Chem 281

الأسس العملية للعمل بالمعامل

تتضمن هذه المقدمة وصف لبعض الأجهزة، و الأدوات المستخدمة في المعمل بغرض تعريفك عليها، و على أسمائها الصحيحة إلى جانب تعريفك بالطرق الصحيحة للتعامل مع هذه الأدوات و للعمل بالمعمـل بصفة عامة، و كيفية التحضير للتجارب، و ما يتعلق بتعليمات السلامة. نرجو منك أختي الطالبة قراءة هذه الصفحات بدقة، ومحاولة تطبيق ما ورد فيها من تعليمات قدر الإمكان، لأنها الأساس الذي ستعملين على ضوءه طول سنين دراستك الأربع.

(1) تعليمات هامة للمعمل

1- حافظي على مواعيد الحضور إلى المعمل.

2- حددي المكان الذي ستعملين به و لا تغيريه طول الفصل الدراسي.

3- لا تنقلي زجاجات الكواشف من مكانها.

4- لا تستهلكي كميات كبيرة من الكواشف لأن معظمها غالي الثمن.

5- لا تعيدي الكيماويات المستخدمة إلى علبها و قواريرها الأصلية حتى لا تتلوث الكيمياويات النقية بداخلها.

6- لا تلق الأوراق و أعواد الكبريت في الأحواض.

7- لا تسرفي في استهلاك الماء المقطر لأن تأمين الماء المقطر عملية تستهلك طاقة ومجهود كبيرين.

8- بعد أن تشعلي اللهب الموجود أمامك أعيدي علبة الثقاب إلى مكانها و اتركي اللهب يعمل حتى نهاية العمل.

9- حافظي على نظافة الموازين و امسحي أي مادة تسقط عليها أو على الطاولة بجانبها.

10- بعد انتهاءك من العمل نظفي المنطقة التي عملت بها من آثار المواد الصلبة و من الأوراق و أعواد الكبريت ولا تتركي خلفك زجاجيات غير نظيفة.

(2) تعليمات السلامة للمعمل

 1- احرصي على لبس البالطو الأبيض وزوج من القفازات المناسبة لعمل المعمل.

 2- لا تضعي العدسات اللاصقة في يوم المعمل حماية لعينيك، و احرصي على اقتناء النظارة الواقية.

 3- اتبعي تعليمات التجربة بدقة و لاتجر تجربة لم تطلب منك.

 4- تأكدي من اسم كل كاشف قبل استخدامه.

 5- لا تشمي أو تتذوقي أي مادة كيميائية تحت أي ظرف.

 6- عند إعدام محتويات أي أنبوبة افتحي الماء أولاً ثم القي محتويات الأنبوبة على الماء المنساب.

 7- عند تسخين الأنبوبة لا توجهي فوهتها جهة زميلاتك ولا على وجهك ولا إلى أعلى و احرصي أن تكون متجهة ناحية البنش أمامك.

 8- لا تسخني أي وعاء زجاجي غير مصنوع من مادة البيركس.

 9- احرصي على إجراء التجارب التي تتضمن تصاعد غازات داخل خزانة الغازات و اعدمي محتويات الأنبوبة في الحوض الموجود داخل الخزانة.

10- لا تستخدمي أي وعاء زجاجي مكسور حتى لو من أعلاه حتى لا تؤذي نفسك ولا أي وعاء به شطب أو شرخ حتى لا ينكسر عليك فجاءة خلال العمل.

11- لا يضاف الماء أبداً للأحماض المركزة لأن الطاقة الحرارية الناتجة يمكن أن تسبب كسر للإناء أو تطاير المحلول منه و الصحيح هو إضافة الحمض للماء حتى يعمل الماء كمبرد.

12- إذا انسكبت على يدك أي مادة كيميائية اغسلي يدك جيداً بالماء وإذا شعرت بأي شعور غير عادي ابلغي معيدة المعمل.

13- إذا دخلت أي مادة كيميائية في عينك اغسليها جيداً بكمية كبيرة من الماء ، ثم ابلغي معيدة المعمل.

14- في حالة تعرضك لحرق بحمض اغسلي موضع الإصابة أولاً بالماء ثم بمحلول كربونات صوديوم لمعادلة أثر الحمض. وفي حالة تعرضك لحرق بمادة قلوية اغسلي موضع الإصابة بالماء المقطر أولاً ثم بحمض الخليك المخفف.

15- إذا انسكب حمض مركز على طاولة العمل أضيفي عليه كربونات صوديوم صلب حتى يعادل تأثيره ثم اشطفي بالماء.

(3) المواد الكيميائية الواجب التعامل معها بحذر

يجب الحذر عند التعامل مع أي مادة كيميائية أياً كان نوعها و لكن هناك بعض المواد التي يجب زيادة الحرص عند استخدامها ومن هذه المواد

1- الأحماض المركزة مثل أحماض الكبريتيك و النتريك والهيدروكلوريك والماء الملكي و حمض الخليك الثلجي

2- محاليل القواعد المركزة مثل هيدروكسيد الصوديوم و البوتاسيوم و هيدروكسيد الأمونيوم

3- بعض المواد شديدة السمية مثل سيانيد البوتاسيوم - حديدي سيانيد البوتاسيوم - كلوريد الزئبقيك - أملاح الزرنيخ و الزئبق و رابع كلوريد الكربون و الميثانول و الكلوروفورم.


(4) تمارين

1- عللي ما يأتي

(1) عند اعدام محتويات أي أنبوبة افنحي الماء أولا ثم إلقي مافي الأنبوبة على الماء المنساب.

(2) لا يجوز للطالبة ارتداء العدسات اللاصقة أثناء العمل في المعمل أو حتى أثناء قيامها بالطبخ في المنزل.

(3) عند التعرض لحرق بحمض يغسل موضع الاصابة بالماء أولا ثم بمحلول كربونات صوديوم. (اكتبي معادلة كيميائية للتعليل و افترضي أن الحمض هو حمض الكبريتيك المركز)

(4) لا يجوز استخدام أوعية غير مصنوعة من البيركس في التسخين.

2- بالرجوع للمراجع المناسبة ، اكتبي نبذة مختصرة عما يأتي

(1) زجاج البيركس من ناحية تركيبه الكيميائي و الفرق بينه و بين الزجاج العادي.

(مساعدة - إرجعي لكتاب كيمياء المجموعات الرئيسية ، للدكتور محمد علي الصالح ، و ابحثي في الفصــلين العاشر و الحادي عشر فيما يتعلق بعنصري البورون و السيليكون . و كذلك كتاب الكيمياء العامة و غير العضوية، للدكتور سامي طوبيا و الكتور نظير العريان الجزء الخاص بالسيليكون)

(2) الأنواع المختلفة لطفايات الحريق.

(مساعدة - إرجعي إلى كتاب السلامة في المختبرات الكيميائية ، للدكتور محمد ابراهيم الحسن )

(3) الأدوات و المحاليل الطبية الواجب توفرها في صيدلية معمل الكيمياء

(4) الاسعافات الأولية التي يمكنك القيام بها في حالة

- حدوث حرق بحمض مركز لزميلة لك أو لك أنت.

-  ابتلاع مادة كيماوية و اسنتشاق غاز خانق.

تعلميات

1- تسلم اجابات هذه التمارين لمعيدة المعمل بداية حصة الأسبوع القادم و لن تقبل الأوراق المتأخرة.

2- تسلم الاجابات على ورق أبيض مسطر و ليس الأوراق الملونة  أو المزخرفة أو التي عليها مطبوعات أو صور أو زهور و خلافه.

3- الكتابة بالحبر الأسود أو الأرزق الغامق و يمكن كتابة العناوين بلون مختلف مع مراعاة الخط المقروء و اللغة العربية السليمة أي عدم استخدام الألفاظ العامية، و مراعاة قواعد الاملاء الصحيحة.

4- تسلم الأوراق بدون أي نوع من التغليف.

5- لا مانع من اشتراك أكثر من طالبة في الاجابات على أن لا يتجاوز العدد 3 .

6- لن تقبل أي أوراق مخالفة لأي من التعليمات، و الدرجة الممنوحة لأحسن إجابة ستكون 4.


 

الشكل - 1 . بعض الأدوات المستخدمة في المختبر

 

 

 

 

تابع الشكل -1


بعض الأدوات و الطرق المستخدمة في المختبر

الاسم

المواصفات

الاستخدامات

(1) كؤوس زجاجية -   Beakers

 

تصنع غالباً من زجاج البيركس لتساعد في نقل السوائل و أنواعها تختلف باختلاف سعة الكأس

في نقل السوائل أو عند تسخين محلول و بعض أنواع المعايرات (الشكل - 2 و 3)

(2) دورق مخروطي - Conical Flask  

 

تصنع أيضاً من مادة زجاج البيركس وأنواعها تختلف باختلاف سعة الدورق

في عمليات المعايرة الحجمية وغيرها

(3) دورق الترشيح (بوخنر) - Büchnner Filter Flask

تختلف عن الدوارق المخروطية بوجود الذراع الجانبية التي يتم عادة توصيلها بالمضخة بواسطة لي مطاطي

تستخدم مع قمع البوخنر للترشيح

(4) دوارق مستديرة -

Round Flask

غالباً ما تصنع من مادة زجاج البيركس ولها أنواع تختلف باختلاف سعتها

تستخـــدم في عمليات التحضير و التقطير

(5) دورق عياري -

 Volumetric Flask

يصنع من زجاج البيركس و يحتوي في أعلاه على علامة تحدد الحجم الذي يضاف من الماء لتحضير محلول بتركيز معلوم

لتحضير محاليل معلومة التركيز بدقة

(6) زجاجات الكواشف -

 Reagent Bottles

تصنع بحيث تكون سميكة الجدار ومجهزة غالباً بسدادة وهي إما شفافة أو غامقة اللون

تعبأ فيها الكواشف الشائعة الاستخدام في المعمل . و الزجاجات الغامقة تستخدم لحفظ المحاليل التي تتأثر بالضوء (الشكل-3)

(7) زجاجة الغسيل -

Wash Bottle

 

تصنع من مادة البولي إيثيلين لذلك فإنها لا تعبأ عادة إلا بالماء أو بعض المذيبات الشائعة التي لا تؤثر على مادة البولي إيثلين مثل الأسيتون و الإيثانول

لغسل الجدار الداخلي للدوارق أثناء عملية المعايرة و الترشيح و غيرها (الشكل-5)

(8) القمع -               Funnel

يصنع من الزجاج ( البيركس أو غيره) أو البلاستيك أو التفلون

يستخدم مع أوراق الترشيح في عملية الترشيح بواسطة الدورق المخروطي (الشكل-3)

(9) قمع البوخنر -

 Büchnner Funnel

 

يصنع من الخزف الأبيض المصقول ويختلف عن القمع العادي باحتوائه على قرص مثقب

يستخدم مع أوراق الترشيح في عملية الترشيح مع دورق الترشيح بوخنر

(10) قمع الفصل -

 Reparatory Funnel

يصنع عادة من زجاج البيركس و له الشكل الكمثري أو الشكل الأسطواني و يحتوي على سدادة في أعـــلاه و صنبور في أسفله  للتحكم في خروج السائل

يستخدم لفصل سائلين عديمي الامتزاج ببعضهما

(11) زجاجة الساعة -

 Watch Glass

تشبه غطاء الساعة و تأتي بأحجام مختلفة

لتغطية الدوارق و الكؤوس أو في بعض التجارب التي تجرى على مواد صلبة

(12) طبق التبخير -

 Evaporating Dish

تصنع من الخزف الأبيض المصقول أو من زجاج البيركس و تشبه زجاجة الساعة ولكنها تحتوي على طرف جانبي لنقل السائل الموجود بها

في عملية البللورة و تبخير المذيب

(13) بواتق الحرق -   Crucibles

تصنع إما من الخزف أو السيلكيا أو البلاتين و عادة ما تكون مجهزة بغطاء، تتحمل البواتق الخزفية درجات حرارة تصل إلى 1000 °م على لهب بنزن . و الأنواع المصنوعة من السيليكا أو البلاتين أو النيكل تتحمل درجات أعلى من 1000 في أفران الحجر

في عمليات التحليل الكمي الوزني لحرق العينة و تحويلها لمركب له وزن و صيغة جزيئيه ثابتة و معروفة

(14) بواتق الترشيح 

تصنع من زجاج البيركس و لكن بقاعدة تحتوي على قرص من ألياف الزجاج ذات المسامات المحددة المقاس. أكثرها شيوعا مقاسي 3 و4

في ترشيح الرواسب في عمليات التحليل الكمي و الوزني

 


الشكل -2 . طرق تسخين السوائل (أ) في حالة استخدام الكأس توضع الساق الزجاجية بحيث يكون طرفها مقابل اللهب (ب) في حالة استخدام الدورق يحاط فوهة الدورق بقطعة ورق و يحرك الدورق بشكل دوري (جـ) تثبت الأنبوبة بزاوية مائلة و تحرك إلى الأمام و الخلف و يركز اللهب على جهة سطح السائل وليس اسفلها.

 

 

 لاتتركي غطاء زجاجة الكاشف من يدك

تعمل الساق اللزجاجية على منع تناثر قطرات السائل

 

 

 

(أ)

(ب)

الشكل - 3 . الطريقة الصحيحة لسكب المحلول (أ) من زجاجة الكاشف (ب) من إناء زجاجي بمساعدة ساق زجاجية


الشكل - 4 . تحضير ورقة الترشيح لعملية الترشيح العادية (يجب أن تكون الورقة بنفس مقاس القمع)

 

الشكل - 5 . عملية ترشيح مادة صلبة من كأس زجاجي إلى قمع الترشيح

 

 

 

 

الشكل –6. احرصي على بقاء مكان العمل أمامك نظيفا و مرتبا. و سجلي ملاحظاتك على المسودة أولا بأول.

 

 

 

 

الشكل –7. لا توجهي فوهة الأنبوبة اثناء التسخين ناحية الزميلة المجاورة لك و لا ناحية وجهك و لا إلى الأعلى و لكن وجهيها بشكل مائل ناحية البنش المقابل، و ذلك حتى إذا اندفع السائل منها فإنه لا يسبب الأذى لأحد.

 


 

 

 

الطريقة الصحيحة لتسخين السائل في أنبوية

1-    لا تركزي اللهب على قـعر الأنبوبة و لكن سخني من المنتصف

2-    حركي السائل باستمرار

3-    وجهي فوهة الأنبوبة ناحية البنش أمامك و بعيدا عن وجهك أو وجه الزميلة المجاورة لك

 

 

تحذير هام :

لا تسخني أي وعاء زجاجي غير مصنوع من البيركس

 

 

(أ) الطرق الصحيحة لرح السائل في الأنبوبة

1-   بالتقليب برفق بالساق الزجاجية

2-   بالرج بطريقة دائرية مع مراعاة التحكم جيدا بالأنبوبة

(ب) الطريقة الخاطئة لرج الأنبوبة، لماذا


قياس بعض الثوابت الفيزيائية للسوائل

1- تعيين الكثافة لسائل

تعرف الكثافة بأنها كتلة وحدة الحجوم عند درجة حرارة معينة . وهي خاصية فيزيائية مميزة لكل مادة كيميائية، حيث يمكن عن طريق تعيينها التعرف على المادة أو التأكد من مدى نقاءها. ومن التعريف يمكن أن نكتب العلاقة الآتية

و علية فإننا حتى نعين كثافة مادة فإنه من الواجب أن نعين كتلتها و الحجم الذي تشغله هذه الكتلة.

هناك العديد من الوسائل التي يمكن استخدامها لتعيين الحجم الذي يشغله سائل ما ومن هذه الطرق استخدام أوعية عيارية مثل المخابير المدرجة والقوارير العيارية و منها قنينات الكثافة (شكل -8) و يمكن تعيين كتلة العينة المأخوذة من السائل بإيجاد الفرق بين كتلة الوعاء المستخدم وهو مملوء بالسائل و بين كتلته و هو فارغ.

 

 

الشكل -8

الأدوات المطلوبة

قنينة كثافة (الشكل –8) - ميزان - مخبار مدرج سعة 25 مل - حمام مائي

خطوات العمل

أ) مقارنة الكثافة النسبية لمجموعة من السوائل بالنسبة للماء

1- أضيفي حوالي 3 سم3 ماء إلى المخبار المدرج.

2- أضيفي نقطتين من رابع كلوريد الكربون إلى الماء في المخبار و سجلي ملاحظتك.

3- أضيفي نقطتين من الهكسان إلى 3سم3 أخرى من الماء و سجلي ملاحظتك.

4- من الخطوات 2 و 3 استنتجي أي السوائل أقل كثافة من الماء و أيها أكبر كثافة.

ب) تعيين الكثافة النسبية و المطلقة لسائل

المحاليل المطلوبة

- ماء مقطر - محلول ملح الطعام - محلول سكر المائدة

طريقة العمل

1- اغسلي قنينة الكثافة جيدا بالماء أولاً ثم بالايثانول و الاسيتون لتجفيفه ثم مرري تيار من الهواء البارد من مجفف للشعر (ملاحظة لا يجوز تجفيف قنينة الكثافة في الفرن - عللي)

2- اوزني القنينة مع غطاءها و هي فارغة و سجلي الوزن (في ورقة النتائج).

3- املئي القنينة بالماء المقطر بحيث لا يبقى فيها أي فراغ او فقاعة هوائية ، ثم ثبيتيها في حمام مائي مضبوط عند درجة 25 °م و اتركيها لمدة ربع ساعة.

4- أزيلي القنينة من الحمام و جففي جدرانها جيداً بورق ترشيح ثم أعيدي وزن القنينة على نفس الميزان الذي وزنتها عليه أولا ، ثم سجلي الوزن.

5- تخلصي من الماء الموجود في القنينة ثم اشطفيها بمحلول ملح الطـعام المراد تعيـين كثـافته ثم أعيدي الخطوات 3 و 4.

6- أعيدي التجرية للمرة الثالثة لتعيين كثافة محلول سكر المائدة .

الحسابات

1- من الخطوة 4 احسبي وزن الماء الذي يملاء القنينة بطرح وزن القنينة وهي فارغة من وزنها و هي مملوءة و هذا سيكون W1 و علية ستكون الكثافة للماء حسب العلاقة

2- و بالمثل الكثافة محلول ملح الطعام و محلول السكر

3- تعرف النسبة  بأنها الكثافة النسية أي كثافة السائل بالنسبة للماء عند نفس درجة الحرارة ، فإذا علمت قيمة d1 فإنه يمكن حساب قيمة الكثافة المطلقة للسائل.


ورقة النتائج

أولاً - مقارنة الكثافة النسبية للسوائل

1- كثافة رابع كلوريد الكربون................ من كثافة الماء المقطر

2- كثافة الهكسان................. من كثافة الماء المقطر

3- الصيغة الجزيئية لرابع كلوريد الكربون.................

4- الصيغة الجزيئية للهكسان.........................

 

ثانياً تعيين الكثافة المطلقة لمحلول ملح الطعام

1-

وزن القنينة (فارغة ) مع الغطاء =

.....................................

 

وزن القنينة + الماء =

.....................................

 

وزن الماء W1   =

.....................................

 

كثافة الماء d1 عند 25 ° م =

.0.997 جم /سم3

2-

وزن القنينة + محلول ملح الطعام =

.....................................

 

وزن محلول ملح الطعام Wsalt  =

.....................................

 

\ كثافة محلول ملح الطعام dsalt =

.....................................

3-

وزن القنينة + محلول سكر المائدة =

.....................................

 

وزن محلول سكر المائدة Wsuger  =

.....................................

 

كثافة محلول سكر المائدة  dsuger =

.....................................


2- تعيين اللزوجة لسائل

اللزوجة Viscosity هي المقاومة التي يبديها جزء من سائل لجريان جزء ملامس له. و معامل اللزوجة h هو القوة اللازمة لتحريك طبقة من السائل مساحتها 1 سم2 بسرعة 1سم لكل ثانية و تبعد عن طبقة أخرى بمسافة قدرها 1 سم. وتسمى وحدة قياس اللزوجة البويز Poise .

يمكن تحديد لزوجة سائل ما بقياس معدل جريانه بأنبوبة شعرية. و يعطى حجم السائل v مار بأنبوبة شعرية نصف قطرها r لمدة زمنية مقدارها t وتحت ضغط ثابت P بمعادلة بوازيل Poiseuille

                     (1)

حيث L طول الأنبوبة. وإذا كانت مقاييس الأنبوبة الشعرية و حجم السائل المتدفق خلالها ثابتين عندها تختزل المعادلة (1) إلى الصيغة التالية

                         (2)

و لأن تحديد اللزوجة المطلقة لسائل أمر فيه بعض الصعوبة، لذلك فإننا غالبا ما نحدد النسبة بين لزوجتي سائلين مباشرة باستخدام مقياس اللزوجة viscometer (الشكل -9). و حيث أن الضغط المحرك لسائل ذي كثافة d خلال الأنبوبة الشعرية لمقياس اللزوجة يساوي h.d.g . حيث h تمثل الفرق بين مستوى السائلين في طرفي الجهاز . و برغم تغير h خلال التجربة فإن قيمتها البدائية و النهائية متساوية لكل حالة. لذا تتناسب P مع كثافة السائل . و العـلاقة بين اللزوجتين h1 و h2 و للسائلين 1 و2 اللذين كثافتهما d1 و d2 هي

              (3)

حيث t1 و t2 زمني الجريان. لذا يجب أن يعاير مقياس اللزوجة بسائل معروف اللزوجة و الكثافة كالماء.

فكرة التجربة

سيتم قياس اللزوجة بقياس الزمن اللازم لانسياب السائل، و من ثم مقارنة القيم لمحلول الملح و محلول السكر بقيمة لزوجة الماء النقي ، و ربط نتائج هذه التجربة بالنتائج في تجربة الكثافة.

الأدوات اللازمة

- ساعة إيقاف

- جهاز قياس اللزوجة (فيسكومتر)

- السوائل المراد تقدير لزوجتها و هي الماء و محلول ملح الطعام و محلول سكر المائدة

- مطاطة لشفط السائل

تنبيه هام – جهاز الفيسكومتر الزجاجي يكلف أكثر من 300 ريال نرجو منك معاملته بحرص حتى لا ينكسر و هذا مطلب هام عند التعامل مع أي من أدوات المعمل.

الشكل -9

طريقة العمل

1- ينظف الفيسكوميتر جيدا بالماء المقطر ثم يجفف

2- يعلق في منظم درجة الحرارة (ثرموستات) و هو عبارة عن كأس زجاجي يحتوي على كمية من الماء كافية لغمر الفيسكومتر ثم تضبط درجة حرارة الماء عند درجة حرارة 25 °م.

3- يضاف حجم من الماء مقاس بدقة بواسطة الماصة إلى الفيسكوميتر من الأنبوبة ذات الطرف الواسـع و يترك لمدة 10 دقائق ليصل إلى درجة حرارة الثرموستات.

4- بواسطة الأنبوبة المطاطية يمص الماء من الطرف الآخر (طرف الأنبوبة الشعرية) حتى العلامة a (الشكل-9).

5- يسمح للسائل بالجريان إلى أسفل الفيسكومتر مع تعيين الزمن اللازم لمرور سطح السائل بين العلامتين a و b ، وهذا هو قيمة t1   .

6- تعاد الخطوات السابقة باستخدام نفس الحجم من السائل المراد تعيين قيمة اللزوجة له و يسجل الزمن t2 .

 

الحسابات

1- إذا كان الزمـن اللازم لجريان محلول ملـح الطـعـام  tsalt ، و كثافته dsalt (التي تم تعيينها في التجـربة السـابقة) و اللزوجة المطلقة له hsalt ، بينما الزمن اللازم لسريان الماء twater و كثافته dwater و لزوجته المطلقة hwater

أي أن الحسابات تعتمد على قيمة الكثافة لمحلو لملح الطعام المعينة في التجربة السابقة.

2-و بالمثل يمكن إجراء الحسابات لتعيين لزوجة محلول السكر بمعلومية كثافته التي حسبت من التجربة السابقة


النتائج

تعيين لزوجة سائل

الزمن اللازم لجريان الماء t2 =

..............................

كثافة الماء d2 =

..............................

اللزوجة المطلقة للماء h2 =

99.4 سنتيبواز

الزمن اللازم لجريان محلول ملح الطعام tsalt =

...............................

الكثافة المطلقة لمحلول ملح الطعام dsalt =

...............................

\ لزوجة محلول ملح الطعام hsalt =

...............................

الزمن اللازم لجريان محلول السكر  tsuger =

...............................

الكثافة المطلقة لمحلول السكر dsuger =

...............................

\ لزوجة محلول السكر  hsuger =

...............................

مناقشة النتائج

(1) رتبي السوائل الثلاثة تصاعديا من حيث زيادة لزوجتها.

          .......................................................................................

(2) هل تستطيعي أن تضعي تفسيرا لهذا الترتيب.

          ........................................................................................

          .........................................................................................


دراسة أعداد الأكسدة للمركبات

يعرف عدد الأكسدة أو حالة التأكسد للعنصر في مركب أيوني بأنه عدد الإلكترونات المكتسبة أو المفقودة بواسطة ذرة العنصر في المركب. و في المركبات التساهمية فإن عدد التأكسد يعين وفقاً لعدد من القواعد المهمة.

1- يعطى للذرات الأكثر سالبية كهربية عدد تأكسد سالب و للذرات الأقل سالبية كهربية عدد تأكسد موجب.

2- تعطى حالة التأكسد صفر لأي عنصر حر غير مرتبط و هذا يتضمن العناصر عديدة الذرة مثل H2 و O3 و S8

3- حالة تأكسد الأيون البسيط هي نفس الشحنة الموجودة عليه كما في Cl¯ و O2– و N3– . بينما للأيونات عديدة الذرة فإن مجموع حالات التأكسد للذرات المكونة للأيون تكون مساوية للشحنة المكتوبة عليه كما في NO2¯ - حالة تأكسد كل ذرة أكسجين = -2 و حالة تأكسد النتروجين = +3 و عليه فإن المجموع الجبري يساوي -1

4- في المركبات المتعادلة (أيونية أو تساهمية) فإن مجموع أعداد التأكسد لجميع الذرات يجب أن يكون صفر.

تطبيق

    اكتبي حالة تأكسد العناصر الآتية في المركبات المذكورة

 

العنصر و المركب

حالة التأكسد

الكبريت في         H2SO3

............

الفسفور في            PH3

............

الألمنيوم في           Al2O3

............

النيتروجين في        N2O5

............

النحاس في           Cu2O

............

الكلور في          KCIO3

............

الكربون في          KCN

............

الأكسجين في       H2O2

............

النيكل في   Ni(NH3)6CI2

............

البورون في          BO33–

............

 

أولاً - أعداد التأكسد للمنجنيز

1- احسبي عدد تأكسد المنجنيز في KMnO4 ....................................................

2- في أنبوبة ضعي 1 سم3 برمنجنات بوتاسيوم + 1 سم3 dil.H2SO4 + 1 سم3 محلول كبريتيت صوديوم

- المشاهدة........................................................................

- الاستنتاج.......................................................................

- معادلة التفاعل

KMnO4 +     Na2SO3 +                    ¾¾®         MnSO4 +                     +

- عدد تأكسد المنجنيز في MnSO4 = ............................................

3- في أنبوبة ضعي 1 سم3 برمنجنات بوتاسيوم + 1 سم3 محلول كبريتيت صوديوم و سخني إن لزم الأمر

- المشاهدة....................................................................

- الاستنتاج...................................................................

- معادلة التفاعل

 KMnO4 +      Na2SO3        ¾¾®       MnO2 +

- عدد تأكسد المنجنيز في MnO2 = .....................................

4- في أنبوبة ضعي 1 سم3 برمنجنات بوتاسيوم + 1 سم3 NaOH + 1 سم3 محلول كبريتيت صوديوم

- المشاهدة...................................................................

- الاستنتاج..................................................................

- معادلة التفاعل

KMnO4 +          Na2SO3 +                    ¾¾®     MnO42–

- عدد تأكسد المنجنيز في MnO42– = ..................................


ثانياً - أعداد التأكسد للنيتروجين

1- احسبي عدد تأكسد النيتروجين في HNO3    ............................................................

2- في أنبوبة ضعي 2 سم3 حمض نيتريك مخفف + قطعة نحاس

- المشاهدة......................................................................

- الاستنتاج....................................................................

- معادلة التفاعل

HNO3 +      Cu   ¾¾®  NO

- عدد تأكسد  NO = ..................................

3- في أنبوبة ضعي 2 سم3 حمض نيتريك مركز + قطعة نحاس

- المشاهدة....................................................................

- الاستنتاج..................................................................

- معادلة التفاعل

HNO3 +      Cu   ¾¾®          NO2

 

- عدد تأكسد النتيروجين في NO2   = ...........................

4- أكتبي عدد تأكسد النيتروجين في المركبات الآتية

N2O4      ............................

N2          ............................

NF3        ............................

HNO2    .............................

 


ثالثاً- أعداد التأكسد للكروم

1- احسبي عدد تأكسد الكروم في K2Cr2O7 ....................................................

2- (في دولاب الغازات) في أنبوبة بيركس أضيفي بحرص 1 سم3 conc.H2SO4 إلى 1 سم3 بيكرومات بوتاسيوم

- المشاهدة.......................................................................

- الاستنتاج......................................................................

- معادلة التفاعل

K2Cr2O7 +      H2SO4 ¾¾® CrO3 +

- عدد تأكسد الكروم في CrO3 = ......................................

3- في أنبوبة ضعي 1 سم3 بيكرومات بوتاسيوم + 1 سم3 محلول هيدروكسيد صوديوم

- المشاهدة .....................................................................

- الاستنتاج....................................................................

- معادلة التفاعل

K2Cr2O7 +       NaOH ¾¾®         K2CrO4

- عدد تأكسد الكروم في K2CrO4 = ...................................

4- في أنبوبة ضعي 1 سم3 بيكرومات بوتاسيوم + 1 سم3 dil.H2SO4 + 1 سم3 محلول كبريتيت صوديوم

- المشاهدة ...................................................................

- الاستنتاج ..................................................................

- معادلة التفاعل

K2Cr2O7 +      H2SO4 +      Na2SO3 ¾¾®       Cr2(SO4)3 +

- عدد تأكسد الكروم في Cr2(SO4)3  = ..............................

 


دراسة الخواص الدورية لمجموعة الهالوجينات

عناصر هذه المجموعة هي الفلور 9F و الكلور 17Cl و البروم 35Br و اليود 53I و الاستاتين 85At ، و هي جميعا من اللافلزات التي تظهر نشاطا كيميائيا واضحا إلى جانب ما تظهره من تشابه واضح في خواصها الكيميائية الذي يظهر في ميلها إلى اتخاذ عدد التأكسد –1 الذي يظهر في صورة ايون الهاليد الذي يرمز له بـ ¯ X و هذا عائد إلى التركيب الإلكتروني الغلاف الأخير الذي له الصيغـة العامة ns2 np5 (حيث n رقم الكم الرئيس للغلاف الأخير). و مع هذا التشابه في الخواص الكيميائية إلا أنها تظهر خواصا فيزيائية مختلفة فالفلور و الكلور غازين بينما البروم سائل عند درجة حرارة الغرفة و اليود صلب، أما الأستاتين فقد تعذرت دراسته بشكل مستفيض بسبب أن أكثر نظائره استقرارا لا يتجاوز عمر النصف له عدد محدود من الدقائق و لكن من المعتقد أنه لا فلز صلب مثل اليود.

الشكل الآتي يوضح رسم تخطيطي لحجم أيونات الهالوجينات المختلفة، حيث أن الاختلاف الذي تظهره الهاليدات في سلوكها الكيميائي و الفيزيائي يعزى غالبا لهذا الإختلاف.

 

الهدف من التجربة

دراسة الخواص الفيزيائية و الكيميائية لبعض الهالوجينات

التجربة الأولى – تحضير الكلور و البروم و اليود

أولا – تحضير الكلور Cl2 . (في خزانة الغازات – يجب ارتداء القفازات)

يحضر غاز الكلور حسب التفاعل الموصوف بالمعادلة الآتية

MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

في أنبوبة اختبار (بايركس) جافة و نظيفة ضعي حوالي 0.5 جم من ثاني أكسيد المنجنيز ثم اضيفي بضع قطرات من حمض الهيدروكلوريك المركز ، تشاهدي تصاعد غاز

1-    على خلفية من ورقة بيضاء نرى أن لون الغاز (ضعي اشارة على الصحيح)

(1) أخضر             (2) أصفر             (3) أخضر مصفر

2-    عرضي ورقة عباد شمس (حمراء أو زرقاء لا فرق) مبللة بقليل من الماء للغاز و سجلي ملاحظتك.

......................................................................

 هذه المشاهدة تثبت أن لغاز الكلور خاصية (ضعي اشارة على الصحيح) 

(1) قاعدية            (2) حمضية               (3) قصر الألوان

3-    عرضي ورقة مبللة بمخلوط من (النشا و يوديد البوتاسيوم) للغاز و سجلي ملاحظتك.

....................................................................

هذه المشاهدة تثبت أن لغاز الكلور خواص (ضعي اشارة على الصحيح)

(1) مؤكسدة             (2) مختزلة                (3) خاملة

ثانيا – تحضير البروم Br2 . (داخل خزانة الغازات – يجب ارتداء القفازات)

في أنبوبة اختبار نظيفة و جافة اخلطي 0.5 جم من بروميد الصوديوم NaBr مع 0.5 جم ثاني أكسيد المنجنيز ثم أضيفي بضع قطرات من حمض الكبريتيك المركز، و سجلي ملاحظاتك حسب الآتي

1-    لون الغاز المتصاعد (ضعي اشارة على الصحيح)

(1) بني              (2) أحمر                (3) أصفر

2-    عرضي ورقة مبللة بمحلول النشا للغاز و سجلي ملاحظتك

..............................................................

ثالثا – تحضير اليود I2 (يجب ارتداء القفازات)

في أنبوبة اختبار نظيفة و جافة اخلطي 0.5 جم من يوديد الصوديوم NaI مع 0.5 جم ثاني أكسيد المنجنيز ثم أضيفي بضع قطرات من حمض الكبريتيك المركز، و اختاري مما يأتي المشاهدة المناسبة

(1)              تتصاعد غازات بنفسجية تنتشر في الهواء

(2)              تتصاعد ابخرة ذات لون غامق سرعان ما تتكثف على جدار الأنبوبة

مما سبق نستنتج أن اليـود مادة صلبة لها خاصية التحول من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة و هذه هي عملية ........................

التجربة الثانية – تحضير HCl و HBr و HI

أولا – تحضير كلوريد الهيدروجين HCl

في أنبوبة اختبار جافة و نظيفة اضيفي conc H2SO4 إلى 0.5 جم من كلوريد الصوديوم – و سجلي الآتي

1-    لون الغاز المتصاعد ...........................

2-    تأثيره على ورقة عباد الشمس الزرقاء (ضعي اشارة على الصحيح)

(1) حمضي        (2) قاعدي      (3) لا يؤثر

3-    محلول هذا الغاز في الماء يسمى ......................

4-    هذا الغاز يكون سحب بيضاء مع ساق مبللة بمحلول الأمونيا بسبب تكون ................. حسب المعادلة الآتية (اكمليها)

HCl + NH3                  

ثانيا – تحضير بروميد الهيدروجين HBr

في أنبوبة اختبار جافة و نظيفة اضيفي conc H2SO4 إلى 0.5 جم من بروميد الصوديوم – و سجلي الآتي

1-    يتكون أولا غاز ................. سرعان ما يتحول إلى غاز لونه ......................

2-    الغاز الذي يتكون أولا هو ................... و لكنة سرعان ما يتحول إلى ................

3-    عملية تحول بروميد الهيدروجين إلى البروم هي عملية (ضعي اشارة على الصحيح)

(1) أكسدة                      (2) اختزال

4-    اكملي المعادلة الآتية التي تتصف هذا التحول

H2SO4 + 2 HBr   →             +  SO2  +            

ثالثا – تحضير يوديد الهيدروجين HI

في أنبوبة اختبار جافة و نظيفة اضيفي conc H2SO4 إلى 0.5 جم من يوديد الصوديوم – و سجلي الآتي

1-يتكون أولا غاز ................. سرعان ما يتحول إلى ابخرة ............ تتكثف على جدار الأنبوبة

2-الغاز الذي يتكون أولا هو ................... و لكنة سرعان ما يتحول إلى ................

3-عملية تحول يوديد الهيدروجين إلى اليود هي عملية (ضعي اشارة على الصحيح)

(1) أكسدة                      (2) اختزال

4-اكملي المعادلة الآتية التي تتصف هذا التحول

H2SO4 + 2 HI   →             +  SO2  +            

التجربة الثالثة – دراسة خواص هاليدات الفضة

في ثلاث أنابيب اختبار جافة و نظيفة أذيبي كلوريد و بروميد و يوديد صوديوم كلا على حده في الماء ثم اضيفي على كل أنبوبة بضـع قطرات من محلول نترات الفضـة ليتكـون كلوريد و بروميد و يوديد الفضة على التوالي و سجلي ملاحظاتك حسب الحدول الآتي

 

AgCl

Ag Br

AgI

لون الراسب

 

 

 

لون الراسب بعد التعريض للشمس

 

 

 

ذوبان الراسب في الماء

 

 

 

ذوبان الراسب في الأمونيا

 

 

 

ذوبان الراسب في حمض النيتريك