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

الااعضوية ثاني فصل اول (3)

الكلية كلية العلوم للبنات     القسم قسم الكيمياء     المرحلة 2
أستاذ المادة محمد حامد سعيد الدهيمي       05/02/2020 18:58:22
الكيمياء اللاعضوية
المرحلة الثانية / الفصل الدراسي الاول
المحاضرة الثالثة 2019/ 2020 د. محمد حامد سعيد
الجدول الدوري
The Periodic Table
ملاحظات عامه :-
1- طور الكيميائيون في القرن التاسع عشر الجدول الدوري وذلك بترتيب العناصر حسب ازدياد الكتل الذرية وتمكنوا من التغلب على التناقصات التي ظهرت في الجداول الدورية التي وضعت كمحاولات أولى الذرية .
2- يحدد الترتيب الإلكتروني خواص العناصر. يعتمد الجدول الدوري الحديث تصنيف العناصر بالاعتماد على الأعداد الذرية وبالتالي على الترتيب الإلكتروني لها
1- الكترونات التكافؤ تؤثر بشكل مباشر على خواص الذرات العائدة للعناصر الرئيسية )العناصر الممثلة)
4- تعكس التغيرات الدورية في الخواص الفيزيائية للعناصر الاختلاف في البنى الذرية فمثلا. تتناقص الخواص المعدنية )الفلزية( في الدور الواحد الى خواص أشباه المعادن ( أشباه الفلزات ) الى اللامعان.( اللافلزات ) وتزداد في المجموعة الواحدة من الاعلى الى الاسفل
الجدول الدوري الحديث Modren Periodic Table
لم يكن كيميائي القرن التاسع عشر يعرفون الكثير عن الذرات والجزيئات، حيث لم يعلموا بوجود الالكترونات والبروتونات. مع ذلك حاولوا تصنيف العناصر في جداول دورية بالاعتماد فقط على الكتل الذرية. في عام 1864 لاحظ الكيميائي نيولاندز J. Newlands أنه إذا رتبت العناصر المعروفة آنذاك بحسب ازدياد كتلتها الذرية، يكون لكل عنصر ثامن نفس الصفات وسمى هذه الخاصية بقانون الاوكتاف (Law of Octaves ) ولكن وجد أن هذا القانون غير مناسب بعد عنصر الكالسيوم.
بعد مضي خمس سنوات على عمل نيولاندز، اقترح كل من الكيميائي الألماني ماير ( L. Meyer ) والكيميائي الروسي مندلييف (D. Mendeleev) بشكل مستقل جدولاً دورياً للعناصر المعروفة آنذاك بالاعتماد على خواصها الدورية وعلى كتلها الذرية.
نجح مندلييف بترتيب العناصر بالاعتماد بشكل خاص على خواصها لدرجة أنه استطاع التنبؤ بعناصر غير مكتشفة وبخواصها المحتملة. فقد اكتشف لاحقاً العنصر المجهول والذي سماه مندلييف (Eka-Aluminum) وأعطى صفات عدة لهذا العنصر. وبعد مضي عدة سنين تم اكتشف هذا العنصر المجهول وسمي غاليوم (Galium) وصفاته مطابقة إلى حد كبير الصفات التي اقترحها مندلييف. على كل حال، بعد أن اكتشفت المكونات الرئيسية للذرة. اعتمد في وضع الجدول الدوري الحديث الذي نعرفه الآن على العدد الذري بدلاً من الكتلة الذرية، وبذلك أزيلت كل الإشكالات التي كانت موجودة في الجدول الدوري السابق المعتمد على الكتل الذرية. بالطبع يمثل العدد الذري عدد الالكترونات التي تساوي عدد البروتونات، ويساهم الترتيب الالكتروني في شرح الخواص الفيزيائية والكيميائية. وهذه إحدى مزايا الجدول الدوري الحديث في وصف الخواص الدورية للعناصر.
التصنيف الدوري للعناصر Periodic Classification of the Elements
بالاعتماد على نوع الطبقات الفرعية )المدارات( الممتلئة الكترونياً. يمكن تصنيف العناصر في المجموعات التالية:

1- عناصر المجموعة الرئيسة أو العناصر الممثلة
Representative elements or main group elements
هي العناصر الموجودة في المجموعات من IA الى VIIA من الجدول الدوري. جميع هذه العناصر غير ممتلئة مداراتها S , P لعددها الالكتروني الاعلى مع استثناء لعنصر الهليوم )غاز نبيل( الموجود في المجموعة VIIIA التي فيها مدارات S,P الأخيرة ممتلئة بالإلكترونات وتقسم الى
أ‌- عناصر الركن S (S-block)
العناصر ذات الكترونات التكافؤ المتموضعة في الغلاف الفرعي s-subshell عناصر هذه المجموعة مبينة في الجانب الأيسار من الجدول الدوري تتألف هذه المجموعة من مجموعتين IIA ,IA
ب‌- عناصر الركن P ((P- block
العناصر ذات الكترونات التكافؤ المتموضعة في الغلاف الفرعي P-Subshell تعرف بعناصر الركن P عناصر هذه المجموعة مبينة في الجانب الأيم م الجدول الدوري تتألف هذه المجموعة من ست مجاميع هي IIIA ,IVA ,VA , VIA ,VIIA , VIIA( Zero) , المجموعة Zero Noble Gases لا تمتلك الكترون التكافؤ، حيث أن غلافها الخارجي مملوء بالإلكترونات. تعرف العناصر في هذه المجموعة بالغازات الخاملة
2- العناصر الانتقالية Transition Element (d-block)
هي العناصر الموجودة في المجموعات IB وIIIB الى VIIIB وجميعها غير ممتلئة مداراتها d وتسمى احيانا بالركن d (d-subshell ) او العناصر الانتقالية الفلزية , اما عناصر مجموعة ( Zn , Cd , Hg) (IIB) فهي تعتبر عناصر غير انتقالية ولا ممثلة
3- عناصر اللانثانيدات والأكتينيدات Lanthanides and Actinides
تسمى هذه العناصر أحيانا بالركن f (f-subshell ) من العناصر الانتقالية والتي فيها مدارات f غير ممتلئة . عناصر هذه المجموعة مبنية في أسفل الجدول الدوري وتضم زمرتان هما زمرة اللانثايوم )اللانثانيدات( وزمرة الأكتينيوم )الأكتيندات(.

الهيدروجين :- Hydrogen الهيدروجين هو اخف عنصر وهو العنصر الاكثر وفرة في الكون وهو يمثل ما يقارب 90% من مجموع الذرات في الكون وهو ثالث اكثر العناصر وفرة على سطح الارض بعد الاوكسجين والسيليكون معظم الكواكب ( النجوم ) بما في ذلك الشمس ( مصدر طاقتنا ) تتكون بشكل اساسي من الهيدروجين . الهيدروجين الموجود في الشمس هو وقود التفاعلات الاندماجية التي تنتج الطاقة المستدامة للحياة والتي تصل الى كوكبنا الارض . اهم مصدر للهيدروجين على سطح الارض هو الماء حيث يوجد غالبية الهيدروجين مع الاوكسجين في مياه المحيطات .
العضو الاول في الجدول الدوري وذلك لان عدده الذري واحد يمتلك ابسط بنية ذرية بين جميع العناصر المعروفة حيث يتكون من بروتون لذا فان نواة تحمل شحنة موجبة واحدة والكترون وحيد موجود في الغلاف الرئيسي الاول من نوع (S) لذا فهو وحيد التكافؤ , لا يوجد الشكل الذري للهيدروجين الا عند درجات الحرارة العالية للغاية , الهيدروجين العنصر هو جزيئة ثنائية الذرة (H2) ينتج من تفاعل باعث للحرارة بين درتي هيدروجين
H(g) + H(g) H2(g) ?H0 = -436.4 Kj mol-1

عنصر كيميائي رمزه H عدده الذري, 1الوزن الذري 1.008, الوزن الجزيئي 2.016وفي ظروف الضغط والحرارة القياسية فإنه غاز عديم اللون والرائحة لا فلزي، سريع الاشتعال. الهيدروجين , ينتج عن احتراق الهيدروجين حرارة اكثر من اي وقود اخر للغرام الواحد , بالمقارنة مع الهيدروكاربونات يعد الهيدروجين وقود نضيف لان ناتج عملية احتراقه هو الماء وتشير البحوث الحديثة الى ان الهيدروجين قد يصبح الوقود المفضل في القرن القادم وذلك بسبب كونه صديق للبيئة .يشكل الهيدروجين مركبات اكثر من اي عنصر اخر بما في ذلك المركبات العضوية , ويعتبر الهيدروجين ذو اهمية صناعية كبيرة ويقال ان ازمة الطاقة العالمية يمكن التغلب عليها بشكل كبير باستخدام الهيدروجين كمصدر للطاقة .

موقع الهيدروجين في الجدول الدوري Position of Hydrogen in Periodic Table
لا يوجد مكان مناسب فعلاً لهذا العنصر في الجدول الدوري مع العلم أنه يوضع كما هو متعارف عليه في المجموعة IA مع العلم أنه يمكن أن يكوّن صنفاً بحد ذاته
يوجد عنصران فقط في الدورة الاولى للجدول الدوري هما الهيدروجين والهيليوم , الهيدروجين فعال جدا لكن الهيليوم خامل لذلك لا توجد صعوبة في ربط الهيليوم مع مجموعة الغازات النبيلة لكن يمتلك الهيدروجين خصائص مختلفة بحيث لا يمكن ربطة باي مجموعة من المجموعات الرئيسية في الجدول الدوري ان الترتيب الالكتروني للهيدروجين (1S1) هو المسؤول عن الطبيعة المزدوجة في خصائص الهيدروجين بمعنى ان يمكن ان يفقد هذا الالكترون ويتحول الى ايون موجب اي يتصرف كعنصر يمتلك كهروموجبية عالية مثل الفلزات القلوية او يمكن ان يكتسب الالكترون واحد لغرض اكمال غلاف (S)(subshell) وبذلك يعمل كعنصر يمتلك سالبيه كهربائية عالية مثل الهالوجينات , لا يتم تثبيت موضع الهيدروجين في الجدول الدوري , فأحيانا يتم وضعة مع الفلزات القلوية ( المجموعة IA) (كالليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم) واحيانا يتم وضعة مع الهالوجينات ( المجموعة VIIA) ( او المجموعة 17) ( مجموعة ( الفلور والكلور والبروم واليود ) مع ذلك يمتلك الهيدروجين خصائص اخرى تختلف عن كل من الفلزات القلوية او الهالوجينات .

التشابه مع الفلزات القلوية Similarities with alkali metals استنادا الى تشاهبه الترتيب الالكتروني ( electronic configuration ) للغلاف الخارجي ( outer shell) للهيدروجين مع الفلزات القلوية يوضع الهيدروجين على رأس هذه المجموعة . ويمكن تلخيص التشابه بين الهيدروجين والفلزات القلوية بما يلي
- التشابه مع الفلزات القلوية Similarities with Alkali Metal
1- الترتيب الالكتروني Electronic Configuration
مثل الفلزات القلوية يحتوي الهيدروجين على الكترون واحد في غلافة الخارجي



2- الخواص الموجبية الكهربائية Electropositive Character
كما الفلزات القلوية يميل الهيدروجين الى فقدان الكترونه الوحيد ليتحول الى ايون موجب احادي الشحنة
H -e H+
Li -e Li+
Na -e Na
تولد هاليدات الهيدروجين وهاليدات الفلزات القلوية ايون موجب الشحنة في محاليلها المائية
HCl H+ + Cl-
NaCl Na+ + Cl-

خلال عملية التحليل الكهربائي تتجه ايونات الهيدروجين وكذلك الفلزات القلوية نحو الكاثود ( القطب السالب ) وهذا يدل على انها تحمل شحنة موجبة على حد سواء .
3- التكافؤ Valence
بسبب تكوين كل من الهيدروجين والفلزات القلوية لشحنة موجبة احادية فان كل منهما يظهر حالة تكافؤ كهربائي (electrovalence) مقدارها (+1)
4- حالة الاكسدة Oxidation state
يشبه الهيدروجين الفلزات القلوية عند اتحاده مع عناصر تمتلك سالبية كهربائية فانها تظهر حالة اكسدة موجبة مقدارها (+1)
5- الالفة تجاه اللافلزات Affinity for non-metals
الهيدروجين وكذلك الفلزات القلوية يمتلك الفه قوية تجاه اللافلزات . مثلا , كل من الهيدروجين وكذلك الفلزات القلوية تتحد مع الهالوجينات لتنتج الهاليدات وكذلك مع الاوكسجين لينتج الاكاسيد وكذلك مع الكبريت لينتج الكبريتات

HCl; NaCl; KCl
H2O; Na2O; K2O
H2S; Na2S; K2S
6- الطبيعة الاختزالية Reducing nature
الهيدروجين وكذلك الفلزات القلوية تتفاعل كعامل مختزل ,حيث تختزل اكاسيد الفلزات الاقل فاعلية بواسطة الهيدروجين
CuO + H2 Cu + H2O
CuO + Na2 Cu + Na2O

- الاختلاف مع الفلزات القلوية Differences with Alkali Metals
1- طاقة التأين Ionization Energy
طاقة التأين للهيدروجين عالية جدا مقارنة مع طاقة التأين للفلزات القلوية
Element Hydrogen Lithium Sodium Potassium
IE (KJ mol-1) 1312 520 495 418
2- الخواص اللافلزية Nonmetallic Character
يمتلك الهيدروجين خواص لافلزية بينما الفلزات القلوية تمتلك خواص فلزية
3-عدد الذرات في الجزيئة Atomicity
يوجد الهيدروجين في الطبيعة بهيئة جزيئة ثنائية الذرة (H2) بينما عناصر الفلزات القلوية توجد بصيغة احادية الذرة مع عناصر اخرى
4- طبيعة الاكاسيد Nature of Oxide
اكاسيد الهيدروجين تكون ذات طبيعة متعادلة بينما اكاسيد الفلزات القلوية تكون ذات طبيعة قاعدية
5- طبيعة المركبات Nature of Compounds
مركبات الهيدروجين مع الهالوجينات ( HF , HCl, HBr , HI) مركبات تساهمية واطئة درجة الغليان بينما هاليدات عناصر الفلزات القلوية هي مركبات ايونية صلبة تمتلك درجة انصهار عالية (LiF , NaCl , KBr ….etc)
- التشابه مع الهالوجينات Similarities with Halogens
نظرا للتشابه الذي سوف يتم توضيحة فيما يلي ولتجنب حدوث فجوة كبيرة في الدورة الاولى بين الهيدروجين ( العنصر الاول ) في الدورة والعنصر الثاني (الهليوم) ، يتم وضع الهيدروجين في مجموعة VIIA (أو 17) اي فوق الفلور.
1- الخواص غير الفلزية Nonmetallic Character
الهيدروجين عبارة عن عنصر لافلزي يشبه بذلك الهالوجينات
2- الترتيب الإلكتروني Electronic Configuration
يشبه الهيدروجين الهالوجينات في وجود إلكترون واحد أقل من الترتيب الالكتروني للغاز النبيل التالي في ذرة.

3- الطبيعة ثنائية الذرة Diatomic nature
عنصر الهيدروجين يوجد بصفة جزيئة ثنائية الذرة وهذه الصفة مشابة للهالوجينات حيث ترتبط فيها ذرتين من خلال اصرة تساهمية منفردة لتنتج جزيئة ثنائية الذرة ( H2 , F2 , Cl2 , Br2)
4- خاصية السالبية الكهربائية Electronegative nature
يستطيع الهيدروجين ان يكتسب الكترون ويتحول الى ايون سالب احادي الشحنة مثل الهالوجينات
H + e H-
Cl + e Cl-
في التحليل الكهربائي لهيدريدات الفلزات نشاهد ان الهيدروجين يذهب بتجاه الانود ( القطب الموجب ) مثل الهالوجينات عند تحلل هاليدات الفلزات
NaH Na+ + H- (Anode 2H- H2 +2e)
NaCl Na+ + Cl- (Anode 2Cl- Cl2 +2e)
5- طاقة التأين Ionization potential
طاقة التأين للهيدروجين 13.5 eV وهذه القيمة هي مقاربة لقيمة طاقة التأين للهالوجينات
Element H F Cl Br I
I.P (eV) 13.5 17.4 13.0 11.82 10.43
6- تشابه المركبات التساهمية والاستبدال المتبادل Similar covalent compounds and mutual replacement
يكون الهيدروجين العديد من مركبات تساهمية وهي مشابه للمركبات التي تكونها الهالوجينات . على سبيل المثال
CH4 SiH4 GeH4
CCl4 SiCl4 GeCl4
الهيدروجين و الهلوجينات يستطيع كل منهما استبدال الاخر في العديد من المركبات التساهمية



7- حالة الاكسدة او عدد الاكسدة Oxidation state or Oxidation number
يظهر الهيدروجين حالة اكسدة (-1) وهو بذلك يشبة الهالوجينات في المركبات المتشابه مثلا
NaH NaCl NaBr NaI
8- التكافؤ Valence
الهيدروجين مثل الهالوجينات يظهر تكافؤ ايوني وكذلك تساهمي . يكون الهيدروجين مركبات ايونية مع العناصر التي لها كهروموجبية عالية مثلا الفلزات القلوية والقلوية الترابية
NaH CaH2 NaCl CaCl2
كما يكون الهيدروجين مركبات تساهمية مع العناصر اللافلزية
CH4 NH3 PH3
CCl4 NCl3 PCl3
- لاختلاف مع الهالوجينات Differences with Halogens
1- قلة سالبتيه الكهربائية Less electronegative
الهيدروجين اقل سالبية كهربائية من الهالوجينات وهو بذلك اقل ميلا لتكوين ايون الهيدريد ( H- ), بينما الهالوجينات تكون الايون السالب (X-) بشكل مباشر
2- طبيعة الاكاسيد Nature of Oxides
اكاسيد الهالوجينات تكون ذات صفة حامضية بينما اكاسيد الهيدروجين ذات طبيعة متعادلة

3- غياب المزدوج الالكتروني غير الناصري Absence of unshared pairs of electrons
لا تمتلك جزيئة الهيدروجين اي مزدوج الكتروني غير تاصري بينما تمتلك جزيئات الهالوجينات مزدوج الكتروني غير تاصري

مما لاشك به ان الهيدروجين يشابه في بعض صفاته الفلزات القلوية والهالوجينات في صفاته لكن بنفس الوقت يمتلك صفات لا يشابه الفلزات القلوية مثل , كهروموجبيتها من خلال ارتفاع قيمة طاقة التأين , وكذلك لا يشبه الهالوجينات , يمتلك سالبيه الكهربائية عالية , مثل الهالوجينات بسبب انخفاض قيمة الالفة الالكترونية كلا الصفتين متساوية في الهيدروجين والدليل على ذلك هو اخذ اكاسيد الهيدروجين الصفة المتعادلة
H2O neutral ; Na2O basic ; Cl2O Acidic
لذلك تم الاقتراح على ان يأخذ الهيدروجين موقع منفصل في اعلى الجدول الدوري كما هو موضح في أدناه




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 .