كلوريد ملح فاإن تعلم وكما قاعدة، مع تعادل حمض عن ينتج اأيوني مركب الملح NaCl، ينتج عن تعادل الحمض القوي HCl مع القاعدة القوية NaOH، واأما ملح ميثانوات الصوديوم

HCOONa، فينتج عن تعادل الحمض الصعيف HCOOH مع القاعدة القوية NaOH، في حين اأن ملح

كلوريد الأمونيوم NH4Cl ، ينتج عن تعادل الحمض القوي HCl مع القاعدة الصعيفة NH3 ، كما هو مبين في المعادلت التالية، فما اأثر مصدر الملح في صفات محلوله المتعادلة والحمصية والقاعدية؟

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

HCOOH (aq) + NaOH (aq) HCOONa (aq) + H2O (l)

HCl (aq) + NH3 (aq) NH4Cl (aq) + H2O (l)

واآخر موجب، صالب اأيون يتكون من منها اأن كل الصابقة، نالحظ الأمالح بالتدقيق في صيغ Cl- يتكون من اأيون NaCl وللتعرف اإلى صلوك هذه الأمالح، لحظ صيغة كل منها، فمثال، الملحالذي ل يتفاعل مع الماء )مصدره الحمض القوي HCl (، والأيون +Na الذي ل يتفاعل مع الماء اأيصا H3O و -OH في المحلول. وبناء على ذلك

)مصدره القاعدة القوية NaOH (، وبالتالي ل يتاأثر تركيز +يكون محلول ملح NaCl متعادل.

اأما ملح ميثانوات الصوديوم HCOONa، فيتكون من اأيونات الصوديوم +Na التي ل تتفاعل مع H3O اأو -OH، واأيونات -HCOO التي تعد قاعدة مرافقة قوية نصبيا

الماء، وبالتالي ل توؤثر في تركيز +للحمض الصعيف HCOOH، وبالتالي فاإنها تتفاعل مع الماء لتكوين اأيون الهيدروكصيد -OH في

المحلول، كما في المعادلة الآتية:HCOO-

(aq) + H2O (l) HCOOH (aq) + OH- (aq)

وبالتالي، يزداد تركيز-OH، ويصبح الرقم الهيدروجيني للمحلول اأكبرمن 7، ويوصف المحلول الملح على اأيونات باأنه قدرة الملح تميه ويعرف التميه. بتفاعل الصابق التفاعل اإلى قاعدي، ويصار باأنه

.OH- اأو H3Oالتفاعل مع الماء لإنتاج +

76

الأمونيوم واأيونات ،Cl- اأيونات من يتكون فهو ،NH4Cl الأمونيوم كلوريد لملح بالنصبة اأما NH4 فهو حمض

NH4، وكما تعلم فاإن اأيون -Cl ليض له ميل للتفاعل مع الماء )ل يتميه(، اأما اأيون ++

،H3Oمرافق قوي نصبيا للقاعدة الصعيفة NH3 ، وعليه فاإنه يتميه؛ اأي يتفاعل مع الماء لتكوين اأيونات +

فيزداد تركيزها ويصبح الرقم الهيدروجيني اأقل من 7، ويوصف المحلول باأنه حمصي، كما في معادلة التميه الآتية:

NH4+

(aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O+ (aq)

ولتتعرف عمليا الخشائض المتعادلة والحمشية والقاعدية لالأمالح المختلفة. نفذ النشاط .)2-2 (

خصائض محاليل الأملحنشاط )2-2(

الأدوات والمواد المطلوبةبلورات من الأمالح: بروميد البوتاصيوم KBr، ميثيل كلوريد اأمين CH3NH3Cl، اإيثانوات الصوديوم

CH3COONa ، ماء مقطر، الكاصف العالمي الورقي، اأنابيب اختبار )عدد 3(، حامل اأنابيب.

الخطوات1- حصر ثالثة محاليل من كل من الأمالح الصابقة باإذابة 0.5غ من الملح في 10 مل من الماء.

2- جد الرقم الهيدروجيني لكل من المحاليل الصابقة باصتخدام الكاصف العالمي. صجل النتائج.3- صنف محاليل الأمالح الصابقة اإلى حمصية اأو قاعدية، اأو متعادلة حصب رقمها الهيدروجيني.

4- اكتب معادلة تفكك كل من الأمالح الصابقة في الماء.5- اكتب معادلة تميه كل من اأيونات الأمالح الصابقة في الماء.

77

اأو القاعدي لمحلول الملح، يعتمد على مصدر الأيونات اأن الصلوك الحمصي يتصح مما صبق المكونة له؛ فمحلول الملح الناتج عن تفاعل حمض قوي مع قاعدة قوية، يكون متعادل مثل بروميد الناتج عن تفاعل حمض قوي مع قاعدة صعيفة، فيكون حمصيا مثل الملح اأما محلول البوتاصيوم، كلوريد ميثيل اأمين، ومحلول الملح الناتج عن تفاعل حمض صعيف مع قاعدة قوية، يكون قاعديا،

مثل اإيثانوات الصوديوم.

تاأثري الأيون املسرتك )Common Ion Effect(ثانيا

محلول في اأنه وعرفت الصعيفة، والقواعد الصعيفة الحموض من كل محاليل صابقا درصت الحمض الصعيف تكون الأيونات الناتجة في حالة اتزان مع جزيئات الحمض غير المتاأينة، كما في

المعادلة الآتية: CH3COOH (aq) + H2O (l) CH3COO- (aq) + H3O

+ (aq)

H3O اأو -CH3COO صوف يدفع وبناء على مبداأ لوتصاتيليه، فاإن زيادة تركيز اأحد الأيونات +

اإلى المحلول ملح يحتوي اأصيف اإذا الزيادة، فمثال اأثر هذه للتقليل من اليصار؛ وذلك التزان نحو

ر الصلوك الحمصي اأو القاعدي، اأو المتعادل لكل من محاليل مصتعينا بالمعادلت، فصN2H5NO3 و ، KCl و ، NaF :الأمالح الآتية

بلورة كلوريد اإذابة فمثال عند التميه، الذوبان وعملية بين عملية فرقا اأن هناك صبق نصتنج مما الصوديوم في الماء، فاإنها تتفكك اإلى اأيونات، وتقوم جزيئات الماء باإحاطة الأيونات الناتجة دون تغير H3O اأو -OH، وهذا ما يعرف بالذوبان. اأما في عملية التميه فاإن الأيونات الناتجة من

في تركيز +H3O اأو -OH، كما هو الحال عند اإذابة

ذوبان بلورة الملح، صوف تتفاعل مع الماء منتجة اأيونات +بلورات كلوريد الأمونيوم NH4Cl، اأو بلورات اإيثانوات الصوديوم CH3COONa في الماء.

اأي الأمالح التالية تتميه عند اإذابتها في الماء؟KCN ، BaCl2 ، CH3NH3NO3

78

،H3Oاإلى نقض تركيز + اأيونات -CH3COO، فاإنه صوف يدفع التزان نحو اليصار، مما يوؤدي على

وزيادة تركيز الحمض CH3COOH، فمثال عند اإصافة الملح CH3COONa، فاإنه يتفكك في المحلول وفق المعادلة الآتية:

CH3COONa (s) CH3COO- (aq) + Na+ (aq)

تالحظ من المعادلتين الصابقتين اأن هناك مصدرين لأيونات -CH3COO في المحلول، اأحدهما الحمض، والآخر الملح؛ لذا يطلق على اأيون -CH3COO الأيون المصترك. وهكذا فاإن اإصافة الملح الأيون تركيز زيادة اإلى توؤدي صوف ،CH3COOH الصعيف الحمض محلول اإلى CH3COONa

، H3O+ اأيون تركيز نقصان يصبب العكصي؛ مما بالتجاه التفاعل يندفع لذلك، المصترك، ونتيجة

وزيادة قيمة pH للمحلول. CH3COONa يتاأين بدرجة قليلة في الماء، واإن الملح CH3COOH وحيث اإن الحمض الصعيفيتاأين كليا، ولأن زيادة تركيز الأيون المصترك -CH3COO تقلل من تاأين الحمض، فاإنه يمكن اإهمال هو الملح يكون وبالتالي البتدائي، لتركيزه مصاويا المحلول في تركيزه واعتبار الحمض تاأين

المصدرالرئيض لأيونات -CH3COO. ويعد تركيز هذه الأيونات مصاويا لتركيز الملح.فاإذا كان لدينا محلول يحتوي حمصا صعيفا HA ، وملحه NaA الناتج عن تفاعل ذلك الحمض H3O في المحلول من قيمة ثابت تاأين الحمض Ka على

مع قاعدة قوية، فاإنه يمكن حصاب تركيز +النحو الآتي:

H2O (l)

[ A- ] [ H3O+ ]

[ HA ]= Ka

وحيث اإن [ -A ] = ]الملح[ ، واأن [ HA ] = ] الحمض [ فاإن: ] الحمض [

] الملح [ Ka = [ H3O+ ]

اأمالحه الذي اأحد اإصافة pH لمحلول حمض صعيف عند التغير الذي يحدث في قيمة ولتتعرف يحتوي قاعدته المرافقة. ادرض المثال الآتي:

[ HA ] [ A- ]

Ka = [ H3O+ ]

79

مثال )1( اإذا كانت قيمة pH لمحلول حمض الإيثانويك CH3COOH الذي تركيزه 0.2مول/لتر تصاوي اإيثانوات الصوديوم اإصافة 0.3 مول من ملح pH للمحلول عند 2.72، احصب التغير في قيمة CH3COONa اإلى لتر من هذا المحلول )اعتبر اأن حجم المحلول لم يتغير بصبب اإصافة الملح(،

)علما باأن Ka للحمض = 1.8 * 5-10(.الحل

يتاأين الحمض في الماء وفق المعادلة الآتية:CH3COOH (aq) + H2O (l) CH3COO- (aq) + H3O

+ (aq)

ويتفكك ملح اإيثانوات الصوديوم في الماء وفق المعادلة الآتية:CH3COONa (s) CH3COO- (aq) + Na+ (aq)

لتركيزه البتدائي، في حين يكون تركيز فاإن تركيزه يكون مصاويا تاأين الحمض، تاأثير وباإهمال -CH3COO مصاويا لتركيز الملح؛ اأي اأن:

[ CH3COOH ] = 0.2 مول/لتر

[ CH3COONa ] = = 0.3 مول/لتر

CH3COONa ] = [ CH3COO- ] [ = 0.3 مول/لترH3O في المحلول.

بتعويض هذه التراكيز في تعبير ثابت التاأين للحمض يمكن حصاب تركيز +

H3O ] = 1.2 * 10-5 مول/لتر+ ]

H3O ] = - لـــــو 1.2 * 10-5 = 5 - لـــــو 1.2pH = - لـــــو [ +

باصتخدام جداول اللوغاريتمات، نجد اأن لـــــو 1.2 = 0.079، اإذن4.92 = 0.079 - 5 = pH

pH من اإلى زيادة قيمة اإلى محلول الحمض الصعيف قد اأدت اإصافة الأيون المصترك اأن لحظ 2.72 اإلى 4.92؛ اأي اأن مقدار التغير في pH يصاوي 2.2.

0.3 مول1 لتر

[ CH3COOH ][ CH3COO- ] [ H3O

+ ] = Ka

0.3 * [ H3O+ ]

0.2 = 5-10 * 1.8

H2O (l)

80

املحاليل املنظمة )Buffered Solutions( ثالثا

تتميــز المحاليــل المنظمة بقدرتها علــى مقاومة التغير فــي الرقم الهيدروجيني عنــد اإصافة كمية قليلــة من حمض قــوي اأو قاعدة قوية اإليها. وهي تلعب دورا مهما فــي الكثير من العمليات الكيميائية والصناعيــة التــي يتطلب حدوثها بقــاء الرقم الهيدروجينــي صمن حدود معينة، مثــل عملية الترصيب وعمليـــة الطالء، وصناعـة الصامبو، ودباغة الجلود، وغيرها. كمــا اأن للمحاليل المنظمة اأهمية كبيرة

والآن، ماذا تتوقع اأن يحدث عند اإصافة ملح مثل NH4Cl اإلى محلول القاعدة الصعيفة NH3؟تعلم اأن القاعدة الصعيفة NH3 تتاأين جزئيا في الماء وفق المعادلة الآتية:

NH3 (g) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

كما يتفكك الملح كليا في الماء وفق المعادلة:NH4Cl (s) NH4

+ (aq) + Cl- (aq)

تركيز يزيد ، صوف NH3 القاعدة اإلى محلول NH4Cl الملح اإصافة اأن المعادلتين نالحظ من ،OH- فيقل بذلك تركيز العكصي؛ بالتجاه التفاعل يندفع NH4، وبالتالي صوف

+ المصترك الأيون وتقل قيمة pH للمحلول.

ما قيمة pH لمحلول NH3 تركيزه 0.2 مول/لتر عند اإصافة 0.15 مول من NH4Cl اإلى لتر من محلول القاعدة )علما باأن Kb للقاعدة = 1.8 * 10-5(؟

يتصح مما صبق اأنه يمكن زيادة الرقم الهيدروجيني لمحلول الحمض الصعيف باإصافة كمية مناصبة من ملح الحمض )الذي يحتوي قاعدته المرافقة(، وكذلك يمكن تقليل الرقم الهيدروجيني لمحلول

القاعدة الصعيفة باإصافة كمية من ملح القاعدة )الذي يحتوي حمصها المرافق(.

H2O (l)

عنـد HCN مـن حمـض تركيزه 0.1 مول/لتر pH لمحلـول قيمـة فـي التغيـر احصـب Ka باأن )علمـا الحمـض، محلـول مـن لتـر اإلـى NaCN ملـح مـن مـول اإصـافة 0.2

للحمض = 4.9 * 10 - 10(.

81

في العمليات الفصيولوجية التي تحدث في اأجصام الكائنات الحية؛ كدور الدم في نقل الأكصجين من الرئتين اإلى الخاليا التي تحدث عند رقم هيدروجيني ثابت )حوالي 7.4(. فما المقصود بالمحاليل

المنظمة؟ وكيف تعمل على مقاومة التغير في الرقم الهيدروجيني؟يتكون المحلول المنظم من محلول مائي يحتوي على حمض صعيف وقاعدته المرافقة، ومثل هذا المحلول يعرف بالمحلول المنظم الحمصي، وبالمقابل يعرف المحلول الذي يحتوي على قاعدة

صعيفة، وحمصها المرافق بالمحلول المنظم القاعدي.ولتوصيــح عمــل المحلــول المنظــم، دعنــا ندرض المحلــول المكون مــن حمــض الإيثانويك

CH3COOH وقاعدته المرافقة -CH3COO اللذين يكونان في حالة اتزان، كما في المعادلة الآتية:

CH3COOH (aq) + H2O (l) CH3COO- (aq) + H3O+ (aq)

وعند اإصافة كمية قليلة من حمض مثل HCl، فاإنه يتفاعل مع القاعدة المرافقة -CH3COO لتكوين الحمض CH3COOH، فيقل تركيز القاعدة ويزداد تركيز الحمض؛ مما يصبب تغيرا طفيفا في النصبة اإصافة كمية قليلة من قاعدة قوية H3O على نحو كبير. وبالمثل عند

+ يتغير تركيز بينهما، وبذلك ل مثل NaOH اإلى المحلول، فاإنها تتفاعل مع حمض CH3COOH، وبذلك يقل تركيزه، ويزداد تركيز اأيونات -CH3COO، وبذلك يكون التغير في النصبة بين الحمض وقاعدته المرافقة طفيفا. وعليه ل

H3O بصكل ملحوظ. وبهذا ل يحدث تغير كبير على قيمة pH للمحلول.يتغير تركيز +

اأي املحاليل املكونة من اأزواج املواد التالية تصلح كمحاليل منظمة؟

(CH3NH2 / CH3NH3Br) -4(NaCl / HCl( -2

)KClO4 / HClO4( -3(HCN / NaCN) -1

المرافق، الصعيفة وحمصها القاعدة المكون من المنظم المحلول تتعرف عمل صوف والآن، NH4 في حالة اتزان مع

NH4 ، حيث تكون الأيونات -OH و +مثل القاعدة NH3 والحمض المرافق +

جزيئات القاعدة غير المتاأينة، كما في المعادلة الآتية:NH3 (g) + H2O (l) NH4

+ (aq) + OH- (aq)

HCl، فاإنه يتفاعل مع اإصافة حمض مثل وكما هو الحال مع المحلول المنظم الحمصي، فعند NH4، وتتغير نصبة القاعدة

القاعدة NH3 في المحلول، وبذلك يقل تركيزها؛ مما يصبب زيادة تركيز +اإلى الحمض بصكل طفيف دون اأن يكون لذلك تاأثير ملموض في تركيز -OH، وبذلك ل تتاأثر قيمة

pH للمحلول بدرجة كبيرة.

82

مثال )2(محلـــول منظــم يتكــون مــن الحـمـض HCOOH والمـلـح HCOONa ، تركيــز كــل منهمــا

0.5 مول/لتر، احصب:.)4-10 * 1.8 = Ka للمحلول. )علما باأن pH 1- قيمة

2- قيمة pH للمحلول عند اإصافة 0.1 مول من حمض HCl اإلى لتر من المحلول.الحل

1- يتاأين الحمض HCOOH في الماء وفقا للمعادلة الآتية:HCOOH (aq) + H2O (l) HCOO- (aq) + H3O

+ (aq)

ثابتا تركيزه واعتبار المصترك، الأيون تاأثير بصبب الحمض تاأين اإهمال يمكن تعلم وكما )مصاويا لتركيزه البتدائي(. وبهذا يكون مصدر اأيونات -HCOO هو الملح، ويكون تركيزها

مصاويا لتركيز الملح، اأي اأن:[ HCOOH ] = 0.5مول/لتر

[ -HCOO ] = [ HCOONa ] = 0.5 مول/لتر

H3O كالآتي:وبالتعويض في تعبير ثابت التزان لتاأين الحمض، يمكن حصاب تركيز +

وصح كيف يقاوم المحلول المنظم المكون من (NH3 / NH4Cl) التغير في قيمة pH عند اإصافة كمية قليلة من قاعدة قوية مثل NaOH اإليه.

اإليه. ادرض اأو قاعدة اإصافة حمض pH لمحلول منظم عند التغير في قيمة اإلى مقدار وللتعرف المثال الآتي:

[ HCOO- ] [ H3O+ ]

[ HCOOH ]= Ka

0.5 0.5 * 4-10 * 1.8 = [ H3O

+ ]

4-10 * 1.8 = [ H3O+ ]

- لـــــو 1.8 * 4-10 = pH

83

pH = 4 - لـــــو 1.8

وحيث اإن لـــــو 1.8 = 0.26 فاإن:3.74 = 0.26 - 4 = pH

H3O، التي تتفاعل 2- عند اإصافة 0.1 مول من HCl اإلى لتر من المحلول فاإنه يزيد تركيز اأيونات +

مع اأيونات -HCOO، ليتكون الحمض وفق المعادلة الآتية:H3O

+ (aq) + HCOO- (aq) HCOOH (aq)

H3O المصاف )0.1 مول/لتر(، في حين يزداد مما يقلل من تركيز -HCOO بمقدار تركيز +

تركيز الحمض بنفض المقدار. اأي اأن:] -HCOO [ = 0.5 - 0.1 = 0.4 مول/لتر.[ HCOOH ] = 0.5 + 0.1 = 0.6 مول/لتر

وبالتعويض في تعبير ثابت التزان نجد اأن:

لحظ اأن اإصافة 0.1 مول من محلول HCl )حمض قوي( صببت تغيرا مقداره 0.17 في قيمة pH للمحلول، وهذا التغير قليل نصبيا اإذا قارنته بالتغير الذي يحدث عند اإصافة الكمية نفصها من

الحمض HCl اإلى لتر من الماء.

[ HCOOH ][ HCOO- ]

Ka = [ H3O+ ]

- لـــــو 2.7 * 4-10 = pH

2.7 * 10-4 مول/لتر = [ H3O+ ]

pH = 4 - لـــــو 2.7 = 4 - 0.43 = 3.57

0.6 0.4 * 4-10 * 1.8 = [ H3O

+ ]

احصب قيمة pH للمحلول الصابق عند اإصافة 0.1 مول من القاعدة NaOH اإلى لتر من المحلول.

84

املعايرة )Titration( ربعا

تعد المعايرة اإحدى الطرق العملية المهمة المصتخدمة في التحليل الكيميائي، فهي تصتخدم في تعيين تركيز محلول حمض اأو قاعدة فمثال، يتم تعيين تركيز حمض الإيثانويك CH3COOH بمعايرة بوصع ذلك ويتم تركيز محدد، ذات NaOH الصوديوم مثل هيدروكصيد قاعدة بمحلول محلوله مناصب كاصف من قطرات بصع واإصافة مخروطي، دورق في الحمض محلول من محدد حجم للتعرف اإلى نقطة التكافوؤ بين الحمض والقاعدة، ويصاف محلول القاعدة تدريجيا بوصاطة الصحاحة لعدد مصاويا المصافة القاعدة مولت عدد يكون وعندها الكاصف، لون يتغير حتى المحلول اإلى مولت الحمض في المحلول. وفي معظم عمليات المعايرة، يتم اختيار الكاصف بحيث يتغير لونه عند

رقم هيدروجيني قريب جدا من نقطة التكافوؤ.

1- معايرة حمض قوي مع قاعدة قويةH3O الناتجة عن

عنــد معايــرة حمض قوي مثل HCl بقاعدة قوية مثل NaOH، تتعــادل اأيونات +تاأين الحمض مع اأيونات -OH الناتجة عن تفكك القاعدة، ويتكون الماء ويطلق على هذه العملية H3O من الحمض مع عدد

اصــم التعــادل، وبالتالي تصمــى النقطة التي يتصاوى عندها عدد مولت +مولت-OH من القاعدة المصافة نقطة التعادل.

ولتتعرف كيفية اإجراء عملية معايرة حمض قوي بقاعدة قوية، وتحديد نقطة التعادل. نفذ النشاط .)3 -2 (

85

عملية المعايرة

معايرة محلول NaOH مع محلول HClنشاط )2-٣(

المواد والأدوات المطلوبةمحلول التركيز، مجهول HCl الهيدروكلوريك حمض محلول كاصف مول/لتر، 0.2 تركيزه NaOH الصوديوم هيدروكصيد مل، 250 صعة مخروطي دورق ماصة، صحاحة، الفينولفثالين،

كاأض زجاجية صعة 250 مل، قطارة، حامل، قمع.الخطوات

1- ثبت الصحاحة على الحامل.2- امـالأ الصحاحـة باصتـخدام قمـع صـغير بمحـلول هـيدروكـصيد

الصوديوم حتى نقطة الصفر.3- صـع 10مـل مـن محلـول الحمـض HCl مجهـول التركيـز فـي

الدورق المخروطي.4- اأصــف بصـع قطـرات مــن كاصـف الفينـولفثاليـن اإلـى محلـول الصكل في كما الصحاحة، اأصفل الدورق صع ثم الحمض،

المجاور.5- اأصـف محـلول القاعـدة من الصحاحة تدريجيا وببطء، وحرك الدورق باصتمرار، حتى تصل

اإلى اأول نقطة يثبت عندها اللون الزهري، صجل حجم هيدروكصيد الصوديوم المصاف.• ماذا تصمى النقطة التي يثبت عندها اللون الزهري للمحلول؟

• اكتب معادلة موزونة تمثل التفاعل.

HCI

NaOH

تصير نقطة التعادل اإلى اأن: NaOH عدد مولت = HCl عدد مولت

وحيث اإن عدد المولت = التركيز × الحجم فاإنه يمكن اصتخدام هذه العالقة في حصاب تركيز الحمض المجهول، ولتتعرف ذلك. ادرض المثال

الآتي:

86

مثال )3(اإذا لزم 30 مل من محلول هيدروكصيد الصوديوم NaOH تركيزه 0.1 مول/لتر لمعايرة 50 مل

من محلول حمض HCl مجهول التركيز، احصب تركيز الحمض.

الحلنكتب معادلة التفاعل الحاصل:

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O ( l)

NaOH نحصب عدد مولت هيدروكصيد الصوديومعدد مولت NaOH = الحجم )لتر( × التركيز )مول/لتر(

= 0.03 × 0.1 = 0.003 مولبما اأن عدد مولت NaOH = عدد مولت HCl عند نقطة التعادل فاإن:

عدد مولت HCl = 0.003 مولعدد المولت )مول(

الحجم )لتر( = [ HCl ] وبناء عليه يكون

0.003 0.05 = 0.06 مول/لتر=

اإن الحصابات الكيميائية المتعلقة بعملية المعايرة، تعتمد على المعادلة الموزونة لتفاعل التعادل، حيث يمكن اصتخدام هذه المعادلة لتحديد النصب بين عدد مولت الحمض، وعدد مولت القاعدة

عند الوصول للتعادل.

محلول من مل 15 مع التركيز مجهول H2SO4 محلول حمض من مل 25 يتعادل KOH تركيزه 0.5 مول/لتر، احصب تركيز الحمض.

87

)Indicators( 2- الكواصفعرفت صابقا اأن الكواصف هي مواد تصتخدم للتعرف اإلى نقطة التكافوؤ خالل عملية المعايرة، وذلك من خالل تغير لونها عند تلك النقطة، والكواصف المصتخدمة في معايرة الحموض مع اأو قواعد عصوية صعيفة، يختلف لونها في الحالة اإما حموصا عصوية صعيفة، القواعد تكون اأحد اأن اعتبرنا اإذا فمثال، فيه. توجد الذي للوصط تبعا المتاأينة، غير الحالة في عنه المتاأينة الكواصف هو حمض عصوي، ورمزنا له بالرمز (HIn)، فاإن قاعدته المرافقة صوف تاأخذ الرمز

(-In). ويمكن وصف تاأين الكاصف بمعادلة التزان الآتية:

H3O عاليا، يندفع التزان +

عند اإصافة الكاصف HIn اإلى محلول حمصي حيث يكون تركيز ،In- بتركيز مقارنة HIn تركيز زيادة اإلى يوؤدي مما العكصي؛ بالتجاه الكاصف معادلة في

وبالتالي يصود في المحلول اللون )1(.اأما عند اإصافة الكاصف HIn اإلى محلول قاعدي يحتوي على اأيونات -OH، فاإنها تتفاعل H3O فيندفع التزان في معادلة الكاصف بالتجاه الأمامي، مما يصبب تناقض تركيز

مع اأيونات +الحمض HIn ، وبالتالي زيادة تركيز القاعدة المرافقة -In ويصود في المحلول اللون )2(.

ويمكن مالحظة التغير اللوني للكاصـف عندمـا تصـل النصـبة اإلـى قيمـة معينـة خاصـة .pH اأي على قيمة الهيدرونيوم في المحلول؛ اأيون النصبة على تركيز بالكاصف، وتعتمد هذه ويبين الجدول )2-4( اأهم الكواصف، ومدى الرقم الهيدروجيني الذي يحدث فيه تغير اللون،

وكذلك لون الكاصف في الوصطين؛ الحمصي والقاعدي.

[ In- ][HIn]

HIn (aq) + H2O (l) In- (aq) + H3O

+ (aq)

حمض صعيفلون )1(

القاعدة المرافقةلون )2(

88

الجدول )2-4(: مدى الرقم الهيدروجيني الذي يحدث فيه تغير اللون لبعض الكواشف.

02468101214

وتعتمد دقة المعايرة على اختيار الكاشف المناشب، فمثال، عند معايرة حمض HCl مع هيدروكشيد الشوديوم NaOH، تكون درجة حموشة المحلول الناتج عند نقطة التكافوؤ تشاوي 7؛ لذا نختار اأحد الكواشف التي يكون التغير اللوني فيها اأقرب ما يكون لهذا الرقم، كما يمكن اشتخدام

األوان الكواشف لمعرفة اإن كان المحلول حمشيا اأو قاعديا.

مدى الرقم الهيدروجيني لتغير اللوناشم الكاشف

الثيمول الأزرق

الميثيل البرتقالي

الميثيل الأحمربروموثايمول الأزرق

فينولفثالين

89

صبط الرقم الهيدروجيني للدم

تتاأثر العديد من التفاعالت الحيوية التي تحدث في اأجصام الكائنات الحية بدرجة حموصة الوصط الذي تحدث فيه، وكي تحدث هذه التفاعالت على النحو المطلوب، يجب صبط الرقم الهيدروجيني للوصط صمن المدى المناصب لحدوث هذه التفاعالت، ومنع حدوث تفاعالت جانبية. وهناك اأنظمة حيوية في الجصم تعمل على صبط الرقم الهيدروجيني pH من خالل العديد من المحاليل الحيوية .) HPO4

H2PO4 و -2التي تعمل كمحاليل منظمة، ومن هذه المحاليل، المحلول الذي يتكون من )-

يعمل هذا المحلول على صبط الرقم الهيدروجيني في العصارة الخلوية )الصائل الخلوي(، حيث H2PO4 ( في حالة اتزان، كما في المعادلة الآتية:

HPO4 و -يكون الأيونيين )-2

H2PO4-

(aq) + H2O ( l) HPO42-

(aq) + H3O+

(aq)

H3O في العصارة الخلوية بصبب عمليات الهدم والبناء فاإنه يتم وعند حدوث زيادة في تركيز +

HPO4، حيث يندفع التفاعل بالتجاه العكصي، ويزداد تركيز اصتهالك هذه الزيادة بالتفاعل مع اأيون -2

. H2PO4-

H2PO4 ويزداد اأما عند حدوث زيادة في تركيز -OH، فاإنه يتم اصتهالك هذه الزيادة بالتفاعل مع -

HPO4 ، ويمكن التعبير عن ثابت التزان للتفاعل على النحو الآتي:بذلك تركيز -2

وتكون قيمة Ka للتفاعل عند 25°ض 6.23 * 8-10HPO4[ ، فاإن:

2-[ = ]H2PO4وعندما يكون ]-

Ka = [ H3O وتكون pH للوصط = 7.21.+ ]

،) بين ) 6.9 - 7.4 يتراوح الثدييات الخلوية في للعصارة الهيدروجيني الرقم اأن وقد وجد حيث يعمل محلول الفصفات على صبط الرقم الهيدروجيني للعصارة عند هذا المدى.

[ H3O+ ] [ HPO4

2- ][ H2PO4

- ]= Ka

90

وصح المقصود بكل مم يأتي: - 1التميه, المحلول المنظم, الأيون المصترك, الكصف, نقطة التعدل, المعيرة.

اكتب معدلة موزونة لتأين كل من الأمالح التلية في المء: - 2 Al(NO3)3 , CH3COONa , MgCl2 , Li2SO4 , NaI

عين الأيون الذي يتميه في المء في كل من الأمالح الآتية: - 3NaBr , CH3COOK , LiCl , NH4Cl , NaCN

نن كال من الأمالح التلية عند تفعلهم؟ م الحمض والقعدة اللذان يكو - ٤NaNO3 , CH3COONa , KBr , NH4Cl

بين فيم اإذا كنت محليل الأمالح التلية حمصية, اأم قعدية, اأم متعدلة: - ٥NaHS , LiNO3 , NaCN , KI , NH4Br , Na2SO4

من مل 10 لمعدلة الالزم 0.1مول/لتر, التركيز ذي LiOH القعدة محلول حجم احصب - ٦الحمض HNO3 ذي التركيز 0.3٥ مول/لتر.

محلول من مل 27 يلزم اأنه وجد التركيز, مجهول NaOH محلول من مل 3٤ معيرة عند - 7H2SO4 الذي تركيزه 0.1 مول/لتر لمعدلة محلول القعدة, احصب تركيز القعدة.

C6H5COOH احصـب الرقـم الهيدروجينـي لمحلـول منظـم مكـون مـن محلول حمض البنزويك - ٨تركيزه الذي C6H5COONa الصوديـوم بنـزوات ومحلـول مول/لتر, 0.2 تركيـزه الـذي

0.2مول /لتر )علم بأن Ka للحمض = 3.٦ * 10-٥(.

91

ماذا يحدث لقيمة pH للمحلول نتيجة اإصافة الملح في كل من الحالت التالية، )بافتراض عدم - 9تغير حجم المحلول(؟

. NH3 اأ ( ملح كلوريد الأمونيوم اإلى محلول. HNO3 ب ( ملح نترات الصوديوم اإلى محلول

. CH3COOH جـ ( ملح اإيثانوات الصوديوم اإلى محلول

تركيــزه NH3 محلــول مــن مل 500 اإلــى اإصافتهــا الــالزم NH4Cl مــولت عــدد مــا -100.01 مول/لتر، لينتج محلول رقمه الهيدروجيني 9 ؟

ر محلول منظم من قاعدة صعيفة B تركيزها 0.3مول/لتر والملح BHCl بالتركيز نفصه، 11- حص:)4-10 * 1 = B للقاعدة Kb ( فاإذا علمت اأن

اأ ( احصب pH للمحلول المنظم الناتج.ب ( كم تصبح قيمة pH عند اإصافة 0.1 مول من HCl اإلى لتر من المحلول المنظم؟

12- اإذا علمت اأن 12 مل من محلول HCl الذي تركيزه 0.2 مول/لتر، يتعادل تماما مع 20 مل من محلول القاعدة Ca(OH)2 مجهول التركيز، احصب تركيز القاعدة.

91

9292

اختر رمز الإجبة الصحيحة لكل مم يأتي: - 101 المدة التي تمثل قعدة لويس من المواد التلية هي:

B(OH)3 NH4اأ (+ NF3جـ ( +Cu2ب ( د (

:pH 02 اإذا علمت اأن المحليل التلية ذات تراكيز متصوية، فأيه له اأعلى قيمةCaCl2 NH4Clاأ ( HFب ( HCOONaجـ ( د (

0٣ الرقم الهيدروجيني لمحلول HClO تركيزه 0.01 مول/لتر هو: 2 اأكبر من 2اأ ( اأقل من 2ب ( 1جـ ( د (

0٤ المدة التي ل يعد ذوبنه في المء تميه هي:CaCl2 NH4Clاأ ( NaFب ( HCOONaجـ ( د (

0٥ المدة التي تمثل حمس لويس فيم يلي هي:F- NH3اأ ( BF3ب ( OCl2جـ ( د (

0٦ اإذا كنت قيمة pH لمحلول مكون من الحمس HNO2، والملح KNO2 )بلتركيز نفصه( تصوي ٤، فإن Ka تصوي:

٤-10 10-8اأ ( ٤ب ( 10-1٦ جـ ( د (0٧ المحلول الذي يصلح كمحلول منظم هو:

NaHCO3 / H2CO3 NaCl / HClاأ ( ب (د (جـ ( NaNO3 / HNO3NaClO4 / HClO4

HCOOH الميثنويك حمس محلول اإلى HCOONa الصوديوم ميثنوات ملح اإصفة 08توؤدي اإلى:

خفس قيمة Ka للحمس H3O اأ (زيدة تركيز + ب (

د (جـ ( زيدة قيمة pH للمحلولخفس قيمة pH للمحلول

9393

09 حجم محلول الحمض HNO3 ذي التركيز 0.2 مول/لتر، الالزم للتعادل تماما مع 40 مل من محلول القاعدة Ba(OH)2 ذي التركيز 0.1 مول/لتر هو:

اإذا كان لديك تراكيز متصاوية من محاليل الأمالح التالية، فاإن الملح الذي لمحلوله اأقل 010رقم هيدروجيني هو:

BaCl2 NH4Clاأ ( KNO3ب ( NaCNجـ ( د (

011 في محلول الحمض القوي HI الذي تركيزه 1 مول/لتر يكون:[ I- ] < [ H3O

+ ] H3O ] < [ -I ]اأ (+ ] ب (

د (جـ ( 1 = pHصفر = pH

احصب pH لمحلول مكون من القاعدة N2H4، والملح N2H5Br بالتركيز نفصه. - 2

.NaHCO3 3 - اأ ( اكتب معادلة موزونة تفصر التاأثير القاعدي لمحلول.CH3NH3Cl ب ( اكتب معادلة موزونة تفصر التاأثير الحمصي لمحلول

مصتعينا بالجدول المجاور، اأجب عن الأصئلة الآتية: - 4.pH اأ ( اكتب صيغة القاعدة المرافقة التي لحمصها اأعلى

ب ( اكتـب معادلـة تبيـن الجهـة التـي يرجحـها التـزان عنـد .HZ اإلى محلول NaX اإصافة

KY لمحلـول منظم تكون باإذابة 0.4 مول من الملح pH جـ ( 01 احصب الرقم الهيدروجيني في 500 مل من محلول HY ذي التركيز 0.4 مول/لتر.

02 ما صيغة الأيون المصترك في المحلول؟03 كم تصبح قيمة pH للمحلول الصابق اإذا اأصيف اإليه 0.1 مول/لتر من HCl؟

Kaصيغة الحمض

HX5-10 * 6.3HY4-10 * 4.5HZ5-10 * 1.8

40 مل 30 ملاأ ( 20 ملب ( 10 ملجـ ( د (

فيما يلي معادلت تاأين عدد من القواعد الصعيفة، وقيم ثوابت التاأين (Kb) لكل منها. ادرض هذه - 5المعادلت، ثم اأجب عن الأصئلة التي تليها:

94

محلول قاعدة مجهولة B تركيزه 0.2 مول/لتر، ورقمه الهيدروجيني 9.6، احصب قيمة ثابت - 6.Kb تاأين القاعدة

هل تزداد قيمة pH للمحلول اأم تقل اأم تبقى ثابتة عند اإصافة بلورات من: - 7. H2CO3 اإلى محلول NaHCO3 ملح اأ (

.KOH اإلى محلول KBr ملح ب ( .HI اإلى محلول KI ملح جـ (

اأ ( ما صيغة القاعدة الأقوى؟ وما صيغة حمصها المرافق؟ب ( ما صيغة الحمض المرافق الذي لقاعدته اأقل رقم هيدروجيني؟

NH4 ؟N2H5 ، اأم +

جـ ( اأيهما اأقوى الحمض المرافق +د ( اأكمـل المعادلـة التالية، ثـم عين الزوجين المترافقين من الحمض والقاعدة، وعين الجهة

التي يرجحها التزان في التفاعل:NH3 (aq) + C6H5NH3

+ (aq)

Kbمعادلة تاأين القاعدة الصعيفة

4-10 × 4.4 CH3NH2 (aq) + H2O (l) CH3NH3+ (aq) + OH- (aq)

6-10 × 1.3 N2H4 (aq) + H2O (l) N2H5+ (aq) + OH- (aq)

5-10 × 1.8 NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

10-10 × 4.3 C6H5NH2 (aq) + H2O (l) C6H5NH3+ (aq) + OH- (aq)

95

• لماذا يتولد تيار كهربائي عند غمس صفيحتين فلزيتين مختلفتين في محلول كهرلي؟

96

ح المقصود بكل من المفاهيم االآتية: التاأكصد، االختزال، عدد التاأكصد، العامل الموؤكصد، • توصالعامل المختزل، التاأكصد واالختزال الذاتي.

• تحصب اأعداد التاأكصد لذرات العناصر في المركبات المختلفة.• تكتصب مهـارة وزن معـادالت التاأكصـد واالختـزال بطريقـة نصـف التفاعـل )طريقة االأيون

واالإلكترون(.

التأكصد والختزالالفصل الأول 1كثير في تحدث وهي الكيميائية، التفاعالت اأنواع اأهم من واالختزال التاأكصد تفاعالت تعد

للقيام اأجصامنا، فالطاقة الالزمة لجميع الكائنات الحية، بما فيها االإنصان، من االأماكن حولنا، وفي

الحصول عليها من الطعام بوصاطة تفاعالت التاأكصد واالختزال. ومن ناحية باالأنصطة المختلفة، يتم

اأنواعها، اختالف على البطاريات من عليها الحصول يتم التي الكهربائية الطاقة اأن نجد اأخرى،

اإنتاجها من هذه التفاعالت.كالبطارية التي تصغل الصيارة، اأو الصاعة اأو المصباح الكصاف، يتم

والعوامل التاأكصد، اأعداد من بكل المقصود وما واالختزال؟ التاأكصد تفاعالت طبيعة فما

التاأكصد واالختزال؟ المصتخدمة في موازنة معادالت الطريقة المختزلة؟ وما الموؤكصدة، والعوامل

فه خالل هذا الفصل.هذا ما صوف تتعر

ويتوقع منك بعد درصة هذ لفصل أن:

97

أوالتفعالت التأكسد واالختزال

)Oxidation Reduction Reactions(

مظاهر التفاعالت لهذه اأن وعرفت واالختزال، التاأكصد تفاعالت التاصع الصف في درصت

واأصكاال متنوعة، للتعرف اإلى بعصها، حاول تفصير ما ياأتي:

1- تصداأ قطعة من الحديد عند تركها فترة زمنية في جو رطب، الصكل )3-1/اأ(.

2- يتصبب عود ثقاب صغير في احتراق غابة بكاملها خصوصا في الصيف، الصكل )3-1/ب(.

الصكل )3- 1/ب(: عمليات االحتراق.الصكل )3- 1/اأ(: صداأ الحديد.

3- توجد خامات العديد من الفلزات في الطبيعة على صكل

اأكاصيد.

4- تقـــوم عمليـات اصـتخالس بعس الفلزات من خاماتها

علــــى نــزع االأكصجين من هــذه الخامــات، فمثال يتم

Fe2O3 نـزع االأكصجين من الحديد فـي خام الهيماتيت

بوصاطـــة الكربــون داخــل مــا يعـرف بالفــرن الالفح،

الصكل )3- 2(.

ويعــد صــداأ الحديد مــن اأصهــر االأمثلة علــى عمليات

التاأكصد؛ اإذ يكلف العالم مبالغ صخمة كل عام؛ لذا نلجاأ

لحمايــة الحديد بعمليات مختلفة، مثــل الطالء والغلفنة

وغيرها. فما المقصود بتفاعالت التاأكصد واالختزال؟

الصكل )3- 2(: الفرن الالفح.

98

اصتخدم مصطلح التاأكصد في البداية ليصف تفاعل مادة مع االأكصجين. بناء على هذا التعريف، فاإن

كلتا المعادلتين التاليتين تتصمنا تاأكصدا:

4 Fe + 3 O2 2 Fe2O3

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

كما اأن مصطلح االختزال قد اصتخدم لوصف عملية نزع ذرات االأكصجين من مركب، مثل نزع

االأكصجين من اأكاصيد الفلزات للحصول عليها بصكل حر )اصتخالس الفلزات من خاماتها(، كما

في المعادلتين االآتيتين:

CuO + H2 Cu + H2O

2 Fe2O3 + 3 C 4 Fe + 3 CO2

بتفاعالت محصورة تعد لم اإذ صيوعا؛ اأكثر المفاهيم هذه اصـتخدام اأصبـح الوقت مـرور ومـع

اأنواع اأخرى من التفاعالت الكيميائية التي المواد مع االأكصجين، بل اأصبحت تصتخدم لوصف

المعادلة ادرس واالختزال، التاأكصد مفهوم اإلى وللتعرف متفاعلة. كمادة االأكصجين تتصمن ال

االآتية التي تمثل اتحاد المغنيصيوم مع االأكصجين الإنتاج اأكصيد المغنيصيوم الذي يتكون من اأيونات

-O2، ثم اأجب عن الصوؤالين التاليين:+Mg2 و

2 Mg + O2 2 MgO

؟ Mg2+

لت ذرة المغنيصيوم المتعادلة اإلى االأيون الموجب • كيف تحو -O2؟

لت ذرة االأكصجين المتعادلة اإلى االأيون الصالب • كيف تحوعرفت اأن بعس التفاعالت الكيميائية تصتمل على انتقال االإلكترونات بين المواد المتفاعلة؛ مما

المركبات ن تكو اإلى يوؤدي تجاذب بينها يحدث صالبة، واأيونات موجبة اأيونات ن تكو اإلى يوؤدي

ن نتيجة فقد ذرة المغنيصيوم االأيونية، وفي المعادلة الصابقة، نجد اأن اأكصيد المغنيصيوم MgO يتكو

+Mg2، واكتصاب ذرة االأكصجين لهذين االإلكترونين ن االأيون الموجب الإلكترونين؛ مما اأدى اإلى تكو

.O2- لتكوين االأيون الصالب

لكيميائي. وفي لتفاعل لالإلكترونات خالل لمادة فقد باإنه عملية التاأكصد تعريف يمكن وبالتالي،

التاأكصد واالختزال مترافقتان المقابل، تصمى عملية كتصاب لمادة لالإلكترونات ختزال. كما اأن عمليتي

دائما، بحيث ال يمكن حدوث اإحداهما دون االأخرى.

وهنا ال بد من االإصارة اإلى اأن بعس عمليات التاأكصد واالختزال قد ال توؤدي اإلى كصب اأو فقد

كامل لالإلكترونات، فمثال، تتكون مادة HCl الجزيئية من اتحاد H2 مع Cl2، وفق المعادلة االآتية:

99

عدد التأكسد )Oxidation Number(ثانيا

التاأكصد واالختزال خالل التفاعالت الكيميائية، تصتخدم اأعداد التاأكصد في التعرف اإلى عمليتي

فقدها اأو اكتصابها اأو المصاركة بها، وقد يكون عدد التاأكصد وهي تعبر عن عدد االإلكترونات التي يتم

موجبا، اأو صالبا، اأو صفرا، ويمكن تعريف عدد التاأكصد للذرة اإذا وجدت على صكل اأيون )كما في

المركبات االأيونية(، باأنه لصحنة لفعلية الأيون لذرة.

H2 + Cl2 2 HCl

حيث تكتصب ذرة الهيدروجين في المركب الناتج صحنة

جزئية موجبة نتيجة انزياح اإلكترونات الرابطة المصتركة

باتجــاه ذرة الكلــور )االأعلى كهرصلبيــة(، التي تكتصب

بدورها صحنة جزئية صالبة، ويوؤدي هذا االنزياح الجزئي

الإلكترونــات الرابطة اإلــى اعتبار التفاعــل الصابق تفاعل

تاأكصد واختزال، الصكل )3- 3(.

وقــد عرفــت صابقا اأنه يمكــن التعبير عــن تفاعالت

التاأكصد واالختزال باصتخدام اأنصاف تفاعالت التاأكصد

واالختزال، ونصف التفاعل يمثل؛ اإما فقدان االإلكترونات

اأو اكتصابهــا على صكل معادلة كيميائية موزونة منفصلة؛

لــذا يقصــم التفاعل اإلــى نصفين، يصــف اأحدهما عملية

التاأكصــد، بينمــا يصف االآخر عمليــة االختزال، ويمكن

تفاعل معادلة تكوين MgO بالصكل االآتي:تمثيل نصفي

نصف تفاعل التاأكصد )فقد اإلكترونات(

نصف تفاعل االختزال )كصب اإلكترونات(

الصكل )3-3(: اإنزياح اإلكترونات الرابطة

.HCl باتجاه الكلور في جزيء

Mg Mg2+ + 2e-

O + 2e- O2-

من اإجابتك ح وص التالي، التفاعل في اختزلت التي والذرة تاأكصدت التي ة الذر د حد

خالل كتابة اأنصاف التفاعالت.

2 Na + Cl2 2 NaCl

H

H

H

Cl

Cl

Cl

100

خالل الذرات بين لالإلكترونات كامل انتقال يحدث ال حيث الجزيئية المركبات في اأما

لتي صتكصبها لذرة فيما لو هو لصحنة التاأكصد فاإن عدد المصاركة بها، تتم الكيميائية، بل التفاعالت

أعطيت إلكترونات لربطة كليا للذرة الأعلى كهرصلبية. وبالتالي، يكون عدد تاأكصدها صالبا. بينما يكون

عدد تاأكصد الذرة االأخرى موجبا، كما في جزيء HCl، الصكل )3- 3(.

من عدد وصع تم فقد واالختزال، التاأكصد تفاعالت دراصة في التاأكصد اأعداد الأهمية ونظرا

القواعد العامة للمصاعدة في حصاب قيمتها، وهذه القواعد هي:

.)P4 (s) و Cl2 (g) و B (s) و Cu (s) :1- عدد تاأكصد العنصر الحر يصاوي صفرا )مثل

2- عدد تاأكصد االأيون البصيط )االأيون المكون من ذرة واحدة( يصاوي صحنة االأيون،

.)3+ = Al3+ ،2- = O2-

،1+ = Na+)مثل:

اأ ( عدد تاأكصد اأيونات العناصر القلوية )المجموعة I A في الجدول الدوري( يصاوي +1.

ب ( عدد تاأكصد اأيونات القلويات الترابية )المجموعة II A في الجدول الدوري( يصاوي +2.

3- عـدد تاأكصـد الهيدروجين يصـاوي +1 فـي جميـع مركباتـه باصـتثناء هيدريـدات الفلـزات )مثل،

NaH(، حيث يكون عدد تاأكصده -1.

4- عـدد تاأكصـد االأكصجين فـي مركباتـه يصاوي - 2، عدا بعس الحاالت، مثل فوق االأكاصيد )كما

في H2O2(، حيث يكون عدد تاأكصده -1، كما اأن عدد تاأكصده يكون موجبا مع عنصر الفلور.

لماذا؟

5- عـدد تاأكصـد الهالوجينـات )المجموعة VII A( يصـاوي -1، في المركبات الثنائية مع الفلزات

)مثل: NaCl ،AlBr3 ،MgI2(، اأما الفلور فيكون عدد تاأكصده -1 في جميع المركبات.

)CuSO4 ،H3PO4 :6- مجمــوع اأعـداد التاأكصـد لجميـع الـذرات فـي المـركب المتعـادل )مثـل

يصاوي صفرا.

)HSO3- ،CrO4

2-د الذرات )مثل: 7- مجمـوع اأعـداد التاأكصـد لجميـع الـذرات فـي االأيون متعد

يصاوي صحنة االأيون.

ح طريقة حصاب عدد التاأكصد. واالأمثلة التالية، توص

101

مثال )1(

ما عدد تاأكصد الحديد في FeO ؟

لحل

اعتمادا على القاعدة الصادصة، يمكن وصع المعادلة الرياصية االآتية:

)عدد ذرات االأكصجين × عدد تاأكصده( + )عدد ذرات الحديد × عدد تاأكصده( = صفرا

)1 * -2( + )1 × س( = 0

-2 + س = 0

2+ = Fe اإذن: عدد تاأكصد

مثال )2(

AsO4 ؟3-

ما عدد تاأكصد As في

لحل

اعتمادا على القاعدة الصابعة فاإن:

)عدد ذرات As × عدد تاأكصده( + )عدد ذرات O × عدد تاأكصده( = -3

) 1 × س( + )4 × -2( = -3

س – 8 = -3

5+ = As اأي اأن عدد تاأكصد

اأنه قد يكون للعنصر الواحد اأكثر من عدد تاأكصد في مركباته، فعدد تاأكصد اإلى وتجدر االإصارة هنا

. Fe2O3 بينما يكون +3 في المركب ، FeO الحديد يصاوي +2 في المركب

؟ CrO3 ، Cr2O7

2- ، CrO2

-1- ما عدد التاأكصد لعنصر الكروم Cr في كل من:

2- ما عدد التاأكصد للعنصر الذي تحته خط في كل مما ياأتي:

Li4 C ، P2O5 ، MnO4

- ، VO3

-

102

الصكل )3 - 4(: عالقة التاأكصد واالختزال بعدد التاأكصد.

عالقة التأكسد واالختزال بعدد التأكسدثالثا

ة بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في تحديد اأي العناصر في عدد التاأكصد للذريصتخدم التغير

التالي، ثم التفاعل المصتخدمة في ذلك. ادرس معادلة الطريقة اإلى ف تاأكصد، واأيها اختزل، وللتعر

اأجب عما تليها من اأصئلة:

Fe (s) + Cu2+ (aq) Fe2+ (aq) + Cu (s)

ح اإجابتك من خالل كتابة اأنصاف التفاعالت. هما اختزل؟ وص • اأي العنصرين تاأكصد؟، واأير عدد تاأكصد الحديد خالل التفاعل؟

• كيف يتغي

ر عدد تاأكصد النحاس خالل التفاعل؟• كيف يتغي

Cu2+ر من صفر اإلى +2 )ازداد بمقدار 2(، بينما عدد تاأكصد

الحظ اأن عدد تاأكصد Fe قد تغي

قد تغير من +2 اإلى صفر )نقس بمقدار 2(، وبهذا، فاإن تفاعالت التاأكصد واالختزال يرافقها تغير في

اأعداد التاأكصد لبعس ذرات العناصر في التفاعل؛ اإذ يزداد عدد التاأكصد للذرات التي تتاأكصد، بينما يقل

عدد التاأكصد للذرات التي تختزل، الحظ الصكل )4-3(.

زيادة في عدد التاأكصد )تاأكصد(

نقصان في عدد التاأكصد )اختزال(

اأعداد التاأكصد

4- 3- 2- 1- 0 1+ 2+ 3+ 4+ 5+ 6+ 7+

مثال )3(

ن الذرات التي تاأكصدت والذرات التي اختزلت باصتخدام التغير في في معادلة التفاعل التالي، بي

اأعداد التاأكصد.

MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

103

ربعاالعوامل الموؤكسدة والعوامل المختزلة

)Oxidizing Agents and Reducing Agents(

واالختزال، التاأكصد بتفاعالت وثيقا ارتباطا المختزل والعامل الموؤكصد العامل مفهوما يرتبط

ف اإلى هذين المفهومين، تاأمل معادلة التفاعل التالي، ثم اأجب عن االأصئلة التي تليها: وللتعر

Ni + Pb2+ Pb + Ni2+

• اأي الذرات تاأكصدت؟ واأيها اختزلت؟• اكتب اأنصاف تفاعالت التاأكصد واالختزال.

• ما المادة التي اأعطت االإلكترونات للذرة التي اختزلت؟• ما المادة التي اأخذت االإلكترونات من الذرة التي تاأكصدت؟

لحل

د عدد التاأكصد لكل ذرة في كل من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة. 1- نحد

MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

د اأي الذرات تاأكصد، واأيها اختزل من خالل التغير في اأعداد التاأكصد، كما هو مبين: 2- نحد

3- نجد اأن عدد تاأكصد ذرة المنغنيز قد نقس بمقدار 2 )+4 اإلى +2(؛ اأي اأنها اختزلت. بينما

ازداد عدد تاأكصد الكلور بمقدار 1 )-1 اإلى صفر(، اأي اأنها تاأكصدت.

-2 +4صفر 1+ 1- 2+ 1- 1+ 2-

4+ نقصان يف عدد التاأكصد )اختزال( 2+

1- زيادة يف عدد التاأكصد )تاأكصد( صفر

MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

ة التي تاأكصدت والذرة التي اختزلت في كل من المعادالت االآتية:د الذر حد

2 Al + 6 HCl 2 AlCl3 + 3 H2

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

Fe2O3 + 3 C 2 Fe + 3 CO

104

وعلى الرغم من اأن التاأكصد اأو االختزال يحدث لذرة واحدة في المركب اأو االأيون متعدد الذرات، اإال

اأن كامل المركب اأو االأيون يعد العامل الموؤكصد اأو العامل المختزل وليس الذرة فقط.

اإلى صفر( عن طريق اكتصاب اأيون الرصاس قد اختزل )نقس عدد تاأكصده من +2 اأن تالحظ

عامال النيكل يصمى لذا االختزال؛ حدوث في النيكل تصبب فقد وبالتالي النيكل، من اإلكترونين

مختزال، كما اأن النيكل قد تاأكصد ) زاد عدد تاأكصد الذرة من صفر اإلى +2(، واأن اأيون الرصاس قـد

كصب خالل من التاأكصد حدوث في تصبب

االإلكترونات التي فقدتها ذرة النيكل؛ لذا يصمى

اأيون الرصاس عامال موؤكصدا، بناء على ما صبق

لتي لمادة باأنه المختزل العامل تعريف يمكن

لمادة هو الموؤكصد والعامل الإلكترونات، تفقد

التاأكصد تفاعل في الإلكترونات هذه تكصب لتي

يتاأكصد، اأن العامل المختزل واالختزال، الحظ

التفاعل، خالل يختزل الموؤكصد العامل واأن

الصكل )3- 5(.

فصر مختزل؟ لعامل اأم موؤكصد لعامل التالية التفاعالت اأنصاف حدوث يحتاج هل

اإجابتك.Na Na+ + e-

Fe3 + + e- Fe2+

O2 + 4 H+ + 4e- 2 H2O

الصكل )3- 5(: العامل الموؤكصد والعامل المختزل.

e-e-A

B B

A

e-e-

تاأكصد )المادة A تفقد

االإلكترونات(

اختزال )المادة B تكصب

االإلكترونات(

تاأكصد

اختزال

عامل مختزل

عامل موؤكصد

مثال )4(

د كال من العامل الموؤكصد والعامل المختزل. في معادلة التفاعل التالي، حد

Mg + CuCl2 MgCl2 + Cu

لحل

1- نحدد اأعداد التاأكصد لجميع الذرات في المواد المتفاعلة والناتجة.

Mg + CuCl2 MgCl2 + Cuصفر 2+ 1- -1 +2صفر

2-

2+

105

2- نالحظ اأن عدد تاأكصد المغنيصيوم زاد بمقدار 2 )من صفر اإلى +2(، اإذن فقد تاأكصد، وبالتالي

المغنيصيوم هو العامل المختزل.

3- كما نالحظ اأن عدد تاأكصد اأيون النحاس نقس بمقدار 2 ) من +2 اإلى صفر(، اإذن فقد اختزل،

(II) فاإن كلوريد النحاس ،CuCl2 (II) وبما اأن اأيون النحاس جزء من مركب كلوريد النحاس

هو العامل الموؤكصد.

حدد العامل الموؤكصد والعامل المختزل في كال التفاعلين االآتيين:

2 NO + O2 2 NO2

Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2

ويختلف صلوك المادة كعامل موؤكصد اأو كعامل مختزل حصب طبيعة المواد التي تتفاعل معها،

فهناك مواد قد تصلك كعامل موؤكصد في تفاعل كيميائي، بينما تصلك كعامل مختزل في تفاعل اآخر.

د صلوك الهيدروجين كعامل موؤكصد، اأو كعامل مختزل في كال التفاعلين االآتيين: حد

2 Na + H2 2 NaH

H2 + Cl2 2 HCl

وتوصف تفاعالتها، معظم في مختزلة كعوامل اأو موؤكصدة كعوامل تصلك مواد هناك اأن اإال

العوامل بعس يصم قوية، والجدول )3- 1(، اأو عوامل مختزلة موؤكصدة باأنها عوامل المواد هذه

الموؤكصدة والعوامل المختزلة االأكثر صيوعا.

عومل مختزلةعومل موؤكصدة

جزيئات العناصر ذات الكهرصلبية العالية، مثل:

.O3 ، F2 ، O2 ، Cl2

.Na ، Mg ، Al ، Zn :الفلزات النصيطة، مثل

المركبات واالأيونات متعددة الذرات والمحتوية

على ذرات ذات اأعداد تاأكصد عالية، مثل:

MnO4-

، CrO42-

، Cr2O72-

، HNO3 ، HClO4

بعس هيدرات الفلزات واأصباه الفلزات، مثل:

.NaBH4 ، LiAlH4

الجدول )3- 1(: بعس العوامل الموؤكصدة والعوامل المختزلة الصائعة.

المعلومات الواردة في الجدول ليصت للحفظ.

106

وتجــدر االإصارة اإلى وجود مــواد قد تصلك في بعس الحاالت كعامل موؤكصد وعامل مختزل في

التفاعل نفصه، وهو ما يصمى بالتاأكصد والختزل لذتي (Autoxidation-Reduction)،كما هو موصح

في المثال االآتي:

د كال من العامل الموؤكصد والعامل المختزل في المعادلتين االآتيتين: حد

2 OH- + Br2 BrO- + Br- + H2O

2 H2O2 2 H2O + O2

مثال )5(

حدد العامل الموؤكصد والعامل المختزل في التفاعل االآتي:

Cl2 + 2 OH- Cl- + ClO- + H2O

لحل

د اأعداد التاأكصد لجميع الذرات في المواد المتفاعلة والناتجة. 1- نحد

Cl2 + 2 OH- Cl- + ClO- + H2O

عدد زاد حيث تاأكصده. عدد في تغير حدث الذي الوحيد العنصر هو الكلور اأن نالحظ -2

-ClO، اإذن فالكلور قد تاأكصد )عامل مختزل(. بينما تاأكصده بمقدار 1 )صفر اإلى +1( في

اأيصا قد اختزل )عامل اإذن فالكلور ،Cl- اإلى -1( في تاأكصده بمقدار 1 )صفر نقس عدد

موؤكصد(، كما يظهر في المعادلة:

3- بما اأن الكلور هو العامل الموؤكصد، وفي الوقت نفصه هو العامل المختزل، اإذن فقد حدث

تفاعل تاأكصد واختزال ذاتي للكلور.

صفر 2- 1+ 1+ 2- 1+ 2-1-

صفر نقس يف عدد التاأكصد/اختزال )عامل موؤكصد( 1-

صفر زيادة يف عدد التاأكصد/تاأكصد )عامل خمتزل( 1+

Cl2 + 2 OH- Cl- + ClO- + 2 H2O

107

خامساموازنة معدالت التأكسد واالختزال

)Balancing Oxidation Reduction Equations(

عرفت اأن المعادالت الكيميائية تصتخدم للتعبير عن التفاعالت الكيميائية، ولما لهذه المعادالت

كتابة تعلمت وقد موزونة. كتابتها من بد فال الكيميائية، الحصابات في خصوصا بالغة اأهمية من

المعادلة الكيميائية ووزنها بطريقة المحاولة والخطاأ، التي تقوم على محاولة الوصول اإلى توازن بين

:المواد المتفاعلة والناتجة بهدف تحقيق كل من قانوني

1- حفظ لمادة

اأن تكون اأعداد الذرات واأنواعها في المواد المتفاعلة مصاوية الأعداد الذرات واأنواعها في المواد

الناتجة.

2- حفظ لصحنة

اأن يكون المجموع الجبري للصحنات الكهربائية في المواد المتفاعلة مصاويا للمجموع الجبري

للصحنات الكهربائية في المواد الناتجة.

بالرجوع اإلى بعس الكتب العلمية المتوافرة في مكتبة المدرصة، اأو باصتخدام الصبكة

ثم ذاتي، واختزال تاأكصد تفاعالت تمثل اأخرى معادالت عن ابحث االإلكترونية،

ناقصها مع زمالئك في الصف.

ويمكنك االصتعانة بالكلمات المفتاحية التالية في البحث عبر الصبكة االإلكترونية:

Autoxidation_ Reduction Reactions, Disproportionation Reactions ..........

وازن المعادلة التالية بطريقة المحاولة والخطاأ.

KClO3 KCl + O2

108

اأنها اإال المعادالت، تفيد في موازنة عدد كبير من المحاولة والخطاأ اأن طريقة الرغم من وعلى

اأخرى اصتخدام طريقة المعقدة؛ لذا ال بد من التاأكصد واالختزال ال تصلح لموازنة بعس معادالت

ف هنا على طريقة نصف التفاعل )االأيون واالإلكترون( لموازنة هذا النوع من المعادالت، وصوف تتعر

في موازنة معادالت التاأكصد اختزال.

)Half-Reaction Method( 1- طريقة نصف لتفاعل

تعد هذه الطريقة من الطرق المهمة في موازنة معادالت التاأكصد واالختزال، وتتصمن قصمة

التفاعل تفاعل )نصف تفاعل تاأكصد ونصف تفاعل اختزال(، ثم موازنة نصفي

التفاعل اإلى نصفي

على للحصول الطرفين، بين االإلكترونات عدد مصاواة بعد جمعهما ثم ومن حده، على كل

المعادلة الكلية الموزونة للتفاعل، كما هو موصح في المثال االآتي:

مثال )6(

وازن المعادلة التالية بطريقة نصف التفاعل.

Ag+ + Zn Ag + Zn2+

لحل

تفاعل هما:1- بمقارنة المواد المتفاعلة والناتجة نقصم التفاعل اإلى نصفي

Zn Zn2+

Ag+ Ag

التفاعل. وذلك لتحقيق قانون حفظ المادة.2- نوازن اأعداد الذرات في كل من نصفي

Zn Zn2+

Ag+ Ag

لذا معادلة؛ كل في المناصب للطرف اإلكترونات باإصافة وذلك الكهربائية الصحنة نوازن -3

نصيف -2e اإلى المواد الناتجة في نصف التفاعل االأول، كما نصيف -1e اإلى المواد المتفاعلة

يصاوي المعادلتين كلتا طرفي على الصحنة مجموع يصبح حتى الثاني، التفاعل نصف في

صفرا.

Zn Zn2+ + 2e-

Ag+ + e- Ag

4- للحصول على المعادلة الكلية الموزونة، يجب اأن يكون عدد االإلكترونات المفقودة في نصف

109

التاأكصد مصاويا لعدد االإلكترونات المكتصبة في نصف تفاعل االختزال؛ لذا نصرب تفاعل

نصف تفاعل االختزال بالرقم 2، ثم نقوم بجمع المعادلتين على النحو االآتي:

نصف تفاعل التاأكصد

نصف تفاعل االختزال

Zn + 2 Ag+ Zn2+ + 2 Ag

وازن المعادلتين التاليتين بطريقة نصف التفاعل.

Al + Cu2+ Al3+ + Cu

I2 + S2O32- I- + S4O6

2-

Zn Zn2+ + 2e-

2 / (Ag+ + e- Ag)

ت بصهولة دون ظهور اأثر للوصط الذي يحدث فيه التفاعل. الحظ اأن موازنة المعادالت الصابقة تم

والمعروف اأن عددا كبيرا من التفاعالت الكيميائية تحدث في المحاليل المائية في وصط حمصي اأو

قاعدي. فكيف توؤثر حموصة اأو قاعدية الوصط في خطوات الموازنة؟ هذا ما صوف تعرفه في البند

االآتي:

2- موزنة لمعادالت في وصط حمصي

اأصاصيا في عند حدوث تفاعالت التاأكصد واالختزال في وصط حمصي، يلعب الماء دورا

+H الموجودة في المحلول. فكيف تتم عملية الموازنة بطريقة نصف التفاعل، وكذلك اأيونات

موازنة المعادلة في وصط حمصي؟ لتتعرف ذلك. ادرس المثال االآتي:

مثال )7(

وازن المعادلة التالية بطريقة نصف التفاعل في وصط حمصي.

H2C2O4 + MnO4- CO2 + Mn2+

لحل

تفاعل نصف اأحدهما يمثل نصفين؛ اإلى التفاعل م نقص والناتجة، المتفاعلة المواد بمقارنة -1

التاأكصد، واالأخر نصف تفاعل االختزال.

110

MnO4- Mn2+

H2C2O4 CO2

2- نوازن كل نصف تفاعل وفق الخطوات التالية التي نطبقها على نصف التفاعل االأول:

اأ ( نوازن ذرات العناصر ما عدا الهيدروجين واالأكصجين. ونجد هنا اأن عدد ذرات المنغنيز

متصاو على الطرفين.MnO4

- Mn2+

اإلى اأكصجين ناقصة باإصافة جزيء ماء مقابل كل ذرة نوازن ذرات االأكصجين وذلك ب (

الطرف الذي يعاني النقس؛ لذا نصيف 4 جزيئات ماء اإلى المواد الناتجة.

MnO4- Mn2+ + 4 H2O

+H مقابل كل ذرة هيدروجين جـ ( نوازن ذرات الهيدروجين، وذلك باإصافة اأيون هيدروجين

اإلى H+هيدروجين اأيونات ثمانية نصيف لذا النقس؛ يعاني الذي الطرف اإلى ناقصة

المواد المتفاعلة.

MnO4- + 8 H+ Mn2+ + 4 H2O

د ( نـوازن الصحنـة الكهربائيـة، وذلـك باإصافـة عـدد مـن االإلكترونـات اإلـى اأحـد طـرفـي

اأن الجانبين. وبما للصحنات متصاويا على الجبري المجموع يصبح المعادلة، بحيث

نصيف ،2+ الناتجة = وللمواد ،7+ المتفاعلة = للمواد الكهربائية الصحنة مجموع

تمثل موزونة، معادلة على نحصل وبالتالي المتفاعلة، المواد اإلى اإلكترونات خمصة

نصف التفاعل االأول.

MnO4- + 8 H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O

3- نطبق الخطوات الصابقة على نصف التفاعل الثاني كاالآتي:

موازنة الذرات عدا الهيدروجين واالأكصجين:

موازنة االأكصجين عن طريق اإصافة الماء:

: H+ موازنة الهيدروجين عن طريق اإصافة

موازنة الصحنة عن طريق اإصافة اإلكترونات:

H2C2O4 2 CO2

H2C2O4 2 CO2

H2C2O4 2 CO2 + 2 H+

H2C2O4 2 CO2 + 2 H+ + 2e-

111

لعدد اأن يكون مصاويا التاأكصد يجب تفاعل المفقودة في نصف االإلكترونات اأن عدد بما -4

تبادليا التفاعالت اأنصاف بصرب نقوم االختزال، تفاعل نصف في المكتصبة االإلكترونات

باإعداد االإلكترونات في كل منهما، فنصرب نصف التفاعل الثاني بالرقم )2(، بينما نصرب

نصف التفاعل االأول بالرقم )5(.

2 / (MnO4- + 8 H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O)

5 / (H2C2O4 2 CO2 + 2 H+ + 2e-)

التفاعل للحصول على المعادلة الموزونة، حيث يتم حذف االإلكترونات وبعس 5- نجمع نصفي

المواد المصتركة في طرفي المعادلة.

2 MnO4- + 16 H+ + 10e- 2 Mn2+ + 8 H2O

5 H2C2O4 10 CO2 + 10 H+ + 10e-

2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H+ 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O

6 H+

حفظ المادة وحفظ الصحنة الحظ اأن طريقة الموازنة تتم بخطوات محددة توؤدي اإلى تحقيق قانوني

في المعادلة النهائية. كيف يمكنك التاأكد من ذلك؟

د كل من وازن كال من المعادلتين التاليتين بطريقة نصف التفاعل في وصط حمصي، ثم حد

العامل الموؤكصد والعامل المختزل في كل منهما.

Cr2O72- + C2H6O Cr3+ + C2H4O

Zn + NO3- Zn2+ + NH4

+

H+

H+

3- موزنة لمعادالت في وصط قاعدي

تتــم موازنــة المعادالت فــي الوصط القاعــدي بالخطــوات نفصها المصتخدمــة في الوصط

المعادلة النهائية الموزونة الحمصي، ثم يصاف عدد من اأيونات الهيدروكصيد (-OH) اإلى طرفي

+H. ولتوصيح هذه الطريقة. ادرس المثال االآتي:للتعادل مع اأيونات

112

مثال )8(

وازن المعادلة التالية بطريقة نصف التفاعل في وصط قاعدي:

Zn + HgO ZnO22- + Hg

لحل

1- بعد موازنة المعادلة بالخطوات نفصها المصتخدمة في الوصط الحمصي، نحصل على المعادلة

الكلية الموزونة:

Zn + HgO + H2O ZnO22- + Hg + 2 H+

2- بما اأن هذا التفاعل يتم في وصط قاعدي؛ لذا نقوم بالخطوات االآتية:

المعادلة، وبما اأن +H ، اإلى طرفي

يصاوي عدد اأيونات OH-

اإصافة عدد من اأيونات اأ (

. 2OH-+2H نقوم باإصافة

المعادلة تحتوي

Zn + HgO + H2O + 2 OH- ZnO22- + Hg + 2 H+ + 2 OH-

على للحصول المعادلة، من نفصه الطرف في الموجودة H+و OH-

اأيونات جمع ) ب

جزيئات الماء.

Zn + HgO + H2O + 2 OH- ZnO22- + Hg + 2 H2O

حذف جزيئات الماء المصتركة بين الطرفين، للحصول على المعادلة الكلية الموزونة جـ (

في وصط قاعدي.

Zn + HgO + 2 OH- ZnO22- + Hg + H2O

حفظ المادة وحفظ الصحنة.تاأكد من صحة المعادلة الموزونة من خالل تطبيق قانوني

وازن كال من المعادلتين التاليتين بطريقة نصف التفاعل في وصط قاعدي، ثم حدد كل من

العامل الموؤكصد والعامل المختزل في كل منهما.

Cr2O3 + ClO- CrO42- + Cl-

S2- + I2 SO42- + I-

OH-

OH-

113

ح المقصود بكل من: وص - 1

التاأكصد، عدد التاأكصد للمركبات االأيونية، العامل المختزل، التاأكصد واالختزال الذاتي.

صع دائرة حول رمز االإجابة الصحيحة في كل مما ياأتي: - 2

01 عدد تاأكصد الهيدروجين يصاوي -1 في المركب:

02 عدد تاأكصد االأكصجين يصاوي +2 في المركب:

Na2O CO2جـ ( د (

03 عدد تاأكصد Bi في NaBiO3 يصاوي:

3 - + 3اأ ( + 5ب ( - 5جـ ( د (

HNO2 NO3)، فاإن عدد 04 عند موازنة نصف التفاعل التالي في وصط حمصي (-

موالت االإلكترونات الالزمة لموازنة الصحنة الكهربائية يصاوي:

1 2اأ ( 3ب ( 4جـ ( د (

H2O HClاأ ( NaHب ( HFجـ ( د (

ما عدد تاأكصد العنصر الذي تحته خط في كل من الصيغ االآتية: - 3

MgCO3 ، SnO32-

، H2SbCl6- ، HNO3

05 العامل المختزل هو:

O2F2 OF2اأ ( ب (

المادة التي تكصب االإلكترونات في تفاعالت التاأكصد واالختزال.

المادة التي تحوي الذرة التي يزداد عدد تاأكصدها.

المادة التي تختزل في تفاعالت التاأكصد واالختزال.

المادة التي تتصبب في حدوث التاأكصد.

اأ (

ب (

جـ (

د (

114

حدد كال من العامل الموؤكصد والعامل المختزل في كل من المعادالت االآتية: - 4

2 Al + Fe2O3 2 Fe + Al2O3

Cl2 + 2 NaBr 2 NaCl + Br2

2 FeCl3 + SnCl2 2 FeCl2 + SnCl4

وازن نصفي التفاعلين التاليين بطريقة نصف التفاعل: - 5

BiO3- Bi3+

I2O5 I2

د كال من العامل الموؤكصد والعامل المختزل وازن المعادالت التالية بطريقة نصف التفاعل، ثم حد - 6

في كل منها:

PbS + H2O2 PbSO4 + H2O

MnO4- + ClO2

- MnO2 + ClO4-

I2 IO3- + I-

H+

OH-

H+

H+

OH-

115

• تصتقصي اأنواع الخاليا الكهركيميائية.• تبني بصكل اآمن خلية غلفانية وتحدد مكوناتها.

• ترتب كال من العوامل الموؤكصدة والعوامل المختزلة في جدول وفق قيم جهود االختزال المعيارية.

• تكتب اأنصاف تفاعالت الخاليا الكهركيميائية، وتحصب جهد الخلية وفق معادلة نيرنصت. وتربطه بمعادلة نيرنصت.

للتفاعل الكهركيميائي

• تصتنتج االتجاه التلقائي

• تتنباأ بنواتج التحليل الكهربائي لمصاهير المركبات االأيونية ومحاليلها.الفلزات تنقية الكهربائي، الطالء الكهركيميائية: للتفاعالت العملية التطبيقات تصتقصي •

واصتخالصها.

• تصتقصي التطبيقات العملية للخاليا الكهركيميائية واأهميتها في الحياة.

2الفصل الثينمن صريط كتفاعل تلقائيا، يحدث بعصها اأن نجد واالختزال، التاأكصد تفاعالت دراصة عند

المغنيصيوم مع حمس الهيدروكلوريك المخفف، حيث نالحظ حدوث تفاعل صريع يرافقه تصاعد

الهيدروجين غازي اإلى الماء يتحلل ال بينما االأنبوب. حرارة درجة وارتفاع الهيدروجين، غاز

واالأكصجين بصكل تلقائي؛ واإنما تحت تاأثير فرق جهد كهربائي عال، ووجود مادة اأيونية ذائبة فيه. اإن

هذين التفاعلين هما تفاعال تاأكصد واختزال، ولكن اأحدهما يحدث بصكل تلقائي )دون دفع خارجي؛

)ال يحدث اإال بتاأثير طاقة خارجية كالطاقة اأي اصتخدام طاقة خارجية الإحداثه(، بينما الثاني غير تلقائي

الكهربائية؟ وما بالطاقة التلقائية التلقائية وغير التاأكصد واالختزال تفاعالت الكهربائية(. فما عالقة

دورها في الخاليا الكهركيميائية؟ وما اأنواع هذه الخاليا؟

م الخاليا الكهركيميائية اإلى نوعين: الخاليا الغلفانية التي تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية تقص

فيها يتم التي الكهربائي التحليل وخاليا كهربائية، طاقة اإلى التلقائية واالختزال التاأكصد لتفاعالت

اإحداث تفاعالت تاأكصد واختزال غير تلقائية باصتخدام الطاقة الكهربائية. فمم تتركب هذه الخاليا؟

وما عالقة الخاليا الغلفانية بجدول جهود االختزال المعيارية؟ وكيف نصتخدم الجدول للتنبوؤ بتفاعالت

التاأكصد واالختزال التلقائية؟ هذا ما صوف تعرفه خالل هذا الفصل.

ويتوقع منك بعد درصة هذ لفصل أن:

اخلالي الكهركيميئية

116

اخلالي الغلفنية )Galvanic Cells( أوال

للخاليا الغلفانية تطبيقات واصعة في حياتنا؛ اإذ اإن البطاريات باأنواعها المختلفة، التي تقوم على

اإنتاج الطاقة الكهربائية من تفاعالت التاأكصد واالختزال، ما هي اإال خاليا غلفانية، فمم تتكون هذه

الخاليا؟ وكيف يمكنها اإنتاج الكهرباء من تفاعالت التاأكصد واالختزال؟

عند وصع صفيحة خارصين Zn في كاأس تحتوي على محلول كبريتات النحاسCuSO4 (II)، نالحظ

ب طبقة صوداء على صفيحة الخارصين، كما هو مبين في الصكل )3- 6(. ترص

ادرس هذا الصكل جيدا، ثم اأجب عن الصوؤالين االآتيين:

• ما المادة المترصبة على صفيحة الخارصين؟• اكتب معادلة كيميائية تمثل التفاعل الحادث.

مائي محلول في الخارصين من صفيحة وصع عند اأنه الحظ

+Cu2، يحدث تفاعل تاأكصد واختزال بصورة يحوي اأيونات النحاس

اأيونات تختزل بينما ،Zn2+مكونا الخارصين يتاأكصد حيث تلقائية،

النحاس لتعطي فلز النحاس نتيجة النتقال االإلكترونات من الخارصين

اإلى اأيونات النحاس.

ويمكن تمثيل التفاعل الحادث بالمعادلة االأيونية االآتية:

Zn (s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu (s)

بد من فصل نصف للقيام بذلك ال الكهربائية؟ الطاقة التفاعل الإنتاج كيف يمكن توظيف هذا

ن كل منهما من قطب فلزي، تفاعل التاأكصد عن نصف تفاعل االختزال في وعائين منفصلين، يتكو

ومحلول كهرلي، ولحدوث تفاعل تاأكصد واختزال ال بد من وصل القطبين بطريقة تصمح لالإلكترونات

االأيونات عبر موصل تنتقل بينما )االأصالك(، االآخر عبر موصل خارجي اإلى اأحدهما باالنتقال من

يكـون قـد اأو )3-7/اأ(، الصـكل ،مصـامي حاجـز عـن عبـارة الموصـل هـذا يكـون وقد داخلي،

مثل الأمالح، الأحد مصبع محلول على يحتوي U حرف صكل على أنبوب عن عبارة وهي ة، ملحيـ قنطـرة

ملح KCl، الصكل )3-7/ب(، ويعمل هذا الموصل على اإكمال الدارة الكهربائية عن طريق انتقال

االأيونات في المحاليل، ولكن دون اختالطها.

الصـــكــل )3-6(: الـتــفـاعـــل

خارصين صفيحة بين التلقائي

.(II) ومحلول كبريتات النحاس

117

ذ النشاط )٣-1(. ف مكوناتها نف ولبناء خلية غلفانية وتعر

الخلية الغلفانيةنشاط )٣-١(

الأدوات والمواد المطلوبة

شفيحة من النحاس، شفيحة من الخارشين، محلول كبريتات النحاس)CuSO4 )II بتركيز 1مول/

بتركيز 1مول/لتر، محلول مشبع من كلوريد البوتاشيوم ZnSO4 لتر، محلول كبريتات الخارشين

على شكل KCl، كاأس زجاجية شعة 250 مل )عدد 2(، اأشالك توشيل، فولتميتر، اأنبوب زجاجي

حرف U، قطن، ميزان حشاس.

الخطوات

النحاس والخارشين بدقة قبل تركيب الخلية.1- قس كتلة كل من شفيحتي

ر القنطرة الملحية وذلك من خالل شب محلول كلوريد البوتاشيوم KCl في اأحد طرفي 2- حش

خلو من تاأكد الآخر. الطرف من بالخروج المحلول يبداأ حتى بحذر، الزجاجي الأنبوب

الأنبوب تماما من فقاعات الهواء، ثم اأغلق طرفيه بالقطن.

الأقطاب وشل مراعاة مع )٣-8/ب(. الشكل في موشح هو كما الغلفانية الخلية ب رك -٣

بالفولتميتر، بحيث يعطي قراءة موجبة. وفي حال كانت القراءة شالبة، اعكس وشل الأقطاب.

فهما بحذر، ثم قس كتلة كل منهما ة نشف شاعة، ثم افشل الشفيحتين، جف ٤- اترك الخلية مد

من جديد، ماذا تالحظ؟

• اكتب اأنشاف التفاعالت الحادثة عند كل قطب، ثم اكتب المعادلة الكلية.د كال من المشعد والمهبط في الخلية. • حد

)ب() اأ (الشكل )٣- 7(: اأجزاء الخلية الغلفانية.

2e-2e-

Cu Cu2+ ZnZn2+

SO42-

SO42-

K+ Cl-

Zn2+

SO42-SO4

2-

2e-

Zn

2e-

Cu Cu2+

فولتميتر

قنطرة ملحية قطب قطب خارشين

نحاس

قطب

قطب نحاسخارشين

فولتميتر

حاجز مشامي

118

• اأي الصفيحتين )Zn اأم Cu( تمثل القطب الصالب؟ واأيهما تمثل القطب الموجب؟• ما اتجاه حركة االإلكترونات عبر االأصالك؟

• ما الهدف من اصتخدام القنطرة الملحية؟

واأيونات الخارصين بين تلقائي واختزال تاأكصد تفاعل يحدث الغلفانية، الخلية اإغالق عند

النحاس )مصابه لما حدث في الكاأس )صكل )3- 7(( دون تماس مباصر بينهما، حيث يحدث نصف

Zn تفاعل التاأكصد ونصف تفاعل االختزال في وعائين منفصلين؛ اإذ تتاأكصد بعس ذرات الخارصين

+Zn2 تنتصر في المحلول. وبما اأن هناك ميال كبيرا لذرات ل اإلى اأيونات بفقدها االإلكترونات لتتحو

الخارصين الإعطاء االإلكترونات الأيونات النحاس، فاإن هذا الميل يدفع االإلكترونات للتحرك من قطب

الخارصين )القطب الصالب( عبر االأصالك اإلى قطب النحاس )القطب الموجب(، حيث تعمل على

Cu تترصب على اإلى ذرات متعادلة الموجودة في المحلول وتحولها Cu2+

النحاس اأيونات اختزال

القطب. ويمكن توصيح التفاعالت الحادثة في الخلية من خالل المعادلتين االآتيتين:

نصف تفاعل التاأكصد/ المصعد

نصف تفاعل االختزال/ المهبط

التفاعل:ويمكن تمثيل معادلة التفاعل الكلي الحاصل بجمع نصفي

Zn (s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu (s)

في Cu2+

+Zn2، وتركيز اأيونات النحاس ولكن، ماذا تتوقع اأن يحدث لتركيز اأيونات الخارصين

محلوليهما مع اصتمرار التفاعل؟

+Cu2 نتيجة الختزالها، عن تركيز اأيونات صيوؤدي اصتمرار التفاعل اإلى نقس تركيز اأيونات النحاس

+Zn2 عن تركيز اأيونات SO4 في محلول نصف خلية النحاس، بينما يزيد تركيز اأيونات الخارصين

2-

SO4 في محلول نصف خلية الخارصين نتيجة لتاأكصد ذرات الخارصين، مم يصبب اختالال في 2-

الخلية؛ لذا تعمل القنطرة الملحية على موازنة الصحنة الكهربائية في في كل من نصفي

التوازن الكهربائي

الموجودة في القنطرة الملحية على حفظ التعادل الكهربائي في نصف Cl- المحاليل، اإذ تعمل اأيونات

في القنطرة الملحية على K+

+Zn2 الزائدة فيها، وتعمل اأيونات خلية الخارصين، وذلك بمعادلة اأيونات

SO4 الزائدة.2-

حفظ التعادل الكهربائي في نصف خلية النحاس وذلك بمعادلة اأيونات

تاأكصد تفاعل فيها يحدث كهركيميائية خلية باأنها الغلفانية الخلية تعريف يمكن صبق، ما على بناء

وختزل تلقائي يوؤدي إلى إنتاج تيار كهربائي.

Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e-

Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)

119

مثال )1(

اإذا علمت اأن التفاعل التالي يحدث بصورة تلقائية.

Sn (s) + 2 Ag+ (aq) Sn2+ (aq) + 2 Ag (s)

1- اكتب نصفي تفاعل التاأكصد واالختزال.

2- وصح اتجاه صريان االإلكترونات عبر االأصالك، واتجاه حركة االأيونات الصالبة عبر القنطرة

الملحية في الخلية الغلفانية التي يحدث فيها التفاعل الصابق.

لحل

م التفاعل اإلى نصف تفاعل تاأكصد، ونصف تفاعل اختزال. 1- نقص

نصف تفاعل التاأكصد/ المصعد

نصف تفاعل االختزال/ المهبط

نجد التفاعل، نصفي دراصة خالل من -2

وبالتالي يتاأكصد، Sn القصدير قطب اأن

الصالب( )القطب المصعد هو يكون

اأيونات تختزل بينما الغلفانية، الخلية في

الفصة قطب فاإن وبالتالي ،Ag+الفصة

وبذلك الموجب(، )القطب المهبط هو

الخارجية الدارة في االإلكترونات تتحرك

Sn (s) Sn2+ (aq) + 2e-

2 Ag+ (aq) + 2e- 2 Ag (s)

2e-2e-

2 Ag 2 Ag+ SnSn2+

2 NO3-

NO3-

K+ Cl-

فولتميتر

قنطرة ملحية

قطب

Snقطب

Ag

خلية غلفانية تعتمد على التفاعل االآتي:

Cd (s) + Pb2+ (aq) Cd2+ (aq) + Pb (s)

1- اكتب نصفي تفاعل التاأكصد واالختزال.

2- حدد اتجاه حركة االإلكترونات عبر الدارة الخارجية.

3- حدد اتجاه حركة كل من االأيونات الصالبة والموجبة عبر القنطرة الملحية.

Cd و Pb ؟4- ماذا تتوقع اأن يحدث لكتلة كل من قطبي

)االأصالك( من المصعد )قطب القصدير(، اإلى المهبط )قطب الفصة(، بينما تتحرك االأيونات

الصالبة عبر القنطرة الملحية اإلى نصف خلية القصدير.

120

جهد اخللية الغلفنية )Galvanic Cell Potential( ثانيا

تعرفت اإلى الخلية الغلفانية، وعرفت اأن االإلكترونات تتحرك عبر االأصالك من المصعد اإلى المهبط،

ولكن، ما الذي يصبب حركة االإلكترونات؟ وما الذي تمثله قراءة الفولتميتر؟

ك من القطب الصالب )المصعد( ينتج التيار الكهربائي في الخلية الغلفانية نتيجة دفع االإلكترونات للتحر

اإلى القطب الموجب )المهبط( عبر االأصالك، وتصمى القوة المصوؤولة عن دفع االإلكترونات للتحرك

عبر االأصالك بالقوة الدافعة الكهربائية للخلية، وتقاس بوحدة الفولت.

لقطبين بين لكهربائي لجهد لفرق قيمة أكبر باأنها للخلية الكهربائية الدافعة القوة تعريف ويمكن

( مقياصا للقوة الدافعة للتفاعل فيها، وقد لوحظ اأن قيمة للخلية

E( في لخلية لغلفانية، ويعد جهد الخلية

اإن التفاعل في المشاركة الغازات وشغوط الأيونات، تراكيز بتغير تتغير اإذ ثابتة؛ غير الخلية جهد

اصـتخدامها كمرجـع، قيم يمكن الحـرارة؛ لذا ولغايات الحصول على تتاأثر بدرجة وجـدت، كمـا

فقد تم اختيار ظــروف مــوحدة لقيــاس جـهـد الخليــة تعـرف بالظـروف المعياريـة ) تركيـز 1مـول/

لتر لالأيونـات، 1 س.جـ للغازات، ودرجة حرارة 25°س (، ويصار لجهد الخلية عند هذه الظروف

.)للخلية

E°( بالجهد المعياري

اإن جهد الخلية يعتمد على ميل نصف تفاعل التاأكصد، وميل نصف تفاعل االختزال للحدوث،

ويمكن التعبير عن ميل التفاعل في قطب معين للحدوث بما يصمى جهد القطب )E(، ويمكن قياصه

(، يمثـل ميـل نصـف تفاعـل التاأكصـد للحـدوث، تاأكصد

E ( بوحدة الفولت. فجهـد التاأكصـد للقطـب

(، يمثل ميل نصف تفاعل االختزال للحدوث، وبالتالي فاإن جهد الخلية، اختزال

E ( وجهـد االخـتزال

الخلية. يمثل مجموع جهد التاأكصد وجهد االختزال لقطبي

التاأكصد )للمصعد(E +

االختزال )للمهبط( E =

للخليةE :اأي اأن

وتقاس جهود االأقطاب عادة عند الظروف المعيارية، ويرمز لها بالرمز °E، وبالتالي فاإن:

التاأكصد )للمصعد(E° +

)للمهبط( االختزال

E° = للخلية

E°

التاأكصد للحدوث في قطب معين هو عكس ميل اأن ميل نصف تفاعل اإلى وتجدر االإصارة هنا

نصف تفاعل االختزال للحدوث للقطب نفصه، فمثال، اإذا كان ميل نصف تفاعل االختزال في قطب

الفصة يصاوي 0.8 فولت، فاإن ميل نصف تفاعل التاأكصد، يصاوي - 0.8 فولت.

121

ولهذا يمثل التفاعل على القطب كما ياأتي:

0.8 فولت =

اختزالE°

تمثل ميل التفاعل التالي للحدوث:تاأكصد

E° والذي نصتنتج منه اأن

- 0.8 فولت =

تاكصدE°

بناء على ما صبق يمكن تمثيل جهد الخلية على النحو االآتي:

اختزال )للمصعد(

E° -)للمهبط(

اختزال

E° = للخلية

E°

اأي اأن جهد الخلية يمثل الفرق بين جهدي االختزال لقطبي الخلية.

مثال )2(

اأنه يمكن تمثيل التفاعل الحادث في الخلية الغلفانية المكونة من نصف خلية الحديد اإذا علمت

ونصف خلية النحاس بالمعادلة االآتية:

Fe (s) + Cu2+ (aq) Fe2+ (aq) + Cu (s)

احصب جهد الخلية المعياري )°E(، علما باأن جهد االختزال المعياري لقطب النحاس يصاوي

0.34 فولت، بينما جهد االختزال المعياري لقطب الحديد يصاوي - 0.44 فولت.

لحل

ل يصك وبالتالي النحاس، الأيونات الحديد واختزال لذرات تاأكصد المعادلة حدوث من نالحظ

الغلفانية. ولحصاب جهد النحاس المهبط في الخلية بينما يصكل قطب قطب الحديد المصعد،

الخلية نطبق العالقة االآتية:

اختزال )للمصعد(

E° -)للمهبط(

اختزال

E° = للخلية

E°

)0.44 -( - 0.34 =

= 0.78 فولتللخلية

E°

Ag+ (aq) + e- Ag (s)

Ag (s) Ag+

(aq) + e-

122

قطب الهيدروجني املعيريثالثا )Standard Hydrogen Electrode(

لذا الخلية؛ لقطبي االختزال التاأكصد وجهد الغلفانية هو مجموع جهد الخلية اأن جهد عرفت

ر العلماء في وصع جدول يحتوي على جهود االأقطاب للمواد المختلفة، وذلك لتصهيل حصاب فك

اأفصل بكثير من اإن وصع جدول لجهود االأقطاب يعد اإذ جهود الخاليا المكونة من هذه االأقطاب؛

وصع جدول لجهود الخاليا الغلفانية. فعلى صبيل المثال، وصع جدول يحتوي على 40 جهد قطب،

ننا من حصاب جهود ما يقارب 800 خلية غلفانية. فكيف اأمكن الحصول على جهود االأقطاب يمك

المختلفة؟ ال توجد وصيلة معروفة لقياس جهد قطب منفرد، بل اإن ما نصتطيع قياصه هو جهد الخلية، بناء

يمكن اصتخدامه مع اأي قطب اآخر لتكوين خلية غلفانية، على ذلك، تم التفكير في تحديد قطب مرجعي

ولدى قياس جهد الخلية ومعرفتنا لجهد القطب المرجعي، يمكننا حصاب جهود االأقطاب االأخرى.

.وقد تم اختيار قطب الهيدروجين المعياري، كقطب مرجعي

العناصر بين متوصطا الهيدروجين عنصر كون اإلى ذلك ويعود

اأو كمهبط، اصتخدامه كمصعد ل يصه مما الكيميائي، نصاطه في

اعتمادا على طبيعة القطب االآخر في الخلية. ويمكن تمثيل التفاعل

الذي يحدث في القطب المعياري للهيدروجين بالمعادلة االآتية:

ن قطب الهيدروجين المعياري، الصكل )3- 8(، من ويتكو

قطب من البالتين مغموس في محلول حمصي يحتوي على اأيونات

الهيـدروجيـن غـاز مـن صغـط وتحت 1مول/لتر، بتركيز H+

من رقيقة قطعة من البالتين قطب ن ويتكو س.جـ. 1 مقــداره

البالتين، تعمل على توفير مصاحة صطح كبيرة لحدوث التفاعل.

وقد تم اصتخدام قطب الهيدروجين المعياري لحصاب جهود االأقطاب المعيارية لمختلف المواد.

وجهد القطب المعياري )°E( هو جهد لقطب عندما يكون تركيز لمذب 1 مول/لتر، وصغط لغاز 1 ض.جـ

وعند درجة حررة 25°ض.

وللتعرف اإلى طريقة اصتخدام قطب الهيدروجين المعياري لحصاب °E لعنصر ما. ادرس المثال االآتي:

°E = صفر فولت

الصكل )3 - 8(: قطب الهيدروجين

المعياري.

H+

H2H2

2 H+ (aq) + 2e- H2 (g) قطب

بالتين

قنطرة ملحية

123

مثال )3(

قطباها غلفانية خلية المجاور الصكل يمثل

من الخارصين والهيدروجين. ادرس الصكل

جيدا، ثم اأجب عن االأصئلة االآتية:

د كال من المصعد والمهبط للخلية. 1- حد

نصفي تمثــــالن معــــادلتين اكتــــب -2

التفاعلين الحادثين في الخلية.

للخلية.3- اكتب معـادلة التفاعل الكلـي

4- احصــب جــهـد االخــتــزال المـعـيـاري

للخارصين.

لحل

مــن مالحظة التفاعالت التي تحدث عنــد االأقطاب في الخلية، نجــد اأن الخارصين يتاأكصد، واأن

ل الهيدروجيــن يختــزل، وبذلك فاإن المصعد )القطب الصالب( هو قطــب الخارصين، بينما يصك

قطب الهيدروجين المعياري المهبط )القطب الموجب(. ويمكن تمثيل نصفي التفاعلين الحادثين

عند االأقطاب بالمعادلتين االآتيتين:

نصف تفاعل التاأكصد/ المصعد

نصف تفاعل االختزال/ المهبط

، وبمعرفة للخلية

E° الحظ من الصكل اأن قراءة الفولتميتر تصاوي 0.76 فولت، وهذه القيمة تصكل

اأن جهد اختزال الهيدروجين صفر، نصتطيع حصاب جهد االختزال لقطب الخارصين المعياري

كاالآتي:

اختزال )للمصعد(E° -

اختزال )للمهبط( E° =

للخليةE°

اختزال ) للمصعد (E° - 0.76 = صفر

اإذن جهد االختزال المعياري للمصعد )قطب الخارصين ( = - 0.76 فولت.

2e-

ZnZn2+

SO42-

K+ Cl-

H2H2

SO42-H+

Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e-

2 H+ (aq) + 2e- H2 (g)

قطب

خارصين

اصتخدام قطب الهيدروجين المعياري في حصاب جهد

االختزال المعياري لقطب الخارصين.

وقد والهيدروجين، الفصة من قطباها المعيارية، الظروف في غلفانية خلية تكوين تم

= 0.80 فولت، فاإذا علمت اأن قطب الفصة هو القطب الموجب للخلية

E° وجد اأن قيمة

في الخلية، احصب جهد االختزال المعياري للفصة.

124

جهود االختزال املعيريةربعا )Standard Reduction Potentials(

نتيجة الصتخدام قطب الهيدروجين المعياري في بناء خاليا غلفانية وقياس جهود هذه الخاليا،

اأمكن معرفة جهود االختزال المعيارية الأقطاب كثيرة، وتم ترتيب هذه الجهود في جدول عرف باصم

تفاعالت اأنصاف على الجدول احتوى حيث .)2-3( جدول المعيارية، االختزال جهود جدول

اختزال مختلف االأقطاب، ففي المعادلة التالية التي تمثل نصف تفاعل اختزال قطب الليثيوم، يمثل

+Li العامل الموؤكصد:اأيون الليثيوم

نصف تفاعل االختزال/ المهبط

وعند كتابة معادلة التفاعل العكصي نجد اأن عنصر الليثيوم Li ، يمثل العامل المختزل في التفاعل:

نصف تفاعل التاأكصد/ المصعد

مما يدل على اأن كل نصف تفاعل في الجدول يحتوي على عامل موؤكصد وعامل مختزل.

E° وقد رتبت العناصر في الجدول تصاعديا وفق تزايد جهود االختزال المعيارية، حيث تمثل قيم

في نصف جهد االختزال لمادة القطب عند الظروف المعيارية، بحيث يكون تركيز المحلول الكهرلي

الخلية 1 مول/لتر. ومن التطبيقات المهمة القائمة على اصتخدام جدول جهود االختزال المعيارية ما

ياأتي:

1- حصاب جهد لخلية لمعياري

من خالل الجدول )3-2( يمكن تحديد جهود االختزال المعيارية لمختلف االأقطاب، وبالتالي

يمكن حصاب جهد الخلية الغلفانية في الظروف المعيارية، باالعتماد على العالقة االآتية:

)للمصعد(

اختزال

E° - )للمهبط(

اختزال

E° = للخلية

E°

اأي اأن:

)جهد المصعد(. = °E االختزال االأعلى )جهد المهبط( – °E االختزال االأدنى

للخليةE°

Li+ + e- Li

Li Li+ + e-

125

الجدول )3-2(: جدول جهود االختزال المعيارية.

نصف تفاعل الختزل°E )فولت(

3.04 -LiLi+ + e-

2.92 -KK+ + e-

2.87 -CaCa2+ + 2e-

2.71 -NaNa+ + e-

2.37 -MgMg2+ + 2e-

1.66 -AlAl3+ + 3e-

1.18 -MnMn2+ + 2e-

0.83 -H2 (g) + 2 OH _

2H2O + 2e-

0.76 -ZnZn2+ + 2e-

0.74 -CrCr3+ + 3e-

0.44 -FeFe2+ + 2e-

0.41 -Cr2+Cr3+ + e-

0.40 -CdCd2+ + 2e-

0.28 -CoCo2+ + 2e-

0.25 -NiNi2+ + 2e-

0.14 -SnSn2+ + 2e-

0.13 -PbPb2+ + 2e-

0.04 -FeFe3+ + 3e-

0.00H2 (g)2H+ + 2e-

0.34CuCu2+ + 2e-

0.542I _

I2 + 2e-

0.77Fe2+Fe3+ + e-

0.80AgAg+ + e-

1.062Br-Br2 + 2e-

1.232H2OO2 (g) + 4H+ + 4e- 1.332Cr3+ + 7H2OCr2O7

2- + 14H+ + 6e-

1.362Cl _

Cl2 + 2e-

1.50AuAu3+ + 3e-

1.52Mn2+ + 4H2OMnO4- + 8H+ + 5e-

2.012SO42-S2O8

2- + 2e-2.872F

_F2 + 2e-

دص

كوؤ

مال

ل معا

الة

و ق

دةيا

ز

لزخت

مل ال

معا

وة الدة ق

زيا

126

مثال )4(

احصب قيمة الجهد المعياري للخلية الغلفانية التي يحدث فيها التفاعل االآتي:

Zn (s) + Cd2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cd (s)

لحل

د المصعد والمهبط للخلية. 1- نكتب نصفي التفاعلين من معادلة التفاعل، ومن ثم نحد

نصف تفاعل التاأكصد/ المصعد

نصف تفاعل االختزال/ المهبط

د جهود االختزال للمصعد والمهبط. 2- باصتخدام جدول جهود االختزال المعيارية، نحد

= - 0.76 فولت. )اختزال للخارصين(

E° = - 0.40 فولت.

)اختزال للكادميوم( E°

3- حصاب جهد الخلية وفق المعادلة المعطاة صابقا.

اختزال )للخارصين( E° -

اختزال )للكادميوم( E° =

للخليةE°

)0.76 -( - 0.40 - =

0.76 + 0.40 - =

= 0.36 فولت

اإذن جهد الخلية المعياري = 0.36 فولت

ولحصاب جهد الخلية باصتخدام الجدول. ادرس المثال االآتي:

2- تفاوت قوة لعومل لموؤكصدة ولعومل لمختزلة

اصتخدام جدول ويمكن تها، قو في المختزلة والعوامل الموؤكصدة العوامل من تتفاوت كل

جهود االختزال المعيارية لمقارنة قوة كل من العوامل الموؤكصدة والعوامل المختزلة، حيث تعد قيم

جهود االختزال مقياصا كميا للقدرة على التاأكصد واالختزال. ولتوصيح الطريقة المتبعة في ذلك.

ادرس الجدول )3-2( جيدا، ثم اأجب عن االأصئلة االآتية:

• كيف تزداد قيمة جهد االختزال المعياري في الجدول؟• كيف تزداد قوة العوامل الموؤكصدة في الجدول )باالنتقال من اأعلى اإلى اأصفل، اأم من اأصفل اإلى

اأعلى(؟

Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e-

Cd2+ (aq) + 2e- Cd (s)

127

• كيف تزداد قوة العوامل المختزلة في الجدول )باالنتقال من اأعلى اإلى اأصفل، اأم من اأصفل اإلى اأعلى(؟

• ما العامل الموؤكصد االأقوى في الجدول؟ وما العامل الموؤكصد االأصعف؟• ما العامل المختزل االأقوى في الجدول؟ وما العامل المختزل االأصعف؟

الحظ اأن قيمة جهد االختزال المعياري لالأقطاب تزداد كلما اتجهنا اإلى اأصفل في الجدول، وهذا يعني

كعامل اأقوى Mn2+المنغنيز اأيون فمثال، موؤكصدة. تها كعوامل قو زيادة وبالتالي اختزالها، صهولة

+Al3؛ الأن جهد االختزال المعياري لقطب المنغنيز )- 1.18 فولت( اأكبر موؤكصد من اأيون االألومنيوم

من جهد االختزال المعياري لقطب االألومنيوم )- 1.66 فولت(.

مصتعينا بالجدول )3-2(، اأجب عن االأصئلة االآتية:

د العبارات الصحيحة فيما ياأتي: 1- حد

Ag+ H2 يصتطيع اختزال

اأ (

Cu2+ب ( Au يصتطيع اختزال

Ni يصتطيع اأكصدة Pb2+جـ (

2- مـا العنـصر الـذي يصـتطيع اأكصـدة النـحاس Cu، وال يصـتطيع اأكصدة اأيونات الحديد

؟ Fe2+

تها كعوامل موؤكصدة. 3- رتب المواد التالية تصاعديا وفق قو

Cr3+ ، Al3+

، Ag+ ، Cr2O7

2- ، Sn2+

Cl2) اأقواها كعامل موؤكصد؟ ، F2

، Br2) 4- اأي العناصر االآتية

Zn) اأقواها كعامل مختزل؟ ، Ni

، Al) 5- اأي الفلزات االآتية

128

3- تحديد تلقائية تفاعالت لتاأكصد والختزل

يصتخدم جدول جهود االختزال المعيارية للحكم على تلقائية تفاعالت التاأكصد واالختزال،

موجبة، فهذا يعني اأن التفاعل يتم بصورة تلقائية، وكلما زادت القيمة الموجبة للخلية

E° فاإذا كانت

صالبة، للخلية

E° لجهد الخلية، زادت القوة الدافعة لحدوث التفاعل، وبالمقابل، اإذا كانت قيمة

فاإن ذلك يعني اأن التفاعل غير تلقائي.

ولتحديد تلقائية تفاعل باصتخدام الجدول، ادرس المثال االآتي:

مثال )5(

مصتعينا بالجدول )3-2(، بين فيما اإذا كان التفاعل التالي يحدث بصورة تلقائية اأم ال.

3 Zn2+ (aq) + 2 Cr (s) 2 Cr3+ (aq) + 3 Zn (s)

لحل

1- نكتب نصف تفاعل التاأكصد ونصف تفاعل االختزال وفق طريقة كتابة المعادلة.

نصف تفاعل اختزال/ المهبط

نصف تفاعل تاأكصد/ المصعد

2- نجـد قيـم جـهود االخـتزال المعياريـة باصتخدام الجدول )3-2(، وهنا يجب التركيز على اأن

قيمة °E تعتمد على اأنواع المواد المصتركة في التفاعل، وليس على كمياتها، مما يعني اإهمال

معامالت المواد في المعادلة الموزونة للتفاعل.

= - 0.76 فولتاختزال )للخارصين(

E°

= - 0.74 فولتاختزال )للكروم(

E°

3- حصاب جهد الخلية وفق المعادلة:

اختزال )للكروم( E° -

اختزال )للخارصين( E° =

للخلية E°

)0.74-( - 0.76 - =للخلية

E°

= - 0.02 فولتللخلية

E°

صالبة، فاإن هذا التفاعل ال يحدث بصورة تلقائية، )مما يعني اأن التفاعل العكصي للخلية

E° بما اأن اإصارة

هو التفاعل التلقائي(.

3 Zn2+ (aq) + 6e- 3 Zn (s)

2 Cr (s) 2 Cr3+ (aq) + 6e-

129

الهيدروجين، لعنصر المعياري االختزال موقع جهد د ثم حد الجدول )2-3(، في دقق جيدا

تجد اأنه يقع في منتصف الجدول تقريبا، واأنه يفصل القيم الموجبة لجهود االختزال عن القيم الصالبة.

ومن خالل هذا الموقع نصتطيع اصتنتاج قدرة بعس العناصر على التفاعل مع محاليل الحموس )مثل

حمس الهيدروكلوريك HCl(، واإطالق غاز الهيدروجين، ولتعرف ذلك. ادرس المثال االآتي:

1- هل يمكن حدوث كل من تفاعلي التاأكصد واالختزال الممثلين بالمعادلتين التاليتين

ح اإجابتك من خالل حصاب قيمة °E لكل منها. بصكل تلقائي؟ وص

Co2+ (aq) + 2 Br- (aq) Br2 (aq) + Co (s)

2 Au3+ (aq) + 3 Fe (s) 2 Au (s) + 3 Fe2+ (aq)

2- اأ ( هــل يمكــن حفــظ كبريتـات الخارصين في وعاء مصنوع من مادة االألومنيوم؟

ر ذلك. فص

ر اإجابتك. ب ( هل يمكن تحريك محلول نترات الفصة بملعقة من النيكل؟ فص

مثال )6(

ر فص المخفف؟ الهيدروكلوريك الكادميوم وحمس فلز بين كيميائي تفاعل تتوقع حدوث هل

اإجابتك.

لحل

1- نكتب معادلة التفاعل المتوقع حدوثه:

2- بالرجوع اإلى الجدول )3- 1( نحصب قيمة جهد الخلية المعياري:

اختزال )للكادميوم( E° -

اختزال )للهيدروجين(E° =

للخلية E°

= صفر - )- 0.40( = + 0.40 فولتللخلية

E°بما اأن قيمة جهد الخلية المعياري موجبة، فاإن هذا التفاعل يحدث بصكل تلقائي، وبالتالي

محلول مع تفاعله عند غاز واإطالق الهيدروجين، اأيون اختزال الكادميوم عنصر يصتطيع

حمس الهيدروكلوريك المخفف.

الحظ اإصارة جهد االختزال المعياري لقطب الكادميوم في الجدول، ماذا تصتنتج؟

Cd (s) + 2 H+ (aq) Cd2+ (aq) + H2 (g)

صفرتاأكصد/ المصعد 2+

اختزال/ المهبط +1صفر

130

اأثر الرتكيز يف جهد اخللية )معدلة نرينست(خامسا

تعرفت فيما صبق اإلى جهد الخلية، وعرفت اأن قيمته تعتمد على تراكيز االأيونات في المحلول،

وتمكنت من حصاب جهد الخلية محصورا بالظروف المعيارية. فكيف يوؤثر تغير تراكيز االأيونات في

قيمة جهد الخلية؟ وهل يمكن اصتخدام جهد الخلية لحصاب هذه التراكيز؟

قام العالم االألماني نيرنصت )1864- 1941م(، بدراصة اأثر تغير التركيز في جهد الخلية عند

ل من خالل دراصته اإلى العالقة االآتية: درجة حرارة 25°س، حيث توص

حيــث تمثل E جهــد الخليــة بالفولت عند

تغيــر قيمــة التركيز عــن القيمة المعياريــة، بينما

يمثــل ن عــدد االإلكترونــات المنتقلــة خــالل

Q التفاعــل )حصــب المعادلــة الموزونــة(، اأما

فتمثل حاصل قصمــة تراكيز المواد الناتجة على

المــواد المتفاعلة، كما يعبر عنها في عالقة ثابت

االتزان للتفاعل.

فمثال لحصاب قيمة Q للتفاعل االآتي:

Ca (s) + 2 Ag+ (aq) Ca2+ (aq) + 2 Ag (s)

Q لـــو -للخلية

E° =للخلية

E0.0592

نالرقم )0.0592( في المعادلة نتج من تطبيق قيم

الثوابت في معادلة نيرنصت االآتية:

حيث تمثل الرموز المعطاة في المعادلة ما ياأتي:

ر : ثــابــــت الغـــاز العــــالمـي ويــصـــــاوي 8.314

جول/مول.كلفن.

درجة عند وتصاوي المطلقة، الحـرارة درجـة : ط

حرارة 25°س )273 + 25( 298 كلفن.

ف : ثــــــابــــت فــــارادي، ويـــــصـــــاوي 96500

كولوم/مول الكترون

Q لـطر ط

ن فللخلية -

E° = للخليةE

بالرجوع اإلى جدول جهود االختزال المعيارية، اأجب عن االأصئلة االآتية:

ر اإجابتك. 1- هل يتفاعل الذهب مع محلـول حمـس الهيدروكلوريك المخفـف؟ فـص

2- اذكر ثالثة فلزات تصتطيع اإطالق غاز الهيدروجين عند تفاعلها مع محاليل الحموس

المخففة.

= Q2[ Ag+ ]

1[ Ca2+ ]

131

وللتعرف اإلى طريقة اصتخدام معادلة نيرنصت لحصاب جهد الخلية وبالتالي تحديد التغير في

تلقائية التفاعل، عند تغير تركيز االأيونات عن التركيز المعياري. ادرس المثال االآتي:

= Q1-3.75 )مول/لرت(

وعندما يكون تركيز اأيونات الفصة 0.2 مول/لتر، ويكون تركيز اأيونات الكالصيوم 0.15 مول/

لتر. نطبق المعادلة:

مثال )7(

احصـب جهـد الخليـة الغلفانيـة التالية عنـد درجـة حـرارة 25°س عندمـا يكـون تركيـز اأيونـات

في المحلول Cu2+

مول/لتر، وتركيز اأيونات النحاس 5-

في المحلول 1 × 10 Zn2+

الخارصين

0.1 مول/لتر.

Zn (s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu (s)

ما اأثر تغير هذه التراكيز عن التركيز المعياري في تلقائية حدوث التفاعل؟

لحل

د منها عدد االإلكترونات المنتقلة 1- نكتب معادلتي نصفي التفاعلين في الخلية الغلفانية، ونحد

بين القطبين.

Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e-

Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)

نالحظ من المعادلتين اأن عدد االإلكترونات المنتقلة )ن( = 2.

2- نحصب قيمة Q للتفاعل.

فنجد اأنها تصاوي 1.1 فولت.للخلية

E° 3- من الجدول )3-2( نحصب قيمة

س القيم الصابقة في معادلة نيرنصت لحصاب جهد الخلية 4- نعو

= Q1[ Cu2+ ]

1[ Zn2+ ]=

)0.1(

)5-

10 * 1(4-

10 * 1 =

= Q2]0.20[

1]0.15[

Q لـــو -للخلية

E° = للخليةE

0.0592

ن

132

القيمة اأكبر من قياصها تم التي E اأن قيمة اأي الخلية = 1.22 فولت؛ اأن قيمة جهد الحظ

المعيارية °E ، مما يعني اأن هذا التغير في تركيز االأيونات، قد اأدى اإلى زيادة تلقائية التفاعل

الحادث في الخلية الغلفانية، مقارنة بالوصع المعياري.

4-لـــو 1 * 10

- 1.1 =0.0592

2

للخلية = 1.1 - )- 0.12( = 1.22 فولتE

احصب °E للخلية الغلفانية التي يحدث فيها التفاعل االآتي:

Zn (s) + 2 Ag+ (aq) Zn2+ (aq) + 2 Ag (s)

المحـلـول فـي )Ag+( الفصـة اأيونـات تركيـز يكـون الخليـة عندمـا احصب جهـد ثم

+Zn2 0.2 مول/لتر عند الخارصين اأيونات بينما يكون تركيز مول/لتر،

3-10 * 2

25°س. هل يزداد ميل التفاعل للحدوث بصكل تلقائي، اأم يقل؟

باالإصافة اإلى اصتخدام معادلة نيرنصت في حصاب جهد الخلية الغلفانية عند تغير تراكيز االأيونات في

المحاليل، يمكن االصتفادة من المعادلة في حصاب تراكيز بعس االأيونات في المحلول داخل الخلية

بمعرفة جهد الخلية الغلفانية.

اإذا علمت اأن المعادلة التالية تمثل التفاعل الذي يحدث في اإحدى الخاليا الغلفانية، عند

25°س:

Cd (s) + 2 Ag+ (aq) Cd2+ (aq) + 2 Ag (s)

باالعتماد على الجدول )3- 2(.للخلية

E° 1- احصب قيمة

2- اإذا كــان جهــد الخليــة يصــاوي 1.207فولت عندمــا يكــون تركيـز اأيونات الفصة

0.1 مول/لتر، احصب تركيز اأيونات الكادميوم في المحلول.

التفاعل؟ وكيف اصتمرار مع الغلفانية الخلية لقيمة جهد يحدث اأن تتوقع ماذا االآن، والصوؤال

نعرف اأن التفاعل قد وصل اإلى وصع االتزان؟ وكيف يمكننا حصاب ثابت االتزان في هذه الحالة؟

133

خالي التحليل الكهربئي )Electrolytic Cells( سادسا

تفاعالت من كهربائية طاقة على الحصول يمكن اأنه الغلفانية للخاليا دراصتك خالل عرفت

تحدث ال واالختزال التاأكصد تفاعالت بعس هناك اأن اأيصا وعرفت التلقائية، واالختزال التاأكصد

بصكل تلقائي، فكيف يمكن اصتخدام الطاقة الكهربائية الإحداث هذه التفاعالت؟

درصت صابقا اأن محاليل المواد االأيونية ومصاهيرها توصل التيار الكهربائي، وذلك بصبب وجود

اأيونات حرة الحركة في كلتا الحالتين، وهكذا، فعند اإمرار تيار كهربائي في محلول اأو مصهور مادة

اأيونية، تتحرك االأيونات باتجاه االأقطاب المخالفة لها في الصحنة. ويبين الصكل )3 -9( حركة كل

.NaCl من االأيونات الموجبة والصالبة خالل اإمرار تيار كهربائي في مصهور كلوريد الصوديوم

ادرس الصكل، ثم اأجب عن االأصئلة االآتية:

عبر االإلكترونات تحريك على تعمل الغلفانية الخلية في الكهربائية الدافعة القوة اأن عرفت

اإلى تناقس جهد الخلية مع اصتمرار التفاعل االأصالك، وتحريك االأيونات بين المحاليل، مما يوؤدي

داخل الخلية، اإلى اأن تتوقف الخلية الغلفانية نهائيا عن العمل بعد فترة. ويمكن تفصير هذا وفق معادلة

نيرنصت، حيث اإن حدوث التفاعل في الخلية الغلفانية يتصبب في زيادة تراكيز المواد الناتجة ونقصان

الثاني من Q، فتزداد قيمة الجزء لــو Q وبالتالي تراكيز المواد المتفاعلة، مما يتصبب في زيادة قيمة

، وهذا يـوؤدي اإلى نقصان للخلية

E° معادلة نيرنصت ، مما يقلل الفرق بينه وبين

Q صفرا، وفي هذه الحالة تصبح قيمة للخلية

E ويصل التفاعل اإلى االتزان عندما تصبح قيمة .للخلية

E قيمة

.K مصاوية لقيمة ثابت االتزان للتفاعل

وعند الوصول لالتزان فاإن:

ويمكن اصتخدام هذه العالقة لحصاب ثابت االتزان للتفاعل في الخلية الغلفانية عند 25°س.

Q لـــو للخلية -E° = للخلية

E0.0592

ن

K لـــو للخلية -E° = صفر

0.0592

ن

K لـــو =للخلية

E°0.0592

ن

Q لـــو0.0592

(ن (

134

• اكتـب معادلـة تفكـك كلوريد الصوديوم بالحرارة.

• مــا االأيونــات الموجـودة فـي مصهور كلوريد الصوديوم؟

• مـا اأثـر اإمـرار تيـار كهربائي في حركة االأيونات؟

لعلك توصلت اإلى اأنه عند صهر كلوريد الصوديوم NaCl، فاإنه يتفكك وفقا للمعادلة االآتية:

NaCl (s) Na+ (l) + Cl- (l)

+Na( نحو وعند تمرير التيار الكهربائي في مصهور NaCl، تتحرك اأيونات الصوديوم الموجبة )

المتعادلة، كما هو موصح في معادلة الصوديوم اإلى ذرات الصالب، حيث تختزل وتتحول القطب

نصف التفاعل االآتي:

نصف تفاعل االختزال/ المهبط

ذرات اإلى تتاأكصد حيث الموجب، القطب نحو فتتحرك )Cl-( الصالبة الكلوريد اأيونات اأما

ح في معادلة الكلور، وتتحد كل ذرتين معا لتكوين جزيء من غاز الكلور عند المصعد، كما هو موص

نصف التفاعل االآتي:

نصف تفاعل التاأكصد/ المصعد

وتصمى الخلية التي يحدث فيها تفاعل التاأكصد واالختزال بتاأثير التيار الكهربائي بخلية التحليل

الكهربائي، وتصمى هذه العملية بالتحليل الكهربائي.

• اكتب معادلة التفاعل الكلي الذي يحدث في خلية التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم.• احصب °E لهذه الخلية.

لذا تلقائية؛ التفاعل ال يحدث بصورة اأن هذا اإلى يصير مما صالبة، الخلية قيمة جهد اأن الحظ

يصتخدم مصدر للتيار الكهربائي، يعمل على دفع االإلكترونات في الدارة الخارجية، وتحريك االأيونات

المختلفة نحو االأقطاب المخالفة لها في الصحنة، مما يتصبب في حدوث تفاعل التاأكصد واالختزال.

الصكل )3 -9(: اإمرار التيار الكهربائي في مصهور كلوريد الصوديوم

Cl2

Cl_ Na+

e Na+

Na

e Cl

_

Na+

Cl_

∆

Na+ (l) + e- Na (l)

2 Cl- (1) Cl2 (g) + 2e-

مصعدمهبط

e-

e-

135

مصتعينا اإجابتك ح KBr؟ وص البوتاصيوم بروميد لمصهور الكهربائي التحليل نواتج ما

بالمعادالت.

الغلفانية، ففي خلية التحليل الكهربائي يختلف عن عمل الخلية اأن عمل خلية نصتنتج مما صبق

التحليل الكهربائي، تحدث تفاعالت التاأكصد واالختزال بتاأثير الطاقة الكهربائية، بينما تتولد الطاقة

الكهربائية في الخلية الغلفانية نتيجة حدوث تفاعالت التاأكصد واالختزال.

قارن بين الخلية الغلفانية وخلية التحليل الكهربائي من حيث:

1- تحوالت الطاقة في كل منهما.

2- صحنة كل من المصعد والمهبط.

3- اإصارة °E للخلية وتلقائية التفاعل في كل منهما.

ولكن، هل تختلف نواتج التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم عن مصهوره؟

الصكل )3-10(: نواتج التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم.

H2O (1)

غصاء صبه منفذ

)-( المهبط

Na+ (aq)

Cl- (aq)

المصعد )+(

محلول مصبع

NaCl (aq)

محلول مخفف

NaCl (aq)NaOH (aq)

يتفكك حيث الصوديوم، كلوريد لمحلول الكهربائي التحليل نواتج ،)10-3( الصكل يبين

تيار كهربائي في محلول كلوريد اإمرار -Cl، وعند و Na+اأيونات اإلى الماء الصوديوم في كلوريد

الصوديوم باصتخدام اأقطاب غرافيت يحدث االآتي:

Cl2 (g)H2 (g)

136

+Na وجزيئات الماء H2O، وبذلك فاإن تفاعالت االختزال المحتمل 1- عند المهبط تتواجد اأيونات

حدوثها هي:

°E = - 2.71 فولت

°E = - 0.83 فولت

عند وجود عدة تفاعالت يحتمل حدوثها على المهبط في عملية التحليل الكهربائي، فاإن التفاعل

االأكثر قابلية للحدوث غالبا هو التفاعل الذي يكون جهد اختزاله اأكبر، بناء على ذلك، يحدث اختزال

لجزيئات الماء، ويتصاعد غاز الهيدروجين عند المهبط.

2- عند المصعد تتواجد اأيونات الكلوريد -Cl ، وجزيئات الماء H2O ، وبذلك فاإن تفاعالت التاأكصد

المحتمل حدوثها هي:

°E = - 1.36 فولت

°E = - 1.23 فولت

بالتدقيـق فـي قيـم °E لنصفي تفاعلي التاأكصد من المتوقع اأن يتاأكصد الماء؛ الأن جهد تاأكصده هو

االأعلى، اإال اأن ما يحدث عمليا هو تصاعد غاز الكلور.

التفاعلين الحادثين، نحصل على معادلة التفاعل الكلي لهذه الخلية: وبجمع نصفي

نصف تفاعل االختزال/ المهبط

نصف تفاعل التاأكصد/ المصعد

التفاعل الكلي

يتصح مما صبق اأن عملية التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم، توؤدي اإلى تصاعد غاز الكلور

OH-Cl2 عند المصعد، وغاز الهيدروجين H2 عند المهبط، اإصافة اإلى تكون اأيونات الهيدروكصيد

. NaOH محلول هيدروكصيد الصوديوم Na+في المحلول، حيث تكون مع اأيونات

Na+ (aq) + e- Na (s)

2 H2O (l) + 2e- H2 (g) + 2 OH- (aq)

2Cl- (aq) Cl2 (g) + 2e-

2 H2O (l) O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4e-

2 H2O (l) + 2e- H2 (g) + 2 OH- (aq)

2Cl- (aq) Cl2 (g) + 2e-

2 H2O (l) + 2 Cl- (aq) H2 (g) + 2 OH- (aq) + Cl2 (g)

ح اإجابتك بالمعادالت. ما نواتج التحليل الكهربائي لمحلول يوديد البوتاصيوم ؟ وص

ذ النشاط )2-3(. وللتعرف اإلى عملية التحليل الكهربائي، نف

137

حدوث تفاعل كيميائي بتاأثير تيار كهربائي )صجرة لرصاض(نشاط )٣-2(

الأدوت ولمود لمطلوبة

محلول نترات الرصاس بتركيز 1مول/لتر، اأقطاب غرافيت،

اأصالك توصيل، بطارية )4-6 فولت(، كاأس زجاجية صعة

250مل، قصيب زجاجي.

لخطوت

ب خليــة التحليــل الكهربائــي باصــتخدام اأقطـاب 1- ركــ

الغرافيت.

Pb(NO3)2 2- صــع 150مل من محلول نترات الرصاس

فــي الكاأــس، ثم اأغلــق الــدارة الكهربائية مــدة خمس

دقائق، ماذا تالحظ؟

• ما االأدلة على حدوث تفاعل كيميائي عند اإمرار التيار الكهربائي في محلول نترات الرصاس؟

الحادثين خلويين النصف التفاعلين معادلتي اكتب •

في الخلية، ومعادلة التفاعل الكلية.

تحذير

يجــب الحــذر عنــد اصتخــدام نترات

الرصاس؛ وذلــك الأن اأيون الرصاس

من االأيونــات الثقيلة الصامة حيث يوؤثر

في مختلف اأجهزة الجصم.

صجرة الرصاس

نا صجرة ع الرصاس بصرعة على القطب المتصل بالقطب الصالب للبطارية، مكو الحظ كيف تجم

بالقطب المتصل القطب فقاعات غاز عند تصاعد بينما تالحظ تدريجيا، تكبر ذات منظر خالب،

الموجب للبطارية، فكيف حدث ذلك؟ وما تاأثير مرور التيار الكهربائي في حدوث التفاعل؟

+Pb2 وفق المعادلة االآتية: ،NO3

-تتاأين نترات الرصاس Pb(NO3)2 في الماء منتجة اأيونات

Pb(NO3)2 (s) Pb2+ (aq) + 2 NO3- (aq)

االأقطاب باتجاه االأيونات تتحرك الرصاس، نترات محلول في الكهربائي التيار اإمرار وعند

المخالفة لها في الصحنة حيث:

.Pb عند المهبط، وتختزل اإلى ذرات رصاس Pb2+ 1- تتواجد اأيونات الرصاس

H2O (l)

138

وجزيئـات المـاء عند المصعد، وعمليا فاإن اأيونات النترات تبقى NO3

-2- تتواجد اأيونات النترات

في المحلول دون اأن يطراأ عليها اأي تغير، اأما الماء، فاإنه يتاأكصد منتجا االأكصجين، وهذا يعني

التفاعل اللذين اأن جزيئات الماء اأصهل تاأكصدا من اأيون النترات. وتبين المعادلتان التاليتان نصفي

يحدثان عند االأقطاب، والتفاعل الكلي:

°E = - 0.13 فولت

°E = - 1.23 فولت

°E = - 1.36 فولت

والجدير بالذكر اأنه ال يحدث تغير على اأيونات بعس االأمالح عند اإجراء تحليل كهربائي لمحاليلها

المائية، فما هذه االأيونات؟ وما نواتج عملية التحليل الكهربائي لهذه االأمالح؟

.Na2SO4 لتتعرف ذلك. ادرس نواتج عملية التحليل الكهربائي لمحلول كبريتات الصوديوم

خاملة اأقطاب باصتخدام الصوديوم كبريتات لمحلول الكهربائي التحليل عملية اإجراء عند

)كالغرافيت اأو البالتين(، يالحظ عمليا تصاعد غاز الهيدروجين عند المهبط، وتصاعد غاز االأكصجين

عند المصعد، فكيف تفصر ذلك؟

بدال الماء تختزل جزيئات واإنما المحلول، في تختزل ال )Na+( الصوديوم اأيونات اأن عرفت

عنها، ويتصاعد غاز الهيدروجين.

فال تتاأكصد، حيث اإن تاأكصد الماء اأصهل من تاأكصدها، وينتج عن SO4

2-اأما اأيونات الكبريتات

ذلك غاز االأكصجين. ويمكن تمثيل التفاعل الخلوي الكامل في هذه الخلية بالمعادلة االآتية:

-OH عند المهبط؛ لذا ومع مرور حيث تتكون اأيونات +H عند المصعد، بينما تتكون اأيونات

الوقت، ونتيجة لحركة االأيونات، يحدث التعادل بينهما، ويمكن تمثيل ذلك من خالل المعادلة الكلية

االآتية:2 H2O (l) 2 H2 (g) + O2 (g)

نصتنتج مما صبق اأن التحليل الكهربائي لمحلول كبريتات الصوديوم هو في الواقع تحليل كهربائي

للماء.

عن النظر بغس ذاته يبقى الكهربائي التحليل عملية في معين اأيون صلوك اأن بالذكر والجدير

يختزل الذي

Cu2+االأيون على تحتوي CuBr2 ،Cu(NO3)2 ،CuSO4 جميعها فمحاليل مصدره.

2 Pb2+ (aq) + 4e- 2 Pb (s)

2Pb2+ (aq) + 2 H2O (l) 2 Pb (s) + O2 (g) + 4 H+ (aq)

2 H2O (l) O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4e-

6 H2O (l) 2 H2 (g) + O2 (g) + 4 OH- (aq) + 4 H+

(aq)

تحليل كهربائي

139

التطبيقت العملية للتحليل الكهربئيسابعا

1- لطالء لكهربائي

وتحف يخيل لك اأنها فصية، ولكن، كثيرا ما تصاهد مقاعد حديدية مطلية بالكروم، اأو اأواني

عند حدوث اأي كصط فيها، تجد اأنها من الحديد، فكيف تم طالوؤها؟ وما المبداأ الذي تعتمد

عليه عملية الطالء؟

التطبيقــات مــن الكهربائــي الطــالء يعــد

المهمــة لعملية التحليــل الكهربائــي، حيث يتم

ترصيــب طبقة رقيقة مــن الفلز المــراد الطالء به

على المــادة المراد طالوؤها خالل عملية التحليل

الكهربائــي، لحمايتها مــن التــاآكل، والإكصابها

مظهرا جميــال. ويبين الصــكل )3-11( عملية

الطالء الكهربائي لصوكــة من الحديد Fe بطبقة

مــن الفصــة Ag، حيــث تربــط الصوكــة المراد

طالوؤهــا بالقطــب الصالب للبطاريــة )المهبط(،

بينما يربط قصيب مــن الفصة بالقطب الموجب

ـ NaCl ، MgCl2 ، KCl وغيرها من على المهبط في اأثناء تحليلها كهربائيا. وكذلك المحاليل المائية ل

الكلوريدات، تعطي غاز الكلور عند المصعد في اأثناء التحليل الكهربائي.

الحظت اأنه عند تحليل مصاهير اأو محاليل المواد االأيونية، نصتخدم اأقطابا خاملة، مثل الغرافيت

توفر فهي الكهربائي، التحليل خالل تحدث التي التفاعالت في تصترك ال اإنها حيث البالتين، اأو

الصطح المناصب لحدوث تفاعالت التاأكصد واالختزال عليها، اأما معظم تطبيقات التحليل الكهربائي،

فيصتخدم فيها اأقطاب فعالة، كما في الطالء الكهربائي، اأو في تنقية الفلزات التي صترد الحقا.

ما نواتج التحليل الكهربائي لمحاليل كل من: NaBr )اأقطاب بالتين(، CuSO4 )اأقطاب

غرافيت(؟

P127 3-12الصكل )3-11(: طالء صوكة حديدية بطبقة من

الفصة.

قطب من الفصة

صوكة

140

+Ag، وعند للبطارية )المصعد(، ويتم غمس قطبي الخلية في محلول يحتوي على اأيونات الفصة

ب اإغالق الدارة الكهربائية، تتجه اأيونات الفصة نحو المهبط، وتختزل اإلى ذرات الفصة، وتترص

ب بريقا فصيا المعا، كما في المعادلة االآتية: على الصوكة، وبذلك تكتص

Ag+ (aq) + e- Ag (s)

اأو الفصة المكونة للمصعد، تاأكصد ذرات اإما للتاأكصد؛ اأما عند المصعد فهناك احتماالن

تاأكصد جزيئات الماء، وبالرجوع لجدول )3-2(، يتصح اأن ذرات الفصة هي التي تتاأكصد عند

المصعد، كما في المعادلة االآتية:

Ag (s) Ag+ (aq) + e-

تعويصها يتم فصة، ذرات صكل على المهبط عند تترصب التي الفصة اأيونات فاإن وبهذا

بتاأكصد ذرات الفصة المكونة للمصعد، بناء على ذلك، ال يتوقع حدوث تغير على تركيز اأيونات

الفصة من جراء عملية التحليل الكهربائي.

2- صتخالض الألومنيوم

يعــد االألومنيوم مــن اأكثر الفلزات انتصارا في القصرة االأرصيــة، ومن اأهم خاماته البوكصيت

ن العالمان هول وهيرولت عام 1886م من )اأكصيد االألومنيوم المائي( Al2O302H2O، وقد تمك

.Al2O3 اصتخالس االألومنيوم بالتحليل الكهربائي لمصهور اأكصيد االألومنيوم

وبصبــب ارتفاع درجــة انصهار

)2050°ــس(، فقد تم تطوير Al2O3

عملية التحليل بخلط اأكصيد االألومنيوم

مع مادة الكريوليت Na3AlF6 لخفس

درجة االنصهار، وذلك لتقليل الكلفة

العملية االقتصادية، ويصتخــدم لهذه

خلية مــن الحديد مبطنــة من الداخل

بطبقــة مــن الغرافيــت كمهبــط، اأما

المصعــد فهو عبارة عــن عدة قصبان

مــن الغرافيــت متصلــة بعصهــا مــع

بعس، ومغمورة في المصهور، كما في الصكل )3-12(، حيث تحدث التفاعالت التالية عند

االأقطاب:

الصكل )3-12(: اصتخالس االألومنيوم من خام البوكصيت.

تيار كهربائي

مخرج

االألومنيوممصهور االألومنيوم

قصبان

غرافيت

اأكصيد االألومنيوم

الكريواليت

+

طبقة من

الغرافيت

)مهبط(

141

ن االألومنيوم المنصهر الذي يهبط +Al3(، ويتكوعند المهبط: يــتـم اخــتــزال اأيــونــات االألومنيوم )

اأصفل الخلية، ويتم صحبه من مخرج خاس.

Al3+ (l) + 3e- Al (l)

عند المصعد: ينطلق غاز االأكصجين الذي يتفاعل جزء منه مع قصبان الغرافيت لينتج غاز ثاني اأكصيد

الكربون، وهذا التفاعل يوؤدي اإلى تاآكل القصبان تدريجيا؛ لذا يتم تبديلها دوريا. ويمكن

تمثيل التفاعل الكلي للخلية بالمعادلة االآتية:

2 Al2O3 (l) + 3 C (s) 4 Al (l) + 3 CO2 (g)

واالألومنيــوم الناتــج يكــون نقيــا بدرجــه عالية، اإال اأنــه يتطلــب مقادير هائلة مــن الطاقــة الكهربائية

الصتخالصــه؛ لــذا بداأ االهتمــام يتزايد باإعــادة تدوير علــب المصروبــات، واالأصيــاء المصنوعة من

االألومنيوم.

ال يمكــن الحصــول علــى المغنيصيــوم واالألومنيوم بالتحليــل الكهربائــي لمحلول اأحد

اأمالحهما. فصر ذلك.

3- تنقية لفلزت

توجــد الفلــزات في الطبيعة على صــكل خامات، حيث تتــم معالجة هــذه الخامات بطرق

كيميائيــة للحصول على الفلزات بصورة صبه نقية، ثم تتــم تنقيتها من الصوائب في مرحلة الحقة

بالتحليل الكهربائي، كما في عملية اصتخالس النحاس التي درصتها في الصف التاصع.

بالرجوع اإلى بعس الكتب العلمية المتوافرة في مكتبة المدرصة، اأو باصتخدام الصبكة

االإلكترونية، ابحث عن التطبيقات العملية للخاليا الكهركيميائية في المجاالت

المختلفة، مثل صناعة البطاريات وتنقية الفلزات، ثم ناقصها مع زمالئك في الصف.

ويمكنك االصتعانة بالكلمات المفتاحية التالية في البحث عبر الصبكة االإلكترونية:

Electrochemical Cells Applications, Electrolysis Applications, ..........

142

)Lithium Ion Battery( بطارية أيون لليثيوم

تعــد بطارية اأيون الليثيوم من التطبيقات المهمة

للخاليــا الغلفانيــة القابلــة الإعادة الصحــن، حيث

تصتخــدم بكثرة في االأجهــزة االإلكترونية من مثل؛

المحمــول، والهاتــف الصخصــي، الحاصــوب

والكاميرات الرقمية. وتعد بطارية اأيون الليثيوم من

البطاريات الحديثة، حيث يعــود اإنتاج اأول بطارية

منها اإلى بداية الصبعينات، بينما تم اإنتاج اأول بطارية

اأيون ليثيوم قابلة الإعادة الصحن عام 1991م.

تركيب لبطارية

ن بطارية اأيون الليثيوم خلية غلفانية، يتكو

ن فيهــا المصعــد مــن الغرافيت، بينمــا يتكو

المهبط من اأحــد اأكاصيد الفلــزات، ويعــود

نشاط هذه البطارية اإلى المادة الكهرلية فيها،

لبة ن مــن اأحد اأمالح الليثيــوم الص التي تتكو

ومذيب عصوي )مثل: االإيثر(، وتعمل المادة

+Li التي الكهرليــة على اإنتاج اأيونات الليثيوم

تعمــل كموصــل بين المصعــد والمهبط عند

اصتخدام البطارية لتوليد التيار الكهربائي.

الصكل )3 - 14(: رصم توصيحي لبطارية

اأيون الليثيوم.

الصكل )3 - 13(: بعس بطاريات اأيون الليثيوم .

Li+Li+

Li+

Li+

Li+

Li+

e-e-

غصاء فاصل

قطب

LiCoO2

قطب غرافيت مع اأيونات

ليثيوم بين طبقاته

مهبط كهرلي

جيالتيني

143

وتمثل المعادلة التالية التفاعل الحادث في بطارية اأيون الليثيوم :

LiCoO2 + LiC6 C6 + Li2CoO2

ميزت لبطارية

1- يمكن صناعـة هـذه البطاريـة باأصكال واأحجـام مختلفة، لتتالءم مع االأجهزة المختلفة.

2- خفيفة الوزن، وتعطي طاقة عالية مقارنة بوزنها.

3- تحافـظ على الصحن لفترة طويلة، كما اأنها ال تفقد صحنتها في حال عدم االصتخدام.

4- يمكن اإعادة صحنها بصرعة، كما يمكن لبعس هذه البطاريات (Smart Batteries) اأن تقوم

بعملية اإعادة صحن ذاتية.

عيوب لبطارية

ة صالحية البطارية تعتمد على وقت التصنيع، وليس على عدد مرات اإعادة الصحن. 1- مد

2- تتاأثر بدرجة الحرارة، حيث يكون فقدها للصحنة اأكبر عند درجات الحرارة العالية.

3- بما اأنها تعطي مقدارا عاليا للطاقة، فاإنها تفقد الصحن فجاأة، دون اأن تعطي موؤصرات؛ مثل صعف

التيار الكهربائي، كغيرها من البطاريات.

4- غالية الثمن مقارنة بالبطاريات االأخرى.

5- التفاعالت داخل بطارية اأيون الليثيوم خطيرة؛ لذا يجب التعامل معها بحذر.

اأعلن عام 2005م عن تطوير البطاريات. فقد النوع من العمل حاليا على تطوير هذا ويجري

للصحنة العالية والصعة الصحن، في العالية بالصرعة يز تتم حجمها، في جدا صغيرة ليثيوم بطارية

الكهربائية، كما تتميز بفترة عمر اأطول من البطاريات المصتخدمة حاليا.

ح المقصود بكل من: وص - 1

الهيدروجين قطب المصعد، الملحية، القنطرة الكهربائي، التحليل خلية الغلفانية، الخلية

المعياري.

صع دائرة حول رمز العبارة الصحيحة في كل مما ياأتي: - 2

01 المادة التي تصكل المصعد في الخلية الغلفانية التي يحدث فيها التفاعل التالي هي:

Ni2+ (aq) + Fe (s) Ni (s) + Fe2+ (aq)

02 جهد الخلية المعياري °E للخلية الصابقة بالفولت يصاوي:

0.19 - 0.19جـ ( د (

03 اإذا علمت اأن المعادلة التالية تمثل تفاعال ممكن الحدوث في الظروف المعيارية، فاإن:

I2 + Pb 2 I- + Pb2+

04 التفاعل غير التلقائي بين التفاعالت التالية هو:

اأ (

ب (

جـ (

د (

Ni2+Feاأ ( Niب ( +Fe2جـ (

د (

05 اعتمادا على معادلة نيرنصت، يصبح جهد الخلية مصاويا للصفر عند:

وصول التفاعل اإلى االتزان زيادة تراكيز المواد الناتجةاأ ( ب (

د (جـ ( زيادة تراكيز المواد المتفاعلةنقصان تراكيز المواد الناتجة

0.69 - 0.69 اأ ( ب (

Pb2+I2 عامل موؤكصد اأقوى من Pb عامل موؤكصداأ ( ب (

د (جـ ( عامل مختزل اأقوى من I2Pb عامل مختزل I-

Zn (s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu (s)

Fe (s) + 2 Ag+ (aq) Fe2+ (aq) + 2 Ag (s)

Mn (s) + Zn2+ (aq) Mn2+ (aq) + Zn (s)

Fe (s) + Zn2+ (aq) Fe2+ (aq) + Zn (s)

144

145

06 عند اإمرار تيار كهربائي في محلول مادة مجهولة باصتخدام اأقطاب بالتين، لوحظ تصاعد

غاز الهيدروجين عند المهبط، وغاز االأكصجين عند المصعد. فاإن المادة المجهولة هي:

نترات الفصة بروميد الخارصيناأ ( ب (

د (جـ ( (II) نترات الصوديومكلوريد النحاس

07 عند تحليل محلول يوديد البوتاصيوم KI تركيزه 1 مول/ لتر كهربائيا باصتخدام اأقطاب

غرافيت، تكون نواتج التحليل كما ياأتي:

اليود والبوتاصيوم اليود واالأكصجيناأ ( ب (

د (جـ ( الهيدروجين واالأكصجيناليود والهيدروجين

08 العبارة التي ال تنطبق على خلية التحليل الكهربائي:

اإصارة المهبط صالبة حدوث تفاعل التاأكصد عند المصعداأ ( ب (

د (جـ ( يكون جهد التفاعل °E للخلية موجبا.يكون التفاعل فيها غير تلقائي

)فولت(ختزل

E°نصف تفاعل الختزل

0.80Ag+ + e- Ag

1.36Cl2 + 2e- 2 Cl-

2.92 -K+ + e- K

1.06Br2 + 2e- 2 Br-

0.76 -Zn2+ + 2e- Zn

0.34Cu2+ + 2e- Cu

لديك الجدول التالي الذي يمثل قيم جهود االختزال المعيارية لبعس االأقطاب. - 3

اأ (

ب (

د اأصعف عامل موؤكصد، واأصعف عامل مختزل في الجدول. حد

اذكر عنصرين يصتطيعان اأكصدة النحاس واآخرين يصتطيعان اختزال الكلور.

146

احصب قيمة E و °E عند درجة حرارة 25°س، لكل من التفاعلين التاليين باالعتماد على تراكيز - 4

االأيونات الموصحة:Sn2+ (aq) + Ni (s) Sn (s) + Ni2+ (aq)

0.5 مول/لتر، وتركيز اأيونات +Ni2 0.01 مول/لتر. Sn2+

عندما يكون تركيز اأيونات

2 Al (s) + 3 Ni2+ (aq) 2 Al3+ (aq) + 3 Ni (s)

0.02مول/لتر. Al3+ 0.08 مول/لتر، وتركيز اأيونات Ni2+

عندما يكون تركيز اأيونات

الجهد المعياري °E للخلية الغلفانية الممثلة بالتفاعل التالي يصاوي )0.6365 فولت(. - 5

Zn (s) + Pb2+ (aq) Zn2+ (aq) + Pb(s)

Zn2+ فـاإذا كـانت قيمـة جهـد الخليـة 0.4438 فولت عندمـا يكـون تركيـز اأيونـات الخارصيـن

.Pb2+0.5 مول/لتر، احصب تركيز اأيونات الرصاس

اأ (6 -

ب (

جـ (

تفاعل؟ تتوقع حدوث بالكروم، هل مطلية معدنية قطعة اليود على صكب محلول اإذا

ح اإجابتك مصتعينا بالمعادالت. وص

اإلى اأي االأقطاب يتم ربط ،NiSO4 اأريد طالء مادة بطبقة من النيكل باصتخدام محلول

المادة المراد طالوؤها )المصعد اأم المهبط(؟ فصر اإجابتك.

كهربائيا تحليله عند CuSO4 (II) النحاس كبريتات لمحلول االأزرق اللون ة صد تقل

ر ذلك. باصتخدام اأقطاب بالتين. فص

جـ (

د (

هـ (

و (

نان خلية غلفانية ذات اأقل فرق جهد، ثم احصب جهد الخلية. د العنصرين اللذين يكو حد

اأي العناصر في الجدول تصتطيع اإطالق الهيدروجين من مركباته على صكل غاز؟

ح اإجابتك. هل يمكن تحريك محلول كبريتات البوتاصيوم بملعقة من النحاس؟ وص

؟ اكتب معادلة للخلية

E° اإذا اصتخدم قطبا الفصة والنحاس لتكوين خلية غلفانية، فما قيمة

التفاعل الحاصل.

147

اأي من االأيونات التالية يمكن اأن تختزل عند التحليل الكهربائي لمحاليلها المائية: - 8

+Ag ) ؟ ، Al3+

، K+ ، Mg2+ )

الكهربائي التحليل خلية المجاور الصكل يبين - 7

ادرس ،CuCl2 (II) النحاس كلوريد لمحلول

الصكل ثم اأجب عن االأصئلة االآتية:

اأ (

ب (

جـ (

د (

هـ (

و (

ما الدقائق الموجودة في المحلول؟

اأي القطبين؛ )اأ( اأم )ب( يصكل المصعد،

واأيهما يصكل المهبط؟

االأيونات حركة اتجاه باالأصهم ح وص

االإلكترونــات وحركــة المحلول، في

فــي الــدارة الخارجيــة.

بين بالمعادالت التفاعالت التي تحدث عند كل قطب، والتفاعل الخلوي الكلي.

احصب °E لخلية التحليل.

ماذا تعني اإصارة °E لهذه الخلية؟

CuCl2 (aq )

بطارية

اأصالك

اأقطاب

غرافيت

باأ

148

ح المقصود بكل من: وص - 1

العامل الموؤكصد، المهبط، المصهور، التحليل الكهربائي، جهد االختزال المعياري.

ما عدد موالت االإلكترونات المفقودة اأو المكتصبة في كل من التحوالت االآتية: - 2

Cu2+ Cu Pb PbO2اأ ( ب (

د (جـ ( MnO4- Mn2+Cl2 2 ClO3

-

اأ (3-

ب (

جـ (

حدد كال من العامل الموؤكصد والعامل المختزل في كل من التفاعالت االآتية:

Br2 (aq) + Hg (s) 2 Br- (aq) + Hg2+ (aq)

2 Co3+ (aq) + 2 Br- (aq) Br2 (aq) + 2 Co2+ (aq)

S2O82- (aq) + Zn (s) Zn2+ (aq) + 2 SO4

2- (aq)

2 H+ (aq) + Zn (s) H2 (aq) + Zn2+ (aq)

ح وص ؟ Co2+

اأم ، Hg مختزل كعامل اأقوى اأيهما الصابقة، المعادالت على اعتمادا

اإجابتك.

ما التغير في عدد التاأكصد لذرة الكبريت في المعادلة الثالثة ؟

وازن كال من المعادلتين التاليتين بطريقة نصف التفاعل: - 4

Mn2+ + BiO3- MnO4

- + Bi3+

Cr2O3 + NO3- CrO4

2- + NO2-

اعتمادا على الجدول )2-3( - 5

د العامل الموؤكصد االأقوى في كل من االأزواج االآتية: 01 حد

(Ca2+ ، Li+) MnO4)اأ (

- ، Cl2) +Al3)ب (

، H2O) جـ (

H+

OH-

149

د العامل المختزل االأقوى في كل من االأزواج االآتية: 02 حد

(Cr ، Na) (H2O ، H2)اأ ( (-I- ، Br) ب ( جـ (

خلية غلفانية مكونة من قطب خارصين مغموس في محلول ZnSO4 تركيزه 1مول/لتر، وقطب - 6

E° تركيزه 1مول/لتر، فاإذا وجد اأن جهد الخلية المعياري GaCl3 غاليوم مغموس في محلول

0.23 فولت، واأن قطب الخارصين هو القطب الصالب.

اأ (

ب (

جـ (

د (

اكتب نصف تفاعل المصعد ونصف تفاعل المهبط للخلية.

اكتب معادلة التفاعل الكلي للخلية الغلفانية.

.( Ga3+ + 3e- Ga ( لنصف التفاعل E° احصب

احصب الجهد المعياري للخلية الغلفانية المكونة من النحاس والغاليوم.

د اأي التفاعالت التالية باالعتماد على بيانات الجدول )3- 2(، ودون حصاب جهد الخلية، حد - 7

يحدث بصورة تلقائية:

2 Fe3+ (aq) + 3 Sn (s) 2 Fe2+ (aq) + 3 Sn2+ (aq)

3 Mg2+ (aq) + 2 Al (s) 3 Mg (s) + 2 Al3+ (aq)

Mn (s) + Zn2+ (aq) Mn2+ (aq) + Zn (s)

اإذا كان لديك التفاعل االآتي: - 8

3 Ag+ (aq) + Cr (s) Cr3+ (aq) + 3 Ag (s)

اأ (

ب (

للخليةE° احصب

تركيز يكون عندما فولت 1.322 اأنه ووجد 25°س، عند الخلية جهد قياس تم اإذا

اأيونات الكروم 0.8 مول/لتر، احصب تركيز اأيونات الفصة.

ما نواتج التحليل الكهربائي )اأقطاب خاملة( لكل من: - 9

اأ (

ب (

)MgCl2( محلول كلوريد المغنيصيوم

)Zn(NO3)2( محلول نترات الخارصين

150

ما نواتج التحليل الكهربائي لمزيج من مصهوري يوديد الكالصيوم CaI2، وبروميد الخارصين - 10

ZnBr2 ؟

اإذا علمت اأن التفاعلين التاليين يميالن للحدوث بصكل تلقائي: - 11

Mg2+ (aq) + Ba (s) Mg (s) + Ba2+ (aq)

2 Al3+ (aq) + 3 Mg (s) 2 Al (s) + 3 Mg2+ (aq)

اأ (

ب (

تها كعوامل موؤكصدة. +Al3( تنازليا حصب قو ، Ba2+

، Mg2+ رتب االأيونات )

اأي العناصر الصابقة: )Al ، Mg ، Ba( االأقوى كعامل مختزل؟

151

• ما التفاعالت الكيميائية التي توؤدي لإنتاج المركبات العضوية باأنواعها المختلفة؟

152

• توضح طبيعة الروابط في المركبات العضوية.• تكتـب معـادلت كيميائيـة تعبـر عـن تفاعالت الضتبدال )الإحالل(، والإضافة، والحذف، والكحولت، الهيدروكربونات، وتضمل: العضوية، المركبات لبعض والختزال والتاأكضـد والحمـوض والكيتونــات، والألديهايــدات، الألكيــل، وهاليــدات والإيثــرات، والأمينــات،

الكربوكضيلية، والإضترات.• تميز مخبريا بين بعض المركبات العضوية.

• تضتقضي طرائق تحضير بعض المركبات العضوية في المختبر وفي الضناعة.• تقدر اأهمية تنوع المركبات العضوية في حياتنا اليومية.

• تقيم الآثار الإيجابية والضلبية المتعلقة بتطوير عمليات تضنيع المواد العضوية وتطبيقاتها.

تفاعالت المركبات العصويةالفصل الأول 1تعرفت خالل دراضتك للمضتوى الثاني بعض اأنواع المركبات العضوية، وطرق تضميتها، وبعضا من خضائضها الفيزيائية، ولما لهذه المركبات من اأهمية كبرى في حياة الإنضان كدورها في الضناعات التفاعالت دراضة فاإن وغيرها؛ الحيوية، والمركبات والمبلمرات والمنظفات والدوائية، الغذائية الكيميائية لهذه المركبات، وطرق تحضيرها قد اضتاأثرت بجانب كبير من اهتمام العلماء، فما اأنواع ف هذه التفاعالت في تحضير المركبات المختلفة؟ هذا ما تفاعالت المركبات العضوية؟ وكيف توظ

ضتتعرفه بعد دراضتك لهذا الفضل.

ويتوقع منك بعد درصة هذ لفصل أن:

153

طبيعة الروابط في المركبات العضويةأوال

درضت ضابقا مركبات عضوية مختلفة، وتعرفت ضيغها البنائية واأنواع الروابط فيها ومجموعاتها الوظيفية، وقوى الترابط بين جزيئاتها. ولتذكيرك بهذه المركبات، نفذ النشاط )4 - 1(.

المركبات العشويةنشاط )٤-١(

لديك المركبات العضوية الآتية:

CH3OH ، CH3CH2Br ، CH CH ، CH2 CH2 ، CH3CH3 ، CH3C-OH ، CH3OCH3

CH3-C-CH3 ، CH3-C-H ، CH3C-OCH3 ، CH3CH2NH2

نظم جدول لهذه المركبات يتشمن المعلومات الآتية:العائلة التي ينتمي اإليها المركب، اضم المجموعة الوظيفية، اضم المركب، قوى الترابط الرئيضة بين

الجزيئات.

sp3 ١- الروابط الأحادية والأفالك المهجنة .CH4 اإن اأبشط مركب عشوي يوشح الروابط الأحادية لذرة الكربــون هــو جــزيء الميثــان

ادرض الضــكل )4-1(، واشتعن بمعلوماتك الشابقة للإجابة عن الأشئلة الآتية:• ما نوع تهجين ذرة الكربون في جزيء الميثان؟

• ما نوع الأفلك المتداخلة في تكوين الرابطة )C - H(؟الضكل )4-1(: الروابط في جزيء الميثان.• ما عدد روابط σ في جزيء الميثان؟

ة الكربون لديها القدرة على تكوين اأربع روابط مشتركة مع ذرات كربون، اأو مع عرفت اأن ذراأو ثلثية، تحتوي ثنائية اأو قد تتشمن روابط اأحادية، اأخرى، وقد تكون جميع هذه الروابط ذرات

روابط من النوع )σ( و )π (، وفيما ياأتي شتتعرف هذه الروابط والأفلك المكونة لها.

HC

H

H

H

O

OOO

154

الضكل )4-2/ب(: الأفلك المتداخلة في روابط الإيثان.

H

H

HH

H

H

σ σ

الضكل )4-2/اأ(: الروابط في جزيء الإيثان.

اإذا علمت اأن الشيغة الجزيئية للبروبان هي C3H8، اأجب عن الأشئلة الآتية:1- ما نوع تهجين ذرات الكربون في البروبان؟

2- ما الأفلك المتداخلة في تكوين الروابط )C - C( و )C - H(؟3- ما عدد روابط σ في الجزيء؟

ميثيل اأمين ميثانول كلوروميثان

الضكل ) 4-3 (: الروابط في بعض الجزيئات العشوية.

اإن التهجين sp3 ل يقتشر على ذرات الكربون في الألكانات فقط؛ بل يتعداها اإلى ذرات الكربون بعض في الروابط )3-4( الضكل ويبين وغيرها. والكحولت والأمينات، الألكيل، هاليدات في

جزيئات هذه المركبات:

H C C H

HH

HH

HC

H

NH2

HH

CH

OH

HH

CH

Cl

H

لحظ اأن ذرة الكربون في جزيء الميثان تكون اأربع روابط مشتركة من نوع σ مع اأربع ذرات هيدروجين، وبذلك فاإن الروابط تتجه نحو روؤوض شكل رباعي الأوجه منتظم، حيث تكون الزاوية )C-H( وبالتالي تنتج الرابطة ،sp3 بين الروابط 109.5°، وهذا يتطلب اأن يكون تهجين ذرة الكربون

من تداخل فلك s من ذرة الهيدروجين، وفلك sp3 من ذرة الكربون.اأحادية من الكربون بعشها مع بعض بروابط مشتركة وفي الألكانات الأخرى، ترتبط ذرات نوع σ، ويكون تهجين ذرات الكربون sp3. فمثل في جزيء الإيثان C2H6، تنتج الرابطة بين ذرتي الكربون من تداخل فلكين مهجنين من نوع sp3. والضكل )4-2/اأ( يبين هذه الروابط، بينما يبين

الضكل )4-2/ب( الأفلك المتداخلة في تكوين هذه الروابط.

155

sp2 ٢- الرابطة الثنائية والأفالك المهجنةتعد الألكينات مركبات هيدروكربونية غير مشبعة؛ اإذ تحتوي على رابطة ثنائية، واأبشط الألكينات جزيء الإيثين C2H4، ويوضح الضكل )4-4/اأ( الروابط في جزيء الإيثين، كما يوشح الشكل )4-4/ب( الأفلك المتداخلة في تكوين هذه الروابط. ادرض الشكلين، ثم اأجب عن الأشئلة

التي تليهما.

الضكل )4-4/اأ(: الروابط في جزيء الإيثين.

• ما عدد روابط σ التي تكونها ذرة الكربون الواحدة في جزيء الإيثين؟ • ماذا تتوقع اأن يكون تهجين ذرة الكربون؟

• ما الأفلك المتداخلة في تكوين الرابطة )C-H(؟• ما الأفلك المتداخلة في تكوين الرابطة الثنائية بين ذرتي الكربون )C C(؟

بعد اإجابتك عن الأشئلة الشابقة، يتبين لك اأن ذرة الكربون في الإيثين تكون ثلث روابط مشتركة من النوع σ، تتجه نحو روؤوض شكل مثلث مشتو )مشطح(، وبهذا فاإنها تشتخدم ثلثة اأفلك مهجنة

من النوع sp2، اأما الرابطة π، فتنتج من التداخل الجانبي لفلكي 2p بين ذرتي الكربون المتجاورتين.والشوؤال الآن، هل توجد مركبات عشوية اأخرى ترتبط فيها ذرة الكربون برابطة ثنائية مع ذرة

اأخرى غير الكربون؟ لتتعرف ذلك، نفذ النشاط )4- 2(.

H

H

H

H π

σ

الضكل )4-4/ب(: الأفلك المتداخلة في روابط الإيثين.

HC

HC

H

H

156

الرابطة الثنائية في بعض المركبات العشويةنشاط )٤-٢(

والإشترات، الكربوكشيلية، الحموض من لكل العامة الشيغ تمثل التي التالية الأشكال ادرض والألديهايدات والكيتونات، ثم اأجب عن الأشئلة التي تليها:

نها ذرة الكربون المبينة في كل من هذه الجزيئات؟ 1- ما عدد روابط σ التي تكو2- ماذا تتوقع اأن يكون تهجين ذرة الكربون في كل منها؟

رتين اأعلى كهرشلبية C اأم O؟ 3- اأي الذ4- اأي الرابطتين تمتلك ضفات قطبية )C C( اأم )C O(؟

الكيتونات الألديهايدات الإضترات الحموض الكربوكضيلية R

COR R

COH

H

H

π

σ

النوع اأفـلك مهجنـة مـن تشـتخدم ثلثـة الشابقة الجزيئات الكربون في اأن ذرة تشتنتج لعلك sp2، اأما الرابطة π ، فتنتج من التداخل الجانبي لفلكي 2p بين ذرتي الكربون والأكشجين، وتمتلك

.O و C ضفات قطبية ناتجة عن فرق الكهرضلبية بين الذرتين )C O( الرابطة

sp ٣- الرابطة الثالثية والأفالك المهجنةيمثل الضكل )4-5/اأ( الروابط في جزيء الإيثاين )الإشتيلين( C2H2 اأبضط الألكاينات المعروفة، اأما الضكل )4-5/ب(، فيوشح الأفلك المتداخلة في تكوين هذه الروابط. ادرض الشكلين، ثم

اأجب عن الأشئلة التي تليهما:

الضكل )4-5/ب (: الأفلك المتداخلة في روابط الإيثاين.الضكل )4-5/اأ (: الروابط في جزيء الإيثاين.

H C C H°180

RC

R RC

H

O O O O

157

تفاعالت المركبات العضويةثانيا

تختلف المركبات العشوية في طبيعة الروابط المكونة لها؛ فمنها المشبعة المحتوية على روابط اأحادية، ومنها غير المشبعة المحتوية على روابط ثنائية اأو ثلثية، ومنها القطبية ومنها غير القطبية؛ لذا، تعتمد تفاعلت المركب العشوي على الروابط بين ذراته. ومع اأن المركبات العشوية تعد بالمليين، حدوثها طريقة على بناء العشوية التفاعلت تشنيف يمكن اأنه اإل لها، حشر ل كثيرة وتفاعلتها في اأنواع تشمل الإشافة والحذف والشتبدال والتاأكشد والختزال، اإشافة اإلى تفاعلتها كحموض وقواعد. فكيف تحدث هذه التفاعالت؟ وما نواتجها العضوية؟ هذا ما ضتعرفه بعد اأن تدرضها بضيء

من التفضيل.

١- تفاعالت الإشافةاأو ثالثية بتفاعالت ثنائية التي تحتوي روابط تتميز بعض المركبات العضوية غير المضبعة الإشافة؛ اإذ تتشمن هذه التفاعلت اتحادا بين مادتين لإنتاج مادة واحدة جديدة، تشم جميع الذرات في المواد المتفاعلة. فما الدافع لحدوث تفاعلت الإشافة؟ وما التغير الذي يحدث على الروابط خلل هذه التفاعلت؟ لتتعرف ذلك، شتدرض تفاعلت الإشافة في كل من الألكينات

والألكاينات ومركبات الكربونيل.

نها ذرة الكربون في جزيء الإيثاين؟ • ما عدد روابط σ التي تكو• ماذا تتوقع اأن يكون نوع تهجين ذرتي الكربون في الجزيء؟

• ما الأفلك المتداخلة في تكوين الرابطة الثلثية بين ذرتي الكربون في الجزيء؟• ما شكل جزيء الإيثاين؟

،π ورابطتين من النوع ،σ تلحظ اأن ذرتي الكربون في جزيء الإيثاين تكونان رابطتين من النوع ،sp ويكون شكل الجزيء خطيا، وبذلك فاإن كل ذرة كربون قد اشتخدمت فلكين مهجنين من نوع

.2p بالإشافة اإلى فلكي

158

σ σ

اإلى الألكين. ادرض )X Y( اإضافة مادة التالية العامة المعادلة الإشافة في الألكينات: تمثل أ - المعادلة، ثم اأجب عن الأشئلة التي تليها.

• اأي الرابطتين المكونتين للرابطة الثنائية كضرت خالل التفاعل σ اأم π؟• ما الذي حدث للرابطة σ في المادة )X-Y(؟

• ما نوع الروابط الجديدة التي تكونت في المركب الناتج؟ وما عددها؟ولعلك يشتمل على كشر روابط، وتكوين روابط جديدة. الكيميائي التفاعل اأن شابقا درشت لحظت في التفاعل المبين اأن رابطة σ في المادة )X-Y( المشافة اإلى الألكين قد كشرت، كما تم كضر الرابطة الضعيفة π بين ذرتي الكربون، لتتكون بذلك رابطتان قويتان من نوع σ في المركب الناتج. وبهذا يعد وجود الرابطة π في المركب العضوي ضببا لحدوث تفاعل الإضافة. ولكن ما طبيعة

المواد التي تتفاعل مع الرابطة الثنائية في الألكينات؟ تعـد الرابطـة الثنائيـة مركـزا غنـيا بالإلكترونات، ممـا يشـجع المـواد التي تفتقر اإلى الإلكترونات اإلكتروفيالت بالإلكترونـات الفقيـرة المـواد وتشـمى معهـا، والتفاعـل الرابطـة هـذه مهاجمـة علـى مـن لـزوج منها كل يحتاج التي )Br+ ، Cl+ ، H+( اأمثلتـها اأبضــط ومـن ،)Electrophiles(

الرابطة تشمى المقابل، الثبات، وفي فيـه، ويشل لحالة الأخيـر الغـلف الإلكترونات حتى يكتمل .)Nucleophile( الثنائيـة الغنيـة بالإلكترونـات، نيوكليوفيل

اإلكترونات على للحشول الثنائية الرابطة لمهاجمة تدفعه للإلكترونات الإلكتروفيل اإن حاجة اإلى الرتباط باإحدى ذرتي كربون الرابطة الثنائية. ومن الرابطة الضعيفة π، حيث ينتهي به المطاف اأشهر تفاعلت الإشافة في الألكينات، اإشافة هاليدات الهيدروجين HX، والماء H2O، والهيدروجين

.X2 والهالوجينات H2

H+ الإلكتروفيل )H-X( يوفر الحمض :(HI ، HBr ، HCl) ٠١ اإشافة هاليدات الهيدروجينوالنيوكليوفيــل -X؛ لــذا يبداأ التفاعل بــاأن يهاجم الإلكتروفيل +H الرابطــة الثنائية؛ حيث يرتبــط باإحدى ذرتي كربون الرابطة الثنائية، مما يوؤدي اإلى كشر الرابطة π، وظهور شحنة موجبــة على ذرة الكربون الأخرى، فيتكون بذلك اأيون كربوني موجب، كما هو موشح

بالمعادلة العامة الآتية:

+ X Yσ

C σ Cπ C C

X Y

σ

159

σ σ

والأيون الكربوني الموجب )اإلكتروفيل( مادة وشطية غير ثابتة تحتاج اإلى الإلكترونات؛ لذا يتفاعل مع النيوكليوفيل -X الغني بالإلكترونات، كما هو موضح بالمعادلة الآتية:

،)Electrophilic Addition( ويطلق على هذا النوع من التفاعلت، الإشافة الإلكتروفيليةلأنها تبداأ بمهاجمة الإلكتروفيل للرابطة الثنائية. وعندما يكون عدد ذرات الهيدروجين اإلى اإحدى ذرتي H+ متماثل على طرفي الرابطة الثنائية )األكين متماثل(، فاإنه يتم اإشافةكربون الرابطة الثنائية، واإضافة -X اإلى ذرة الكربون الأخرى دون تمييز، كما هو موشح

في اإشافة كلوريد الهيدروجين HCl اإلى الإيثين لإنتاج كلورواإيثان.

H++C C C C+

H

+C C+

H

:

X- ::: C C

X H

σ

الإيثين كلورواإيثان

+ HCl C C

H Cl

H

H H

H

CH3اكتب معادلة كيميائية تبين اإضافة HBr اإلى المركب

C

CH3

CCH3 CH3

والضوؤال الآن، كيف يضاف HCl اإلى األكين غير متماثل؟ لتتعرف ذلك. ادرض الناتجين المحتملين لإضافة HCl اإلى البروبين:

بروبين 1- كلوروبروبان

+ HCl C C

H Cl

H

CH3 H

H الحتمال الأول:

C CH

H

H

H

C CH3C

H

H

H

160

تلحظ اأن المركبين الناتجين هما المتشاوغان 1- كلوروبروبان و 2- كلوروبروبان، ولكن، اأي الحتمالين هو الأرجح حدوثا؟ لقد بينت النتائج التجريبية اأن الحتمال الثاني هو الأرجح؛ اإذ يتفق ن خلل التفاعل، حيث اإن اإشافة +H اإلى ذرة كربون الرابطة ذلك مع ثبات الأيون الكربوني المتكوثباتا من اأكثر ثانويا، وهو اأيونا كربونيا ينتج الهيدروجين، الأكبر من ذرات بالعدد المرتبطة الثنائية الأيون الأولي الناتج عن اإضافة +H اإلى ذرة الكربون ذات العدد الأقل من ذرات الهيدروجين، وبهذا فاإن الناتج الرئيض هو 2- كلوروبروبان. وهذا يتفق مع ما توضل اإليه العالم الروضي ماركوفنيكوف اأنه وتنض على باشمه، شميت الإشافة تفاعلت في مشهورة قاعدة اإذ وشع )Markownikoff(؛

"عند اإشافة مركب غير متماثل مثل حمض HX اإلى الرابطة الثنائية في األكين غير متماثل، فاإن الطرف الموجب +H من المركب يشاف اإلى ذرة كربون الرابطة الثنائية المرتبطة بالعدد الأكبر من ذرات الهيدروجين".

بروبين 2- كلوروبروبان

الحتمال الثاني:

اكتب معادلة كيميائية تبين اإضافة HBr اإلى المركب

يتدرج ثبات الأيونات الكربونية على النحو:

نه اأشهل؛ لذا فاإن اإشافة HCl اإلى البروبين تتخذ المشار الذي وكلما زاد ثبات الأيون الكربوني كلما كان تكويتكون فيه الأيون الثانوي الأكثر ثباتا والأضرع تكونا.

اأيون اأولي اأيون ثانوي اأيون ثالثي

>>+R _ CH2

+R _ CH _ R

+R _ C _ R

R

CH3

C CHCH3 CH3

CH3 CH CH2

H+

H+ CH3 CH CH2

H

+)الأقل ثباتا(

CH3 CH CH2)الأكثر ثباتا(

H

+

+ HCl C C

Cl H

H

CH3 H

HC CH3C

H

H

H

المعلومات الواردة في هذا الضندوق غير مطلوبة في امتحان الثانوية العامة.

161

٠٢ اإشافة الماء: ل يشاف الماء مباشرة اإلى الرابطة الثنائية، مع اأنه يشنف نيوكليوفيل، ولكنه يشاف بوجود حمض قوي كعامل مشاعد. ويمكن تفشير ذلك؛ اأن الماء شعيف التاأين؛ لذا فهو غير قادر على منح البروتون اإلى الرابطة π في الألكين، مما يشتدعي وجود عامل مضاعد مثل حمض الكبريتيك H2SO4، حيث يوفر الحمض الإلكتروفيل +H الذي يتفاعل مع الرابطة الثنائية لتكوين اأيون كربوني، يتفاعل بدوره مع H2O لإنتاج الكحول. وتوضح

المعادلة العامة التالية اإشافة الماء اإلى الألكينات في وشط حمشي:

H+ للماء الموجب الطرف يشاف اإذ ماركوفنيكوف؛ قاعدة مع الإشافة هذه وتتفق ذرات من الأكبر بالعدد المرتبطة الثنائية الرابطة كربون ذرة اإلى الحمشي الوشط من النيوكليوفيلي H2O له جزيء ويشاف المشتقر، الكربوي الأيون فيتكون الهيدروجين لمعادلته، ثم يغادر +H جزيء الماء فيتكون الكحول، بينما يشاف الطرف الشالب لجزيء اإلى ذرة كربون الرابطة الثنائية المرتبطة بالعدد الأقل من ذرات الهيدروجين، OH الماء

والمثال التالي يوشح اإشافة الماء اإلى البروبين:

1- اكتب معادلة كيميائية توضح اإضافة H2O في وشط حمشي اإلى 1- بيوتين.2- اأكمل المعادلة الآتية:

CH3CH = CHCH3 + H2O

C CH2SO4

H+ اأو C C

OHH

C CH3C

H

H

H+ H2O

H+C COH

HCH3 H

HH

H+

الغنية الثنائية الرابطة من Br2 مثل هالوجين جزيء اقتراب عند الهالوجينات: اإشافة ٠٣بالإلكترونات، فاإنه يشتقطب، حيث تحمل ذرة Br القريبة من الرابطة الثنائية شحنة جزئية الرابطة اإلى Br2 اإشافة يشهل مما شالبة، شحنة جزئية البعيدة Br ذرة موجبة، وتحمل

الثنائية، ويوضح المثال التالي اإضافة البروم Br2 المذاب في CCl4 اإلى اأحد الألكينات:

H OH+

162

ونظــرا لشهولــة تفاعــل محلــول البــروم مــع الألكينــات، فاإنــه يشتخــدم مخبريــا للتمييز بين الهيدروكربونات المشبعة كالألكانات، والهيدروكربونات غير المشبعة كالألكينات؛ اإذ يفقد محلول البــروم لونه الأحمر عندما يتفاعل مــع الهيدروكربونات غير المشبعة المحتوية على الرابطة الثنائية )اأو الثلثيــة( عنــد درجة حرارة الغرفة، اأو في الظلم، بينما ل تتفاعــل الألكانات مع محلول البروم تحت

الظروف ذاتها.

1- اكتب معادلة كيميائية توضح اإضافة الكلور Cl2 اإلى 2- هكضين.2- كيف تميز مخبريا بين البروبان والبروبين؟ اكتب معادلة كيميائية توضح التفاعل الحاضل.

2- ميثيل- 2- بيوتين

+ Br2CCl4

كربون ذرتي اإلى الهيدروجين ذرتي باإشافة التفاعل يتم )الهدرجة(: الهيدروجين اإشافة ٠٤العوامل اأحد بوجود العملية هذه وتحدث )األكان(، مشبعا مركبا لينتج الثنائية الرابطة المضاعدة كالنيـكل Ni اأو البالتيـن Pt اأو البالديوم Pd، الذي يعمل على اإشعاف الرابطة )H H(؛ ليشهل اإشافة ذرتي الهيدروجين اإلى الألكين، كما هو مبين في المعادلة الآتية:

.CH3CH = CH2 اكتب معادلة كيميائية تبين اإشافة الهيدروجين اإلى البروبين

+ H2Ni

ب- الإشافة في الألكاينات: تحتوي الألكاينات رابطتين من النوع π في الرابطة الثالثية؛ لذا فاإن تفاعلت الإشافة في الألكاينات تشبه تفاعلت الإشافة في الألكينات؛ اإذ تتفاعل الألكاينات مع الهالوجينات وهاليدات الهيدروجين وغيرها، ولكن يتم اإشافة 2 مول من المادة المتفاعلة هذه بعض توضح التالية والأمثلة الضعيفتين. π رابطتي لكشر وذلك الثلثية، الرابطة اإلى

التفاعالت:

C CH3C

H3C

CH3

H

C C

Br Br

CH3 H

CH3 CH3

C CH

H

H

HC C

H H

H

H H

H

163

CCl4 الأحمر المذاب في Br2 1 - اكتب معادلة كيميائية تبين اإضافة 2مول من محلولاإلى 1- بيوتاين.

2 - كيف تميز مخبريا بين الإيثان والإيثاين؟ اكتب معادلة كيميائية توضح التفاعل.

٠١ اإشافة الهالوجينات: تشاف الهالوجينات لذرتي كربون الرابطة الثلثية في خطوتين، تكون نتيجتهما كضر رابطتي π في الألكاين، وتكوين اأربع روابط σ في المركب الناتج، كما في

المعادلة الآتية:

H C C H + 2 Cl2

HX يشاف اإلى الألكاينات 2مول من جزيئات الحمض :HX ٢. اإشافة هاليدات الهيدروجينفي خطوتين تتبع قاعدة ماركوفنيكوف في كل منهما، وتكون النتيجة النهائية اإشافة ذرتي ذرات من الأكبر بالعدد المرتبطة الثلثية الرابطة كربون ذرة اإلى الحمض هيدروجين

الهيدروجين، كما في المعادلة الآتية:

يمكن توضيح اإضافة HCl اإلى البروباين بالخطوتين الآتيتين:

وفي المحشلة فاإن ذرتي الهيدروجين ترتبطان بذرة الكربون المرتبطة بالعدد الأكبر من ذرات الهيدروجين، وهذا يتفق مع قاعدة ماركوفنيكوف.

الخطوة الثانية :

الخطوة الأولى :

C C

Cl Cl

H

Cl Cl

H

CH3 C CH + HCl

C CCl H

H

Cl H

CH3

C CH

Cl H

CH3

+ HCl

CH3 C CH + 2 HCl C C

Cl H

H

Cl H

CH3

C CH

Cl H

CH3

المعلومات الواردة في هذا الضندوق غير مطلوبة في امتحان الثانوية العامة.

164

ج - تفاعالت الإشافة في الألديهايدات والكيتونات: تعرفت فيما ضبق اأن الألديهايدات والكيتونات الكربونيل في تفاعلت اأثر قطبية مجموعة القطبية. فما الكربونيل تتميز بوجود مجموعة وتعوض للإلكترونات، تفتقر المجموعة هذه في الموجبة الكربون ذرة اإن الإشافة؟ حاجتها هذه بالتفاعل مع مواد غنية بالإلكترونات، مما يوؤدي اإلى كشر الرابطة π ، ودفع اإن التفاعل ينشاأ عن الإلكترونات باتجاه ذرة الأكشجين ذات الكهرشلبية العالية، وحيث الإشافة يشمى التفاعلت من النوع هذا فاإن الكربونيل، لمجموعة نيوكليوفيل مهاجمة

النيوكليوفيلية )Nucleophilic Addition(، التي تمثل بالمعادلة العامة الآتية:

X Y

C OC O + X Yδ+ δ- δ- δ+

اأكمل المعادلتين الآتيتين:CH3CH2Cl + Mg

CH3 CH CH3 + Mg

تلحظ من معادلة التفاعل اأن الطرف الشالب X من المركب القطبي )X Y(، قد اأضيف اإلى ذرة الكربون الموجبة في مجموعة الكربونيل، اأما الطرف الموجب Y فقد اأشيف اإلى

ذرة الأكشجين الشالبة. وفيما يلي اأمثلة على تفاعلت الإشافة في مركبات الكربونيل.١. اإشافة مركب غرينيارد )R MgX(: ينتج مركب غرينيارد من تفاعل هاليدات الألكيل مع

فلز المغنيضيوم Mg بوجود الإيثر كما في المعادلة العامة الآتية:R X + Mg R MgX

ويبين التفاعل التالي تحضير اأحد مركبات غرينيارد البضيطة )ميثيل كلوريد المغنيضيوم(:CH3Cl + Mg CH3MgCl

اإيرث

اإيرث

اإيرثاإيرث

وحيث اإن كهرشلبية ذرة Mg اأقل من كهرشلبية ذرة الكربون المرتبطة بها في مجموعة الألكيل R؛ فاإن ذرة Mg تحمل شحنة جزئية موجبة، اأما ذرة الكربون فتحمل شحنة جزئية ضالبة، وبذلك تكون الرابطة )C MgX( قطبية، يمثل طرفها الشالب )ذرة الكربون(

النيوكليوفيل، الذي يبداأ التفاعل مع مجموعة الكربونيل.

Br

δ+δ- δ-

δ+

165

ض المعادلة الآتية: ولتتعرف كيف تتم اإشافة مركب غرينيارد اإلى مجموعة الكربونيل، تفح

+ MgCl2H C H + CH3 MgClδ+δ-

H C H

CH3

OMgClHCl H C H

CH3

OH

اأكمل المعادلة الآتية :CH3CH2CH2CH + CH3MgCl ........ ........

اإيثانالاإيثيل كلوريد المغنيضيوم 2- بيوتانول )كحول ثانوي(

CH3- C-H + CH3CH2-MgCl CH3-C-H CH3- C-H + MgCl2

OMgCl OH

CH2CH3 CH2CH3

HCl

بروبانوناإيثيل كلوريد المغنيضيوم 2-ميثيل-2-بيوتانول )كحول ثالثي(

CH3-C-CH3 + CH3CH2-MgCl CH3-C-CH3 CH3-C-CH3 + MgCl2

OMgCl OH

CH2CH3 CH2CH3

HCl

HCl

تلحظ من المعادلة اأن الطرف الشالب CH3 في مركب غرينيارد يشاف اإلى ذرة الكربون الموجبة في مجموعة الكربونيل، اأما الطرف الموجب )MgCl(، فيشاف اإلى ذرة الأكشجين ليعادل الشحنة مثل حمض باإشافة كحول اإلى تحويله يتم وشطي مركب ينتج وبذلك، عليها. المتكونة الشالبة HCl. ويحتوي الكحول الناتج على عدد من ذرات الكربون يشاوي مجموع عدد ذرات الكربون

في مركبي الكربونيل وغرينيارد. وتعد مركبات غرينيارد مهمة في تحشير الكحولت المختلفة من مركبات الكربونيل؛ فمثال يضتخدم الميثانال مع مركبات غرينيارد في تحضير الكحولت الأولية، اأما الألديهايدات الأخرى فتضتخدم مع مركبات غرينيارد في تحضير الكحولت الثانوية، بينما تضتخدم الكيتونات مع مركبات غرينيارد في تحضير الكحولت الثالثية، والأمثلة التالية تبين اإضافة اإيثيل كلوريد

المغنيشيوم اإلى كل من الإيثانال، والبروبانون:

δ-

δ+

O

O

O

O

166

٢. اإشافة الهيدروجين: يشاف الهيدروجين بوجود عامل مشاعد اإلى مجموعة الكربونيل نظرا لوجــود رابطة π فيها، تماما كما في الألكينات، وينتج عــن هذه الإضافة كحولت اأولية

وثانوية، ويمكن توشيح ذلك من خلل معادلة التفاعل الآتية:

CH3CH2C H + H2 CH3CH2C HNiOH

H• ما ضنف الكحول الناتج؟

اأكمل المعادلتين التاليتين، واذكر ضنف الكحول الناتج في كل منهما.

H C H + H2 Ni

CH3C CH2CH3 + H2Ni

٢- تفاعالت الحذف H2O اأو HX عرفت اأن تفاعلت الإشافة تحدث بكشر بعض الروابط عند اإشافة جزيء مثلاإلى الرابطة الثنائية المتشمنة رابطة π ، لينتج عن ذلك مركب مشبع. بينما يحدث عكض ذلك في تفاعلت الحذف؛ اإذ يتم نزع جزيء مثل HX اأو H2O من المركب المضبع لتكوين رابطة ثنائية

)األكين(، وتعد تفاعالت الحذف من التفاعالت الضائعة للكحولت وهاليدات الألكيل.حذف الماء من الكحولت: حتــى تتعرف الحذف فــي الكحولت، والناتــج العشوي لهذه أ -

التفاعلت. ادرض المعادلة التالية، ثم اأجب عن الأشئلة التي تليها:

• ما الجزيء الذي تم حذفه من الكحول؟• ما المادة غير العضوية المضتخدمة في تفاعل الحذف؟

• اإلى اأي عائلة من المركبات العشوية ينتمي المركب الناتج من تفاعل الحذف؟بعد اإجابتك عن الأشئلة الشابقة، لعلك تشتنتج اأن الحذف يتم من ذرتي كربون متجاورتين؛

2- بروبانول بروبينCH3CH CH3

OH

تضخينH2SO4 مركز CH3CH CH2 + H2O

O

O

O

167

لها، H عن ذرة كربون مجاورة )OH( عن ذرة كربون، وتحذف ذرة اإذ تحذف مجموعة وبذلك تتكون رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون لإنتاج الألكين. وتشتخدم مادة شديدة العشق الكحول، من الماء جزيء انتزاع على لتعمل المركز، H2SO4 الكبريتيك كحمض للماء

ويجري التفاعل عادة بتضخين الكحول مع الحمض لإضراع التفاعل.

اأكمل المعادلة الآتية :

CH3CH2CHCH2CH3

OH

تضخينH2SO4 مركز

يحدث تفاعل الحذف بضكل رئيض في هاليدات الألكيل من هاليدات الألكيل: HX حذف ب- يتطلب التفاعل فاإن ،HX حمض هو حذفه المتوقع الجزيء اإن وحيث والثالثية، الثانوية هاليد بتشخين متجاورتين HX من ذرتي كربون يتم حذف جزيء اإذ قوية؛ قاعدة وجود

الألكيل مع قاعدة قوية مثل KOH لإنتاج الألكين، كما في المعادلة الآتية:

اأكمل المعادلة الآتية:

CH3CH CH3 + KOH

Cl

CH3CH CH2 + KCl + H2Oتضخين

2- كلوربروبان بروبين

اأما هاليدات الألكيل الأولية فتتفاعل بالضتبدال بضكل رئيض كما ضيرد لحقا.

٣- تفاعالت الشتبدال )الإحالل(تتفاعــل بعــض المركبــات العضويــة بالضتبــدال، حيــث تضتبــدل فيهــا اإحــدى الذرات )اأو المجموعــات( بــذرة )اأو مجموعة( اأخــرى من مركب اآخر. وتعد تفاعــالت الضتبدال من التفاعــالت الضائعة في المركبــات العضوية، لما لها من اأهمية فــي تحضير العديد من المركبات العضويــة. وفيما يلي اأمثلة لتفاعــالت الضتبدال المضهورة في كل مــن الألكانات والكحولت

وهاليدات الألكيل، والحموض الكربوكضيلية.

CH3 C CH3 + KOH

Br

CH3

تضخين

168

الشوء الهالوجينات بوجود الألكانات مع تتفاعل الألكانات(: الألكانات )هلجنة اأ - الشتبدال في اأو التشخين، حيث تحل ذرة الهالوجين محل اإحدى ذرات الهيدروجين في الألكان، لينتج بذلك هاليد الألكيل. وقد يشتمر اشتبدال ذرات هيدروجين اأخرى من الألكان تبعا لكمية الهالوجين المتوافرة، ولظروف التفاعل، مما يوؤدي اإلى اإنتاج مركبات تحوي ذرة هالوجين واحدة )اشتبدال اأحادي(، اأو ذرتي هالوجين )اشتبدال ثنائي(، اأو اأكثر. ولكن، شنقتشر في التالية مثال على الشتبدال التفاعل المجال على الشتبدال الأحادي. وتوشح معادلة هذا

الأحادي في الإيثان:

اأكمل المعادلة الآتية:

ويعمل الشوء اأو )الحرارة( على كشر الرابطة الأشعف )Cl Cl( في المواد المتفاعلة، واإنتاج الجذور وتعد منفردة، اإلكترونات على تحتوي التي ،)Free Radicals( الحرة بالجذور يشمى ما اإلى اإحلل ذرة الهالوجين محل ذرة الحرة مواد نشطة تتفاعل مع الألكانات، مما يوؤدي في النهاية

الهيدروجين في الألكان.

CH4 + Cl2

اإيثان كلورواإيثان

+ Cl2Hضوء

ضوء

يحتاج تفاعل الألكان مع الكلور اإلى طاقة على شكل شوء )من مشباح زئبقي(، اأو حرارة )باإمرار الغازين في اأنبوب شاخن(، وهذه الطاقة تشبب كشر الرابطة )Cl Cl(؛ مما يوؤدي اإلى تكوين جذور الكلور، كما في

المعادلة:

ولأن جذر الكلور يحتاج لإكمال غلفه الأخير؛ لذا فهو نشط جدا للتفاعل، حيث ينتزع ذرة هيدروجين من الألكان، فيتكون الجذر الحر لالألكيل.

ثم يقوم الجذر الحر الجديد •R بانتزاع ذرة كلور من جزيء Cl2 اآخر؛ فيتكون هاليد الألكيل وجذر كلور جديد يضتاأنف التفاعل.

Cl Cl ضوءاأو حرارة Cl• + Cl•

R• + Cl Cl R Cl + Cl•

R H + Cl• R• + HCl

C C

H H

H

H H

Cl + HClC C

H H

H

H H

المعلومات الواردة في هذا الضندوق غير مطلوبة في امتحان الثانوية العامة.

169

:HBr وتوضح المعادلة التالية مثال لتفاعل الإيثانول مع الحمضCH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + H2O

الإيثانولبرومو اإيثان

اأكمل المعادلة الآتية:CH3CHCH3 + HCl

OH

خطوات تفاعل الضتبدال في الكحولت الثانوية والثالثية:

R OH + H X R OH2 + X

R OH2 R+ + H2O

R+ + X R X

+

ج - الشتبدال في هاليدات الألكيل: عرفت اأن هاليــدات الألكيل الثانوية والثالثية تتفاعل بالحذف بضكل رئيض عند تضخينها مع قاعدة قوية. اأما هاليدات الألكيل الأولية فاإنها غالبا ما تتفاعل بالشتبــدال، وذلك بوجود قواعد قوية مثل )OH( اأو اأيون الكوكضيد )RO(، حيث تضتبدل هــذه الأيونــات الشالبة بــذرة الهالوجيــن لإنتاج الكحــولت والإيثرات، كمــا هو موشح

بالمعادلتين الآتيتين:

- -

برومو اإيثاناإيثانولCH3CH2Br + OH CH3CH2OH + Br--

ثنائي ميثيل اإيثرCH3Cl + CH3O CH3OCH3 + Cl--

تلحظ اأن الكحول قد نتج من المعادلة الأولى، بينما نتج الإيثر من المعادلة الثانية.ويمكن الحشول على الأيون )RO( من تفاعل الكحول مع فلز نضط كالضوديوم لإنتاج مركب

اأيوني، كما هو موضح في المعادلة العامة الآتية:-

كلوروميثان

اإن ب - الشتبدال في الكحولت: تتفاعل الكحولت مـع الحمـوض HX بالضتبدال، وحـيـث رابطـة )C OH( فـي الكحـول قوية، فاإن التفاعل يبداأ باأن يكضب الكحـول البروتـون مـن الحمض HX لإنتاج )R OH2( وبـذلك تضعـف الرابطـة )C O( ويضـهل كضـرها، حيث

.)X( في الكحول مع ذرة الهالوجين )OH( يتم اضتبدال مجموعة الهيدروكضيل

+

+

المعلومات الواردة في هذا الضندوق غير مطلوبة في امتحان الثانوية العامة.

170

CH3OH + Na CH3ONa + H2- +

والمثال التالي يبين معادلة تفاعل الميثانول مع الضوديوم:

-R OH + Na RONa + H2

+

د - الشتبدال في البنزين: يتفاعل البنزين مع مركبات عديدة، ومنها تفاعله مع الهالوجينات كالبروم Br2 بوجود عامل مشاعد FeBr3. وتبين المعادلة التالية هذا التفاعل:

اأكمل المعادلتين الآتيتين:

ولهذا التفاعل اأهميته في الكشف عن الكحول، وتميزه عن غيره من المركبات العشوية؛ اإذ يعد انطلق غاز الهيدروجين موؤشرا لتفاعل الكحول.

كيف تميز مخبريا بين الإيثان والإيثانول؟ اكتب معادلة كيميائية توضح التفاعل الحاضل.

ويمكــن تفضير تفاعالت الضتبدال في هاليدات الألكيل؛ باأن الرابطة )C X( في هاليد الألكيل قطبيــة؛ لــذا تكون ذرة الكربــون موجبة )اإلكتروفيــل(، اأما الأيونات RO ، OH فهــي نيوكليوفيالت قويـــة غنيـة بالإلكترونـات، تهاجـــم ذرة الكربـون الموجبـة وترتبـط بهـا، مما يوؤدي اإلى كشر الرابطة

. X- التي تغادر على شكل اأيون )X( الشعيفة فيحل النيوكليوفيل محل ذرة الهالوجين )C X(

CH3Br + OH

CH3CH2I + CH3CH2O

Br+ والإلكتروفيل FeBr4ويمكن تفشير التفاعل باأن جزيء Br2 يتفاعل مع FeBr3 لإنتاج -

الذي يهاجم اإحدى ذرات الكربون في حلقة البنزين الغنية بالإلكترونات، ونظرا للثبات الكبير لحلقة البنزين، فاإن التفاعل ل يوؤدي لإضافة +Br، بل يوؤدي اإلى اشتبدال ذرة Br باإحدى ذرات

-

-

-

-

برومو بنزين

+ Br2 + HBrBrFeBr3

بنزين

171

الهيدروجين على حلقة البنزين، اأي اأن التفاعل يعد اشتبدال اإلكتروفيليا. ويتفاعل جزيء الكلور .FeCl3 بالطريقة نفشها بوجود Cl2

اأكمل المعادلة الآتية:

وكما تلحظ فاإن تفاعل الأشترة هو تفاعل منعكض يشل اإلى حالة التزان؛ لذا يمكن دفعه التفاعل شرعة بذلك فتزداد التفاعل، خليط من الناتج الماء باإزالة )للأمام( اليمين باتجاه

الأمامي - مبداأ لوتضاتيليه - وتزداد كمية الإضتر الناتج.

اأكمل المعادلة الآتية:

CH3C OH + CH3OH CH3C OCH3 + H2OH+

CH3CH2C OH + CH3CH2CH2OH

ويتفكك الإضتر بالتضخين مع محلول قاعدة قوية مثل NaOH، فينتج الكحول وملح الحمض الشابون شناعة في لشتخدامها نظرا بن؛ التش العملية هذه على ويطلق الكربوكشيلي، ك ح المعادلة العامة التالية تفك باشتخدام الإشترات الموجودة في الزيوت والدهون، وتوش

الإضتر:تضخين RC ONa + ROHRC OR + NaOH

ويمكن التمثيل على ذلك بمعادلة تفكك اإيثانوات الميثيل.

+ Cl2FeCl3

ه - الشتبدال في الحموض الكربوكشيلية: تتفاعل الحموض الكربوكشيلية مع الكحولت بوجود في )OR( مجموعة اشتبدال ذلك عن وينتج مشاعد، كعامل H2SO4 مثل قوي حمض الأشترة. العملية الإشتر والماء، وتشمى هذه لينتج الحمض )OH( في الكحول بمجموعة

والمعادلة التالية تبين تكوين اإيثانوات الميثيل من تفاعل حمض الإيثانويك والميثانول.

--

O O

OH+

O O- +

172

.NaOH ك بيوتانوات الإيثيل بالتشخين مع محلول اكتب معادلة تفك

٤- تفاعالت التاأكشد والختزالمنه الهيدروجين انتزاع اأو العشوي، المركب في الأكشجين محتوى زيادة عملية توشف زيادة محتوى اأو العشوي، المركب من الأكشجين انتزاع عملية توشف بينما تاأكشد، باأنها

الهيدروجين فيه باأنها اختزال. وفيما يلي اأمثلة لهذه التفاعلت: مثل موؤكشد عامل بوجود حمشي وشط في الألديهايدات تتاأكشد الألديهايدات: تاأكشد - اأ تاأكضد معادلة ادرض الأكضدة. عملية ناتج ولتتعرف ،K2Cr2O7 البوتاضيوم دايكرومات

الإيثانال التالية، ثم اأجب عن الأشئلة التي تليها:

• ما التغير الذي طراأ على عدد ذرات الأكشجين في الإيثانال؟• اإلى اأي عائلة من المركبات العشوية ينتمي المركب الناتج؟

عند مقارنة عدد ذرات الأكشجين في المركبين المتفاعل والناتج، تلحظ زيادة ذرة اأكضجين فــي المركــب العضوي الناتــج، اأي اأن المجموعــة الوظيفيــة ) ( المميزة للألديهايد تحولت اإلى مجموعة ) ( المميزة للحمض الكربوكشـيلي، وبـذلك تنتـج عن اأكشدة

الألديهايدات حموض كربوكضيلية.

K2Cr2O7اأكمل المعادلة الآتية:

H+CH3CH2C H

اإيثانوات الميثيلايثانوات الضوديومميثانول

تضخين CH3C ONa + CH3OHCH3C OCH3 + NaOHOO

- +

الإيثانالحمض الإيثانويك

K2Cr2O7

H+ CH3C OHCH3C HO O

O

C HO

C OHO

173

لذا الألديهايدات؛ عندها تتاأكضد التي نفضها الظروف في التاأكضد ضعبة فاإنها الكيتونات اأما تحتاج اإلى ظروف خاشة، ويشتفاد من هذه الخاشية في اإمكانية الكشف عن الألديهايد وتمييزه عن ن مزيج الألديهايد خ الكيتون، ويعد اختبار المراآة الفشية اأحد الطرق المشتخدمة في ذلك، حيث يشالفشة على جدار ب فتترش اأنبوب اختبار، الفشة والأمونيا( في نترات تولنز )المكون من ومحلول

الأنبوب مكونة مراآة فشية. والمعادلة المبشطة التالية توشح التفاعل:

اأما الكيتونات فال تتاأكضد بمحلول تولنز. مراآة فضية

RCOO- + Ag↓ RC HOH-

Ag)NH3(2+

مثل موؤكضد عامل باضتخدام والثانوية الأولية الكحولت تتاأكضد الكحولت: تاأكشد ب- دايكرومات البوتاضيوم K2Cr2O7 في وشط حمشي، ولتوشيح ذلك. ادرض معادلة تاأكشد

الإيثانول:

تولنز؟ محلول مع ويتفاعل ،C3H6O الجزيئية شيغته الذي للمركب البنائية الشيغة ما اكتب معادلة التفاعل الذي يحدث.

CH3C H K2Cr2O7

H+ CH3C OH CH3CH2OH K2Cr2O7

H+

الإيثانولالإيثانالحمض الإيثانويك

وتتاأكضـد الكحـولت الثانويـة اأيـضا باضـتخدام العامـل الموؤكضـد دايكرومـات البوتاضـيوم فـي وشـط حمـشي. ولكـن مـا ناتـج هـذه الأكشـدة؟ لتتـعرف ذلـك. ادرض معادلـة تاأكشد

2- بروبانول، ثم اأجب عن الأشئلة التي تليها:

O

O O

• ما التغير الذي طراأ على عدد ذرات الهيدروجين عند تحول الإيثانول اإلى الإيثانال؟نلحظ من المعادلة الشابقة اأن الإيثانول )كحول اأولي( يتاأكشد منتجا الإيثانال )األديهايد(، ويشاحب ذلك نزع ذرتي هيدروجين؛ اإذ تنتزع اإحداهما عن مجموعة )OH(، والأخرى عن ذرة الكربون الحاملة لها. ونظرا لشهولة تاأكشد الألديهايد، فاإن الإيثانال يتاأكشد منتجا

حمض الإيثانويك.

174

2- بروبانولبروبانونCH3CHCH3

K2Cr2O7

H+ CH3C CH3

• اإلى اأي عائلة من المركبات العشوية ينتمي المركب الناتج عن الأكشدة؟• ما التغير الذي طراأ على عدد ذرات الهيدروجين؟

تلحظ من المعادلة، اأن 2- بروبانول )كحول ثانوي( يتاأكشد اإلى بروبانون )كيتون(، ويشاحب ذلك نزع ذرتي هيدروجين.

والآن بعد اأن درضت تاأكضد الكحولت الأولية والثانوية، فهل تتاأكضد الكحولت الثالثية تحت الظروف ذاتها؟

لقد عرفت اأن عملية التاأكشد تتم بنزع ذرتي هيدروجين، اإحداهما من مجموعة )OH(، والأخرى من ذرة الكربون الحاملة للمجموعة. وفي الكحولت الثالثية، فاإن ذرة الكربون الحاملة لمجموعة )H اأي ل يمكن نزع ذرتي( ،المرتبطة بالأكشجين H يمكن حذفها مع ذرة H ل تحمل ذرة )OH(

وبذلك فاإنها ل تتاأكشد تحت الظروف ذاتها.

OH

اأكمل المعادلتين الآتيتين:

CH3CH2CHCH3 K2Cr2O7

H+

CH3CH2CH2OHK2Cr2O7

H+

K2Cr2O7

H+

المركب من الأكشجين ذرات نقض اإلى الختزال يوؤدي والكيتونات: الألديهايدات اختزال ج- العشوي، اأو زيادة عدد ذرات الهيدروجين فيه، وبهذا تعد اإشافة الهيدروجين )الهدرجة( بوجود عامل مشاعد مثل Ni اإلى مركبات الكربونيل )وكذلك الألكينات( اختزال، ويمكن الليثيوم وهيدريد ،NaBH4 الضوديوم بوروهيدريد مثل مختلفة، مختزلة عوامل اضتخدام لأيون مضدرا العوامل هذه تعد حيث حمضي، اأو مائي وضط في LiAlH4 والألومنيوم الهيدريد )-H( الذي يعد نيوكليوفيل يهاجم ذرة الكربون الموجبة في مجموعة الكربونيل، اإلى اختزالها. ويمكن ويرتبط بها، بينما يرتبط +H من الوشط بذرة الأكشجين، مما يوؤدي

توشيح ذلك في المعادلتين الآتيتين:

.................. ..................

O

OH

175

CH3C H LiAlH4 CH3C H

NaBH4

OH

H

CH3C CH3 CH3C CH3 OH

اأكمل المعادلتين الآتيتين:LiAlH4

NaBH4

5- تفاعالت المركبات العشوية كحموض وقواعد القواعد، الكربوكضيلية( مع لها ضفات حمضية )كالحموض التي العضوية المركبات تتفاعل

بينما تتفاعل المركبات التي لها ضفات قاعدية )كالأمينات( مع الحموض.وضتتعرف في هذا البند بعضا من هذه التفاعالت:

مثل القوية القواعد مع الكربوكضيلية الحموض تتفاعل الكربوكشيلية: الحموض تفاعالت - اأ الأضعف القواعد مع تتفاعل كما والماء، الملح لإنتاج ،NaOH الضوديوم هيدروكضيد اأكشيد ثاني وغاز والماء الملح لإنتاج ،NaHCO3 الهيدروجينية الشوديوم كربونات مثل

الكربون. وتوضح المعادلتين التاليتين هذه التفاعالت:

CH3CH2C CH2CH3

CH3CH2C CH3

تلحظ اإنتاج ملح اإيثانوات الشوديوم في كلتا المعادلتين الشابقتين، ويتميز تفاعل الحمض مع كربونات الشوديوم الهيدروجينية بانطلق غاز CO2؛ لذا يضتخدم هذ التفاعل في الكضف

عن الحمض الكربوكضيلي، وتمييزه عن المركبات العضوية الأخرى.

CH3C OH + NaOH CH3C ONa + H2O

CH3C ONa + H2O + CO2CH3C OH + NaHCO3

O

O

O

H

O

O

O

O

O

- +

- +

H+

H+

H+

H+

176

تحضير المركبات العضويةثالثا

والناتجة، المتفاعلة المواد خاللها من وتعرفت العضوية، المركبات تفاعالت درضت اأن بعد التفاعلت تلك توظيف البند هذا في شتدرض فاإنك التفاعلت، لهذه اللزمة المشاعدة والعوامل في بد ول ومتوافرة. مناضبة اأخرى عضوية مركبات من المختلفة العضوية المركبات تحضير في وشنبداأ العشوية، المركبات لتحشير واأخرى مخبرية اأن هناك طرقا شناعية، نذكر اأن المجال هذا دراضتنا بالطرق المخبرية البضيطة المضتخدمة في تحضير بعض المركبات، مضتفيدين بذلك من اأنواع

التفاعالت التي درضتها فيما ضبق.

اأكمل المعادلتين الآتيتين:HC OH + NaOH

CH3CH2C OH + NaHCO3

عن ينتج التي الأمونيوم اأملح لتكوين الأمونيا مع الكربوكشيلية الحموض تتفاعل كما تضخينها اأميدات، كما هو موضح في المعادلة الآتية:

ب- تفاعالت الأمينات مع الحموض: تعزى الشفات القاعدية في الأمينات اإلى وجود زوج اإلكترونات مع الأمينات تتفاعل وبذلك الأمونيا، في الحال هو كما النتروجين، ذرة على رابط غير

ن اأمالحا، كما في معادلة التفاعل الآتية: الحموض القوية مثل HCl، لتكو

اأكمل المعادلة الآتية:

CH3C OH + NH3 ملح اأمونيوم

CH3C ONH4 CH3C NH2 + H2O

CH3NH2 + HCl CH3NH3 + Cl

:

CH3CH2NH2 + HBr

:

O

O

O

O O- +

+ -

اأضيتاميد

تضخين

177

١- تحشير الألكيناتتتميز الألكينات بوجود الرابطة الثنائية بين ذرتي الكربون التي تشم النوعين σ، و π، وحتى

تتعرف كيفية تحضير الألكين. ادرض المثال الآتي:

مثال )١(اإذا توافـر لديـك فـي المختـبر المـركب 2- ميثيل-2- بروبانول، فكيف تحـضر منه مركب

2- ميثيل بروبين؟

الحلبالنظر اإلى الشيغة البنائية للمركب المتوافر في المختبر، والمركب المطلوب تحشيره:

لحظ اأن المركب المتوافر في المختبر عبارة عن كحول، بينما المطلوب تحشيره هو األكين. والآن، ما نوع التفاعل المناشب الذي يحول الكحول اإلى الألكين؟ تعلمت اأن التفاعل هو حذف

ح في معادلة التفاعل الآتية: جزيء الماء HOH من الكحول، كما هو موض

وبذلك ينتج المركب المطلوب تحشيره.

بين كيف تحضر مناضبة، مواد غير عضوية واأية )CH3C CH3( البروبانون باضتخدام .)CH3CH CH2( البروبين

2- ميثيل بروبين )المطلوب تحشيره( 2- ميثيل- 2- بروبانول )المتوفر(

H2SO4 مركز

تضخين

CH3 C CH2

CH3

OH

CH3 C CH3

CH3

CH3 C CH3

CH3

OH

CH3 C CH2 + H2O

CH3

O

178

ــر المركــب 2- بروموبيوتان مــن البيوتانون ـن بالمعــادلت الكيميائيــة كيــف تحض بيـ

)CH3C CH2CH3( واأية مواد غير عضوية مناضبة.

٢- تحشير هاليدات الألكيلدرشــت فيما شبق عددا من التفاعلت التي توؤدي اإلى اإدخال ذرة هالوجين في المركب العشــوي. وحتى توظــف بعشا من هذه التفاعــلت في تحشير هاليــدات الألكيل. ادرض

المثال الآتي:

مثال )٢(بين كيف )CH3CH2CH2OH( واأية مواد غير عضوية مناضبة، بروبانول المركب 1- باضتخدام

.)CH3CHCH3( تحضر المركب 2- كلوروبروبان

الحلبمقارنة الشيغ البنائية لكل من الكحول المتوافر، والمركب المطلوب تحشيره، تجد اأنه ل يمكن تحويل المركب 1-بروبانول مباشرة اإلى 2-كلوروبروبان باضتخدام تفاعل الضتبدال؛ لأن الناتج ضيكون 1-كلوروبروبان، وهو ليض المركب المطلوب تحشيره. اإذن ل بد من التفكير بطريقة اأخرى للحشول على 2-كلوروبروبان. فما التفاعل المناضب لذلك؟ اإن التفاعل هوحذف الماء

من الكحول )1-بروبانول(، كما في المعادلة الآتية:CH3CH2CH2OH CH3CH CH2 + H2O

ثم يلي هذه الخطوة، اإضافة حمض HCl اإلى البروبين وفق قاعدة ماركوفنيكوف، وذلك لإنتاج المركب المطلوب 2- كلوروبروبان، كما في المعادلة الآتية:

CH3CH CH2 + HCl CH3CHCH2

Cl

H2SO4 مركز

تضخين1- بروبانولبروبين

Cl

H

O

179

٣- تحشير الكحولتتعرفــت شابقا عددا من التفاعلت التي توؤدي اإلــى اشتحداث مجموعة )OH( في المركب

العضوي. ولتوظيف بعض هذه التفاعالت في تحضير الكحولت. ادرض المثالين الآتيين:

مثال )٣(باضــتخدام الإيثــان CH3CH3، واأيــة مـــواد غيــر عضويــة مناضــبة، بيــن كــيف تحضــر الإيثانــول

.CH3CH2OH

الحلاإلى مباشرة الإيثان تحويل يمكن ل اأنه تجد والإيثانول، الإيثان من لكل البنائية الشيغ بمقارنة الإيثانول؛ لذا ل بد من تحويل الإيثان اأول اإلى مركب يمكن فيما بعد تحويله اإلى الكحول. فما التفاعل المناشب لذلك؟ تعلم اأن الإيثان يتفاعل بالشتبدال مع اأحد الهالوجينات كالكلور بوجود

الضوء، كما في المعادلة الآتية:CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl

وبهذا ينتج كلورواإيثان الذي يتفاعل بالضتبدال مع OH، لينتج الكحول المطلوب، كما هو موشح في المعادلة الآتية:

CH3CH2Cl + OH CH3CH2OH + Cl-

مثال )٤(باضــتخدام البروبانون وكلوروميثان واأيــة مــواد غيــر عضويــة مناضبــة، بين كيف يمكن تحضير

2- ميثيل -2- بروبانول.

الحلبمقارنة الشيغ البنائية للمركب المطلوب تحشيره والمركبين المتوافرين للبدء بهما:

ضوء

CH3C CH3 CH3Cl CH3 C CH3

CH3

OH بروبانونكلوروميثان2- ميثيل- 2- بروبانول)المركبين المتوافرين(

ــ

-

-

O،

)المركب المطلوب تحشيره(

180

يشاوي العدد هذا واأن كربون، ذرات 4 على يحتوي تحشيره المطلوب الكحول اإن نلحظ مجموع اأعداد ذرات الكربون في المركبين المتوافرين للبدء بهما، وبهذا فاإن التفاعل المناشب هو اإشافة مركب غرينيارد اإلى البروبانون. وكما عرفت شابقا يمكن الحشول على مركب غرينيارد فاإن خطوات الإيثر، وبذلك المغنيشيوم بوجود الألكيل )مثل كلوروميثان( مع تفاعل هاليد من

التحشير تكون على النحو الآتي:

CH3Cl + Mg CH3MgClاإيثر

HCl

CH3C CH3 + CH3MgCl

OMgCl

CH3

CH3C CH3

OMgCl

CH3

CH3C CH3 CH3C CH3 + MgCl2

OH

CH3

1 - بين بالمعادلت الكيميائية كيف تحضر: 2- بيوتانول باضتخدام مركبي الإيثانال والإيثين واأية مواد غير عضوية مناضبة.

.B و A 2 - اضتنتج الضيغة البنائية للمركبين العضويين المضار اإليهما بالرمزين

٤- تحشير الألديهايدات والكيتوناتعرفت فيما ضبق اأن الألديهايدات تنتج عن اأكضدة الكحولت الأولية، بينما تنتج الكيتونات عن اأكشدة الكحولت الثانوية، وذلك باشتخدام عامل موؤكشد مثل K2Cr2O7 في وضط حمضي.

ح المعادلتين التاليتين تحضير البروبانون من بروبين: وتوض

BA H2OH+تضخين

KOHBr

CH3CHCH3

CH3CHCH3

OH

CH3CH CH2 + H2O H+

O

K2Cr2O7

H+CH3C CH3CH3CHCH3

OH O

181

ر مشتخدما الإيثان واأية مواد غير عشوية مناشبة، بين بالمعادلت الكيميائية كيف تحشالإيثانال.

5- تحشير الحموض الكربوكشيليةالألديهايدات تاأكشد اأو الأولية، الكحولت تاأكشد من الكربوكشيلية الحموض تنتج باضتخدام عامل موؤكضد مثل K2Cr2O7 في وشط حمشي. ولتتعرف ذلك. ادرض المثال الآتي:

مثال )5(يتوافــر لديــك فــي المختبر غــاز الإيثيــن. بين بالمعــادلت كيــف تشتخدمه فــي تحشير حمض

الإيثانويك.

الحلاإليه )بوضط حمضي(، لينتج بما اأن المركب المتوافر للبدء به هو الإيثين، فاإنه يمكن اإضافة الماء بالمعادلتين موضح هو كما الإيثانويك، النهاية حمض في منتجا بدوره يتاأكضد الذي الإيثانول

الآتيتين:CH2 CH2 + H2O H+

CH3CH2OH

CH3CH2OH CH3C H CH3C OHK2Cr2O7

H+

K2Cr2O7

H+

1- باضتخدام الميثان CH4 واأية مواد غير عضوية مناضبة، بين بالمعادلت الكيميائية كيف تحضر حمض الميثانويك.

في C و B و A بالرموز اإليها المشار العشوية للمركبات البنائية الشيغة اشتنتج -2المخطط الآتي:

A BKOH K2Cr2O7

H+CK2Cr2O7

H+CH3CH2CH2Br

O O

182

تحضير مركبات عضوية ضناعياربعا

من بعضا الآن ضتتعرف فاإنك العضوية، المركبات في تحضير المخبرية الطرق اأن درضت بعد توافر ظروف وعوامل على الشناعية الطرق تعتمد شناعيا، حيث تحشر لمركبات عشوية الأمثلة مشاعدة خاشة. ومن الأمثلة على ذلك: تحشير الميثانول والميثانال وحمض الإيثانويك؛ اإذ يحشر

الميثانول عن طريق هدرجة اأول اأكشيد الكربون، كما في المعادلة :

CO + 2 H2 CH3OH

ويشتخدم الميثانول الناتج في تحشير الميثانال بوجود عامل مشاعد، كما في المعادلة:

واأيشا يتفاعل الميثانول مع اأول اأكشيد الكربون بوجود عامل مشاعد، لينتج حمض الإيثانويك، كما في المعادلة الآتية:

CH3OH + CO CH3COOH

عامل مضاعد)300 - 400(° ض / )200 - 300( ض. جـ.

عامل مضاعد

عامل مضاعدCH3OH)600 - 700(°ض

للمركبات العشوية اآثار مختلفة في البيئة، ومن اأشهرها المركبات العشوية المتطايرة مكتبة في المتوافرة العلمية الكتب بعض اإلى الرجوع خلل من ابحث ،)VOCs(المدرضة، اأو باضتخدام الضبكة الإلكترونية عن بعض هذه المركبات؛ مضادرها واأهم اآثارها في البيئة )الماء والهواء والتربة(، وفي الكائنات الحية، ثم ناقض ما توشلت اإليه

مع زملئك في الشف.ويمكنك الضتعانة بالكلمات المفتاحية التالية في البحث عبر الضبكة الإلكترونية:

Effect of Volatile Organic Compounds, Volatile Organic Compounds, VOCs and Environment,..........

HC H + H2

O

183

بعض الآثار الإيجابية والشلبية للمركبات العشويةازدهــرت الشناعات الكيميائية المتعلقــة باإنتاج المركبات العشوية، واأشبــح هناك اشتخدامات واضعــة لهــذه المنتجات، فمثــال يضتخــدم الميثان فــي اإنتــاج الكلوروفــورم والفورمالديهايد وحبر المطابــع، اأمــا الإيثين فيدخل في شناعــة المبلمرات. ويشتخدم الإيثاين فــي شناعة المطاط، ويخلط مــع الأكضجين ليحترق الخليط منتجــا حرارة عالية كافية لقطع الفلــزات ولحامها. ويدخل الإيثانول فــي شناعة الأدوية، والعطور، والمطاط، والطلء، وفي عمليات التعقيم، وكذلك فهو مذيب عشوي ر عام، وفي حفظ العينــات البيولوجية، وفي اإنتاج فعــال. ويشتخدم الميثانال )فورمالديهايــد( كمطهر الأضبــاغ والبالضتيك. ويضتخدم حمض الميثانويك في ضباغــة النضيج، ودباغة الجلود، وهو مطهعــام. اأما حمض الإيثانويك فيدخل في ضناعــة الخل والعطور والأضباغ والبالضتيك. ويعد الأضيتون )بروبانــون( مذيبــا عشويا يشتخدم فــي اإزالة الطلء عن الأظافــر. واشتخدمت الإشتــرات في اإشفاء نكهــات متنوعة على الأطعمة والمشروبــات كالعشير، واشتخدمت في منتجــات عديدة على نطاق واضــع كالبالضتيك والمنظفات الضابونية وغير الضابونية، والمبيدات الحضرية، والأضباغ، والعقاقير

الطبية والألياف الضناعية كالداكرون، والأورلون، والنايلون.د الشناعــات والشتخدمات الواشعــة لمنتجــات المركبــات العشوية بعض وقــد نتج عــن تعــدالمشــكلت البيئيــة، حيث تراكمت مخلفات هــذه المركبات في البيئة، ممــا تشبب في تلوث الهواء واليابشــة والمياه، ويعزى ذلــك اإلى اأنها غير قابلة للتحلل الحيوي، فمثــل، مبلمرات الإيثرات )ثنائي فينيــل متعدد البروم(، تجعــل البالضتيك يقاوم الحتراق، اإل اأن هذه المركبات قليلة الذوبان في الماء؛ لــذا تتراكم في المياه وفي التربة، وتنتشر على شكل دقائق معلقة في الهواء، فتنتقل اإلى الكائنات الحية من خلل الطعام اأو التنفض. وقد اأشارت بعض الدراشات اإلى تاأثير هذه المركبات في الجهاز العشبي وجهاز المناعة في جشم الإنشان، وكذلك فاإن بعض المبيدات مثل )DDT( و)األفا هكضان( ل تتحلل بشهولــة، مما جعل بعض الدول تحظر اشتخدامهما نهائيا، فقد اأكــدت الدراشات العلمية على اأنهما

مضببان رئيضان لأمراض الكبد والضرطان.

184

ح المقضود بكل من: وض - 1بن، الإلكتروفيل، النيوكليوفيل. تفاعل الإشافة، الأشترة، التش

اختر رمز الإجابة الشحيحة لكل فقرة مما ياأتي: - 201 عدد روابط π في الضيغة )HC CH( يضاوي:

02 في جزيء الإيثين )CH2 CH2( تنضاأ الرابطة σ بين ذرتي الكربون من تداخل فلكين من نوع:

sp2 sp3 جـ ( د (

03 التفاعل الذي يحول البروبانون اإلى 2- بروبانول، يشمى:اختزال تاأكضداأ ( حذفب ( اضتبدالجـ ( د (

04 في التفاعل الآتي )CH3 C CH + 2 HBr(، يكون الناتج:

1 2اأ ( 3ب ( 4جـ ( د (

06 المركب الناتج عن اأكضدة 2- بيوتانول باضتخدام محلول K2Cr2O7 في وضط حمضي، هو:

بيوتانالاأ ( بيوتانون ب (د (جـ ( حمض البيوتانويك2- بيوتين

sp p اأ ( ب (

CH3CH2CHBr2 CH3CBr2CH3اأ ( ب (د (جـ ( CH3CHBrCH2BrBrCH2CH2CH2Br

05 عند تضخين 3- كلوروبنتان مع KOH ينتج:1- بنتاين 2- بنتيناأ ( بنتانب ( 3- بنتانولجـ ( د (

07 يضتخدم محلول تولنز للكضف عن:الكحولت الألديهايداتاأ ( الكيتوناتب ( الألكيناتجـ ( د (

184

185

اكتب الناتج العشوي في كل من المعادلت التالية، ثم اذكر نوع التفاعل: - 3

08 الغاز الناتج عن تفاعل حمض الإيثانويك مع كربونات الشوديوم الهيدروجينية، هو:O2 H2اأ ( CO2ب ( COجـ ( د (

اكتب معادلة التفاعل الذي يحدث عند: - 4

اأ ( تفاعل البروبين مع الهيدروجين بوجود Ni كعامل مضاعد.

ب ( تضخين 2- بيوتانول مع حمض البيوتانويك بوجود حمض H2SO4 المركز.

جـ ( تفاعل 2 - بنتانول مع دايكرومات البوتاضيوم في وضط حمضي.

د ( تفاعل البيوتانون مـع ميثيـل كـلوريد المغنيـضيوم متبـوعا باإضافـة HCl للمركـب الناتج.

اأية مواد غير عضوية مناضبة، بين بالمعادلت مبتدئا من المركب 2- كلوروبروبان ومضتخدما - 5

كيف تحضر البروبانون.

CH3C CH2CH3 + H2Ni

H C H 2- HCl

1- CH3CH2CH2MgCl

CH3CH2CHCH2CH3

OH

تضخنيH2SO4مركز

CH3CH2C OH + CH3CHCH3H+

CH3CH2CH2Br + CH3CH2O

H+

K2Cr2O7

H+

K2Cr2O7

185

CH2OH

O

O

OHO

186

• تميز وحدات البناء الأساسية لبعض المركبات الحيوية.• تبين كيفية ارتباط وحدات البناء الأساسية لتكوين بعض المركبات الحيوية.

• تقدر اأهمية المركبات الحيوية في حياتنا اليومية.

2الفصل الثاينتحتوي اأجسام الكائنات الحية اأنواعا متعددة من الجزيئات العسوية ذات البناء المعقد، يطلق عليها المركبات الحيوية، تلعب دورا مهما في النساطات الحيوية وتحولت الطاقة التي تحدث في الجسم. فالسكريات هي المسدر الرئيض للطاقة الالزمة للتفاعالت التي تحدث في اأجسام الكائنات الحية، التفاعالت تحفيز على الأنزيمات وتعمل الجسم، لعسالت الأساسي المكون البروتينات وتسكل المختلفة في الجسم، كما تقوم الهرمونات بتنظيم وظائف الأعساء المختلفة وعمليات البناء والهدم التي تحدث في الخاليا، و تدخل الدهون في تكوين الأغسية البالزمية للخاليا، وتعد مخزنا احتياطيا

مهما للطاقة السرورية للجسم.فما هذه المركبات؟ وما تركيبها الكيميائي؟ وما الدور الذي يلعبه كل منها في الجسم؟ هذا ما

ستتعرفه بعد دراستك لهذا الفسل.

ويتوقع منك بعد درصة هذ لفصل أن:

املركبات العصوية احليوية

جميع الأسكال والمعادلت والجداول الواردة في هذا الفسل ليست للحفظ.

187

الربوتينات )Proteins(أوال

توجد البروتينات في جميع الخاليا الحية، وتعد من الجزيئات السخمة التي تسكل 50% من كتلة الجسم الجاف؛ فهي تدخل في تركيب العسالت والأغسية الخلوية والسعر والأظافر، كما تقوم بالعديد من الوظائف الحيوية كعمليات نقل الأكسجين بين الخاليا، وتحفيز التفاعالت الحيوية كعمليات هدم بنائية تعرف البروتينات مكونة من وحدات اأن اإلى المختلفة الدراسات الجسم. وتسير الدهون في

بالحموض لأمينية. فما الحموض الأمينية؟ وكيف ترتبط هذه الحموض فيما بينها لتكوين البروتين؟

1- لحموض لأمينيةللبروتينات، ولكي تتعرف تركيب الحموض البناء الأساسية تعد الحموض الأمينية وحدة

الأمينية. ادرض السيغ البنائية للحموض الأمينية التالية، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليها:

• ما العناسر الأساسية المكونة للحموض الأمينية؟• ما المجموعات الوظيفية المستركة في كل من هذه السيغ؟ اكتب سيغ هذه المجموعات.

• اأي هذه المجموعات لها سلوك حمسي؟ واأيها لها سلوك قاعدي؟• قارن مواقع المجموعات الوظيفية بالنسبة اإلى بعسها مع بعض في كل من الحموض السابقة.

لعلك توسلت اإلى اأن الحمض الأميني يتكون من مجموعة كربوكسيل )COOH-( حمسية، من تختلف التي )R( الهيدروكربونية السلسلة اإلى اإسافة قاعدية، )-NH2( اأمين ومجموعة حمض اإلى اآخر، وتجدر الإسارة هنا اإلى اأن الحموض التي تكون فيها مجموعة الأمين مرتبطة بذرة الكربون المجاورة لمجموعة الكربوكسيل، يطلق عليها الحموض الأمينية األفا )∝(، حيث

تتكون البروتينات من هذا النوع من الحموض.تالحظ مما سبق اأن الحموض الأمينية تتكون من عناسر اأساسية هي الكربون والهيدروجين والأكسجين، والنتروجين. وقد وجد في محاليل الحموض الأمينية اأن مجموعة الكربوكسيل

األنين غاليسين فالين

H3CCH

CH

NH2

COH

O

H2NCH2

COH

OH3C

H3CCH

NH2

COH

O

188

اإلى مجموعة الأمين )H+( الحمسية تمنح البروتون القاعدية، وبهذا يوجد الحمض الأميني في المحلول السكل )6-4(، في اأيون مزدوج كما على سكل وبناء على ذلك، فاإن الحمض الأميني يسلك كحمض في الوسط القاعدي، كما يسلك كقاعدة في الوسط الحمسي، اأما في الوسط المتعادل، فاإنه يكون متعادل.

كما اأن بعض الحموض الأمينية تحتوي عناسر اأو مجموعات وظيفية اأخرى، ولتتعرف اإلى بعسها. ادرض السكل )4-7(، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

السكل)4-6(: الأيون املزدوج.

السكل )4-7(: السيغ البنائية لبعض الحموض الأمينية.

OHCH3

NH2

SHNH2

OH CH3

CH3

NH2

OH

OOO

O O

O

OOOO

O NH2

OHOH

NH2

OHNH2 OH

OH OHNH2

NH2 OH

NH2

OH OHNH2

األنين سيستين فالين

حمض الأسبارتيك فنيل الأنين غاليسين

سيرين ليسين حمض الغلوتاميك

• اأي الحموض يحتوي على:مجموعتي كربوكسيلمجموعة هيدروكسيل

مجموعتي اأمينمجموعة فينيل

****

R CH C ONH3

O-

+

189

لحظ اأن مجموعة الكربوكسيل في الحمض الأميني األنين، ترتبط بمجموعة الأمين في الحمض الأميني غاليسين برابطة تعرف بالرابطة الببتيدية )رابطة اأميدية(، وذلك بحذف جزيء ماء، ويسمى المركب الناتج عن اتحاد حمسين اأمينين ثنائي الببتيد. وعند اتحاد ثالثة حموض اأمينية، فاإن المركب الناتج يسمى ثالثي الببتيد، اأما عند ارتباط عدد كبير من الحموض الأمينية خالل عملية تكوين البروتين، فاإنه يطلق على تتابع الحموض الأمينية، سلسلة عديد الببتيد، وتتخذ هذه السلسلة اأسكال مختلفة، ترتبط اأجزاوؤها بروابط هيدروجينية، كما في السكل )4-8( الذي يبين اأحد اأسكال هذه

السالسل التي تتخذ ترتيبا حلزونيا.والجدير بالذكر اأن اأنواع البروتينات ووظائفها تختلف تبعا لختالف عدد الحموض الأمينية في السلسلة وكذلك ترتيبها ونوعها. وهذا يفسر التنوع الهائل في اأنواع البروتينات ووظائفها، على الرغم من

اأن عدد الحموض الأمينية الأساسية الموجودة في الطبيعة حوالي عسرين حمسا اأمينيا.

CC

CC

C

C

C C

C C

C

C

C

C

HH

HH

H

HH

H

HHH

H

H

H

H

H

H H

H

N

N

N

N

N

N

NR

R

RR

R

RR

R

R

R

R

R

O

O

O

O

OC

H

N

O

C

C

CH

NN

OO

O

C

C

C

C

C

C

H

HN

N

N

O

O

CC

O

السكل )4-8(: سلسلة بروتني حلزونية.

2- تكوين لبروتيناتتعد البروتينات مبلمرات طبيعية ناتجة عن اتحاد حموض اأمينية من النوع )∝(. فكيف ترتبط الحموض الأمينية فيما بينها لتكوين البروتين؟ وماذا يطلق على المركب الناتج من اتحادها؟ وما تبين التي التالية، المعادلة ادرض لتتعرف ذلك، الأمينية؟ الحموض بين تنساأ التي الرابطة نوع

اتحاد الحمض الأميني األنين مع الحمض الأميني غاليسين:

+ + H2OH3C

CH

NH2

CO

NH

CH2

CO

OH

H3CCHNH2

COH

O

H2NCH2

COH

O

األنينغاليسين

190

الكربوهيدرات )Carbohydrates(ثانيا

درست في سفوف سابقة هذا النوع من المركبات، وعرفت اأنها من المواد الغذائية الأساسية التي تتواجد في اأجسام الكائنات الحية، فما هذه المركبات؟ وما اأنواعها؟

تتكون الكربوهيدرات من ثالثة عناسر اأساسية هي الكربون، والهيدروجين، والأكسجين. وقد دلت الدراسات على اأن هذه المركبات تمثل مبلمرات تتكون من وحدات اأبسط منها؛ اإذ تتحلل في الوسط )سكر C6H12O6 الغلوكوز سكر مثل الأحادية، بالسكريات تعرف سغيرة وحدات لتعطي الحمسي العنب( الذي يمثل السكر الرئيض في الدم. فما اأنواع السكريات؟ وما تركيبها الكيميائي؟ وكيف ترتبط

فيما بينها؟ وما طبيعة هذه الروابط؟ ستتعرف فيما يلي تسنيف السكريات وطبيعة الروابط فيما بينها:

1- لصكريات لأحاديةتعد السكريات الأحادية من اأبسط اأنواع السكريات؛ اإذ ل تتحلل اإلى وحدات اأسغر منها، ولتتعرف هذه السكريات وتركيبها الكيميائي، ادرض السكل )4-9(، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه.

جزء من سلسلة بروتين مكونة من اأربعة حموض اأمينية، اأجب عن الأسئلة التالية المتعلقة بها: 1- ماعدد الروابط الببتيدية في هذا الجزء من السلسلة؟

٢- ماذا يطلق على هذا الجزء من السلسلة ؟٣- ما عدد جزيئات الماء الناتجة عن اتحاد هذه الحموض؟

CH2OH

C

C

C

CCH2OH

H

H

OHO H

OH

OH

CCC

C

HHO

HH

OHOH

HOH

CH2OH

HCO

CCC

H

H OH

OHH OH

CH2OH

HCO

سكر الفركتوز سكر الغلوكوز سكر الرايبوز

السكل )4-9(: بعض اأنواع السكريات الأحادية.

191

• ما عدد ذرات الكربون في كل من السكريات المبينة في السكل؟• ما نوع المجموعات الوظيفية في كل منها؟

• ما العائلة التي ينتمي اإليها كل من هذه السكريات؟ فالرايبوز يتكون اآخر، اإلى اأحادي الكربون يختلف من سكر اأن عدد ذرات اإلى لعلك توسلت الفركتوز والغلوكوز من يتكون كل من من خمض ذرات كربون، ويسمى سكرا خماسيا، في حين ست ذرات كربون، وتسمى سكريات سداسية. ويتراوح عدد ذرات الكربون في السكريات الأحادية بسكل عام بين )٣-6( ذرات كربون، كما تالحظ اأنها تحتوي نوعين من المجموعات الوظيفية، هما مجموعة الهيدروكسيل، ومجموعة الكربونيل؛ لذا يطلق على كل من الرايبوز والغلوكوز بالسكريات الألديهايدية، بينما يطلق على الفركتوز سكر كيتوني. وقد اأثبتت الدراسات اأن الفركتوز يمكنه الستجابة لكاسف تولنز، مما يسير اإلى اأنه يتحول من السورة الكيتونية )الفركتوز( اإلى الألدهايدية )الغلوكوز(

في البناء المفتوح وذلك بتغيرات تنحسر في ذرتي الكربون رقم 1 و ٢، السكل )10-4(.

كما تسير الدراسات اإلى اأن السكريات تتواجد باأحد سكلين، هما البناء المفتوح والبناء الحلقي؛ اإلى البناء الحلقي، نتيجة لحدوث تفاعل داخلي بين المجموعات الوظيفية. اإذ يتحول البناء المفتوح ولتتعرف كيف يتكون البناء الحلقي للغلوكوز. ادرض السكل )4-11(، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه.

O

C

CH

H

HH

H

CH2OH

OH

OH

OH

OHC C

C١

٢٣

٤

٥

٦

C

CH

H

H

HH

CH2OH

OH

OHOHOH

C C

C١

١

٢

٣

٤

٥

٦

٢٣

٤

٥

٦O

C

C

C

C

C

C

OH

OH

H

H

H

HO

H

H O

OH

CH2OH

السكل )4-11(: تكوين البناء الحلقي للغلوكوز.

سكر كيتوين )فركتوز( مركب وسطي سكر األديهايدي )غلوكوز(السكل )4-10(: الفركتوز يتحول من السورة الكيتونية اإلى الألديهايدية.

H

C

C

H O

O

HH

C

C OH

O HC

CH OH

OH

١

٢

١

٢

١

٢

∝-غلوكوزβ-غلوكوز

19٢

مجموعة بين يحدث داخلي تفاعل نتيجة يتكون للغلوكوز الحلقي البناء اأن تالحظ الألديهايد على ذرة الكربون رقم )1(، مع مجموعة الهيدروكسيل على ذرة الكربون رقم )5(، بذرة المرتبطة الهيدروكسيل اأن مجموعة سداسية، كما تالحظ لذلك حلقة نتيجة وتتكون الحالة السكر في هذه الحلقة، ويطلق على اأن تكون تحت مستوى اإما الكربون رقم )1(،

)∝-غلوكوز(، اأو قد تكون فوقها، ويطلق عليها )β -غلوكوز(.

يكون الفركتوز بناء حلقيا كما في السكل التالي، تمعن السكل، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

1- ما نوع الحلقة المبينة في السكل )خماسية اأم سداسية(؟٢- عين ذرتي الكربون اللتين يحدث الرتباط بينهما

لتكوين البناء الحلقي.٣- هل الحلقة في السكل تمثل )∝- فركتوز(، اأم )β- فركتوز(؟

١٢

٣٤

٥٦

H

H

H

CH2OHCH2OH

HO

OH

O

OH

2- لصكريات لثنائيةالسكروز في الأحادية، كما السكريات ارتباط وحدتين من الثنائية من السكريات تتكون ن هذه السكريات، ادرض السكل )4-1٢( الذي يبين والمالتوز والالكتوز، ولتوسيح طريقة تكو

التركيب البنائي لسكر المالتوز، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

السكل ) 4-1٢(: التركيب البنائي لسكر المالتوز.

• ما وحدات البناء الأساسية المكونة لسكر المالتوز؟• ما رقم كل من ذرتي الكربون المساركتين في تكوين الرابطة بين الوحدتين؟

• ما رقم ذرتي الكربون اللتين يحدث الرتباط بينهما لتكوين البناء الحلقي؟• هل الحلقة الناتجة سداسية اأم خماسية؟

• ما وجه الختالف بين الحلقتين في السكل؟

H

H

H+

HH

CH2OH

OH

OHOHOH

١

٢٣

٤

٥٦

OH

H

H

HH

CH2OH

OH

OHOHOH

١

٢٣

٤

٥٦

OH

H

H

HH

CH2OH

-H2O

+H2O

OH

OHOH

١

٢٣

٤

٥٦

OH

H

H

HH

CH2OH

OH

OHOH

١

٢٣

٤

٥٦

O

O

19٣

يتكون السكروز )سكر المائدة( من وحدتين من السكر الأحادي، كما في السكل التالي، تمعن السكل، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

المكونة الحلقات نوع ما -1للسكروز )خماسية اأم سداسية(؟

الأساسية البناء وحدات ما -٢المكونة للسكروز؟

٣- ما رقم كل من ذرتي الكربون المساركتين في تكوين

الرابطة بين الوحدتين؟

C

CH

H

H

HH

CH2OH

OH

OHOHOH

C C

C١

٢٣

٤

٥٦

O

١

٢

٣٤

٥

٦

H

H

H

CH2OH

CH2OHHO

OH

O OH

C

CH

H

H

HH

CH2OH

OH

OH

O

OHC C

C١

٢٣

٤

٥٦

O

١

٢

٣٤

٥

٦

H

H

H

CH2OH

CH2OHHO

OH

O

-H2O

+H2O

٣- لصكريات لمتعددةيتميز هذا النوع من السكريات باأنه يتكون من عدد كبير من وحدات السكر الأحادي، ترتبط فيما بينها بروابط غاليكوسيدية، ويعد النسا والغاليكوجين والسيليلوز من اأهم هذه السكريات،

فما خسائض كل منها؟ وما وحدات البناء الأساسية المكونة لها؟وثمارها النباتات جذور في للطاقة احتياطي كمسدر النسا النبات يخزن : Starch لنصا - أ اإلى الغلوكوز عند نقض تركيزه في الخاليا لتزويدها بالطاقة وبذورها، حيث يتحول النسا

السرورية للعمليات الحيوية التي تحدث فيها. فيما ترتبط )∝-غلوكوز(، الأحادي السكر من وحدات كبير جدا النسا من عدد يتكون بينها بروابط غاليكوسيدية، وقد دلت الدراسات التجريبية على اأن النسا يتكون من نوعين من المبلمرات، اأحدهما يذوب في الماء هو الأميلوز، الذي يسكل )10-٢0%( من كتلة النسا، ويوجد على سكل سالسل غير متفرعة، والنوع الثاني ل يذوب في الماء، ويطلق عليه السكل )4-1٣(، ثم المبلمرات، ادرض النوعين من اأميلوبكتين، ولتتعرف تركيب هذين

اأجب عن الأسئلة التي تليه:

لحظ اأن سكر المالتوز ينتج من ارتباط وحدتين من )∝- غلوكوز( برابطة تعرف بالرابطة الكربون ذرة مع الأولى الوحدة من )1( رقم الكربون ذرة ترتبط حيث الغاليكوسيدية، الروابط النوع من الثانية، وذلك بحذف جزيء ماء، ويطلق على هذا الوحدة رقم )4( من

الغاليكوسيدية )∝ - 4:1(.

194

السكل ) 4-1٣(: المبلمرات المكونة للنسا.

O

CH2OH

O

CH2OH

O

O

CH2OH

O

CH2OH

O OO O

O

CH2OH

O

CH2OH

O

O

CH2OH

O

O O

O

CH2OH

O

CH2OH

O

O

CH2OH

O

CH2

OO O

O

CH2OH

O

O

CH2

O

CH2OH

OO

O

الأميلوز

الأميلوبكتين

ن من سالسل غير متفرعة؟ • اأي السكلين مكون من سالسل متفرعة؟ واأيهما مكو• ما اأرقام ذرات الكربون المكونة للروابط الغاليكوسيدية بين وحدات الغلوكوز في الأميلوز؟

• ما اأرقام ذرات الكربون المكونة للروابط الغاليكوسيدية بين السالسل المتفرعة في الأميلوبكتين؟• ما نوع الروابط الغاليكوسيدية بين الوحدات الأساسية في سلسلة الأميلوبكتين؟

لعلك تستنتج اأن وحدات السكر )∝-غلوكوز( في الأميلوز، ترتبط فيما بينها بروابط غاليكوسيدية من النوع )∝-4:1(، تنساأ بين ذرة الكربون رقم )1( في الوحدة الأولى، وذرة الكربون رقم )4( في الوحدة الثانية، اأما الأميلوبكتين فيتكون من ارتباط سالسل الأميلوز فيما بينها برابطة غاليكوسيدية من النوع )∝ -6:1(، تنساأ بين ذرة الكربون رقم )1( في السلسلة وذرة الكربون رقم )6( في السلسلة الأخرى. وبهذا نجد اأن الأميلوبكتين يتكون من عدد اأكبر بكثير من وحدات )∝- غلوكوز( مقارنة

بالأميلوز.

قارن بين الأميلوز والأميلوبكتين من حيث:1- نوع الترابط الغاليكوسيدي سمن السلسلة الواحدة

٢- وجود التفرع٣- الذوبان في الماء

195

ب- لغاليكوجين: يعد الغاليكوجين المخزون الرئيض للغلوكوز في جسم الإنسان، حيث يتركز فعند نقض للجسم. الرئيسة الطاقة الكبد والعسالت، وبذلك فهو من مسادر وجوده في نسبة الغلوكوز في الخاليا، يعمل الجسم على تحويل الغاليكوجين اإلى الغلوكوز، لتزويدها بالطاقة السرورية للعمليات الحيوية التي تحدث فيها. وللغاليكوجين تركيب يسبه تركيب الأميلوبكتين، اإل اأنه اأكثر تفرعا، وسالسله اأكثر طول؛ لذا فاإن له كتلة مولية اأكبر بكثير من

الكتلة المولية لالأميلوبكتين.جـ- لصيليلوز: يسكل السيليلوز هيكل النبات، وهو يتواجد على سكل سالسل غير متفرعة، ترتبط فيما بينها بروابط هيدروجينية، مما يجعلها متماسكة بقوة. وهذا يتناسب مع وظيفتها الرئيسة كدعامة للهيكل النباتي. ولتتعرف التركيب البنائي للسيليلوز. ادرض السكل )4-14(، ثم

اأجب عن الأسئلة التي تليه:

P 181 4-8

O

CH2OH

OH

OH OH OH OH

O

CH2OH

OH

O

CH2OH

OH

O

CH2OH

OHOO O O O

السكل )4-14(: التركيب البنائي للسيليلوز.

• ما نوع وحدات البناء الأساسية المكونة للسيليلوز؟• ما نوع الرابطة الغاليكوسيدية بين وحدات البناء الأساسية في السيليلوز؟

الأحادي )β - غلوكوز(، السكر للسيليلوز هي وحدات الأساسية البناء اأن وحدة تالحظ .)4:1 - β( ترتبط فيما بينها برابطة غاليكوسيدية من نوع

قارن بين الأميلوز والسيليلوز من حيث:1- وحدات البناء الأساسية في كل منهما.٢- الروابط الغاليكوسيدية في كل منهما.

196

الليبيدات )Lipids(ثالثا

من مختلفة اأنواعا تسم فهي والحيوان، الإنسان جسم في للطاقة مهما مسدرا الليبيدات تعد المركبات؟ لهذه الكيميائي التركيب فما والستيرويدات. والزيوت الدهون اأسهرها المركبات، من

وما الدور الحيوي لكل منها؟

1- لدهون ولزيوتوالزبدة فالسمن الطعام، طهو عمليات في والدهون الزيوت من مختلفة اأنواع تستخدم يمثالن الدهون، بينما يمثل كل من زيت الزيتون، وزيت الذرة، وزيت السويا الزيوت. فما اأوجه السبه والختالف بين الدهون والزيوت؟ ومم يتكون كل منهما؟ لتتعرف ذلك، ادرض المعادلة العامة التالية، التي تمثل تحلل مول من )ثالثي الغليسرايد( في وسط حمسي، ثم اأجب عن الأسئلة

التي تليها:

ثالثي غليسرايد حمض دهني غليسرول

C

C

C

H

HH

H+

O 3 R COOH +

RCOO

2RCOO

RCOO

C

C

C

HH

H

H + 3 H

H

HO

HO

H

HO H

• اإلى اأي عائلة عسوية تنتمي كل من المواد المتفاعلة والناتجة؟• ما عدد مولت الحموض الدهنية الناتجة عن تفكك مول واحد من الدهن؟

• ما عدد مجموعات الهيدروكسيل )OH( في الغليسرول؟• ما عدد الحموض الدهنية الالزمة للتفاعل مع مجموعات )OH( في جزيء واحد من

الغليسرول؟ وما اسم المركب الناتج؟

لذا اإستر؛ منها على ثالث مجموعات الجزيء الإسترات، ويحتوي والزيوت من الدهون تعد تسمى بالإسترات الثالثية، ويطلق عليها اأيسا ثالثي الغليسرايد، وتتكون من اتحاد الغليسرول مع ثالثة حموض دهنية قد تكون متسابهة اأو مختلفة. وتتميز باأنها مركبات غير قطبية، ترتبط فيما بينها بقوى

197

لبا، واأيها يعد سائال عند درجة حرارة الغرفة؟ • اأي الحموض الدهنية يعد س• اأي الحموض الدهنية يعد حمسا مسبعا؟

• ما المجموعة الوظيفية المميزة للحمض الدهني؟• كم مول من حمض الأولييك يلزم للتفاعل مع مول من الغليسرول ليكون مول من ثالثي

الغليسرايد؟اثنتي عسرة ذرة اأكثر من الدهنية هي حموض عسوية كربوكسيلية، تحتوي على الحموض اإن لبا )الدهون(، وبعسها الآخر سائال )الزيوت(، كما اأن بعسها يكون مسبعا، كربون. ويكون بعسها س

مثل حمض البالمتيك، وبعسها الآخر غير مسبع، مثل حمض اللينولييك.هذا وتعد الدهون مسدرا مهما للطاقة في الكائن الحي )الإنسان والحيوان(، كما اأنها تخزن في جسم الإنسان في طبقات تحت الجلد، ويتركز وجودها في منطقة البطن وحول الأعساء الداخلية كالقلب والكليتين والرئتين، وتعمل على حماية هذه الأعساء من السدمات الخارجية، كما اأنها تسكل

عازل للحرارة بين الجسم والوسط الخارجي.

لندن السعيفة، وهذا يفسر انخفاض درجة انسهارها، كما اأنها ل تذوب في الماء؛ واإنما تذوب في المذيبات العسوية، مثل رباعي كلوريد الكربون والبنزين والإيثر.

ولتتعرف تركيب بعض الحموض الدهنية ودرجات انسهارها. ادرض الجدول )4-1(، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه.

الجدول )4-1(: تركيب بعض الحموض الدهنية ودرجة انسهاركل منها.

درجة لنصهار )°ض(لصيغة لبنائيةلحمض

CH3)CH2(12COOH58حمض الميراستيكCH3)CH2(14COOH6٣حمض البالمتيكCH3)CH2(16COOH70حمض الستيريكCH3)CH2(7CH=CH)CH2(7COOH1٣حمض الأولييك- CH3)CH2(4CH=CHCH2CH=CH)CH2(7COOH5حمض اللينولييك

المعلومات الواردة في الجدول ليست للحفظ.

198

2- لصتيرويدتتعد الستيرويدات من المركبات الحيوية في الجسم. ومن اأمثلتها الكوليستيرول الذي يدخل في تركيب الأغسية الخلوية، وفي بعض الفيتامينات كفيتامين )د(، وبعض الهرمونات. ويبين السكل

)4-15( التركيب العام للستيرويدات.تالحظ من السكل اأن الستيرويدات تتكون من اأربع حلقات مدمجة، ثالث منها سداسية، وحلقة خماسية، اإسافة اإلى سلسلة هيدروكربونية )R(، تختلف من ستيرويد لآخر، وتتميز الستيرويدات باأنها ل تذوب في الماء، ولكنها تذوب في الدهون؛ لذا فهي تخزن في الأنسجة الدهنية في الجسم. ومن الجدير بالذكر اأن معظم الستيرويدات يتم تكوينها في الجسم، فالكبد مثال، ينتج حوالي 70% من حاجة الجسم من الكوليستيرول. وعلى الرغم من حاجة الجسم للكوليستيرول، اإل اأن زيادة نسبته في الدم توؤدي اإلى ترسبه في الأوعية الدموية، مما يسبب تسلبها وعدم قدرتها على النقباض والنبساط، مما يعيق حركة الدم في هذه الأوعية، ويساعد على تخثر الدم فيها، مكونا ما يعرف بالجلطة الدموية.

CH3R

CH3

السكل )4-15(: التركيب العام للستيرويدات.

ل توؤدي الحمية الغذائية اإلى خفض سريع لنسبة الكوليستيرول في الدم. فسر ذلك.

هدرجة لزيوتوالحرارة الرطوبة بفعل للتلف عرسة تجعلها ثنائية، روابط على النباتية الزيوت تحتوي غير وتسبح فيهما، مرغوب غير ورائحة نكهة يكسبها مما التخزين، عملية اأثناء في والسوء العادية، وذلك الحرارة عند درجات لبة س الى دهون تحويلها يفسل لذا لالستهالك؛ سالحة بهدرجتها، وتحويل بعض الروابط الثنائية فيها الى روابط اأحادية. وتتم هدرجة الزيوت بوجود عامل مساعد مثل النيكل. ويتكون نتيجة لذلك السمن النباتي، مما يسهل عملية تخزينها ونقلها.

صناعة لصابون ،)C17H35COONa( السابون هو اأمالح السوديوم لحموض دهنية، مثل ستيرات السوديومويحسر السابون بغلي الزيت اأو الدهن مع محلول مائي لهيدروكسيد السوديوم NaOH، ويستمر

ن السابون كما في المعادلة الآتية: تحريك الزيت مع المحلول حتى يتكو

- +

ثم يعالج السابون باإسافة محلول مسبع من كلوريد السوديوم، يعمل على فسل السابون على سكل طبقة طافية فوق محلول كلوريد السوديوم والغليسرول، ثم تفسل طبقة السابون عن اإليها مواد ملونة ومواد عطرية لتحسين مظهرها ورائحتها، تنقيتها، ثم يساف المحلول، ويتم

وبعد ذلك يتم تسكيلها بقوالب مختلفة.يعتمد عمل السابون على طبيعة تركيب جزيئات السابون التي تتكون من سقين، اأحدهما معها، والتفاعل الدهنية المواد اإذابة تستطيع التي الهيدروكربونية السلسلة في يتمثل عسوي، اأما السق الثاني، فيتمثل في الطرف الأيوني )COONa( الذي يرتبط بالماء، ويجري معه ساحبا

الطرف الهيدروكربوني والمواد الذائبة فيه.

CCC

HH

H

HOHO

HHO H

CCC

HH

H

(aq)

C17H35COOH 3 C17H35COONa ++ 3 NaOH (aq)

HC17H35COOC17H35COO

+

ثالثي غليسرايد )دهن( هيدروكسيد السوديوم السابون غليسرول

199

- +

٢00

ما وحدة البناء الأساسية في كل من المركبات الآتية: - 1البروتينات ، السيليلوز ، الغاليكوجين ، المالتوز؟

٢- اذا علمت اأن جزءا من سلسلة عديد الببتيد يتكون من عسرة حموض اأمينية، فاأجب عن الأسئلة الآتية:اأ (ب (ج (

ما نوع الروابط التي تربط بين هذه الحموض في السلسلة؟ما عدد الروابط الببتيدية في السلسلة؟

ما عدد جزيئات الماء الناتجة عن الرتباط؟

ر كال مما ياأتي: ٣- فساأ (

ب (

على الرغم من اأن عدد الحموض الأمينية المتوافرة في الطبيعة حوالي عسرين حمسا، اإل اأن هناك اآلف الأنواع من البروتينات.

ارتفاع درجة انسهارالحموض الأمينية مقارنة بالمركبات العسوية الحياتية الأخرى.

4- قارن بين الغلوكوز والفركتوز والرايبوز من حيث:اأ (ب (ج (

المجموعة الوظيفية للبناء المفتوح.عدد ذرات الكربون.

اأنواع الحلقات ) خماسية اأم سداسية( في البناء الحلقي.5- ما نوع الوحدة البنائية لسكر الغلوكوز التي:

اأ (ب (ج (

تدخل في تكوين النسا ؟تدخل في تكوين السيليلوز ؟

تدخل في تكوين المالتوز ؟

6- السكل المجاور يبين مقطعا من سلسلة سيليلوز، ادرس السكل، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

اأ (ب (جـ (

ما نوع الروابط التي تربط بين جزيئات الغلوكوز في هذا السكر؟ما نوع الرابطة الغاليكوسيدية )∝ اأم β( بين جزيئات الغلوكوز؟

ما عدد جزيئات الماء الناتجة عن تكوين هذه السلسلة؟

O

CH2OH

OH

OH OH OH OH

O

CH2OH

OH

O

CH2OH

OH

O

CH2OH

OHO O O

٧- السكل التالي يبين تركيب كل من السكرين الثنائيين )الالكتوز و السكروز(، ادرس السكل، ثم اأجب عن الأسئلة التي تليه:

اأ (ب (جـ (

ما عدد ونوع الحلقات المكونة لكل منهما )خماسية اأم سداسية(؟ ما رقمي ذرتي الكربون المساركتين في تكوين الرابطة الغاليكوسيدية في كل منهما؟

ما نوع الرابطة الغاليكوسيدية في كل منهما؟

C

CH

H

H

HH

CH2OH

OH

OH

O

OHC C

C

O

H

H

H

CH2OH

CH2OHHO

OH

H

H

HH

H

CH2OH

OH

OH

OH H

H

HH

H

CH2OH

OH

OH

OH

O

O

O

O

١

٢٣

٤

٥٦

١

٢٣

٤

٥٦

١

٢٣

٤

٥٦

١٢

٣٤

٥

٦

سكروزلكتوز

201

٢0٢

كيف تميز مخبريا بين كل زوج من المركبات الآتية: - 1البروبان ، والبروبين البيوتانون ، والبيوتانالاأ ( ب (

د (ج ( حمض الإيثانويك ، والإيثانال؟الإيثانول ، والإيثان

،CH2=CH2 و CH4 ٣- بين بالمعادلت طريقة تحسير المركب مبتدئا بالمركبينومستخدما اأية مواد غير عسوية مناسبة.

4- اأكمل المعادلت الآتية:

٢- استنتج السيغة البنائية للمركبات العسوية المسار اإليها بالرموز:

CH3CH2CHCH2CH3 + KOHتسخينCl

CH3CH2C OCH2CH3NaOHتسخين

CH3CH3 سوءOH M

Q

WE

C D

BA H+Cl2

K2 C

r2 O7

K2Cr2O7

HCl

اإيثر Mg H+

H+

-

O

CH3C CH3

O

203

01 تفاعل الميثانول مع حمض الميثانويك بوجود قطرات من حمض قوي، يعد مثاال لتفاعل:

02 تشتخدم كربونات الشوديوم الهيدروجينية NaHCO3 في الكشف عن المركب:

5- اختر رمز االجابة الشحيحة لكل فقرة مما ياأتي:

تشبن حذفاأ ( اشتبدالب ( اإشافةجـ ( د (

CH3C HCH3CH2OH اأ ( CH2 CH2ب ( CH3COOH جـ ( د (

03A في معادلة التفاعل: ) CO + CH3OH(، يشير الرمز A اإلى:

0٤ يعد تفاعل البنزين مع الكلور Cl2 بوجود FeCl3 مثاال على:االشتبدال النيوكليوفيلي االشتبدال االإلكتروفيلياأ ( ب (

د (جـ ( االإشافة االإلكتروفيليةاالإشافة النيوكليوفيلية

عامل مشاعد

الميثانول حمض االإيثانويكاأ ( ب (د (جـ ( االإيثانولاالإيثانال

05 ناتج تفاعل الكيتونات مع مركبات غرينيارد وحمض الهيدروكلوريك، هو:كحوالت اأولية كحوالت ثانويةاأ ( ب (

د (جـ ( حموض كربوكشيليةكحوالت ثالثية

CH3C CH3 + CH3 CHCH3

MgCl

C OH + CH3CH2OH H+

CH3CH2CH2C OH + NH3

O

O

O

O

HCl

٢04

قارن بين السليلوز والأميلوبكتين والغاليكوجين من حيث: - 9اأ ( نوع وحدات البناء الأساسية لكل منها.

ب ( نوع الروابط بين الوحدات الأساسية في السلسلة الواحدة.ج ( الذوبان في الماء.

د ( الوظيفة الحيوية لكل منها.

فيما ياأتي سلسلة من التفاعالت التي تبتدى بالإيثانال )CH3CHO (، ما السيغة البنائية لكل من - 6:E اإلى A النواتج العسوية المسار اإليها بالرموز بدءا من

+ H2 A

A + B C + H2O

C + NaOH D + E

مركب عسوي X يحتوي ثالث ذرات كربون، يتفاعل مع فلز السوديوم مطلقا غاز الهيدروجين. - 7تكون حمسي، وسط في البوتاسيوم دايكرومات محلول بوجود X المركب اأكسدة ولدى المركب العسوي Y الذي يغير لون ورقة عباد السمض اإلى الأحمر، كما اأنه يتفاعل مع كربونات

.CO2 السوديوم الهيدروجينية مطلقا غاز ثاني اأكسيد الكربونيتكون فاإنه X ، Y بوجود قطرات من حمض قوي مركز، المركبين ولدى تسخين مزيج من

المركب العسوي Z المتميز برائحته العطرة.

اأ ( ما السيغة البنائية لكل من المركبات العسوية Z ، Y ، X؟ب ( اكتب معادلت كيميائية تمثل التفاعالت الحادثة.

ما نواتج تفكك )تميه( كل من المواد الآتية: - 8السكروز المالتوزاأ ( ثالثي غليسرايد؟ب ( ج (

K2Cr2O7

H+

Ni

ء

CH3C HO

CH3C HO

B

H+

تسخين

٢05

اإذا علمت اأن مادة دهنية تتكون من اتحاد جزيئات حمض الستيريك مع الغليسرول، فاأجب عن - 10الأسئلة الآتية:

اأ ( ما عدد جزيئات الماء الناتجة عن تكوين كل جزيء من هذه المادة؟ب ( ما السم العام لها؟

٢06

• درجة الحرارة المطلقة

• طاقة التنسيط

• تفاعل اإسافة

• حمض اأرهينيوض

• قاعدة اأرهينيوض

• حمض برونستد - لوري

• قاعدة برونستد -لوري

• محلول منظم

• الكربوهيدرات• العامل المساعد

• التزان الكيميائي

• الأيون المسترك

• الحمض المرفق• الأزواج المترافقة

درجة الحرارة )كلفن(، اإذ اإن السفر المطلق يساوي - ٢7٣° ض.

الحد الأدنى من الطاقة الذي يجب توافره للمواد المتفاعلة لكي تتفاعل.

تفاعل يتم بين مادتين لإنتاج مادة واحدة باستخدام جميع الذرات من المادتين.

مادة تزيد من تركيز اأيون الهيدروجين +H عند اإذابتها في الماء.

مادة تزيد من تركيز اأيون الهيدروكسيد -OH عند اإذابتها في الماء.

مادة قادرة على اإعطاء البروتون لمادة اأخرى )مانح البروتون(.

مادة قادرة على استقبال البروتون )مستقبل للبروتون( من مادة اأخرى.

محلول يقاوم التغير في الرقم الهيدروجيني عند اإسافة كميات قليلة من حمض اأو قاعدة اإليه.

مركبات تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين.مادة توؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي دون اأن تتاأثر

كيميائيا.حالة تكون فيها سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة

التفاعل العكسي.اأيون ينتج من تاأين مادتين مختلفتين )ملح وحمض اأو

ملح وقاعدة(.مادة تنتج عن استقبال القاعدة للبروتون.

الحمض والقاعدة المتكونتين نتيجة استقبال البروتونات ومنحها.

Absolute

Temperature

Activation Energy

Addition Reaction

Arrhenius Acid

Arrhenius Base

Br∅nsted-Lowry

Acid

Br∅nsted-Lowry

Base

Buffer Solution

Carbohydrate

Catalyst

Chemical Equilibrium

Common Ion

Conjugate Acid

Conjugate Acid-

Base Pairs

Glossary مصرد لمصطلحات

٢07

• القاعدة المرافقة• التزان الديناميكي

• التسادم الفعال

• الخلية الكهركيميائية

• التفاعل الكهركيميائي

• الكيمياء الكهربائية

• التحليل الكهربائي

• خلية التحليل الكهربائي

• القوة الدافعة الكهربائية

• اإلكتروفيل

• اإسافة اإلكتروفيلية

• الطالء الكهربائي

المادة تنتج عن منح الحمض للبروتون.الحالة التي ل يبدي النظام فيها اأي تغير في خسائسه، حيث تكون سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة

التفاعل العكسي.بالتوجه ويتم كافية، طاقة فيه يتوافر الذي التسادم

المناسب وينتج منه مواد ناتجة.اأو مسهور اأقطاب مغموسة في محلول تتكون من اأداة مادة كهرلية، بحيث يحدث فيها تفاعل كيميائي لإنتاج

تيار كهربائي.تفاعل تاأكسد واختزال منتج للكهرباء، وفيه يتحول جزء اإلى المتفاعلة المواد في المختزنة الكيميائية الطاقة من

طاقة كهربائية.بين العالقة بدراسة يهتم الكيمياء علم فروع من فرع

الطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية.مادة كهرلية اأو مسهور تيار كهربائي في محلول اإمرار

لإحداث تغيركيميائي.اأداة تستخدم مواد كهرلية، والطاقة الكهربائية لإحداث تفاعل كيميائي، غير قابل للحدوث في الظروف العادية

)تفاعل غير تلقائي(.اأكبر قيمة لفرق الجهد الكهربائي بين الأقطاب في الخلية

الغلفانية.مواد فقيرة بالإلكترونات مثل +Cl+ ، Br+ ، H، يحتاج الغالف الأخير فيها لزوج اإلكترونات للوسول اإلى حالة

الثبات.الإسافة التي تبداأ فيها الخطوة الأولى بمهاجمة

الإلكتروفيل للرابطة الثنائية.طالء مادة كهربائيا بطبقة من مادة اأخرى باستخدام

موسل كهربائي.

Conjugate Base

Daynamic

Equilibirium

Effective Collision

Electrochemical

Cell

Electrochemical

Reaction

Electrochemistry

Electrolysis

Electrolytic cell

Electromotive

Force

Electrophile

Electrophilic

Addition

Electroplating

٢08

• تفاعل الحذف

• نقطة التكافوؤ

• تفاعل الأسترة

• حمض دهني

• جذر حر

• الخلية الغلفانية

• مركب غرينيارد

• الرقم الهيدروجيني

• تفاعل الهدرجة

• التميه• الكاسف

• حمض لويض• قاعدة لويض

• الليبيدات

اأو جزيء تفاعل يتم فيه حذف جزيء ماء من الكحول حمض HX من هاليد الألكيل لتكوين هيدروكربون غير

مسبع كالألكين.H3 من الحمض

+O النقطة التي عندها يسبح عدد مولتمساويا لعدد مولت -OH من القاعدة خالل المعايرة.

بوجود الكحول مع الكربوكسيلي الحمض تفاعل حمض قوي مركز لإنتاج الإستر.

طويلة كربونية سلسلة ذو كربوكسيلي عسوي حمض يزيد عدد ذرات الكربون فيها عن 1٢ ذرة.

ذرة اأو مجموعة من الذرات تحتوي اإلكترونا منفردا مثل CH3 وتحتاج لإلكترون اآخر حتى يكتمل غالفها

• ، Br•

الأخير.واختزال تاأكسد تفاعل فيها يحدث كهركيميائية خلية

تلقائي يوؤدي اإلى اإنتاج تيار كهربائي.المركب الناتج من تفاعل هاليد الألكيل مع المغنيسيوم

بوجود الإيثر.اللوغاريتم السالب لالأساض 10 لتركيز اأيون الهيدرونيوم

H3O في المحلول.+

تفاعل يتم فيه اإسافة الهيدروجين اإلى المركب غير المسبع للحسول على مركب مسبع بوجود عامل مساعد.

.H3Oتفاعل اأيونات الملح مع الماء لإنتاج -OH اأو +

حمض اأو قاعدة سعيفة يتغير لونها تبعا للرقم الهيدروجيني للوسط الذي توسع فيه.

مادة قادرة على استقبال زوج اأو اأكثر من الإلكترونات.غير اإلكتروناتها من واحد زوج منح على قادرة مادة

الرابطة لمادة اأخرى.العسوية المذيبات في تذوب حياتية عسوية مركبات

غير القطبية.

Elimination Reaction

Equivalence Point

Esterification Reaction

Fatty Acid

Free Radical

Galvanic Cell

Griniard Reagent

Hydrogen Number

Hydrogenation Reaction

Hydrolysis

Indicator

Lewis Acid

Lewis Base

Lipids

209

• قاعدة ماركوفنيكوف

• توزيع ماكسويل-بولترمان للطاقة

الحركية• معادلة نيرنست

• نيوكليوفيل• اإسافة نيوكليوفيلية

• هدرجة الزيوت

• التاأكسد• عدد التاأكسد

• تفاعل تاأكسد

• تفاعل تاأكسد واختزال

• العامل الموؤكسد

• رابطة ببتيدية

• البروتينات• ثابت السرعة

يساف الطرف الموجب )الإلكتروفيل( +H اإلى ذرة كربون الرابطة الثنائية المرتبطة بالعدد الأكبر من ذرات

الهيدروجين.منحنى بياني يبين العالقة بين عدد الجزيئات وطاقتها

الحركية.

معادلة تربط جهد الخلية E، بالقيمة المعيارية لجهد .(Q) وتراكيز الأيونات في المحلول ،Eo الخلية

.OH- ، Br- ، Cl- مواد غنية بالإلكترونات مثلالإسافة التي تبداأ فيها الخطوة الأولى بمهاجمة

النيوكليوفيل لمجموعة الكربونيل.عملية اإسافة الهيدروجين اإلى الزيوت النباتية المحتوية على روابط ثنائية لتحويل جزء من هذه الروابط اإلى روابط اأحادية، وذلك بوجود عامل مساعد مثل النيكل.

فقد المادة لالإلكترونات خالل التفاعل الكيميائي.السحنة التي ستكسبها الذرة فيما لو اأعطيت اإلكترونات

الرابطة كليا للذرة الأعلى كهرسلبية.تفاعل يتم فيه زيادة محتوى الأكسجين من المركب اأو

نقص محتوى الهيدروجين.نوع من التفاعالت الكيميائية يتم فيه انتقال الإلكترونات

من مادة كيميائية اإلى مادة اأخرى.المادة التي تكسب الإلكترونات في تفاعل التاأكسد

والختزال.رابطة تنساأ بين مجموعة كربوكسيل من حمص اأميني

ومجموعة اأمين من حمص اأميني اآخر.مبلمرات طبيعية، وحدة بنائها الأساسي حموص اأمينية.

ثابت التناسب بين سرعة التفاعل وتراكيز المواد المتفاعلة.

Markownikoff’s

Rule

Maxwell-Bolzmann

Distribution Energy

Nernst Equation

Nucleophile

Nucleophilic

Addition

Oil hydrogenation

Oxidation

Oxidation Number

Oxidation reaction

Oxidation

Reduction Reaction

Oxidizing Agents

Peptide Bond

Proteins

Rate Constant

٢10

• قانون السرعة

• رتبة التفاعل

• العامل المختزل

• الختزال• الملح

• التسبن

• التاأين الذاتي للماء

• جهد القطب المعياري

• تفاعل الستبدال

• المعايرة

• ثالثي غليسرايد

• اأيون مزدوج

قانون يبين العالقة بين سرعة التفاعل وتراكيز المواد المتفاعلة.

مجموع القوى المرفوع لها تراكيز المواد المتفاعلة في قانون السرعة.

المادة التي تفقد الإلكترونات في تفاعل التاأكسد والختزال.

اكتساب المادة لالإلكترونات خالل التفاعل الكيميائي.مادة اأيونية تتكون من تفاعل الحمض مع القاعدة.

تفكك الإستر بتسخينه مع محلول قاعدة قوية مثل NaOH لإنتاج ملح الحمض الكربوكسيلي والكحول.

سلوك بعض جزيئات الماء كحمض وبعسها كقاعدة في الماء النقي.

جهد القطب عندما يكون تركيز المذاب 1 مول/لتر، وسغط الغاز 1 ض.ج وعند درجة حرارة ٢5°ض.

تفاعل يتم فيه استبدال ذرة )اأو مجموعة ذرات( بذرة )اأو مجموعة ذرات( في مركب ما.

الإسافة التدريجية لمحلول حمض اإلى محلول قاعدة اأو العكض.

مركبات عسوية حياتية تتكون من اتحاد الغليسرول مع ثالثة حموض دهنية.

سكل الحمض الأميني الناتج عن منح مجموعة الكربوكسيل فيه البروتون لمجموعة الأمين.

Rate Law

Reaction Order

Reducing Agents

Reduction

Salt

Saponification

Self-Ionization

of Water

Standard

Electrode Potential

Substitution Reaction

Titration

Triglycerides

Zwitterion

٢11

قائمة لمرجعأول : لمرجع لعربية

السالحي، ناجح )٢001(. موصوعة لكيمياء لحديثة. ط٣. عمان: دار عالم الثقافة للنسر والتوزيع، - 1الأردن.

اإبراهيم؛ اعبيد، مسطفى )٢004(. لكيمياء لعامة. عمان: دار عالم المسيرة للنسر الخطيب، - ٢والتوزيع والطباعة، الأردن.

للنسر والتوزيع والطباعة، تعليم لعلوم للجميع. عمان: دار المسيرة خطايبة، عبداهلل )٢005(. - ٣الأردن.

.)1990( ماأمون حلبي، سليمان؛ سعسع، ترجمة: جيرارد. هيومستون، جيمض؛ برادي - 4لكيمياء لعامة، لمبادىء ولبنية. نيويورك: جون وايلي واأبناوؤه للنسر.

1-2-

3-

4-

5-

6-

7-

8-

9-

10-

ثانيا : لمرجع لأجنبيةClark, J. )2003(. Longman GCSE Chemistry, 2nd Edition. Harlow: Peason Education.Ebbing, D. D; Wrighton, M. S. )2006(. General Chemistry; 8th Edition. Boston: Houghton Mifflin Company.Stoker, H. S. )1999(. Introduction to Chemcial Principles, 6th Edition. New Jersey: Prentice Hall, Inc.McMurry, J. )2004(. Organic Chemistry, 6th Edition. New Jersey: Thomson learning Inc.Hart, H; Craine, E; Hart, D. )2003(. Organic Chemistry A short course. 11th Edition. Boston: Houghtor Mifflin Company.Devlin, T. M. )2006(. Text Book of Biochemistry With Clinic Correlations. 6th. Edition. New York: John Willy & Sons Inc.Campbell, M. K; Farrekkm S. O. )2006(. Biochemistry. 5th Edition. Australia: Thomson Books/Cole.Brown, R. L; Lemy, H. E’ Bursten, B. E. )2006(. Chemistry The Central Science, 10th Edition. New Jersy: Prentice Hall, Inc.Brady, J. E. )2006(. General Chemistry; Principles and Struture, 9th Edition. New York: John Willy & Sons Inc.Solomons, T; Graham W. )2004(. Organic Chemistry, 8th Edition. New York: John Willy & Sons Inc.

مت بحمد اهلل