ماذا قرأت؟ - كتاب الكيمياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال ماذا قرأت؟: ماذا قرأت؟ وضح كيف تحسب الكتلة الذرية؟

الإجابة: س: ماذا قرأت؟ تحسب الكتلة الذرية كمتوسط مرجح لكتل نظائر العنصر حسب نسب وجودها. الكتلة الذرية = مج (الكتلة × نسبة الوجود)

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هذا السؤال يطلب منا توضيح كيفية حساب الكتلة الذرية. الفكرة الأساسية هنا هي أن الكتلة الذرية لعنصر ما ليست مجرد كتلة ذرة واحدة، بل هي متوسط لكتل جميع نظائره الموجودة في الطبيعة. نظائر العنصر هي ذرات له لها نفس العدد الذري (عدد البروتونات) ولكنها تختلف في العدد الكتلي (عدد البروتونات + النيوترونات). لحساب الكتلة الذرية، نحتاج إلى معرفة شيئين لكل نظير: كتلته النسبية (m) ونسبة وجوده أو وفرته الطبيعية (f) كنسبة مئوية أو كسر عشري. الطريقة هي أن نأخذ كل كتلة نظير ونضربها في نسبة وجوده، ثم نجمع كل هذه النواتج معًا. هذا ما يُسمى بالمتوسط المرجح. إذن الإجابة هي: **تُحسب الكتلة الذرية كمتوسط مرجح لكتل نظائر العنصر حسب نسب وجودها، باستخدام المعادلة: الكتلة الذرية = مجموع (الكتلة × نسبة الوجود) لكل نظير.**

سؤال س 1: التحليل 1. احسب نسبة وجود كل مجموعة مستعينًا بالبيانات من الخطوة (2). وللقيام بذلك اقسم عدد حبات كل مجموعة على العدد الكلي لحبات الخرز.

الإجابة: س 1: نسبة الوجود = (عدد حبات المجموعة ÷ العدد الكلي) × 100%

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - عدد حبات كل مجموعة من الخرز (يمثل عدد ذرات كل نظير). - العدد الكلي لحبات الخرز في الكيس (يمثل العدد الكلي للذرات).
2. **الخطوة 2 (القانون/الفكرة):** نسبة الوجود أو الوفرة لأي مجموعة تُحسب بقسمة عدد حبات تلك المجموعة على العدد الكلي للحبات. هذه النسبة تُعبّر عن مدى شيوع أو وفرة هذا "النظير" في العينة. $$\text{نسبة الوجود} = \frac{\text{عدد حبات المجموعة}}{\text{العدد الكلي للحبات}}$$
3. **الخطوة 3 (الحل والتعبير):** بعد إجراء عملية القسمة، يمكن التعبير عن النتيجة بعدة طرق: 1. ككسر عشري (مثل 0.25). 2. كنسبة مئوية بضرب الناتج في 100%. $$\text{نسبة الوجود (\%)} = \left( \frac{\text{عدد حبات المجموعة}}{\text{العدد الكلي}} \right) \times 100\%$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، لحساب نسبة وجود كل مجموعة، نقوم بـ: **قسمة عدد حبات المجموعة على العدد الكلي للحبات، ثم نضرب الناتج في 100% للحصول على النسبة المئوية.**

سؤال س 2: 2. حدد الكتلة الذرية للخرز من خلال نسبة وجود كل نظير والبيانات من الخطوة (3). وللقيام بذلك استخدم المعادلة الآتية: الإسهام في الكتلة = الكتلة × نسبة وجود النظير

الإجابة: س 2: الكتلة الذرية = (m1xf1) + (m2xf2) + ... (متوسط مرجح)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والفكرة):** لدينا من التجربة: - كتلة كل نوع من الخرز (m1, m2, ...) والتي تمثل كتلة كل نظير. - نسبة وجود كل نوع (f1, f2, ...) والتي حسبناها في السؤال السابق. الفكرة هي حساب الكتلة الذرية للعنصر (الخرز) ككل، وهي متوسط كتلته.
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم مفهوم المتوسط المرجح. لا نأخذ متوسطًا بسيطًا للكتل، بل نأخذ في الاعتبار مدى شيوع كل كتلة. إسهام كل نظير في الكتلة الذرية الكلية = كتلته × نسبة وجوده. $$\text{الإسهام} = m \times f$$
3. **الخطوة 3 (الحل والتركيب):** الكتلة الذرية الكلية تساوي مجموع إسهامات جميع النظائر. $$\text{الكتلة الذرية} = (m_1 \times f_1) + (m_2 \times f_2) + (m_3 \times f_3) + ...$$ حيث m هي الكتلة و f هي نسبة الوجود (ككسر عشري، مثلاً 0.25 وليس 25%).
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، لحساب الكتلة الذرية: **نضرب كتلة كل نظير في نسبة وجوده، ثم نجمع كل هذه القيم معًا.**

سؤال س 3: 3. استنتج هل تختلف الكتلة الذرية إذا حصلت على كيس آخر يحتوي على عدد مختلف من النوع نفسه من الخرز؟ علل إجابتك.

