الخواص والتغيرات الكيميائية
#
الدرس ٢: الخواص والتغيرات الكيميائية
في هذا الدرس
الأهداف
- تتعرف بعض الخواص الكيميائية للمواد.
- تحدد التغيرات الكيميائية.
- تصنف المادة تبعًا لخواصها الكيميائية.
- توضح قانون حفظ الكتلة.
الأهمية
تساعد معرفة الخواص الكيميائية على تحديد الفروق بين المواد والتمييز بينها.
مراجعة المفردات
الحرارة: صورة من صور الطاقة تنتقل من الجسم الساخن إلى الجسم البارد عند تلامسهما معًا.
المفردات الجديدة
- الخاصية الكيميائية.
- التغير الكيميائي.
- قانون حفظ الكتلة.
قابلية التغير
عندما تحرق قطعًا من الخشب لا يتبقى منها إلا كومة صغيرة من الرماد. فأين ذهب الخشب؟ وما الخاصية الموجودة في الخشب التي سببت هذا التغير؟
جميع الخواص التي درستها واستخدمتها في التصنيف في الدرس السابق هي خواص فيزيائية يمكن ملاحظتها بسهولة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن هناك عددًا من الخواص التي تتغير، فإن تركيب المادة الأصلي يبقى ثابتًا. ومن الواضح أن ما حدث في حالة احتراق الخشب شيء مختلف.
فبعض الخواص تشير إلى حدوث تغير في التركيب الأصلي للمادة؛ فالخاصية الكيميائية هي الخاصية التي تشير إلى ميل المادة لحدوث تغير في تركيبها الأصلي بفعل تفاعل كيميائي، مما ينتج مواد جديدة.
والشكل ٩ يوضح بعض خواص المواد التي يمكن ملاحظتها فقط عند حدوث تغير كيميائي فيها.
ماذا قرأت؟
إلى ماذا تشير الخاصية الكيميائية للمادة؟
الشكل ٩
أمثلة توضح بعض الخواص الكيميائية:
- اشتعال الماغنسيوم.
- تفاعل قرص الفوار مع الماء.
- تفاعل الحديد مع الأكسجين.
خواص كيميائية شائعة
ليس شرطًا أن تكون في المختبر لتشاهد التغيرات التي تحدث بسبب الخواص الكيميائية، وتسمى هذه التغيرات تغيرات كيميائية.
التغير الكيميائي: هو التغير الذي يحدث في تركيب المادة بسبب خواصها الكيميائية، وتنتج عنه مادة أو مواد جديدة.
فالنار المشتعلة في الخشب تنتج تغيرات كيميائية. فكيف يحدث ذلك؟
عندما يتعرض الأكسجين الموجود في الهواء للخشب، فتنتج مادة جديدة تسمى رمادًا. والخشب مادة قابلة للاحتراق، لذا تسمى هذه الخاصية الكيميائية قابلية الاشتعال أو الاحتراق.
ويوضع على بعض المواد تحذيرات لحفظها بعيدة عن الحرارة واللهب، بسبب قابليتها للاشتعال. وهناك مواد غير قابلة للاشتعال كالحجارة.
تفاعلات شائعة
تحدث تفاعلات كيميائية بين بعض المواد وبين أكسجين الهواء الجوي مكونة أكاسيد المادة أو العنصر.
فالحديد مثلًا يتفاعل مع أكسجين الهواء الجوي في وجود الماء مكونًا أكسيد الحديد، ويسمى الصدأ.
كما في الشكل ١٠، حيث تظهر بوابة حديدية وقد صدئت وتأكلت مع مرور الزمن.
كما تتفاعل مكونات بعض أنواع الفاكهة كالموز والتفاح مع أكسجين الهواء الجوي، فيصبح لونها بنيًا إذا قشرتها وتركتها معرضة للهواء.
كذلك تتفاعل بعض العناصر مع عناصر أخرى، وتظهر الصورة الوسطى فقدان الإناء الفضي بريقه ولمعانه بسبب تفاعل الفضة مع مواد في الهواء الجوي.
وتعد قابلية المواد للتفاعل مع الأكسجين أو الكبريت وغيرها من المواد مثالًا على الخواص الكيميائية للمادة.
الشكل ١٠
قد تحدث أنواع من التفاعلات مع الأكسجين:
- فالنحاس الممزوج يتحول إلى حالة لونه أخضر، وهي خليط من مركبات النحاس.
- بوابة حديدية تعرضت للصدأ.
- إناء فضي فقد بريقه ولمعانه.
إثراء العلوم والصحة: أبحاث الإنزيمات
اكتشف الباحثون إنزيمًا في الفواكه يعمل على إعطاء العصيرة اللون البني.
وهم يجرون تجارب يحاولون من خلالها إنتاج عنب يحتوي على مستوى قليل من هذا الإنزيم، بحيث لا يتحول العنب إلى اللون البني بسرعة.
الحرارة والضوء
يحدث كل من الضوء والحرارة تغيرات كيميائية في بعض المواد.
ولذلك تحفظ الفيتامينات في زجاجات بنية معتمة، والعصير الحجري يحدث فيه تغير كيميائي عند تعرضه للحرارة وينتج غاز ثاني أكسيد الكربون.
كذلك تعمل الكهرباء على إحداث تغيرات كيميائية في بعض المواد فتفككها؛ فالتحليل الكهربائي للماء يؤدي إلى الحصول على غازي الهيدروجين والأكسجين المكونين للماء.
تختلف التغيرات الكيميائية للمادة عن التغيرات الفيزيائية في أن الأولى تنتج مواد جديدة تختلف في خواصها عن خواص المواد الأصلية.
وبسبب التغيرات الكيميائية تستطيع العديد من الأشياء في الحياة، فالسكر مادة بلورات ناعمة بيضاء اللون، ولكن بتسخينه فوق لهب يتحول إلى مادة جديدة هي كراميل بني اللون.
كما يتفاعل السكر مع حمض الكبريتيك مكونًا مادة جديدة تختلف في خواصها كليًا عن الأصل. انظر الشكل ١١.
الشكل ١١
عندما يتفاعل السكر مع حمض الكبريتيك يحدث تغير كيميائي، ويتكون مادة جديدة، ويطلق غاز سام، ويبقى فقط الماء والكربون.
دلائل حدوث التغير
كيف تعرف أنك حصلت على مادة جديدة؟
هل فقط لأن فيها تبدو مختلفة، يمكنك أن تصف سلطة في السلطة الكيميائي وتضيف؟ ستبدو السلطة مختلفة، ولكن الحقيقة أنه لم يحدث لها تغير كيميائي.
يمكنك البحث عن دلائل عندما تريد معرفة إذا كانت مادة جديدة قد نتجت عن تغير كيميائي أم لا.
انظر إلى الكعكة في الشكل ١٢، عندما تخبر الكعك تكون فقاعات غاز، وهذه الفقاعات دليل على حدوث تغير كيميائي.
وعند النظر بدقة إلى قطعة الكعك تلاحظ الثقوب التي تركتها الفقاعات داخلها.
فالتغير الكيميائي الذي يحدث بسبب الحرارة يغير في طعم الأشياء ومظهرها، وهذا ما تلاحظه عند طبخ الأطعمة.
ومن الأدلة الأخرى على حدوث تغيرات كيميائية:
- إنتاج الحرارة.
- أو الضوء.
- أو تصاعد الغازات.
- أو التغير في اللون.
- أو الرائحة.
- أو حدوث الصوت.
أي من هذه الدلائل يمكنك سماعها أو رؤيتها أو رؤيتها عند حرق الخشب؟
الشكل ١٢
الدليل على حدوث التغير الكيميائي في قطعة الكعك هو وجود فقاعات غازية نتجت خلال عملية الخبز.
هل يمكن إعادة المادة إلى حالتها الأصلية قبل التغير؟
يمكنك تحديد ما إذا كان التغير فيزيائيًا أو كيميائيًا من خلال معرفة ما إذا كنت تستطيع الرجوع عن هذا التغير الذي حدث بطرق فيزيائية بسيطة، بحيث تعود المادة إلى حالتها الأولى أم لا.
إذا كان التغير فيزيائيًا يمكنك ذلك بسهولة؛ فمثلًا يمكنك تحويل حالة الزبدة المتجمدة إلى زبدة صلبة بوضعها في ثلاجة، وبعد تشكيل الصلصال كما في الشكل ١٣ لا يمكن إعادة طبخه مرة أخرى لإرجاعه إلى العلبة.
أما التغير الكيميائي فلا يمكن الرجوع عنه بطرق فيزيائية.
فمثلًا لا يمكن تحويل الرماد مرة أخرى إلى قطعة خشب، ولا تستطيع استخلاص البيضة من قطعة الكعك، وهل تستطيع استخلاص الطحين الأبيض أيضًا؟
الشكل ١٣
لا يمكن عكس التغير في شكل قطعة الصلصال بسهولة.
ماذا قرأت؟
أي أنواع التغيرات يمكن الرجوع عنها بسهولة؟
الجدول ١: أمثلة على الخواص الفيزيائية والكيميائية
| النوع | أمثلة |
| ----------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| الخواص الفيزيائية | اللون، الشكل، الطول، الكتلة، الحجم، الكثافة، الحالة، قابلية الطفو، المغناطيسية، درجة الانصهار، درجة الغليان، القابلية للطرق، وقابلية السحب. |
| الخواص الكيميائية | الاحتراق، التفاعل مع الأكسجين، القابلية للتفاعل بوجود الكهرباء أو الضوء أو الحرارة، أو غير ذلك. |
تجربة: مشاهدة الخميرة
الخطوات
- لاحظ مستخدمًا عدسة مكبرة، خميرة جافة موجودة في ملعقة كبيرة، ثم ارسم وصفًا ما تلاحظه.
- ضع الخميرة في ٥٠ مل من الماء الفاتر.
- قارن بين ما شاهدته في الخطوة الأولى وما شاهدته في الخطوة الثانية.
- أضف كمية قليلة من السكر إلى الماء والخميرة، ولاحظ ما يحدث خلال ١٥ دقيقة.
- سجل ملاحظاتك.
التحليل
- هل ظهرت مواد جديدة عند إضافة السكر للماء والخميرة؟ وضح ذلك.
- هل تعتقد أن هذا تغير فيزيائي أم كيميائي؟ وضح ذلك.
قانون حفظ الكتلة
إذا قارنت كتلة الرماد المتبقي بعد احتراق كمية من الخشب بكتلة ذلك الخشب، فإنك تجد أن كتلة الرماد أقل بكثير من كتلة الخشب.
فهل اختفى جزء من الكتلة خلال عملية الاحتراق؟ بعض الغازات حفظ الكتلة على أن مجموع كتل المواد الناتجة عن التفاعل الكيميائي يساوي دائمًا مجموع كتل المواد الأصلية المتفاعلة.
مجموع الكتل قبل التفاعل وبعده
إذا راقبت عملية احتراق الخشب بدقة، ترى أن قانون حفظ الكتلة صحيح.
لأن قطع الخشب عندما تحترق تتفاعل مع الأكسجين، وينتج بالإضافة إلى الرماد دخان وغازات مختلفة تنطلق في الجو.
ويحسب كتلة الأكسجين وكتلة الخشب الأصلية التي تم حرقها ومقارنتها مع كتلة الرماد والدخان والغازات، ستجد أن مجموع كتل المواد المتفاعلة يساوي مجموع كتل المواد الناتجة عن التفاعل.
توضيح قانون حفظ الكتلة بالشكل ١٤
يمكن توضيح قانون حفظ الكتلة باستخدام الشكل ١٤.
فالدورق الزجاجي في الصورة الأولى يحتوي على المحلول، ويحتوي أنبوب الاختبار الموجود داخل الدورق على مادة أخرى مختلفة، ومجموع كتلتيهما يساوي ٢١١,٢ جم.
وفي الصورة الثانية يقلب الدورق المغلق إلى أسفل فتختلط المواد وتتفاعل معًا.
أما في الصورة الثالثة فيوزن الدورق مرة أخرى، فوجد أن كتلته الكلية هي نفسها وتساوي ٢١١,٢ جم.
الشكل ١٤
يصف هذا التفاعل قانون حفظ الكتلة، فبالرغم من حدوث تغير كيميائي تنتج عنه مواد جديدة فقد بقيت الكتلة ثابتة قبل التفاعل وبعده.
مراجعة الدرس ٢
الخلاصة
قابلية التغير
تؤدي التغيرات الكيميائية إلى تكون مادة أو مواد جديدة.
خواص كيميائية شائعة
- قد يؤدي تعرض المواد إلى الأكسجين أو الضوء أو الحرارة إلى حدوث تفاعلات كيميائية.
- يمكن تصنيف المواد تبعًا لخواصها الكيميائية.
- يمكن عكس التغيرات الفيزيائية أو الرجوع عنها، بينما لا يمكن عكس التفاعلات الكيميائية بطرق فيزيائية بسيطة.
قانون حفظ الكتلة
مجموع كتل المواد الناتجة عن التفاعل الكيميائي يساوي دائمًا مجموع كتل المواد المتفاعلة.
اختبر نفسك
- عرف الخاصية الكيميائية. أعط أربعة أمثلة عليها.
- حدد بعض الدلائل التي تشير إلى حدوث تغير كيميائي.
- التفكير الناقد: إذا ذابت ومضغت ساطعًا، ثم لم تحل مرة في الخشب، فهل ذلك يعد تغيرًا فيزيائيًا أم تغيرًا كيميائيًا؟ فسر إجابتك.
تطبيق الرياضيات
- حل المعادلات: سخن طالب ٤,٠٠ جم من مركب أزرق اللون، فتفاعل منتجًا ٢,٥٦ جم من مركب صلب أبيض وكمية من غاز عديم اللون. فما كتلة هذا الغاز؟
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.