الكيمياء

الكيمياء

يمكننا تعريف الكيمياء على أنها علم المادة الذي يبحث في بنية وتركيب وخواص وسلوك وتفاعل المادة بالإضافة إلى تداخلاتها التي تُحدثها، يُطلق على الكيمياء في بعض الأحيان اسم ( العلم المركزي) كونها تربط الفيزياء بالعلوم الطبيعية الآخرى مثل علم الجيلوجيا والفلك وعلم الأحياء، وهناك من يعرفها على أنها العلم الذي يدرس خصائص المركبات والعناصر والقوانين التي تتحكم بتفاعلاتها عند اتّحادها مع بعض وهو ما يطلق عليه التركيب، وفصل بعضها عن بعض وهو التحليل.

نظرية الكيمياء

تبدأ الكيمياء بدراسة الأجسام الأولية والجزيئات والذرات والبلورات والمواد الكيميائية والأشكال الاخرى لتجمعات المادة في حالتها السائلة أو الصلبة أو الغازية سواءً كانت معزولة عن بعضها أو كانت متحدة مع بعضها، حيث تنتج التحولات والتأثيرات والتفاعلات التي تُعنى بدراستها الكيمياء من خلال التفاعل بين مواد كيميائية مختلفة أو ما بين الطاقة والمادة ويتم دراسة هذا السلوك في المختبرات باستعمال أشكال مختلفة من المعدات والأدوات المختبرية.

الفروع الرئيسية للكيمياء

• الكيمياء التحليلية: وهي التي تخص تعيين الخواص للمواد والصيغ الكيميائية للمركبات والمخاليط وتركيباتها.
• التحليل الكمي: يقوم على تقدير كميات المواد الكيميائية المختلفة التي تتشكل منها المواد.
• التحليل النوعي: يقوم بالكشف عن نوع المركبات والعناصر التي تتكون منها المادة.
• الكيمياء الراديوية: تختص بإنتاج وتعيين العناصر المشعّة وجميع استخداماتها لدراسة العمليات الكيميائية.
• الكيمياء التطبيقية: والتي تختص بالتطبيق العملي بالمادة والعمليات الكيميائية.
• الكيمياء الزراعية: تخص تطوير المبيدات والأسمدة وتقوم بدراسة العمليات الكيميائية داخل التربة والعمليات التي لها علاقة بنمو المحاصيل الزراعية.
• الكيمياء البيئة: تُعنى بدراسة مدى ضبط العمليات الكيميائية والعوامل البيئية المختلفة والعلاقة بينها وبين الكائنات الحية.
• الكيمياء الصناعية: تُعنى بإنتاج المواد الخام من الناحية الكيميائية وتطوير المنتجات الكيميائية الصناعية ومراقبتها ودراستها .
• الكيمياء الحيوية: وتُعنى بكيفية التعامل مع التراكيب والعمليات الكيميائية داخل الكائنات الحية.
• الكيمياء اللاعضوية: وهي التي تختص بكيفية التعامل مع العمليات الكيميائية التي ليس بها روابط ما بين ذرتي كربون (كربون - كربون)
• الكيمياء العضوية: تختص بدراسة المادة الكيميائية التي تحتوي على روابط ما بين ذرات الكربون.
• الكيمياء الفيزيائية: تفسّر وتترجم العمليات الكيميائية بالاعتماد على الخصائص الفيزيائية للمواد مثل: الحركة والكتلة والإشعاع والحرارة والكهرباء .
• الحركية الكيميائية: تُعنى بدراسة الخطوات في التفاعل الكيميائي، والعوامل المؤثرة على مدى سرعة التفاعلات الكيميائية.
• الدينامية الحرارية الكيميائية: التي تختص بالتعامل مع تغيرات الطاقة التي تحدث خلال التفاعل الكيميائي وكيفية تأثير اختلاف الحرارة والضغط على التفاعل.
• الكيمياء النووية: تدرس التفاعل النووي.
• الكيمياء الكمية: تقوم بتحليل توزيع الإلكترونات داخل الجزيئات وتقوم بتفسير السلوك الكيميائي لهذه الجزيئات بالاعتماد على البناء الإلكتروني.
• الكيمياء الإشعاعية: تدرس الآثار الكيميائية للأشعة على المواد.
• كيمياء السطوح: تدرس اختبار الخصائص السطحية للمادة الكيميائية.
• كيمياء البوليمرات: والتي تدرس البلاستيك والجزيئات السلسلية المتشابكة التي تتشكل بتشابك الجزيئات الصغيرة مع بعضها.

انواع الروابط الكيميائية :

1) رابطة ايونية .

2) رابطة تساهمية .

3) رابطة فلزية .

هل تعلم عن الكيمياء ؟؟؟

هل تعلم ..

لماذا تدمع عيناك عندما تقشر البصل ؟؟
السبب هو ان البصل يحوي بعض المركبات الكبريتيه الغريبة التي تتفاعل مع
الاكسجين في الهواء لتكون كيماويات حادة الرائحة تسيل الدموع من العين
وقد اكتشف مؤخرا ان هذه المركبات الكبريتية تفيد في علاج الربو..
هل تعلم ..

هناك بعض المأكولات تحتوي على كميات قليله من السموم تمرض إذا ما اخذت
بكميات كبيره ، فالموز مثلا يحوي مادة كيميائية قد تسبب الهلوسة والبطاطا
الخضراء تحوي على السولانين وهو سم يسبب الم المعدة .. ويحوي الجبن
النضيج مادة الترامين الوثيقة العلاقة بهرمون الادرينالين في اجسامنا فيؤثر
على سرعة النبض ويسبب الكوابيس ..

هل تعلم ..
ان لكلور الناتج من تفكك الغازات الكربونية المهلجنة بالكلور والفلور هو الحفاز
الفعال في احالة الاوزون إلى اكسجين في طبقات الجو العليا وككل الحفازات
يبقى الكلور على حاله في نهاية التفاعل وهذا سبب الثقب الخطير في طبقة
الاوزون في أعالي الجو ..

هل تعلم ..

ان اللدائن البلاستيكيه تنحل في ضوء الشمس الساطع بسرعه اكبر من
انحلالها في خزائن المطبخ لان بعض التفاعلات تسرع بالضوء اذا يمد الضوء
الجزئيات المتفاعله بشئ من الطاقة تزيد حركتها ..

هل تعلم ..

اوراق الكتابة الجديدة ناصعة البياض بينما تحول أوراق الكتابة العتيقه إلى
الصفرة السبب يرجع إلى ان الورق يحوي كميات ضئيلة من الحمض هذه على
مدى السنين تتفاعل ببطء شديد مع الياف السليلوز ا فيتحول لون الورق
ناصع البياض إلى الصفرة وضوء الشمس يسرع هذا التفاعل وقد يميل لون
الورق إلى البني ويصبح سريع التفتت ..

سحر الكيمياء : تجارب وتفاعلات                                                   

·       تجربة غاز الامونيا من الفاصوليا :
المواد و الأدوات

 ..

دورق مخروطي سعة 400 سم مكعب ..                           
سدادات قطنية ..
حبوب فاصوليا .              
أوراق تباع الشمس حمراء . 

خطوات التجربة ..
• ضع البذور في الدورق .
• أضف إليها كمية من ماء الصنبور المغلي " ثم المبرد " بحيث يكون كافياً لتغطية البذور .
• انقع البذور لمدة " 24 " ساعة وبعد ذلك تخلص من جميع الماء الزائد ..
• اعمل سدادة من القطن و أغلق بها عنق الدورق المخروطي .
• ضع الدورق وما يحتويه في منطقة دافئة واتركه لمدة أسبوعين " لاحظ ماذا يحصل للبذور خلال تلك الفترة سجل الملاحظات " .
• افتح الدورق بعد أسبوعين وشم الرائحة المتكون بالداخل . يمكن بسهولة التعرف على رائحة الأمونيا النفاذة .. وللتأكد أكثر من وجود الأمونيا ضع شريطا مبللاً من أوراق تباع الشمس الحمراء أو ورقة مبللة بنترات الزئبقوز في الدورق ستجد أن الأولى تحولت إلى اللون الأزرق والثانية تحولت إلى اللون الأسود نتيجة لإنطلاق غاز النشادر أو الأمونيا القاعدية ..

الاستنتاج .

تتعفن الخضروات والفواكه وتتحلل طبيعياً معطية كمية كبيرة من غاز نافع جداً يسمى الأمونيا ..

·       تجربة الحج والكيمياء :

المواد المستخدمة :

نترات الأمونيوم

ماء نقي

أكياس نايلون قوية ومتوسطة

طريقة العمل :

1- توضع كمية من الماء حسب الحاجة في كيس نايلون نظيف وقوي

2- يضاف الى الكيس كمية كافية من نترات الأمونيوم ثم تربط فوهة الكيس

3- يرج الكيس حتى تذوب الأمونيوم كليا

4- بعد اكمال عملية الذوابان لنترات الأمونيوم يمسك الكيس باليد حيث يلحظ برودته

5- للحصول على المزيد من التبريد تضاف كمية أكبر من نترات الأمونيوم الى الماء

الاستنتاج :

ان يستطيع الحاج بكمية من مادة كيميائية تفيدة في تبريد أجزاء من جسمة حين الحاجة

·       تجربة التفريق بين الخبز الابيض والخبز المحمص:

من المعلوم أن النشويات سميت بهذا الأسم لإحتوائها على نسبة

عالية من النشا مثل الخبز

ولكن هل الخبز الأبيض هو نفس الخبز المحمص ؟؟

وهل عملية الهضم لهما واحدة ؟؟

للإجابة على التساؤلات نجري التجربة التالية

                                              

الأدوات والمواد المستخدمة :-

كوب – كمية من الماء – كمية من اليود – قطعتين من الخبز الأبيض- ملعقة – سكين – مايكرويف - طبق .

خطوات العمل :-

1/ املأ الكوب إلى المنتصف بالماء .

2/ أضف ملعقة من اليود إلى الماء وقلب جيداً ثم اسكب المحلول في الطبق .

3/ سخن قطعة خبز أبيض بالمايكرويف حتى تصبح محمصة .

4/ ضع قطعتي خبز أبيض وخبز محمص في الطبق المحتوي على محلول

اليود.

المشاهدة :-

نشاهد أن الخبز الأبيض قد تحول إلى اللون الأزرق الغامق بينما الخبز

المحمص لم يتأثر .

التفسير العلمي :-

1/ تغير لون الخبز الأبيض إلى اللون الأزرق دليل على وجود النشا .

2/ عدم تغير لون الخبز المحمص يرجع إلى أن الحرارة حولت النشا إلى سكر ثنائي لذلك لم يظهر اللون الأزرق لعدم وجود النشا في الخبز المحمص .

3/ لا يختلف النشا والسكر الثنائي كثيراً في التركيب الكيميائي حيث أن كلاً منهما من المواد الكربوهيدرات ولكن السكر الثنائي أسهل في هضمه من النشا .

4/ مماسبق الخبز المحمص أسهل هضماً من الخبز الأبيض لإحتوائه

على السكر الثنائي وخلوه من النشا .

5/ لهذا السبب يوجد داخل أجسامنا سوائل كثيرة تحول النشا إلى

سكر ثنائي سهل الهضم أهمها اللعاب  

·       تجربة اشارة المرور :

 فكرة التحضيــــر:

يحرك ببطء بحركة دائرية .دورق يحوي محلولاً باهتاً . يتحول المحلول الى أحمر . بتحريك الدورق بشدة يتحول المحلول الى الاخضر .

 الطريقة :

- ضع 50 مل من المحلول (1) في دورق سسعة 250 مل .

- أضف 5-10 مل من محلول الدليل . عند بدء التجربة يجب أن يكون   لون المحلول أصفر باهتاً .

 -احكم اغلاق الدورق بسدادة .

 -حرك الدورق حركة دائرية ببطء لينتج اللون الأحمر .

 -حرك الدورق بسرعة لإنتاج اللون الأخضر .

التفاعلات :

يتم اختزال الدليل بوساطة الدكستروز القلوي ، وسينتج اللون الأصفر .

عندما يحرك المحلول في الدورق بحركة دائرية سيضاف الاكسجين ويتأكسد الدليل ويتكون اللون الأحمر .

تحريك الدورق بشدة سيضيف كمية أكبر من الاكسجين ويتسبب في أكسدة اضافية ، ويتحول الكاشف الى اخضر .

عند ترك المحلول ، فان الدكستروز سيختزل الدليل مرة اخرى الى اللون الاصفر .

 المحاليل:

المحلول (1) : 3 جرامات من الدكستروز ( الجلوكوز ) و 5 جرامات من NaOH في 250 مل من الماء .

الكاشف " انديجو كارمين " هو محلول 1.0 % .

 افكار تعليمية مفيدة :

ملاحظات :

اذا لم يظهر اللون الاحمر بوضوح ، زود نقاط الدليل .

للاشارة المرورية هذه ميزة على غيرها بأنها لا تحتاج الى محرك مغناطيسي .

يوصى بعدم زيادة المحلول (1) على الحجم الموصى به  

·       تجربة قنفذ البحر في معمل الكيمياء :

هل من الممكن عمل قنفذ البحر في معمل الكيمياء ؟؟

نعم وبتجربة بسيطة جداً مسلية .

1-                جهز محلولاً بارداً مشبعاً من محلول جلوبر في كأس زجاجية . ثم علق فيه بواسطة خيط رفيع حبة فول وقطعة من الرخام أو الزجاج ( مادة غير مسامية ) .

2-              غط المحلول وأتركه بعض الوقت ، تلاحظ نمو بلورات دقيقة من كبريتات الصوديوم تشع من حبة الفول في جميع الأتجاهات وتستمر في النمو حتى تأخذ الحبة شكل قنفذ البحر ، بينما يظل الجسم غير المسامي على حالته دون تغيير .

وتفسير هذه الظاهرة : امتصاص حبة الفول للمادة دون الملح المذاب به ، مما يؤدي إلى تكوين محلول فوق مشبع حول الحبة التي تلتصق بها البلورات المتكونة .

هذه التجربة مناسبة لدرس تركيز المحاليل للصف الثاني ثانوي

 ( كتجربة اضافية ) . 

·       تجربة العصا السحرية :

هذه التجربة من التجارب التي ينخدع فيها الناس بما يشاهدونه لذلك يستغل السحرة مثل هذه التجارب لإثبات قدرتهم على عمل الأشياء التي تكون مخالفة للعادة وغير مألوفة . وفي هذه التجربة يتم خلط بلورات السكر مع بلورات كلورات البوتاسيوم وهما متشابهان في الشكل ، وبالتالي يمكن إيهام المشاهد بأن المادة الموجودة في الحوض هي مادة السكر فقط ثم تدخل العصا في هذا الخليط فيحدث اشتعال قوي

طريقة العمل :

1-       تؤخذ كمية من السكر في حدود 7 جرام وتوضع في الوعاء الزجاجي .

2-      تؤخذ كمية من كلورات البوتاسيوم في حدود 5 جرام ، ثم تضاف إلى الوعاء الزجاجي .

3-      تخلط مكونات الوعاء الزجاجي من سكر وكلورات البوتاسيوم خلطاً جيداً

4-      تمسك العصا الخشبية ( ويمكن استبدالها بساق زجاجية ) من أحد أطرافها ويغمس الطرف الأخر بحمض الكبريتيك المركز .

5-      تنقل العصا بحذر وخفة من وعاء حمض الكبريتيك المركز وتوضع فوق الخليط السكر والكلورات في الوعاء الزجاجي .

6-      بعد أقل من دقيقة يشتعل السكر معطياً بذلك لهباً شديداً .

ملاحظة مهمة : يجب إجراء هذه التجربة في مكان متسع مثل فناء المدرسة ولاتجرى في المعمل لخطورتها

·       تجربة طلاء المفاتيح بالنحاس :

يسمى هذا النوع من التجارب بالطلاء الفلزي او الطلاء بالكهرباء

لعمل هذه التجربة

نحتاج الى الأدوات والمواد التالية

كأس زجاجي- سلكين- بطارية(8-10 فولت)- كبريتات النحاس الثنائي

ويفضل سيانيد النحاس الثنائي( يجب الحذر فهو سام)- قطب نحاس-

حمض الكلور المركز- هيدروكسيد الصوديوم- ماء مقطر- ليفة أسلاك ناعمة- مفتاح أو أي مادة معدنية كالمسمار اوعملة معدنية لطلائها

يمكن تلخيص خطوات التجربة كما يلي :-

1)يوضع المفتاح المراد طلائه في الماء الساخن ثم في حمض الكلور المسخن لدرجة 50 ثم بعد ذلك ينظف بليفة أسلاك ناعمة .

2)يوضع المفتاح بعد ذلك في محلول هيدروكسيد الصوديوم ثم في ماء مقطر ثم يجفف .

3)يملأ كأس بمحلول كبريتات النحاس الثنائي ويفضل سيانيد النحاس الثنائي .

4)يتم وضع قطب النحاس في الكأس ويوصل طرفه بسلك أمام الطرف الأخر للسلك يوصل بقطب البطارية الموجب

5)يتم وضع المفتاح المراد طلائه في نفس الكأس ويوصل طرفه بسلك أما الطرف الأخر للسلك يوصل بقطب البطارية السالب

6)بعد خمس دقائق تقريباً سوف يلبس المفتاح ثوباً من النحاس . أي تم طلائه بفلز النحاس .

فكرة التجربة تعتمد على مبدأ الخلايا التحليلية أي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية ( تفاعلات أكسدة واختزال ) وتستخدم التجربة على نطاق واسع في حماية المعادن من التأكل وتستخدم أيضا في تجميل مظهر المعادن بالفلزات المتنوعه كالنحاسي والذهبي والفضي .... الخ وهذا مانشاهده في الأواني المنزلية كالأباريق مثلا

·       تجربة هل يمكن الكتابة بالكهرباء :

الطريقة :

1 - بلل ورقة ترشيح بمحلول من ملح الطعام مضاف إليه قليل من الفينول نفثالين ..

2 - ضع الورقة المبللة على لوح معدني واكتب بالقطب السالب لبطارية جافة ...

·       تجربة الغابة الكيميائية :

تبلور بعض المركبات في ظروف خاصة وتنمو بلوراتها بأشكال تشبة الأشجار وبألوان جميلة . وهكذا نستطيع التحكم في بناء غابة كيميائية وبالألوان التى نريدها.

المواد والادوات المستخدمة :

- كبريتات المغنيزيوم , كبريتات الألمنيوم , كبريتات الحديد الثلاثي , كبريتات النيكل , كبريتات النحاس , نترات الكوبلت , سيليكات الصوديوم المائية , ماء مقطر , حوض من الزجاج مع غطائة ,رملا نظيفا

طريقة العمل :

1- خذحوضا من الزجاج مع غطائة وضع فية طبقة من الرمل

2-خذ كمية في حدود جرم واحد من كل ملح من الأملاح المذكورة أعلاة وافرشها على طبقة الرمل

3- يتم توزيع بلورات كل ملح في الحوض الزجاجي بشكل متناسق مع مراعاة المسافة بين بلورات كل ملح واخر

4)يصب في الحوض الزجاجي وبلطف سيليكات الصوديوم المائية لتشكل طبقة سماكتها 6 سم

5- يصب بعد ذلك ماء مقطر بمقدار ثلث حجم محلول السيليكات

 (اي بسماكة 2 سم )

6 -يغطي الحوض ويترك لمدة اسبوع بدون تحريك بعدها يلحظ نمو البلورات في أكثر من اتجاة ونحصل على أشكال وألوان جميلة

·       تجربة نافورة الزجاجة :

أتعلم أن الأشياء عندما تسخن تكبر وتتمدد، وعندما تبرد تصغر وتتقلص؟

سأثبت لك ذلك في هذه التجربة:

عليك أن تحضر أولاً الأغراض التالية:

1- حبر أو تلوين - لنصبغ به الماء -.

2- زجاجة بلاستيكية فارغة مع غطائها.

3- مصاصة الشراب.

4- قطعة من المعجون.

5- وعاء كبير.

طريقــــــــة العمـــــــل:

1- انزع غطاء الزجاجة واستعن بالمقص كي تفتح ثقباً في الغطاء.

2- املأ نصف الزجاجة بالماء ثم أضف إليه بضع قطرات من الحبر أو التلوين.

3- أحكم تغطية الزجاجة وتأكد من ذلك.

4- ادفع بمصاصة الشراب عبر الثقب في الغطاء، ثم اضغط قطعة المعجون حول المصاصة بحيث تسد الثقب بشكل تام.

5- ضع الزجاجة في وعاء كبير ، ثم املأه بماء ساخن واتركه قليلاً.

ماذا يمكن أن يحصل للماء المعبأ في الزجاجة...؟!

ستخرج نافورة من الماء الملون

ما الذي حدث؟ لماذا حصل ما حصل؟

عندما وضعت الماء الساخن في الوعاء، سخن الهواء الموجود داخل الزجاجة فتمدد.

دفع الهواء المتمدد الماء للأسفل فلم يجد الماء منفذاً سوى المصاصة فخرج منها وشكّل النافورة التي رأيتها.

(إنها تجربة ممتعة لكن يُفضَّل تنفيذها خارج البيت في منطقة مناسبة لما تسببه من فوضى)

تهاني مريزيق