التغيرات الكيميائيه
الدرس الأول
التغيرات الكيميائية
أنظر وأتساءل
الصدأ تغير كيميائي يغير لون الفلز وتركيبه. هذا القارب المصنوع من مادة فلزية كان في وقت ما لامعًا وأملس ومتينًا، إلا أنه فقد لونه، وأصبح هشًّا سهل الكسر. ما سبب هذا التغير؟
أستكشف
ماذا يحدث لكتلة المواد المتفاعلة عندما يصدأ الفلز؟
أكون فرضية
أتوقع ماذا يحدث لكتلة المواد المتفاعلة كيميائيًّا بعد التفاعل. ترى هل تتغير كتلتها؟ أكتب جوابي في صورة فرضية كالآتي:
"عندما يتفاعل الصوف الفولاذي «سلك تنظيف الأواني» مع الهواء فإن كتلة المواد الناتجة عن التفاعل ...."
أحتاج إلى:
صوف فولاذي «سلك تنظيف الأواني»
عدسة مكبرة
كأس زجاجية
خل
ماء
كيس بلاستيكي قابل للغلق
ميزان
كتل جرامية
قفازات يدوية
نظارات وقاية
أختبر فرضيتي
الخطوات:
- ألاحظ. أكون حذرًا. ألبس القفازات، ثم أضع على قطعة الصوف الفولاذي. أنظر من قرب إلى الصوف الفولاذي باستخدام العدسة المكبرة، وأصف خصائصه.
- أغمر الصوف الفولاذي في كوب زجاجي يحتوي على خل مدة دقيقتين، ثم أخرجه وأعصره من الخل. أغمر الصوف الفولاذي في الماء وأخرجه، ثم أعصره، وأضعه رطبًا داخل الكيس البلاستيكي الشفاف، وأخرج الهواء من الكيس قبل إغلاقه.
- أقيس. أستخدم الميزان لقياس كتلة الكيس الممتلئ، وأكتب قائمة بجميع محتويات الكيس، وأسجل كتلته.
- أجرب. أضع الكيس المغلق جانبًا مدة من الزمن يحددها معلمي.
- بعد انقضاء المدة التي حددها معلمي أقيس كتلة الكيس الممتلئ.
أستخلص النتائج
- أفسر البيانات. هل تغيرت كتلة الكيس ومحتوياته؟ لماذا كان مهمًّا أن أكون دقيقًا في الكيس مغلقًا حتى بعد أخذ قياساتي؟
- أستنتج. أكون حذرًا. أستخدم العدسة المكبرة، وأنظر إلى ما داخله. هل محتويات الكيس لها الخصائص نفسها التي لاحظتها من قبل؟
- أفسر البيانات. أستخلص النتائج بالاعتماد على تجربتي هذه. آخذ في الحسبان كتلة المواد في الكيس وخصائصها قبل التجربة وبعدها. ماذا أستنتج؟
أستكشف أكثر
هل تتغير الكتلة في تجارب أخرى ينتج فيها مركبات جديدة؟ أجرب باستخدام فلز آخر لاختبار توقعي، وأشارك زملائي في الصف في نتائجي.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف تتغير المادة كيميائيًّا؟
المفردات
التغيرات الفيزيائية
الذرات
الرابطة الكيميائية
التغير الكيميائي
الطاقة
المواد المتفاعلة
المواد الناتجة
المعادلة الكيميائية
التفاعل الطارد للطاقة
التفاعل الماص للطاقة
مهارة القراءة
السبب والنتيجة
السبب | النتيجة
ما التغيرات الكيميائية؟
عرفت أن التغيرات الفيزيائية لا ينتج عنها مواد جديدة. فخلط السكر مع الماء مثلًا يغير بعض الخصائص الفيزيائية لكليهما الذائبين، ومع ذلك لا تتكون مواد جديدة عند خلطهما. فإذا كانت التغيرات الفيزيائية لا تنتج مواد جديدة، فكيف تتكون المواد الجديدة إذن؟
تتكون المواد من ذرات مرتبطة معًا. وعندما ترتبط ذرات مع ذرات أخرى تتكون الرابطة الكيميائية. والرابطة الكيميائية قوة تجعل الذرات تترابط معًا. إن تكوين هذه الروابط أو تفككها يغير الخصائص الكيميائية للمادة. ومع الإبقاء على الفحم المشتعل فإن المادة المتفاعلة تكون من ذرات الكربون والأكسجين، وعندما يحترق الفحم فإن جزيئات الأكسجين من ذرات الهواء ترتبط مع ذرات الكربون مكوّنة جزيئات جديدة من ثاني أكسيد الكربون، الذي يختلف في خصائصه عن كلٍّ من الكربون والأكسجين.
إذن التغير الكيميائي تغير ينتج عنه مواد جديدة، لها خصائص كيميائية تختلف عن خصائص المواد الأصلية. ويمكن ملاحظة بعض العلامات التي قد تدل على حدوث التغير الكيميائي، ومنها تغير اللون، وتصاعد الغازات، وانطلاق الحرارة أو الضوء. ولكن بعض هذه العلامات قد تظهر دون حدوث تغير كيميائي، ومن ذلك تغير لون الماء عند إضافة ملونات الطعام. وتغير اللون في هذه الحالة لا يدل على حدوث تغير كيميائي؛ لأن ملون الطعام والماء خليط، ويمكن أن ينفصل أحدهما عن الآخر بالتبخر أو التقطير.
التغير الكيميائي
عندما يحترق الفحم النباتي تتكون روابط كيميائية جديدة بين ذرات الكربون والأكسجين، وينتج جزيئات غاز ثاني أكسيد الكربون «CO₂».
وصف التغيرات الكيميائية
التغيرات الكيميائية جزء من حياتنا اليومية؛ فهي تمكن أجسامنا من القيام بوظائفها، وتزود وسائل المواصلات بالطاقة اللازمة لتحريكها، وتغير لون أوراق الشجر. إن خبز العجين، وقلي البيض، وهضم الطعام جميعها تغيرات كيميائية.
يستعمل العلماء مصطلح التفاعل الكيميائي للتعبير عن التغير الكيميائي. يتكون التفاعل الكيميائي من جزأين، مواد موجودة قبل حدوث التغير الكيميائي هي المواد المتفاعلة، ومواد تنتج عن التغير الكيميائي هي المواد الناتجة. يوصف التفاعل الكيميائي بصورة رمزية باستخدام المعادلة الكيميائية، حيث تستعمل المعادلة الكيميائية الحروف والأرقام للدلالة على كميات المواد المتفاعلة والمواد الناتجة التي يعبر عنها التفاعل الكيميائي. ويفصل السهم في المعادلة الكيميائية بين المواد المتفاعلة جهة ذيل السهم والمواد الناتجة جهة رأس السهم. والذرات نفسها موجودة على جانبي السهم.
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
2 جزيء ماء + 2 ذرة صوديوم → 2 جزيء هيدروكسيد الصوديوم + جزيء هيدروجين
تتكون المواد المتفاعلة والمواد الناتجة من ذرات العناصر نفسها، ولكن أعيد ترتيبها وطريقة ترابطها. وهناك أعداد ذرات متساوية لكل عنصر على جانبي السهم. وهذا يعني أن المعادلة الكيميائية موزونة، ويطلق العلماء على هذا القانون قانون حفظ الكتلة. وبناءً على هذا القانون فإن المادة لا تفنى ولا تستحدث خلال التفاعل الكيميائي، وإنما تتحول من شكل إلى آخر؛ فجميع الذرات الموجودة قبل التفاعل هي نفسها موجودة بعد انتهاء التفاعل، ولكنها ارتبطت مع ذرات أخرى بطرائق مختلفة أو انفصلت عنها لتكوّن مواد جديدة تختلف عن المواد المتفاعلة.
التفاعل الكيميائي
ماء
هيدروجين
صوديوم
هيدروكسيد الصوديوم
أقرأ الصورة
ما بعض الدلائل التي تشير إلى التغير الكيميائي؟
إرشاد: ما الدلائل التي أراها بحيث تشير إلى تكون مواد جديدة؟
ترتبط O مع ذرتي H ليكوّن الماء H₂O. أما عندما يرتبط O مع ذرة C فالنسبة في جزيء ثاني أكسيد الكربون CO₂.
أختبر نفسي
السبب والنتيجة. في المعادلة الكيميائية، ماذا يظهر جهة ذيل السهم وجهة رأس السهم؟
التفكير الناقد. إذا كانت المواد المتفاعلة في التغير الكيميائي تحتوي على ثلاثة عناصر فماذا يمكن أن تتوقع للمواد الناتجة؟
ما التفاعلات الكيميائية؟
هناك ثلاثة أنواع رئيسة من التفاعلات الكيميائية. النوع الأول تفاعل الاتحاد، ويحدث عندما ترتبط عناصر معًا لتكوين تراكيب جديدة. ويستخدم تفاعل الاتحاد في الصناعة وإنتاج المواد الكيميائية عامة.
النوع الثاني تفاعل التحلل الكيميائي، وهو عكس تفاعل الاتحاد الكيميائي. وفي هذه الحالة تتفكك مركبات معقدة إلى مواد أبسط منها. وتحدث تفاعلات التحلل في أجسامنا يوميًا. وعندما تحلل الخلايا أجزاء الطعام فإنها تقوم بتفاعل تحلل كيميائي.
والنوع الثالث هو تفاعل الإحلال الذي يحدث عندما تتبادل العناصر أو الجزيئات أماكنها، حيث يحل أحد العناصر أو الجزيئات محل آخر، مكونًا مركبين أو عنصرًا جديدًا.
ومن الأمثلة على ذلك تفاعل حمض هيدروكلوريك مع هيدروكسيد الصوديوم لتكوين الماء وكلوريد الصوديوم «ملح الطعام»، وتكتب المعادلة الكيميائية بالطريقة الآتية:
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
حمض هيدروكلوريك + هيدروكسيد الصوديوم → كلوريد الصوديوم + ماء
سرعة التفاعلات الكيميائية
تعتمد سرعة التفاعل الكيميائي على عدة عوامل، من أهمها درجة الحرارة، والتركيز، والضغط. فزيادة درجة الحرارة تسبب زيادة سرعة حركة الجزيئات.
ونتيجة لهذه الزيادة في سرعة الحركة فإن احتمال تصادم ذرات المواد المتفاعلة معًا لتكوين الروابط الكيميائية يصبح أكبر، ويصبح لدى الجزيئات طاقة أكبر تستعملها لكسر أو فك الروابط الكيميائية الموجودة.
إن زيادة التركيز أي زيادة كمية المواد المتفاعلة في المحلول تعني زيادة احتمال اتصال الجزيئات معًا لتشكل الروابط الكيميائية.
كما أن زيادة الضغط تجبر أكبر عدد من الجزيئات على التجمع في مساحة صغيرة، وتزيد من سرعة اتصال الجزيئات معًا، بالإضافة إلى أن مقدار مساحة سطح المواد المتفاعلة الصلبة هو عامل آخر يؤثر في سرعة التفاعل الكيميائي؛ فكلما كانت مساحة السطح أكبر حدث التفاعل أسرع.
أنواع التفاعلات
تفاعل الاتحاد
مواد متفاعلة
A
B
مواد ناتجة
AB
2Fe + O₂ → 2FeO
يتفاعل الحديد أو مركباته لإنتاج صدأ جديد، وهنا تتحد ذرات الحديد مع جزيئات الأكسجين لإنتاج أكسيد الحديد أو الصدأ.
تفاعل التحلل
مواد متفاعلة
AB
مواد ناتجة
A
B
H₂CO₃ → CO₂ + H₂O
يتحلل مركب إلى مادتين أو أكثر أبسط في التركيب. حمض فقاعات الغاز في المشروبات الغازية هو مواد ناتجة عن تفاعلات تحلل، مثل تحلل حمض الكربونيك هنا.
نشاط
سرعة التفاعل الكيميائي
- أيهما يتفاعل في الماء أسرع: قرص صحيح فوار من دواء مضاد للحموضة، أم قرص مطحون؟ أختبر ذلك باستعمال قرص فوار صحيح وقرص مطحون، وأضعهما في كأسين متشابهتين تمامًا، وأكتب اسميهما «صحيح» و«مطحون» على الكأسين.
- أستعمل المتغيرات. أصب كميات متساوية من الماء في كؤوس التجربة نفسها، ثم أضع في كأس أحد الأقراص. أطحن أحد الأقراص على ورقة، وأحرص ألا أفقد أي جزء من المكونات.
- أجرب. أضيف في الوقت نفسه قرصًا مضادًّا للحموضة صحيحًا إلى الكأس المكتوب عليها «صحيح»، والقرص الآخر المطحون إلى الكأس المكتوب عليها «مطحون».
- ألاحظ. في أي الكأسين يبدأ التفاعل أولًا، وينتهي أولًا؟ أي الكأسين كان التفاعل فيها سريعًا؟
- أستنتج. ما المتغير الذي اختبرته؟ وكيف أثر هذا المتغير في سرعة التفاعل الكيميائي؟
أختبر نفسي
السبب والنتيجة. ما الذي يسبب زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية؟
التفكير الناقد. عندما يسود فلز الفضة Ag النقي يتكون كبريتيد الفضة Ag₂S. اعتمادًا على هذا الوصف، ما نوع هذا التفاعل؟ أوضح إجابتي.
تفاعل الإحلال
مادة متفاعلة
A
BX
مواد ناتجة
AX
B
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
في تفاعل آخر، مركب في هذه الحالة يحل الخارصين محل الهيدروجين في مركب حمض الهيدروكلوريك لتكوين كلوريد الخارصين وغاز الهيدروجين.
ما التفاعلات الماصة للطاقة؟ وما التفاعلات الطاردة للطاقة؟
ماذا أدل حدوث التفاعل الكيميائي التي تظهر في الصورة المجاورة؟ إن الشعاع الذي يظهر في الصورة المجاورة ينتج ضوءًا وكمية من الحرارة أثناء تقطيع الفلز. ينتج شعاع الشعلة عن تفاعل غازين معًا، والغازان محفوظان في صهاريج رفيعة يشتعلان بنار بعد إشعاله، وتعطي التفاعل بينهما الكثير من الطاقة في صورة ضوء وحرارة في فترة زمنية قصيرة. هذا النوع من التفاعلات التي تطلق الطاقة يسمى التفاعلات الطاردة للطاقة. وتستمر هذه التفاعلات في إطلاق الطاقة لحظة بدءها حتى تتوقف. وبعض التفاعلات تطلق طاقة بكميات قليلة خلال فترة زمنية طويلة. وهناك تفاعلات تحتاج إلى مصدر طاقة، تسمى التفاعلات الماصة للطاقة.
وتتطلب التفاعلات الماصة للطاقة توافر مصدر طاقة مستمر ليستمر التفاعل. وإذا توقف هذا المصدر عن تزويد التفاعل بالطاقة فإن التفاعل يتوقف فورًا. وعملية البناء الضوئي في النباتات مثال على التفاعلات الماصة للحرارة، وهي لا تحدث دون تزويدها بطاقة من مصدر ضوئي.
تطلق التفاعلات الطاردة للطاقة طاقة حرارية، مثل حرارة هذا المشعل الكيميائي الذي يستخدم في اللحام.
التفاعلات الماصة للطاقة والطاردة لها
أقرأ الصورة
أي التفاعلين في الصورة تفاعل ماص للطاقة؟
إرشاد: أفكر في التفاعل الذي يحتاج إلى مصدر طاقة.
أختبر نفسي
السبب والنتيجة. ماذا يمكن أن يحدث إذا تم تبريد الحيز الذي يتم فيه تفاعل ماص للطاقة بشكل ملحوظ إذا كانت الطاقة اللازمة للتفاعل حرارة؟
التفكير الناقد. خلط محلولان عند درجة حرارة الغرفة، قد حققا مركبات، وبدأت فقاعات غاز وأرتفعت حرارتها. ما نوع التفاعل الذي حدث؟
مراجعة الدرس
ملخص مصور
التغيرات الكيميائية تشمل التغيرات الكيميائية في تفكك روابط كيميائية وتكوينها.
الأنواع الثلاثة للتفاعلات الكيميائية هي: تفاعلات الاتحاد، والتحلل، والإحلال.
التفاعلات الطاردة للطاقة تطلق طاقة، والتفاعلات الماصة للطاقة تمتص طاقة.
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية كالتي في الشكل. أكمل فيها الجمل مبينًا ما تعلمته عن التغيرات الكيميائية.
التغيرات الكيميائية
تتضمن التغيرات الكيميائية ....
من دلائل التغير الكيميائي ....
التفاعل الماص للحرارة ....
أفكر وأتحدث وأكتب
- المفردات. المواد التي تنتج عن التغير الكيميائي تسمى ................
- السبب والنتيجة. عندما اتحدت مادتان معًا ارتفعت درجة الحرارة بمقدار 5 °س، ما الذي سبب هذا الارتفاع؟
- التفكير الناقد. لماذا يُعد صدأ الحديد مثالًا على التغير الكيميائي؟
- أختار الإجابة الصحيحة. أي مما يأتي مثال على تفاعلات التحلل؟
أ. تفاعل الحديد والأكسجين لتكوين أكسيد الحديد.
ب. تفاعل كلوريد الفضة والرصاص لتكوين كلوريد الرصاص والفضة.
ج. تكون ثاني أكسيد الكربون والماء من حمض الكربونيك.
د. تجمد الماء وتكوين الجليد.
- أختار الإجابة الصحيحة. أي مما يأتي ليس تغيرًا كيميائيًّا؟
أ. احتراق الخشب.
ب. تحول لون شريحة التفاح إلى البني عند تعرضها للهواء.
ج. تصبح رائحة البيض كريهة عندما يفسد.
د. اختلاط السكر بالماء.
- السؤال الأساسي. كيف تتغير المادة كيميائيًّا؟
العلوم والصحة
التغيرات الفيزيائية والكيميائية
يُعد الطعام قبل استخدام طاقته في أجسامنا. أكتب تقريرًا حول التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث من لحظة تناول حبة البرتقال إلى الاستفادة منها في الخلايا.
العلوم والرياضيات
أجد النسب
أجد نسب ذرات جميع العناصر في كل من المركبات الآتية:
HF, KCl, MgCl₂, CCl₄, H₂O.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.