انت هنا الان : شبكة جامعة بابل > موقع الكلية > نظام التعليم الالكتروني > مشاهدة المحاضرة

اللاعضوية ثاني ك1ف1 (9)

الكلية كلية العلوم للبنات     القسم قسم الكيمياء     المرحلة 2
أستاذ المادة محمد حامد سعيد الدهيمي       03/01/2019 18:49:51
الكيمياء اللاعضوية
المرحلة الثانية / الفصل الاول
المحاضرة التاسعة 2018/ 2019 د. محمد حامد سعيد
التاصر التساهمي Covalent Bonding
ينبغي ان يكون ممكنا من الناحية النظرية لذرات البريليوم تكوين بنيات رباعي السطوح , مثلث مستوي , خطية باستعمال الاوربتالات مهجنة sp ,sp2 , sp3 على التوالي وهكذا نجد انه ليس غريبا ان مركبات البريليوم مركبات الكاربون هندسيا لامتلاك هذه الذرات اوربتالات تكافؤية لها نفس المميزات لكن سوف يكون هناك اختلاف واضح في الترتيب وذلك بسبب امتلاك البريليوم الكترونين تكافؤيين فقط .
يفضل البريليوم التكافؤ الرباعي وذلك على الرغم من ان كل من التكافؤ الثنائي والثلاثي معروف في مركبات البريليوم. ولهذا تكون المركبات مثل Be(CH3)2 , BeF2 , BeCl2 نوعيات بوليمرية حيث أظهرت دراسات حيود الاشعة السينية لمركب BeCl2 الصلب وجود سلسلة من ذرات البريليوم مع جسور من الكلور في الحالة المنصهرة يكون هذا المركب موصل للكهربائية اذا يتبلور في بنية ?-Cristobalite المشابة للكوارتز وتتشابة خواصة كثير مع مركب ثنائي مثيل البريليوم . مما ينبغي ملاحظتة في هذه المركبات هو ان المسافة Be Be كذلك المسافة بين ذرة البريليوم والذرة الجسرية أطول مما هو متوقع للاواصر التساهمية وللكثير من الكيلات البريليوم بنية مشابة .
يكون المركب Be[C(CH3)3] أحادية في كل من الحالة السائلة والحالة البخارية . حيث تحتوي البنية في الحالة البخارية على ترتيب خطي C Be C
مع طول اصرة Be C تساوي 1.70 انكستروم.تمتلك ذرات البريليوم في البنيات البوليمرية التناسق الرباعي مثلا في مركب BeF2 يكون تهجين ذرة البريليوم من نوع sp3 وترتبط ذرتا فلور باواصر المزدوج الالكتروني المشترك وترتبط الذرتان الاخريان بأواصر تناسقية تساهمية وتكون البنية المتسلسلة للتناسق الرباعي على شكل رباعي السطوح منحرف لكن وجود المزدوجات الالكترونية غير المشاركة على ذرة الكلور يسمح بالبنية الجسريه المشتملة على تكوين اصرة تناسقية تساهمية ويمكن وضع الكثير من الفرضيات التي تفسر البنية البوليميرية لهذه المركبات منها ان تهجين البريليوم لا يكون من نوع sp3 مع وجود كثافة الكترونية للأصرة على طول المسافة الفاصلة بين نواتي البريليوم او يظهر البريليوم تهجين sp3 لكن الكثافة الالكترونية لا تقع على الخط الواصل بين مركز ذرتي البريليوم .
بعكس السلوك التناسقي للبريليوم تكون فلزات الاتربة القلوية الاثقل مركبات سداسية التناسق إضافة الى المركبات رباعية التناسق ويظهر المغنسيوم فقط ثبات غير مباشر لتكوين مركبات ثلاثية التناسق مثلLi[Mg(C6H5)3] التفسير النظري للتاصر في هذه المركبات يشمل على تهجين من نوع sp2 لاوربتالات لذرة الفلز. تعد المركبات رباعية التناسق لذرة الفلزات ( المغنسيوم , الكالسيوم , السترونتيوم , الباريوم ) شائعة مثل مركبات البريليوم يمكن ان ترتبط المركبات من نوع MX2 مع جزيئتين من قواعد لويس المتعادلة مثل الايثر والماء والامونيا او القواعد الايونية السالبة مثل ايون الهاليدات ( مثل K2MgF4 , K2MgCl4 ) وتعطي الايونات السالبة التي يمكن ان تكون بنيات مخلبية .تظهر الكيلات المغنسيوم الكثير من الخواص التي يظهرها Be(CH3)2 اذا يؤدي ذلك الى الاستنتاج ان مركبات المغنسيوم بوليمرية أيضا يمكن ان تفسر بنية المركبات الرباعية التناسق للفلزات الترابية القلوية الثقيلة بطريقة مشابهه لمركبات البريليوم .
تشمل مركبات السداسية التناسق على وجود ذرات فلزات الاتربة القلوية محاطة بذرات أخرى في ترتيب ثماني السطوح . تكون قواعد لويس جزيئات متعادلة NH3 , H2O ويكون الايون الفلزي المتناسق موجب الشحنة فاذا اشتمل التاصر في هذه المركبات في هذه المركبات على اوربتالات فارغة للذرة الفلزية وجب ان تكون هذه الاوربتالات من نوع d2sp3 التي تملك تماثل ثماني السطوح مما يعني ان مركبات ثمانية التناسق لاتتكون للبريليوم لعدم امتلاكة اوربتالات من نوع d ذات طاقة واطئة بدرجة كافية لتسهم في هذا النوع من التهجين .

