مشـــروع مادة الكيمياء 3

الثانوية التاسعة مقررات "بالطائف"

للصف ثالث ثانوي 

إعداد الطالبات :

شيماء مشعل الثبيتي ..

أمنية مدثر ..

بشرى حميد المالكي ..

آلاء الفاتح حسن..

بإشراف المعلمة :

هدى الجعيد 

المعادلات الكيمائية الحرارية 3-2

المعادلة الكيميائية الحرارية Thermo chemical Equation

هي معادلة كيميائية موزونة مع تحديد التغير في المحتوى الحراري مقاساً بالكيلوجول .

مثال :

النظامية للتفاعل = ـ 250.1 كيلوجول .

DHْهْ

إذن التفاعل طارد للحرارة .

عند كتابة معادلة كيميائية حرارية نراعي ما يلي :

1- عدد المولات في المعادلة والتي تشير إليها أرقام التوازن .

2- كتابة حالة المادة في التفاعل لأن المحتوى الحراري للمادة تابع لحالتها .

مثال :

	ْH Dه= ـ 285.3 كيلوجول .
	ْH Dه= ـ 241.8 كيلوجول .

3- حيث أن المحتوى الحراري تابع لدرجة الحرارة فيجب ذكرها في المعادلة , إذا كانت غير الدرجة المتفق عليها وهي 25 ْ م  ( حوالي 298 ْ مطلقة أو كلفن ).

4- عند كتابة المعادلة  الكيميائية الحرارية يمكن وضع كمية الحرارة مع المواد المتفاعلة أو الناتجة ، ولكن العلماء اتفقوا على أن يكتب المحتوى الحراري بقرب المعادلة وبشكل مستقل .

مثال (1) :

التفاعل طارد للحرارة فالحرارة هي أحد النواتج .

هذه طريقة مقبولة ولكن الاتفاق هو :

ْH Dه= ـ 726 كيلوجول ( التفاعل طارد للحرارة والإشارة السالبة تشير إلى ذلك ).

مثال (2) :

التفاعل ماص للحرارة فالحرارة هي أحد المتفاعلات .  

ْH Dه= + 227 كيلوجول كيلو جول والإشارة ( + ) تشير إلى أن التفاعل ماص للحرارة .

العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل 3-2

تؤثر عوامل كثيرة في سرعة التفاعلات الكيميائية منها: طبيعة المواد المتفاعلة- التركيز- درجة الحرارة - مساحة السطح - المحفزات

تتفاعل بعض المواد اسرع من غيرها فمثلا يتشابه فلز النحاس والخارصين في خواصها الفيزيائية بسبب قرب موقعيهما في الجدول الدوري ومع ذلك فهما يتفاعلان بسرعات مختلفة عند وضع كل منهما في كأس تحتوي على محلول نترات الفضه بالتركيز نفسه.

التركيز :

من الطرق التي يستطيع الكيميائيون بها تغيير سرعة التفاعل تغيير تركيز المواد المتفاعلة

مالعلاقة بين درجة الحرارة وسرعة التفاعل:

علاقة طردية كلما زادت درجة الحرارة ازدات سرعة التفاعل 

المحفزات مواد كيميائية على سرعة التفاعل الكيميائي دون ان تستهلك في التفاعل

المثبطات: مواد ثؤثر في سرعة التفاعل

الكحولات 

https://youtu.be/C7XApoKN5iE

تجربة علمية 

https://youtu.be/l8akyHDpG7k

تفاعلات كيميائية غريبة جدا

https://youtu.be/jDZEzXqvfds

الاتزان الكيميائي 

 https://youtu.be/naubqp7DICM

 شرح المركبات الهيدروكربونية 

https://youtu.be/QUX4M4MVq7U

استعمال ثوابت الاتزان 4-3

يمكن استعمال تعبير ثابت التزان في حساب تراكيز المواد وذوبانتيها.
ثابت حاصل الذوبانية:
هو ناتج ضرب تراكيز الايونات الذائبة كل منها مرفوع لأس يساوي معاملها في المعادلة الكيميائية.

الايون المشترك :
هو ايون مشترك بين اثنين او اكثر من المركبات الايونية
تأثير الأيون المشترك:
انخفض ذوبانية المادة بسبب وجود أيون مشترك

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي 4-2

عندما تطرا تغييرات على نظام متزن يزاح الى موضع اتزان جديد

مبدا لوتشاتلييه:عند وقوع قوة خارجة على نظام يقوم ذلك النظام بالاتجاه نحو الطرف الذي يعمل على امتصاص تأثير القوة

العوامل المؤثرة:
التغير في التركيز(اضافة مواد متفاعلة- ازالة النواتج- اضافة النواتج)
التغير في الحجم والضغط
التغير في درجة الحرارة:
(الحرارة وموضع الاتزان - درجة الحرارة وK)
العوامل الحفازة والاتزان

الاتزان الكيميائي

حالة الاتزان الديناميكي4-1

يوصف الاتزان الكيميائي بتعبير ثابت الاتزان الذي يعتمد على تراكيز المواد المتفاعلة والناتجة.
الاتزان الكيميائي : انه حالة التي يوازن فيها التفاعل الامامي والعكسي احدهما الاخر لانهما يحدثان بالسرعة نفسها.
سرعة التفاعل الامامي= سرعة التفاعل العكسيمثال عليها : لعبة التوازن السيسو

الاتزان المتجانس : المتفاعلات والنواتج موجودة في الحالة الفيزيائية نفسها الاتزان الغير متجانس: توجد المتفاعلات والنواتج في اكثر من حالة فيزيائية واحدة

قوانين سرعة التفاعل 3-3

قانون سرعة التفاعل عبارة عن علاقة رياضية - يمكن تحديدها بالتجربة- تربط بين سرعة التفاعل وتركيز المادة المتفاعلة.
لقد وضع الكيميائيون نتائج نظرية التصادم في معادلة سميت قانون سرعة التفاعل
{R =K{A
والرمز Kقيمة عددية ثابتة تسمى ثابت سرعة التفاعل 
القانون العام لسرعة التفاعل
{ }{R= K{A

سرعة التفاعلات الكيميائية؛:

نموذج لسرعة التفاعل 1-3

نظرية التصادم هي المفتاح لفهم الاختلاف في سرعة التفاعلات.

التعبير عن سرعة التفاعل:

متوسط السرعة =  التغير في كمية المادة المتفاعلة او الناتجة مقسوما على التغير في الزمن 

وسرعة التفاعل الكيميائي يعبر عن التغير في تركيز المواد المتفاعلة او الناتجة في وحدة الزمن ويعبر عنها بوحدةmol/1.s

نظرية التصادم 
تنص على حتمية اصطدام الذرات و الايونات والجزيئات بعضها ببعض لكي يتم التفاعل

شروط حدوث التفاعل
1 لابد ان يكون اتجاه الذرة بعضها لبعض صحيح ومناسب لتكون المواد الناتجه
2 لابد ان تتوفر للمواد المتفاعلة طاقة تنشيط 

ملاحظه  هامة :
لكي يحدث التفاعل الكميائي لابد من حدوث التصادم

التوتر السطحي

تغيرات الحـالة الفيزيائية

حساب التغير في المحتوى الحراري 4-2

قانون هس

تعتمد العديد من الحسابات الكيميائية على قانون وضعه العالم الألماني ' هس عام 1840. وينص هذا القانون على أن قيمة حرارة التفاعل (التغير في المحتوى الحراري ، أو التغير في الإنثالبي القياسي لتكوين مركب) لأي تفاعل كيميائي تحت ضغط ثابت يساوي كمية ثابتة سواء تم التفاعل في خطوة واحدة أو عدة خطوات. وهذا يعني أن حرارة التفاعل تعتمد فقط على خواص المواد المتفاعلة والمواد الناتجة من التفاعل ، أي على الحالتين الابتدائية والنهائية للتفاعل ولا تتأثر بالطريق الذي يسلكه التفاعل. وتتضح أهمية هذا القانون في إمكانية حساب حرارة التفاعل وذلك أيضا للتفاعلات التي لايمكن قياسها بطرق تجريبية بسبب حدوثها ببطئ شديد بحيث تتعذر دراستها أو أن تحدث تفاعلات جانبية تنتج موادا غير مرغوب فيها بجانب المواد المطلوبة.

نص قانون هس الحراري

" التغير في الإنثالبي  الحادث أثناء احدى العمليات التامة هو مجموع تغيرات الإنثالبي لجميع الخطوات المتتالية للعملية "

نستنتج من هذا القانون أن إنثالبي التفاعل لا يتغير بتغير مسار التفاعل وإنما يعتمد فقط على الحالة الابتدائية والحالة النهائية للتفاعل.

الحـــرارة 2-2:

الحرارة في الفيزياء والكيمياء إحدى أشكال الطاقة، يترافق معها حركة الذرات أو الجزيئات أو أي جسيم يدخل في تركيب المادة. ممكن توليد الحرارة عن طريق:

• التفاعلات الكيماوية مثل الاحتراق،
• أو التفاعلات النووية كالاندماج النووي الحادث في الشمس
• أو الإشعاع الكهرطيسي كالحاصل في المواقد الكهرطيسية
• أو الحركة مثل احتكاك أجزاء الآلات.

تتنقل الحرارة بين الأجسام بالإشعاع والتوصيل حراري والحمل الحراري. وتنتقل الحرارة تلقائيا من درجة الحرارة الأعلى للأدنى. فدرجة الحرارة هي مقياس مدىسخونة جسم ما أو برودته، وهي التي تحدد اتجاه انتقال الحرارة تلقائيا، إلا أنه ممكن استنفاذ شغل لنقلها في الاتجاه المعاكس.

تسمى كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جسم ما درجة مئوية واحدة بالسعة الحرارية. السعة الحرارية لكل مادة محددة ومعروفة. الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة الكتلة من مادة ما درجة واحدة تسمى بالحرارة النوعية وهي تعتمد على حالة المادة وتركيبها الكيماوي. عند احتراق الوقود تصدر كمية من الحرارة تعرف باسم القيمة الحرارية للوقود وتقدر عادة بالوحدة الحرارية البريطانية. خلال عملية تحول مادة نقية من حالة إلى أخرى يتم فقد حرارة أو اكتسابها دون أي تغير في درجات الحرارة وتعرف كمية الحرارة المفقودة أو المكتسبة إبان عملية التحول باسم الحرارة الكامنة وتعتمد بشكل مباشر على نوعية المادة وحالتها الابتدائية والنهائية

الطــــاقة 1-2..

الطاقة هي أحد صور الوجود ، فالكون مكون من أجرام وطاقة . منذ النظرية النسبية لاينشتاين نعرف تكافؤ المادة والطاقة ، فالطاقة يمكن ان تتحول إلى مادة وبالعكس يمكن للمادة أن تتحول إلى طاقة . وقد رأينا تحول المادة إلى طاقة في اختراع القنبلة الذرية.

يمكن للطاقة أن تأخذ أشكالاً متنوعة منها طاقة حرارية ، كيميائية، كهربائية ، إشعاعية ، نووية، طاقة كهرومغناطيسية، وطاقة حركية. هذه الأنواع من الطاقة يمكن تصنيفها بكونها طاقة حركية أو طاقة كامنة، في حين أن بعضها يمكن أن يكون مزيجا من الطاقتين الكامنة والحركية، وهذا يدرس في الديناميكا الحرارية.

جميع أنواع الطاقة يمكن تحويلها من شكل لآخر بمساعدة أدوات بسيطة أو أحياناً تستلزم تقنيات معقدة مثلاً من الطاقة الكيميائية إلى الكهربائية عن طريق الأداة الشائعة البطاريات أوالمركمات، أو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية وهذا نجده في محرك احتراق داخلي، أو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، وهكذا.

وقد بينت نظرية النسبية لأينشتاين أن المادة والطاقة هما صورتان لشيء واحد، وعرفنا تكافؤ المادة والطاقة ، هذا الاكتشاف اكتشفة أينشتاين عام 1905 وكتبه في النظرية النسبية الخاصة ، ويعبر عن تكافؤ الطاقة والمادة بمعادلته الشهيرة : E=mc². هذا الاكتشاف الذي نتج عنه اختراع القنبلة الذرية التي ألقيت على هيروشيما عام 1945 وأنهت الحرب العالمية الثانية بيناليابان والولايات المتحدة. ونعرف تحول المادةmatter إلى طاقة من الانشطار النووي و الاندماج النووي.

مصطلحات الطاقة وتحولاتها مفيدة جداً في شرح العمليات الطبيعية. فحتى الظواهر الطقسية مثل الريح، والمطر والبرق والأعاصير تعتبر نتيجة لتحولات الطاقة التي تأتي من الشمسعلى الأرض. الحياة نفسها تعتبر أحد نتائج تحولات الطاقة: فعن طريق التمثيل الضوئي يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كيميائية في النباتات ، يتم لاحقا الاستفادة من هذه الطاقة الكيميائية المختزنة في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية والإنسان. ومن النبات ينتج الخشب وهو مصدر آخر للطاقة يرجع أصلها إلى الشمس.

ضمن الاستخدام الاجتماعي: تطلق كلمة "طاقة" على كل ما يندرج ضمن مصادر الطاقة، إنتاج الطاقة، واستهلاكها وأيضا حفظ موارد الطاقة. بما أن جميع الفعاليات الاقتصادية تتطلب مصدرا من مصادر الطاقة، فإن توافرها وأسعارها هي ضمن الاهتمامات الأساسية والمفتاحية. في السنوات الأخيرة برز استهلاك الطاقة كأحد أهم العوامل المسببة للاحترار العالمي مما جعلها تتحول إلى قضية أساسية في جميع دول العالم. الطاقة هي القدرة على بذل جهد.

قانون هنري 

في الكيمياء، قانون هنري هو أحد قوانين الغازات وضعه وليام هنري عام 1803. وينص القانون على: "في درجة الحرارة الثابتة، تتناسب كمية معلومة من الغاز الذائب في سائل معلوم النوع والحجم طردياً مع الضغط الجزئي لذلك الغاز الطافي فوق السائل". بعبارة أخرى، ينص القانون على أن انحلالية غاز في سائل تتناسب طردياً مع الضغط الجزئي للغاز فوق السائل.

من الأمثلة في حياتنا اليومية على قانون هنري المشروبات الغازية المكربنة. فقبل فتح زجاجة أو علبة المشروب الغازي، يكون الغاز الموجود فوق الشراب ثنائي أكسيد الكربون النقي عند ضغط أعلى قليلاً من الضغط الجوي. الشراب نفسه يحوي ثاني أكسيد كربون مذاب. عند فتح العبوة، يخرج الغاز مصدراً هسيساً مميزاُ. وطالما أن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون فوق السائل يكون أقل بكثير، يخرج الغاز المذاب في السائل على شكل فقاعات. إذا ترك كأس من هذا الشارب مكشوفاً، فإن تركيز ثاني أكسيد الكربون فيه يصبح في حالة توازن مع ثاني أكسيد الكربون في الجو، وعليه لا يعد الشراب غازياً. ثمة مثال أكثر غرابة على قانون هنري وهو انخفاض الضغط في الغوص ومرض تخفيف الضغط.

الطــاقة الشمسية :

الطاقة الشمسية هي الضوء والحرارة المنبعثان من الشمس اللذان قام الإنسان بتسخيرهما لمصلحته منذ العصور القديمة باستخدام مجموعة من وسائل التكنولوجيا التي تتطور باستمرار. وتضم تقنيات تسخير الطاقة الشمسية استخدام الطاقة الحرارية للشمس سواء للتسخين المباشر أو ضمن عملية تحويل ميكانيكي لحركة أو لطاقة كهربائية، أو لتوليد الكهرباء عبر الظواهر الكهروضوئية باستخدام ألواح الخلايا الضوئية الجهدية بالإضافة إلى التصميمات المعمارية التي تعتمد على استغلال الطاقة الشمسية، وهي تقنيات تستطيع المساهمة بشكل بارز في حل بعض من أكثر مشاكل العالم إلحاحا اليوم.

الحالة الفيزيائية للماء 

              

تغيرات الحالة الفزيائية 4

أولاَ: تغيرات الحالة الفيزيائية الماصة للطاقة

 

* الإنصهار :  هي العملية التي يتحول من خلالها الصلب إلى سائل .

 

كيفية حدوثه : لكي ينصهر الثلج فإنه يحتاج إلى طاقة وهذه الطاقة تقوم بتكسير الروابط الهيدروجينية التي بين الجزيئات وبذلك تتباعد الجزيئات عن

بعضها البعض فتتحول إلى الحالة السائلة .

 

العوامل : تعتمد الطاقة اللازمة لصهر مول من المادة على قوة التجاذب بين جسيمات المادة .

 

ملاحظة : دائماً قوى التجاذب بين الأيونات أكبر بكثير من الروابط الهيدروجينية .

 

* التبخر : هي العملية التي يتحول من خلالها السائل إلى غاز أو بخار .

 

البخار : هي الحالة الغازية للمواد التي تكون في الحالة السائلة عند درجة حرارة الغرفة .

 

كيفية حدوثه : عندما يكتسب الماء السائل طاقة فإن جزيئات الماء تكتسب طاقة حركية ولكن بعض جزيئات السائل تمتلك طاقة أعلى من الجزيئات 

الأخرى ولكي تتحول هذه الجسيمات إلى حالة غازية يجب أن تمتلك طاقة كافية للتغلب على قوى التجاذب بين جسيمات السائل .

 

التبخر السطحي : هي عملية تحول السائل إلى بخار عند سطح السائل فقط .

 

* التسامي : هي تحول المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة .

 

ثانياً :  تغيرات الحالة الفيزيائية الطاردة للطاقة

 

* التجمد : هو تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة .

 

درجة التجمد : هي درجة الحرارة التي يتحول عندها السائل إلى صلب بلوري .

 

تكونه :

 

 عند وضع ماء سائل في الثلاجة فإن الماء يفقد طاقة وبالتالي تفقد جزيئات الماء طاقة حركية وتقل سرعتها . 

عندما تفقد طاقة حركية كافية تبقي الروابط الهيدروجينية التي بين جسيمات الماء الجسيمات ثابتة في مواقعها ومتجمدة .

 

 

* التكاثف : هي العملية التي يتحول من خلالها غاز أو بخار إلى سائل .

 

* الترسيب : هو عملية تحول المادة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المرور بالحالة السائلة وهو عكس التسامي 

التحولات الستة المحتملة بين حالات المادة