مادة:الكيمياء العامة واللاعضوية
مادة الكيمياء العامة هي من المواد الهامة للكثير من الفروع العلمية والطبية، وتتحدث هذه المادة عن الفروع العامة للكيماء التي يجب أن يلم بها أي باحث.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
نظرة عامة عن المواضيع التي تشملها المادة
- الذرة والجزئ.
- الكتلة الذرية والكتلة الجزيئية.
- حالات المادة والخصائص المرتبطة بكل منها.(الأجسام الصلبة، المحاليل، الغازات)
- النواة والنشاط الإشعاعي والطاقة النووية.
- الروابط الكيميائية بين ذرتين.
- الروابط بين الجزيئات من وجهة نظر تكافئية.
- الخواص الفيزيائية والكيميائية للروابط.
- الترموديناميك الكيميائي.
- حركية التفاعلات الكيميائية:
- دراسة سرعة التفاعل.
- الوسطاء في التفاعلات الكيميائية.
- التوازن بالمحاليل وتفاعلات الحموض والأسس.
- تفاعلات الترسيب وتشكيل المعقدات.
- التصنيف الدوري للعناصر:
- فكرة عن الجدول الدوري.
- دراسة كل عنصر على حدة.
- دراسة الفصائل المعدنية والمركبات المشتقة منها.
- المعقدات:
- الأملاح البسيطة والمركبة.
- دراسة تفكك المعقدات.
بنية المادة
تمهيد تاريخي
لقد توصل علماء الإغريق القدماء إلى أن فكرة تقسيم المادة عملية محدودة ومتناهية ؛ وقد سمّوا أصغر جزء توصّلوا إليه بـ Atom ويعني الجزء الذي لا ينقسم . ولقد تواصلت الأبحاث بعد ذلك , والتي أتخذت مساراً علمياً أكثر جدية مع بدء الثورة الصناعية في أوروبا . ومع نهاية القرن التاسع عشر تم الإقلاع نهائياً عن فكرة الجزء الذي لا ينقسم , حيث :
▪ 1896 اكتشف الفرنسي Becquerelالنشاط الإشعاعي في خامات اليورانيوم . ▪ 1903 درس الزوجان Marie – Pierre Curie النشاط الإشعاعي و اكتشفا عنصر الراديوم الذي ينشطر تلقائياً إلى الرصاص والهليوم . ▪ 1911 توصل الإنكليزي Rutherford E. إلى المعرفة الأولى لبنية الذرة , حيث قال بأن الذرة تتالف من نواة مركزية يحيط بها غلاف الكتروني وتتركز معظم كتلة الذرة في نواتها بالرغم من صغر حجمها وشحنتها الموجبة . ▪ 1913 خرج الدانمركي Bohr N.بتصور لنموذج الذرة بعد استخدامه لمبادئ نظرية الكم المكتشفة من قبل النمساوي Planck M. عام 1900, وينصّ تصّور بور على أن الذرة تتألف من نواة مركزية ذات شحنة موجبة ويحيط بها غلاف الكتروني تتحرك عليه الإلكترونات السالبة في مدارات دائرية . ▪ 1916 طوّر الفيزيائي الألماني Summerfield نموذج بور للذرة بافتراض أن المسارات التي تسير عليها الإلكترونات تكون أحياناً دائرية وأحياناً أخرى اهليلجية . ▪ 1924 أكد الفرنسي De-Brogie على الطبيعة المزدوجة للإلكترون ( فالإلكترون ذو طبيعة موجية لأنه يهتز , وهو أيضاً ذو طبيعة مادية لأنه يملك كتلة ) . وبناءً عليه فقد توصل دوبري استناداً لمبادئ الميكانيك الموجي المكتشفه لاحقاً من قبل الرياضي النمساوي Schroedinger إلى ما يسمى بنموذج الذرة الموجي (أو نموذج الذرة الكمي). لا يعكس أياً من النماذج المقترحة لوحده الحقيقة بشكل كامل , وإنما يعكس فقط سمات جوهرية محددة ومن وجهة نظر علمية معينة . كان نموذج بور ولكثير من العقود أهمّ وسيلة مساعدة لتفسير الروابط الكيميائية ؛ ففي حين أن التصوّر بأن الإلكترونات تتحرك على مسارات محددة حول النواة دونما تحديد شكلها لا يوضّح الكثير من الحقائق العلمية بدقة وبشكل كاف (نموذج دالتون للذرة) ؛ فإن نموذج المدارات الاهليلجية يوضّح بشكل جلي وبنّاء الغلاف الإلكتروني اعتماداً على مبادئ مكانيك الكم (نموذج سمرفيلد) .
بنية الذرة
تتألف الذرة وفقاً لنظرية رذرفورد من نواة مركزية يحيط بها غلاف الكتروني
فذرة أي عنصر تتألف من بروتون أو أكثر (مشحون إيجاباً) وعدد أقل عادة من النترونات (غير المشحونة) مكتظة في نواة صغيرة إلى حد بعيد . وتترتب الإلكترونات (المشحونة سلباً) على شكل غمامة في الفضاء المحيط بالنواة . وفي أي نواة معتدلة كهربائياً يكون عدد الإلكترونات مساوِ إلى عدد البروتونات .
- الغلاف الإلكتروني
يتألف الغلاف الإلكتروني من الإلكترونات - Electrons والإلكترونات هي جسيمات عنصرية ذات شحنة سالبة و تتمتع بخواص مادية وموجية . تبلغ كتلة الإلكترون : me = 9.1095 x10-28 و يأخذ شحنة كهربائية : qe = - 1.6022x10-19 C
- نواة الذرة
تتألف نواة الذرة من نوعين رئيسيين من الجسيمات العنصرية هما البروتونات والنترونات
-البروتونات –
جاء الدليل التجريبي الأول للجسيم الأولي الموجب من دراسة الأشعة القنوية الموجبة , التي لوحظت في أنابيب خاصة للأشعة المهبطية ذات كاتود مثقّب . فعندما يطبق كمون كهربائي عالٍ على الأنبوب , يمكن أن ترصد الأشعة المهبطية كما في أي أنبوب أشعة مهبطية ؛ ولكن بوجود كاتود مثقّب يرصد نوع مختلف للأشعة . ولأن هذه الأشعة تنجذب نحو الصفيحة المشحونة سلباً , فيجب أن تتألف من جسيمات مشحونة إيجاباً
تصطدم الإلكترونات مع جزيئات الغاز وتنتج أيونات موجبة تنجذب إلى الكاتود (المصعد) السالب . وتمر بعض الأيونات الموجبة عبر الثقوب وتشكل الأشعة الموجبة (أو الإشعاعات القنوية) . وكما في الأشعة المهبطية فإان الأشعة المصعدية (الأشعة الموجبة) تنحرف بالحقلين الكهربائي والمغناطيسي , ولكن أقل بكثير من أجل قيمة معطاة للحقل , لأن الجسيمات الموجبة تكون أثقل بكثير .
يعطي كل غاز مستخدم في الأنبوب نسبة مختلفة للشحنة إلى الكتلة للجسيمات المشحونة إيجاباً (بعكس الأشعة المهبطية التي تعطي نفس النسبة , بغض النظر عن الغاز المستخدم . ولدى استخدام غاز الهيدروجين فإنه يستحصل على أكبر نسبة للشحنة إلى الكتلة , وهذا يشير إلى أن الهيدروجين يعطي جسيمات موجبة ذات كتلة أقل . وقد اتخذت هذه الجسيمات الأساسية المشحونة إيجاباً لشحنات الأولية في البنية الإلكترونية ؛ ودعيت فيما بعد من قبل رذرفورد بالبروتونات (وكلمة بروتون تعني بالإغريقية الجسيم الأولي الموجب) . وتعرف كتلة البروتون من التجربة على أنها mp = 1.6726x10-24 g ؛ وتساوي شحنة البروتون لنفس شحنة الإلكترون قيمةً وتعاكسها إشارة , أي : +1 .
-النترونات -
لأن الذرات عادة لا تملك شحنات , فإن عدد كل من البروتونات والإلكترونات يجب أن يكون متساوٍ . وتملك معظم الذرات كتلاً أكبر قليلاً من كتلها المتوقعة على أساس عدد بروتوناتها وإلكتروناتها فقط . وهذا يعني أن جسيمات غير مشحونة يجب أن توجد في الذرة . ولأن هذا الصنف الثالث من الجسيمات لا يملك أي شحنة , فإنه لم يكن بالإمكان استخدام طرق اعتيادية لكشفها .
ففي عام 1932 , وبعد سنوات عديدة من اكتشاف البروتون ,ابتكر الفيزيائي البريطاني جيمس شادويك- J. Chadwick (1891-1974) تجربة ذكية أنتجت هذه الجسيمات المتوقع أنها معتدلة . ولقد أصبح الآن معلوماً أن هذا الجسيم الأولي والمدعو بالنترون لا يملك أي شحنة كهربائية , وتبلغ كتلته mn = 1.6750x10-24 g , وهي قريبة جداً من كتلة البروتون .
مواقع مفيدة
- المختبر الافتراضي.
- كلية الصيدلة، جامعة حلب
- الكيمياء العامة للدكتور عدنان حبش في كلية الصيدلة، جامعة دمشق.
