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
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.
السلسلة الكربونية
هيكل أساسي من ذرات الكربون المرتبطة بذرات الهيدروجين، قد يكون خطياً أو متفرعاً أو حلقي، مشبع أو غير مشبع.
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
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)
تماكب الموضع (Position Isomerism)
اختلاف موقع المجموعة الوظيفية على السلسلة الكربونية
تماكب المجموعة الوظيفية (Functional Group Isomerism)
اختلاف نوع المجموعة الوظيفية مع ثبات الصيغة الجزيئية
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
بلمرة التكاثف
اتحاد مونومرات مع فقد جزئيات صغيرة مثل الماء
الوحدة الثانية: الأحماض والقواعد
دراسة النظريات المختلفة للأحماض والقواعد وتطبيقاتها في التفاعلات الكيميائية
تطور نظريات الأحماض والقواعد
نظرية أرهينيوس (1887)
النظرية الأيونيةالحمض: 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 البروتونالحمض: 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⁻
نظرية لويس (1923)
نظرية الزوج الإلكترونيالحمض: 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)
هيدروكسيد الألومنيوم (Al(OH)₃)
أيون الهيدروجين الكربونات (HCO₃⁻)
مقياس pH و pOH
مقاييس لقياس درجة الحموضة أو القاعدية للمحاليل المائية:
حيث [H⁺] تركيز أيونات الهيدروجين بالمول/لتر
حيث [OH⁻] تركيز أيونات الهيدروكسيد بالمول/لتر
علاقة تربط بين مقياسي pH و pOH
الأدلة (الكواشف) المشخصة
مواد تتغير ألوانها عند قيم pH محددة، تستخدم للكشف عن نقطة التكافؤ في المعايرات.
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
المجموعة الثانية (باستخدام H₂SO₄ المركز)
الكاشف: حمض الكبريتيك المركز
المجموعة الثالثة (المجموعة العامة)
الكواشف: تفاعلات ترسيب خاصة
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
نقطة التكافؤ
النقطة التي تكون فيها كميات المتفاعلات متكافئة كيميائياً
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
معايرة الأكسدة والاختزال
تعيين تركيز عامل مؤكسد أو مختزل
معايرة الترسيب
تعيين تركيز أيونات الفضة أو الهاليدات
معايرة المعقدات
تعيين تركيز أيونات الفلزات باستخدام عوامل معقدة
حسابات التركيز
المولارية (M)
مثال: محلول يحتوي على 0.5 مول من NaCl في 2 لتر من الماء
المولالية (m)
مثال: محلول يحتوي على 1 مول من السكر في 0.5 كجم من الماء
النسبة المئوية الوزنية (%w/w)
مثال: محلول يحتوي على 20 جرام ملح في 80 جرام ماء
النسبة المئوية الحجمية (%v/v)
مثال: محلول يحتوي على 30 مل كحول في 100 مل محلول
حسابات التخفيف
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؟
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)
احتراق الفحم (طاردة للحرارة)
التفاعلات الماصة للحرارة
تفاعلات تحتاج إلى امتصاص حرارة من المحيط (ΔH موجبة)
تكون أكسيد النيتريك (ماص للحرارة)
قانون هس
التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الكلي يساوي مجموع التغيرات الحرارية للخطوات الجزئية
أنواع المحتوى الحراري (ΔH)
حركية التفاعلات الكيميائية
سرعة التفاعل الكيميائي
معدل التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة مع الزمن
قانون سرعة التفاعل
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
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
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
مبدأ لوتشاتلييه
إذا أثر عامل خارجي على نظام في حالة اتزان، فإن النظام يعدل نفسه لتقليل تأثير هذا العامل
أنواع الاتزان
اتزان متجانس
جميع المواد المتفاعلة والناتجة في نفس الطور
اتزان غير متجانس
المواد المتفاعلة والناتجة في أطوار مختلفة
اتزان التأين
اتزان بين الجزيئات غير المتأينة والأيونات في المحلول
اتزان الذوبان
اتزان بين المادة الصلبة غير الذائبة وأيوناتها في المحلول
الكيمياء الكهربية
الخلايا الكهروكيميائية
الخلايا الجلفانية (الفولتية)
تحدث فيها تفاعلات كيميائية تلقائية منتجة للتيار الكهربائي
الخلايا الإلكتروليتية
تحدث فيها تفاعلات غير تلقائية بفعل التيار الكهربائي (التحليل الكهربي)
جهود الاختزال القياسية
مقياس لميل المادة لاكتساب الإلكترونات (الاختزال) تحت الظروف القياسية
حساب جهد الخلية
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
الكيمياء النووية
النشاط الإشعاعي
انبعاث جسيمات أو طاقة من نوى ذرات غير مستقرة
أشعة ألفا (α)
نواة الهيليوم (2 بروتون + 2 نيوترون)
أشعة بيتا (β)
إلكترونات سالبة أو موجبة
أشعة جاما (γ)
موجات كهرومغناطيسية عالية الطاقة
التفاعلات النووية
الانحلال الإشعاعي الطبيعي
تحول تلقائي لنواة غير مستقرة إلى نواة أكثر استقراراً
الانشطار النووي
انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتين مع انبعاث نيوترونات وطاقة
التطبيقات: المفاعلات النووية، القنابل النووية
الاندماج النووي
اتحاد نواتين خفيفتين لتكوين نواة أثقل مع انطلاق طاقة هائلة
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
حيث:
- N: الكمية المتبقية بعد زمن t
- N₀: الكمية الابتدائية
- t: الزمن المنقضي
- T: عمر النصف







إرسال تعليق