خصائص وتفاعلات العناصر ومركبات عناصر الكتلة الفوسفاتية - الجلسة 1

التحلل الحراري هو عملية تتحلل فيها المادة إلى مواد أبسط عندما يتم تسخينها إلى درجة حرارة عالية. يحدث التحلل الحراري عندما تتجاوز الطاقة الحرارية المقدمة لمادة الطاقة اللازمة لكسر الروابط التي تربط جزيئاتها معًا. تتسبب الطاقة التي تمتصها المادة في اهتزاز جزيئاتها بشكل أكثر قوة، مما يؤدي في النهاية إلى كسر الروابط وإطلاق مواد أبسط. على سبيل المثال، تتحلل أملاح الأمونيوم عند التسخين إلى مركبات أخرى.

يتضمن التحلل الحراري لأملاح الأمونيوم تحلل NH₄⁺والأنيون في الملح. ويحدث التحلل تحت درجات حرارة عالية. تعتمد منتجات التفاعل على ملح الأمونيوم المحدد وظروف التفاعل. على سبيل المثال، NH₄Clيمكن أن تخضع للتحلل الحراري عند تسخينها إلى درجات حرارة أعلى من 338 درجة مئوية. إنه يشكل NH₃و HClكمنتجات.

بصورة مماثلة، (NH4)2SO4يمكن أن تخضع للتحلل الحراري عند تسخينها، وتشكل NH₃, SO₂وبخار الماء. يتحلل كربونات الأمونيوم عند التسخين ليعطي NH₃, CO₂وبخار الماء. منتجات تحلل نترات الأمونيوم هي غاز النيتروجين وبخار الماء.

يؤدي تحلل نترات الأمونيوم إلى إنتاج غاز أكسيد النيتروز وبخار الماء. ما هي المنتجات المحتملة لتحلل كرومات الأمونيوم؟. يتحلل كرومات الأمونيوم عند التسخين ليعطي غاز النيتروجين وأكسيد الكروم وبخار الماء.

التآصل هو خاصية بعض العناصر والمركبات الكيميائية التي تتواجد في أشكال متعددة. تُسمى هذه الأشكال المتعددة بالألوتروبات. تتمتع الأشكال المتآصلة بخصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة على الرغم من أنها تتكون من نفس الذرات أو الجزيئات. على سبيل المثال، الماس والجرافيت كلاهما متآصلان للكربون.

يتكون الجرافيت من ذرات الكربون فقط. هل فكرت يوما من ماذا يتكون الماس؟. يتكون الماس أيضًا من ذرات الكربون فقط. ولكن إذا كان الماس والجرافيت كلاهما مكونان من ذرات الكربون فقط، فلماذا تختلف خصائصهما عن بعضهما البعض؟. الماس شفاف وصلب. كما أنها مكلفة. في حين أن الجرافيت أرخص ولونه رمادي غامق إلى أسود. الجواب على هذا السؤال بسيط للغاية. الماس والجرافيت كلاهما متآصلان للكربون. ترتيب ذرات الكربون يختلف في كليهما.

دعونا نلقي نظرة على ترتيب الذرات في الجرافيت والماس. في الجرافيت تكون ذرات الكربون على شكل حلقات سداسية. يتم ترتيب هذه الحلقات على شكل طبقات. بينما في الماس تكون ذرات الكربون في ترتيب رباعي السطوح. ولهذا السبب تختلف خصائصهما عن بعضهما البعض. الجرافيت ناعم والماس صلب. يعتبر الجرافيت موصل جيد للكهرباء. الماس موصل رديء للكهرباء.

الآن سوف نناقش بعض الأمثلة الأخرى للمتآصلات. يحتوي الأكسجين على شكلين رئيسيين. وهما غاز الأكسجين والأوزون. الأكسجين هو جزيء ثنائي الذرة يتكون من ذرتين من الأكسجين. يتم تمثيله بالصيغة الكيميائية O2. إنه غاز عديم اللون والرائحة وهو ضروري للحياة ويشكل حوالي 21% من الغلاف الجوي للأرض.

ومن ناحية أخرى، فإن الأوزون عبارة عن جزيء ثلاثي الذرة يتكون من ثلاث ذرات أكسجين. يتم تمثيله بالصيغة الكيميائية O3. وهو عبارة عن غاز أزرق باهت ذو رائحة نفاذة. يتم تشكيله بشكل طبيعي في الغلاف الجوي للأرض عندما يعمل الضوء فوق البنفسجي على جزيئات الأكسجين. الأوزون هو جزيء غير مستقر ونشط، في حين أن الأكسجين هو جزيء مستقر وغير نشط نسبيًا.

تصنف أشكال الكبريت إلى شكلين. أحدهما بلوري والآخر غير متبلور. الأشكال المتآصلة البلورية للكبريت هي الكبريت المعيني والكبريت أحادي الميل. الكبريت المعيني هو عبارة عن مادة صلبة بلورية صفراء اللون. له شكل ثماني السطوح. وهو الشكل الأكثر استقرارا للكبريت في درجة حرارة الغرفة والضغط. وهو يتكون من 8 جزيئات S مرتبة في شبكة بلورية معينية الشكل. الكبريت أحادي الميل هو شكل بلوري من الكبريت. في شكله أحادي الميل، يشكل الكبريت بلورات طويلة تشبه الإبرة وعادة ما تكون صفراء اللون. إنه ليس مستقرًا جدًا ويميل إلى التحول إلى الشكل المعيني الأكثر استقرارًا من الكبريت بمرور الوقت.

المواد الصلبة غير المتبلورة هي تلك التي لا يتم ترتيب الذرات فيها في نمط محدد. تشمل الأشكال غير المتبلورة للكبريت الكبريت البلاستيكي والكبريت الغرواني. يعتبر الكبريت البلاستيكي مادة فريدة من نوعها لأنه يمكن تشكيله مثل البلاستيك عند تسخينه إلى درجة حرارة معينة. يتم إنتاجه عن طريق إذابة الكبريت ثم تبريده بسرعة. ويؤدي هذا إلى قيام ذرات الكبريت بترتيب نفسها في بوليمر طويل السلسلة.

الكبريت الغرواني هو نوع من الكبريت الذي يتم تشتيته في وسط سائل لتشكيل تعليق غرواني. المعلق الغرواني هو عبارة عن خليط من الجسيمات التي تكون صغيرة بما يكفي لتظل معلقة في السائل ولا تستقر في القاع. في حالة الكبريت الغرواني، تنتشر جزيئات صغيرة من الكبريت في سائل مثل الماء أو الزيت. للكبريت الغرواني العديد من التطبيقات في الطب والعناية بالبشرة.

الأحماض الأكسجينية، المعروفة أيضًا باسم الأحماض الأكسجينية، هي فئة من الأحماض التي تحتوي على الأكسجين والهيدروجين وعنصر أو أكثر آخر. الصيغة العامة لحمض الأوكسوس موضحة هنا. n يمثل عدد ذرات الهيدروجين. m يمثل عدد ذرات الأكسجين. يمثل X أي أيون غير معدني أو متعدد الذرات.

مثال على حمض الأكسو هو H₂SO₄. حمض الكبريتيك هو حمض أكسيد الكبريتيك. وبنفس الطريقة، H₂SO₃و H₂S₂O₃وهي أيضًا أحماض أوكسيد الكبريت.

تشمل أحماض النيتروجين الأكسجينية HNO3و HNO2. هناك أربعة أحماض أكسدة من الكلور. هذه هي HOCl, HOClO, HOClO2، و HOClO3. يتم توضيح بنية هذه الأحماض هنا. هل يمكنك تسمية أي حمض أكسيدي من البروم؟.

عندما يتفاعل الألومنيوم مع حمض الهيدروكلوريك، فإنه يشكل كلوريد الألومنيوم. كلوريد الألومنيوم هو ملح. وهو هاليد من المجموعة 3A. ويتكون غاز الهيدروجين أيضًا في هذا التفاعل. وبنفس الطريقة، يمكن للألمنيوم أن يتفاعل مع البروم لتكوين بروميد الألومنيوم. المركبات التي تحتوي الذرة المركزية فيها على ثمانية إلكترونات غير مكتملة تسمى مركبات ناقصة الإلكترون. هاليدات المجموعة 3A هي في الغالب خالية من الإلكترونات. لفهم هذا النقص في الإلكترونات دعونا نناقش تكوين ثنائي الترابط بواسطة كلوريد الألومنيوم.

يمكن أن يوجد كلوريد الألومنيوم على شكل ثنائي. إنه ثنائي لأن جزيئين من كلوريد الألومنيوم مرتبطان برابطة تساهمية إحداثية. الرابطة التساهمية الإحداثية هي الرابطة التي تتكون عندما تشارك الذرة زوجها من الإلكترونات مع ذرة تفتقر إلى الإلكترونات. الصيغة الجزيئية لثنائي كلوريد الألومنيوم هي Al₂Cl₆. ولكن كيف يوجد كلوريد الألومنيوم على شكل ثنائي؟. للإجابة على هذا السؤال يجب علينا أولاً مناقشة بنية كلوريد الألومنيوم.

كما يمكننا أن نرى في بنية نقطة لويس لكلوريد الألومنيوم، فإن الألومنيوم محاط بثلاث ذرات كلور. تحتوي ذرة الألومنيوم على ثلاثة إلكترونات تكافؤ. يتم مشاركة كل إلكترون تكافؤ مع كل من ذرات الكلور الثلاث لتكوين رابطة تساهمية. وهذا يدل على أن ثماني ذرات الكلور مكتملة. لكن ذرة الألومنيوم محاطة بستة إلكترونات فقط. ثمانية ذرة الألومنيوم ليست كاملة. يتطلب زوجًا من الإلكترونات لإكمال ثمانيته. ويمكننا أيضًا أن نقول أن ذرة الألومنيوم الموجودة في كلوريد الألومنيوم تعاني من نقص الإلكترون.

وبنفس الطريقة فإن هاليدات المجموعة 3A الأخرى مثل بروميد الألومنيوم وثلاثي فلوريد البورون تعاني أيضًا من نقص الإلكترون بسبب عدم اكتمال الثماني بتات في الذرة المركزية. في ثلاثي فلوريد البورون، يكون البورون محاطًا بستة إلكترونات. إنها تحتوي على ثماني بتات غير مكتملة. إنه يعاني من نقص الإلكترون.

كما نعلم أن ذرة الألومنيوم الموجودة في كلوريد الألومنيوم تعاني من نقص الإلكترون. لإكمال ثماني ذرات الألومنيوم في كلوريد الألومنيوم، تشارك ذرة الكلور في أحد جزيء كلوريد الألومنيوم زوجًا من الإلكترونات مع ذرة ألومنيوم في جزيء آخر من كلوريد الألومنيوم. ويؤدي هذا إلى تكوين رابطة تساهمية إحداثية بين ذرة الألومنيوم في جزيء واحد وذرة الكلور في جزيء آخر. بشكل عام، هناك رابطتان تساهميتان إحداثيتان في ثنائي واحد من كلوريد الألومنيوم.

هاليدات المجموعة 3A لها طبيعة حمضية. على سبيل المثال، يعمل كلوريد الألومنيوم كحمض لويس. حمض لويس هو نوع كيميائي يمكنه قبول زوج وحيد من الإلكترونات. نحن نعلم أن ذرة الألومنيوم في كلوريد الألومنيوم تحتوي على ثمانية غير مكتملة. إنه يفتقر إلى زوج من الإلكترونات. يمكنه قبول زوج وحيد من الإلكترونات من قاعدة لويس. قاعدة لويس هي نوع كيميائي يمكنه التبرع بزوج وحيد من الإلكترونات. يتفاعل كلوريد الألومنيوم مع الأمونيا لتكوين مركب إضافي كما هو موضح. المُضاف هو المنتج الذي يحتوي على جميع ذرات المواد المتفاعلة.