ماجد طه 0 Report post Posted January 4, 2007 المادة من وجهة نظر علم الكيمياء إن أية مادة في الكــــــون إما أن تكون عنصرا ً ( Element ) أو أن تكون مركبا ً ( Compound ) والعنصر هو المادة التي لا يمكن تحليلها إلى مواد أبســـــط منها فكل ذراته من نوع واحد فقط , أما المركب فهو المادة التي تتكون من إتحاد عدد من الذرات المختلفة لتكون ما يســــمى الجزيئات Molecules ) ) . مثال ذلك : يحتوي معدن النحاس الذي رمزه الكيميائي ( Cu ) على ذرات النحاس فقط , وكذلك معدن اليورانيوم ورمزه ( U ) يحتوي على ذرات اليورانيوم فقط , وعليه يعتبر النحاس واليورانيوم عناصر أو مواد بسيطة . بينما يعتبر جزيئ الماء ( H2O ) الذي يتكون من إتحاد الهيدروجين والأكسجين بنسبة 2 : 1 أو جزيئ النشــــــادر المكون من إتــحاد 3 ذرات هيدروجين مع ذرة نتروجين . أو جزيئ ثاني أكسـيد الكــربون ( CO2 ) والذي يتكــــــون من إتحاد 2 ذرة أكسـجين مع ذرة كربون . أو الجزيئات التي تتضمن سلاسل كربونية كالبوتان مركبات . وبالتالي يمكن القول بأن المواد البسيطة تتألف من عنصر واحد , والمواد المركبة تتألف من عدة عناصر كيميائية وأن عناصر الكون مكونة من 92 عنصر طبيعي مكتشف وقد زاد العدد إلى 106 عناصر ثم مؤخراً قد وصل إلى 109عناصر تم الحصول عليها معملياً بواسطة التفاعلات النووية , وهذه العناصر تختلف عن بعضها بالخواص الكيميائية والفيزيائية والنووية , ومن هنا ظهرت الحاجة إلى تصنيف العناصر وإيجاد قانون ينظم خواصها ويسهّل دراستها نظراً لكبر عددها واختلاف خواصها . جدول التصنيف الدوري للعناصر الكيميائية إحدى المحاولات الأولى كانت بوضع زمرة مكونة من ثلاثة عناصر تُظهر خواص كيميائية متشابهة وقد زادت بعد عام 1860 إمكانية التعيين الدقيق للأوزان الذرية للعناصر , فظهرت إمكانية ترتيبها بحسب زيادة وزنها الذري , إلى أن ظهر الجدول الدوري الأول والذي دعي باسم واضعه وهو العالم الروسي ( مندلييف ) والتي كان عدد العناصر المعروفة آنذاك 60 عنصراً . ثم اقترحت في النصف الثاني من القرن العشرين أشكالاً كثيرة للجدول الدوري تعتمد جميعها على ترتيب العناصر بحسب زيادة وزنها الذري . ولكي تكون الذرة متعادلة كهربائياً فلا بد من أن يكون عدد بروتوناتها في النواة مساوياً لعدد الإلكترونات التي تسبح حول هذه النواة , ولبيان ذلك سنذكر بعض الأمثلة ونأخذ أولاَ الهيدروجين . إن الهيدروجين (Hydrogen ) ورمزه الكيميائي (H) يــحتل المركز الأول في جــــدول التـــصنيف الدوري فذرة الـــهيدروجين تــحتوي على بـروتون واحـد فقط يكوّن النـــــواة ويسبح حوله إلكــــــــــترون واحد فقط لذلك فذرة الهيـــــدروجين هي أبســــــــط الذرات وهي الـــذرة الوحــيدة بين كل أنواع الذرات التي لا تــحتوي نواتها على نيوترونات لذلك إذا ذكرنا نواة الـهيدروجين فإننا نعني أيضا البروتون ولهذا السبب أيضاً يطلق على ذرة الهيدروجين اسم ( البروتونيوم ) . ثم يأتي بعد ذلك الهليوم ( Helium ) ورمزه( He ) الذي يحتــل المركز الثاني في جدول التصنيف الدوري , وتحتوي نواته على بروتونين ونيترونين ويسبح حول هذه النواة إلكترونان. وإذا ذهبنــــا إلى العنصر الذي يحـــتل المركز الــثالث في الجـــــدول الدوري نجده الليثيوم( Lithium ) ورمزه ( Li ) وهو من الفلزات القوية وتحتوي نواته على ثلاثة بروتونات وثلاثة نيوترونات ويســـــبح حولها ثلاثة إلكترونات . وإذا أخذنا العنصر الرابع وهو البيريليوم (Berilium ) ورمزه ( Be ) نجد أن نــــواته تحتــــوي على أربعة بروتونات وأربعة نيترونات ويسبح حولها أربعة إلكترونات . أما اليورانيوم الذي يهمنا بصورة خاصة , فإن ذرته تملك 92 إلكــترون تدور حول نواة تزن ما معدله 238 مرة نواة الهيدروجين وفي كل الحالات يكون مجموع شحنات الإلكــترونات السالبة موازياً تماماً لشحنة النواة الموجبة أي أن الذرة ككل تبقى متعادلة كهربائيا . ونلاحظ أن ترتيب العناصر في الجدول الدوري يتصاعد بزيادة بروتون واحد لكل عنصر عن العنصر الذي يسبقه , حتى نصل إلى اليورانيوم الذي يحتل المركز 92 في الجدول الدوري حيث نجد أن نواته تحــــــتوي على 92 بروتوناً , وعلى هذا نجد أن عدد البروتونات في نواة أي عنصر هو الذي يحـــــــــدد هوية ذلك العنصر , ذلك أنه لا يوجد في الطبيعة عنصران مختلفان يحملان نفس عدد البروتونات في النــــــــــواة . ويطلق على عدد البروتونات في النواة اسم ( العدد الذري ATOMIC NUMBER ) . فإذا تـــــــغير هذا الرقم فإن هوية العنصر تتغير إلى العنصر المقابل للرقم الجديـــــــــــــد , وسنأتي في مشاركات لاحقة على بعض التفـــــــــاعلات النـــــــــووية التي تؤدي إلى تحول عنصر إلى آخر مثل الثوريوم ذي الرقم الذري 90 إلى اليورانيوم ذي الرقم الذري 92 عندما تزداد البروتونات في نواته بمقدار 2 بروتون . ومع التصاعد في الجدول الدوري للرقم الذري نجد أن عدد النيوترونات يساوي عدد البروتونات في أنوية العناصر إبتداءاً من الهليوم العنصر رقم 2 إلى العنصر رقم 8 وهو الأكسجين , حيث تحتوي نواته على 8 بروتونات و 8 نيترونات , ولكن بعد الأكسجين نجد أن عدد النيوترونات يزيد عن عدد البروتونات بمقدار يتزايد مع الرقم الذري حتى يصل إلى 146 بروتون في نواة اليورانيوم 238 , وبالتالي فإن : مجموع عدد البروتونات و النيترونات تشكل كتلة الذرة إذا ما أهملنا كتلة الإلكترونات الصغيرة جداً ونسمي هذا المجموع بـ ( الوزن الذري ATOMIC WEIGHT ) . ولتوضيح هذا الأمر نأخذ ذرة الهيدروجين فهي تتكون من بروتون واحد فقط في النواة , وإلكترون واحد فقط يسبح حولها وبذلك يكون العدد الذري للهيدروجين = 1 , والوزن الذري أيضاً = 1 . وفي ذرة الأكسجين تحتوي النواة على 8 بروتونات و 8 نيوترونات ويسبح حولها 8 إلكترونات ولهذا يكون الرقم الذري للأكسجين هو 8 , والوزن الذري له = 16 . أما ذرة اليورانيوم فإن نواتها تحتوي على 92 بروتون و 146 نيوترون ويسبح حولها 92 إلكترون ولهذا فالرقم الذري لليورانيوم هو 92 بينما وزنه الذري = 92 + 146 = 238 . ومن الأمور الشائعة في العناصر أن بعض الأنوية تحتوي على عدد أكبر أو أقل قليلاًَ من النيوترونات من العدد الموجود في معظم ذرات العنصر , فنواة الأكسجين تحتوي على 8 بروتونات و8 نيترونات ووزنها الذري 16 وهذا هو الشائع , ومع ذلك توجد بعض ذرات الأكسجين التي تحتوي في نواتها على 10 نيوترونات بدلاً من 8 , وبهذا يصبح وزنها الذري 18 وليس 16 , ولذلك يقال أن للأكسجين نظيرين ( Isotopes ) أحدهما هو الأكسجين 16 O وهو الشائع , والآخر يسمى الأكسجين 18 O وهو قليل ويشكل حوالي 2% من مجموع ذرات الأكسجين , والفرق الوحيد بين هذين النظيرين أن أحدهما أثقل من الآخر بمقدار ضئيل . كذلك للكلور يوجد نظيرين هما الكلور Cl35 بنسبة 75,4% و الكلور Cl37 بنسبة 24,6% وللهيدروجين 3 نظائر الهيدروجين H1 والهيدروجين الثقيل الديتيريوم H2 والهيدروجين المشع التيريتيوم H3 . وللكربون يوجد له عدة نظائر الكربون العادي C12 ونظير الكربون C13 والكربون المشع C14 . وجميع العناصر لها نظائر إما واحد أو أكثر , بيد أن أحد هذه النظائر هو الذي يشكل الغالبية العظمى للعنصر ولهذا نجد أن الأوزان الذرية للعناصر المذكورة في الجدول الدوري ليست أعداداً صحيحة والسبب في ذلك هو أن الوزن الذري الذي تم تعيينه عملياً هو المتوسط الحسابي للأوزان الذرية للنظائر المختلفة للعنصر الواحد حسب نسبة شيوعها في الطبيعة وليس معملياً . وبالتالي فالنظائر لعنصر ما تتشابه مع بعضها بالخواص الكيميائية , وتختلف بالخواص الفيزيائية . التفاعل الكيميائي التفاعل الكيميائي هو إلتحام أو إتحاد العناصر الكيميائية ( الذرات ) لتكوين المركبات , أو تفكك المركبات إلى عناصرها ينتج عنه تحرير أو امتصاص للطاقة . وهذه التفاعلات تتم عن طريق تشكيل أو تفكيك للروابط الكيميائية فيما بين الذرات المتفاعلة بواسطة الإلكترونات السطحية فقط , ولا تشترك فيها النواة ولا تتأثر بها إطلاقا ً . ويمكن التمييز بين التفاعلات الكيميائية من ناحية الحرارة تحديداً إلى نوعين هما : 1ـ التفاعلات الطاردة للحرارة ( Exothermic-Reactions ) , وذلك لأن كمية الطاقة الحرارية في المواد الداخلة في التفاعل أكبر منها في نواتج التفاعل , وهذا الفرق يظهر على هيئة طاقة حرارية منبعثة من نواتج التفاعل . مثل تفاعل معدن الصوديوم مع الماء أو تفاعلات الحموض المركزة مع المعادن . 2ـ التفاعلات الماصة للحرارة ( Endothermic-Reactions ) , أي التي تحتاج إلى إمدادها بالحرارة لكي تتفاعل وذلك لأن كمية الحرارة الكامنة في نواتج التفاعل أكبر من الحرارة الكامنة في المواد المتفاعلة مثل تفاعلات تشكيل المركبات العضوية. بالإضافة إلى أنواع عديدة من التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن نذكر منها : - تفاعلات تشكيل الحموض - تفاعلات تشكيل الأسس - تفاعلات تشكيل الأملاح - تفاعلات الإماهة - تفاعلات الأكسدة والإرجاع ومن خصائص التفاعلات الكيميائية أن كتلة المواد المتفاعلة تساوي كتلة المواد الناتجة عن التفاعل تطبيقاً لقانون حفظ المادة والذي ينص ( على أن المادة لاتنعدم ولا تأتي من عدم ) ولكنها فقط تتغير من صورة إلى أخرى . وكذلك الأمر نفسه يقال عن الطاقة فهي أيضاً لا تنعدم ولا تأتي من عدم ولكنها تتحول من صورة إلى أخرى فلو أننا حسبنا كمية الطاقة المختزنة في المواد المتفاعلة لأي تفاعل طارد للحرارة لوجدناها مساوية تماماً للطاقة المختزنة في المواد الناتجة عن التفاعل مضافاً إليها الحرارة المنبعثة والعكس صحيح . . 1A + 1 B ---------> 2 AB + Energy 1A + 1 B <--------- 2 AB + Energy لكن كمية الطاقة المتحررة من التفاعلات الكيميائية تعتبر ضئيلة جداً إذا ما قورنت بكمية الطاقة المتحررة من التفاعلات النووية وهذا عائد طبعاً لكمية الطاقة المختزنة أصلاً في الروابط الكيميائية بين فيما بين الإلكترونات للمادة والتي تتحرر فيما يعرف بتفاعلات تحرير الطاقة بالإحتراق وهي تفاعلات كيميائية كما أسلفنا , بينما نجد أن القوى النووية الرابطة فيما بين نيوكليونات نواة الذرة تختزن كميات هائلة من الطاقة نظراً لأنها تمثل جوهر المادة وتتحرر هذه الطاقة فيما يعرف بالتفاعلات النووية . ........يتبع email : www.majid@mail2night.com Share this post Link to post Share on other sites
