الأهداف:
يتوقع من المشاركين ان يكونوا قادرين على:
- تعرف مفهوم المول.
- استنتاج علاقة المول بالكتلة المولية والحجم المولي.
الاحتياجات:
- L.C.D وجهاز حاسوب
آلية التنفيذ:
1. عرض تقديمي حول مفهوم المول. ( 20 ) د
2. مناقشة وحوار حول علاقة المول بالكتلة المولية والحجم المولي وعدد الذرات. (15) د
3. تنفيذ ورقة عمل رقم (8) على الحسابات المتعلقة بالمول. (15) د
الإرشادات:
• تقبل الآراء المطروحة.
• حث المشاركين على استنتاج القانون
• التجوال بين المشاركين لتنظيم العمل وتقديم المساعدة اللازمة.
• استخدام لوحة الجدول الدوري الحديث.
عزيزي المشترك/ة فكّر معنا في الاجابة عن الأسئلة الآتية:
ما المقصود ب ( MOL)؟ الى ماذا ترمز الحروف الثلاثة ؟
علّق على الصورة؟ ماذا توحي لك ؟
كيف قاس العلماء كمية (1) مول من الدقائق تساوي 6.022× 10 23 دقيقة ؟
ورقة عمل (8)/ب الحسابات المتعلقة بالمول
عزيزي المشارك /ة، حاول أن تجد حلولا للمسائل الآتية: ( استعن بالجدول الدوري )
• ما كتلة (0.2 ) مول من كربونات الكالسيوم؟
• ما عدد ذرات في (20) غم الذهب؟
• إذا علمت أن الكتلة المولية للماء (18) غم / مول.
1. ما كتلة (4) مول من الماء؟
2. ما عدد الجزيئات في (4) مول من الماء؟
3. ماعدد الذرات في (4) مول من الماء؟
• أذيب (10) غم من كلوريد المغنيسيوم في الماء
1. ما عدد المولات كلوريد المغيسيوم في المحلول؟
2. احسب عدد أيونات الكلور في المحلول ؟
فعالية رقم( 9 ) معدل طاقة الرابطة والمعادلة الكيميائية الحرارية الزمن: (45 د)
الأهداف:
يتوقع من المشاركين ان يكونوا قادرين على:
- تعرف مفهوم طاقة الرابطة.
- التمييز بين مفهومي طاقة الرابطة ومعدل طاقة الرابطة.
الاحتياجات:
- نسخ كافية من النشرات الإثرائية بحسب عدد المشاركين. ورقة عمل رقم (9)
آلية التنفيذ:
1.مناقشة مفهوم معدل طاقة الرابطة وكيفية حسابها. (20) د
2..توزيع ورقة عمل رقم (9) حول طاقة الرابطة. (15) د
3. توزيع نشرة إثرائية رقم (8) حول معدل طاقة الرابطة والمعادلة الكيميائية الحرارية. (10) د
الإرشادات:
• حرية المشاركين في ابداء آرائهم.
• الالتزام بوقت تنفيذ الفعالية.
• تقبل آراء الغير.
ورقة عمل( 9 ) مفهوم الرابطة
عزيزي المشارك:
يتردد بكتب الكيمياء الحديثة مفهومي طاقة الرابطة ومعدل طاقة الرابطة:
- من وجهة نظرك، ما المقصود بطاقة الرابطة ؟
- هل طاقة الرابطة وطاقة كسر الرابطة Bond Energy و Bond dissociation Energy مصطلحان لنفس المفهوم ؟
- متى تتساوى قيمة طاقة الرابطة بقيمة معدل طاقتها ؟
- ما العوامل المحددة لطاقة الرابطة ؟
- ما الاختلاف بين مفهومي طاقة الرابطة وقوة الرابطة Bond Energy و Bond Strength ؟
نشرة رقم (9)/ أ
المعادلة الكيميائية الحرارية
جرت العادة أن تذكر في التفاعلات الكيميائية المواد التي تفاعلت والمواد التي نتجت من التفاعل رغم أنه يصحب كل تفاعل إطلاق أو امتصاص كميّة من الطاقة لذا تم تقسيم التفاعلات الكيميائيّة بالنسبة لتغيّرات الطاقة المصاحبة إلى قسمين ( ماص وطارد)، ولعلك لاحظت من دراسات سابقه أن التغيّر في المحتوى الحراري H ) ∆( لتفاعل معيّن يعتمد على:
1. كميات المواد المتفاعلة.
