ملخص كتاب الكيمياء - المرحلة الثانوية

الكاتب: Ahmed saif
نبذة عن المقال: كتاب كيمياء شامل للصف الثالث الثانوي يحتوي على تسع وحدات تعليمية تغطي أهم مفاهيم الكيمياء العضوية وغير العضوية والتحليل الكيميائي

ملخص شامل لكتاب الكيمياء - الصف الثالث الثانوي

مرجع تعليمي شامل يحتوي على تسع وحدات تعليمية تغطي أساسيات الكيمياء العضوية، غير العضوية، التحليل الكيميائي، والكيمياء الفيزيائية

9 وحدات تعليمية
367 صفحة
المرحلة الثانوية
47 درساً تعليمياً

الوحدة الأولى: الكيمياء العضوية

دراسة المركبات الهيدروكربونية ومشتقاتها الوظيفية وتطبيقاتها العملية

المفاهيم الأساسية

المجموعات الوظيفية

ذرات أو مجموعات ذرية تمنح المركب العضوي خواصه المميزة. تتحد مع السلسلة الهيدروكربونية الأساسية لتكوين مشتقات مختلفة.

R-X (حيث X تمثل المجموعة الوظيفية)

السلسلة الكربونية

هيكل أساسي من ذرات الكربون المرتبطة بذرات الهيدروجين، قد يكون خطياً أو متفرعاً أو حلقي، مشبع أو غير مشبع.

CnH2n+2 (للألكانات)

التماكب (Isomerism)

ظاهرة وجود مركبات مختلفة لها نفس الصيغة الجزيئية ولكن تختلف في الصيغة البنائية أو الترتيب الفراغي.

المجموعات الوظيفية الرئيسية

هاليدات الأكيل (Alkyl Halides)

الصيغة العامة: R-X (حيث X = F, Cl, Br, I)

التحضير:

  • الإحلال: R-H + X₂ → R-X + HX (بوجود الضوء/الحرارة)
  • الإضافة: C=C + HX → C-C-X

الخواص: مركبات قطبية، نقاط غليان أعلى من الألكانات المقابلة

التطبيقات: مذيبات، مواد وسيطة في الصناعة، إطفاء حرائق (رابع كلوريد الكربون)

الكحولات (Alcohols)

الصيغة العامة: R-OH

التصنيف:

  • أولية: R-CH₂OH (الكربون الحامل لـOH مرتبط بذرتي هيدروجين على الأقل)
  • ثانوية: R₂CHOH (الكربون الحامل لـOH مرتبط بذرتي كربون)
  • ثالثية: R₃COH (الكربون الحامل لـOH مرتبط بثلاث ذرات كربون)

التحضير:

  • إضافة الماء للألكينات (طبقاً لقاعدة ماركونيكوف)
  • اختزال الألدهيدات والكيتونات
  • تفاعل هاليدات الأكيل مع القواعد

التفاعلات: مع الفلزات النشطة، الأكسدة، نزع الماء، تكوين الإيثرات

الألدهيدات والكيتونات

الألدهيدات: R-CHO (مجموعة كربونيل طرفية)

الكيتونات: R-CO-R' (مجموعة كربونيل داخلية)

التحضير:

  • أكسدة الكحولات (الأولية → ألدهيدات، الثانوية → كيتونات)
  • نزع الهيدروجين من الكحولات

التفاعلات: الإضافة، الأكسدة (الألدهيدات فقط)، التكثيف

التطبيقات: الفورمالدهيد (حفظ الأنسجة)، الأسيتون (مذيب)

الأحماض الكربوكسيلية والإسترات

الأحماض: R-COOH (تحتوي على مجموعة كربوكسيل)

الإسترات: R-COO-R' (ناتجة من تفاعل حمض مع كحول)

الخواص: للأحماض نقاط غليان مرتفعة بسبب الروابط الهيدروجينية

التفاعلات: التعادل مع القواعد، التصبن للإسترات، تكوين الأملاح

التطبيقات: حمض الخليك (الخل)، الإسترات (العطور والروائح)

الإيثرات (Ethers)

الصيغة العامة: R-O-R'

التحضير:

  • نزع الماء من الكحولات (H₂SO₄ مركز، 135°م)
  • تفاعل ويليامسون: RONa + R'X → R-O-R' + NaX

الخواص: نقاط غليان أقل من الكحولات المقابلة، قابلة للاشتعال

التطبيقات: مذيبات، مخدرات (الإيثر الإيثيلي)

أهم التفاعلات في الكيمياء العضوية

أكسدة الكحولات
الكحولات الأولية → ألدهيدات → أحماض كربوكسيلية
تفاعلات الإضافة
إضافة الهاليدات أو HCN إلى الألدهيدات والكيتونات
تفاعل الاسترة
حمض كربوكسيلي + كحول → إستر + ماء
التصبن
إستر + قاعدة → ملح حمض كربوكسيلي + كحول
البلمرة
اتحاد جزيئات صغيرة (مونومرات) لتكوين جزيئات كبيرة (بوليمرات)

التماكب (Isomerism)

ظاهرة وجود مركبات كيميائية مختلفة لها نفس الصيغة الجزيئية ولكنها تختلف في الخواص بسبب اختلاف التركيب.

تماكب السلسلة (Chain Isomerism)

اختلاف في ترتيب ذرات الكربون في السلسلة (خطي، متفرع)

C₄H₁₀
بيوتان (خطي) 2-ميثيل بروبان (متفرع)
تماكب الموضع (Position Isomerism)

اختلاف موقع المجموعة الوظيفية على السلسلة الكربونية

C₃H₇OH
بروبانول-1 (OH على الكربون 1) بروبانول-2 (OH على الكربون 2)
تماكب المجموعة الوظيفية (Functional Group Isomerism)

اختلاف نوع المجموعة الوظيفية مع ثبات الصيغة الجزيئية

C₃H₆O
بروبانال (ألدهيد) بروبانون (كيتون)

البلمرة (Polymerization)

عملية اتحاد جزيئات صغيرة (مونومرات) لتكوين جزيئات كبيرة (بوليمرات) ذات كتل جزيئية عالية.

بلمرة الإضافة

اتحاد مونومرات تحتوي على روابط مضاعفة دون فقد أي جزئيات صغيرة

n(CH₂=CH₂) → [-CH₂-CH₂-]n
البولي إيثيلين
n(CH₂=CHCl) → [-CH₂-CHCl-]n
بولي كلوريد الفينيل (PVC)
بلمرة التكاثف

اتحاد مونومرات مع فقد جزئيات صغيرة مثل الماء

حمض + كحول → إستر + ماء
البولي إسترات (مثل الداكرون)

الوحدة الثانية: الأحماض والقواعد

دراسة النظريات المختلفة للأحماض والقواعد وتطبيقاتها في التفاعلات الكيميائية

تطور نظريات الأحماض والقواعد

نظرية أرهينيوس (1887)

النظرية الأيونية

الحمض: مادة تنتج أيونات H⁺ في المحلول المائي

القاعدة: مادة تنتج أيونات OH⁻ في المحلول المائي

مثال: HCl → H⁺ + Cl⁻

محددات: تقتصر على المحاليل المائية، لا تفسر سلوك NH₃ كقاعدة

نظرية برونستد-لوري (1923)

نظرية البروتون

الحمض: مادة تمنح بروتوناً (H⁺) لمادة أخرى

القاعدة: مادة تكتسب بروتوناً من مادة أخرى

الأزواج المترافقة: لكل حمض قاعدة مترافقة (تختلف عنه ببروتون واحد)

مثال: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

الحمض: H₂O القاعدة المترافقة: OH⁻
القاعدة: NH₃ الحمض المترافق: NH₄⁺

نظرية لويس (1923)

نظرية الزوج الإلكتروني

الحمض: مادة تستقبل زوجاً من الإلكترونات

القاعدة: مادة تمنح زوجاً من الإلكترونات

مثال: BF₃ + :NH₃ → F₃B:NH₃

مميزات: أكثر شمولاً، تشمل تفاعلات لا تتضمن بروتونات

التطبيقات: تفسير تفاعلات الفلزات الانتقالية، تكوين المعقدات

المواد المترددة (Amphoteric Substances)

مواد تتصرف كأحماض في وجود القواعد القوية، وتتصرف كقواعد في وجود الأحماض القوية.

الماء (H₂O)
كقاعدة:
H₂O + HCl → H₃O⁺ + Cl⁻
كحمض:
H₂O + NH₃ → OH⁻ + NH₄⁺
هيدروكسيد الألومنيوم (Al(OH)₃)
كقاعدة:
Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O
كحمض:
Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O
أيون الهيدروجين الكربونات (HCO₃⁻)
كقاعدة:
HCO₃⁻ + H⁺ → H₂CO₃
كحمض:
HCO₃⁻ → H⁺ + CO₃²⁻

مقياس pH و pOH

مقاييس لقياس درجة الحموضة أو القاعدية للمحاليل المائية:

pH = -log[H⁺]

حيث [H⁺] تركيز أيونات الهيدروجين بالمول/لتر

pOH = -log[OH⁻]

حيث [OH⁻] تركيز أيونات الهيدروكسيد بالمول/لتر

pH + pOH = 14 (عند 25°م)

علاقة تربط بين مقياسي pH و pOH

0
حامضي قوي
3
حامضي
6
حامضي ضعيف
7
متعادل
8
قاعدي ضعيف
11
قاعدي
14
قاعدي قوي

الأدلة (الكواشف) المشخصة

مواد تتغير ألوانها عند قيم pH محددة، تستخدم للكشف عن نقطة التكافؤ في المعايرات.

الدليل
اللون في الوسط الحامضي
اللون في الوسط القاعدي
مدى pH للتغير
عباد الشمس
أحمر
أزرق
5.0 - 8.0
الفينولفثالين
عديم اللون
أحمر قرمزي
8.2 - 10.0
الميثيل البرتقالي
أحمر
أصفر
3.1 - 4.4
البروموثيمول الأزرق
أصفر
أزرق
6.0 - 7.6

الوحدة الثالثة والرابعة: التحليل الكيميائي

طرق الكشف النوعي والتعيين الكمي للمواد الكيميائية

التحليل الكيفي (النوعي)

يهدف إلى التعرف على مكونات المادة دون تحديد كميتها

  • الاختبارات الجافة: كشف اللهب، التسخين الجاف
  • الاختبارات الرطبة: تفاعلات في المحاليل المائية
  • الكشف عن الأنيونات: مجموعات HCl المخفف، H₂SO₄ المركز، المجموعة العامة
  • الكشف عن الكاتيونات: تقسيم حسب هيئة الترسيب

التحليل الكمي الحجمي

يهدف إلى تعيين كمية المادة المعروفة نوعاً عن طريق قياس الأحجام

  • المعايرة: إضافة محلول قياسي إلى محلول مجهول حتى اكتمال التفاعل
  • أنواع المعايرات: حامضية-قاعدية، تأكسد-اختزال، ترسيب، معقدات
  • الأدوات: السحاحة، الدورق المعياري، الماصة

التحليل الكيفي للأملاح

مجموعات الأنيونات (الشقوق الحمضية)

المجموعة الأولى (باستخدام HCl المخفف)

الكاشف: حمض الهيدروكلوريك المخفف

الكربونات (CO₃²⁻) يتصاعد CO₂ الذي يعكر ماء الجير
الكبريتيد (S²⁻) يتصاعد H₂S ذو رائحة البيض الفاسد
الكبريتيت (SO₃²⁻) يتصاعد SO₂ ذو الرائحة النفاذة
النيتريت (NO₂⁻) يتصاعد NO الذي يتحول إلى NO₂ البني
المجموعة الثانية (باستخدام H₂SO₄ المركز)

الكاشف: حمض الكبريتيك المركز

الكلوريد (Cl⁻) يتصاعد HCl الذي يعطي سحباً بيضاء مع NH₃
البروميد (Br⁻) يتصاعد Br₂ البني المحمر
اليوديد (I⁻) يتصاعد I₂ البنفسجي
النترات (NO₃⁻) تجربة الحلقة البنية مع FeSO₄
المجموعة الثالثة (المجموعة العامة)

الكواشف: تفاعلات ترسيب خاصة

الكبريتات (SO₄²⁻) راسب أبيض مع BaCl₂ لا يذوب في الأحماض
الفوسفات (PO₄³⁻) راسب أصفر مع (NH₄)₂MoO₄
الكلورات (ClO₃⁻) تختزل إلى كلوريد ثم تكشف كمجموعة 2

الكشف عن الكاتيونات (الشقوق القاعدية)

تقسم الكاتيونات إلى مجموعات حسب هيئة الترسيب:

المجموعة الأولى: كلوريدات غير ذوابة

الكاشف: HCl المخفف

الكاتيونات: Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺

الراسب: كلوريدات بيضاء (AgCl, PbCl₂, Hg₂Cl₂)

المجموعة الثانية: كبريتيدات في وسط حامضي

الكاشف: H₂S في وسط حامضي (HCl)

الكاتيونات: Cu²⁺, Hg²⁺, Bi³⁺, Cd²⁺, As³⁺, Sb³⁺, Sn²⁺

الراسب: كبريتيدات ملونة (CuS أسود، CdS أصفر)

المجموعة الثالثة: كبريتيدات في وسط قاعدي

الكاشف: H₂S في وسط قاعدي (NH₄OH)

الكاتيونات: Al³⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺

الراسب: هيدروكسيدات أو كبريتيدات

المجموعة الرابعة: كربونات في وسط قاعدي

الكاشف: (NH₄)₂CO₃ في وجود NH₄Cl و NH₄OH

الكاتيونات: Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺

الراسب: كربونات بيضاء

المجموعة الخامسة: المتبقيون

الكاتيونات: Mg²⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺

الكشف: تفاعلات خاصة وكشف اللهب

التحليل الحجمي (المعايرة)

أساسيات المعايرة

المحلول القياسي

محلول معلوم التركيز بدقة يستخدم في المعايرة

يجب أن يكون ثابتاً
يجب أن يكون نقياً
يجب أن يكون قابل للوزن بدقة
يجب أن يتفاعل مع المادة المراد تعيينها بشكل كامل وسريع
نقطة التكافؤ

النقطة التي تكون فيها كميات المتفاعلات متكافئة كيميائياً

عدد المولات من الحمض = عدد المولات من القاعدة
M₁V₁ = M₂V₂ (للتكافؤ 1:1)
نقطة نهاية المعايرة

النقطة التي يغير عندها الدليل لونه، وتقترب من نقطة التكافؤ

يجب اختيار دليل مناسب بحيث تتطابق نقطة نهاية المعايرة مع نقطة التكافؤ

أنواع المعايرات

معايرة الحموض والقواعد

تعيين تركيز حمض أو قاعدة مجهولة

HCl + NaOH → NaCl + H₂O
الدليل: الفينولفثالين أو الميثيل البرتقالي
معايرة الأكسدة والاختزال

تعيين تركيز عامل مؤكسد أو مختزل

2MnO₄⁻ + 5H₂C₂O₄ + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O
الدليل: برمنجنات البوتاسيوم (ذاتي اللون)
معايرة الترسيب

تعيين تركيز أيونات الفضة أو الهاليدات

Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl (راسب أبيض)
الدليل: كرومات البوتاسيوم (طريقة موهر)
معايرة المعقدات

تعيين تركيز أيونات الفلزات باستخدام عوامل معقدة

Ca²⁺ + EDTA → Ca-EDTA (معقد)
الدليل: إريوكروم بلاك T

حسابات التركيز

المولارية (M)
M = عدد مولات المذاب / حجم المحلول (لتر)

مثال: محلول يحتوي على 0.5 مول من NaCl في 2 لتر من الماء

M = 0.5 / 2 = 0.25 مول/لتر
المولالية (m)
m = عدد مولات المذاب / كتلة المذيب (كجم)

مثال: محلول يحتوي على 1 مول من السكر في 0.5 كجم من الماء

m = 1 / 0.5 = 2 مول/كجم
النسبة المئوية الوزنية (%w/w)
% = (كتلة المذاب / كتلة المحلول) × 100

مثال: محلول يحتوي على 20 جرام ملح في 80 جرام ماء

% = (20 / 100) × 100 = 20%
النسبة المئوية الحجمية (%v/v)
% = (حجم المذاب / حجم المحلول) × 100

مثال: محلول يحتوي على 30 مل كحول في 100 مل محلول

% = (30 / 100) × 100 = 30%
حسابات التخفيف
M₁V₁ = M₂V₂

حيث M₁ و V₁ التركيز والحجم قبل التخفيف، M₂ و V₂ التركيز والحجم بعد التخفيف

مثال: كم حجم الماء اللازم لإضافة 100 مل من محلول 2M لتخفيفه إلى 0.5M؟

2 × 100 = 0.5 × V₂ → V₂ = 400 مل
حجم الماء المضاف = 400 - 100 = 300 مل

الوحدات الخامسة والسادسة: كيمياء الطاقة وسرعة التفاعلات

دراسة التغيرات الطاقة المصاحبة للتفاعلات الكيميائية وعوامل سرعة التفاعل

كيمياء الطاقة الحرارية

التفاعلات الطاردة للحرارة

تفاعلات ينتج عنها انطلاق حرارة إلى المحيط (ΔH سالبة)

C + O₂ → CO₂ + 393.5 kJ

احتراق الفحم (طاردة للحرارة)

التفاعلات الماصة للحرارة

تفاعلات تحتاج إلى امتصاص حرارة من المحيط (ΔH موجبة)

N₂ + O₂ + 180.5 kJ → 2NO

تكون أكسيد النيتريك (ماص للحرارة)

قانون هس

التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الكلي يساوي مجموع التغيرات الحرارية للخطوات الجزئية

ΔHالكلية = ΣΔHالخطوات

أنواع المحتوى الحراري (ΔH)

حرارة التكوين
التغير الحراري عند تكوين مول واحد من المركب من عناصره في حالتها القياسية
ΔHf لـ H₂O = -285.8 kJ/mol
حرارة الاحتراق
التغير الحراري عند احتراق مول واحد من المادة في وفرة من الأكسجين
ΔHc لـ CH₄ = -890.3 kJ/mol
حرارة الذوبان
التغير الحراري عند ذوبان مول واحد من المادة في كمية كبيرة من المذيب
ΔHsol لـ NaOH = -44.5 kJ/mol
حرارة التعادل
التغير الحراري عند تعادل مول واحد من أيونات H⁺ مع مول واحد من أيونات OH⁻
ΔHneut = -57.3 kJ/mol (لأحماض وقواعد قوية)

حركية التفاعلات الكيميائية

سرعة التفاعل الكيميائي

معدل التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة مع الزمن

سرعة التفاعل = -Δ[متفاعل]/Δt = Δ[ناتج]/Δt
قانون سرعة التفاعل
السرعة = k [A]m[B]n

حيث:

  • k: ثابت السرعة (يعتمد على درجة الحرارة)
  • [A], [B]: تراكيز المواد المتفاعلة
  • m, n: رتب التفاعل بالنسبة لكل مادة

العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل

طبيعة المواد المتفاعلة

التفاعلات الأيونية أسرع من التساهمية بسبب سهولة التفكك

تركيز المواد المتفاعلة

زيادة التركيز تزيد من عدد التصادمات الفعالة في الثانية

درجة الحرارة

تزيد من الطاقة الحركية للجزيئات وتزيد من نسبة التصادمات الفعالة

قاعدة فانت هوف: زيادة 10°م تضاعف السرعة 2-3 مرات
المحفزات

مواد تزيد سرعة التفاعل دون أن تُستهلك، تخفض طاقة التنشيط

مساحة سطح المواد الصلبة

زيادة مساحة السطح تزيد من فرص التصادم مع الجزيئات الأخرى

آليات التفاعل

الخطوات المتتالية التي تحدث أثناء تحول المواد المتفاعلة إلى نواتج

التفاعلات المتجانسة

تحدث في طور واحد (كل المواد في نفس الحالة الفيزيائية)

التفاعلات غير المتجانسة

تحدث على سطح فاصل بين طورين (صلب-سائل، سائل-غاز)

تفاعلات السلسلة

تنتج جذوراً حرة تبدأ خطوات جديدة (مثل تفاعلات الهالوجنة)

طاقة التنشيط

الحد الأدنى من الطاقة التي يجب أن تمتلكها الجزيئات المتفاعلة لحدوث التصادم الفعال

في مخطط الطاقة:

  • طاقة المواد المتفاعلة: مستوى الطاقة الابتدائي
  • طاقة النواتج: مستوى الطاقة النهائي
  • قمة المنحنى: حالة النشطة (أعلى طاقة)
  • الفرق بين طاقة المواد المتفاعلة وقمة المنحنى: طاقة التنشيط
  • الفرق بين طاقة المواد المتفاعلة والنواتج: التغير في المحتوى الحراري (ΔH)

الوحدات السابعة والثامنة والتاسعة: مواضيع متقدمة

الاتزان الكيميائي، الكيمياء الكهربية، والكيمياء النووية

الاتزان الكيميائي

الاتزان الديناميكي

حالة يحدث عندها تفاعلان متعاكسان بنفس المعدل، فتظل تراكيز المواد ثابتة مع الزمن

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

تفاعل تكوين الأمونيا (تفاعل هابر)

ثابت الاتزان (K)

نسبة حاصل ضرب تراكيز النواتج إلى حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة، كل مرفوع لأس يساوي معاملها في المعادلة

للتأكل aA + bB ⇌ cC + dD
K = [C]c[D]d / [A]a[B]b
مبدأ لوتشاتلييه

إذا أثر عامل خارجي على نظام في حالة اتزان، فإن النظام يعدل نفسه لتقليل تأثير هذا العامل

تأثير التركيز: زيادة تركيز متفاعل تزيح الاتزان نحو النواتج
تأثير الضغط: زيادة الضغط تزيح الاتزان نحو الجهة ذات عدد المولات الأقل
تأثير الحرارة: زيادة الحرارة تزيح الاتزان نحو التفاعل الماص للحرارة

أنواع الاتزان

اتزان متجانس

جميع المواد المتفاعلة والناتجة في نفس الطور

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)
اتزان غير متجانس

المواد المتفاعلة والناتجة في أطوار مختلفة

CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)
اتزان التأين

اتزان بين الجزيئات غير المتأينة والأيونات في المحلول

CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺
اتزان الذوبان

اتزان بين المادة الصلبة غير الذائبة وأيوناتها في المحلول

AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq)

الكيمياء الكهربية

الخلايا الكهروكيميائية

الخلايا الجلفانية (الفولتية)

تحدث فيها تفاعلات كيميائية تلقائية منتجة للتيار الكهربائي

الأنود: القطب السالب (يحدث عنده عملية الأكسدة)
الكاثود: القطب الموجب (يحدث عنده عملية الاختزال)
الجسر الملحي: يكمل الدائرة الكهربية ويحيد الشحنات
خلية دانيال: Zn|Zn²⁺||Cu²⁺|Cu
أنود: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (أكسدة)
كاثود: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (اختزال)
الخلايا الإلكتروليتية

تحدث فيها تفاعلات غير تلقائية بفعل التيار الكهربائي (التحليل الكهربي)

الأنود: القطب الموجب (متصل بالقطب الموجب للمصدر)
الكاثود: القطب السالب (متصل بالقطب السالب للمصدر)
التحليل الكهربي لمصهور NaCl
أنود: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
كاثود: Na⁺ + e⁻ → Na

جهود الاختزال القياسية

مقياس لميل المادة لاكتساب الإلكترونات (الاختزال) تحت الظروف القياسية

نصف التفاعل (لعملية الاختزال)
E° (فولت)
Li⁺ + e⁻ → Li(s)
-3.04
Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn(s)
-0.76
2H⁺ + 2e⁻ → H₂(g)
0.00
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s)
+0.34
Ag⁺ + e⁻ → Ag(s)
+0.80
F₂(g) + 2e⁻ → 2F⁻
+2.87
حساب جهد الخلية
خلية = E°كاثود - E°أنود

حيث E°كاثود هو جهد الاختزال لنصف التفاعل عند الكاثود، وE°أنود هو جهد الاختزال لنصف التفاعل عند الأنود (بعد عكس علامته)

مثال: حساب جهد خلية دانيال

خلية = E°(Cu²⁺/Cu) - E°(Zn²⁺/Zn)
خلية = 0.34 - (-0.76) = 1.10 فولت

الكيمياء النووية

النشاط الإشعاعي

انبعاث جسيمات أو طاقة من نوى ذرات غير مستقرة

أشعة ألفا (α)
⁴₂He²⁺

نواة الهيليوم (2 بروتون + 2 نيوترون)

قدرة اختراق ضعيفة (توقفها ورقة)
قدرة تأيين عالية
تحويل النواة إلى عنصر يقل عنها بـ 2 في العدد الذري و4 في الكتلة الذرية
أشعة بيتا (β)
⁰₋₁e (β⁻) أو ⁰₊₁e (β⁺)

إلكترونات سالبة أو موجبة

قدرة اختراق متوسطة (توقفها صفيحة ألومنيوم)
قدرة تأيين متوسطة
لا تغير الكتلة الذرية ولكن تغير العدد الذري بمقدار ±1
أشعة جاما (γ)
γ

موجات كهرومغناطيسية عالية الطاقة

قدرة اختراق عالية (تتطلب حاجزاً من الرصاص أو الخرسانة)
قدرة تأيين منخفضة
لا تغير العدد الذري أو الكتلة الذرية

التفاعلات النووية

الانحلال الإشعاعي الطبيعي

تحول تلقائي لنواة غير مستقرة إلى نواة أكثر استقراراً

²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He (انبعاث ألفا)
¹⁴₆C → ¹⁴₇N + ⁰₋₁e (انبعاث بيتا)
الانشطار النووي

انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتين مع انبعاث نيوترونات وطاقة

²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₆Ba + ⁹²₃₆Kr + 3¹₀n + طاقة

التطبيقات: المفاعلات النووية، القنابل النووية

الاندماج النووي

اتحاد نواتين خفيفتين لتكوين نواة أثقل مع انطلاق طاقة هائلة

²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n + طاقة

التطبيقات: الطاقة الشمسية، القنابل الهيدروجينية

تطبيقات الكيمياء النووية

التطبيقات الطبية
  • التشخيص: التصوير بالإشعاع
  • العلاج: العلاج الإشعاعي للسرطان
  • التعقيم: تعقيم المعدات الطبية
التطبيقات الصناعية
  • قياس السمك: في صناعة الورق والبلاستيك
  • الكشف عن التسريب: في خطوط الأنابيب
  • التأريخ الإشعاعي: تحديد أعمار الآثار
توليد الطاقة
  • المفاعلات النووية: إنتاج الكهرباء
  • الغواصات والسفن النووية
  • المسبارات الفضائية

عمر النصف

الزمن اللازم لاضمحلال نصف كمية النظير المشع

N = N₀(1/2)t/T

حيث:

  • N: الكمية المتبقية بعد زمن t
  • N₀: الكمية الابتدائية
  • t: الزمن المنقضي
  • T: عمر النصف
الكربون-14 (¹⁴C)
5730 سنة
يستخدم في التأريخ الإشعاعي للآثار
اليود-131 (¹³¹I)
8 أيام
يستخدم في العلاج الإشعاعي للغدة الدرقية
اليورانيوم-238 (²³⁸U)
4.5 مليار سنة
يستخدم في تحديد عمر الصخور
التصنيفات

قد تُعجبك هذه المشاركات

إرسال تعليق

ليست هناك تعليقات

6531248387752072031

البحث