الكاتب: zaimba zaimba

علم الكيمياء وأهميته وتعريفه

تعريف علم الكيمياء :
كما تعرف أن علم الكيمياء يتعامل مع الموادالتي تتكون من عناصر ومركبات وكل هذا المواد لها تركيب وخواص وتفاعلات وتحولات ،وتصاحب التفاعلات طاقة ، فنستنتج مما سبق أن علم الكيمياءهو : علم يهتم بدراسة تركيب المادةوالتغيرات التي تحدث لها والطاقة المصاحبة لهذه التغيرات

أهمية علم الكيمياء :
يدخل علم الكيمياء في جميع نشاطات الكائنات الحية ويسهم في كافة مناشط الحياة .

– بواسطة علم الكيمياء تم تحويل المواد الطبيعيةالخام إلى مواد تلبي احتياجات الإنسان ، فاستطاع الكيميائي أن ينتج من الفحم والنفطبعض المواد الجديدة كالأصباغوالعقاقير والعطور واللدائن (البلاستيك) والمطاط الصناعي .
– ساهمت الكيمياء في المجالالزراعي بواسطة الأسمدة الكيميائية والمبيدات الحشرية .
– أمكنبواسطة علم الكيمياء إنتاج الألياف الصناعية فساهمت في مجال الكساء والمنسوجات .
– وغير ذلك من المجالات الكثيرة التي تساهم بها الكيمياء .

طبيعة علم الكيمياء والطريقة العلمية في التفكير :
الكيميائييلاحظ الأشياء ويحاول أن يجيب عن التساؤلات حولها مثل : ما سبب الطعم الحلو للسكر ،لماذا وكيف يصدأ الحديد؟ فهنا قد لاحظ ثم يبدأ بالبحث عن جواب لهذه الملاحظاتوالتساؤلات ، ولكي يجيب فعليه أن يجرب ويعتمد على التجربة ، لأن علم الكيمياءأكثر العلوم اعتماداً على التجربة وذلك لسببينهما :

– الكيميائي يتعامل معموجودات لايراها ولا يستطيع إحصاءها مثل الذرات والجزيئات .
– القوانين العامة في الكيمياء قابلة للتغير والتعديل .

فهنا قد جرب ومع التجريب تتم عملية تدوين المعلومات عن النتائج التيشاهدها من التجربة ، وبعدها يبدأ بتفسير ماشاهده بوضع الفرضيات ،والفرضية هي :
فكرة تنبع من خيال العالم ترتبطبالحقائق والوقائع التي جرت حولها الملاحظات والتجارب فإذا كانت هذه الفرضية صحيحةوتم إختبارها بعدة تجارب لإثبات صحتها وأصبحت النتيجة إيجابية تصبح قانوناً عاماً ،

وبعد التفسير تأتي مرحلة نشر النتائج لتعم الفائدة على الجميع،حيث نستطيعالآنترتيب الخطوات العلمية في التفكير كما يلي :

– الملاحظة
– التجريب
– تدوين المعلومات
– التفسير
– النشر

المراحل التي مر بها علم الكيمياء :

– مرحلة علم الصنعة : والتي ظهرت فيها خرافةتحويل المعادن الرخيصة إلى معادن ثمينة .

– مرحلة الكيمياء التي اتجهت إلى الطب : ففي هذهالمرحلة تم تحضير العقاقير لشفاء المرضى وقد برز العلماء العرب في ذلك من مثل جابربن حيان وابن سينا والرازي .

– مرحلة نظرية فلوجستون : التي بدأت في النصف الثاني من القرن السابع عشر والتي تقول أن الفلوجستون عنصر يساعد المادة علىالإشتعال ويتحد معها مكوناً أكسيد المادة وأسموه (كالكس) : معدن + فلوجستون —-> كالكس وقد بقيت النظرية سائدة حتى أتى العالم الفرنسي لافوازيه عام 1778موأثبت خطأ هذه النظرية عندما سخن الزئبق وبرهن أن عملية الإحتراق عبارة عن اتحادأكسجين الهواء بالمادة (تأكسد) وليس كما قالت نظرية فلوجستون
المرحلة الرابعةوالأخيرة هي علم الكيمياء الحديثة التي بدأت في أواخر القرن الثامن عشر

دور العلماءالمسلمين في تطوير علم الكيمياء :
جابر بن حيان – أبو الكيمياء

هو جابر بن حيان بن عبدالله ، ولد في عام 102 هجرية (720 ميلادية) وذلك فيقرية طوس في الشمال الشرقي من إيران والتي تبعد 28 كيلومتراً عن مدينة مشهد ، وكانأبوه يعيش قبل رحيله إلى طوس في مدينة طرطوس السورية حيث كان يعمل عطاراً .

عكف جابر على دراسة علوم الطبيعيات والرياضيات ، ثم رحلإلى الكوفة حيث التقى بالإمام جعفر الصادق الذي كان عالماً في الكيمياء والدينأيضاً والذي حدثه عن علم الكيمياء عند اليونان والمصريين والفرس والهنود والصينيين .

أنشأ لنفسه معملاً في بيته بالكوفة اختبر فيه بنفسه كلماقاله القدماء من تجارب الكيمياء ليعرف مدى صحتها ، وكلما وجد نفسه بحاجة إلى جهازجديد أو آله ، صنع مايحتاجه بيديه حيث كان بالمعمل بيت للنار ، وفي ليلة واحدة سجلجابر أول كشفين له هما الماء الملكي وماء الذهب المستخدم حتى يومنا هذا في طلاءالأوراق والأخشاب .

هو صاحب نظرية أن كل المواد القابلةللاحتراق والمعادن (الفلزات) القابلة للتأكسد تتكون من أصول زئبقية وكبريتية وملحيةوهي نظرية الفلوجستون ولم يعرف العالم هذه النظرية إلا بعد جابر بألف عام ، ونظريةالإتحاد الكيميائي التي تقول بأن الاتحاد الكيميائي يحدث باتصال ذرات العناصرالمتفاعلة بعضها مع بعض ، وهي النظرية التي قال بها (دالتون) بعد جابر بألف عام .

كان كثير القرب من هارون الرشيد والبرامكة وبسبب هذاالقرب زعم البعض في زمن جابر وبعد زمانه أن أسراره في الكيمياء من أسباب ثرائهمالفاحش ، وقد ابتكر المواد التي تكفل التغلب على مشاكل الجنود وعبورهم لمياه البحاروقراءة الرسائل في الليالي المظلمة مما ساعد في انتصارات جنود الرشيد والبرامكة فيالفتوحات .

هو الذي حضر حجر الكي أو حجر جهنم (نتراتالفضة) لكي الجروح والعضلات الفاسدة ومازال هذا الأمر معروفاً حتى اليوم ، وحضرمداداً مضيئاً من صدأ (بيريت) الحديد ينفع في كتابة المخطوطات الثمينة ورسائل الجيشلتقرأ في الليالي المظلمة ، وحضر طلاء يقي الثياب من البلل ، وآخر يقي الحديد منالصدأ وثالثاً يقي الخشب من الاحتراق وكانت هذه الطلاءات هي البداية لعلم البلمراتالآن .

اكتشف جابر الورق غير القابل للاحتراق لتكتب عليهالوثائق النفيسة والرسائل المهمة ، واكتشف بعد الماء الملكي وماء الذهب وماء الفضةوعنصر البوتاس وملح النشادر وكبريتيد الزئبق وحمض الكبريتيك وسلفيد الزئبق وأكسيدالزرنيخ وكربونات الرصاص وعنصر الانتيمون وعنصر الصوديوم ويوديد الزئبق وزيت الزاجالنقي ، وكان قد اكتشف من قبل حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك وتمكن بهما معاً مناكتشاف ماء الذهب .

أوجد جابر طرائق لتقطير الخل المركز (الأستيك أسيد) المعروف الآن باسم الخليك الثلجي وطرائق لصبغ القماش (علم الصباغة) ودباغة الجلود (علم الدباغة) وفصل الفضة عن الذهب بحمض النيتريك علم تركيز (تبخير وترشيح وتكثيف وتبلور وإذابة وتصعيد) وسبق العالم كله بأبحاثه في التكليس وإرجاعالمعدن إلى أصله بواسطة الأكسجين. وابتكر آله لاستخراج الوزن النوعي للمعادنوللأحجار والسوائل والأجسام التي تذوب في الماء ، وتحدث عن السموم ورفع مضارها فوضعبذلك أساس علم السموم .

عاد إلى قريته طوس مع بدء نذر نكبةالبرامكة وكان عمره تسعاً وثمانين سنة ، وهناك عكف على العمل والتجربة وتدوين الكتبالكبيرة والصغيرة وبلغ عدد أهمها 45 كتاباً من بينها كتب عن الأحجار والذهب والزئبقوالحيوان والأرض ، وكتب في أصول صناعة الكيمياء مايحمل عناوين : التدابير ، البحث ،التركيب ، الأسرار ، التصريف ، الأصول ، التجميع ، وكتب 112 مقالاً في صناعةالكيمياء منها سبعون مقالاً شرح بها مذهبه في الكيمياء وهي خير ماكتب ، ومائةوأربعين مقالاً في علم الموازين
بعد خمسة قرون من وفاة جابر عن ثلاث وتسعين سنة (في قريته طوس) بدأ الأوروبيون يترجمون مجموعات من كتبه إلى اللاتينية عن اللغةالعربيةومن أشهر هذه الكتب : الخالص ، الاستتمام ، الاستيفاء ، التكليس .

ويذكر هولميارد في كتابه (الكيمياء إلى عصر دالتون) أن ترجمة مؤلفات جابر إلى اللاتينية كانتعاملاً قوياً في إحياء الكيمياء في أوروبا ، ولم يحدث أن حظيت كتب بالشهرة والذيوعفي العصور الوسطى مثلما حظيت به كتب جابر بن حيان ، فقد أصبحت كتبه أساساً لعلمالكيمياء في أوروبا إلى نهاية القرن الثامن عشر وبسبب أبحاثه الدقيقة الشامله استحقجابر لقب المؤسس الأول للكيمياء على قواعد علمية سليمة وأسس راسخة .

الألدهيدات والكيتونات :

المقدمة:
تتميز الألدهيدات والكيتونات بوجود مجموعة الكربونيل في جزيئاتها,فما هي الصيغة العامة لكل منهما , والخواص الفيزيائية والكيميائية , وطرق تحضيرهما , وكيفية التمييز بينهما, كل ذلك سوف اطرحه في هذا التقرير وهو يتناول موضوع الألدهيدات والكيتونات.

العرض:

O

الألدهيدات:
¥الصيغة العامة:
R- CO- H
¥المجموعة الوظيفية:( C – H – R )
O

الكيتونات:
¥الصيغة العامة:
R – CO -R
¥المجموعة الوظيفية:( C – R – R )

أمثلة لبعض الألدهيدات :
H – CO -H فورماالدهيد. CH3 – CO – H أسيتا الدهيد
أمثلة لبعض الكيتونات :
CH3 – CO -CH3 أسيتون (بروبانون). CH3 – CO – CH2CH3بيوتانون.

الخواص الطبيعية للألدهيدات والكيتونات :
جزيئات الألدهيدات والكيتونات قطبية ولذلك فإن درجة غليانها مرتفعة ولكنها أقل من درجات غليان الأغوال حيث أنها أقل قطبية من الأغوال و لا توجد روابط هيدروجينية بين جزيئاتها .
– تذوب الألدهيدات في والكيتونات في الماء والمواد القطبية وذلك بسبب التشابه في القطبية وإمكانية تكون الروابط الهيدروجينية بين جزيئاتها وجزيئات الماء .

تحضير الالدهيدات والكيتونات:
تحضر الألدهيدات عن طريق أكسدة الأغوال الأولية :
R – CH2- OH + K2Cr2O7 R – CO – H + H2O

وتحضر الكيتونات عن طريق أكسدة الأغوال الثانوية :
R2 – CH- OH + K2Cr2O7 R – CO – R + H2O

أما الأغوال الثلاثية فلا يمكن أكسدتها بسهولة :
R3 – C- OH + K2Cr2O7 NO Reaction
تفاعلاتها:
يمكن أكسدة الألدهيدات إلى الأحماض العضوية وذلك بسبب وجود ذرة الهيدروجين المرتبطة بمجموعة الكربونيل ، أما الكيتونات فلا يمكن أكسدتها .
R – CO – H R – CO – OH
ويستخدم هذا التفاعل للتمييز بين الألدهيدات والكيتونات .
أشهر العوامل المؤكسدة للألدهيدات :
1- محلول أمينات الفضة القاعدية تفاعل تولن .
2- محلول فهلنج المحتوي على ترترات النحاس الثنائية .

أولاً : تفاعل تولن :
تتفاعل الألدهيدات مع أمينات الفضة القاعدية حيث يتأكسد الألدهيد إلى حمض عضوي وتترسب ذرات الفضة على جوانب إناء التفاعل على شكل مرآة فضية :
R-CO-H + 2Ag+ + 2OH R-CO-OH + 2Ag + H2O

ثانياً : تفاعل الألدهيد مع محلول فهلنج :
يتأكسد الألدهيد إلى الحمض العضوي ويتكون أكسيد النحاس الأحادي على شكل راسب أحمر بني
R-CO-H + 2Cu++ + 4OH R-CO-OH + Cu2O + H2O

¥أما التفاعلات المشتركة بين الألدهيدات والكيتونات فتشمل فك الرابطة بين الأكسجين والكربون الرابطة باي .
-CO – + AB B- C -OA
اختزال الألدهيدات والكيتونات إلى الأغوال :
-CO- CH-OH

التمييز بين الالدهيدات والكيتونات :
نستطيع تمييز الالدهيد عن الكيتون بتفاعلات الأكسدة التي تتم للالدهيد ولكن الكيتون لا يتأكسد لأن الكيتون لا يحتوى على ذرة هيدروجين فلذلك لا يتأكسد .

الخاتمة:

هناك الكثير من الاستخدامات لهذه المركبات والتي يمكن الاستفادة منها في حياتنا, ومنها: الفورمالدهيد يستخدم فى صناعة الميلامين والذي يستخدم في تكوين مبلمر له مع الفينول, يستخدم الفورمالدهيد ( الفورمالين ) فى حفظ الأنسجة الحية من التعفن والسبب في ذلك انه يمنع نمو البكتيريا وتكاثرها وهو خطر على الإنسان, الأسيتون يستخدم في إزالة طلاء الأظافر ولكن هذا المركب خطر لأنه يسبب الأورام والسرطان, تفاعل الالدهيدات مع كاشف تولن الذي ينشأ عنه ترسب الفضة والتي تستخدم فى صناعة المرايا.

http://www.4shared.com/file/43987367…nline.html?s=1

في المرفقات ايضا

م/ن

نشر الموقع الخاص بمعهد ماكس بلانك للكيمياء Max Planck Institute for Chemistry

بألمانيا في خبرًا عن تَمَكُّن العلماء من اكتشاف تواجد مركب جديد من الغازات المسببة لزيادة ظاهرة

الصوبة الزجاجية g reenhouse gasesفي الغلاف الجوي"الاحتباس الحراري"، لم يكن مسجلاً

وجوده من قبل، وهو trifluoromethyl sulphur pentaflouride ، ما زال مصدر هذا الغاز

الجديد غامضًا غير أنه من المؤكد ينتج أثناء عمليات تصنيع معينة ضمن الغازات الصناعية المختلفة

، وقد وجد أن زيادة تواجد هذا الغاز في الغلاف الجوي ترتبط بزيادة تواجد الغاز الخامل

sulphur hexaflouride (SF6) الذي يعتقد أنه يمثل المصدر الرئيسي له.

وحيث إن الغاز الجديد قريب الشبه كيميائيًّا بالـ SF6، فيعتقد العلماء أنه يتكون كناتج لانحلال SF6 في

المعدات ذات الجهد الكهربي العالي، فهو يستخدم في أغراض صناعية عديدة مثل صناعة كرات التنس

وإطارات السيارات وأحذية الجري، كما أن له خواص عزل جيدة؛ لذلك فهو يستخدم كعازل للضوضاء

في النوافذ الزجاجية.

يعتبر SF6 من أقوى الغازات التي تسبب زيادة ظاهرة الصوبة الزجاجية، فجزيئاته شديدة المقاومة

تجاه أي هجوم من الغلاف الجوي، حتى إن خاصية التنظيف الذاتي للغلاف الجوي لا تستطيع التعامل

مع مثل تلك الجزيئات؛ لذلك تتمتع بفترة حياة طويلة مما يجعلها أقوى تأثيرًا؛ ولذلك يتم حاليًا تقييد

إنتاجها، أما المركب الجديد فهو أشد قوة من الـ SF6، بل يمكن اعتباره أقوى غاز مسبب لزيادة ظاهرة

الصوبة الزجاجية اكتشف حتى الآن، فبالإضافة إلى قوة امتصاصه الكبيرة للأشعة تحت الحمراء هو

يتمتع بفترة حياة طويلة؛ لذلك يجب محاولة معرفة المزيد عن هذا الغاز الذي ظلت المصانع تنتجه لأكثر

من 50 سنة دون أن يعرفه أحد، ومحاولة وقف تزايد وجوده في الغلاف الجوي.

وظاهرة الصوبة الزجاجية هي ظاهرة طبيعية بدونها قد تصل درجة حرارة سطح الأرض ما بين 19

درجة سلزيوس تحت الصفر و15 درجة، وقد اكتسبت هذه الظاهرة اسمها نتيجة لاستخدام نفس أسلوبها

في الاحتفاظ بدرجة الحرارة لعمل الصوب الزجاجية التي تستخدم في الزراعة، وغازات الصوبة

الزجاجية greenhouse gases هي الغازات التي تؤدي إلى وجود هذه الظاهرة، وتوجد تلك الغازات

في الغلاف الجوي للأرض، وتقوم بامتصاص الأشعة تحت الحمراء التي تنبعث من سطح الأرض

كانعكاس للأشعة الساقطة على سطح الأرض من الشمس، وأهم تلك الغازات بخار الماء وثاني أكسيد

الكربون والميثان وأكسيد النيتروز بخلاف الغازات المخلقة كيميائيًّا التي تتضمن الكلور وفلورو

كربونات CFCs، إذن معظم غازات الصوبة الزجاجية هي غازات طبيعية تقوم بحفظ توازن الغلاف

الجوي؛ ليحافظ على درجة حرارة الأرض في معدلها الحالي، لكن مع بداية الستينيات لاحظ العلماء

زيادة تركيز تلك الغازات في الغلاف الجوي، وكان ثاني أكسيد الكربون على وجه التحديد هو الأكثر

تركيزًا، مما أثار مخاوف العلماء من زيادة تركيز تلك الغازات نتيجة لما ينتجه الإنسان منها بصورة

غير طبيعية (نتيجة لحرق الوقود الحفري وأثناء عمليات الصناعة المختلفة)، مما قد يؤدي إلى زيادة

متوسط درجة الحرارة على سطح الأرض الذي قد يؤدي بالتبعية إلى تغير المناخ وزيادة مستوى البحار،

مما يعمل على تآكل المناطق الساحلية على مستوى العالم.

وقد أثار احتمال ارتفاع متوسط درجة الحرارة على سطح الأرض جدلاً واسعًا؛ حيث لا يمكن لأي من

العلماء الجزم بحدوثها بالصورة والسرعة التي يتخيلها البعض، فلا يوجد حتى الآن معادلة واضحة

يمكن من خلالها التنبؤ بتأثير زيادة مستويات تلك الغازات في الغلاف الجوي على متوسط درجة حرارة

سطح الكوكب بشكل قاطع، غير أنه أمكن معرفة أن مضاعفة تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون – مثلاً –

يمكن أن ترفع درجة الحرارة لسطح الأرض درجة سلزيوس واحدة، لكن كوكبنا أكثر تعقيدًا من هذا؛

حيث يمكن أن يكون رد فعله لهذا الارتفاع معظمًا له، أو على العكس قد يعمل على تثبيطه أو تخفيضه،

وهذا يعتمد على التغذية المرتجعة للعمليات الكوكبية المختلفة مثل تكوين الثلج والسحب ودورة

المحيطات، والنشاط الحيوي على الكوكب، العديد والعديد من العوامل يمكن أن تؤثر على هذا الارتفاع

بالسلب أو الإيجاب؛ لذلك يجب أن نفكر بشكل أفضل في كم القلق الذي يجب أن نكون عليه!

كيف تذاكر الكيمياء العضوية ..
الخطوة الأولى
على الطالب أن يعلم حق العلم بقدراته التي وهبها له الخالق عز وجل . ومتى ما تيقن الطالب بهذا الشيء كلما كانت عملية الاستذكار لديه سهلة . وعلى الطالب أن يتجنب كل ما يعيق المذاكرة من أمور تشتت الذهن وكذلك عليه استحضار الجو المناسب للمذاركة وهذا بصورة عامة . كذلك يجب التخلص من مشكلة هي المحور الرئيسي في صعوبة كل المواد حسب وجهة نظري الا وهي السرحان أثناء شرح المعلم . وفي الختام يجب أن يكون هناك وقت كافي من النوم يتراوح من ست ساعات الى ثمان ساعات على أن يكون وقت المذاكرة خلال اليوم من ساعتين إلى ثلاث ساعات

الخطوة الثانية
يمكننا الآن توضيح أهم الأمور التي يجب مراعاتها لتسهيل الكيمياء العضوية
أولاً : مراجعة الهيدروكربونات من خلال منهج الصف الثاني ثانوي وأقصد بعض المواضيع الهامة مثل الألكانات ، وصيغتها العامة ، وترتيبها حسب التسمية ، وكذلك الجذور حسب الطريقة السابقة في الألكانات . وهنا اذكر بعض الأمثلة
الصيغة العامةصيغتهاالجذورالصيغة العامةصيغتهاالألكاناتCnH2n+1 رمزها
R-
C2H5-الأيثيلCnH2n+2C2H6الإيثانC4H9-البيوتيلC4H10البيوتانC3H7-البروبيلC3H8البروبانCH3-الميثيلCH4الميثان

الخطوة الثالثة
في هذه الخطوة يجب على الطالب معرفة أهم المجموعات الوظيفة وكيف تسمى كل مجموعة ويمكن توضيح ذلك كالتالي
أمثلةطريقة التسمية**المجموعة الوظيفيةصيغته العامةالمركب العضويإيثانولولO-HR-O-Hالأغوال–OR-O-RالإيثراتإيثانالالC=OR-CHOالألدهيداتأيثانونونC=OR-CO-RالكيتوناتإيثانويكويكCOOR-COOHالأحماض العضوية–COORCOORالأسترات–NHRNH2الأمينات
** اي نقوم بتسمية المركب حسب الألكان المقابل مع إضافة النهاية المكتوبة
أما في حالة الإيثرات والاسترات والأمينات فالعملية سهلة ويمكن توضيحها بأمثلة بسيطة حيث نقوم بذكر اسم الجذر المتصل بالمجموعة الوظيفية من اليمين ثم المتصل من اليسار ونذكر في الاخير المركب العضوي سواء ايثر او استر او أمين مع مراعاة الترتيب الابجدي للجذور حسب اللغة اللاتينية
إيثرات
CH3 – O – CH3يسمى هذا المركب ميثيل ، ميثيل الإيثر ويمكن تسميته ثنائي ميثيل الايثراو الايثر الميثيلي

CH3 – O – C2H5 وهذا يسمى إيثيل ، ميثيل الايثر
استرات
CH3 COOCH3 يسمى هذا المركب ميثيل ميثيل الاستر أو ثنائي ميثيل الاستر أو الاستر الميثيلي
CH3-COOC3H7 يسمى هذا المركب بروبيل ميثيل الاستر

الأمينات
NH2CH3 يسمى هذا المركب ميثيل أمين
CH3-NH-CH3 يسمى هذا المركب ثنائي ميثيل الامين

وهكذا لوتغير ت مجموعة الميثيل بمجموعة بروبيل او بنتيل او هكسيل

الخطوة الرابعة
في هذه الخطوة يجب أن يبني الطالب محصلة جيدة من المعلومات اللفظية لطريقة تحضير هذه المركبات وبعض تفاعلاتها وذلك بصورة عامة وليست خاصة حتى اذا جاء سؤال مخصص يكون لديه الطريقة العامة والتي من خلالها يمكنه الانظلاق ويمكن توضيح ذلك بإختصار
فمثلاً يعرف الطالب أن الاغوال تحضر بصورة عامة من استبدال هاليد الالكيل بمجموعة هيدروكسيل
وبعرف الطالب ان الفينولات مثلاً تتفاعل مع القواعد متوسطة القوة
ويعرف الطالب ان الحمض الهالوجيني يتفاعل مع الاغوال فيكسر الرابطة بين الاكسجين والكربون
فهذه نقاط عامة يجب ملاحظتها بصورة عامة وحفظها حتى تسهل عليه عملية استرجاعها بواسطة المعادلات

الطاقة النووية
المقدمـة:

الطاقة النووية أو الطاقة الذرية هي الطاقة التي تتحرر عندما تتحول ذرات عنصر كيمائي إلى ذرات عنصر أخر، ( الذرات هي اصغر الجسيمات التي يمكن ان يتفتت إليها أي شيء كان ).

وعندما تنفلق ذرات عنصر ثقيل إلى ذرات عنصرين اخف، فان التحول يسمى "انشطارا نوويا " ويمكن ان يكون التحول " اندماجا نوويا " عندما تتحدد أجزاء ذرتين

يعول على الطاقة النووية أن تصبح أعظم مصادر الطاقة في العالم بالنسبة للإضاءة والتسخين وتشغيل المصانع وتسيير السفن وغير ذلك من الاستخدامات التي لا حصر لها. من ناحية اخرى، يخاف بعض الناس الطاقة النووية لأنها تستخدم أيضا في صنع أعظم القنابل والأسلحة فظاعة وتدميرا في تاريخ العالم. كما ان بعض نواتج عمليه الانشطار تكون سامه للغاية.

العرض:

إنتاج الطاقة النووية

اليورانيوم والبلوتونيوم هما العنصران المستخدمان في إنتاج الطاقة بواسطة الانشطار النووي. كل ذرة من ذرات اليورانيوم أو البوتونيوم ( أو أي عنصر آخر ) لها "نواة " عند مركزها تتكون من " بروتونات " و " نيوترونات ".

الانشطار النووي: عندما يتصادم نيوترون سائب مع ذرة يورانيوم أو بلوتونيوم فان نواة الذرة " تأسر " النيوترون.

عندئذ تنفلق النواة إلى جزئين، مطلقه كميه هائلة من الطاقة كما أنها تحرر نيوترونين أو ثلاثة تتصادم هذه النيوترونات مع ذرات اخرى ويحدث نفس الانشطار في كل مره، وهو ما يسمى بالتفاعل المتسلسل.

ملايين الملايين من الانشطارات يمكن ان تحدث في جزء من المليون من الثانية. وهذا هو ما يحدث عندما تنفجر قنبلة ذرية وعندما تنتج الطاقة النووية للأغراض السلمية العادية فانه يلزم إبطاء التفاعل المتسلسل. ولإنتاج الطاقة للأغراض العادية تحدث الانشطارات في اله تسمى المفاعل النووي أو الفرن الذري. يتم التحكم في سرعة الانشطارات بطرق مختلفة في إحدى الطرق تستخدم قضبان التحكم التي تقصى بعض النيوترونات بعيدا عن التفاعل.

كيف نعيش؟

الاندماج النووي: هذا أيضا يسمى التفاعل النووي الحراري لأنه يحدث فقط عند درجات حرارة عالية جداً. وهو عكس الانشطار النووي. حيث تنصهر (تتحد) معا نواتان خفيفتان لتكونا نواة أثقل.

تأتي الطاقة الشمسية الهائلة من الاندماج النووي، اذا تنصهر أنوية ذرات الهيدروجين الخفيفة لتكون ذرات الهيليوم الأثقل. تنطلق أثناء ذلك كميات هائلة من الطاقة في صوره حرارة.

الاندماج النووي هو الذي ينتج الطاقة المدمرة للقنبلة الهيدروجينية. ومع ذلك، يمكن للاندماج النووي في المستقبل ان يكون احد أعظم المصادر الثمينة للطاقة السليمة لأنه يمكنه استخدام مياه البحار البحيرات والنهار في إنتاج القوى النووية.

الغـازات النبيلـة

هي العناصر الكيميائية الموجودة في المجموعة الثامنة عشر من الجدول الدوري

وهذه السلسلة الكيميائية تحتوي العناصر الآتية : الأرجون Ar، الهيليوم He , الكربتون Kr , النيون Ne , الرادون Rn , الزينونXe , بالإضافة إلى عنصر جديد قيد الأبحاث ( لم يكتشف بعد ) وهو الأنون أوكتيوم وله الرمز المؤقت Uuo

وخلافًا لمعظم العناصر الغازية، فإن الغازات النبيلة أحادية الذرة، أي توجد في الطبيعة على شكل ذرات منفردة بدلاً من جزيئات من ذرتين أو أكثر

ويتميز تركيب هذه الغازات بوجود ثمانية إلكترونات في المستوى الخارجي لها باستثناء الهيليوم حيث يحتوى المستوى الخارجي فيه على إلكترونين فقط , وهذا ما يفسر خمول فاعليتها واستقرارها

كانت الغازات النبيلة تعرف إلى عهد قريب بالغازات الخاملة نظراً لأنه لم يكن يعرف – حتى قبل عام 1962 – أنها تدخل في أي تفاعل كيميائي نظراً لارتفاع جهود تأينها ولأنها أقل العناصر ألفة إلكترونية ولكن الآن أصبح هذا التعبير ليس دقيق نظرا لأن عدد منها يدخل في تفاعلات كيميائية , كما انه كان يطلق عليها أيضا الغازات النادرة على الرغم من أنها توجد في الهواء الجوي بنسبة 1 % بالحجم تقريباً

تاريخ الغازات النبيلة ووجودها في الطبيعة

نظراً لعدم نشاط الغازات النبيلة الكيميائي فإنها لم تكتشف حتى 1868, حينما تم اكتشاف الهيليوم بواسطة المطياف في الشمس .

في سنة 1868 حدث كسوف كلي للشمس وأمكن بذلك دراسة الجو الضوئي المحيط بها بواسطة المطياف . وقد لاحظ جانسن (Janssen ) وجود خط في المنطقة الصفراء من الطيف يختلف في طول موجته عن الخط المميز لعنصر الصوديوم وقد استنتج فرانكلاند ( Frankland ) ولوكير ( Lockyer ) أن الخط لابد أن يكون لعنصر جديد لايوجد على الأرض وسمي هيليوم اشتقاقاً من الكلمة اليونانية Helios ومعناه الشمس نظراً لوجوده في جو الشمس بكثرة

وفي عام 1894 درس ويليام رامزي( Ramsay)

الغازات الناتجة من تسخين معدن الكليفيت ( Cleveite ) ولاحظ أنها تحتوي على الهيدروجين والنيتروجين والأرجون كما لاحظ أن طيفها يحتوي على الخط المميز للهيليوم الذي سبق اكتشافه في جو الشمس وقد دل ذلك على وجود الهيليوم في الأرض كما أثبت كايزر ( Kayser ) وجود الهيليوم في الهواء الجوي المحيط بالكرة الأرضية في عام 1895

يعد الهيليوم من أخف الغازات المعروفة بعد الهيدروجين , وثاني أكثر الغازات وفرة في الكون

يوجد غاز الهيليوم بوفرة كبيرة جداً في النجوم , ويعود ذلك إلى الاندماج النووي للهيدروجين , إلا أن وجوده في الغلاف الجوي للأرض قليل حيث يصل إلى 0.0005 % حجماً . بسبب أن الجاذبية الأرضية لهذا الغاز ليست قوية بما فيه الكفاية لإعاقة انفلاته التدريجي باتجاه الفضاء , ويعود السبب في وجود الهيليوم في الغلاف الجوي الأرضي نتيجة للتفكك التلقائي لبعض النظائر المشعة الثقيلة مع إصدار جسيمات ألفا التي تتحول إلى غاز الهيليوم

كما تعد مكامن الغاز الطبيعي والحقول الغازية مصدراً لغاز الهيليوم حيث تبلغ نسبته 2 % وهي المصدر التجاري الرئيسي لهذا الغاز

النيون

أكتشف النيون عام 1898 بواسطة كلاً من رامزي( Ramsay) وموريس وليم ترافرس ( Travers )

عندما كانا يقومان بتقطير الهواء المسال تقطيراً تجزيئياً فعندما قاما بتقطير الجزء الذي يحتوي على الأرجون المسال تقطيراً تجزيئياً تبين أنه يحتوي على بعض الهيليوم وغاز آخر سمي نيون طبقًا للكلمة الإغريقية (Neos) والتي تعني الجديد , وقد تنبأ رامزي بوجود هذا الغاز قبل ذلك بعام

يوجد هذا الغاز بكميات قليلة في الغلاف الجوي للأرض ( بنسبة 0.0018 % حجماً ) , وفي صخور قشرة الأرض . وغاز النيون أخف من الهواء

الأرجون

في عام 1892 لاحظ البارون رايلي

أن كثافة النيتروجين المحضر من الهواء أكبر من كثافة النيتروجين المحضر من مركباته وقد استنتج من ذلك أن نيتروجين الجو يحتوي على غاز آخر أثقل منه وقد نجح رامزي عام 1894 في فصل هذا الغاز من الهواء بعد إزالة الأكسجين والنيتروجين منه ونظراً لأن هذا الغاز يتميز بخمول كيميائي فقد أطلق عليه اسم الأرجون ومعناه باليونانية خامل أو كسول

يوجد الأرجون طبيعياً في الصخورويتشكل في الهواء الجوي بنسبة 0.93 % حجماً , ويعتبر أعلى الغازات النبيلة في نسبة تواجده

يتم إطلاق الأرجون بصفة مستمرة في الغلاف الجوي من انحلال البوتاسيوم المشعّ في قشرة الأرض
ويوجد الأرجون في جو المريخ بنسبة 1.6%

الكريبتون

أكتشف الكريبتون من قبل الكيميائيان البريطانيان السير ويليام رامزي وموريس ترافرس عام 1898م عند إجراء عملية التقطير التجزيئي للهواء المسال
وسمي كريبتون ومعناها باليونانية الخفي

يوجد القليل من غاز الكريبتون في الغاز الطبيعي وفي البراكين , ولكن معظم وجوده يكون في الغلاف الجوي للأرض حيث يوجد بنسبة 0.0001 % حجماً

الزينون

اكتشف الزينون عالما الكيمياء البريطانيان السير ويليام رامزي وموريس ترافرس عام 1898م عندما كانا يدرسان الهواء السائل.
وسمي زينون وتعني باليونانية غريب

يوجد الزينون بكميات قليلة في الجو (بنسبة 0.0000087 % ) , ويعتبر أقل الغازات النبيلة في نسبة تواجده في الغلاف الجوي للأرض , كما يوجد في جو المريخ بحدود حوالي 0.08 جزء بالمليون

الرادون

الرادون غاز مشع اكتشف عام 1900 م بواسطة العالم فريديريتش إيرنست دورن (Fredrich Ernst Dorn)

اشتق اسم الرادون من الراديوم حيث أنه يتكون بسبب الانحلال الإشعاعي لعنصر الراديوم. ويتكون الراديوم بدوره نتيجة للانحلال الإشعاعي لليورانيوم. ينطلق الرادون إلى الجو من التربة والصخور ويتسرب إلى المنازل من خلال الشقوق الموجودة في أرضيات وجدران الدور السفلي من المبنى

يسبب الرادون الشديد التركيز، سرطان الرئة، إذا تمَّ استنشاقه بكميات كبيرة. أما خارج المنازل، فيكون الرادون مخفّفًا إلى المستويات الآمنة التي لا تضر بالصحة العامة

أنون أوكتيوم Ununoctium

في عام 1999 أفادت الأبحاث في معمل لورانس بيركيلي القومي عن اكتشاف كل من العناصر 116, 118 في بحث تم نشره في (خطابات مراجعة الفيزياء)

وفى العام التالي , أعلنوا تراجعهم عن الإفادة السابقة بعد عدم استطاعة الأبحاث الوصول لنفس النتائج مرة أخرى. وفى يونيو عام 2022, أعلن مدير المعمل أن الإدعاء الأصلي باكتشاف العنصرين كان عن طريق فيكتور نينوف . أنون أوكتيوم هو اسم مؤقت بمعرفة (IUPAC)

طرق استخلاص الغازات النبيلة

تحضر الغازات النبيلة عادةً بالتقطير التجزيئي للهواء المسال إذ يحتوي الجزء الأكثر تطايراً على غازات النيتروجين والهيليوم والنيون . ويمكن التخلص من النيتروجين بالإسالة أولاً ثم بامتزازه على الفحم المنشط

يستخلص غاز الهيليوم من الغاز الطبيعي والحقول الغازية , وتتلخص عملية الاستخلاص بإدخال الغاز تحت ضغط منخفض ( 0.3 إلى 0.5 ضغط جوي ) وينزع منه الماء والمركبات الهيدروكربونية القابلة للتكثف , ومن ثم يمرر في جهاز تنقية لإزالة الغبار , وبعد ذلك يمرر إلى أبراج الامتصاص لإزالة غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 بواسطة محلول من أحادي إيثانول أمين ( MEA ) وثنائي إيثيلين جليكول , وأخيراً يمرر في طبقة من البوكسيت , ولفصل الهيليوم الخام يدخل الغاز المنقى إلى وحدات خاصة ويبرد إلى درجة حرارة -156 درجة مئوية بواسطة التبادل الحراري مع الهيليوم الخام والغاز الطبيعي المستنزف , ويتم تمدد التيار المبرد في عمود فاصل حيث يتم تسييل الغاز الطبيعي وفصله , وذلك بواسطة مبردات حلزونية يمر فيها نيتروجين بارد تحت ضغط منخفض ويكون الغاز المتبقي عبارة عن 75 % هيليوم و25 % نيتروجين

ولتنقية غاز الهيليوم يتم أولاً فصل آثار الهيدروجين في مفاعل مع كمية صغيرة من الهواء , حيث يتم أكسدته إلى ماء فوق محفز من البلاتين , أما النيتروجين فيتم فصله بالتبريد إلى درجة حرارة أقل من -193 درجة مئوية , ويتم تنقيته من الشوائب الأخرى بواسطة الإمتزاز في وحدات خاصة .
ينتج الهيليوم في معظم الوحدات بدرجة غليان -268.9 درجة مئوية تحت ضغط جوي واحد بالمقارنة مع الهيدروجين الذي يغلي عند درجة حرارة -252 درجة مئوية

أما غاز الأرجون وكذلك النيون والكريبتون والزنيون فيتم تحضيرها تجارياً كمنتجات ثانوية من وحدات فصل الهواء بالتبريد , ويتم تقطير الهواء باستخدام أعمدة وأبراج مضاعفة خاصة , ويتم بعد ذلك فصل الغازات النبيلة عن طريق عمود في جانب الوحدة , يتم فصل الأرجون لأنه يغلي عند درجة أقل من درجة حرارة غليان الأكسجين , وبعد ذلك يسحب الأرجون من الطرف العلوي للعمود عند نقطة أعلى من مستوى منتج الأكسجين , ويتم تنقيته الأرجون الخام من الشوائب , مثل الأكسجين والنيتروجين في وحدات خاصة , وتتم إزالة الأكسجين على هيئة بخار ماء بإضافة الهيدروجين مع مادة محفزة عند درجة حرارة عالية , يجفف الغاز من بخار الماء الناتج في وحدات تجفيف خاصة , كما تتم إزالة النيتروجين بواسطة التقطير بالتبريد للحصول على الأرجون بنقاوة 99.999 %

أما الأنون أوكتيوم فقدأكتشف بقصف أهداف ( Pb ) بشعاع حادّ من أيونات الكريبتون الغنية بالطاقة

مشروع الكيمياء تجربة تلوين بالثلج الامارات
لـــــون معـــــــــــــــي بالثــــــلـــج ….!

——————————————————————————–

الفكرة العلمية:- تداخل جزيئات المواد.

الأدوات والمواد المستخدمة:-

كأس ـ ماء ـ أحد الألوان الرئيسية ( الأحمر ـ الأصفر ـ الأزرق) ـ ثلج ملون بأحد الألوان الرئيسية .

خطوات عمل التجربة:-

(1) ـ وضع الماء بالكأس وتلوينه باللون الأصفر مثلا.
(2) ـ يوضع عليه ثلج ملون باللون الأزرق ماذا تلاحظ؟
(3) ـ جرب اللون ( الأصفر + الأحمر) أو (الأحمر+ الأزرق) ماذا تلاحظ؟

التفسير العملي:-

يوجد بين جزيئات المادة السائلة مسافات جزيئيه لذا عند وضع مكعب الثلج الأزرق بالماء الأصفر فإن جزيئات اللون الأزرق تتداخل بين جزيئات اللون الأصفر فينتج لون جديد هو اللون الأخضر.

الاحتياطات اللازم مراعاتها:- اختيار الألوان الرئيسية لنجاح التجربة.

الجانب المسلي
الشكل الرائع لتداخل الجزيئات وتكوين ألوان جديدة.
………………………………………….. ….

تجربة فصل الكافيين من الشاي أو القهوة

——————————————————————————–

بسم الله الرحمن الرحيم

يوجد الكافيين في الشاي والقهوة بتركيز عال نسبياً ، كما يوجد بتركيز

منخفض في بعض أنواع الشيكولاته والكاكاو وبعض المشروبات الغازية

مثل الكولا .

يتم فصل الكافين من الشاي أو القهوة بإذابة الكافيين الموجود فيها

باستخدام الماء ثم يتم استخلاص الكافين من الماء باستخدام

الكلوروفورم يلي ذلك تبخير الكلوروفورم ثم بلورة الراسب باستخدام

الإيثانول , هذا ويمكن الحصول على كافيين نقي بالتسامي .

ولمعرفة طريقة فصل الكافيين من الشاي أو القهوة نجري التجربة التالية :

الأدوات والمواد المستخدمة :-

دورق مخروطي- سخان كهربائي- ساق زجاجية للتحريك- قمع بخنر-

قمع فصل سعته 250مل-كأس زجاجي- حوض زجاجي كبير- جفنة-

أوراق شاي- ماء مقطر- كربونات الكالسيوم-الغول الإيثيلي- الكلوروفورم-

ورق ترشيح- ماء بارد – حامل – موقد بنزن

خطوات العمل :-

1/ ضع حوالي 10 جم من أوراق الشاي أو بودرة القهوة في دورق

مخروطي الشكل سعته250مل .

2/ أضف 100 مل من الماء المقطر و 10جم من كربونات الكالسيوم .

3/ سخن الدورق حتى غليان الماء لمدة 25دقيقة مع تحريك الخليط

بقضيب زجاجي .

4/ رشح الخليط باستخدام قمع بخنر .

5/ ضع الراشح الذي يحوي على الماء والكافيين ومواد أخرى في قمع

فصل سعته 250 مل .

6/ أضف الى الراشح 80 مل من الكلوروفورم .

7/ أغلق قمع الفصل ثم رج الخليط جيداً لمدة خمس دقائق .

8/ دع قمع الفصل يستقر لكي تنفصل طبقة الكلوروفورم

(الطبقةالسفلية ) التي تحتوي على الكافيين من طبقة الماء ( العلوية).

9/ أفتح صمام القمع وأجمع طبقة الكلوروفورم في كأس سعته 150مل .

10/ بخر الكلوروفورم حتى الجفاف باستخدام حمام مائي في غرفة

سحب الغازات ( الكلوروفورم مادة سامة ) أو باستخدام المبخر الدوار.

11/ أجمع البلورات الناتجة وأعد بلورتها باستخدام الغول الايثيلي 95%

حيث يذوب الكافيين في الغول الساخن وتنفصل البلورات عند التبريد .

12/ رشح البلورات باستخدام قمع بخنر ثم أغسل الراسب بحوالي 5 مل

من الغول الإيثيلي .

13/ ضع بلورات الكافيين في جفنة وأتركها في غرفة سحب الغازات

لا تتردد
راسلنى …….. وتكون الاجابة عندك بنفس اليوم ان شاء الله

mohamed_medhat545

على الياهووووو