صفحة 72 - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 15: ما السحابة الإلكترونية؟

الإجابة: س15: منطقة حول النواة تُمثّل احتمال وجود الإلكترونات فيها.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | مفهوم توزيع الإلكترونات حول النواة في الذرة. | تعريف **السحابة الإلكترونية** تعريفاً دقيقاً. |
2. **المبدأ المستخدم:** النموذج الذري الحديث (النموذج الإلكتروني السحابي)، حيث لا يمكن تحديد موقع الإلكترون بدقة بل تُحدد منطقة احتمالية لتواجده.
3. **شرح المفهوم:** 1. في النماذج الذرية القديمة، كان يُعتقد أن الإلكترونات تدور في **مدارات ثابتة** مثل الكواكب. 2. بينما أثبت **مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ** أنه لا يمكن تحديد موقع وسرعة الإلكترون في نفس الوقت بدقة. 3. لذلك، تم تقديم مفهوم **السحابة الإلكترونية**، وهي منطقة ثلاثية الأبعاد حول النواة حيث يكون **احتمال وجود الإلكترون** فيها أعلى ما يمكن.
4. > **ملاحظة:** كثافة السحابة الإلكترونية تشير إلى مناطق يكون فيها احتمال تواجد الإلكترون أعلى (أكثر من 90٪).
5. **الإجابة النهائية:** السحابة الإلكترونية هي **منطقة فراغية حول النواة** تتصف بكثافة إلكترونية عالية، وتمثل الاحتمال الإحصائي لتواجد الإلكترون فيها في أي لحظة.

سؤال 16: بيّن الخطأ في العبارة الآتية: جميع الروابط التساهمية بين الذرات روابط قطبية؛ لأنّ كلّ عنصر يختلف قليلاً في قدرته على جذب الإلكترونات. أعط مثالاً يدعم إجابتك.

الإجابة: س16: الخطأ: ليس كل رابط تساهمي قطبيًا (مثل Cl-Cl).

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | العبارة: "جميع الروابط التساهمية بين الذرات روابط قطبية؛ لأنّ كلّ عنصر يختلف قليلاً في قدرته على جذب الإلكترونات." | 1. بيان **الخطأ** في العبارة. 2. إعطاء **مثال** يدعم التصحيح. |
2. **القاعدة المستخدمة:** - **الرابطة التساهمية القطبية:** تنشأ بين ذرتين **مختلفتين** في **السالبية الكهربائية**، مما يؤدي لتوزيع غير متساوٍ للإلكترونات. - **الرابطة التساهمية غير القطبية (النقية):** تنشأ بين ذرتين **متطابقتين** في السالبية الكهربائية، مما يؤدي لتوزيع متساوٍ للإلكترونات.
3. **تحليل العبارة:** 1. الجزء الأول: "جميع الروابط التساهمية بين الذرات روابط قطبية" **خطأ**. 2. الجزء الثاني: "لأنّ كلّ عنصر يختلف قليلاً في قدرته على جذب الإلكترونات" **غير دقيق**، فهناك عناصر متطابقة.
4. **التصحيح:** - الروابط التساهمية **ليست كلها قطبية**. تكون غير قطبية عندما تكون بين ذرتين من **نفس العنصر**. - **السبب:** عندما تكون الذرتان متطابقتين، فإن قدرتهما على جذب الإلكترونات (السالبية الكهربائية) **متماثلة**، لذا لا يحدث استقطاب.
5. **مثال داعم:** - جزيء الكلور ($Cl_2$): ترتبط ذرتا كلور برابطة تساهمية **غير قطبية** لأن السالبية الكهربائية لهما متساوية. - **تمثيل الرابطة:** $Cl \text{ --- } Cl$ (توزيع متماثل لزوج الإلكترونات المشترك).
6. **الإجابة النهائية:** العبارة خاطئة لأن **الروابط التساهمية بين الذرات المتطابقة تكون غير قطبية**، ومثال ذلك الرابطة في جزيء الكلور ($Cl_2$).

سؤال 17: استخدم الرسم التالي للإجابة عن السؤالين ١٧ و ١٨. يوضّح الرسم أعلاه كيف يرتبط الهيدروجين والكلور معًا ليكوّنا جزيئًا قطبيًا، وضح لماذا تكون الرابطة بينهما قطبية؟

الإجابة: س17: لأن الكلور أعلى سالبية كهربائية فيجذب الإلكترونات.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - جزيء يتكون من الهيدروجين (H) والكلور (Cl). - الرسم يوضح تكوين رابطة بينهما. - الجزيء الناتج **قطبي**. | توضيح **سبب** كون الرابطة بين الهيدروجين والكلور **رابطة قطبية**. |
2. **المفهوم المستخدم: السالبية الكهربائية (الكهروسالبية)** - هي مقياس لقدرة الذرة على **جذب إلكترونات الرابطة** نحوها. - كلما زادت السالبية الكهربائية، زادت قدرة الذرة على جذب الإلكترونات.
3. **خطوات التحليل:** 1. **تحديد السالبية الكهربائية للعنصرين:** | العنصر | السالبية الكهربائية (مقياس باولنغ) | |--------|-----------------------------------| | الهيدروجين (H) | 2.20 | | الكلور (Cl) | 3.16 | 2. **مقارنة القيم:** قيمة السالبية الكهربائية للكلور ($3.16$) **أعلى** من قيمة الهيدروجين ($2.20$). 3. **تأثير الاختلاف:** - ذرة الكلور (الأعلى سالبية) **تجذب زوج الإلكترونات المشترك** في الرابطة بقوة أكبر نحوها. - هذا يؤدي إلى **توزيع غير متساوٍ** للشحنة داخل الجزيء. - يصبح الطرف القريب من الكلور **شحنة سالبة جزئية** ($\delta-$)، والطرف القريب من الهيدروجين **شحنة موجبة جزئية** ($\delta+$).
4. > **نتيجة:** بسبب الاختلاف الكبير نسبياً في السالبية الكهربائية ($\Delta = 0.96$)، تنشأ **عزوم ثنائية قطب**، مما يجعل الرابطة (والجزيء ككل) **قطبياً**.
5. **الإجابة النهائية:** تكون الرابطة في جزيء $HCl$ **قطبية** لأن ذرة **الكلور تتمتع بسالبية كهربائية أعلى** من ذرة الهيدروجين، فتجذب إلكترونات الرابطة نحوها بقوة أكبر، مما يخلق توزيعاً غير متساوٍ للشحنة.

سؤال 18: ارسم التمثيل النقطي لإلكترونات الجزيء الموضح في الرسم التوضيحي أعلاه.

الإجابة: س18: H : Cl (مع 3 أزواج على Cl)

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - جزيء كلوريد الهيدروجين (HCl) الموضح في الرسم. - الرابطة بينهما رابطة تساهمية أحادية. | رسم **التمثيل النقطي لإلكترونات** (Lewis Dot Structure) لهذا الجزيء. |
2. **القاعدة المستخدمة: تمثيل لويس للنقاط الإلكترونية** - يُرمز لكل ذرة برمزها الكيميائي. - توضع **النقاط** حول الرمز لتمثيل **إلكترونات التكافؤ** (الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي). - تتشارك الذرات بزوج أو أكثر من الإلكترونات لتكوين روابط.
3. **خطوات الرسم:** 1. **تحديد إلكترونات التكافؤ لكل ذرة:** - الهيدروجين (H): رقمه الذري 1، له **إلكترون تكافؤ واحد**. - الكلور (Cl): رقمه الذري 17، تكوينه الإلكتروني: $2,8,7$، له **7 إلكترونات تكافؤ**. 2. **تمثيل الذرات منفردة:** - الهيدروجين: $H\cdot$ - الكلور: $\dot{Cl}\ddot{\ }\ddot{\ }\ddot{\ }$ (عادةً توضع النقاط في أربعة أماكن حول الرمز: أعلى، أسفل، يمين، يسار، ولا يهم ترتيبها ما دامت منفردة). 3. **تشكيل الرابطة التساهمية:** - تحتاج كل ذرة إلى إكمال غلافها الخارجي (قاعدة الثمانية للكلور، والاثنين للهيدروجين). - يتشارك الهيدروجين بإلكترونه الوحيد، والكلور بإلكترون من إلكتروناته السبعة، ليكونان **زوج إلكتروني مشترك واحد**. - يُرمز للرابطة (الزوج المشترك) بخط أو بنقطتين. 4. **التمثيل النهائي:** - الطريقة الأولى (باستخدام الخط للرابطة): $H - \ddot{Cl} \ddot{\ }\ddot{\ }\ddot{\ }$ - الطريقة الثانية (باستخدام النقاط): $H : \ddot{Cl} \ddot{\ }\ddot{\ }\ddot{\ }$ - في التمثيل أعلاه، تم وضع ستة نقاط (ثلاثة أزواج) حول الكلور تمثل **الإلكترونات غير المشتركة**، والزوج المشترك بين H و Cl ممثل بنقطتين أو بخط.
4. > **ملاحظة:** الإلكترونات غير المشتركة على الكلور تكون في ثلاثة أزواج (6 إلكترونات).
5. **الإجابة النهائية:** التمثيل النقطي لإلكترونات جزيء $HCl$ هو: **$H : \ddot{Cl} \ddot{\ }\ddot{\ }\ddot{\ }$** أو بشكل أبسط $H—Cl$ مع ستة إلكترونات (ثلاثة أزواج) غير مرتبطة حول ذرة الكلور.

سؤال 19: ما اسم المجموعة ١٧ من الجدول الدوري؟

الإجابة: س19: الهالوجينات.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - الإشارة إلى المجموعة 17 في الجدول الدوري الحديث. | تحديد **الاسم الشائع** لهذه المجموعة من العناصر. |
2. **المبدأ المستخدم:** تسمية مجموعات الجدول الدوري. - يُصنف الجدول الدوري إلى **مجموعات (أعمدة رأسية)** و **دورات (صفوف أفقية)**. - تحمل بعض المجموعات أسماء خاصة بسبب تشابه خواص عناصرها.
3. **خطوات الاستدلال:** 1. **تحديد موقع المجموعة 17:** - تقع في أقصى يمين الجدول الدوري (باستثناء المجموعة 18). - تضم العناصر: الفلور (F)، الكلور (Cl)، البروم (Br)، اليود (I)، الأستاتين (At)، التينيسين (Ts). 2. **خصائص عناصر هذه المجموعة:** - **لا فلزات** نشطة كيميائياً. - تحتوي على **7 إلكترونات** في غلاف التكافؤ. - تميل إلى **اكتساب إلكترون واحد** لتكوين أيون سالب ($X^-$) أو المشاركة بإلكترون لتكوين رابطة تساهمية. - تكون في الظروف العادية: الفلور والكلور **غازات**، البروم **سائل**، اليود والأستاتين **صلبة**.
4. **الاسم الشائع:** - بسبب نشاطها الكيميائي وقدرتها على تكوين **أملاح** مع الفلزات، سُميت **الهالوجينات**. - كلمة **هالوجين** أصلها يوناني وتعني **مُكون الملح**.
5. **الإجابة النهائية:** تُعرف عناصر المجموعة السابعة عشر (17) في الجدول الدوري باسم **مجموعة الهالوجينات**.

سؤال 20: اذكر اختلافين بين الإلكترونات التي تدور حول النواة والكواكب التي تدور حول الشمس.

الإجابة: س20: 1) الإلكترونات في سحابة، الكواكب في مدارات. 2) قوى كهربائية vs جاذبية.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - نموذج حركة الإلكترونات حول النواة. - نموذج حركة الكواكب حول الشمس. | ذكر **اختلافين** أساسيين بين الحالتين. |
2. **المبدأ المستخدم:** المقارنة بين النموذج الكوكبي للذرة (المُهمل) والنموذج السحابي الإلكتروني الحديث.
3. **الاختلاف الأول: طبيعة "المسار" أو المنطقة** 1. **الكواكب:** تدور في **مدارات إهليلجية ثابتة وقابلة للتحديد** بدقة حسب قوانين كبلر ونيوتن. 2. **الإلكترونات:** لا تتحرك في مسارات محددة. وفقاً لميكانيكا الكم، يتواجد الإلكترون في **سحابة إلكترونية** (منطقة احتمالية) حول النواة. لا يمكن تحديد موقعها وسرعتها معاً بدقة (مبدأ عدم اليقين). | النقطة | الكواكب | الإلكترونات | |--------|---------|-------------| | **طبيعة المسار** | مدارات محددة ومعروفة. | منطقة احتمالية (سحابة) غير محددة المعالم بدقة. |
4. **الاختلاف الثاني: طبيعة القوة المسيطرة** 1. **الكواكب:** تُمسك بالشمس بسبب **قوة الجاذبية**، وهي قوة **تجاذبية فقط** وتعتمد على الكتلة والمسافة. 2. **الإلكترونات:** تُمسك بالنواة بسبب **قوة التجاذب الكهروستاتيكي** بين شحنتها السالبة وشحنة النواة الموجبة. هذه القوة **أقوى بكثير** من الجاذبية في المقاييس الذرية. | النقطة | الكواكب | الإلكترونات | |--------|---------|-------------| | **القوة المسيطرة** | قوة الجاذبية. | قوة التجاذب الكهروستاتيكي. |
5. > **ملاحظة:** يمكن ذكر اختلافات أخرى، مثل أن سرعة الكواكب قابلة للحساب الدقيق، بينما سرعة الإلكترون غير محددة بدقة، أو أن مدارات الكواكب في مستويات مختلفة، بينما توجد الإلكترونات في مستويات طاقة كمومية.
6. **الإجابة النهائية:** 1. **اختلاف في طبيعة الحركة:** تتحرك الكواكب في **مدارات محددة**، بينما توجد الإلكترونات في **مناطق احتمالية** (سحب إلكترونية) حول النواة. 2. **اختلاف في طبيعة القوة:** تربط **قوة الجاذبية** الكواكب بالشمس، بينما تربط **القوة الكهروستاتيكية** (الكهربائية) الإلكترونات بالنواة.

سؤال 21: ما عائلة العناصر التي كانت معروفة باسم الغازات الخاملة؟ ولم تمّ تغيير هذا الاسم؟

الإجابة: س21: الغازات النبيلة.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - عائلة عناصر كانت تُعرف سابقاً باسم **الغازات الخاملة**. | 1. تحديد **الاسم الحالي** لهذه العائلة. 2. شرح سبب **تغيير الاسم**. |
2. **المبدأ المستخدم:** تطور التصنيف الكيميائي بناءً على الاكتشافات العلمية الجديدة. - تقع هذه العناصر في **المجموعة 18** من الجدول الدوري.
3. **الخطوة 1: تحديد العائلة والاسم القديم** - تشمل العناصر: الهيليوم (He)، النيون (Ne)، الأرجون (Ar)، الكريبتون (Kr)، الزينون (Xe)، الرادون (Rn)، الأوغانيسون (Og). - **الاسم القديم:** **الغازات الخاملة** أو **الغازات النادرة**. - **سبب التسمية القديمة:** اعتُقد لفترة طويلة أن هذه العناصر **لا تتفاعل إطلاقاً** مع غيرها بسبب امتلاء غلاف تكافؤها (8 إلكترونات، عدا الهيليوم 2)، مما يجعلها مستقرة جداً.
4. **الخطوة 2: الاكتشاف الذي أدى لتغيير الاسم** - في عام **1962**، تمكن الكيميائي **نيل بارتليت** من تحضير أول مركب كيميائي للزينون ($XePtF_6$)، مما أثبت أن **هذه الغازات ليست خاملة تماماً**. - بعد ذلك، تم تحضير مركبات أخرى للكريبتون والزينون مع عناصر شديدة الكهروسالبية مثل الفلور والأكسجين.
5. **الخطوة 3: الاسم الجديد وسبب اختياره** - **الاسم الجديد:** **الغازات النبيلة**. - **سبب التغيير:** كلمة "نبيلة" تشير إلى **عدم تفاعلها بسهولة** (مثل النبلاء الذين لا يختلطون بالعامة)، ولكنها لا تعني **عدم التفاعل مطلقاً**. وهذا الاسم يعكس طبيعتها الأصح: **قليلة التفاعل**، وليست عديمة التفاعل.
6. **الإجابة النهائية:** 1. **الاسم الحالي:** تُعرف هذه العناصر اليوم باسم **الغازات النبيلة** (مجموعة 18). 2. **سبب تغيير الاسم:** لأنه تم اكتشاف أنها **قادرة على تكوين مركبات كيميائية** تحت ظروف معينة (مثل مركبات الزينون)، مما دحض فكرة أنها "خاملة" تماماً، فاستُبدل الاسم بآخر أكثر دقة وهو "النبيلة".

سؤال 22: إذا تغيّر حجم المادة ولم تتغير أي خاصية أخرى لها، فهل يعد هذا تغيرًا فيزيائيًا أم تغيرًا كيميائيًا؟ وضح إجابتك.

الإجابة: س22: تغيّر فيزيائي؛ لأن تركيب المادة لم يتغير.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - تغير **حجم** المادة فقط. - بقاء **جميع الخواص الأخرى** كما هي (مثل اللون، الرائحة، التركيب الكيميائي). | تصنيف هذا التغير على أنه **تغير فيزيائي** أم **تغير كيميائي**، وتوضيح السبب. |
2. **القاعدة المستخدمة: التمييز بين التغير الفيزيائي والكيميائي** | نوع التغير | التعريف | المؤشرات | |------------|----------|-----------| | **التغير الفيزيائي** | تغير في **خواص فيزيائية** (كالشكل، الحجم، الحالة) **دون** تغيير في **هوية** المادة أو تركيبها الجزيئي. | - تغير الحالة (انصهار، تجمد، تبخر). - التغير في الشكل أو الحجم. - الذوبان (في بعض الحالات). | | **التغير الكيميائي** | تغير ينتج عنه **مادة جديدة** مختلفة في الخواص والتركيب عن المادة الأصلية. | - تغير اللون أو الرائحة. - إنتاج غاز أو راسب. - امتصاص أو انطلاق طاقة (حرارة، ضوء). |
3. **تحليل الموقف المذكور في السؤال:** 1. **ما حدث:** تغير **الحجم فقط** (مثل تمدد سلك عند تسخينه، أو ضغط غاز). 2. **ما لم يتغير:** التركيب الكيميائي، الصيغة الجزيئية، الخواص الكيميائية. 3. **الاستدلال:** - لم تتكون أي **مواد جديدة**. - بقيت **جزيئات المادة** كما هي، ولم تتحطم أو تتحد مع جزيئات أخرى لتكوين مركبات جديدة. - التغير قابل للعكس غالباً (مثل إرجاع الغاز المضغوط إلى حجمه الأصلي).
4. > **مثال توضيحي:** عندما تُسخن قطعة معدنية، فإنها تتمدد (يزداد حجمها) بسبب زيادة حركة الجسيمات، لكن المعدن يبقى هو نفسه (لا يتحول إلى مادة أخرى). هذا تغير فيزيائي.
5. **الإجابة النهائية:** يُصنف تغير حجم المادة مع بقاء جميع خواصها الأخرى على حالها على أنه **تغير فيزيائي**، لأن التغير حدث في **خاصة فيزيائية** (الحجم) فقط، دون أي تغيير في **الهوية الكيميائية** أو التركيب الداخلي للمادة.

سؤال 23: استخدم المعادلة الكيميائية الآتية للإجابة عن السؤال ٢٣. CaCl2 + 2AgNO3 → 2 [ ] + Ca(NO3)2. عند مزج محلولين من كلوريد الكالسيوم CaCl2 ونترات الفضة AgNO3 معًا، تنتج نترات الكالسيوم Ca(NO3)2 وراسب أبيض. حدّد الصيغة الكيميائية لهذا الراسب.

الإجابة: س23: الراسب هو كلوريد الفضة AgCl.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - المعادلة غير المكتملة: $CaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2[\ \ ] + Ca(NO_3)_2$ - ناتجان: **نترات الكالسيوم** و **راسب أبيض**. | تحديد **الصيغة الكيميائية** للراسب الأبيض الناتج. |
2. **القانون المستخدم: قانون حفظ الكتلة والتفاعلات الإحلال المزدوج** - يجب أن يتساوى عدد ذرات كل عنصر في طرفي المعادلة. - في تفاعلات الإحلال المزدوج، تتبادل الأيونات شركاءها لينتج مركبان جديدان، أحدهما قد يكون راسباً.
3. **خطوات تحديد الراسب:** 1. **كتابة الأيونات المكونة للمواد المتفاعلة:** - $CaCl_2$: أيونات $Ca^{2+}$ و $2Cl^{-}$. - $AgNO_3$: أيونات $Ag^{+}$ و $NO_3^{-}$. 2. **توقع الأيونات المتبادلة وتكوين المنتجات:** - يتبادل الأيون الموجب ($Ca^{2+}$) شريكه الأيون السالب مع الأيون الموجب ($Ag^{+}$). - المنتجات المحتملة: - اتحاد $Ca^{2+}$ مع $NO_3^{-}$ ينتج $Ca(NO_3)_2$ (وهو **موجود** في المعادلة، ومذاب). - اتحاد $Ag^{+}$ مع $Cl^{-}$ ينتج $AgCl$ (كلوريد الفضة). 3. **التنبيه بوجود راسب:** - وفقاً **لقواعد الذوبانية**، فإن معظم أملاح الكلوريد تذوب في الماء **عدا** كلوريد الفضة ($AgCl$)، وكلوريد الرصاص، وكلوريد الزئبق. - لذلك، $AgCl$ **غير ذائب** في الماء، ويتكون على شكل **راسب أبيض**. 4. **موازنة المعادلة لتأكيد الصيغة:** - نلاحظ أن معامل $AgNO_3$ هو 2، مما يعني وجود **2$Ag^{+}$**. - لتكوين $AgCl$، نحتاج إلى 2$Cl^{-}$، والتي تأتي من $CaCl_2$ (التي تحتوي على 2$Cl^{-}$). - المعادلة المتوازنة: $$CaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Ca(NO_3)_2$$ - الرمز $\downarrow$ يدل على **راسب**.
4. **الإجابة النهائية:** الصيغة الكيميائية للراسب الأبيض الناتج من تفاعل كلوريد الكالسيوم مع نترات الفضة هي **$AgCl$ (كلوريد الفضة)**.

سؤال 24: استخدم الشكل التالي للإجابة عن السؤالين ٢٤ و ٢٥. يوضّح الشكل أعلاه حركة الذرات عند صفر س، و ١٠٠ س. ماذا يحدث لحركة الذرات إذا انخفضت درجة الحرارة إلى ما دون الصفر س؟

الإجابة: س24: تقل حركتها وتتقارب (تتجمد).

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - الشكل يوضح حركة الذرات عند **0°س** (درجة تجمد الماء) و **100°س** (درجة غليان الماء). - يفترض أن الذرات أو الجسيمات في حالة مادة (صلبة، سائلة، غازية). | وصف ما يحدث **لحركة الذرات** إذا انخفضت درجة الحرارة **إلى ما دون الصفر المئوي**. |
2. **المبدأ المستخدم: النظرية الحركية الجزيئية للمادة** - ترتبط **حركة الجسيمات** (ذرات، جزيئات، أيونات) ارتباطاً مباشراً **بدرجة حرارتها**. - **درجة الحرارة** مقياس لمتوسط **الطاقة الحركية** لهذه الجسيمات.
3. **الخطوة 1: فهم العلاقة بين الحرارة والحركة** | حالة درجة الحرارة | تأثيرها على الطاقة الحركية | تأثيرها على حركة الجسيمات | |-------------------|----------------------------|--------------------------| | **زيادة** درجة الحرارة | **تزداد** الطاقة الحركية المتوسطة. | **تزداد** سرعة وحركة الجسيمات، وتباعدها. | | **انخفاض** درجة الحرارة | **تقل** الطاقة الحركية المتوسطة. | **تقل** سرعة وحركة الجسيمات، وتتقارب. |
4. **الخطوة 2: تطبيق على السؤال (انخفاض الحرارة تحت الصفر المئوي)** 1. بدأنا من 0°س (حالة سائلة أو صلبة حسب المادة). 2. عند **خفض درجة الحرارة أكثر** (مثلاً إلى -10°س، -50°س): - **تقل الطاقة الحركية** للجسيمات بشكل أكبر. - **تقل سرعة اهتزاز أو حركة** الجسيمات بشكل ملحوظ. - تبدأ القوى التجاذبية بين الجسيمات في **السيطرة** على حركتها العشوائية. 3. **النتيجة النهائية:** - إذا كانت المادة سائلة عند 0°س، فإنها **ستتصلب** (تتجمد) عند درجة حرارة معينة. - في الحالة الصلبة، تتحرك الجسيمات بحركة **اهتزازية محدودة** جداً حول مواقع ثابتة.
5. > **ملاحظة:** عند درجة الصفر المطلق (-273.15°س)، تتوقف الحركة العشوائية تماماً نظرياً (لكن لا يمكن الوصول إليها عملياً).
6. **الإجابة النهائية:** إذا انخفضت درجة الحرارة إلى ما دون الصفر المئوي، فإن **حركة الذرات (أو الجزيئات) تقل تدريجياً**، وتصبح أكثر بطئاً وتقترب من بعضها، مما قد يؤدي إلى **تحول المادة إلى الحالة الصلبة** (التجمد) حيث تهتز الجسيمات في مواقعها الثابتة.

سؤال 25: صف كيف يؤثر الاختلاف في حركة الذرات عند درجتي حرارة مختلفتين في سرعة التفاعلات الكيميائية؟

الإجابة: س25: تزداد التصادمات فتزداد السرعة.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - الشكل يوضح حركة الذرات عند درجتي حرارة مختلفتين (0°س و 100°س). - هناك علاقة بين حركة الذرات وسرعة التفاعلات الكيميائية. | وصف **كيف تؤثر** حركة الذرات المختلفة باختلاف درجة الحرارة **على سرعة التفاعل الكيميائي**. |
2. **القانون/النظرية المستخدمة: نظرية التصادمات وتأثير درجة الحرارة على سرعة التفاعل** - تحدث التفاعلات الكيميائية عند **تصادم** الجسيمات المتفاعلة (ذرات، جزيئات، أيونات) ببعضها بطاقة كافية وباتجاه مناسب. - **سرعة التفاعل** تعتمد على: 1. **عدد التصادمات الفعالة** في وحدة الزمن. 2. **طاقة التصادم** (يجب أن تكون مساوية أو أكبر من **طاقة التنشيط**).
3. **الخطوة 1: تحليل تأثير درجة الحرارة على حركة الجسيمات** | درجة الحرارة | حركة الجسيمات | الطاقة الحركية | |--------------|---------------|----------------| | **مرتفعة** (مثل 100°س) | **سريعة وعشوائية**، مسافات أكبر بينها. | **عالية** | | **منخفضة** (مثل 0°س) | **بطيئة ومحدودة**، متقاربة أكثر. | **منخفضة** |
4. **الخطوة 2: ربط حركة الجسيمات بسرعة التفاعل** 1. **عند درجة حرارة مرتفعة:** - تتحرك الجسيمات **بسرعة أكبر**. - يزيد **عدد التصادمات** بين الجسيمات المتفاعلة في الثانية الواحدة. - تزداد **نسبة الجسيمات التي تمتلك طاقة مساوية أو أعلى من طاقة التنشيط**. - **النتيجة:** زيادة كبيرة في **عدد التصادمات الفعالة**، وبالتالي **زيادة سرعة التفاعل الكيميائي**. 2. **عند درجة حرارة منخفضة:** - تتحرك الجسيمات **ببطء**. - يقل عدد التصادمات في الثانية. - تقل نسبة الجسيمات ذات الطاقة الكافية للتغلب على حاجز طاقة التنشيط. - **النتيجة:** قلة عدد التصادمات الفعالة، وبالتالي **انخفاض سرعة التفاعل الكيميائي** أو توقفه.
5. > **تطبيق عملي:** يُسرّع طهي الطعام بزيادة درجة الحرارة (على الموقد)، ويُحفظ الطعام في الثلاجة (درجة حرارة منخفضة) لإبطاء التفاعلات الكيميائية والإنزيمية التي تؤدي إلى فساده.
6. **الإجابة النهائية:** تؤدي **زيادة درجة الحرارة** إلى زيادة حركة الذرات والجزيئات، مما يزيد من **عدد وتكرار تصادماتها** ويزيد من **طاقة تلك التصادمات**. هذا يرفع **عدد التصادمات الفعالة** التي تؤدي لحدوث التفاعل، فتزداد **سرعة التفاعل الكيميائي**، والعكس صحيح عند انخفاض الحرارة.

سؤال 26: هل طاقة التنشيط ضرورية للتفاعلات الطاردة للطاقة؟ وضّح إجابتك.

الإجابة: س26: نعم؛ لبدء التفاعل وكسر الروابط.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | المطلوب | |----------|---------| | - وجود نوعين من التفاعلات من حيث الطاقة: **ماصة للطاقة** و **طاردة للطاقة**. | توضيح ما إذا كانت **طاقة التنشيط** ضرورية للتفاعلات **الطاردة للطاقة**، مع شرح السبب. |
2. **المفاهيم المستخدمة:** 1. **طاقة التنشيط ($E_a$):** الحد الأدنى من الطاقة التي يجب أن تمتلكها الجسيمات المتفاعلة عند التصادم لحدوث التفاعل. هي **حاجز طاقة** يجب تجاوزه. 2. **التفاعل الطارد للطاقة:** تفاعل ينطلق منه طاقة إلى المحيط (على شكل حرارة أو ضوء) لأن **طاقة المواد الناتجة أقل** من طاقة المواد المتفاعلة. فرق الطاقة ($\Delta H$) **سالب**. 3. **التفاعل الماص للطاقة:** تفاعل يمتص طاقة من المحيط لأن طاقة المواد الناتجة أعلى. فرق الطاقة ($\Delta H$) **موجب**.
3. **الخطوة 1: تصور مخطط الطاقة للتفاعل الطارد** طاقة ↑ ◄─── طاقة المواد المتفاعلة │ │ │ /\ │ │ / \ $E_a$ (طاقة التنشيط) │ │ / \ │ │ / \ │ │ / \ │ │ / \ │ └───────────────\───────────────▼─── طاقة المواد الناتجة \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \ │ \│ ◄─── الطاقة المنطلقة ($-\Delta H$)
4. **الخطوة 2: تحليل ضرورة طاقة التنشيط** - يوضح المخطط أن **حاجز الطاقة ($E_a$)** موجود حتى في التفاعل الطارد. - **السبب:** حتى يتحول المتفاعل إلى ناتج، يجب **كسر الروابط** في المواد المتفاعلة أولاً، وهذا يحتاج إلى طاقة (طاقة التنشيط). - بعد كسر الرواسات وتكوين روابط جديدة في النواتج، يتم إطلاق طاقة **أكبر** من التي دخلت لكسر الروابط، فيصبح التفاعل طارداً صافياً للطاقة.
5. **مثال توضيحي:** تفاعل احتراق الخشب (تفاعل طارد بشدة). 1. يحتاج إلى **شرارة أو لهب** (مصدر للطاقة) لبدء الاحتراق. هذه الشرارة توفر **طاقة التنشيط** اللازمة لكسر الروابط في الخشب والأكسجين. 2. بمجرد بدء التفاعل، فإن الطاقة الناتجة عن تكوين روابط جديدة (في $CO_2$ و $H_2O$) أكبر، فتنطلق حرارة وضوء وتستمر العملية.
6. **الاستنتاج:** - **نعم**، طاقة التنشيط **ضرورية** للتفاعلات الطاردة للطاقة. - دون توفير طاقة التنشيط، قد تكون المواد المتفاعلة **مستقرة حركياً** حتى لو كانت النواتج أكثر استقراراً من ناحية الطاقة (التفاعل يكون تلقائياً من الناحية الديناميكية الحرارية، لكنه بطيء جداً أو لا يحدث من الناحية الحركية دون بداية).
7. **الإجابة النهائية:** **نعم، طاقة التنشيط ضرورية** حتى للتفاعلات الطاردة للطاقة، لأنها الطاقة اللازمة **لكسر الروابط القديمة** في المواد المتفاعلة وبدء التفاعل، وبعد ذلك يتم إطلاق كمية أكبر من الطاقة أثناء تكوين الروابط الجديدة في النواتج.

ما السحابة الإلكترونية؟

• أ) مسار ثابت تدور فيه الإلكترونات بدقة مثل الكواكب.
• ب) غلاف الذرة الخارجي الذي يحتوي على إلكترونات التكافؤ.
• ج) منطقة حول النواة تُمثّل احتمال وجود الإلكترونات فيها.
• د) جزء من النواة مسؤول عن تحديد عدد البروتونات.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: منطقة حول النواة تُمثّل احتمال وجود الإلكترونات فيها.

الشرح: 1. في النموذج الذري الحديث، لا يمكن تحديد موقع الإلكترون بدقة. 2. تُمثل السحابة الإلكترونية المنطقة ثلاثية الأبعاد حول النواة. 3. تُشير كثافة هذه السحابة إلى الاحتمال الإحصائي لتواجد الإلكترون فيها.

تلميح: فكر في النموذج الذري الحديث وكيفية وصف وجود الإلكترونات.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

بيّن الخطأ في العبارة الآتية: جميع الروابط التساهمية بين الذرات روابط قطبية؛ لأن كل عنصر يختلف قليلاً في قدرته على جذب الإلكترونات.

• أ) العبارة صحيحة لأن جميع العناصر لها قدرات مختلفة في جذب الإلكترونات.
• ب) العبارة خاطئة؛ الروابط التساهمية بين الذرات المتطابقة تكون غير قطبية، ومثال ذلك الرابطة في جزيء الكلور (Cl₂).
• ج) العبارة خاطئة؛ فالروابط التساهمية لا يمكن أن تكون قطبية أبداً.
• د) العبارة صحيحة جزئياً، لكن السالبية الكهربائية لا علاقة لها بالقطبية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: العبارة خاطئة؛ الروابط التساهمية بين الذرات المتطابقة تكون غير قطبية، ومثال ذلك الرابطة في جزيء الكلور (Cl₂).

الشرح: 1. الروابط التساهمية قد تكون قطبية أو غير قطبية. 2. تكون الرابطة غير قطبية إذا كانت الذرتان متطابقتين. 3. الذرات المتطابقة لها نفس السالبية الكهربائية، فلا يحدث استقطاب. 4. مثال: الرابطة بين ذرتي كلور في جزيء Cl₂.

تلميح: تذكر متى تكون الرابطة التساهمية قطبية ومتى تكون غير قطبية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما اسم المجموعة ١٧ من الجدول الدوري؟

• أ) الغازات النبيلة.
• ب) الفلزات القلوية.
• ج) الفلزات الانتقالية.
• د) الهالوجينات.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: الهالوجينات.

الشرح: 1. تُصنف مجموعات الجدول الدوري بناءً على خواصها. 2. عناصر المجموعة 17 هي الفلور، الكلور، البروم، اليود، الأستاتين. 3. تُعرف هذه المجموعة بقدرتها على تكوين الأملاح مع الفلزات. 4. كلمة 'هالوجين' تعني 'مُكون الملح'.

تلميح: تذكر الأسماء الشائعة للمجموعات الرئيسية في الجدول الدوري.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

اذكر اختلافين بين الإلكترونات التي تدور حول النواة والكواكب التي تدور حول الشمس.

• أ) الإلكترونات توجد في مناطق احتمالية (سحب إلكترونية) حول النواة، بينما الكواكب تدور في مدارات محددة حول الشمس؛ كما أن قوة التجاذب الكهروستاتيكي تربط الإلكترونات بالنواة، بينما قوة الجاذبية تربط الكواكب بالشمس.
• ب) الكواكب تدور في مدارات محددة والإلكترونات في مدارات ثابتة، وكلاهما بقوة جاذبية.
• ج) الإلكترونات تتحرك بحركة عشوائية تماماً دون أي ارتباط، بينما الكواكب تتبع مسارات ثابتة بقوة مغناطيسية.
• د) كلاهما يتحركان في مدارات دائرية بفعل قوة جاذبية تتناسب طردياً مع الكتلة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: الإلكترونات توجد في مناطق احتمالية (سحب إلكترونية) حول النواة، بينما الكواكب تدور في مدارات محددة حول الشمس؛ كما أن قوة التجاذب الكهروستاتيكي تربط الإلكترونات بالنواة، بينما قوة الجاذبية تربط الكواكب بالشمس.

الشرح: 1. المسار: الإلكترونات في سحب احتمالية (نموذج الكم)، الكواكب في مدارات ثابتة (نموذج كوكبي كلاسيكي). 2. القوة: الإلكترونات بقوى كهروستاتيكية (شحنات)، الكواكب بقوة الجاذبية (كتل).

تلميح: قارن بين وصف الحركة والقوى المؤثرة في كل من النظامين.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما عائلة العناصر التي كانت معروفة باسم الغازات الخاملة؟ ولم تم تغيير هذا الاسم؟

• أ) الفلزات القلوية الترابية. لم يتم تغيير اسمها، وهي تشير إلى عناصر المجموعة الثانية.
• ب) الهالوجينات. تم تغيير الاسم لأنها شديدة التفاعل ولا يمكن حفظها بسهولة.
• ج) الغازات النبيلة. تم تغيير الاسم لأنه تم اكتشاف أنها قادرة على تكوين مركبات كيميائية تحت ظروف معينة (مثل مركبات الزينون)، مما دحض فكرة أنها 'خاملة' تماماً.
• د) الغازات النادرة. تم تغيير الاسم لأنها وجد أنها موجودة بكثرة في الغلاف الجوي.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: الغازات النبيلة. تم تغيير الاسم لأنه تم اكتشاف أنها قادرة على تكوين مركبات كيميائية تحت ظروف معينة (مثل مركبات الزينون)، مما دحض فكرة أنها 'خاملة' تماماً.

الشرح: 1. الاسم القديم: الغازات الخاملة (المجموعة 18). 2. سبب التسمية القديمة: اعتُقد أنها لا تتفاعل أبداً. 3. الاكتشاف: في 1962، تم تحضير أول مركب للزينون (XePtF₆). 4. الاسم الجديد: الغازات النبيلة. 5. سبب التغيير: 'نبيلة' تشير لقلة التفاعل لا لعدمه.

تلميح: تذكر المجموعة التي تتميز باستقرارها الكيميائي وما حدث لاكتشاف مركباتها.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

إذا تغير حجم المادة ولم تتغير أي خاصية أخرى لها، فهل يعد هذا تغيراً فيزيائياً أم تغيراً كيميائياً؟

• أ) تغيّر فيزيائي.
• ب) تغير كيميائي.
• ج) تغير نووي.
• د) تغير عضوي.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: تغيّر فيزيائي.

الشرح: 1. التغير الفيزيائي هو تغير في الخواص الفيزيائية للمادة (مثل الحجم، الشكل، الحالة) دون تغير في هويتها أو تركيبها الكيميائي. 2. التغير الكيميائي هو تغير ينتج عنه مواد جديدة بخصائص وتركيب مختلف. 3. بما أن حجم المادة فقط تغير ولم تتغير أي خواص أخرى (مثل التركيب)، فهو تغير فيزيائي.

تلميح: تذكر الفرق بين التغيرات التي تغير هوية المادة وتلك التي لا تغيرها.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

عند مزج محلولين من كلوريد الكالسيوم CaCl₂ ونترات الفضة AgNO₃ معاً، تنتج نترات الكالسيوم Ca(NO₃)₂ وراسب أبيض. ما الصيغة الكيميائية لهذا الراسب؟ (المعادلة: CaCl₂ + 2AgNO₃ → 2 ______ + Ca(NO₃)₂)

• أ) CaNO₃
• ب) AgCl
• ج) Ag(NO₃)₂
• د) Ag₂Cl

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: AgCl

الشرح: 1. التفاعل هو إحلال مزدوج: يتبادل الأيونات الموجبة والسالبة. 2. أيونات المتفاعلات: $Ca^{2+}$, $Cl^{-}$, $Ag^{+}$, $NO_3^{-}$. 3. المنتجات المحتملة: $Ca(NO_3)_2$ (معطى) و $AgCl$. 4. حسب قواعد الذوبانية، $AgCl$ راسب أبيض غير ذائب في الماء. 5. لذا، الراسب هو $AgCl$.

تلميح: استخدم قانون حفظ الكتلة وقواعد الذوبانية لتحديد المركب الناتج غير الذائب.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

كيف يؤثر الاختلاف في حركة الذرات عند درجتي حرارة مختلفتين في سرعة التفاعلات الكيميائية؟

• أ) زيادة درجة الحرارة تزيد من حركة الذرات والتصادمات الفعالة، مما يزيد سرعة التفاعل.
• ب) انخفاض درجة الحرارة يزيد من حركة الذرات وعدد التصادمات، مما يزيد سرعة التفاعل.
• ج) لا تؤثر حركة الذرات على سرعة التفاعلات الكيميائية بشكل مباشر.
• د) تزداد سرعة التفاعل فقط إذا كانت المواد المتفاعلة في حالة غازية بغض النظر عن الحرارة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: زيادة درجة الحرارة تزيد من حركة الذرات والتصادمات الفعالة، مما يزيد سرعة التفاعل.

الشرح: 1. عند زيادة درجة الحرارة، تزداد الطاقة الحركية للذرات والجزيئات. 2. تتحرك الجسيمات بسرعة أكبر، مما يزيد من عدد التصادمات بينها. 3. تزداد نسبة التصادمات التي تمتلك طاقة كافية (طاقة التنشيط) لتكوين نواتج. 4. بالتالي، يزداد عدد التصادمات الفعالة وتزداد سرعة التفاعل الكيميائي.

تلميح: اربط حركة الجسيمات بنظرية التصادمات والطاقة اللازمة لحدوث التفاعل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

هل طاقة التنشيط ضرورية للتفاعلات الطاردة للطاقة؟

• أ) نعم، طاقة التنشيط ضرورية لبدء التفاعل وكسر الروابط القديمة.
• ب) لا، التفاعلات الطاردة للطاقة لا تحتاج إلى طاقة تنشيط لأنها تنتج طاقة.
• ج) نعم، لكن فقط إذا كانت درجة الحرارة الأولية منخفضة جداً.
• د) لا، لأنها تحدث تلقائيًا بمجرد خلط المواد المتفاعلة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: نعم، طاقة التنشيط ضرورية لبدء التفاعل وكسر الروابط القديمة.

الشرح: 1. طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل. 2. حتى في التفاعلات الطاردة للطاقة، يجب أولاً كسر الروابط في المواد المتفاعلة وهذا يتطلب طاقة. 3. بعد كسر الروابط وتكوين روابط جديدة، تنطلق طاقة أكبر من الطاقة الممتصة لكسر الروابط، مما يجعل التفاعل طاردًا صافيًا للطاقة. 4. بدون طاقة التنشيط، قد لا يبدأ التفاعل على الإطلاق.

تلميح: فكر في الحاجة إلى 'شرارة' لبدء الاحتراق، حتى لو كان الاحتراق طاردًا للطاقة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط