التصنيف: العلوم الكيميائية

العلوم الكيميائية

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الفينـــــــــول phenol

.(الفينـــــــــول)

*ii*نبــــــذةتاريخيــــــة*ii*

استطاع العالم الألماني ” Runge ” في عام 1834م باستخلاص الفينول من فحم القار وأطلق عليه اسم ” karbols?ure ” حمض زيت الفحم أو حمض الكاربوليك ” ولم يتم التعرف على مكوناته إلا في عام 1841م .

تعليم_الجزائر

*ii*كيميــــــــــاءالفينـــــــــول*ii*

تعليم_الجزائر

الاسم الكيميائي

الفينول ” phenol ”

تعليم_الجزائر

الأسماء الأخرى له

كاربونيك أسيد carbolic acid

أسيديوم كاربوليسيوم acidum carbolicum

أسيديوم فينولسيوم acidum phenolicum

أسماء تجارية شائعة

carbololie (NLD)

fenololie (NLD)

kristalliertes Kreosot (GER)

Steinkohlenkreosot (GER)

Steinkohlenteerkreosot (GER)

venzénol (FRA)

ENT 1814

الصيغة الكيميائية

C6H6O

تعليم_الجزائر

الوزن الجزيئي

94

التركيب الكيميائي

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الفوسفور Phosphorus

الفوسفور Phosphorus

P

تعليم_الجزائر

العدد الذري : 15
عدد الكتلة : 30.9738
درجة الانصهار : 44.1 درجة مئوية
درجة الغليان : 280 درجة مئوية
الكثافة : 1.82 جم / سم3
نصف القطر : 1.09 أنجستروم
اعداد الأكسدة : -3 , 3 , 5
السالبية الكهربية : 2.19
النظائر : P-31 100%
التوزيع الالكتروني : Ne]3s2 3p3]

تعليم_الجزائر
تاريخ الفوسفور ووجوده في الطبيعة

اكتشف الفسفور في عام 1669 بواسطة الكيميائي الألماني هيننج براند (H.Brand) وذلك أثناء تبخيره للبول في حيز بعيد عن الهواء , وكان هدفه البحث عن( حجر الفلاسفة ) والمعلوم أن البول يحتوي على ميتا فسفات الصوديوم وهذه تختزل بالكربون الى الفسفور .
وقد تحدث براند الى كرافت ( Kraft ) عن تجربته وقد نقلها هذا الى العالم الإنجليزي بويل الذي تمكن من تحضيره بتسخين البول مع الرمل , وكان شيل (Scheele ) أول من حضر الفسفور من فسفات الكالسيوم الطبيعي .
وتسمية الفسفور ناتجة عن الاغريقية Phos وتعني الضوء وPhoros وتعني Bearer أي ( حامل الضوء ) وذلك لانه يتوهج في الظلام .

لايوجد الفسفور في الطبيعة على حالة منفردة وذلك لما يتميز به من نشاط كيميائي ملحوظ .
يوجد الفسفور بنسبة 0.13 % من تركيب القشرة الأرضية , ويعد معدن الأباتيت الفلوري [x3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)] من أهم مصادره في الطبيعة حيث يحتوي على نسبة 42.3 % (P2O5 ) , ويتواجد على شكل منشور سداسي منتظم .

تعليم_الجزائر

ومن المصادر الأخرى للفسفور في الطبيعة الفوسفوريت [x3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2 ]
وفوسفات الحديدالثنائي [Fe3(PO4)2.8H2O]

ويوجد الفسفور في كل من المملكتين النباتية والحيوانية في البروتين وكذلك في العظام فيوجد على صورة هيدروكسي أباتيت. [x3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2] أو كربوناتو أباتيت [x3Ca3(PO4)2.CaCO3.H2O] وتحتوي المواد البرازية في كل من الإنسان والحيوان على نسبة كبيرة من الفسفور إذ يكون 40 % من رماده .

الأشكال التآصلية للفوسفور

يوجد الفوسفور العنصر في إحدى عشر صورة , ولكن أكثرها شيوعاً الفوسفور الأصفر ( الأبيض المصفر ) والفوسفور الأحمر والفوسفور الأسود .

الفوسفور الأصفر ( الأبيض المصفر )

تحضير الفوسفور الأبيض

يحضر الفوسفور الأبيض من فوسفات الكالسيوم ( ومن الفوسفوريت أو من رماد العظام ) بتسخينه مع مخلوط الرمل وفحم الكوك في فرن كهربائي عند درجة حرارة بين 1000 – 1500 درجة مئوية فيتكون أولاً خامس أكسيد الفوسفور الذي يختزل الى الفوسفور بالكربون .

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

ويتصاعد الفسفور من الفرن بشكل بخار فيبرد بالماء وينقى بإعادة تقطيره في معوجات من الحديد .

تعليم_الجزائر

قديماً كان يحضر الفوسفور من فوسفات الكالسيوم بمعالجتها أولاً بحمض الكبريتيك حيث يتكون حمض الفسفوريك وبالتسخين يتحول الى حمض الميتافسفوريك , ثم يختزل بالكربون حيث يتصاعد الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وبخار الفوسفور الذي يفصل بالتبريد .

خواصه

الفوسفور الأبيض ( يكون أبيض اللون صافي عندما يكون جديداً ) عبارة عن كتلة صلبة شفافة لينة كالشمع له رائحة تشبه رائحة الثوم .

تعليم_الجزائر

الفوسفور الأبيض سام جداً ( 50 ملجرام ) تمثل جرعة تقريبية مميتة، ويمكن أن يسبب حروقاً خطيرة عند لمسه .
تبلغ كثافته 1.82 ودرجة انصهاره 44.1 م ودرجة غليانه 280 م . يذوب الفوسفور الأبيض بقلة في الكحول وبوفرة في الإثير والبنزين والتربنتينا وثاني كبريتيد الكربون والزيوت النباتية .
يتكون الفوسفور الأبيض من جزيئات رباعية لها شكل هرمي , بحيث ترتبط كل ذرة فوسفور بثلاث ذرات فوسفور اخرى لتكون هرم رباعي الأوجه .

تعليم_الجزائر

تفاعلاته

يتميز الفوسفور الأبيض بنشاط كيميائي ملحوظ .

1- التفاعل مع الأكسجين .

يشتعل الفوسفور ذاتياً إذا عرض للهواء إذا كان في حالة تجزئ دقيق مكوناً دخاناً أبيضاً .

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

وإذا غمست ورقة ترشيح في محلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون مثلاً ثم عرضت للهواء لوحظ أن الورقة تشتعل بمجرد تبخر المذيب .
أما قطع الفوسفور الكبيرة نسبياً فإنها تشتعل كذلك إذا عرضت للهواء عند درجة تزيد قليلاً عن 50 درجة مئوية أو بالإحتكاك . ولذلك يحفظ الفوسفور دائماً في زجاجات تحت الماء .

2- التفسفر

من خواص الفسفور الأبيض انه يضئ في الظلام ويعزى ذلك الى تأكسد طبقة البخار التي تحيط به .
ايضاً عندما يحفظ الفسفور الأبيض تحت الماء ويسخن ببطء يبدأ يتوهج مكوناً لهباً بارداً ( درجة حرارة هذا اللهب منخفضة وبالتّالي يدعى كلهب باردة ) .

تعليم_الجزائر

3- التفاعل مع القلويات

يتفاعل الفسفور الأبيض مع القلويات مكوناً الفسفين .

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

4- التفاعل مع الكلور

يشتعل الفوسفور الأبيض في جو من الكلور مكوناً ثالث وخامس كلوريد الفوسفور .

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

5- التفاعل مع المعادن

يتفاعل الفسفور الأبيض مع الكثير من المعادن مثل الصوديوم والمغنسيوم مكوناً الفسفيدات .

تعليم_الجزائر

6- التفاعل مع حمض النيتريك

يتفاعل مع حمض النيتريك كعامل إختزال قوي حيث يتكون حمض الفوسوفوريك و ثاني أكسيد النيتروجين .

تعليم_الجزائر

الفوسفور الأحمر

تحضيره

يتم الحصول على الفوسفور الأحمر بتسخين الفوسفور الأبيض الى درجة حرارة 350 درجة مئوية لعدة ساعات في أوتوكلاف حديدي . يحتوي الفوسفور المتحول ما بين 0.5 الى 10.0 % من الفوسفور الأبيض حيث يعزل بمعالجته بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف والساخن أو ثنائي كبريتيد الكربون أو البنزين , ومن ثم يرشح الفوسفور الأحمر في مرشحات ضاغطة ويغسل ويجفف ويعبأ في علب معدنية .

خواصه

مسحوق أحمر بنيّ .

تعليم_الجزائر

يتركب الفوسفور الأحمر من تركيب شبكي معقد حيث ترتبط عدة جزيئات من P4 معاً بروابط قوية .

تعليم_الجزائر

ولعل الإختلاف في التركيب بين الفوسفور الأبيض والأحمر يفسر خمول الفوسفور الأحمر النسبي , وغير ذلك من الإختلافات .

لا يذوب الفسفور الأحمر في ثاني كبريتيد الكربون , تبلغ كثافته 2.3 ودرجة غليانه 592.5 درجة مئوية وهو عديم الرائحة , غير سام وأقل خطراً من الفوسفور الأبيض , كا أنه أكثر استقراراً وأقل نشاطاً من الفوسفور الأبيض , فلا يتحد مع الكبريت أو الهالوجينات إلا عند درجات الحرارة المرتفعة كما أنه لا يضئ في الظلام , ولا يتفاعل مع القلويات إلا عند التسخين عند درجات حرارة عالية , كما أنه لا يتفاعل مع الأكسجين إلا عند تسخينه عند درجة 260 درجة مئوية .

الفوسفور الأسود

تحضيره

يتم الحصول على الفوسفور الأسود مبلوراً بتسخين الفوسفور الأبيض عند درجة حرارة 220- 370 درجة مئوية تحت ضغط مرتفع يصل الى 1200 ضغط جوي لمدة ثمانية أيام في وجود الزئبق كمحفز مع قليل من الفوسفور الأسود .

خواصه

تبلغ كثافته 2.70 , ثابت في الهواء , يمتاز الفوسفور الأسود عن الأشكال الأخرى للفوسفور بقدرته على نقل التيار الكهربائي .

استخدامات الفوسفور

يستخدم الفوسفور الأبيض في صناعة مركبات الفوسفور وصناعة مواد خامدة للحريق كما يستخدم الفوسفور الأبيض في صنع منتجات مثل الصلب، والبلاستيك، ومبيدات الحشرات , وسم للفيران ، والأسمدة، والعقاقير، وغذاء الحيوان، ومزيلات عسر الماء والمنظفات .

بينما يستخدم الفوسفور الأحمر في صنع أعواد الثقاب المأمونة ( ثقاب الأمان تشتعل فقط إذا حكت على سطح يحوي فوسفوراً أحمر , أما التي تحك أينما كان فتحوي مركباً فوسفورياً في رؤوسها ) .

تعليم_الجزائر

ايضاً يستخدم في صناعة مبيدات الذباب, ومصابيح الإضاءة المتوهجة .

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الرصاص Pb

الرصاص:

عنصر معدني لونه بين الأزرق والرمادي. وعند تقطيع سطحه فإنه يكون ذا بريق فضي لامع ولكنه يتحول بسرعة إلى لون باهت بين الرمادي والأزرق ويعتبر هذا اللون من السمات الرئيسية للرصاص.
ويأتي الرصاص في المجموعة (14) من الجدول الدوري، ورقمه الذري (82) ، ويبلغ وزنه النوعي (11.34)، بينما يبلغ وزنه الذري (207.20). وينصهر الرصاص عند درجة حرارة 328 درجة مئوية، ويغلي عند درجة حرارة 1740 درجة مئوية. ويوجد الرصاص في الطبيعة في ثمانية أشكال من النظائر: أربعة منها مستقرة والأربعة الأخرى إشعاعية النشاط. والنظائر المستقرة هي الرصاص-206 والرصاص-207 والرصاص- 208 وهي تعتبر الناتج النهائي لسلسلة اليورانيوم والأكتينيوم والثوريوم، أما الرصاص-204 فهو من النظائر المستقرة أيضا ولكن لا توجد مادة إشعاعية طبيعية يتشكل منها هذا الرصاص.
خصائص الرصاص:

الرصاص معدن ناعم الملمس قابل للسحب والطرق وعندما يسخن برفق، فإنه يتحول إلى ثقوب أو قوالب حلقية. ومقاومة شد الرصاص منخفضة كما أنه موصل رديء للكهرباء. والرصاص لا يقبل الطرق إلى صفائح رقاق وأسلاك رفيعة جدا كما هو الحال في الذهب و الفضة بل تتماسك خرائط الرصاص بعضها ببعض لتكون كتلة يتخللها قليل من الفراغ، ولا يصح هذا التماسك في خراطة كل من الذهب والفضة. والرصاص قابل للذوبان في حمض النتريك ولكنه يتأثر قليلا بأحماض الكبريت والهيدروكليك في درجة حرارة الغرفة. ومع وجود الهواء، فإنه يتفاعل ببطء مع الماء مكونا الهيدروكسيد الذي يذوب ذوبانا خفيفا. والرصاص سام إذا ابتلعه الإنسان مع أن الماء العادي يحتوي عادة على أملاح تكون بطانة على المواسير وتمنع تكون هيدروكسيد الرصاص المذاب، إلا أن المواسير التي تستخدم في نقل الماء ينبغي ألا تحتوي على رصاص.

تاريخ معدن الرصاص

استخدم الرومان قديما الرصاص في صناعة مواسير المياه حيث كانت عبارة عن مزيج من الرصاص الملحوم مع القصدير. وقد كان العبيد الرومان يقومون باستخلاص وتجهيز الرصاص، وأصيب هؤلاء العبيد بالتسمم بسبب الرصاص. أما القدماء المصريين فقد استخدموا الرصاص في صناعة العملات ووحدات الموازين ومواد الزخرفة والأواني المنزلية وأسطح السيراميك وسبائك اللحام.
وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي توصل الصناع المسلمون إلى طرق تخليص الرصاص من الشوائب. فيقول البيروني في كتابه الجماهر عن تعدين الرصاص ما نصه “يذوب من تراب مخصوص بذلك ومن أحجار في معدنه، ولهذا ذل ورخص في سعره، وهو بنواحي الشرق عزيز، ليس له بها معدن.
ولقد أشار البيروني في ذلك إلى تعدين الرصاص إشارة واضحة وذلك بقوله في تسخين أحجار الأسرب في الهواء، وقصد بأحجار الأسرب خامه المألوف (كبريتيد الرصاص).
وهي الطريقة الحديثة المستخدمة في تحضير الرصاص وهي تتألف من إضافة أنقاض الحديد إلى خام الرصاص (كبريتيد الرصاص)، وعند تسخين المزيج في الفرن يسيل منصهر الرصاص، ويتكون كبريتيد الحديدوز، أي بالاعتماد على الخواص الكيمياوية لعنصري الحديد والرصاص، فالحديد أكثر ميلا للاتحاد بالكبريت من الرصاص لذلك فهو أي الحديد يسلب الكبريت من كبريتيد الرصاص (حجر الأسرب) تاركا الرصاص على هيئة منصهر، ويتحد الحديد بكبريت الخام مكونا كبريتيد الحديدوز ومنصهر الرصاص.
كما يحضر الرصاص من اختزال خاماته، ولا سيما الموجودة منها على هيئة كبرتيده. ويتم الاختزال على مراحل، حيث تبدأ المرحلة الأولى بتسخين الخامات (الكبريتيد) في الهواء، فيتحول قسم من كبريتيد الرصاص إلى أوكسيده وهو الذي أسماه البيروني في كتابه بالمرداسنج عند مخلصي الفضة من السباكين إذا خلصوا النحاس المحرق، ومن حملان الفضة، فيكون المرداسنج كالغشاء الجلد فوقه. ويتحول قسم آخر من الخام إلى كبريتات الرصاص. وعند الاستمرار بالتسخين وإضافة المزيد من الخام (الكبريتيد)، يتحد الأخير بالمرداسنج ليكونا منصهر الرصاص الذي يسيل في قاع فرن التسخين ويخرج من منفذ معد لهذا الغرض، ويتطاير غاز ثاني أوكسيد الكبريت.
كما تتحد كبريتات الرصاص التي تكونت في المرحلة الأولى مع خام الرصاص (كبريتيده اتحادا كيمياويا فيتكون نتيجة لهذا الاتحاد الكيمياوي، منصهر أيضا، ويتصاعد غاز ثاني أوكسيد الكبريت).
ويتكون أوكسيد الرصاص على الصورة الأولى عندما يحضر في درجة حرارية انصهاره، فإذا ما صهر، أو كانت طريقة تحضيره في درجة أعلى من درجة انصهاره جاء المرداسنج على الصورة الثانية.
والمرادسنج يكون على صورتين أحدهما يكون فيها المرداسنج أصفر اللون ش احبه، ويكون لونه في الصورة الثانية أصفر محمرا. ويحضر المرادسنج في الوقت الحاضر بطرائق عديدة، ولعل تحلل النترات (نترات الرصاص)، وكاربوناته وهيدروكسيده بالتسخين في طليعة الطرائق. ويحضر المرداسنج للأغراض التجارية من تسخين الرصاص إلى درجة حرارية أعلى من درجة انصهاره في الهواء، حيث يتحد أوكسجين الهواء مع الطبقة السطحية لمنصهر الرصاص مكونا طبقة رقيقة من المرداسنج تطفو على سطح منصهر الرصاص، تطفو هذه الطبقة بين حين وآخر، كلما تكونت، وهكذا يتم جمع المرداسنج. وقد ذكر البيروني تكون طبقة المرداسنج فوق منصهر الرصاص المعرض للهواء، وربما كانت هذه الطريقة من إحدى الطرائق التي استخدمت قديما للحصول على أول أوكسيد الرصاص أي المرداسنج.
هذا وقد ابتدعت طريقتان جديدتان في تعدين الرصاص، تتلخص الطريقة الأولى باختزال أوكسيد الرصاص (المرادسنج) بواسطة الكاربون (الفحم)، ولا سيما فحم الكوك، حيث يحترق الفحم احتراقا جزئيا، مكونا غازا ساما هو أول أوكسيد الكربون، العامل المختزل القوي، الذي يسلب أوكسيد الرصاص أوكسجينه، فينحدر الرصاص على هيئة منصهر ويتصاعد غاز ثاني أوكسيد الكربون.
ويصف الجلدكي هذه الطريقة في ذكر خواص الرصاص فيقول في كتابه رتبة الحكيم : ” الرصاص جسم ثقيل بطباعه يذوب بالنار ذوبا سريعا، ويحترق فيها ويتولد بالاحتراق المرتك والأسرنج… وإذا طرق يحتمل التطريق حتى يسرع إليه التفتت والتقصب، ويسرع إليه التصديد بالحموضات وبخل العنب اٍلى أن يصير إسفيداجا.

استخدامات الرصاص

يستخدم الرصاص بكميات كبيرة في في ألواح بطاريات التخزين التي تعمل في السيارات. وفي تغليف الكابلات الكهربائية. كما تستخدم كميات كبيرة منه في تبطين المواسير والخزانات وأجهزة أشعة – x – وبسبب كثافته العالية ولخصائصه النووية، يستخدم الرصاص على نطاق واسع كعنصر واق من المواد المشعة. ويستخدم الرصاص أيضا في الخليط المعدني مثل سبيكة اللحام والمواد المعدنية الحاملة. كما تستهلك كميات كبيرة من الرصاص في شكل مركباته وخاصة الدهانات و الأصباغ .

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الكورونين " coronene "

مركب الكورونين ” coronene “
مركب رائع الشكل يتكون من ست جزيئات بنزين تحيط بجزيء بنزين وسطى لتكون خلية تشبه خلية النحل سباعية الخلايا .

اعلم بانكم قد كونتم الصورة في اذهانكم .. ولكن لنتحقق من ذلك من خلال الصور التالية التي ستاخذكم الى الشكل الحقيقي :

تعليم_الجزائر

الصورة التالية تحدد موقع ذرات الكربون ولكن انتبهوا لموقع الروابط الثنائية تعليم_الجزائر :

تعليم_الجزائر

درجة الانصهار = 432
درجة الغليان = 525

تم تحضير هذا المركب لاول مرة في عام 1932 م .

التصنيفات
العلوم الكيميائية

دورة الكربون في الطبيعة

الكربون (Corbon) من العناصر المهمة على الأرض , فهو يكون الهيكل الكربوني لكل المركبات الحيوية مثل الجلوكوز (Glucose) , والتريوز (Triose)، والبنتوز (Pentose)، واللاكتوز (Loctose)، والنشا (Starch)، والجليكوجين (Glycogen)، والسليلوز (Cellulose) وباقي آلاف وملايين المركبات الكربوهيدرات.

ـ وهو يكون الهيكل الكربوني للدهون والشموع والأحماض الأمينية , وهو مكون أساسي ورئيس في الخشب والفحم والبترول والأحماض النووية (Nucleic acids) ومركبات الطاقة , فنحن نعيش في الكرة الأرضية الكربونية مع نباتاتها وحيواناتها وكائناتها الحية الدقيقة وبشرها , ومع كل هذا فنسبته في الهواء الجوي قليلة إذا ما قورنت بالأكسجين (20 % من الهواء الجوي) والنيتروجين حوالي (75 %) أما الكربون (0.3%) فقط والباقي محبوس في جمبع المركبات الحيوية المحتوية على الكربون.

ـ وإذا درست دورة الكربون وقارنتها بدورة النيتروجين Nitrogen cycle))، ودورة الأكسجين (Oxygen cycle)، ودورة الفوسفور (Phosphorus cycle)ودورة الكبريت (Sulfur cycle) وغيرها من دورات العناصر في الكون تجد العجب العجاب في الدورات السابقة تكاد تتساوى أسهم التصعيد والتحرير مع أسهم الإنزال والتثبيت.

ـ فالكل ينفث الكربون في الجو والهواء: المصانع، والمزارع، والمنازل، والمدارس، والسيارات، والطائرات، والحيوان، النبات , والكائنات الحية الدقيقة .

دورة الكربون
والنبات فقط هو وبعض الطلائعيات والأوليات الذي يصفي الجو وينقيه من الكميات الزائدة من الكربون بعملية البناء الضوئي Photosynthesis.

ـ وعندما تختل كمية الكربون في البيئة تظهر ظاهرة الدفيئة أو الاحتباس الحراري أو ظاهرة البيوت الخضراء ( The Greenhouse effect) أو الصوب التي نزرع فيها النباتات حيث تحتبس كميات من الحرارة في جو الأرض كما يحبس البيت الزجاجي الحرارة لتدفئة النبات وهذا سيترتب عليه ذوبان كميات من الجليد ظلت متجمدة لملايين السنين في الأقطاب الباردة على الأرض وفي سفوح الجبال الشاهقة , ولحظتها تغرق الجزر والعديد من البلدان الشاطئية في ظاهرة خطيره.

ـ والكل يحرق الوقود الكربوني , والكل ينفث مركبات الكربون إلى الجو, ويقوم النبات وبعض الكائنات الحية الأولية والطلائعية الأخرى بتثبيت ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الغذاء والخشب والأكسجين والمركبات الكربونية الأخرى.

ـ إذا زاد ثاني أكسيد الكربون مرض الإنسان والحيوان والكائنات الحية الدقيقة , واختل ميزان العدل والاتزان الحيوي , وكانت الطامة الكبرى التي قال الله عنها: )ظهر الفساد في البر والبحر بما كسبت أيدي الناس ( [الروم : 41].

ـ والله أمرنا بالإصلاح في الأرض وعدم الإفساد فيها بعد إصلاحها قال تعالى: )ولا تفسدوافي الأرض بعد إصلاحها ([الأعراف : 85].فالله سبحانه وتعالى خلق الأرض صالحة لحياة الإنسان والحيوان والكائنات الحية الدقيقة والنبات، وجعل النبات رئات تنتج الأكسجين وتحرره من الماء، وتثبت الكربون في المواد النباتية، ويساعده في ذلك بعض الأوليات (Monera) والطلائعيات (Protista) فماذا فعلنا في النبات؟!

ـ قطعنا الغابات.

ـ استهلكنا الفحم والخشب والبترول بلا نظام وحساب.

ـ لوثنا البيئة الأرضية بملوثات قضت على النبات والكائنات الحية الدقيقة والطلائعيات.

ولذلك كان فهم دورة الكربون من الواجبات المهمة لكل مسلم ومسلمة مثلها مثل دورة الماء، والبناء الضوئي( Photosynthesis) وهذا ما قصدناه بتيسير هذا المعلومات

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الإتريوم

الإتريوم

الإتريوم Yttrium عنصر معدني يرافق عناصر الأتربة النادرة [ر] في الطبيعة، وهو ذو لون رمادي غامق وقابل للالتهاب عندما يكون مسحوقاً. رمزه الكيمياوي Y ، وعدده الذري 39، ووزنه الذري 88.905. اكتشفه يوهان غادولين ( J.Gadolin (1760 – 1852 عام 1843 في فلز من السيليكات قرب إِتِرْبى Ytterby في السويد، وسمي الفلز بعدئذ غادولينيت. ويستحصل الإتريوم حراً بإرجاع كلوريده اللامائي بالصوديوم أو بالتحليل الكهربائي لصهارة مزيج كلوريده مع الصوديوم. أما خواص الإتريوم الفيزيائية فهي وسط بين خواص الاسكنديوم [ر] واللانتانيوم من الأتربة النادرة. وتتلخص فيمايلي:
– إلكترونات التكافؤ الخارجية: 4d 1 5S 2 ؛
– نصف القطر الذري (أنغستروم): 1.78
– نصف القطر الإيوني (الشاردي) : 092 أنغستروم
– الكتلة الحجمية (غ/سم 3) 5.51؛
– درجة الانصهار (سْ): نحو 1522؛
– درجة الغليان (سْ): نحو 3338؛
– حرارة التبخر (حرة/ جزيء غرامي): 5.51؛
كمون التأين (إلكترون فلط): 6.6 الأول و 12.3 الثاني و20.4 الثالث.
مركبات الإتريوم: يمتص الإتريوم الهدروجين مكوناً هدريد الإتريوم YH 2 القريب جداً في خواصه من المعادن، ويعد أحد هدريدات الإتريوم أفضل نقلاً للكهرباء من المعدن الصرف نفسه. ويكون الإتريوم مع الأكسجين أكسيد الإتريوم Y 2O 3 . ويحضر هذا الأكسيد بتسخين المعدن مباشرة مع الأكسجين أو بتسخين أملاحه كالنترات والكبريتات والحماضات oxalate أو بتسخين الهدروكسيد. كذلك يكون الإتريوم هدروكسيدات بلورية بإضافة محلول خلات الإتريوم إلى محلول هدروكسيد البوتاسيوم الساخن، ويكون الإتريوم مع الفلور فلوريداً بسيطاً صيغته YF 3 يصادف في الطبيعة، كما يكوِّن الإتريوم فلوريدات معقدة مثل «سداسي فلور إتريوم ثلاثي البوتاسيوم» K 3 [YF 6] ويكوِّو مع الكلور «كلوريد الإتريوم المائي» Y Cl 3. 6H 2O ، ويكون مع اليود «يوديد الإتريوم اللامائي» YI 3 المتميع ذا اللون الأصفر الفاتح.
ومن أملاح الإتريوم كربونات الإتريوم المائية البسيطة Y 2 (CO 3) 3. 3H 2O وبورات الإتريوم YBO 3 ، وزرنيخات الإتريوم YAsO 4 وفوسفات الإتريوم YPO 4 وهو ملح يصادف في الطبيعة ويعد أهم مصدر للإتريوم، ونترات الإتريوم المائيةY(NO 3) 3. 6H 2O وكبريتات الإتريوم المائية Y 2 (SO 4) 3. 8H 2O .
ويكوِّن الإتريوم أملاحاً معقدة مثل «معقد سداسي سيانو كوبلت ثلاثي الإتريوم» Y [Co(CN) 6] و «معقد رباعي سيانو بلاتين ثنائي الإتريوم المائي» Y 2 [Pt(CN) 4] 3. 21H 2O الذي يفقد لونه الأحمر بالتسخين في الهواء عند الدرجة 48ْس.
تطبيقات الإتريوم الصناعية: للإتريوم تطبيقات صناعية مهمة. يكون الإتريوم ضروب فسفور الإتريوم الأوربيومي المنشط activeالذي يصدر عند تهيجه بالإلكترونات ضوءاً أحمر نقياً زاهياً، ويستفاد من هذه الخاصة في تصنيع شاشات التلفزيون. ولأحجار خماسي حديدات الإتريوم Y 3Fe 5O 12 وأحجار أخرى تطبيقات مهمة في أجهزة الرادار والاتصالات، وذلك بسبب نقلها الموجات القصيرة بأقل ضياع ممكن. ويستعمل الإتريوم في صناعة المفاعلات الذرية بسبب ضآلة تفاعله مع النترونات.

التصنيفات
العلوم الكيميائية

كيميـــــاء الفحـــــم

.. أنــــــــــواع الفحـــــــم ..

:: السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ::

عنصر الكربون ….. تلك المادة العجيبة …

يقول هكسلي ” أن الصورتين اللتين أختزن عليهما الكربون بدرجة هائلة في قشرة الأرض هما في الغالب نتيجة لنشاط المدة الحية ، فالفحم مكوّن

في معظمه من الكربون الذي استمده النبات من جو الأرض ، وحجر الجير ” ونصفه تقريبًا من ثاني أكسيد الكربون ” تقوم بتكوينه الحيوانات

المائية ..
فكيف يتكوّن الفحم ؟؟ وما هي أنواعه ؟؟

إذا تكون الفحم في تفاعل كيميائي عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا فإنه يكون بشكل كتل سوداء تُعرف بالفحم ، وتعتمد خواصه على المادة

المحضر منها وظروف تكونه ، وتحتوي الأنواع المختلفة من الفحم على كميات من الشوائب التي تؤثر في خواصه .. والواقع أنه من الصعب

التأكد عما إذا كانت هذه الشوائب توجد مختلطة بالكربون أم أن بعضها يرتبط به ارتباطًا كيميائيًا ومن المعلوم أن عملية تفحم أي مادة ما تتم على

مراحل سواء تم هذا التفاعل بطرق صناعية أو في الطبيعة ، فتسخين الخشب في معزل عن الهواء مثلاً يشبه إلى حد كبير تحلل المواد العضوية

وتفحمها تحت الأرض بعد فترة طويلة من الزمن ، ومن الصعب في كلتا الحالتين دراسة خطوات أو ميكانيكية التفاعلات التي تحدث … وتعرف

عادة تلك المواد المتفحمة بالكربون اللاشكلي ” ، ولبعضها أهمية اقتصادية ..

ومن أنواع الفحم :

“*” الفحم الحجـــري “*”

الفحم الحجري هو صخر رسوبي لونه أسود أو بني, يتكون من بقايا نباتات ومواد معدنية, قابل للاحتراق وإعطاء طاقة حرارية. والفحم الحجري

أكثر أنواع الوقود الأحفوري انتشاراً في القشرة الأرضية.

ويتواجد الفحم الحجري على شكل طبقات مع أنواع أخرى من الصخور الرسوبية, كالحجر الرملي والحجر الطينيّ. ويتواجد في الفحم

الحجري بقايا أوراق نباتات وخشبها وحتى جذورها.

يحتوي الفحم الحجري على :

90 % تقريبًا من الكربون ..

-: تكوّن الفحم الحجري :-

أ. سقوط كميات كبيرة من النباتات, وتراكُمها في قاع المستنقع, ودفنها سريعاً مع الرسوبيات الأخرى كالرمل والطين. وبفعل البكتيريا اللا هوائية

تتحلل المركبات العضوية النباتية جزئياً, أي يزداد فيها تركيز عنصر الكربون ويفقد منها الأكسجين والهيدروجين. وتسمى هذه المواد النباتية

المحللة جزئياً بالخثِّ ” peat ”

ب. دفن الخث تحت غطاء من الرسوبيات إلى عمق يتوقف عنده النشاط البكتيري. وترتفع درجة الحرارة ويزداد الضغط كلما زاد عمق الدفن,

مما يساعد على حفظ الخثّ وطرد الغازات منه. وتؤدي تفاعلات كيميائية إلى زيادة نسبة الكربون في, وتسمى هذه العملية بالتفحم, ومنها ينتج

الفحم الحجري البني ” “

ج. تستمر عملية التفحم بازدياد عمق الدفن فيتكون الفحم الحجري الصلب.

د. وفي النهاية, وبارتفاع درجة الحرارة والضغط إلى درجة كبيرة يخرج مُعظم الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين من الفحم الحجري السابق,

ويتكون فحم الانثراسيت. ” anthracite”

من الصعب جداً استخراج طبقة الفحم الحجري بإزاحة ما يعلوها من صخور رملية وطينية, حيث يتم ذلك بحفر نفق من سطح الجبل باستخدام

آلات الحفر الخاصة, بحيث يتم الوصول إلى طبقة الفحم الحجري فتكسر وتعبأ في الشاحنات وتنقل خارج النفق.

-: تحضير الفحم الحجري للاستعمال :-

إذاً, فأن الفحم الحجري يتكون من مواد عضوية قابلة للحرق, ومواد معدنية غير قابلة للحرق. وتشكل المواد المعدنية 10%-35% من كتلة الفحم

الحجري.

وإذا استعمل الفحم الحجري مباشرة في الحرق فقد تتسبب هذه المكونات المعدنية بعض المشكلات البيئية. للك يفضل تنقية الفحم الحجري من

مكوناته المعدنية قبل حرقه. وتتم التنقية بطرائق عدة من أهمها طريقة الفصل الميكانيكي –الجذبي- للمعادن.

تتراوح كثافة المعادن التي توجد في الفحم الحجري من 2غ/سم مكعب إلى 5غ/سم مكعب. في حين تتراوح كثافة الفحم الحجري النقي من

1.3غ/سم مكعب إلى 1.7غ/سم مكعب. ويستعمل لفصل هذه المكونات الماء المذاب فيه بعض الأملاح, أو محلول معلق, أي يحتوي على

جسيمات دقيقة جداً, وكثافتها عالية مثل معدن الماغنيت. وتستعمل عادةً أجهزة خاصة لإتمام عملية الفصل. وهذه الأجهزة تحتوي على اسطوانات

تدور حول نفسها. وبعد الحصول على الفحم الحجري النقي يجفف ويستعمل في الحرق أو في إنتاج فحم الكوك الذي يستخدم في صناعة الفولاذ

والحديد.

يستعمل الفحم الحجري في عدة مجالات من أهمها :

محطة توليد الطاقة, وقديما كان يستعمل في تسيير القطارات والسفن البخارية. وبسبب صعوبة استعمال الفحم الحجري في أغراض الحياة اليومية

تُجرى بعض المحاولات والتجارب لتحويله إلى وقود سائل أو غازيّ سهل الاستعمال.

ومن ناحية أخرى, يمكن الاستفادة من الفحم الحجري بتحويله إلى مواد مفيدة وثمينة, وقد دخلت هذه المواد العضوية في صناعة المنسوجات

والبلاستيك والأدوية والأسمدة والعطور..

“*” فحم الخشب ( الفحم النباتي ) “*”

يحضر بتسخين الخشب في معزل من الهواء وذلك في معوجات من الحديد وينتج عن التقطير خلافًا لفحم الخشب بعض المنتجات الهامة كحمض

الخليك والأسيتون والكحول الميثيلي …

فحم الخشب مادة سوداء مسامية تشتعل بسهولة وتتوهج لفترة معينة ولا يتخلف عن احتراقه إلا حوالي 1 % من الرماد ، وهو خالي من الكبريت.

إن وجود الأنسجة النباتية في الفحم النباتي والحجري يدل على أنهما من أصل نباتي. والفحم النباتي يصنعه الإنسان بتسخين الخشب, ولونه الأسود

سببه وجود عنصر الكربون, أما كون الفحم النباتي أخف من الخشب فلأن الخشب يفقد كمية من الماء عند تحويله إلى فحم نباتي وتزداد نسبة

المسامات فيه. والماء في لخشب هو المسئول أيضاً عن الدخان الكثيف عند حرقه. أما كون الفحم الحجري أثقل من الفحم النباتي فيرجع إلى

المكونات المعدنية التي توجد في الفحم الحجري ولا توجد في الفحم النباتي.

-: كيفية صنع الفحم النباتي :-

يُجمع الخشب في أكوام ويُغطى بالتراب ويُسخن عشرة أيام تقريباً. ويتم التسخين بحرق جزء قليل من الخشب بسبب دخول كمية قليلة من الهواء.

ويزود هذا الجزء المحترق بقية الخشب بالحرارة اللازمة لتسخينه وتحويله إلى فحم نباتي.

ولتحويل الخشب إلى فحم نباتي يلزم التخلص من الأوكسجين والهيدروجين الموجودين في مركبات الخشب العضوية (السليلوز). ويتم ذلك بتفاعل

كيميائي بحيث ينزع الأوكسجين والهيدروجين من السليلوز فيتحول إلى مركب عضوي جديد يحتوي على كمية أقل من الأوكسجين والهيدروجين,

فتزداد نسبة الكربون فيه.

-: استخداماته :-

يستعمل الفحم النباتي في الحرق المباشر للحصول على الطاقة. وعادة ما يقتصر على استعماله بعض الإغراض المنزلية كالتدفئة أو الطهي أو

الشواء. أما البلاد التي يوجد فيها فائض من خشب الغابات, فيمكن تحويله إلى فحم نباتي ثم استعماله في بعض المشاريع الكبيرة كتوليد الكهرباء.

وكما أنّ زمن احتراق كمية من الفحم النباتي أطول من زمن احتراق كمية مماثلة من الخشب, فللفحم النباتي قيمة حرارية أكبر من الخشب.

ولذلك يستخدم في تحضير وتنقية بعض الفلزات التي تتطلب كربونًا نقيًا نوعًا ما ، فيستخدم مثلاً في تنقية النحاس ، كما يستخدم في تنقية الكحول

من بعض الزيوت ، وفي أغراض طبية أخرى …

وللفحم النباتي القدرة على امتصاص بعض الغازات ولذا يستخدم في عمل القناعات الواقية من الغازات السامة ..

كذلك يوصي البعض بجمع قشر المكسرات وذلك بإرساله إلى مركز خاص يتم تحويله إلى فحم نباتي ممتاز ..

كما يستخدم الفحم النباتي في مصانع تكرير السكر إذ يمتص اللون الأسمر القذر للسكر الخام ، كما أنه يستعمل عازلاً بين خيطان الثلاجات لتحتفظ

ببرودتها وذلك لرخص ثمنه ورداءة توصيله للحرارة …

“*” فحم العظام ( الفحم الحيواني ) “*”

يحضر بتسخين العظام ، بعد تخلصها من المواد الدهنية في معوجات خاصة ..

-: مكوناته :-

يحتوي على 90% من الشوائب التي تتخلف كرماد بعد اشتعاله ..

-: استخداماته :-

ويمتاز هذا الفحم بقدرته على إزالة الألوان من المحاليل خصوصًا في صناعة السكر ، ويستخدم كذلك في عمل الطلاء الأسود الخاص بالمنتجات

الجلدية ..

