الدرس الثالث : المواد السائلة والمواد الصلبة

السوائل

1- تأخذ شكل الوعاء الذي توجد فيه ولكنها تحتفظ بحجمها ثابتا.
2- لا تمدد لتملأ الوعاء.
3- جسيماتها قريبة ومتراصه في حجم ثابت.

1- الكثافة والضغط :
– تكون السوائل أكثر كثافة من الغازات عند درجة حرارة 25 وضغط جوي 1atm
– كثافة السوائل أكبر كثيرا من أبخرتها عند الظروف الجوية نفسها.
– يعود الارتفاع في كثافة السوائل إلى القوى بين الجزيئية التي تربط الجسيمات معا.
– تختلف السوائل عن الغازات في أنها تعد غير قابلة للضغط في كثير من التطبيقات و التغير في حجمها صغير جدا لان جسيماتها متراصة بإحكام.

2- الميوعة :
– تصنف الغازات والسوائل على أنها موائع بسبب قابليتها للانسياب والانتشار.
– تنتشر السوائل أبطأ من الغازات عند درجة الحرارة نفسها.
– السوائل أقل ميوعة من الغازات.

3- اللزوجة :
هي مقياس مقاومة السائل للتدفق والانسياب ، جسيماتها السائلة قريبة من بعض قوى التجاذب بينها تبطئ من حركتها.
1- قوى التجاذب
كلما كانت القوى بين الجزيئات قي السوائل كبيرة زادت درجة لزوجتها.
2- حجم الجسيمات و شكلها
– يؤثر حجم جسيمات المادة وشكلها في لزوجتها.
– تكون لزوجة الجسيمات ذات السلاسل الطويلة في تركيبها مثل الزيت أكبر لزوجة من الجسيمات ذات السلاسل القصيرة.
– تكون المسافات في السلاسل الطويلة بين ذرات الجسيمات المتجاورة قصيرة جدا فتصبح فرصة حدوث تجاذب بين الذرات أكبر.
3- درجة الحرارة
– تنخفض اللزوجة مع ارتفاع درجة الحرارة.
– إن زيادة درجة الحرارة تزيد الطاقة الحركية لجسيمات الزيت وتساعد هذه الطاقة الجسيمات على التغلب على القوى بين الجزيئية وتمنعها من الانسياب.
– يعد زيت المحرك الذي يقلل من احتكاك الأجزاء المتحركة فيه مثالا آخر على تأثير درجة الحرارة في اللزوجة.

4- التوتر السطحي :
هي الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار معين وهذه الظاهرة مقياس لمقدار قوة السحب إلى الداخل بوساطة الجسيمات الموجودة داخل السائل.
– كلما زادت قوى التجاذب بين الجسيمات زاد التوتر السطحي.
– للماء توتر سطحي عال بسبب قدرة جسيماته على تكوين روابط هيدروجينيه متعددة.
– قطرات الماء كروية الشكل لأن مساحة سطح القطرة الكروية أصغر من مساحة سطح أي شكل آخر له الحجم نفسه.
– تسمى المركبات التي تعمل على خفض التوتر السطحي للماء عوامل خافضة للتوتر السطحي.

5- التماسك و التلاصق :
التماسك : يصف قوة الترابط بين الجسيمات المتماثلة.
التلاصق : يصف قوة الترابط بين الجسيمات المختلفة.
– هناك نوعان مهمان للقوى : التماسك والتلاصق
– لأن قوى التلاصق بين جسيمات الماء وثاني أكسيد السليكون في الزجاج أكبر من قوى التماسك بين جسيمات الماء لذا يرتفع الماء على طول الجدران الداخلية للانابيب الاسطوانية.
– الخاصية الشعرية :
– تسمى الأنابيب الرفيعة الأنابيب الشعرية.
– تسمى حركة ارتفاع الماء داخل هذه الأنابيب الخاصية الشعرية التي تفسر سبب امتصاص المناديل الورقية لكميات كبيرة من الماء.

نور عبدالله 2/2ع

《المواد الصلبة》.
كيمياء الحالة الصلبة هي فرع من فروع الكيمياء يتم فيه دراسة الخصائص الفيزيائية للمواد الصلبة، إضافةً إلى بنيتها وطرق اصطناعها.
حسب نظرية الحركة الجزيئية فإن لمول واحد من جسيمات الماده الصلبه كمية الطاقة الحركية نفسها الموجودة في مول واحد من الماده السائلة او الغازيه عند درجة الحراره نفسها.
ولكي تبقى المادة في الحالة الصلبة عند درجة حرارة معينة لابد من وجود قوى تجاذب قوية بين جسيماتها ولهذا السبب لا تعتبر الماده الصلبه مائعاً بينما يمكن تصنيف السوائل والغازات على انها موائع.

– كثافة المواد الصلبه: تكون جسيمات المادة الصلبه قريبه من بعضها البعض اكثر من جسيمات المادة السائلة،ولأن جسيمات المواد الصلبه متقاربة ومتراصة فإن مقداراً عادياً من الضغط لن يحدث تغييراً في حجمها.

١//المواد الصلبة البلورية هي مادة ذراتها او ايوناتها او جزيئاتها مرتبة في شكل هندسي منتظم،ويمكن تمثيل مواقع الجسيمات في البلورة في صورة نقاط ضمن إطار يسمى الشبكه البلورية.
“وحدة البناء”.
هي اصغر ترتيب للذرات في الشبكة البلورية يحمل التماثل نفسه ووحدة البناء هي نموذج مصغر من البناء الاكبر الكامل.
هناك٧تصنيفات للبلورات بناء على الشكل…
١]هالايت”مكعب”.
٢]فيزوفيانايت”رباعي الاوجه’.
٣]اراجونايت”متوازي مستطيلات”.
٤]ميكروكلاين”ثلاثي الميل”.
٥]تورمالين”سداسي الأوجه”.
٦]زمرد”معيني”
٧]كروسيت”احادي الميل”.

\\أنواع المواد الصلبة البلورية//.
١-الصلبة الذريه:
-وحدة الجسيمات “الذرات”.
-خصائص الحالة الصلبه “لينة الى لينة جداً،درجة انصهار منخفضة،رديئة التوصيل”.
٢-الصلبة الجزيئية:
-وحدة الجسيمات “جسميات”.
-خصائص الحالة الصلبه “متوسطة اللين،تتفاوت درجات الانصهار بين المنخفصه والمرتفعه نسبياً،رديئة التوصيل”.
٣-الصلبة التساهمية الشبكيه:
-وحدة الجسميات “ترتبط الذرات بروابط تساهمية”.
-خصائص الحاله الصلبة “صلبة جداَ،درجة الانصهار مرتفعه،رديئة التوصل عادة”.
٤-الصلبة الايونية:
-وحدة الجسميات “الذرات يحيط بها الكترونات التكافؤ الحرة الحركة”.
-خصائص الحالة الصلبه “لينة الى صلبه،درجة الانصهار بين المنخفضة والمرتفعه،قابلة للسحب والطرق،ممتازة التوصيل”.

٢// المواد الصلبة غير المتبلوره هي المواد التي لا تترتب فيها الجسيمات بنمط مكرر ومنتظم ولا تحتوي على بلورات وتتكون هذه المواد عادةً عندما تبرد المواد المنصهره بسرعه كبيره…”مثال”
١-الزجاج ٢-المطاط٣-والكثير من المواد البلاستيكية.

زينب أحمد 2/2ع

الدرس الرابع : تغيرات الحالة الفيزيائية.

تغيرات الحالة الفيزيائية
توجد معظم المواد في ثلاث حالات حسب درجة الحرارة والضغط .
عند وجود حالتين للمادة ممزوجتين معاً بصورة غير متجانسة يقال إن هناك طورين للمادة فمثلاً الماء الثلج عبارة عن خليط غير متجانس من طورين الماء السائل والثلج الصلب .
أولاً : تغيرات الحالة الفيزيائية الماصة للطاقة

* الإنصهار : هي العملية التي يتحول من خلالها الصلب إلى سائل .

كيفية حدوثه : لكي ينصهر الثلج فإنه يحتاج إلى طاقة وهذه الطاقة تقوم بتكسير الروابط الهيدروجينية التي بين الجزيئات وبذلك تتباعد الجزيئات عن

بعضها البعض فتتحول إلى الحالة السائلة .

العوامل : تعتمد الطاقة اللازمة لصهر مول من المادة على قوة التجاذب بين جسيمات المادة .

ملاحظة : دائماً قوى التجاذب بين الأيونات أكبر بكثير من الروابط الهيدروجينية .

* التبخر : هي العملية التي يتحول من خلالها السائل إلى غاز أو بخار .

البخار : هي الحالة الغازية للمواد التي تكون في الحالة السائلة عند درجة حرارة الغرفة .

كيفية حدوثه : عندما يكتسب الماء السائل طاقة فإن جزيئات الماء تكتسب طاقة حركية ولكن بعض جزيئات السائل تمتلك طاقة أعلى من الجزيئات

الأخرى ولكي تتحول هذه الجسيمات إلى حالة غازية يجب أن تمتلك طاقة كافية للتغلب على قوى التجاذب بين جسيمات السائل .

التبخر السطحي : هي عملية تحول السائل إلى بخار عند سطح السائل فقط .* التسامي : هي تحول المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة .

ثانياً : تغيرات الحالة الفيزيائية الطاردة للطاقة

* التجمد : هو تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة .

درجة التجمد : هي درجة الحرارة التي يتحول عندها السائل إلى صلب بلوري .

تكونه :

عند وضع ماء سائل في الثلاجة فإن الماء يفقد طاقة وبالتالي تفقد جزيئات الماء طاقة حركية وتقل سرعتها .

عندما تفقد طاقة حركية كافية تبقي الروابط الهيدروجينية التي بين جسيمات الماء الجسيمات ثابتة في مواقعها ومتجمدة .

* التكاثف : هي العملية التي يتحول من خلالها غاز أو بخار إلى سائل .

* الترسيب : هو عملية تحول المادة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المرور بالحالة السائلة وهو عكس التسامي .

مخطط أطوار

مخطّط أطوار ثنائي أكسيد الكربون (مقياس غير منتظم)
مخططات الأطوار أو منحنيات الأطوار هي عبارة عن رسوم بيانية ثنائية الأبعاد لمادة معينة مثل الماء تبين علاقة الحالات الثلاثة للماء : الحالة السائلة، والحالة الغازية (بخار)، والحالة الصلبة (الثلج).

الرسم البياني يبين العلاقة بين درجة الحرارة وضغط عند حجم ثابت. وأحيانا تُرسم العلاقة بين الضغط والحجم عند درجة حرارة ثابته. توجد للمواد الأخرى مخططاتها الطورية المميزة لها ، مثل الإيثيل و الأسيتون والحديد والنحاس وهكذا . وهناك أنواع أخرى من مخططات الطور لمخلوط مثلا يتكون من مادتين بنسب مختلفة ، مثل نظام سهل الانصهار و الفولاذ.

يختلف مخطط الاطوار من مادة لمادة. وتدلنا درجة حرارة مثلا علي حالة السبيكة سواء أكانت سائلة أو صلبة. وكذلك علي عدد الأطوار المستقرة(الحالات) للمادة، ونسبة كل طور في السبيكة. أما الشائع والأكثر استخداما من بين أنواع منحنيات الأطوار فهو منحنيات الأطوار الثنائية وذلك في علوم الفلزات (المعادن) وسبائكها. أما منحنيات الأطوار الثلاثية (وهى أكثر تعقيدا) فيغلب استخدامها في علوم وتكنولوجيا الخزفيات. كما توجد منحنيات الأطوار الرباعية وما فوقها. ونادرا ما تستخدم المنحنيات الرباعية وما فوقها لصعوبة استقصاء المعلومات منها وكذلك لصعوبة إنشائها. ويستعاض عن ذلك بتقريبها من المنحنيات الثنائية أو الثلاثية.

أحلام حلمي 2/2ع

الدرس الثاني: قوى التجاذب.

من المعروف أن المادة تتألف بأشكال ثلاث ، هي العناصر والمركبات و المخاليط ، والجسيمات وهي الجزيئات والذرات أو الأيونات ، حيث ترتبط الجسيمات بعضها بعض من خلال قوى متفاوتة القوة ، فنجد أن هذه القوة كبيرة في الحالة الصلبة وتكون متوسطة في الحالة السائلة ، وضعيفة في الحالة الغازية ، ويمكن الربط بين هذه القوى التي تربط جسيمات المادة بقوى الترابط بين الجزيئات ” Intermolecular Forces ” ، ولذلك يمكننا أن نميز بين الروابط الكيميائية Chemical Bonds، والترابط بين الجزيئات .

الروابط الكيميائية والترابط بين الجزيئات.

فالروابط الكيميائية غالبًا ما تتكون من روابط قوية ، داخل الجزيء ، أما الترابط بين الجزيئات هو ترابط ضعيف يحدث خارج الجزئ نفسه ، ومن منطلق هذا المفهوم ، يكون لدينا فقط رابطة كيميائية حقيقة واحدة ، وهي هذه الرابطة التساهمية ، فهي الرابطة التي ليس لها أي وجود مادي ، ويتمثل ذلك في المجالات الجزيئية التي تحتوي على الزوج الالكتروني ، وتتكون جميع الروابط الأخرى من روابط بين الجزيئات.

الرابطة الكيميائية.

فيوجد ثلاث أنواع من أنواع قوى التجاذب والروابط بين الجزيئات ; هم قوى التشتت المعروفة بقوى لندن ، وقوى التجاذب ثنائية القطبية ، وقوى الترابط الهيروجيني .

قوى لندن بين الجزيئات.

أولًا قوى لندن ، المعروفة بقوى فان دير:
فجزيئات الهليوم والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى ، غير قطبية ، فقوى التجاذب بين الجزيئات موجودة ، بالرغم من حالة الضعف ، ولكنها يمكن قياسها ، وأول من فسر ذلك هو عالم الفيزياء الدنماركي فان دير ، وأعطى عالم الفيزياء الإنجليزي Fritz London، التفسير النظري لها عام 1928م ، لذلك سميت بقوى فان لندن.

و هي عبارة عن تجاذب ضعيف ، بين الجزيئات غير القطبية ، كنتيجة لحركة الإلكترونات على السطح ، فتصبح قطبية ، مما يجعل الجزيء القطبي يؤثر على الجزيء المجاور له ، فينتج بالتأثير شحنة ولكنها مخالفة لشحنته ، و لذلك يتولد بين الجزيئات قوى تجاذب ضعيفة لحظية ، لا تدوم طويلًا ، وسرعان ما تختفي ، وتتولد عندما يحدث تغير في توزيع الشحنات الكهربائية بين بعض الجزيئات ، وتبلغ قيمة المواد الصلبة 1\20 إلى 1\10 ، من قيمة الرابطة الأيونية ، وتكون ضعيفة في السوائل ، و من الممكن أن تتواجد هذه القوى بين جزيئات الغازات النبيلة ، وفي الهالوجينات ، ويحدث ارتفاع درجة الغليان بزيادة الكتلة الجزئية.

ثانيًا قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائية القطب:
و هي عبارة عن تجاذب بين الجزيئات القطبية ، بسبب تجاذب الأقطاب المتعاكسة بالشحنة ، فتنشأ قوى ثنائية القطب بين الجزيئات، فمثلا عند اقتراب الجزيئات ثنائية القطب HCL بعضها من بعض فتظهر التأثيرات المتبادلة بينهما ، وينتج ذلك بسبب مواجهة القطب الموجب للجزيئات للقطب السالب ، لجزيئات أخرى ، فيؤدي لظهور قوى التجاذب الكهربائية بين الأقطاب المتشابه ، وبالطبع تكون تلك القوة ، أضعف من قوى التجاذب الكهربائي في الرابطة الأيونية ، وبالرغم من حالة الضعف ولكن يؤدي ذلك لتماسك الجزيئات القطبية معا ، فيؤدي إلى ارتفاع درجة الغليان.

الترابط الهيدروجيني.

ثالثًا الرابطة الهيدروجينية:
وهي التي تنشأ في كل من الماء السائل والثلج ، بسبب قوى التجاذب الكهربائي بين ذرة الهيدروجين في جزيء ، وذرة الأوكسجين في جزيء أخر ، وفيكون لذرة الهيدروجين القدرة على التمركز ، بين الذرات ” الاوكسجين ” ، والتي تربط بإحداهما عن طريق رابطة تساهمية قطبية وأخرى رابطة هيدروجينية.

وتتواجد هذه الرابطة داخل المركبات التي تحتوي على جزيئتها ، على ذرة هيدروجين ، مرتبطة برابط تساهمي مع ذرة أخرى ، تكون ذات سالبية كهربائية عالية مثل ; الكلور والفلور والنيتروجين والأوكسجين، ومن أمثلة هذه المركبات ; مركبات الأمونيا(NH3) ومركبات فلوريدالهيدروجين (HF) والماء H2O، و تكتسب تلك المركبات خصائص فريدة وبالرغم من كونها ضعيفة ، إلا أنها تتسبب بعدة تغيرات بالخواص الفيزيائية للمركبات.

تعريفات مرتبطة بقوى التجاذب:
الرابطة الأيونية: وهي قوى ترتبط بين ذرات الفلزات ناتجة عن حركة الالكترونات ، وانتقالها من ذرة إلى ذرة أخرى.
الترابط الأيوني: عبارة عن تجاذب كهربائي قوي ، بين نوعين مختلفين من الأيونات ، مثل الترابط بين أيونات الصوديوم ، وأيونات الكلور ، وملح كلوريد الصوديوم.

سارة حمود٢/٢ع

الدرس الاول: الغازات

الغاز هو أحد حالات المادة، ومثل السوائل فإن الغازات موائع أي أن لها قابلية للسريان ولا تقاوم تغيير شكلها، بالرغم من أن لها لزوجة. وعلى غير ما يحدث في السوائل، فإن الغازات حرة لا تشغل حجماً ثابتاً ولكنها تملأ أي فراغ يتاح لها. وطاقة حركة الغازات هي ثاني أهم شيء في حالات المادة (بعد البلازما). ونظراً لزيادة طاقة حركة الغازات فإن جزيئات وذرات الغاز تميل لأن تشغل كل حجم متاح لها ، بل النفاذ أيضا خلال حائل من مادة مسامية ، ويزداد ذلك بزيادة طاقة حركتها. ويوجد مفهوم خاطئ يتعلق بأن اصطدام الجزيئات ببعضها ضروري لمعرفة ضغط الغاز، ولكن الحقيقة أن سرعاتها العشوائية كافية لتحديد ضغطها. الاصطدامات بين الجزيئات مهمة فقط للتفاعلات الكيميائة حيث تفسر نظرية التصادم حدوث تفاعل بين جزيئات مادتين. كما يصف توزيع ماكسويل-بولتزمان توزيع سرعات الجزيئات في الغاز واعتمادها على درجة الحرارة ويأخذ الحركة الحرارية للغاز في الحسبان.

تختلف حركة جسيمات الغاز عن حركة جسيمات السوائل التي تتلامس. فعند تواجد جسيمات ، مثل حبيبات غبار في غاز نجد أنها تتحرك في حركة براونية، ونشاهد ذلك أحيانا في شعاع الشمس وحركة الغبار في الهواء. وحيث أنه لا توجد تقنية حالية تمكننا من ملاحظة حركة جسيم غازي (ذرة أو جزيئ)، فإن الحسابات النظرية فقط تعطي تصورا عن كيفية تحركهم ، ولكن حركة ذرات غاز أو غاز مكون من جزيئات (الأكسجين )أو النيتروجين حيث يتكون كل منهما من ذرتين مرتبطتين) فهي تختلف عن الحركة البروانية. والسبب في هذا أن الحركة البروانية تتضمن حركة جسيم غبار تحت تاثير محصلة اصطدامات ذرات الغاز بها. ويتكون جسيم الغبار غالباً من مليارات الذرات. ويتحرك في أشكال أشكال حادة عشوائيا.

نظرية الحركة الحرارية للغازات

كان تطور الحركة الحرارية وفهم الغازات وسلوكها الباعث على تقدم الكيمياء والفيزياء منذ اكتشافت روبيرت بويل وصياغته لسلوكها في قانون بويل في عام 1662. ثم حدث تقدم سريع حتى القرن التاسع عشر ، واستطاع العلماء وصف الغاز كالأتي :

1-تتألف الغازات من أعداد كبيرة من الجسيمات المتناهية في الصغر والبعيدة عن بعضها مقارنة بحجمها. وينتج عن ذلك ان معظم الحجم الذي يحتله الغاز هو عبارة عن فراغ , وهذا يعلل الكثافة المنخفضة للغازات.

2- تتصادم جسيمات الغاز بعضها البعض بسبب حركتها السريعة العشوائية ، وبارتفاع درجة الحرارة تزداد سرعات الجزيئات ،وتشتد الاصطدامات ويزداد معدل الاصطدامات. في نفس الوقت تصطدم جسيمات الغاز بجدار الوعاء الذي يحتويها وتظهر لنا في صورة الضغط. التصادم مرن أي لا يحصل فقدان في الطاقة الكلية للغاز. كل مافي الأمر تنتقل السرعات بين الجسيمات مثلما تنتقل سرعات كرات البلياردو.

3- تكون جسيمات الغاز في طاقة حركة دائمة سريعة وعشوائية وفي جميع الاتجاهات.

4- لا توجد قوى تجاذب أو تنافر بين جزيئات الغاز (افتراض الغاز المثالي).

امتنان محمد٢/٢ع

تعريف لحالات المادة.

حالة المادة هي الصفة الفيزيائية للمادة والتي تشير إلى شكل الروابط بين جزيئاتها، أو الذرات أو الأيونات.

الحالة الصلبة (الجامدة): المواد الصّلبة لها شكل ثابت حيث أن الجزيئات لا تنتقل من مكانها؛ تكون الجزيئات متقاربة بقدر كبير في الحالة الجامدة، الكثافة في المواد الصلبة عالية، لأن الفراغات صغيرة جدًّا بين الجزيئات.

الحالة السائلة: تأخذ السّوائل شكل الوعاء الذي توضع فيه، والجزيئات في السوائل ليست ثابّتة. السّوائل عالية الكثافة إلى حدّ ما، وليس هناك مساحات كبيرة بين الجزيئات.

الحالة الغازية: ليس للغازات شكل محدد لكن الغازات تملأ أيّ فراغ متاح لأن الجزيئات تتحرّك بسرعة في كلّ الاتّجاهات، يمكن ضغط الغازات بسهولة، ولجزيئات الغازات مساحات كبيرة فيما بينها، لذلك فإنه من السهل أن تتقارب جزيئات الغاز. كثافة الغازات منخفضة جدًّا، وهناك مساحات فارغة كبيرة بين الجزيئات.

حالة البلازما: هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا كانت المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة.

وفي هذا الفصل سندرس بالتفصيل عن هذه الحالات والمواضيع المتعلقة بها.

كوثر محمد علي ٢/٢ع

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته.

مرحبا بكم في مدونتنا التي تتحدث عن الفصل الثاني في كيمياء المستوى الرابع للنظام الفصلي وفي هذا الفصل سنتحدث عن حالات المادة.

كوثر محمد علي٢/٢