الشكل 20-4 - كتاب الكيمياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 تفاعلات تكون الماء (تفاعلات الإحلال المزدوج)

المفاهيم الأساسية

تفاعلات تكون الماء: نوع من تفاعلات الإحلال المزدوج يؤدي إلى تكوين جزيئات الماء، فيزداد عدد جزيئات الماء (المذيب).

الأيونات المتفرجة: أيونات تظهر في طرفي المعادلة الأيونية الكاملة ولا تشارك في التفاعل الفعلي (مثل Na⁺ و Br⁻ في التفاعل المدروس).

خريطة المفاهيم

```markmap

تصنيف التفاعلات الكيميائية

الهدف

تصنيف التفاعلات الكيميائية

تحديد مميزات الأنواع المختلفة للتفاعلات

الأنواع الرئيسية

تفاعل التكوين

#### تتحد مادتان أو أكثر لتكوين مادة واحدة

#### المعادلة العامة: A + B → AB

#### أمثلة

##### تفاعل عنصرين: Na + Cl₂ → NaCl

##### تفاعل مركبين: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

##### تفاعل مركب مع عنصر: SO₂ + O₂ → SO₃

تفاعل الاحتراق

#### يتحد الأكسجين مع مادة كيميائية

#### يطلق طاقة على شكل حرارة وضوء

#### أمثلة

##### احتراق الكربون: C(s) + O₂(g) → CO₂(g)

##### احتراق الهيدروجين: يتكون الماء وتنطلق طاقة

##### احتراق الفلزات مع الأكسجين (كما في الشكل 10-4)

#### خصائص

##### طارد للطاقة (أثبت لافوازييه 1775م)

##### يتطلب وجود الأكسجين

#### العلاقة مع تفاعل التكوين

##### بعض تفاعلات الاحتراق هي أيضاً تفاعلات تكوين (مثل: 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g))

##### ليس كل تفاعلات الاحتراق تفاعلات تكوين (مثل: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g))

##### احتراق الهيدروكربونات (مثل الميثان) ينتج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء وكمية كبيرة من طاقة

تفاعل التفكك

#### يتفكك مركب واحد لإنتاج عنصر أو أكثر أو مركبات جديدة

#### المعادلة العامة: AB → A + B

#### يحتاج غالباً إلى مصدر للطاقة (حرارة، ضوء، كهرباء)

#### أمثلة

##### تفكك نترات الأمونيوم بالحرارة: NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(g)

##### تفكك أزيد الصوديوم (لنفخ أكياس الهواء): 2NaN₃(s) → 2Na(s) + 3N₂(g)

#### تطبيق عملي

##### يستخدم تفكك أزيد الصوديوم في نفخ أكياس السلامة (الهواء) في السيارات

##### يوفر جهاز إشارة كهربائية لبدء التفاعل عند الاصطدام

تفاعل الإحلال

#### الإحلال البسيط

##### تعريف: تفاعل تحل فيه ذرات عنصر محل ذرات عنصر آخر في مركب

##### المعادلة العامة: A + BX → AX + B

##### أمثلة

###### فلز يحل محل الهيدروجين: 2Li(s) + 2H₂O(l) → 2LiOH(aq) + H₂(g)

###### فلز يحل محل فلز آخر: Cu(s) + 2AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2Ag(s)

##### سلسلة النشاط الكيميائي

###### أداة لتحديد إمكانية حدوث تفاعل الإحلال البسيط

###### يحل العنصر الأكثر نشاطاً (الأعلى في السلسلة) محل العنصر الأقل نشاطاً (الأدنى في السلسلة)

###### ترتيب الفلزات (من الأكثر نشاطاً): ليثيوم، روبيديوم، بوتاسيوم، كالسيوم، صوديوم، مغنيسيوم، ألومنيوم، منجنيز، خارصين، حديد، نيكل، قصدير، رصاص، نحاس، فضة، بلاتين، ذهب

###### ترتيب الهالوجينات (من الأكثر نشاطاً): فلور، كلور، بروم، يود

###### خطوات التوقع

####### 1. تحديد موقع العناصر في سلسلة النشاط.

####### 2. مقارنة النشاط: إذا كان العنصر الحر أنشط من العنصر في المركب، يحدث التفاعل.

####### 3. كتابة المعادلة الرمزية وتوزينها.

###### أمثلة تطبيقية

####### Fe(s) + CuSO₄(aq) → FeSO₄(aq) + Cu(s) (يحدث لأن الحديد أنشط من النحاس)

####### Br₂(l) + MgCl₂(aq) → NR (لا يحدث لأن البروم أقل نشاطاً من الكلور)

####### 3Mg(s) + 2AlCl₃(aq) → 3MgCl₂(aq) + 2Al(s) (يحدث لأن المغنيسيوم أنشط من الألمنيوم)

#### الإحلال المزدوج

##### تعريف: تفاعل يتم فيه تبادل الأيونات بين مركبين

##### المعادلة العامة: AX + BY → AY + BX

##### الآلية: تبادل موقع الأيونين السالبين (X⁻ و Y⁻) وارتباطهما بأيونين موجبين مختلفين (A⁺ و B⁺)

##### أمثلة

###### تفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع حمض الهيدروكلوريك: Ca(OH)₂(aq) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + 2H₂O(l)

###### تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع كلوريد النحاس II: 2NaOH(aq) + CuCl₂(aq) → 2NaCl(aq) + Cu(OH)₂(s)

##### نواتج تفاعلات الإحلال المزدوج

###### تنتج ماءً، أو راسباً، أو غازاً

###### الراسب: المادة الصلبة التي تنتج خلال تفاعل كيميائي في محلول ما (مثل: هيدروكسيد النحاس II)

##### خطوات كتابة المعادلة الموزونة

###### 1. اكتب الصيغ الكيميائية للمتفاعلات.

###### 2. عين الأيونات الموجبة والسالبة في كل مركب.

###### 3. اربط بين كل أيون موجب والأيون السالب في المركب الآخر.

###### 4. اكتب الصيغ الكيميائية للنواتج مستعيناً بالخطوة 3.

###### 5. اكتب المعادلة الكيميائية الكاملة لتفاعل الإحلال المزدوج.

###### 6. زن المعادلة.

##### مثال تطبيقي

###### المتفاعلات: Al(NO₃)₃(aq) + H₂SO₄(aq)

###### الأيونات: Al³⁺, NO₃⁻, H⁺, SO₄²⁻

###### الارتباط: Al³⁺ مع SO₄²⁻، و H⁺ مع NO₃⁻

###### النواتج: Al₂(SO₄)₃(s) + HNO₃(aq)

###### المعادلة الموزونة: 2Al(NO₃)₃(aq) + 3H₂SO₄(aq) → Al₂(SO₄)₃(s) + 6HNO₃(aq)

##### مثال ينتج غازاً

###### $$KCN(aq) + HBr(aq) → KBr(aq) + HCN(g)###

التفاعلات في المحاليل المائية

المركبات الأيونية في المحلول

#### تتكون من أيونات موجبة وسالبة مرتبطة بروابط أيونية.

#### عند الذوبان في الماء، تنفصل أيوناتها (التفكك).

#### مثال: محلول كلوريد الصوديوم يحتوي على أيونات Na⁺ و Cl⁻.

أنواع التفاعلات في المحاليل المائية

#### كثير من التفاعلات هي تفاعلات إحلال مزدوج.

#### تؤدي إلى ثلاثة أنواع من النواتج: راسب، أو ماء، أو غاز.

#### جزيئات المذيب (الماء) لا تتفاعل عادة.

التفاعلات التي تكون رواسب

#### مثال: خلط محلول هيدروكسيد الصوديوم مع محلول كلوريد النحاس II.

##### المعادلة: 2NaOH(aq) + CuCl₂(aq) → 2NaCl(aq) + Cu(OH)₂(s)

##### التفاصيل الأيونية:

###### NaOH(aq) يتفكك إلى Na⁺ و OH⁻.

###### CuCl₂(aq) يتفكك إلى Cu²⁺ و Cl⁻.

###### عند المزج، تتحد أيونات Cu²⁺ مع أيونات OH⁻ لتكوين راسب Cu(OH)₂(s).

###### أيونات Na⁺ و Cl⁻ تبقى ذائبة في المحلول.

المعادلات الأيونية

#### المعادلة الأيونية الكاملة

##### تبين جميع الجسيمات في المحلول.

##### مثال: 2Na⁺(aq) + 2OH⁻(aq) + Cu²⁺(aq) + 2Cl⁻(aq) → 2Na⁺(aq) + 2Cl⁻(aq) + Cu(OH)₂(s)

#### الأيونات المتفرجة

##### أيونات تظهر في طرفي المعادلة ولا تشارك في التفاعل الفعلي.

##### في المثال أعلاه: أيونات Na⁺ و Cl⁻ هي أيونات متفرجة.

#### المعادلة الأيونية النهائية

##### تبين الأيونات التي تتفاعل فعلياً لتكوين الناتج.

##### مثال: 2OH⁻(aq) + Cu²⁺(aq) → Cu(OH)₂(s)

#### خطوات كتابة المعادلات الأيونية (مثال 4-3)

##### 1. اكتب المعادلة الكيميائية الرمزية الموزونة.

###### Ba(NO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) → BaCO₃(s) + 2NaNO₃(aq)

##### 2. اكتب المعادلة الأيونية الكاملة.

###### Ba²⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2Na⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → BaCO₃(s) + 2Na⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq)

##### 3. احذف الأيونات المتفرجة (التي تظهر في الطرفين).

##### 4. اكتب المعادلة الأيونية النهائية.

###### Ba²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → BaCO₃(s)

التفاعلات التي تكون ماء

#### مثال: تفاعل حمض الهيدروبروميك مع هيدروكسيد الصوديوم

##### المعادلة الكيميائية: HBr(aq) + NaOH(aq) → H₂O(l) + NaBr(aq)

##### التفاصيل الأيونية:

###### HBr(aq) يتأين إلى H⁺ و Br⁻.

###### NaOH(aq) يتفكك إلى Na⁺ و OH⁻.

###### عند المزج، تتحد أيونات H⁺ مع أيونات OH⁻ لتكوين جزيئات الماء H₂O.

###### أيونات Na⁺ و Br⁻ تبقى ذائبة في المحلول (أيونات متفرجة).

##### المعادلة الأيونية الكاملة:

###### H⁺(aq) + Br⁻(aq) + Na⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) + Na⁺(aq) + Br⁻(aq)

##### المعادلة الأيونية النهائية:

###### H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)

#### خصائص

##### لا يلاحظ دليل واضح على حدوث التفاعل (لأن الماء عديم اللون والرائحة).

##### يزداد عدد جزيئات الماء (المذيب).

أهمية التصنيف

تنظيم التفاعلات الكثيرة

المساعدة على التذكر والفهم

توقع نواتج التفاعلات

الكيمياء في الحياة (الشكل 11-4)

1635م: افتتاح أول مصنع للأسمدة الكيميائية في بوسطن

1775م: أثبت لافوازييه أن الاحتراق طارد للطاقة ويتطلب أكسجيناً

1800م: أبحاث لاكتشاف معادلة البناء الضوئي

1885م: اختراع محرك الاحتراق الداخلي (نموذج المحرك الحديث)

الجدول 9-4: النواتج المتوقعة

التكوين

#### المواد المتفاعلة: مادتان أو أكثر

#### النواتج المتوقعة: مركب واحد

الاحتراق

#### المواد المتفاعلة: فلز وأكسجين / لافلز وأكسجين / مركب وأكسجين

#### النواتج المتوقعة: أكسيد الفلز / أكسيد اللافلز / أكسيدان أو أكثر

التفكك

#### المواد المتفاعلة: مركب واحد

#### النواتج المتوقعة: عنصران أو أكثر / أو مركبات أخرى

الإحلال البسيط

#### المواد المتفاعلة: فلز ومركب / لافلز ومركب

#### النواتج المتوقعة: مركب جديد وفلز / مركب جديد ولافلز المستعاض عنه

الإحلال المزدوج

#### المواد المتفاعلة: مركبان

#### النواتج المتوقعة: مركبان مختلفان، أحدهما صلب، أو ماء، أو غاز.

خطوات تحديد نوع التفاعل (مثال: CaO + CO₂)

أولاً: اكتب المعادلة الكيميائية.

#### CaO(s) + CO₂(g) → CaCO₃(s)

ثانياً: حدد ما يحدث في التفاعل.

#### تتفاعل مادتان وينتج عنهما مركب واحد.

ثالثاً: استعن بالجدول لتحديد نوع التفاعل.

رابعاً: تأكد من إجابتك بمقارنة معادلة التفاعل العامة لنوع التفاعل.

#### CaO(s) + CO₂(g) → CaCO₃(s)

#### A + B → AB

الفكرة الرئيسية

وضح الأنواع الأربعة من التفاعلات الكيميائية وخواصها.

الخلاصة

يسهل تصنيف التفاعلات الكيميائية فهمها وتذكرها.

تستخدم سلسلة النشاط الكيميائي للفلزات والهالوجينات في توقع حدوث تفاعلات الإحلال البسيط.

```

نقاط مهمة

• مثال تفاعل تكون الماء: تفاعل حمض الهيدروبروميك (HBr) مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH).
• المعادلة الكيميائية: HBr(aq) + NaOH(aq) → H₂O(l) + NaBr(aq)
• المعادلة الأيونية النهائية (بعد حذف الأيونات المتفرجة Na⁺ و Br⁻): H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)
• في هذا النوع من التفاعلات، لا يلاحظ دليل واضح على حدوث التفاعل لأن الماء الناتج عديم اللون والرائحة.

الشكل 20-4 يتأين بروميد الهيدروجين - حمض الهيدروبروميك - HBr في الماء إلى H+ و Br-. ويتفكك هيدروكسيد الصوديوم إلى Na+ و OH- في الماء أيضاً. فتتفاعل أيونات الهيدروجين وأيونات البروميد معاً لتكون جزيئات الماء.

حدد الأيونات السالبة والأيونات الموجبة في هذا التفاعل.

المتفاعلات

النواتج

التفاعلات التي تكون ماء: هذا النوع من تفاعلات الإحلال المزدوج يؤدي إلى تكوين جزيئات ماء، فيزداد عدد جزيئات الماء (المذيب). ويخلاف التفاعلات التي يتكون فيها راسب، لا يلاحظ في هذا النوع من التفاعلات دليل على حدوث تفاعل كيميائي؛ لأن الماء عديم اللون والرائحة، كما أنه يشكل أغلب المحلول. فعندما تخط محلول حمض الهيدروبروميك HBr مع محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH كما هو مبين في الشكل 20-4، تحدث تفاعل إحلال مزدوج، ويتكون ماء، كما هو موضح في المعادلة الآتية:

HBr(aq) + NaOH(aq) → H₂O(l) + NaBr(aq)

وينتج عن التفاعل بروميد الصوديوم، ويكون في صورة أيونات في المحلول المائي. وتوضح المعادلة الأيونية الكاملة لهذه الأيونات:

H⁺(aq) + Br⁻(aq) + Na⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) + Na⁺(aq) + Br⁻(aq)

لو دققت في هذه المعادلة فسوف تلاحظ أن الأيونات المتفاعلة هي أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد؛ لأن كلا من أيونات الصوديوم وأيونات البروميد أيونات متفرجة. وإذا حذفت الأيونات المتفرجة فستبقى الأيونات التي تشارك في التفاعل:

H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)

وتكون المعادلة الأيونية النهائية للتفاعل كالآتي:

ماذا قرأت؟ حل لماذا تسمى تفاعل محلول هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الهيدروبروميك أيونات متفرجة؟

--- SECTION: الشكل 20-4 --- الشكل 20-4 يتأين بروميد الهيدروجين - حمض الهيدروبروميك - HBr في الماء إلى H+ و Br-. ويتفكك هيدروكسيد الصوديوم إلى Na+ و OH- في الماء أيضاً. فتتفاعل أيونات الهيدروجين وأيونات البروميد معاً لتكون جزيئات الماء. حدد الأيونات السالبة والأيونات الموجبة في هذا التفاعل. المتفاعلات النواتج التفاعلات التي تكون ماء: هذا النوع من تفاعلات الإحلال المزدوج يؤدي إلى تكوين جزيئات ماء، فيزداد عدد جزيئات الماء (المذيب). ويخلاف التفاعلات التي يتكون فيها راسب، لا يلاحظ في هذا النوع من التفاعلات دليل على حدوث تفاعل كيميائي؛ لأن الماء عديم اللون والرائحة، كما أنه يشكل أغلب المحلول. فعندما تخط محلول حمض الهيدروبروميك HBr مع محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH كما هو مبين في الشكل 20-4، تحدث تفاعل إحلال مزدوج، ويتكون ماء، كما هو موضح في المعادلة الآتية: HBr(aq) + NaOH(aq) → H₂O(l) + NaBr(aq) وينتج عن التفاعل بروميد الصوديوم، ويكون في صورة أيونات في المحلول المائي. وتوضح المعادلة الأيونية الكاملة لهذه الأيونات: H⁺(aq) + Br⁻(aq) + Na⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) + Na⁺(aq) + Br⁻(aq) لو دققت في هذه المعادلة فسوف تلاحظ أن الأيونات المتفاعلة هي أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد؛ لأن كلا من أيونات الصوديوم وأيونات البروميد أيونات متفرجة. وإذا حذفت الأيونات المتفرجة فستبقى الأيونات التي تشارك في التفاعل: H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) وتكون المعادلة الأيونية النهائية للتفاعل كالآتي: ماذا قرأت؟ حل لماذا تسمى تفاعل محلول هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الهيدروبروميك أيونات متفرجة؟ --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 20-4 Description: Diagram showing the reaction between HBr and NaOH. It includes a beaker with liquid being poured, and two magnified views of molecular interactions. The first magnified view shows HBr dissociating into H+ and Br- ions in water (H2O). The second magnified view shows NaOH dissociating into Na+ and OH- ions in water (H2O), and the resulting reaction forming NaBr and H2O. Context: Illustrates the dissociation of acids and bases and the formation of salt and water in a double displacement reaction.