ويعتمد استخدام فحم الخشب وفحم العظام في امتصاص الغازات أو المواد الذائبة على قدرتها الفائقة في امتزاز هذه المواد على سطح الفحم ،

ويطلق على الفحم في هذه الحالة اسم ” الفحم المنشّط ” ويعتمد نشاطه إلى حد كبير على طبيعة المادة التي استخلص منها الفحم وكذلك على

الظروف التي تم فيها التفحم ويمكن زيادة نشاطية الفحم بمعالجة خاصة كالتسخين في الفراغ في وجود بعض الأملاح غير العضوية .. وتختلف

قدرة الفحم على الامتزاز باختلاف المادة الممتزة فالغازات التي يصعب إسالتها لا تُمتز بسهولة ..

وقد ينتج عن امتزاز مادة ما زيادة في نشاطها الكيميائي ولذلك يستخدم الفحم النباتي كعامل حفز في بعض التفاعلات الكيميائية …

“*” السنـــاج “*”

يتكون السناج عند التحلل الحراري لكثير من الهيدروكربونات الغازية ، فيحضر باشعال القار أو زيت القار أو النفثالين أو زيت البارافين ، في

حيز محدود من الهواء وتبريد اللهب الناتج بطرق مناسبة ..

وكذلك عند حرق الكافور ينتج هذا النوع من الفحم الذي يستعمله المتبارون في ميادين الرماية لتظليل ضابط الهدف في بنادقهم وذلك بتعريضه

لدخان الكافور المحترق ..

-: استخداماته :-

تستخدم النواتج بكميات كبيرة في تحضير حبيبات الطلاء الأسود في حبر المطابع وغير ذلك …

“*” فحم الكـــوك “*”

ينتج من التقطير الإتلافي للفحم الحجري ..

مكوناته :

90% كربون ، 1% هيدروجين ، 3% أكسجين ، 5‚0 – 1 % نيتروجين ، ويتخلف عن احتراقه 5% من الرماد …

يحترق فحم الكوك بلهب غير مدخن …

استخداماته :

يستخدم كوقود وكذلك في اختزال بعض أكاسيد الفلزات كما في تحضير الحديد مثلاً من أكاسيده في الفرن العالي ..

“*” فحم المعوجــــات “*”

يتكون كمادة متخلفة من عمليات تفحيم المواد المختلفة وعند التقطير الإتلافي للفحم الحجري ، وينتج عن تحلل بعض الغازات المتصاعدة على

أعناق المعوجات التي يتم فيها التقطير .. ويتميز فحم المعوجات بصلابته وتوصيله للكهرباء ويستخدم في عمل الأقواس الكهربائية وأقطاب الكثير

من الخلايا الكهربائية …

التصنيفات
العلوم الكيميائية

Magnesium المغنيزيوم

المغنيزيوم
عنصر المغنيسيوم هو أحد املاح المعادن ، وهو عنصر كيميائي فلزي ، عدده الذري 12، وهو رابع أهم المعادن الطبيعية في الجسم. إن 50% من المغنيزيوم موجود في العظام و 49% داخل خلايا الانسجة و 1% في الدم . يحتاج الجسم إلى 300ملغ من المغنزيوم يوميآ .

وظائف المغنيزيوم

– يساعد في استرخاء العضلات المحيطة بالمجاري الدموية لتسهيل عملية انتقال الدم
– لا بد منه لتخليق البروتين
– لا بد منه لكي يعمل الجهاز العصبي بشكل طبيعي
– لا بد منه لتحويل الطعام إلى طاقة
– يرفع حظوظ الشفاء بعد الاصابات القلبية ويمنع تجلط الدم
– يسهل مشاكل ما قبل الحيض عند النساء
– يساعد في المحافظة على ثبات الضغط عند مرضى السكري
– يرفع نسبة الكولسترول النافع في الدم ويخفض نسبة الكوليسترول الضار

نقص الماغنيزيوم

يؤدي إلى تشنجات في الجهاز العصبي ، الشد العضلي، رعشة في الاطراف ، تشنجات في الحنجرة ، العصبيه ، الضغط النفسي ، الارهاق ، آلام في المفاصل

الافراط في تناول المغنيسيوم

يؤدي إلى الاسهال ، المغص ، التسمم

مصادر المغنيزيوم

بذر اليقطين ، نخالة الحبوب ، بذر دوار الشمس ، السمسم ، القمح ، اللوز ، الفستق السوداني ، الجوز ، الحليب ، القرع ، السبانخ ، التين المجفف ، البامية ، الجبنة ، السمك ، المشمش المجفف ، الدراق المجفف

كمية المغنيزيوم الضرورية للجسم يوميآ للذكور ( ملغ )العمرحسب RDA و USA0 – 6 اشهر407 – 12 شهر601 – 3 سنوات804 – 6 سنوات1207 – 10 سنوات17011 – 14 سنة24015 – 18 سنة400

كمية المغنيسيوم الضرورية للجسم يوميآ للاناث ( ملغ )العمرحسب RDA و USA0 – 6 اشهر407 – 12 شهر601 – 3 سنوات804 – 6 سنوات1207 – 10 سنوات17011 – 14 سنة24015 – 18 سنة300اثناء الطمث355

كلمات مفتاحية : الماغنسيوم الماغنيسيوم المغنيزيوم المغنزيوم الماغنيزيوم الماغنزيوم المغنيسيوم المغنسيوم ماغنسيوم ماغنيسيوم مغنيزيوم مغنزيوم ماغنيزيوم ماغنزيوم مغنيسيوم مغنسيوم Magnesium Mg

التصنيفات
العلوم الكيميائية

قطـــــع غيـــــــار كيــميـــــائية

قطـــــع غيـــــــار كيــميـــــائيةتحتل الكيمياء العضوية ركناً مرموقاً في ميدان الصناعة الكيميائية الواسع ..
وهي تنتج أكثر مما نحتاجه في حياتنا كالأدوية والأصباغ والألياف والبلاستيك والمنظفات والمبيدات الحشرية والكيميائيات الزراعية .. بالإضافة إلى جانب كبير منها مرتبط بالصناعات العسكرية وبرامج الفضاء …
وتستمد هذه الصناعة موادها الأولية من مصادر مختلفة كالمنتجات النباتية أو أنواع الوقود الحفري كالغاز الطبيعي والفحم والبترول ..
ومن أهم إنجازات الكيمياء في الطب … هي إمكانية تعويض الكثير من أجزاء الجسم العليلة أو المعطوبة ببدائل إصطناعية …

فأجزاء كثيرة من جسم الإنسان يمكن إصلاحها أو استبدالها بمواد صناعية … والبلاستيك والفلزات هي أكثر هذه المواد نفعاً ويتم ذلك وفقاً لمتانتها ومرونتها كما يتم اختيارها أيضاً لأن الجسم البشري لا يلفظها مثلما يحدث من جانب الجسم عندما يطرد كلية مزروعة بدلاً من الكلية الأصلية المستأصلة ..

تعليم_الجزائر

ولكن ماهي هذه الأجزاء التي يمكن استبدالها بأشياء من صنع الإنسان ..

العين ….

من رقائق السيليكون ….

حشو الأسنان …

تستخدم ( سبيكة ) مملغم الزئبق والفضة مع القصدير أو النحاس والخارصين في حشو تجاويف الأسنان ..
وهذا المملغم يمكن أن تشكيله كالمعجونة ليتلاءم مع كِفاف الأسنان قبل أن يتصلب ..
والحشو يجب أن يتمدد بعد الحقن لملء السنّ بقدر لا يحطم السنّ ..

عظام الأذن …

عبارة عن بلاستيك التفلون …

القلب الصناعي …

بلاستيك البولي يوريثان مع هيكل من الألومنيوم مع بولي إستر داكرون ..

صمام القلب …

عبارة عن بلاستيك البولي إيثيلين ..

الشريان الصناعي ..

مكوّن من بولي إستر الداكرون داخل خيوط انبوبية قطرها 6 ملم ..

مفصل الورك …

( نوع الكرة والتجويف ونصف ) هذا النوع مصنوع من البلاستيك والثاني من المعدن ..
ومن أمثلة المعادن المستخدمة / التيتانيوم … فهو فلز متين قوي عديم التفاعلية …

الأطراف الصناعية ..

سبائك مختلفة تشمل الديور الومين والصلب الذي لا يصدأ …

وقفة …..

فسبحان من علم الإنسان مالم يعلم ….
وقال الله تعالى : ( وما أوتيتم من العلم إلا قليلاً ..)
ومازال الإنسان يحاول ويحاول …….

ويتعجب الشاعر ممن لايعرف قيمة نفسه المحملة المكللة بالإعجاز والإعجاب … فيقول ..
وتحسب أنك جرم صغير ****** وفيك انطوى العالم الأكبر…
ولنعلم أننا ومهم بلغنا من علم لن نصل إلا لشيء أراده الله تعالى ومد علمنا من خضم علوم ومعارف هذه الحياة ذات البحور الهائجة والمحيطات المائجة لا يعد إلا نزراً يسيراً وشيئاً قليلاً ..
وأن الإحاطة بعلوم ومعارف وأسرار الحياة إحاطة تامة لاتحصل إلا لله وحده ..
ذاك الله جلت قدرته هو المتفرد وحده بعلم العلم ومعرفة المعرفة بصورة كاملة مطلقة لأنه جلا وعلا خالق العلم والمعرفة …
قال تعالى : ( وفوق كل ذي علم عليمٌ ..) ..

التصنيفات
العلوم الكيميائية

خلايا الوقود

خلايا الوقود شهد منتصف القرن التاسع عشر الميلادي اختراع تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية في إنجلترا, ولكن نظرا لعدم جدوى استخدامه في تلك الفترة، ظل هذا الاختراع حبيس الأدراج لأكثر من 130 سنة تقريبا، وعادت خلايا الوقود مرة أخرى للحياة في عقد الستينيات، وذلك عندما طورت شركة «جنرال إليكتريك» خلايا تعمل على توليد الطاقة الكهربائية اللازمة لإطلاق سفينتي الفضاء الشهيرتين «أبوللو» و«جيمني»، بالإضافة إلى توفير مياه نقية صالحة للشرب، كانت الخلايا في تلك المركبتين كبيرة الحجم وباهظة التكلفة، لكنها أدت مهامها دون وقوع أي أخطاء، واستطاعت أن توفر تيارا كهربائيا وكذلك مصدرا للمياه النقية الصالحة للشرب. ومن الممكن أن نعقد مقارنة بين تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية وبطارية السيارة، من حيث فكرة دمج عنصري الهيدروجين والأكسيجين لإنتاج الكهرباء، لكن في حين أن البطاريات تتولى تخزين الوقود والعامل المؤكسد بداخلها مما يستوجب إعادة شحنها من حين لآخر، فإن خلايا الوقود تعمل بصفة مستمرة لأن وقودها والأكسجين يأتيان من مصادر خارجية، كما أن خلايا الوقود في حد ذاتها ليست سوى رقائق مسطحة تنتج كل واحدة منها فولطاً كهربائياً واحداً، وهذا يعني أنه كلما زاد عدد الرقائق المستخدمة كلما زادت قوة الجهد الكهربائي.
مبدأ عمل الخلية :
1. ينساب الوقود الهيدروجيني على صفيحة المصعد ، في الوقت الذي ينساب فيه الأوكسجين على الصفيحة المقابلة و هي المهبط .
2. يسبب غشاء الفصل ( catalyst ) و الذي يوجد منها عدة أنواع منها ما يصنع من البلاتين انشقاق جزيء الهيدروجين إلى ذرتين تنشق كل منهما إلى أيون موجب , و الكترون سالب .
3. تسمح صفيحة المحلل ( electrolyte ) فقط بمرور الأيونات ( البروتونات ) حاملة الشحنات الموجبة عبرها في حين تمنع مرور الاكترونات ، فتقوم هذه الأخيرة بالحركة عبر دارة وصل خارجية موصولة مع المهبط فتتحرك الالكترونات نحو المهبط فينشأ تيار كهربائي .
4. على المهبط تتحد الأيونات الهيدروجينية الموجبة مع الكتروناتها السالبة و مع الأوكسجين ليتشكل الماء الذي يتدفق خارج الخلية .

إن النماذج البسيطة التي تصنع منها الخلية الهيدروجينية و المستخدمة في وسائط النقل تنتج حوالي 1.16 Volt لذلك يتم وصل عدد كبير من الخلايا لتوليد الطاقة الكهربائية المطلوبة
لقد تنوعت أماكن استخدام الخلية الهيدروجينية و اختلفت التصاميم و الأبعاد الموضوعة لها تبعاً للطاقة المطلوبة منها .
لقد استخدمت خلايا الوقود الهيدروجيني في عدة مجالات لغاية توليد الكهرباء ويبقى السؤال هل سنصل إلى إمكانية توليد الكهرباء باستطاعات كبيرة من هذه الخلايا
محطة توليد الطاقة الكهربائية بالهيدروجينبعض استعراض الطرق التي يمكن من خلالها الحصول على الهيدروجين و بغض النظر عن الطريقة التي يتم اتباعها ، و بعد معرفة مبدأ عمل خلايا توليد الكهرباء بالهيدروجين ، فقد وضعت تصورات و دراسات لمحطة توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الهيدروجين ( خلايا الهيدروجين التي وضح مبدأ عملها سابقاً ) . عملياً أكبر محطة عالمية لتوليد الكهرباء بالهيدروجين تم بناؤها حتى الآن ، هذه المحطة موجودة في إحدى الجزر في ايسلانده و تقوم بتأمين احتياجات هذه الجزيرة الصغيرة من الطاقة الكهربائية ، حيث بلغت استطاعة هذه المحطة ( 8 MW) هذه الاستطاعة التي تعتبر صغيرة نوعاً ما مقارنة بمحطات الطاقة المتجددة ( شمسية ، ريحية ، مائية ….) ، و ضئيلة مقارنة بمحطات التوليد التقليدية ( البخارية و الغازية ) و لكن هذه المحطة شكلت قفزة هائلة في سبيل الوصول إلى ما سمي بالطاقة الدائمة و الوقود الأبدي ، و إن طاقة الهيدروجين على الرغم من هذه الانطلاقة الصغيرة تخطو للوصول إلى ما يسمى بعصر الهيدروجين . و يجدر التذكير هنا بأن توليد الكهرباء بالهيدروجين لا يحتاج ( لتلبية الاحتياجات المنزلية و الصناعية الصغيرة من ورش و غيرها )إلى محطات كبيرة ، بل إن اسطوانة من الهيدروجين بوصلها مع عدد من خلايا توليد الكهرباء بالوقود الهيدروجيني قد يفي بالغرض . و قد قامت بعض الشركات الصانعة بإنزال منتجات من هذا النوع إلى الأسواق و منها شركة Ballard .
و وضعت مخططات و تصاميم لمحطات توليد الكهرباء بالهيدروجين و شرعت بعض الدول في تنفيذ بعض هذه المشاريع و في مقدمتها اليابان التي كانت دائماً من الدول الطامحة إلى ضرورة إيجاد وقود يلبي الاحتياجات الصناعية دون أن تحده مشاكل الاحتياطات الاستراتيجية منه أو البيئة أو انخفاض القدرة الناتجة عنه . حتى وقتنا الحالي لا زالت عملية الحصول على الكهرباء بوساطة خلايا الهيدروجين تتم في منظومة مجمعة تضم جميع الوحدات ، و تقوم الشركات الصانعة بدراسة إمكانية إنشاء محطة ذات وحدات منفصلة عن بعضها البعض ، و لكن الأمر مرتبط بالوصول إلى استطاعات كبيرة ، و بشكل عام سواء كان توليد الكهرباء يتم في هذه المنظومة أو في محطة كبيرة فإن الأجزاء تقريباً هي نفسها مع اختلاف في القياسات وبعض الإضافات الأخرى ، و بالتأكيد مع اختلاف في الأرقام من استطاعة و مردود و تكلفة . يبين الشكل أجزاء وحدة توليد الكهرباء بالهيدروجين و هي :
1. مجمعة خلايا الوقود الهيدروجيني : و هي الوحدة التي يتم فيها ترتيب و تنضيد خلايا الوقود الهيدروجيني و توصيلها و تعد محرك النظام .
2. محضر الوقود : و قد تحدثنا سابقاً عن طربما أن الهيدروجين من أخف العناصر و له وزن جزيئي صغير جداً فإن تسربه من الخزانات و الأنابيب يعتبر أسهل بكثير من تسرب الوقود التقليدي ، و على أية حال سواء كان استخدام هذا الهيدروجين كوقود للنقل أو لتوليد الطاقة فإنه من الضروري وجود طرق فعالة و قليلة التكلفة لتخزينه ، هذا بالإضافة إلى توافر وسيلة نقل الهيدروجين من المكان الذي ينتج فيه إلى مكان استخدامه . يمكن أن نقسم طرق تخزين الهيدروجين إلى ثلاثة طرق رئيسية : 1. بالشكل المضغوط 2. بالشكل السائل 3. بواسطة الرابطة الكيميائية ق إنتاج الهيدروجين ، و في هذه الوحدة يتم اعتماد طريقة جهاز تشكيل الوقود الهيدروكربوني ( REFORMER ) ، و تتم فيه العمليات:
– تنظيف و تنقية الوقود الهيدروكربوني ( و هو غاز المتان ) ، و تتم تحت درجة حرارة 300 C .
– إعادة تشكيل الغاز للحصول على الهيدروجين وفق التفاعل التالي :
CH4 + H2O → CO + 3H2 ( 650 C , > 10% CO )
– معالجة الغاز بالماء لتحويل CO إلى CO2 :
CO + H2O = CO2 + H2 ( ~ 0.3% CO )
و معالج بدرجة حرارة (200-400) C و آخر بدرجة حرارة ( 100-200) C .
– وحدة تخفيض نسبة CO لتصل حتى 100 PPM تحت درجة 150 C .
3- الأجزاء الخارجية :
• و هي خزانات غاز المتان و خزانات الهيدروجين
• مروحة و ضاغط و مضخة
• نظام التبريد
• صمامات تحكم و منظمات ضغط
4- نظام التحكم .
خزانات الهيدروجينتعليم_الجزائر Hydrogen Tanks )