2. أطوار "الحالة الفيزيائيّة " للمواد المتفاعلة والناتجة.
3. درجة حرارة التفاعل.
لذا لا بدّ من تحديد كل هذه المتغيرات عند حساب حرارة التفاعل، وهذا ما تبينه المعادلات
الكيميائية الحرارية والتي في حقيقتها معادلات كيميائيّة موزونة تظهر فيها قيمة حرارة التفاعل
ويمكن أن تكتب بإحدى الأشكال الآتية:
2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O ∆H (298 K) = -2602 K.J
2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O + 2602 K.J
لذا يمكن تعريف المعادلة الكيميائية الحرارية: بأنها المعادلة التي تحوي على تغيرات الطاقة الحرارية المصاحبة (أي أنها توضح كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة أثناء التفاعل الكيميائي).
ويشترط عند كتابة معادلة كيميائية حرارية أن نراعي ما يلي:
1. أن تكون قيمة المحتوى الحراري "انثالبي التفاعل"H ) ∆( سالبة للتفاعلات الطاردة وموجبة للتفاعلات الماصة.
2. ما لم يذكر أي شروط إضافية عند حدوث التفاعل، تكون قيمH ) ∆( عند الظروف المعيارية لأن المحتوى الحراري تابع لدرجة الحرارة فيجب ذكرها في المعادلة إذا كانت غير الدرجة المتفق عليها.
3. كتابة الحالة الفيزيائية للمواد المكونة للتفاعل الكيميائي لأنّ المحتوى الحراري للمادة تابع لحالتها.
H ) = -286 K.J ∆( H2O (l) H2 (g) + 1\2O2(g)
H ) = -242 K.J ∆( H2O (g) H2 (g) + 1\2O2(g)
4. عند كتابة المعادلة الكيميائية الحرارية يمكن وضع كمية الحرارة مع المواد المتفاعلة إذا كان التفاعل ماصاً أو مع المواد الناتجة أذا كان التفاعل طارداً مثلا ً تكتب المعادلة السابقة على الصورة
H2O (l) + 286 K.J H2 (g) + 1\2O2
5. عند ضرب أو قسمة معاملات أحد المواد المتفاعلة أو الناتجة بعدد معين يجب ضرب أو قسمة المحتوى الحراري بنفس العدد مثلاً عند ضرب المعادلة رقم 1 بالعدد 2 تصبح
H ) = -572 K.J ∆( 2H2O (l) 2H2O (g) + O2
6. كذلك عند قلب المعادلة الكيميائية يجب تغيير إشارة H ) ∆( بحيث تبقى محافظة على نفس قيمتها تأمل المثال الآتيH ) = -97.9 ∆( SO2(g) +1\2 O2(g) SO3(g)
عندما نأخذ مقلوب التفاعل تصبح المعادلة بالشكل التالي
H ) = +97.9 ∆( SO3(g) 1\2 O2(g)+ SO2(g)
أي يصبح التفاعل الطارد للحرارة ماصا لها عند قلب المعادلة ( استبدال التفاعل الأمامي بالتفاعل العكسي) حتى ولو كان في شكل آخر كالكهرباء أو الضوء... .
نشرة رقم (9)/ب
طاقة الرابطة
يعتبر إنتاج الطاقة واحداً من أهم المزايا التي ترافق وتميّز التفاعلات الكيميائيّة ، فلكل تفاعل كيميائي يخضع لقانون حفظ المادة (حفظ الطاقة)، فمثلاً عندما يأكل شخص ما بعض أنواع الحلوى فإن محتوياتها وخصوصاً السكر تتفاعل مع الأكسجين لإنتاج الماء وثاني أكسيد الكربون وينبعث نتيجة لهذا التفاعل طاقة حرارية تساعد الجسم على القيام بتحريك عضلاته وتحافظ على درجة حرارة مناسبة للجسم.
ويسمى العلم الذي يبحث في الطاقة وتغيراتها بالديناميكا الحرارية والجزء الذي يهمنا من الديناميكا الحرارية هو الجزء الذي يربط تغيرات الطاقة بالتفاعلات الكيميائية ويسمى هذا العلم بالكيمياء الحرارية.
وتعرف الكيمياء الحرارية: بانها فرع من فروع الكيمياء يبحث في التغير الحراري الذي يصاحب التفاعلات الكيميائية، وله أهمية من حيث أنه يمكن حساب الطاقة الناتجة أو اللازمة للقيام بالتفاعلات ومن ثمّ تعرف روابط (بنية ) المادة.
إذن يمكن النظر إلى التفاعل الكيميائي من حيث اعتبارات الطاقة على أنه " بذل الطاقة لتفكيك الروابط بالمواد المتفاعلة + انطلاق الطاقة نتيجة لتكوين روابط جديدة بالمواد الناتجة".
لنتأمل المعادلات الآتية التي تمثل جزيئات ثنائية الذرة:
436.4 k.J H2(g) 2H(g)
242.7 k.j Cl2 2Cl
431.9 k.j HCl H + Cl
كذلك يمكن التعبير عن طاقة الرابطة بصور أخرى من خلال:
" التغير في الانثالبي المطلوب لتكسير الرابطة في واحد مول من جزيء غازي ثنائي الذرة
أو " التغير في الطاقة الداخلية التي تصاحب تفكك الرابطة.
فمثلا طاقة الرابطة (H-H) في جزيء الهيدروجين تساوي 436 كيلو جول / مول هيدروجين عند 298 كلفن، " أي أننا نحتاج إلى طاقة مقدارها 436 لإنتاج مول واحد من ذرات الهيدروجين ( H ) في الحالة الغازية وهكذا.
أما في الجزيئات متعددة الذرات فتفكك الرابطة يمكن أن يفكك الجزيء إلى ذرة أو مجموعة من الذرات تدعى بالجذور الحرة فمثلا يمكن تخيل تفكك جزيء الماء ضمن الآلية الآتية:
H2O(g) OH + H H)∆( = 498.7 كيلو جول / مول
OH O + H H)∆( = 428 كيلو جول / مول
إن رابطتي (H-O) في الماء متطابقتين ولهذا يجب أن يكون لهما نفس الطاقة وهي متوسط القيمتين السابقتين أي 463.4 كيلو جول / مول وهذه القيم تختلف عن القيمة الحقيقة للرابطة (H-O) المقاسة والمدرجة في المراجع وهي 464 كيلو جول / مول
وطاقة الرابطة (H-O) في الجزيئات المختلفة المحتوية على مجموعة (H-O) مثل الميثانول 463.8 ستكون مختلفة بعض الشيء عن طاقتها.
كذلك طاقة الرابطة (C-H) وقيمتها 415 كيلو جول / مول تختلف من مركب لآخر ومن موقع لآخر، في المركب نفسه فعلى سبيل المثال:
CH4 CH3 + H H)∆( = 430.5 كيلو جول / مول
CH3 CH3 CH3CH2 + H H)∆( = 401.3 كيلو جول / مول
(CH3)3CH (CH3)3C + H H)∆( = 376.2 كيلو جول / مول
وتتراوح قيم طاقة تفكك الرابطة (C-H) في المركبات الأخرى ما بين (401.3 – 431)
لأنها تعتمد على الصفات الداخلية للذرات المرتبطة وبحسب طبيعة الذرات الأخرى
أما تفكك جزيء الميثان فيمكن أن نتخيل الخطوات الآتية:
CH4 CH3 + H H)∆( = 430.5 كيلو جول / مول
CH3 CH2 + H H)∆( = 439 كيلو جول / مول
CH2 CH + H H)∆( = 452 كيلو جول / مول
CH C + H H)∆( = 347 كيلو جول / مول
لذا نحن بحاجة لحساب متوسط طاقة الرابطة (C-H) من خلال قسمة المجموع (1665/ 4 = 415 كيلو جول / مول)
وهذا هو سبب الاختلاف البسيط بقيم المحتوى الحراري عند استخدام طاقات الروابط المدرجة في الجدول عن القيمة الحقيقية المقاسة عملياً.
حيث أن قيم طاقة الروابط تعطى عادة كمعدلات( حيث أن متوسط طاقة الرابطة هو متوسط طاقات تفكك الروابط لعينات تحتوي على تلك الرابطة )، كذلك فإن الروابط المضاعفة لها طاقات أكبر من الروابط الأحادية ولكن ليس ضعفها وهذا يرجع إلى أن الروابط المضاعفة تتكون من روابط سيجما وروابط باي وكما نعلم أن رابطة سيجما أقوى من رابطة باي.
فعالية رقم: (10) الكيمياء العضوية الزمن: (40د)
الأهداف:
يتوقع من المشاركين ان يكونوا قادرين على:
- تعرف مفهوم الهيدروكربونات.
- تسمية المركبات العضوية حسب نظام IUPAC.
الاحتياجات:
- نسخ كافية من النشرة الإثرائية.
آلية التنفيذ:
1. مناقشة عامة حول الهيدروكربونات المشبعة وغير المشبعة ( 30 ) د
2. توزيع نشرة إثرائية حول نظام التسمية العالمي IUPAC (10) د
الإرشادات:
• ابداء حرية الرأي في المشاركة والحوار.
• مناقشة النشرة الإثرائية المرفقة.
نشرة رقم (10)
(الكيمياء العضوية )
مقدمة مختصرة للتسمية النظامية لبعض أنواع الهيدروكربونات.
يمكن تعريف الكيمياء العضوية بأنها كيمياء المركبات الهيدروكربونيه ومشتقاتها أو كيمياء مركبات الكربون.
الهيدروكربونات: مركبات عضويه تتكون جزيئاتها من اتحاد ذرات الكربون والهيدروجين وتشمل
أ- الهيدروكربونات الأليفاتيه. ب- الهيدروكربونات الأروماتيه.
أ- الهيدروكربونات الأليفاتيه...وتشمل:
أولاّ- الهيدروكربونات الأليفاتيه المستقيمة:
هي مركبات تتكون جزيئاتها من سلاسل مستقيمة أو متفرعة من ذرات الكربون وقد تكون جميع روابطها أحاديه فتوصف بأنها مركبات مشبعه مثل الألكانات
أو قد تحتوي على روابط ثنائيه غير مشبعه (الكينات) أو ثلاثيه (الكاينات).
وتضم:
أ- الهيدروكربونات المشبعة: وفيها جميع الروابط بين ذرات الكربون أحاديه ولا تستطيع هذه المركبات من إضافة المزيد من الهيدروجين إليها، مثل
1- الالكانات(البرافينات): وهذا الاسم مشتق من كلمة Parum Affinis وتعني عديم الميل للتفاعل.
وهي مركبات هيدروكربونيه مشبعه لها الصيغة الجزيئية العامة وتمتاز بوجود روابط أحاديه بين ذرات الكربون .
2- وتأتي بعض المجموعات المشتقة المتفرعة من السلسلة
تسمى بالمجموعات الالكيلية ولها الصيغة العامة
ب- الهيدروكربونات غير المشبعة: وفيها توجد رابطه ثنائيه أو ثلاثيه(واحده على الأقل) بين ذرتي كربون متتاليتين، كما أنها تستطيع إضافة المزيد من ذرات الهيدروجين إليها، وتشمل:
1) الألكينات: وهي مركبات هيدروكربونيه غير مشبعه لها الصيغة الجزيئية العامة وتمتاز بوجود رابطة مزدوجة بين ذرات الكربون .
2) الالكاينات: وهي مركبات هيدروكربونيه لها الصيغة الجزيئية العامة وتمتاز بوجود رابطه ثلاثيه بين ذرات الكربون .
ثانياّ- الهيدروكربونات الأليفاتيه الحلقية:
وفي هذه الهيدروكربونات ترتبط ذرات الكربون فيما بينها على شكل حلقات أقلها ثلاث ذرات كربون، وفي هذه المركبات تتكون الحلقة أو الحلقات من ذرات كربون فقط ويطلق عليها أيضا اسم الحلقات المتجانسة، وتكون أيضا مشبعه (الألكانات) وغير مشبعه (الألكينات والألكاينات).
وتصنف إلى ما يلي.
