Week 1 · Unit 1 Chemical Reactions and Their Environmental Impacts, opener; Lesson 1 Types of Chemical Reactions (A): direct combination, decomposition, metals with oxygen, acids and water, the chemical reactivity series · 3 lessons
1
الفلزات والأكسجين: الاتحاد والانحلال
Science Prep 3 Term 1, Unit 1: pp. 1–8
الهدفأقول ما يحدث في التفاعل الكيميائي، وأذكر أنواعه الأربعة، وأكتب معادلات اتحاد الفلز مع الأكسجين والانحلال بالحرارة.
كلمات جديدة
التفاعل الكيميائي · تغير تنكسر فيه الروابط في المتفاعلات وتتكوّن روابط جديدة فينتج مواد جديدةالاتحاد المباشر · اتحاد مادتين أو أكثر لتكوين ناتج واحد: A + B → ABالانحلال · تفكك مادة واحدة إلى مادتين أو أكثر أبسط منها، غالبًا بالحرارة أو الضوء: AB → A + B
الشرح
في التفاعل الكيميائي تنكسر الروابط بين جسيمات المواد المتفاعلة وتتكوّن روابط جديدة، فتنتج مواد جديدة لها خواص جديدة. ومن علامات حدوث التفاعل تغيّر اللون أو الرائحة، أو تصاعد غاز، أو تكوّن مادة صلبة في سائل، أو انبعاث ضوء وحرارة. يصنّف الكيميائيون التفاعلات بحسب طريقة إعادة ترتيب الذرات أو الأيونات. ففي الاتحاد المباشر تعطي المادتان A + B الناتج AB. وفي الانحلال تتفكك المادة AB إلى A وB، وعادةً بالتسخين أو بالضوء. وهناك نوعان آخران هما الإحلال البسيط والإحلال المزدوج، وسنتناولهما في دروس لاحقة. تتحد معظم الفلزات مع الأكسجين عند تسخينها، لكن ليس بالسرعة نفسها. فالماغنسيوم أسرعها، والحديد أبطأ، والنحاس أبطأ الثلاثة، ولذلك نقول إن النشاط الكيميائي يقل بالترتيب Mg > Fe > Cu. والأكاسيد الثلاثة مختلفة: أكسيد الماغنسيوم مسحوق أبيض، وأكسيد الحديد مغناطيسي، والنحاس يكوّن طبقة سوداء. ومن أمثلة الانحلال أن كربونات الكالسيوم تتفكك إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون عند تسخينها بشدة. لا تكرر هذه التفاعلات في البيت أبدًا: فالتجارب المطبوعة تستخدم لهبًا، وضوء الماغنسيوم المحترق قد يؤذي العينين.
النوع
النمط
مثال
اتحاد مباشر
A + B → AB
2Mg + O₂ → 2MgO
انحلال
AB → A + B
CaCO₃ → CaO + CO₂
أمثلة محلولة
2Mg + O2→2MgO
نعدّ الذرات في 2Mg + O₂ → 2MgO. في الطرف الأيسر: ٢ Mg و٢ O. وفي الأيمن: ٢ Mg و٢ O. المعادلة موزونة، ونوع التفاعل اتحاد مباشر لأن مادتين أعطتا مادة واحدة. إذا كان عند تلميذ ١٠ ذرات ماغنسيوم فالمعادلة تقول إنها تحتاج ٥ جزيئات O₂، لأن كل ٢ Mg تتحد مع ١ O₂.
2H2Oتيار كهربي→2H2 + O2
ما نوع التفاعل 2H₂O → 2H₂ + O₂ (بالتيار الكهربي)؟ مادة واحدة أعطت مادتين، فهو انحلال. وما نوع 2Na + Cl₂ → 2NaCl؟ مادتان أعطتا مادة واحدة، فهو اتحاد مباشر.
رتّب الفلزات بحسب سرعة اتحادها بالأكسجين: المسمار الحديدي يصدأ ببطء في الهواء الرطب، وقطعة النقود النحاسية اللامعة تفقد بريقها ببطء على مدى شهور، وشريط الماغنسيوم يحترق بوهج ساطع. الماغنسيوم أنشط هذه الفلزات والنحاس أقلها، فالترتيب Mg > Fe > Cu.
نشاط الفصل
ذرّات من مشابك الورق، بمساعدة أحد الكبار. استخدم مشابك حمراء للماغنسيوم وزرقاء للأكسجين. كوّن مشبكين أحمرين وزوجًا من المشابك الزرقاء المتصلة، ثم انقلها لتصنع زوجين أحمر وأزرق: هذا هو 2Mg + O₂ → 2MgO. اكتب المعادلة بالكلمات على بطاقة. ثم اترك قطعة من الصوف الفولاذي في كوب رطب يومًا كاملًا وصف ما تراه: هذا تفاعل بطيء للحديد، ولا يُستخدم لهب أبدًا.
تدرّب
1
سمِّ المتفاعلين والناتج في 2Cu + O₂ → 2CuO.
المتفاعلان: النحاس والأكسجين. الناتج: أكسيد النحاس، وهو الطبقة السوداء.
2
اكتب نمط تفاعل الانحلال وقل ما الذي يبدؤه عادةً.
AB → A + B؛ وتبدؤه عادةً الحرارة أو الضوء.
3
CaCO₃ → CaO + CO₂: ما نوعه، وكم مادة في طرف النواتج؟
CaCO3تسخين شديد→CaO + CO2
انحلال؛ في طرف النواتج مادتان هما CaO وCO₂.
4
رتّب من الأنشط إلى الأقل نشاطًا مع الأكسجين: النحاس، الماغنسيوم، الحديد.