الإجابة: س 3: لا تختلف تقريبًا؛ لأن الكتلة الذرية تعتمد على النسب لا العدد.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن الكتلة الذرية هي متوسط مرجح. المكونان الأساسيان في حسابه هما: 1) كتلة كل نظير، و2) نسبة وجود أو وفرة كل نظير.
2. **الخطوة 2 (التطبيق على السؤال):** السؤال يتساءل: إذا أخذنا كيسًا آخر من نفس النوع من الخرز (أي نفس الأنواع/النظائر) ولكن بعدد إجمالي مختلف من الحبات، هل ستتغير الكتلة الذرية المحسوبة؟ لنفكر: نسبة وجود النظير (f) تحسب بقسمة عدد حباته على العدد الكلي. إذا تضاعف العدد الكلي وعدد حبات كل نظير بنفس النسبة (مثلاً، ضعف العدد)، فإن النسبة (عدد المجموعة ÷ العدد الكلي) ستبقى نفسها. على سبيل المثال، إذا كانت النسبة 20/100 = 0.2، ففي كيس به 200 حبة سيكون عدد نفس النظير تقريبًا 40، والنسبة 40/200 = 0.2 أيضًا.
3. **الخطوة 3 (النتيجة والتعليل):** لذلك، الإجابة هي: **لا، لا تختلف الكتلة الذرية (تقريبًا) إذا حصلنا على كيس آخر.** السبب: لأن الكتلة الذرية تعتمد على **النسب المئوية أو الكسرية لوجود كل نظير**، وليس على الأعداد المطلقة. طالما أن النسب بين كميات النظائر تبقى متماثلة تقريبًا في العينات المختلفة للعنصر نفسه، فإن الكتلة الذرية المحسوبة ستكون متقاربة جدًا.

سؤال س 4: 4. فسر لماذا تم تحديد متوسط كتلة كل مجموعة من الخرز بقياس كتلة 10 حبات بدلاً من حبة واحدة من كل مجموعة؟

الإجابة: س 4: لتقليل عدم اليقين وزيادة دقة المتوسط نظرًا لصغر كتلة الحبة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المشكلة):** السؤال يطلب تفسيرًا لسبب قياس كتلة 10 حبات معًا بدلاً من قياس حبة واحدة لكل مجموعة. لنفترض أننا نريد معرفة الكتلة النموذجية أو المتوسطة لحبة من نوع معين.
2. **الخطوة 2 (المبدأ العلمي):** في القياسات العملية، خاصة عندما تكون الكميات المقاسة صغيرة جدًا (كتلة حبة خرز)، قد يكون هناك خطأ أو عدم دقة في قياس كتلة حبة واحدة. هذا الخطأ يمكن أن يكون بسبب حساسية الميزان، أو اختلافات طفيفة جدًا بين الحبات الفردية.
3. **الخطوة 3 (التطبيق والنتيجة):** بقياس كتلة 10 حبات معًا ثم قسمة الناتج على 10، نحصل على متوسط الكتلة. هذه الطريقة **تقلل من تأثير عدم اليقين أو الخطأ العشوائي** في القياس. السبب: أي خطأ صغير في قياس كتلة الحبة الواحدة سيكون له تأثير كبير على النتيجة النهائية. أما عند قياس 10 حبات، فإن هذا الخطأ يتناثر أو "يُخفّف"، ويصبح متوسط الكتلة المحسوب أكثر دقة وتمثيلًا للكتلة الحقيقية للنوع. إذن الإجابة هي: **لزيادة دقة القياس وتقليل الخطأ الناتج عن صغر كتلة الحبة الواحدة، حيث أن أخذ متوسط لعدة حبات يعطي نتيجة أكثر موثوقية.**

كيف يتم حساب الكتلة الذرية لعنصر إذا عُرفت نظائره؟

• أ) بجمع كتل جميع نظائر العنصر ثم قسمتها على عددها.
• ب) بضرب نسبة وجود كل نظير في كتلته الذرية، ثم جمع النواتج.
• ج) بأخذ كتلة النظير الأكثر وفرة فقط.
• د) بطرح كتلة النظير الأقل وفرة من كتلة النظير الأكثر وفرة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: بضرب نسبة وجود كل نظير في كتلته الذرية، ثم جمع النواتج.

الشرح: 1. الكتلة الذرية هي متوسط مرجح لكتل نظائر العنصر. 2. لحسابها: (كتلة النظير 1 × نسبة وجوده) + (كتلة النظير 2 × نسبة وجوده) + ... 3. النتيجة هي الكتلة الذرية للعنصر.

تلميح: تذكر أن الكتلة الذرية هي متوسط مرجح، وليست مجرد متوسط بسيط.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما الفرق بين الكتلة الذرية للعنصر وكتلة نظير محدد له؟

• أ) الكتلة الذرية هي كتلة النظير الأثقل، بينما كتلة النظير هي كتلة النظير الأخف.
• ب) الكتلة الذرية هي كتلة النظير الأكثر وفرة فقط، بينما كتلة النظير هي كتلة أي نوع ذري.
• ج) الكتلة الذرية هي متوسط مرجح لكتل جميع نظائر العنصر في الطبيعة، بينما كتلة النظير هي كتلة نوع ذري محدد له عدد نيوترونات معين.
• د) لا يوجد فرق، فهما مصطلحان لنفس المفهوم.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: الكتلة الذرية هي متوسط مرجح لكتل جميع نظائر العنصر في الطبيعة، بينما كتلة النظير هي كتلة نوع ذري محدد له عدد نيوترونات معين.

الشرح: 1. كتلة النظير: قيمة محددة لذرة لها عدد بروتونات ونيوترونات معين (مثل Cl-35). 2. الكتلة الذرية: متوسط مرجح لكتل جميع النظائر الموجودة في الطبيعة، مع الأخذ في الاعتبار نسبة وفرة كل منها. 3. لذلك، الكتلة الذرية قد لا تكون عددًا صحيحًا.

تلميح: فكر في سبب كون الكتلة الذرية للبروم (79.904 amu) ليست عددًا صحيحًا، بينما كتلة نظير البروم-79 (78.918 amu) محددة.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

إذا كانت الكتلة الذرية لعنصر قريبة من عدد صحيح (مثل الفلور ~19 amu)، فماذا يمكن استنتاج عن نظائره في الطبيعة؟

• أ) أن للعنصر نظيرين فقط.
• ب) أن كتل جميع نظائره أعداد صحيحة.
• ج) يمكن استنتاج أن العنصر الموجود في الطبيعة هو على الأرجح على شكل نظير واحد تقريبًا، وكتلته قريبة من ذلك العدد الصحيح.
• د) أن النظير الأكثر وفرة له كتلة أكبر من العدد الصحيح.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يمكن استنتاج أن العنصر الموجود في الطبيعة هو على الأرجح على شكل نظير واحد تقريبًا، وكتلته قريبة من ذلك العدد الصحيح.

الشرح: 1. الكتلة الذرية هي متوسط مرجح لكتل النظائر. 2. إذا كان المتوسط قريبًا جدًا من عدد صحيح (مثل 19)، فهذا يشير إلى أن أحد النظائر له كتلة قريبة من هذا العصر ووجوده في الطبيعة بنسبة عالية جدًا (أقرب إلى 100%). 3. كما في حالة الفلور، يُستنتج أن النظير السائد هو F-19.

تلميح: تأمل مثال الفلور في النص. ماذا يعني أن يكون المتوسط قريبًا جدًا من قيمة محددة؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

في تجربة نمذجة النظائر باستخدام الخرز، لماذا يُقاس متوسط كتلة 10 حبات من كل لون بدلاً من قياس حبة واحدة؟

• أ) لأن قياس حبة واحدة يستغرق وقتًا أطول.
• ب) لأن الميزان لا يستطيع قياس كتلة حبة واحدة.
• ج) لزيادة دقة القياس وتقليل الخطأ الناتج عن صغر كتلة الحبة الواحدة واختلافاتها الطفيفة.
• د) لأن التعليمات في الكتاب المدرسي طلبت ذلك فقط.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لزيادة دقة القياس وتقليل الخطأ الناتج عن صغر كتلة الحبة الواحدة واختلافاتها الطفيفة.

الشرح: 1. قياس كتلة حبة واحدة صغيرة قد يكون غير دقيق بسبب حساسية الميزان أو اختلافات طفيفة بين الحبات. 2. قياس كتلة مجموعة (10 حبات) يقلل من تأثير هذا الخطأ العشوائي. 3. قسمة كتلة المجموعة على 10 يعطي متوسط كتلة أكثر دقة وموثوقية للحبة الواحدة.

تلميح: فكر في دقة الأجهزة (الميزان) وفي احتمالية وجود اختلافات بسيطة بين الحبات المفردة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط