الشكل 22-5 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 21: 21. الفكرة الرئيسة ارسم الصيغة البنائية للبوليمر الذي ينتج عن المونومرات الآتية في حالتي: a. الإضافة، وb. التكثف. a. CH = CH | | Cl Cl b. NH₂ - CH₂CH₂ - C - OH || O

الإجابة: س 21: a) الإضافة: -[CH(Cl)-CH(Cl)]n- b) التكثف: -[ NH-CH2-CH2-CO-]n

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لنفهم هذا السؤال، يجب أن نتذكر أن هناك نوعين رئيسيين من تفاعلات البلمرة: بلمرة الإضافة وبلمرة التكثيف. - في **بلمرة الإضافة**: تتحد المونومرات (الوحدات البنائية) مع بعضها دون فقد أي ذرات أو جزيئات صغيرة. عادةً ما تحتوي المونومرات على رابطة مضاعفة (مثل C=C) تنفتح لتكوين السلسلة. - في **بلمرة التكثيف**: تتحد المونومرات مع فقد جزيء صغير (مثل الماء H₂O) كمنتج ثانوي. عادةً ما تحتوي المونومرات على مجموعتين فعالتين (مثل -NH₂ و -COOH).
2. **الخطوة 2 (التطبيق على الجزء أ):** المونومر المعطى في الجزء (أ) هو: $$\text{CH} = \text{CH}$$ $$\text{|}\quad\quad\text{|}$$ $$\text{Cl}\quad\quad\text{Cl}$$ هذا هو 1,2-ثنائي كلورو الإيثين. نلاحظ أنه يحتوي على رابطة مضاعفة بين ذرتي الكربون (C=C). لذلك، في حالة **بلمرة الإضافة**، ستنفتح هذه الرابطة المضاعفة، وستتحد الوحدات مع بعضها لتكوين سلسلة بوليمر طويلة. الصيغة البنائية ستكون وحدة متكررة من: $$-[\text{CH(Cl)}-\text{CH(Cl)}]-$$ حيث الرابطة بين ذرتي الكربون أصبحت أحادية.
3. **الخطوة 3 (التطبيق على الجزء ب):** المونومر المعطى في الجزء (ب) هو: $$\text{NH}_2 - \text{CH}_2\text{CH}_2 - \text{C} - \text{OH}$$ $$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad||$$ $$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\text{O}$$ هذا هو حمض 4-أمينو البيوتانويك (أو جلايسين ممتد). نلاحظ أنه يحتوي على مجموعة أمين (-NH₂) في أحد الطرفين ومجموعة كربوكسيل (-COOH) في الطرف الآخر. لذلك، في حالة **بلمرة التكثيف**، ستتفاعل مجموعة الأمين من مونومر مع مجموعة الكربوكسيل من مونومر آخر، مع فقد جزيء ماء (H₂O). ستتكرر هذه العملية لتكوين سلسلة بوليمر (بولي أميد). الصيغة البنائية ستكون وحدة متكررة من: $$-[\text{NH}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CO}]-$$ حيث الرابطة بين النيتروجين والكربون هي رابطة أميد (-CO-NH-).
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، الصيغ البنائية هي: أ) لبلمرة الإضافة: **$-[\text{CH(Cl)}-\text{CH(Cl)}]_n-$** ب) لبلمرة التكثيف: **$-[\text{NH}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CO}]_n-$**

سؤال 22: 22. سمّ تفاعل البلمرة الآتي: إضافة أو تكثفًا. فسّر إجابتك. CH₂ = CH → [- CH₂ - CH -] | | C ≡ N C ≡ N n

الإجابة: س 22: إضافة؛ لانفتاح الرابطة الثنائية وتكوين السلسلة دون فقد جزيئات

خطوات الحل:

1. **الشرح:** الفكرة في هذا السؤال هي تحديد نوع تفاعل البلمرة الموضح. نلاحظ من السهم في المعادلة أن المونومر $\text{CH}_2=\text{CH-C}≡\text{N}$ يتحول إلى بوليمر صيغته $-[\text{CH}_2-\text{CH(C}≡\text{N)}]_n-$. المفتاح هنا هو مقارنة صيغة المونومر مع صيغة وحدة التكرار في البوليمر. - في المونومر: توجد رابطة مضاعفة بين ذرتي الكربون (C=C). - في البوليمر: اختفت هذه الرابطة المضاعفة وتحولت إلى رابطة أحادية داخل السلسلة. هذا التغير هو السمة المميزة **لبلمرة الإضافة**، حيث تنفتح الرابطة المضاعفة (أو الثلاثية) في المونومر دون أن تفقد السلسلة الناتجة أي ذرات. تندمج المونومرات مع بعضها مباشرة. على العكس، في بلمرة التكثيف، كنا سنتوقع فقدان جزيء صغير (مثل الماء) أثناء تكوين الروابط بين المونومرات، وهو ما لا يحدث هنا. إذن، نوع التفاعل هو: **إضافة**.

سؤال 23: 23. حدّد تعوّض البوليمرات الصناعية في كثير من الأحيان الحجر، والمصنعة، والصوف، والقطن، في العديد من التطبيقات. حدد بعض مزايا وعيوب استعمال المواد الصناعية بدلاً من المواد الطبيعية.

الإجابة: س 23: مزايا: خفيفة، رخيصة، عازلة. عيوب: غير متحللة، صعبة التدوير.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن البوليمرات الصناعية (مثل البلاستيك والألياف التركيبية) حلت محل العديد من المواد الطبيعية (مثل الحجر والمعادن والصوف والقطن) في التطبيقات الحديثة.
2. **الخطوة 2 (المزايا):** بتطبيق هذا المفهوم، نجد أن للمواد الصناعية عدة مزايا مقارنة بالمواد الطبيعية: 1. **خفة الوزن**: غالبًا ما تكون البوليمرات الصناعية أقل كثافة من الحجر أو المعادن. 2. **التكلفة المنخفضة**: يمكن إنتاجها بكميات كبيرة وبأسعار رخيصة نسبيًا. 3. **خصائص عازلة**: العديد منها عازل جيد للحرارة والكهرباء. 4. **المتانة والقوة**: يمكن تصميمها لتكون قوية ومقاومة للعوامل الجوية. 5. **سهولة التشكيل**: يمكن صهرها وصبها أو تشكيلها بسهولة إلى أشكال معقدة.
3. **الخطوة 3 (العيوب):** ومع ذلك، فإن استعمال المواد الصناعية له عيوب: 1. **صعوبة التحلل**: معظمها غير قابل للتحلل الحيوي بسهولة، مما يؤدي إلى تراكم النفايات (التلوث البلاستيكي). 2. **صعوبة التدوير**: ليست جميع أنواع البلاستيك قابلة لإعادة التدوير بسهولة أو بكفاءة اقتصادية. 3. **اعتماد على النفط**: تُصنع غالبًا من مشتقات النفط، وهو مورد غير متجدد. 4. **مخاطر صحية أو بيئية محتملة**: قد تطلق مواد كيميائية ضارة في بعض الظروف. إذن، الإجابة تتلخص في هذه المزايا والعيوب الرئيسية.

سؤال 24: 24. توقّع الخواص الفيزيائية للبوليمر الذي يصنع من المونومر الآتي، متناولاً بعض خصائصه مثل: الذوبان في الماء، والتوصيل الكهربائي، والملمس، والنشاط الكيميائي. CH₂ = CH | CH₃

الإجابة: س 24: البوليمر هو بولي بروبيلين -[CH2-CH(CH3)]n- خواصه: غير ذائب، عازل، خامل، شمعي.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (تحديد المونومر والبوليمر):** لنحدد أولاً ما هو المونومر المعطى: $$\text{CH}_2 = \text{CH}$$ $$\quad\quad\quad|$$ $$\quad\quad\text{CH}_3$$ هذا هو **البروبين** (أو البروبيلين). عندما يخضع هذا المونومر لبلمرة الإضافة (بفتح الرابطة المضاعفة C=C)، فإن البوليمر الناتج هو **بولي بروبيلين**، وصيغة وحدة التكرار هي: $$-[\text{CH}_2-\text{CH(}\text{CH}_3\text{)}]_n-$$
2. **الخطوة 2 (توقع الخواص الفيزيائية):** الآن، لنطبق معرفتنا بخصائص البولي بروبيلين: 1. **الذوبان في الماء**: البولي بروبيلين بوليمر **غير قطبي** بشكل أساسي (لأنه هيدروكربون). الماء مذيب قطبي قوي. لذلك، من المتوقع أن يكون **غير ذائب في الماء**. 2. **التوصيل الكهربائي**: البولي بروبيلين، مثل معظم البوليمرات العضوية غير القطبية، لا يحتوي على أيونات حرة أو إلكترونات متحركة. لذلك، فهو **عازل كهربائي جيد** (لا يوصل الكهرباء). 3. **الملمس**: البولي بروبيلين المعتاد يكون صلبًا في درجة حرارة الغرفة، وله ملمس **صلب وقاسٍ** أو **شمعي** وسطح أملس. 4. **النشاط الكيميائي**: البولي بروبيلين مركب مشبع (فيه روابط أحادية فقط) وغير قطبي. هذا يجعله **خاملًا نسبيًا كيميائيًا**، أي لا يتفاعل بسهولة مع الكثير من الأحماض والقواعد والمواد الكيميائية الشائعة. إذن، الخواص المتوقعة هي كما ورد.

ما الفرق الأساسي بين بلمرة الإضافة وبلمرة التكثيف؟

• أ) في بلمرة الإضافة تفقد المونومرات ذرات هيدروجين، بينما في التكثيف تكسبها.
• ب) في بلمرة الإضافة تنفتح الرابطة المضاعفة دون فقد جزيئات، بينما في التكثيف تتحد المونومرات مع فقد جزيء صغير مثل الماء.
• ج) بلمرة الإضافة تحتاج حفازاً، بينما التكثيف لا يحتاج.
• د) بلمرة الإضافة تنتج بوليمرات خطية فقط، بينما التكثيف ينتج شبكية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: في بلمرة الإضافة تنفتح الرابطة المضاعفة دون فقد جزيئات، بينما في التكثيف تتحد المونومرات مع فقد جزيء صغير مثل الماء.

الشرح: 1. بلمرة الإضافة: تتحد المونومرات (غالباً ذات روابط مضاعفة C=C) مع بعضها مباشرة دون فقد أي ذرات أو جزيئات. 2. بلمرة التكثيف: تتحد المونومرات (غالباً ذات مجموعتين فعالتين مثل -NH₂ و -COOH) مع فقد جزيء صغير (مثل H₂O) كمنتج ثانوي.

تلميح: فكر في المنتجات الثانوية للتفاعل والتغير في الروابط الكيميائية.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما إحدى الصعوبات الرئيسية في إعادة تدوير المواد البلاستيكية؟

• أ) ارتفاع تكلفة الطاقة اللازمة لصهر البلاستيك.
• ب) صعوبة فرز المواد البلاستيكية وفقاً لمكوناتها البوليمرية بسبب العدد الكبير من البوليمرات المختلفة.
• ج) عدم قدرة البوليمرات المعاد تدويرها على الاحتفاظ بلونها الأصلي.
• د) انبعاث غازات سامة أثناء عملية الصهر فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: صعوبة فرز المواد البلاستيكية وفقاً لمكوناتها البوليمرية بسبب العدد الكبير من البوليمرات المختلفة.

الشرح: 1. المنتجات البلاستيكية تحتوي على عدد كبير من البوليمرات المختلفة. 2. لإعادة التدوير الفعال، يجب فصل كل نوع عن الآخر. 3. عملية الفرز هذه طويلة ومكلفة، مما يجعل إعادة التدوير صعبة.

تلميح: تذكر أن البلاستيك ليس مادة واحدة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما فائدة الرموز الموحدة الموجودة على المنتجات البلاستيكية؟

• أ) إعلام المستهلك بسعر المنتج فقط.
• ب) تحديد بلد المنشأ للمادة الخام.
• ج) تسهيل عملية فرز المواد البلاستيكية بسرعة وفقاً لمكوناتها البوليمرية لإعادة التدوير.
• د) الإشارة إلى أن المنتج صالح للاستخدام لمرة واحدة فقط.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تسهيل عملية فرز المواد البلاستيكية بسرعة وفقاً لمكوناتها البوليمرية لإعادة التدوير.

الشرح: 1. وجود أنواع عديدة من البوليمرات يجعل الفرز صعباً. 2. الرموز الموحدة تشير إلى المكون البوليمري للمنتج. 3. هذا يسمح بتحديد نوع البلاستيك بسرعة، مما يسهل فرزه وإعادة تدويره بكفاءة.

تلميح: كيف تساعد هذه الرموز في التعامل مع مشكلة تعدد أنواع البلاستيك؟

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

أي مما يلي يمثل ميزة لاستخدام البوليمرات الصناعية بدلاً من المواد الطبيعية مثل الحجر أو الصوف؟

• أ) قابليتها للتحلل الحيوي السريع.
• ب) كونها خفيفة الوزن ورخيصة التكلفة.
• ج) مقاومتها الشديدة للحرارة العالية.
• د) توفرها دائمًا من مصادر متجددة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: كونها خفيفة الوزن ورخيصة التكلفة.

الشرح: 1. مقارنة بالحجر: البوليمرات الصناعية أخف وزناً. 2. مقارنة بالصوف أو القطن: يمكن إنتاجها بكميات كبيرة وبأسعار منخفضة. 3. هذه المزايا (الخفة والتكلفة) تفسر تعويضها للمواد الطبيعية في العديد من التطبيقات.

تلميح: فكر في الخصائص التي تجعل البلاستيك مفضلاً في التصنيع والتطبيقات اليومية.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما العيب البيئي الرئيسي لاستخدام البوليمرات الصناعية (البلاستيك)؟

• أ) أنها تفقد خواصها الميكانيكية بسرعة عند التعرض للهواء.
• ب) أنها موصلة للكهرباء مما يشكل خطراً.
• ج) صعوبة تحللها الحيوي، مما يؤدي إلى تراكم النفايات والتلوث.
• د) أنها تتطلب طاقة أقل لإنتاجها مقارنة بالمواد الطبيعية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: صعوبة تحللها الحيوي، مما يؤدي إلى تراكم النفايات والتلوث.

الشرح: 1. معظم البوليمرات الصناعية مستقرة كيميائياً ولا تتحلل بسهولة بفعل الكائنات الحية (غير قابلة للتحلل الحيوي). 2. هذا يؤدي إلى تراكمها في البيئة (محيطات، مكبات نفايات) لسنوات طويلة. 3. التراكم هذا يسبب مشاكل بيئية خطيرة تعرف بالتلوث البلاستيكي.

تلميح: تذكر مصير معظم النفايات البلاستيكية في البيئة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط