تمرين 2 – الهكسان (بنزين السيارات)

فيما يلي الصيغة بطريقة الكرات و العصي

اكتبي الصيغة الكتابية لهذا الجزيء

تمرين 1- الكحول الايثيلي

فيما يأتي الصيغتين البنائية و طريقة الكرات والعصي لتمثيل جزيء الايثانول

\

 اكتبي الصيغة الكتابية لهذا الجزيء

مقارنة بين سكر المائدة و المحلي الصناعي (سبلندا)

لسكر المائدة الذي يطلق عليه الكيميائين اسم السكروز socrous الصيغة الكتابية الأتية

وهذه هي صورة صيغته البنائية

ويتميز المحلي الصناعي سبلندا بأن له تركيب بنائي شديد الشبه بجزي السكروز ولكن مع استبدال 3 من مجموعات OH بذرات كلور، هذا التغير يجعل هذا المركب حين يتمثل مع الغذاء في الجسم لا يتحلل إلى سكر الجلوكوز (كما يحدث مع السكروز) و بذلك لا يرفع سكر الدم بشكل يحدث ضررا للمصابين بمرض السكري. كما أن هذا التغير ينتج عنه زيادة في حلاوة طعمه بشكل يجعل المريض يستخدم كيميات أقل منه لتحلية الشاي أو السكر أو الحلوى وبذلك لا يكون قد استخدم نفس القدر من السعرات الحرارية التي ترافق استخدام السكروز.

وهذه صورة صيغته البنائية

وهذه صورة صيغته الكتابية

صيغ المركبات

كما ذكرنا سابقا فإن المركبات تتكون من جزيئات وهذه الجزيئات هي عبارة عن الطريقة التي تنتظم بها الذرات المكونة لهذا الجزيء، وهناك عدد من الطرق للتعبير عن صيغة المركب.

فهناك طريقة الصيغة الكتابية ، و طريقة الصيغة البنائية و طريقة التمثيل بالكرات والعصي.

والأمثلة الآتية توضح معنى كل طريقة من هذه الطرق.

أولا جزيء الماء:

الصيغة الكتابية هي 

الصيغة البنائية هي 

صيغة الكرات والعصي

ثانيا جزي الأكسجين

من الشكل التالي حددي أيها الصيغة الكتابية و الصيغة البنائية لجزيء الأكسجين

رموز العناصر

  بعض العناصر يرمز لها بحرف واحد يكتب بحرف لاتيني كبير Capital letter و بعض العناصر يرمز لها بحرفين الأول يجب أن يكون حرف كبير والثاني حرف صغير
مثال Co هو رمز لعنصر يسمى الكوبلت Cobalt
CO هو صيغة لمركب يتكون من عنصرين هما الكربون C والأكسجين O 

أصل التسمية هي اللغة اللاتينية لذلك فإن رمز الحديد Iron هو Fe

بعض العناصر تسمى بناء على أكثر ما في خواصها تميزا

بعض العناصر تسمى على أسماء بلاد

بعض العناصر تسمى على أسماء علماء

بعض العناصر تسمى على اسماء كواكب 

أمثلة على معاني تسميات بعض العناصر 

أصل التسمية		العنصر ورمزه
من الاسم العربي بورق	Boron	البورون B
من اسم جزيرة قبرص cuprum	Copper	النحاس Cu
من الشب Alum وهو الملح المر	Aluminum	الألومنيوم Al
أي الخامل باللغة اللاتينية	Argon	الأرجون Ar
نسبة إلى قارة أوربا	Europium	اليوربيوم Eu
نسبة إلى كوكب يورانوس	Uranium	اليورنيوم U
نسبة إلى عالمة الكيمياء الشهيرة مدام كيوري	Curium	كيوريوم Cm
من اللغة اللاتينية Aurum وتعني الفجر الساطع	Gold	الذهب Au
من اللغة الاغريقية وتعني اللون البنفسجي	Iodine	اليود I
من اللغة العربية من كلمة صفرا	Sulphur	الكبريت S

اختلاف الخواص الفلزية للعناصر

يوضح الجدول الآتي تقسيم العناصر في الجدول الدوري حسب اختلافها في الخواص الفلزية حيث العناصر في المربعات الحمراء هي العناصر الفلزية وهي الغالبية من العناصر، العناصر الزرقاء الغامقة هي العناصر اللافلزية، بينما العناصر التي تقع في الحد الفاصل بينهما في مربعات اللون الأزرق الفاتح هي عناصر أشباه الفلزات.

 ومن أهم ما يميز العناصر الفلزية هي أنها جيدة التوصيل للحرارة والكهرباء و أن لها بريق فلزي كما في الذهب و الفضة، أما العناصر اللافلزية فهي رديئة التوصيل للكهرباء عازلة للحرارة غالبا و ليس لها بريق.

أما أشابه الفلزات فإن لها خواص متوسطة بين الفلزات واللافلزات خاصة فيما يخص التوصيل الكهربي فلا هي ردئية التوصيل كما في اللافلزات ولا هي جيدة التوصيل كما في الفلزات.

اختلاف الحالة الفيزيائية للعناصر

يوضح الجدول التالي العناصر الموجودة في الجدول الدوري مسقمة على حسب احتلاف حالتها الفيزيائية، فالعناصر الغازية هي التي تقع في المربع الأخضر، و العنصران السائلان (البروم والزئب) في مربعات ذات لون أزرق، اما العناصر الصلبة و هي التي تشكل معظم عناصر الجدول الدوري فهي العناصر التي توجد في مربعات بيضاء.

و تمثل العناصر ذات المربعات الوردية العناصر الصناعية التي ليس لها وجود في الطبيعة.

معلومات سريعة ومهمة عن عناصر الجدول الدوري

1. يحتوي الجدول الدوري على 118 عنصر لا يوجد منها في الطبيعة سوى 90 عنصرا.
2. العناصر الموجودة في الطبيعة هي العناصر ابتدأ من عنصر الهيدروجين و هو العنصر رقم 1 وحتى عنصر اليورانيوم وهو العنصر رقم 92، مع اسقاط العنصرين 43 و 61 حيث انهما غير موجودين في الطبيعة، والمقصود بالطبيعة هي كل ما خلقه الله.
3. أكثر العناصر وجودا في كل خلق الله (الكون كما نعرفه) هو الهيدروجين.
4.  أكثر العناصر الموجودة في الأرض بكل طبقاتها و أغلفتها هو عنصر الحديد.
5. أكثر العناصر وجودا في القشرة الأرضية وهي الغلاف الصخري الرقيق الذي يغلف الطبقات الباطنية للارض والذي نعيش فوقه أكثر العناصر فيه هو الأكسيجن يليه عنصر السيليكون ثم فلز الالومنيوم
6.  أكثر العناصر وجودا في الغلاف الجوي للأرض هو عنصر النيتروجين.
7.  أكثر العناصر وجودا في جسم الانسان هو الأكسجين.
8. ورد في القرآن الكريم ذكر أربعة عناصر هي الحديد والنحاس والفضة و لذهب وكان ذكرهم مرتبط بإشارات عن أهمية هذه الفلزات الأربعة في تحقيق الرفاهية لحياة البشر.

صورة التقطتها تلسكوب الفضاء هبل لأعمدة الدخان الكوني التي تتشكل أساسا من عنصر الهيدروجين بنسبة 87% هذا التشكيل كبير جدا بحيث أن حجم اصبع من الأصابع الخارجة من كل عمود يساوي حجم المجموعة الشمسية برمتها. تتكون المجرات والمادة ما بين المجرات من سحب دخان كونية مشابه.

صورة توضح مدى رقة سماكة طبقة الغلاف الصخرى المغلفة لطبقات الأرض الداخلية التي تتكون أساسا من الحديد

رسم بياني يوضح نسب الغازات المكونة للغلاف الغازي لكوكب الأرض

الجدول الدوري للعناصر الكيميائية

وهو شكل توضيحي يحتوي على جميع العناصر الكيميائية المعروفة حيث يوضع كل عنصر في مربع خاص به يوضح عدد من المعلومات التي تهم الكيميائي. أهم هذه المعلومات هو ترتيب هذا العنصر في الجدول حيث أن الجداول الحديثة تحتوي على ما يقرب من 118 عنصر تترتب من اليسار إلى اليمين بشكل دوري بحيث يزداد ترقيم العنصر من اليسار إلى اليمين في كل سطر.

وبهذا تكون العناصر ذات الأرقام المتسلسلة الكبيرة في الأسطر السفلى (مثال عنصر اليورانيوم ذو التسلسل 92 في السطر الأخيربينما يكتب عنصر الهيدروجين ذو الرقم المتسلسل 1 في او الجدول إلى أعلى اليسار)

الرموز والصيغ الكيميائية

يعتمد علم الكيمياء على استخدام الرموز بشكل كبير بحيث أن معرفة هذه الرموز هي من أهم الخطوات اللازمة التي يجب أن يتقنها دارس علم الكيمياء، ومن أهم ما يميز الرموز المستخدمة هي أنها ذات طبيعة عالمية فهي موحدة الشكل ولها قواعد محددة معترف بها بشكل دولي في اجتماعات دورية تتم عن طريق هيئة كيميائية دولية تسمى الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة و التطبيقية

 International Union of Pure and applied Chemistry (IUPAC)

وحيث أن كل شىء في الوجود (خلق الله) يتكون أما من مركبات أو من عناصر، فكان من المهم فهم ما هما هذان المفهومان. و قد بينت الدراسات أن العناصر هي التي تعطي عند تقسيمها لأصغر جزء فيها جسيمات صغيرة جدا هي الذرات و هي أصغر جزء منها يحمل كل الصفات الخاصة بالعنصر. أما المركبات فهي تعطي أصغر جزء منها يحمل كل الصفات الخاصة بها، جسيم يسمى الجزيء.

والجزيء هو منظومة تتشكل من اتحاد أكثر من ذرة أي من عنصرين أو أكثر.

مثال يمثل أصغر جزء من الأكسجين والهيدروجين  الذرات الخاصة بهما لذلك فإن كلاهما عناصر، بينما يمثل أصغر جزء من الماء جزىء يحتوي على ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين لذللك فإنه مركب.

وقد تعارف الكيميائين على أن العناصر يعطى لها رموز تكتب بحرف أم حرفين من الكتابة اللاتينية على أي يكون الحرف الأول  كبيرا capital و الحرف الثاني صغيرا small. ويعطى للمركبات صيغ تستخدم فيها رموز العناصر الداخلة في تركيبها.

مرة أخرى رمز الأكسجين O و رمز الهيدروجين H أما صيغة الماء فهي  H2O

بعض الوحدات المهمة في الكيمياء

الحجم volume - ويقصد به المكان الذي تشغله المادة في الفراغ، وهو الطريقة المستخدمة لقياس كميات السوائل، وحدته التي تتبع النظام الدولي هي المتر المكعب، ولكن وحدته الأكثر شيوعا هي الليتر التي من أجزاءها الملي لتير أي جزء من ألف و الميكرو لتير أي الجزء من مليون.

بين الشكل الآتي بعض الأدوات المعملية المستخدمة للقياس الدقيق للحجوم في المختبرات الكيميائية والصيدلية.

في الصورة من اليمين لليسار الماصة المدرجة، المخبار المدرج، والسحاحة، و أخيرا القارورة الحجمية.

وتوضح الصورة التالية أحجام مختلفة من مخابير مدرجة حيث يعتمد اختيارنا لما يستخدم على حجم السائل المراد نقله

الضغط - ويعرف بأنه القوة المطبقة على وحدة المساحة، على هذا الأساس من المنطقي اننا إذا أردنا قطع التفاحة (كما في الصورة) فإننا سنستخدم الطرف الحاد (الأقل مساحة) لأن الطرف الآخر يتطلب أن نبذل قوة كبيرة جدا حتى يتم القطع.

ومن أهم قيم الضغط التي تؤثر على حياتنا هي الضغط الجوي الذي يعرف بأنه القوة التي تنشأ من تأثير ثقل الهواء على وحدة مساحة معينة، كما هو موضح في الصورة التالية. والضغط الجوي عامل مهم لحفظ توازن السوائل في خلايا جسم الانسان وغيره من الكائنات الحية، فالاختلال في قيمة الضغط الجوي عن القيمة التي اعتادها جسم الانسان ينشأ عنها اعتلالات صحية تتفاوت في أثرها، فمن اعتاد السكن في المدن الساحلية يجد صعوبة في التنفس إلى ما ذهب إلى منطقة جبلية و ربما يستغرق منه الأمر يومان للتأقلم من نقص كمية الهواء التي تنشأ عن الارتفاع وما يصاحبها من تناقص في الضغط الذي يحسه جسم÷.

أما عند الارتفاعات الكبيرة جدا فيصبح الامر شديد الصعوبة على من لم يعتد، فالكثير من المغامرين الذين يتسلقون قمم جبال الهملايا وخاصة قمة افرست (أعلى قمة في العالم) يحتاجون عند ارتفاع معين أن يعتمدوا على انابيب أكسجين لمدهم بالواء اللازم، في حين أن سكان الهملايا أنفسهم قد اعتادوا على قلة الهواء وتاقلمت أجسامهم فصار مقدار الضغط المنخفض هذا هو الطبيعي لهم.

ولكن مزيدا من الاتفاع سيجعل الأمر مستحيلا لذلك فإن الطائرات تجهز بشكل يوفر الضغط الطبيعي على سطح الأرض في كابينة الركاب و الطاقم. وبمزيد من الارتفاع عندما يتلاشى الغلاف الجوي وينعدم الضغط يصبح من المحتم يجهيز بذلات رواد الفضاء الذي يقومون بالسير خارج مراكبهم هنا يجهز البذلة بما يحفظ مقدار الضغط الطبيعي الذي يحفظ حياة رائد الفضاء.

الطاقة energy - وتعرف بأنها القدرة على بذل شغل ووحدتها الدولية هي الجول joule ولكن هناك وحدات أخرى اكثر شيوعا مثل الكالوري أي السعر الحراري.

للطاقة عدة أشكال منها الطاقة الكيميائية الناتجة عن التفاعلات الكيميائية وهي مثل التي تنتج عن حرق البنزين في محرك السايرة، أو تلك التي تمثل انفجار مركب الديناميت حيث من كلا التفاعلين تنتج طاقة حرارية أي أن العملية الكيميائية تولد طاقة حرارية.

ومرة أخرى في محرك السيارة يتبع عملية تولد الحرارة تحولها إلى طاقة حركية عن طريق تحريك التروس الخاصة بعملية الدفع بما يجعل السيارة تمشي للأمام.

وبالمثل يعمل المفاعل النووي على تحويل الطاقة الناتجة من تفاعل النووي (انشطار نواة اليورانيوم) إلى طاقة حرارية تستخدم في انتاج الكهرباء في محطات توليد الطاقة.

كما تستخدم الألواح الشمسية لتجميع الطاقة التي تصل إلى الأرض من الشمس ثم تحولها إلى طاقة كهربية تستخدم لانارة و تشغيل الأجهزة الكهربائية في المنازل.

كما تعمل النباتات بشكل مشابه في عملسية التمثيل الضوئي على استخدام طاقة الشمس التي تجمعها عن طريق جزيء الكلوروفيل إلى طاقة تستخدم في اتمام تفاعلات كيميائية ينتج عنها تكوين المواد السكرية و النشوية التي هي أساس تغذية النباتات.

من كل ما سبق يتضح أن الطاقة تكون هلى هيئة صور مختلفة يمكن أن تتحول فيما بينها من صورة لأخرى.

توضح هذه الصورة عملية التمثيل الضوئي التي يقوم بها النبات الأخضر.

 

يوضح هذا الشكل الطاقة التدميرية للصواعق التي رغم وقعها المخيف إلا انها تعمل دورا مهما في تخصيب التربة بعد هطول الأمطار

وكثيرا ما يمكن تحويل الطاقة التدميرية لمادة متفجرة مثل الهيدرازين بحيث يستفاد من الدفع المتولد عن الانفجار في اطلاق الصورايخ و مكوك الفضاء.

أجزاء الوحدات ومضاعفاتها

في بعض الأحيان تكون الوحدة كبيرة لقياس الكمية المراد معرفتها فمثلا عندما تعطى نتائج تحاليل الدم كثيرا ما يكون تقدير العناصر بوحدات الملى جرام وهي ما يعنى أن الكمية المقاسة مقدارها صغير جدا بحيث يقع في حدود تساوي أقل من جزء من ألف من الجرام. وبالمثل فإننا لانقيس المسافة بين مدينة جدة و مدينة مكة أو الرياض أو تبوك بوحدات المتر فهذا سيجعل الرقم المقاس كبيرا جدا، ولكننا نقيسها بوحدات الكيلو متر أي ما يساوي ألف متر.

وكثيرا ما يتطلب القياس استخدام مقاييس طول أقل كثيرا من الملي متر خاصة عند التعبير عن الأبعاد الذرية والمسافات بين الذرات المكونة للمركبات المختلفة. وكما ذكرنا سابقا فإن العالم الكيميائي أحمد زويل استطاع أن يتابع تفاعلات حدثت عند أزمان تقاس بوحدات الفيمتو ثانية أي جزء من ألف مليون مليون من الثانية.

وقد اصطلح العلماء على وضع بادئات معينة خاصة بالقيم التي تمثل مضاعفات الوحدة فنحن نقول كيلو متر و كيلو جرام و كيلو واط تعبيرا عن القيم التي تمثل مضاعفات الألف لهذه الوحدات، و الأكيد أنك استخدمت اللفظ ميجا بايت عند تعريف سعة ذاكرة جوالك أو جيجا بايت للتعبير عن سعة القرص الصلب أو الفلاش الخاص بجهاز الحاسب الآلي. حيث تعني المجيا Mega مليون ضعف و الجيجا Gega ألف مليون، واليوم بتنا نستخدم اقراص تخزين بسعة التيرا Tera أي مضاعف المليون مليون .

أما في الجانب الأصغر أو في الأجزاء فلا بد أنك قد سمعت عن تقنية النانو وهي التي تعني استخدام المركبات التي تبلغ أبعادها حدود بضع نانومترات أي أجزاء من مليون مليون من المتر.

يوضح الجدول التالي عدد من البادئات المستخدمة مع وجوب النتويه انها جميعا أجزاء أو مضاعفات للعشرة.

الحساب الكيميائي

وحدات القياس

عندما تذهبين إلى الدكتور تأخذ الممرضة وزنك وطولك وتقيس درجة حرارتك ثم تسجل ضغطك كل قيمة من هذه القيم يعبر عنها بوحدة قياس مختلفة. ومن المعروف أن الكميات الفيزيائية التي يتم قياسها في التجارب العلمية للتعبير عن صفات كيميائية أو فيزيائية أو حيوية كثيرة جدا

هناك نظم كثيرة للوحدات فمن المعروف مثلا أن نشرات الطقس و الأحوال الجوية تعبر عن درجات الحرارة بوحدات التدريج المئوي أو نظام تدريج سلسيوس المبني على أن الصفر هي درجة تجمد الماء و أن درجة 100 هي درجة غليانه. ولكن في بلاد مثل الولايات المتحدة الأمريكية يتمسكون بنظام قديم آخر هو التدريج الفرنهايتي (نسبة إلى العالم فيرنهايت) وفيه درجة التجمد هي درجة 32

أما في التجارب العلمية فكثير ما تستخدم وحدة أخرى تسمى الدرجة المطلقة أو الكلفن (نسبة إلى العالم كلفن)

يسهل في هذه الأيام التحويل بين الوحدات فكثيرا ما تحتوي أجهرة الجوال على تطبيق يسمح باجراء التحويلات بين الوحدات الشائعة مثل درجات الحرارة والأطوال والأوزان.

وفي القياس العلمي الخاص بالتجارب العلمية تقسم الوحدات بناء على النظام الدولي SI للوحدات إلى وحدات أساسية و هي سبعة، ثم وحدات أخرى مشتقة منها .


راجعي الكتاب الصفحات 26 و 27 و29
حيث يبين الجدول 1-1 الكميات الأساسية المقاسة ووحداتها السبعة الأساسية

ويدرج الجدول 1-2 بعض الوحدات الخاصة بكميات مشتقة من الكميات الأساسية

ويبين الجدول 1-3 بعض الوحدات المعروفة و الشائعة ولكنها خارج النظام الدولي للوحدات

التفاعلات الكيميائية وكيمياء الفيمتو

تحدث الكثير من العمليات الكيميائية التي تحدث في النظم الحيوية (جسم الانسان وغيره من الكائنات الحية) في أزمان قصيرة جدا تبلغ أقل من ملايين أو بلايين الأجزاء من الثانية. وقد ابتكر الدكتور أحمد زويل نظام تصوير سريع للغاية يعمل باستخدام الليزر له القدرة على رصد حركة الجزيئات عند نشوئها وعند التحام بعضها ببعض. والوحدة الزمنية التي تلتقط فيها الصورة هي فيمتو ثانية، وهو جزء من مليون مليار جزء من الثانية.

One femtosecond is 0.000000000000001 seconds

حصل أحمد زويل على جائزة نوبل في الكيمياء في العام 1999 م عن اختراعه لكاميرا لتحليل الطيف تعمل بسرعة الفمتو ثانية (بالإنجليزية: Femtosecond Spectroscopy).

وفي الروابط التالية توضيح لكيفية الانتاج ليزر الفيمتو الذي تقوم على أساس كاميرا تحليل الطيف و كذلك بعض مقاطع فيديو توضح اساس ليزر الفيمتو في جراحات تصحيح النظر.

http://www.youtube.com/watch?v=jBjqT3AQkH0&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=NIbdWkapyvM&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=NIbdWkapyvM&feature=related

http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=TfLIwW2-GaI&NR=1