درس النموذج المجهري للتحول الكيميائي

النموذج المجهري للتحول الكيميائي

كفاءة المجال: يوظف بعض المعارف الأساسية المتعلقة بالمادة وتحولاتها لوصف وتفسير بعض الظواهر والحوادث في الحياة اليومية.

مؤشرات الكفاءة: يميز بالنموذج الجزيئي بين التحول الكيميائي والتحول الفيزيائي.
يوظف مبدأ انحفاظ الذرات عند التعامل مع النموذج الجزيئي.

الجزئ:
نشــاط: نضع قطرة من محلول برمغنات البوتاسيوم في 10مل من الماء الموجود في الأنبوب الأول
ثم نأخذ 1مل من محلول الأنبوب الأول ونضيفه إلى 9 مل من الماء الموجود في الأنبوب الثاني.
نواصل التجربة بهذه الكيفية بحيث نأخذ في كل 1مل من الأنبوب الأخير لنضيفه إلى 9مل من الماء الموجود في الأنبوب الجديد .

الملاحظة:
نلاحظ أن محلول الأنبوب الأول لونه بنفسجي داكن (مركز) والأنبوب الثاني لونه بنفسجي أقل وضوحا من الأول (أقل تركيزا) والأنبوب الثالث لونه بنفسجي أقل وضوحا من الثاني (ممدد).
هل نستطيع مواصلة هذه التجربة إلى عدد كبير جدا من المرات بحيث مادة برمغنات البوتاسيوم قادرة على تلوين المزيد من أنابيب الماء إلى البنفسجي ؟
أو بعبارة أخرى هل نستطيع تقسيم مادة برمغنات البوتاسيوم إلى مالا نهاية ؟
فرضا:أن قطرة من محلول برمنغنات البوتاسيوم مكونة من حبيبات صغيرة. إذا كان عدد الحبيبات في الأنبوب الأول 1000 حبيبة فسيكون في الأنبوب الثاني 10/1000 = 100 وفي الأنبوب الثالث 10/100 =10 وفي الأنبوب الرابع 10/10= 1.
إذن فتقسيم المادة ممكن إلى حد معين وأصغر جزء نحصل عليه من هذا التقسيم المتتالي هو الجزيء.
تعريف الجزيء: هو أصغر جزء من المادة ويحمل صفاتها ويمكن أن نحصل عليه من التقسيم المستمر للمادة.إلى حد معين.
ويتكون الجزيء من ترابط ذرتين أو أكثر.

النموذج الحبيبي والتحولان الفيزيائي والكيميائي:
المادة مكونة من حبيبات صغيرة لا يمكن رؤيتها ومن مميزاتها: لها نفس الكتلة- لها نفس البعد- غير قابلة للتشوه.
أ- التحول الفيزيائي: عند انصهار الشمع وهو تحول فيزيائي الكتلة محفوظة أي عدد حبيبات الماء قبل التحول يساوي عدد حبيبات الماء بعد التحول لكن الفرق الوحيد هو أن الحبيبات في الحالة السائلة تكون متباعدة بعض الشيء عن بعضها.

ب- التحول الكيميائي: لا نستطيع تمثيل تحول كيميائي بالنموذج الحبيبي السابق بسبب ظهور مواد جديدة واختفاء مواد أخرى لذلك وجب تمثيل كل مادة بقية بحبيبات مختلفة عن حبيبات المواد الأخرى.
3- تطور النموذج الحبيبي: لقد مر النموذج الحبيبي من حيث ترميزه وقد مثلت بأشكال خاصة بكل نوع من الحبيبات.
مثال: تمثيل احتراق الميثان

تسمح لنا هذه الطريقة بتمثيل الأجسام النقية بحبيبات مختلفة تسمح بالاشارة إلى اختفاء مواد وظهور مواد جديدة في التحول الكيميائي. ولهذه الطريقة أيضا مساوئها:
أ- رموز الحبيبات هنا عبارة عن أشكال. يستلزم العدد الكبير من أنواع الحبيبات عددا كبيرا من الأشكال التي يتوجب حفظها.
ب- لا يمكننا هذا النموذج من تفسير تكون النواتج من متفاعلات الحالة الابتدائية ونظرا لذلك يجب استخدام نموذج أكثر تطورا ويراعي المساوئ السالفة الذكر.
تمثيل الجزيئات بتراص الذرات: أحيا العالم البريطاني جون دالتون نظرية قديمة مفادها أن المادة مكونة من مكونات صغيرة جدا وغير قابلة للتجزئة تدعى الذرات.
عند اقتراب الذرات من بعضها البعض في شروط معينة ينتج تجمعات ذرية متشابهة تدعى الجزيئات.
نقترح تمثيل الذرات بالنموذج الكروي بحيث نعطى لكل كرة لونا معينا وحجما يتماشى مع حجم الذرة الموافقة لها.
تمثيل بعض الذرات:

حديد	كبريت	كربون	أكسجين	هيدروجين	الذرة
					المجسم

تمثيل بعض الجزيئات:

المجسم الذي يمثل الجزيء	عدد ونوع الذرات في الجزيء	الجزيء
	ذرتان من الأكسجين	غاز الأكسجين
	ذرتان من الهيدروجين	غاز الهيدروجين
	ذرة أكسجين وذرتان من الهيدروجين	الماء
	ذرة من الكربون وذرتان من الأكسجين	ثنائي أكسيد الكربون
	ذرة كربون وأربع ذرات من الهيدروجين	غاز الميثان
	ذرة كبريت وذرة حديد	كبريت الحديد

النموذج الجزيئي في تفسير التحول الكيميائي:

أ-التحليل الكهربائي للماء:

الحالة الابتدائية: ماء

الحالة النهائية: غاز الهيدروجين + غاز الأكسجين

نوع الجزيئات	نوع الذرات
		الحالة الابتدائية
		الحالة النهائية

ب- احتراق غاز الميثان بوجود الأكسجين:
الحالة الابتدائية:غاز الميثان + غاز الأكسجين
الحالة النهائية: بخار الماء + ثنائي أكسيد الكربون.

نوع الجزيئات	نوع الذرات
		الحالة الابتدائية
		الحالة النهائية

جـ – اصطناع غاز كلور الهيدروجين انطلاقا من غاز الهيدروجين وغاز الكلور:
الحالة الابتدائية: غاز الكلور + غاز الهيدروجين
الحالة النهائية: غاز كلور الهيدروجين.

نوع الجزيئات	نوع الذرات
		الحالة الابتدائية
		الحالة النهائية

الملاحظة: نلاحظ أن نوع الذرات في الحالة الابتدائية والحالة النهائية هي نفسها.
            نلاحظ أن أنواع الجزيئات في الحالة الابتدائية تختلف عن الحالة النهائية.
النتيجة:
في التحول الكيميائي يبقى نوع الذرات محفوظا بينما تكون أنواع الجزيئات غير محفوظة.
في التحول الكيميائي تتحطم جزيئات المواد المختفية وتتشكل جزيئات جديدة للمواد الناتجة.

                                               تطبيقات
تطبيق1
ليكن التحولان الآتيان:
1- أي هذين التحولين يمثل تحولا فيزيائيا وأيهما يمثل تحولا كيميائيا؟ برر إجابتك.
2- هل الكتلة محفوظة في التحول الأول؟
3- هل الكتلة محفوظة في التحول الثاني؟
4- ما الذي يثبت من خلال هذين الرسمين انحفاظ الكتلة؟
تطبيق2: أشطب العبارات الخاطئة
o       في التحول الكيميائي عدد الجزيئات  يتغير    لا يتغير     قد يتغير
o       في التحول الكيميائي عدد الذرات    يتغير    لا يتغير     قد يتغير
o       في التحول الفيزيائي عدد الجزيئات يتغير    لا يتغير     قد يتغير
o       في التحول الفيزيائي عدد الذرات    يتغير    لا يتغير     قد يتغير
o       ثبات عدد الذرات / الجزيئات هو الذي يدل على انحفاظ الكتلة.
o       ظهور مواد جديدة في تحول كيميائي ناتج من تكون جزيئات/ ذرات جديدة.
تطبيق3:أجب بصحيح أو خطأ مع تصحيح الخطأ إن وجد:
1 – كتلة الماء في الحالة الصلبة تختلف عن كتلته وهو سائل.
2- جزيئات الجليد تختلف عن جزيئات بخار الماء.
3- الذرة مكونة من عدة جزيئات.
4- ذوبان السكر في الماء تحول كيميائي.
5- يتكون الماء النقي من نوع واحد من الجزيئات.

» درس النموذج المجهري للتحول الكيميائي
» درس التحول الكيميائي
» درس التمييز بين التحول الكيميائي والتحول الفيزيائي.