الاختلاف بين الفلزات الترابية القلوية والفلزات القلوية :-
Difference between alkaline earth metals and alkali metals:-
كل من الفلزات الترابية القلوية والفلزات القلوية هي عناصر تنتمي الى الركن (s) (S-block ) في الجدول الدوري لكنها تختلف في عدد الالكترونات الموجودة في اوربتال ns .لذلك فهناك تشابه بينها في العديد من الخواص لكن يبقى هناك بعض الاخلاف في خواصها ناتج عن اختلاف عدد الالكترونات في غلاف التكافؤ العائد لكل منها. على سبيل المثال القطر الذري طاقة التأين العالية السالبية الكهربائية .....الخ الجدول التالي يتضمن بعض النقاط الاساسية في الاختلاف بين الفلزات الترابية القلوية والفلزات القلوية

الخاصية فلزات الاتربة القلوية الفلزات القلوية
الترتيب الالكتروني وجود الكترونين في غلاف التكافؤ , الترتيب الالكتروني ns2 وجود الكترون واحد في غلاف التكافؤ , الترتيب الالكتروني ns1
التكافؤ ثنائي التكافؤ احادي التكافؤ
الموجبية الكهربائية اقل موجبية كهربائية اعلى موجبية كهربائية
الهيدروكسيدات قواعد ضعيفة , قلية الذوبان , تتفكك بالحرارة قواعد قوية ,عالية الذوبان ,لا تتفكك عند رفع درجة الحرارة
البيكاربونات لا توجد بشكل حر , توجد فقط في المحاليل توجد في الحالة الصلبة
الكاربونات غير ذائبة في الماء , تتفكك في الحرارة تذوب في الماء , لا تتفكك في الحرارة (فقط Li2CO3 وهو حالة استثنائية)

التفاعل مع النتروجين تتفاعل مباشرة مع النتروجين وتنتج النتريدات لا تتفاعل مباشرة مع النتروجين
التفاعل مع الكربون تتفاعل مباشر مع الكربون وتنتج الكاربيدات لا تتفاعل بشكل مباشر مع الكربون
النترات تتفكك بالحرارة وتنتج مزيج من NO3,O2 تتفكك بالحرارة وتحرر الاوكسجين فقط
ذوبانية الاملاح السلفات , الفوسفات ,الفلوريدات , الكرومات , الوكزالات ....الخ غير ذائبة في الماء السلفات , الفوسفات ,الفلوريدات , الكرومات , الوكزالات ....الخ ذائبة في الماء
الخواص الفيزيائية هي اقل تفاعلية , معادن صلبة نسبيا , نقطة انصهارها عالية , دايامغناطيسية معادن هشة , اقل نقطة انصهار , بارامغناطيسية
تميؤ مركباتها مركباتها تحتوي على ماء تبلور MgCl2.6H2O, CaCl26H2O,and ,BaCl2.2H2O( كلوريدات مائية) اقل تميؤ مثلا NaCl , KCl and RbCl تنتج ( كلوريدات غير مائية )
قوة الاختزال اقل قوة اختزال, طاقة تأين عالية , وطاقة تأكسد واطئة اكثر قوة اختزال , طاقة تأين عالية , وطاقة تأكسد واطئة

السلوك الشاذ للبريليوم Abnormal Behavior of Beryllium

البريليوم هومن اقل عناصر مجموعة الفلزات الترابية القلوية وفرة في الطبيعة , على الرغم من ذلك فان ملح البيرل beryl (Be Al2SiO18)موجود بكميات كبيرة , يختلف البريليوم عن باقي عناصر مجموعته بسبب حجمة الذري الصغير و موجبية الكهربائية العالية والاختلاف الطفيف في الترتيبه الالكتروني. ايون Be2+ صغير جدا ولذلك تكون قوة الاستقطابية عالية لاي ايون سالب يكون قريب منه . تظهر مركبات البريليوم صفات تساهمية . حيث تمتلك مركباته درجات غليان واطئة وتذوب في المذيبات العضوية وتتمي بوجود الماء.
يمكن ان ندرج اهم نقاط الاختلاف بين البريليوم وباقي عناصر مجموعته بما يلي
1- هو اصلب من كل عناصر المجموعة
2- يمتلك درجات غليان وانصهار اعلى من باقي عناصر المجموعة
3- غير فعال في الهواء , وذلك بسبب كبر قيمة طاقة التأين
4-لايتفكك في الماء , وهذا بسبب القيمة الواطئة الاكسدة
5- ميلة العالي لتكوين مركبات تساهمية
6- لا يتفاعل بشكل مباشر مع الهيدروجين
7- يذوب في القواعد ويحرر الهيدروجين
Be + 2NaOH + 2H2O Na2BeO2.2H2O + H2
Sodium beryllate
8- لا يحرر الهيدروجين من تفاعله مع الحوامض بسهوله
9- اوكسيد البريليوم ذو طبيعة امفوترية
10- هيدروكسيد الباريليوم ايضا ذو طبيعة امفوترية
11- يتحلل كاربيدالبريليوم (Be2C ) مائيا ويحرر الميثان
Be2C + 4H2O 2Be(OH)2 + CH4
12- كاربونات البريليوم (BeCO3) غير مستقرة حراريا
13- تكون نترات البريليوم (Be3N2) متطايرة
14- سلفات البريليوم تذوب في الماء
15- كلوريد البريليوم BeCl2 مركب تساهمي
16- يتم الحصول على البريليوم الخامل بواسطة تفاعل سطحه مع حامض النتريك المركز
17- لايعطي البريليوم اي لون في اللهب
18- لدية ميل كبير لتكوين المركبات المعقدة
19- يمتلك ميل لتكوين السبائك

الكالسيوم Calcium
الكالسيوم عنصر شائع ومركباته منتشرة بشكل واسع في الطبيعة , فمثلا كاربونات الكالسيوم CaCO3 من اكثر مركباتة انتشارا في الطبيعة ويوجد بأشكال مختلفة منها ( الحجر الجيري , الرخام او خام الكالسايت او الاوغونيت ) وذلك باختلاف الظروف الجيلوجية . والكالسيوم هو عنصر غذائي مهم للكائنات الحية يوجد في مياه البحر وكذلك في اصداف الكائنات البحرية الشعب المرجانية وهي كائنات بحرية تنمو في مستعمرات.كما تشكل هياكل الحيوانات في نهاية المطاف الشعاب المرجانية في المياه الدافئة والتي توجد على شكل
1- الكاربونات – الحجر الجيري والرخام والطباشير والكالسيت مثل CaCO3 والدلومايت MgCO3.CaCO3
2- السلفات – الجبس CaSO4.2H2O وانهيدريد الكبريت
3- الفلوريد – الفلورسبار CaF2 الفلورباتيت 3Ca3(PO4)2CaF2
4- الفسفور – الفوسفوريت Ca3(PO4)2
كما انه موجود في المياه الطبيعية وهو مكون اساسي للعظام والاسنان وتحتوي القشور على الكالسيوم

خواص الكالسيوم Properties
- معدن ابيض فضي قابل للطرق والسحب وهو موصل جيد للحرارة والكهربائية كثافتة النوعية هي 1.5
- عند تعرضه للجو يتم تغطيته بمسحوق ابيض مكون من Ca(OH)2 , Ca3N2 وهو يحترق في الهواء مكون اوكسيد الكالسيوم (CaO) ونترات الكالسيوم(Ca3N2 ) و يتحلل في الماء محررة الهيدروجين

2Ca + O2 2CaO
3Ca + N2 Ca3N2

يتفاعل الكالسيوم مع الماء بدرجة حرارة الغرفة لينتج الهيدروجين وهيدروكسيد الكالسيوم

Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
- لدية الفة عالية للافلزات
2Ca + H2 Heat CaH2
Ca + Cl2 CaCl2
Ca + C Heat CaC2
Ca + S CaS
- يتفاعل بشدة مع الحامض ويحرر الهيدروجين
- يختزل العديد من الاكاسيد
Cr2O3 + 3Ca 2Cr + 3CaO
V2O5 + 3Ca 2V + 5CaO
- عند تسخينها في جو من CO2 ينتج كاربيد الكالسيوم واوكسيد الكالسيوم
5Ca + 2CO2 HEAT CaC2 + 4CaO
- يذوب في الامونيا السائلة , بالتصعيد يحدث التفاعل التالي

Ca + 6NH3 Ca(NH3)6
Calcium ammoniate
بتسخين Ca(NH3)6 ينتج اولا الاميد اولا ثم يتحول الى النتريد
Ca(NH3)6 HEAT Ca(NH2)2 + 4NH3 + H2
3 Ca(NH2)2 HEAT Ca3N2 + 4 NH3

مركبات الكالسيوم Compounds of calcium

اوكسيد الكالسيوم Quick Lime) Calcium Oxide CaO )
الحجر الجيري (CaCO3) موجود في الطبيعة وهو المادة الاولية لكل مركبات الكالسيوم تقريبا , يسمى اوكسيد الكالسيوم (CaO) بالجير او الجير المحترق يتم الحصول علية من تسخين الحجر الجيري (CaCO3) كما في التفاعل
CaCO3 CaO + CO2

يتم توجيه التفاعل بتجاة اليمين ( النواتج ) من خلال سحب كمية CO2 المتكون يجب ان تكون درجة الحرارة قريبة من 1000 0C فاذا ارتفعت درجة الحرارة عن ذلك تنتج السليكات, اوكسيد الكالسيوم مادة صلبة بيضاء غير متبلورة درجة انصهارها 2870 K عندما يتعرض الى الهواء فانه يمتص الرطوبة وثاني اوكسيد الكاربون
CaO + H2O Ca(OH)2
CaO + CO2 CaCO3
يتفاعل اوكسيد الكالسيوم مع الاكاسيد الحامضية كما يلي
CaO + SiO2 CaSiO3
6CaO + P4O10 2Ca3(PO4)2
المخطط التالي يوضح اهم تفاعلات اوكسيد وهيدروكسيد الكالسيوم


هيدروكسيد الكالسيوم Calcium Hydroxide
Slaked Lime Ca(OH)2(S) ,Lime Water Ca(OH)2(aq)
الجير قليل الذوبان في الماء , وعند اضافة الماء الى الجير يتحرر البخار مع صدور اصوات . في هذه الطريقة تتحرر كمية كبيرة من الطاقة على شكل حرارة , يتشقق الجير ويتشكل مسحوق يسمى سليكايد الجير هو [Ca(OH)2] , تعرف هذه العملية بنقع الجير.
هيدروكسيد الكالسيوم مسحوق ابيض غير متبلور وقابل للذوبان في الماء , عند أمراره على ثاني اوكسيد الكاربون في وسط حامضي يتحول الى لون حليبي بسبب تكون كربونات الكالسيوم وبوجود زيادة من ثاني اوكسيد يتحول الى بيكاربونات الكالسيوم
Ca(OH)2+ CO2 CaCO3 + H2O
CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2
هيدروكسيد الكالسيوم مركب تجاري يستخدم في العديد من الصناعات الكيميائية , يتفاعل مع Cl2 لينتج مسحوق التبيض , يستخدم في صناعة هيدروكسيد الصوديوم وفي تنقية السكر .

كاربونات الكالسيوم Calcium Carbonate CaCO3
الحجر الجيري هو واحد من اهم المواد الكيميائية الخام ومن اهم مواد البناء يوجد في الطبيعة بكميات كبيرة واشكال مختلفة مثل الحجر الجيري والرخام والطباشير ...الخ ان كاربونات الكالسيوم هي ثاني اكثر المواد وفرة في الطبيعة بعد السليكات .
لكاربونات الكالسيوم العديد من الاستخدامات منها
1- تستخدم في تبطين الافران بسبب امتلاكها نقطة انصهار عالية (26000C)
2- يستخدم منقي للمعادن بسبب قدرة للتفاعل مع الشوائب
CaO + SiO2 CaSiO3
3- يستخدم كمطهر ومبيد للجراثيم , وكعامل مجفف للأمونيا والكحول
4- يستخدم في صناعة المشروبات الغازية
5- يستخدم في البناء وذلك بعد خلطة مع السلكيات فيكون معجون قوي يستخدم في البناء حيث يتحول ببطء الى مادة صلبة من خلال فقد الماء وتفاعله مع ثاني اوكسيد الكاربون من الهواء وتستخدم اليوم العديد من الخلطات يستبدل فيها السلكيات بمواد اخرى في عمليات البناء .

كبريتات الكالسيوم Calcium Sulphate (Gypsum) CaSO4.2H2O
توجد في الطبيعة على صورتين الانهايدريد (CaSO4) والجبس (CaSO4.2H2O), يمكن تحضيره عن طريق تفاعل اي من املاح الكالسيوم مع حامض الكبريتيك او اي كبريتات قابلة للذوبان في الماء.
CaCl2 + H2SO4 CaSO4 + 2HCl
CaCl2 + Na2SO4 CaSO4 + 2NaCl
اهم خواص كبريتات الكالسيوم Properties
1- مادة صلبة بلورية بيضاء قابلة للذوبان في الماء وتقل قابلية الذوبان مع زيادة درجة الحرارة
2- تذوب في الاحماض المخففة كما انه يذوب في كبريتات الامونيوم ليكون كبريتات مزدوجة (NH4)2SO4.CaSO4.H2O
3- عند تسخين الجبس فانه يتحول اولا من الشكل احادي الى الشكل المعيني دون فقدان الماء . بدرجة 1200C يفقد ثلاث ارباع ماء تبلورة ويتحول الى هيدريدات مائية ( 2CaSO4.H2O) والذي يعرف باسم جص باريس . عند درجة 2000C يتحول الى الشكل غير المائي . يعرف الجص اللامائي بالجص المحترق او الجص الميت . وبدرجات الحرارة العالية جدا يتفكك ليعطي اوكسيد الكالسيوم
4- عند تشبع الجبس بالأمونيا وثاني اوكسيد الكاربون ينتج محلول عالق من كبريتات الامونيا وهو سماد نيتروجيني
2NH3 + CaSO4 + CO2 + H2O (NH4)2SO4 + CaCO3
5- عند تسخينه بشدة مع الكاربون ينتج كبريتيد الكالسيوم
استخدامات ( Uses) كبريتات الكالسيوم
1- يستخدم في تصنيع جص باريس والاسمنت وكبريتات الامونيوم وحامض الكبريتيك .......الخ
2- صناعة الطباشير
3- يستخدم كعامل مجفف ( صورته الإمائية )





للمزيد افتح الملف المرفق

المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .