التصنيف: العلوم الكيميائية

يتوقع من الطالب في نهاية الدرس أن :
1- يعرّف الرابطة التساهمية التناسقية .
2- يميّز بين الرابطة التساهمية العادية والرابطة التساهمية التناسقية
3- يمثّل للرابطة التساهمية التناسقية .
4- يوضّح مفهوم الرابطة الهيدروجينية .
5- يمثّل للرابطة الهيدروجينية .
6- يوضح أثر الرابطة الهيدروجينية على درجات غليان وانصهار المواد .
7- يعلّل ارتفاع درجة غليان الماء مقارنةً بمركبات عناصر المجموعة السادسة مع الهيدروجين .
8- يشرح مفهوم الرابطة الفلزية .
9- يفسّر سبب توصيل الفلزات الجيد للحرارة والكهرباء .
10- يذكر ماهية روابط ( قوى ) فان درفال .
11- يمثّل لروابط فان درفال .

الرابطة التناسقية CO-ORDINATE (DATIVE COVALENT) BONDING

عبارة عن رابطة تساهمية تساهم فيها إحدى الذرتين بالزوج الالكتروني الرابط بينما يقتصر دور الذرة الأخرى على المساهمة بمجال فارغ .

مثال1 : في تفاعل النشادر مع كلوريد الهيدروجين لانتاج ملح كلوريد الأمونيوم تتكون رابطة تناسقية بين ذرة النيتروجين في النشادر وذرة الهيدروجين في كلوريد الهيدروجين .

فالرابطة التناسقية تتكون بين ( ذرة مانحة ) تتكون عليها شحنة موجبة و ( ذرة مستقبلة ) تتكون عليها شحنة سالبة ويشار إلى الرابطة التناسقية عادةً بسهم يتجه من الذرة المانحة إلى الذرة المستقبلة .

وحقيقة ما حدث في التفاعل السابق هو ارتباط جزيء النشادر بالبروتون ليتكون أيون الأمونيوم .

مثال2 : عند إذابة غاز كلوريد الهيدروجين في الماء لتكوين حمض الكلور تتكون رابطة تناسقية بين ذرة الأكسجين في الماء وذرة الهيدروجين في كلوريد الهيدروجين .

وهنا تكون ذرة الأكسجين هي الذرة المانحة وذرة الهيدروجين الذرة المستقبلة .

مثال 3 : في تفاعل النشادر مع ثالث فلوريد البورون تتكون رابطة تناسقية بين ذرة النيتروجين ( المانحة ) وذرة البورون ( المستقبلة ).

وتسمى المركبات الحاوية للراوبط التناسقية بالمركبات التناسقية ، والجدير بالذكر أن معظم العناصر الانتقالية ترتبط بروابط تناسقية وتكوّن هذا النوع من المركبات .
الرابطة الهيدروجينية

عبارة عن تجاذب كهربي ضعيف بين جزيئات المركب التساهمي القطبي المحتوي على ذرة هيدروجين .

مثال : الرابطة الهيدروجينية في الماء

ومعظم العناصر لها بضعة نظائر موجودة في الطبيعة. فالهيدروجين على سبيل المثال، له ثلاثة نظائر. ويسمى أخف نظيرٍ من نظائر الهيدروجين البروتيوم، وهو النظير الأكثر توافرًا، وعدده الكتلي 1، أي أن نواة الذرة تتضمن جسيمًا واحدًا لاغير. هذا الجسيم هو بروتون وله شحنةٌ موجبة. أما النظير الثاني فيسمى الديوتريوم وعدده الكتلي 2. وتتضمن نواة ذرة الديوتريوم جسيمين ـ بروتون ونيوترون. والأخير متعادل كهربيًا وله كتلةٌ تساوي في معظم الحالات كتلة البروتون. أما أثقل نظائر الهيدروجين، وهو التريتيوم، فعدده الكتلي يساوي 3، وهو مشع. وتتضمن نواة هذه الذرة ثلاثة جسيمات: بروتونا ونيوترونين. انظر: الذرة.

يحدد عدد البروتونات في نوى ذرات عنصر من العناصر العدد الذري للعنصر. فالعدد الذري للهيدروجين يساوي واحدًا. ولانجد لعنصرين من العناصر العدد الذري ذاته. فكل عنصرين متتاليين، تتضمن نواة العنصر الأثقل منهما بروتونًا واحدًا أكثر. فاليورانيوم، وهو أثقل عنصر موجود في الطبيعة بكميات تذكر، له 92 بروتونًا، ولذا فإن عدده الذّري 92. وكل نظائر عنصر من العناصر تتضمن العدد نفسه من البروتونات، إلاّ أنها تتباين في عدد النيوترونات. وهكذا فإن العدد الكتلي لنظير يساوي عدد البروتونات زائدًا عدد النيوترونات.

يستخدم العلماء رموزًا في تعيين النظائر، فبالنسبة لليورانيوم (الرمز الكيميائي: U)، يتعين النظير ذو العدد الكتلي 235 بكتابته 235U. ولما كانت كافة ذرات أي عنصر لها العدد الذري نفسه، لذا يمكن حذفه فيكتب: 235U، كما يمكن كتابته: U -235.

Sn أقلها وفرة، فهو يشكل 0,34% فقط، من ذرات القصدير. وتتساوى نسب النظائر المختلفة ـ باستثناء حالات قليلة معينة ـ في عينة أي عنصر من العناصر، بغض النظر عن مصدر العينة، وذلك لأن النظائر المختلفة لأي عنصرٍ لها ـ في الغالب ـ الخصائص الكيميائية ذاتها.
النظائر المشعّة. يوجد في الطبيعة أكثر من 270 نظيرًا ثابتًا، ونحو 50 نظيرًا آخر مشعا، بما فيها نظائر اليورانيوم والراديوم. وتسمى هذه النظائر التي تقذف جسيمات أو أشعة نظائر مشعة.

وكل العناصر التي هي أثقل من البزموت (عدده الذري 83) مشعة. وتنحل (تتفكك) هذه الذرات المشعة وتتحول إلى نظائر لعناصر أخرى أخف وزنًا. فهي تنتمي إلي ثلاث سلاسل انحلال مشعة تبدأ بـ 238 U و235 U و232 Th. وتنحل هذه الذرات الثقيلة إلى نظائر مختلفة، وتستمر هكذا حتى تتحول إلى نظائر الرصاص المستقرة الثابتة. أما السرعة التي تنحل بها النظائر المشعة فتقاس بنصف العمر، أو بالوقت اللازم حتى تنحل ذرات عينة ما إلى النصف. ولكلِّ نظير نصف عمر معين. وبعض النظائر في السلاسل المشعة تنحل ببطء. فنظير الراديوم 226Ra مثلا، له نصف عمر يصل إلى 1,600 سنة. وبعض العناصر الأخرى تنحل بسرعة فائقة، حتى أن أنصاف أعمار بعضها يساوي جزءًا صغيرًا من ثانية. ويمكن للنظائر ذات أنصاف الأعمار القصيرة أن توجد في الطبيعة. فهي تتكون باستمرار عن طريق الانحلال الذي يحصل للنظير الأم الأثقل في السلاسل.

ويوجد قليل من النظائر المشعة المتناثرة التي لا تنتمي إلى السلاسل، بين العناصر الأخف من البزموت. من هذه العناصر عنصر البوتاسيوم -40، والروبيديوم -87، والسمريوم -146، واللوتيتيوم -176، والرينيوم -187.
فصل النظائر. طّور العلماء في مطلع الأربعينيات من القرن العشرين، خلال الحرب العالمية الثانية، طرقًا لفصل كمياتٍ ضخمة من نظائر متنوعة. وقد أجدى، بوجه خاص، فصل نظائر اليورانيوم ونظائر الهيدروجين. فاليورانيوم 235 U، على سبيل المثال، فصل من اليورانيوم 238 U المتوافر بكميات أكثر، وذلك للاستخدام في القنابل الذرية وفي مفاعلات نووية مختلفة. وبالمقابل كان لابد من فصل الديوتريوم 2H، من النظير الهيدروجين الخفيف 1H الوفير، وذلك للاستخدام في بحوث الاندماج الهيدروجيني وفي أغراض أخرى .
وتستند طرق فصل الديوتريوم من الهيدروجين الخفيف إلى حقيقة مفادها أن الديوتريوم أثقل من الهيدروجين الخفيف مرتين. وتتوقف سرعة تفاعل كيميائي على كتلة العنصر. والفرق النسبي بين كتلتي نظيري الهيدروجين كبير. وعليه فإن تفاعلاً يدخل فيه الديوتريوم يتم بسرعة مختلفة عن سرعة تفاعل يدخل فيه الهيدروجين الخفيف. وقد استفاد العلماء من هذا المبدأ ففصلوا الديوتريوم من الهيدروجين بمقدار كبير. وهم ينتجون كميات كبيرة من الديوتريوم في كل عام. والفرق النسبي في الكتلة بين البورون 10 والبورون 11 أيضًا كبير، ويكفي لاستخدام طريقة الفصل هذه.

أما الفرق النسبي في الكتلة بين نظائر اليورانيوم المختلفة فصغير، مما اضطر العلماء إلى استخدام طرق أخرى في فصلها. وأكثر هذه الطرق نجاحًا هي الطريقة المسماة بالانتشار الغازي. وتستند هذه الطريقة إلى حقيقة مفادها أن جزيئًا ثقيلاً في غاز ما، يتحرك أبطأ نوعاً ما من جزىء أخف. ونتيجة لذلك فإن جزيئا يتضمن النظير الأخف، في مركب غازي يحتوي على اليورانيوم، سوف تنفذ عبر الثقوب الدقيقة في صفيحة مسامية بيسر وسهولة أكثر من النظير الأثقل. وإذا أعيدت هذه العملية بضع مئات من المرات على نسق واحد، انفصلت النظائر بعضها عن بعض. وهكذا تفصل المختبرات الضخمة كميّات كبيرة من نظائر اليورانيوم وفقًا لهذه الطريقة.

ومن الممكن الحصول على نظائر نقية لمعظم العناصر، بكمياتٍ صغيرة للأغراض البحثية التجريبية. يحصل على هذه النظائر بطريقة أخرى، يمكن أن تحّور لتكون ملائمة الاستعمال بالنسبة لعناصر كثيرة. يؤين التفريغ الكهربائي بخار العنصر أو بخار مركب يتضمن العنصر، وينسلخ خلال التأيين أحد الإلكترونات التي تدور حول نواة الذرة. وبذا يترك الذرة التي تكتسب شحنة موجبة.

يسرِّع حقل كهربائي الذرات المشحونة التي يقال لها أيونات، إلى طاقة معينة. وتولّد هذه العملية حزمة من الأيونات لها الطاقة نفسها. أما إذا عطف حقل مغنطيسي الحزمة الأيونية، فإن الأيونات المتباينة في الكتل تنفصل بعضها عن بعض في دوائر تختلف في أنصاف أقطارها، حيث تتألف كلٌّ دائرة من نظير مختلف عن نظائر العنصر الأخرى. أما العملية فتتم في وعاء أُفرغ من الهواء. وقد استخدم علماء الولايات المتحدة هذه الطريقة خلال الحرب العالمية الثانية وذلك لفصل نظائر اليورانيوم. وعمومًا، فإن طريقة الانتشار الغازي أقل تكلفة. وهناك طريقة مشابهة إلى حد ما تسمى التنظير الطيفي الكتلي، تستعمل في قياس الوفرة النسبية للنظائر الموجودة في الطبيعة، وتستخدم كذلك في تحديد كتل النوى تحديدًا محكمًا. وقد استخدم عدد من طرق أخرى في فصل النظائر.
النظائر المشعة صناعيًا. تمكّن العلماء من إنتاج كثير من النظائر المشعة صناعيًا. وهي ليست موجودة في الطبيعة، ولو وجدت لانحلت منذ زمن بعيد. يمكن إنتاج هذه النظائر صناعيًا، إما في السيكلوترونات، وغيرها من الأجهزة المسرِّعة للجسيمات، أو في المفاعلات النووية. ويمكن للعلماء ـ مثلاً ـ أن يقذفوا نظيرًا من نظائر الصوديوم 23 Na بديوترونات ذات طاقة عالية في السيكلوترون. والديوترون جسيم مكون من بروتون ونيوترون، وإذا اصطدم بذرة صوديوم 23Na، حدث تفاعل نووي، يغدو فيه النيوترون جزءًا من نواة الذرة، وينطرح بروتون منتجا 24Na

كذلك تصنع النظائر المشعة بتعريض العناصر في مفاعل نووي إلى عدد ضخم من النيوترونات. فذرات الصوديوم 23Na، على سبيل المثال تقتنص نيوترونات من المفاعل وتتحول إلى 24Na. ويؤدي انشطار (أو انفلاق) اليورانيوم إلى نشوء أكثر من 450 نظيرًا مشعًا، وأكثر من 100 نظير ثابت مستقر.
وقد تمكن العلماء من إنتاج نحو 1,700 نظير مشع، شملت كافة العناصر. واليوم يوجد للعديد من العناصر 15 نظيرًا صناعيًا أو أكثر.

كذلك أمكن إنتاج كل العناصر التي لاتوجد في الأرض. ومن هذه العناصر التكنيتيوم والبروميثيوم اللذان يوجدان في بعض النجوم ـ والعناصر 93 إلى 112، وهي ماتعرف بعناصر ما فوق اليورانيوم
ولهذه العناصر المشعة أنصاف أعمار قصيرة، ولهذا اختفت من الأرض بالانحلال إلى عناصر أخرى. وقد شذ البلوتونيوم عن ذلك، فقد وجد العلماء كميات قليلة جدًا من نظير البلوتونيوم 244Pu في الأرض.
كيف تستخدم النظائر المشعة في الأبحاث الأحيائية تستخدم النظائر المشعة كعناصر استشفافية لتتبع العمليات البيولوجية وأنظمتها. وتبين هذه الرسوم كيف أن الفوسفور 32 قد تمت متابعته في أنسجة لنبات ما.
استخدام النظائر المشعة. للنظائر المشعة استخدامات مهمة في العلم والصناعة. ولأنها مشعة، فإن كشفها سهل، حتى ولو كانت بكميات صغيرة جدًا. فهي تتفق كيميائيًا مع بقية نظائر العنصر نفسه، وعليه يمكن أن تحل محل النظائر الشائعة في التفاعلات الكيميائية. ولذلك يمكن استخدامها في دراسة تفاصيل تفاعل كيميائي أو تفاعل حيوي. فالكيميائيون الحيويون مثلا، يستخدمون الكربون المشع في تتبع مسار ذرات الكربون في عملية التركيب الضوئي في النباتات الخضراء. وهم يكشفون الجسيمات والأشعة المنبعثة من الذرات المشعة بوساطة أجهزة مثل عداد جايجر، ومطياف أشعة جاما والعدادات النسبية.

وتستخدم النظائر المشعة في الطب النووي على نطاق واسع، حيث تستخدم فيه المواد المشعة لدراسة وتشخيص وعلاج أمراض معينة. كذلك تستخدم النظائر المشعة في مختلف أنواع الدراسات البيئية وبخاصة الدراسات المهتمة بالإشعاع النووي.

هذا وغالبًا ما تستعمل النظائر المشعة في الصناعة في قياس سُمْك المواد، إذ تمتص الأشعة المنبعثة عن نظائر مشعة جزئيًا خلال مرورها عبر المواد. ثم تستخدم كشافات الأشعة في قياس كثافة الأشعة التي مرت عبر المواد. ويبين الاختلاف في كثافة الأشعة الفرق في شحن مادة هي قيد المعاينة.

1- كلوريد الذهب الأحادي (…I) AuCL):

هـو عبـاره عـن مسـحوق أصـفر ويحضـر بتسخيـن كلوريد الـذهب الثلاثي AuCl 3
AuCl + Cl ــــــــــ 175 م ـــ > AuCl 3
وهـو عديـم الذوبـان في المـاء ويتحلل عند تسخينه إلي اعلى من 175 م إلي الذهب وغاز الكلور
2Au+Cl2ــــــــــ 175 م ـــ >2AuCl
ويتفاعل مع الماء عن درجه الغلبان ليعطي ذهب , وكلوريد الذهب الثلاثي .

2- كلوريد الذهب الثلاثي AuCl 2 ) (III):

وهـو ملـح بني اللون ويحضر ويتسخن حمض كلوريد الذهب عند 120 م
AuCl 3 +HCl ــــــــــــــــ > 3 AuCl+ H2O
ويذوب في الماء والاغوال ويتحللعن تسخسينه إلي 175 م كلوريد الذهب (I) والكلور .
ويستخين كلوريد الذهب (III) مع هيدروكسيد الغنيسوم ترسب هيدروكسيد الذهب يتحول عندي
التسخين إلي أكيسد الذهب
2Au .OH.3+3MgCl2 ـــــــــــــ > 2AuCl 3+3Mg .OH.l
Au22O3+3H2O ـــــــــــــ > 2Au.OH.3

مـن استخــدامــات الـــذهـب (Gold) :

أن الخصائص الفريــده الــذهب أو Goldالمتمثلــه في ليونتــه وقابلــته للــســحب والتشــكيـل ومقـاومـته
للتآكـل, جعـل مناسبـاُ للكثيـر من الأغراض فهـو يخلــط فـلزات آخري كالـنحاس أو الـفـضــه أو النــيــكــــــل
للحصول علـى سبائـك أكثـر متــانه , ومـع البلاتين يدخـل في صــنع الألـياف الصناعيـه نظر لكونها مقاومــه

فنحن نعلم أن أفضل طرق حفظ الأغذية هي حفظه في حالة مقبولة لأطول فترة ممكنة ….
فهناك العديد من وسائل وطرق الحفظ ضد الفساد الميكروبي للأغذية ، وتعتمد معظمها على معاملات فيزيائية ( طبيعية ) بالرغم من استخدام طرق كيميائية وحيوية أخرى ….
ولذلك سوف أتطرق إلى بعض المواد المستخدمة في حفظ الأغذية……
ومنها بعض الأحماض الكيميائية التي نستخدمها في تدريسنا لمادة الكيمياء ….

1- ثاني أكسيد الكبريت :
يستخدم لتثبيط النمو البكتيري في العصائر ، وكما تستخدم المركبات الكبريتية عن طريق رشها على الفواكه كالعنب والبطاطا ، وذلك لمنع حدوث التلوث البيئي وذلك عن طريق قيام المركبات الكبريتية بتثبيط لإنزيم معين ولكن قد ينتج عن ذلك ظهور حالات مرضية ، فمثلاً الأشخاص الذين لديهم ربو عندما يتناولون هذه الفواكه والخضروات فإنها تزيد حالة الربو لديهم وتصبح صعبة جداً ..

2- حامض البروبيونيك :
يستخدم في حفظ الخبز كمانع للتعفن ، حيث يساعد في عدم نمو الفطريات أو تأخيره بالإضافة إلى الحد من تكاثر البكتريا التي تسبب فساد الخبز لاحقاً ..

3 – حامض الأسكوربيك :
يستخدم في إنتاج الحلويات ذات القوام القاسي وذلك لمنع ظهور الأعفان ويستخدم أيضاً في صناعة الجبن والمخللات وكوسيلة حفظ لمنع التأكسد في العديد من الأغذية …

4- حامض نيتريت الصوديوم :
يستخدم في حفظ اللحم الخام والمحافظة على لونه وبعض أنواع الجبن … ولكن وجدت من خلال الدراسات بأنه قد يتسبب في سرطان المعدة أو الأمعاء … وذلك لأن النيتريت يتفاعل مع حامض المعدة ويعطي حامض النيتروز الذي قد يتفاعل مع أي مجموعة أمينو ثانوية ليتكون مركب نيتروزو وهو من المركبات المسرطنة ….
فقد ثبتت إحصائياً أن حالات الإصابة بسرطان المعدة بين المجتمعات التي تألف تناول اللحوم المحفوظة بصورة ما ، أكثر مما هي عليه في المجتمعات التي لم تنتشر فيها مثل هذه اللحوم ..
ولكن وُجد إن إضافة حامض الأسكوربيك إلى المادة الغذائية بنسب معينة يعوق هذا التفاعل ….
وأيضاً نسمع دائماً بأن الأطباء يحذرون من الإكثار من أكل اللحوم المقلية …أتعلمون السبب الان ….!!!
ذلك أن عملية القلي أيضاً ترفع من نسبة مركبات النيتروزو …..

فضلاً عن ذلك ، هناك الكثير من الحوامض التي تضاف إلى الأغذية مثل : حامض الليمون ، حامض الفوسفوريك ، حامض اللاكتيك ، حامض الماليك ، الفارتيك ……إلخ
ومعظم استخداماتها تهدف إلى إطالة عمر المادة الغذائية .