أ) الألكانات الحلقيه: القانون العام هيدروكربونات تحتوي على حلقه من ذرات الكربون برباط فردي فقط مثل بروبان حلقي، بيوتان حلقي......
ب) الألكينات الحلقية: القانون العام بالنسبة إلى رابطه زوجيه واحده ويقل بمقدار اثنين كلما أضيفت رابطه زوجيه أخرى إلى الحلقة، وهي هيدروكربونات تحتوي على حلقه من ذرات الكربون برباط مزدوج مثل هكسين حلقي.
ج) الألكاينات الحلقية: القانون العام بالنسبة إلى رابطه ثلاثيه واحده ويقل بمقدار اثنين كلما أضيفت رابطه ثلاثيه أخرى إلى الحلقة.
الهيدروكربونات:
أولا – (المركبات المشبعة) / الألكانات
أ. ( الالكانات): غير المتفرعة وذات السلاسل المستقيمة:
الصيغة العامة:
الرقم عدد ذرات الكربون اسم الاكان الصيغة الكيميائية
الجزيئية البنائية
1 1 ميثان
2 2 ايثان
3 3 بروبان
4 4 بيوتان
5 5 بنتان
6 6 هكسان
7 7 هبتان
8 8 اوكتان
9 9 نونان
10 10 ديكان
بعض المجموعات المشتقة المتفرعة من السلسلة:
تسمى بالمجموعات الالكيلية ولها الصيغة العامة
الهيدروكربون مجموعة الالكيل اسم المجموعة
ميثل
ايثيل
بروبيل
بيوتيل
ب. الالكانات المتفرعة:
بعض قواعد تسمية الهيدروكربونات حسب أنظمة IUPAC (الاتحاد الدولي للعلوم البحتة والتطبيقية)
1- يستخدم اسم السلسلة الأكثر طولا لذرات الكربون الموجودة في المركب كأساس لتسمية المركب، مهما كان الشكل الذي يكتب به ولا يشترط أن تكون مكتوبة على سطر أفقي.( حيث تعطى الأفضلية لأي سلسله طويلة على السلسلة الأقصر منها) مثال:
السلسلة C-C-C-C-C مكونة من 5 ذرات فتسمى بنتان
السلسلة C-C-C-C-C-C-C-C مكونة من 7 ذرات فتسمى هبتان
2- المجموعة المتصلة بالسلسلة الأطول (السلسلة الفرعية) تسمى (الكيل) حيث أنه عند نزع ذرة هيدروجين من جزيء أحد الهيدروكربونات يتكون ما يعرف بالجذر ويرمز له بالرمز .
وتنتمي أسماء مجموعات الألكيل (الصيغة العامة ) إلى الاسم الأصلي للهيدروكربون المشتقة منه مع إضافة المقطع (يل) إلى نهاية الاسم بدلا من المقطع (آن) في الالكان ( الكان تصبح الكيل)
ميثان
تصبح ميثيل
ايثان
تصبح ايثيل
بروبان
تصبح بروبيل
سايكلو بروبان سايكلو بروبيل
3- يشار إلى مواقع المجموعات الألكيلية المتفرعة من السلسلة الرئيسية على أنها مشتقات لهذه السلسلة حيث يتم الترقيم بأقرب تفرع مبتدأ بأقل رقم ويكتب الرقم المميز لهذه المجموعة قبل اسمها مباشره.
3.2-ثنائي ميثل بنتان 4.2-ثنائي ميثل هكسان 2-ميثل بروبان
وعند اتصال فرعين(مجموعتين) بذرة كربون واحده يكرر رقم هذه الذرة مع ملاحظة أن يبدأ الترقيم من الطرف القريب من الذرة عديدة الفروع.
2.2-ثنائي ميثل بنتان 4،2،2 - ثلاثي ميثل هكسان 2،2-ثنائي ميثل بروبان
4- عند وجود مجموعات الكيلية مختلفة على السلسلة الرئيسية فإنها تكتب كمقطع يسبق الاسم طبقا لترتيبها الهجائي. مثلا ايثيل تكتب قبل مثل:
4-ايثل-2.2-ثنائي ميثل هكسان 4- ايثيل-2-ميثل هبتان
7- عند تساوي فرص احتمالات تسميتين فان ترتيب المقاطع التي تسبق اسم الهيدروكربون هي الواجب استخدامها في الترقيم.
1-برومو- 3- كلورو بروبان
وليس3-برومو-1-كلورو بروبان
ج. الألكانات الحلقية أو السايكلو الكانات: لها الصيغة العامة
هيدروكربونات تحتوي على حلقه من ذرات الكربون وتكون جميع روابطها أحادية.
بروبان حلقي
أو سايكلو بروبان بيوتان حلقي
أوسايكلو بيوتان بنتان حلقي
أو سايكلو بنتان هكسان حلقي
أو سايكلو هكسان
هبتان حلقي اوكتان حلقي نونان حلقي ديكان حلقي
الألكانات الحلقية المتفرعة
ميثل بروبان حلقي 1،1-ثنائي ميثل
بنتان حلقي ايثل هكسان حلقي 2،1-ثنائي كلورو
هكسان حلقي
3،1-ثنائي ميثل
سايكلو بيوتان 1-برومو-2-ميثل
سايكلو بيوتان 1-برومو-3-ايثل
5-ميثل سايكلو هكسان 1-سايكلو بروبيل
بيوتان
ثانياّ – الهيدروكربونات غير المشبعة
1. الالكينات المستقيمة: الصيغة العامة:
الكربون الكان الكين الصيغة الكيميائية
الجزيئية البنائية
1 ميثان - -
2 ايثان ايثين
3 بروبان بروبين
4 بيوتان بيوتين
5 بنتان بنتين
أما في حالة وجود الرابطة الثنائية في موقع مختلف عن الذرة الأولى يشار إلى رقم الرابطة قبل الاسم مباشرة من أول ذرة كربون بدأت منها الرابطة حيث يكون الترقيم من أقرب تفرع. مثل
2-بيوتين
2-بنتين
2-بنتين
2-هكسين
3-هكسين
2-هكسين
2. الألكينات المتفرعة:
أ. في حالة الالكينات يجب أن تتضمن السلسلة الأطول الرابطة الثنائية ويبدأ الترقيم من الجهة الأقرب للرابطة الثنائية، حيث يشار إلى موضع الرابطة بالأرقام في السلسلة الرئيسية.
ومع أن الرابطة المزدوجة تكون بين ذرتني كربون، إلا أن موقعها يشار إليه مع أول ذرة كربون مرتبطة عند بداية الترقيم من طرف السلسلة التي تعطي الرقم الأقل ما يمكن.
2-ميثل بيوتين 4،4-ثنائي كلورو- 2- هكسين 4،4-ثنائي ميثل- 2- هكسين
4-ميثل- 2-بنيتن 3،3 -ثنائي ميثل بيوتين 4،3-ثنائي ميثل بنتين
ب. إذا تساوى بعد الرابطة الثنائية عن كلا الطرفين نرقم من الطرف الأقرب إلى التفرع.
2-ميثيل-2-بيوتين
3. الالكينات الحلقية: الصيغة العامة
سايكلو بروبين سايكلو بيوتين سايكلو بنتين سايكلو هكسين
3-ايثل سايكلو بروبين 2،1- ثنائي ميثل
سايكلو بروبين 3-سايكلو بروبيل
بروبين 3،2-ثنائي ميثل
سايكلو بنتين
1-ميثل سايكلو بيوتين 2،1-ثنائي ميثل
سايكلو بيوتين 3،5-ثنائي ميثل
سايكلو هكسين 5،4،1-ثلاثي ميثل
سايكلو هكسين
الألكاينات
1- المركبات غير المشبعة وذات السلاسل المستقيمة ( الألكاينات) .
2. المركبات غير المشبعة وذات السلاسل المتفرع
في حالة الالكاينات يجب أن تتضمن السلسلة الأطول الرابطة الثلاثية ويبدأ الترقيم من الجهة الأقرب للرابطة الثلاثية، حيث يشار إلى موضع الرابطة بالأرقام في السلسلة الرئيسية.
4،4-ثنائي ميثل بنتاين 4-ميثل- 2-بنتاين 5-ميثل- هكساين 2-ميثل بيوتاين
فعالية رقم( 11 )