الهيدروجين المضغوط : ( Compressed hydrogen )
أن عملية ضغط الهيدروجين مشابهة لعملية ضغط الغاز ، و لكن بما أن الهيدروجين أقل كثافة فإن الضواغط يجب أن تزود بموانع تسرب أكثر إحكاماً . يضغط الهيدروجين عادة إلى قيم تتراوح بين 200-25- bar و ذلك في حال تخزينه في خزانات اسطوانية الشكل ذات سعات صغيرة بحدود 50 liters ، هذه الخزانات التي تصنع عادة من الألمنيوم أو من مركبات الكربون- الغرافيت و يمكن استخدامها في مجالي المشاريع الصناعية الصغيرة و النقل على حد سواء . أما في حال كان استخدام الهيدروجين سيتم على نطاق أوسع فإن ضغوطاً بقيم تتراوح بين 500-600 bar يمكن أن تستعمل لهذه الغاية ، و على الرغم من ذلك فإننا نلاحظ أن بعض أكبر خزانات الهيدروجين المضغوط في العالم تستعمل ضغوطاً تتراوح فقط 12-16 bar .
الهيدروجين السائل : Liquid Hydrogenتستعمل عملية تمييع الهيدروجين من أجل تقليل الحجم اللازم لتخزين كمية مفيدة منالهيدروجين ( خصوصاً في حالة المركبات ) و بما أن الهيدروجين لا يتميع حتى يصل إلى الدرجة -253 C أي أعلى من الصفر المطلق بـ 20 C فقط فإن هذه العملية تتصف بأنها طويلة و مركزة ، و قد تصل نسبة المفاقيد في الطاقة المختزنة في الهيدروجين إلى 40% ، و لكن مع ذلك فإن أفضلية الهيدروجين السائل تنبع من ارتفاع نسبة الطاقة الناتجة عن الكتلة فيه لتصل إلى ثلاثة أضعاف ما هي عليه في البنزين ، إنه أكثر أنواع الوقود كثافة ( تركيزاً ) طاقياً بعد الوقود النووي و هذا ما دفع إلى استخدامه في كل برامج الفضاء ، و في حال تخزين الهيدروجين السائل فإننا بحاجة إلى خزانات بعازلية أكبر.
الهيدروجين ذو الترابط الكيميائي : Bonded hydrogen
استخدام الهيدريدات المعدنية ( الصلبة ) و السائلة و مركبات الكربون الماصة هي الطرق الرئيسية المتبعة في عملية ربط الهيدروجين كيميائياً ، إنها أكثر الطرق أماناً حيث أنه لن يتحرر أي هيدروجين في حال حدوث طارئ ، و لكنها كبيرة الحجم و ثقيلة . الهيدريدات الصلبة ( المعدنية ) مثل مركبات FeTi , Mg2Ni , LaNi5 تستخدم لتخزين الهيدروجين عن طريق ربطه كيميائياً بسطح المادة ، و لضمان إمكانية تخزين حجوم كبيرة من الهيدروجين ، يتم استخدام حبيبات من المادة الأساس لزيادة سطوح الارتباط ، ثم يتم تشحين المادة ( تزويدها بالهيدروجين ) عن طريق حقن الهيدروجين بضغوط عالية داخل الخزان المملوء بالجزيئات الدقيقة من المادة ، إن عملية ارتباط الهيدروجين مع المادة تترافق مع إطلاقه لكميات من الحرارة ، و هذه الحرارة يجب أن نعيد تقديمها لفصل الهيدروجين عن المادة من جديد .
أما الهيدريدات السائلة فهي مواد مثل الميتانول و السيكلوهيكسان ، و هي تشبه الوقود السائل من حيث سهولة النقل ، ولكن لإعادة تحرير الهيدروجين المختزن في داخلها يجب تبخيرها أو أكسدتها جزئياً . تقنية تكثيف الهيدروجين بالكربون تعتمد على تجاذب ذرات الكربون و الهيدروجين . حيث يتم ضخ الهيدروجين في الخزان مع حقن كربون نقي في نفس الوقت و بتأثير القوى الجزيئية المتبادلة بينهما يحصل الالتحام . هذه الطريقة مشابهة من حيث الكفاءة لتقنية الهيدريد المعدنية ، و لكنها محسنة كثيراً عند درجات الحرارة المنخفضة . • من بين الطرق السابقة الهيدريدات المعدنية هي الأفضل من حيث التكلفة و الأوزان . و لكن طرحت في الآونة الأخيرة تقنية جديدة تدعى بـ carbon nanofibre أو الألياف الكربونية الدقيقة ، و التي لديها القدرة على تخزين كمية من الهيدروجين تصل إلى 25-30 ضعفاً عن الهيدريدات المعدنية ، و هي نتيجة مذهلة إذا تم تحقيقها فعلاً ستحدث تحولاً جذرياً ( فمثلاً ستتمكن السيارات العاملة على الهيدروجين من السير 5000 Km بين محطات التزود بالوقود ) .
تحويل الهيدروجين السائل إلى غاز :للحصول على تدفق غازي معين من الهيدروجين السائل يربط بعد الخزان مجموع كهربائية تحوي وشيعة تسخين مربوطة بنظام التحكم تقوم بتسخين الهيدروجين السائل و الحصول منه على التدفق الغازي المطلوب للدارة . هناك ظاهرة تبخر ذاتي للهيدروجين داخل الخزان مهما كان عزله ، تتراوح نسبتها 2-3 % . مواد صنع الخزانات و التصاميم : عادة ما يستخدم الألمنيوم لصناعة الخزانات ، و يكون الخزان بشكل اسطواني مع إطارات حلقية تحيط به و نهايتيه على شكل قباب .
وحدة خلايا الوقود : ( fuel cell Unit )
سنستعرض هنا التطبيقات التي تم تنفيذها حتى الآن في هذا المجال على طريق الوصول إلى طاقة كهربائية باستطاعة عالية منتجة بهذه الطريقة . إن المرة الأولى التي وجدت خلايا الوقود الهيدروجيني طريقها فيها إلى الاستخدام العملي كان في مكوك الفضاء و ذلك لتزويده بالقدرة الكهربائية خاصة خلال مرحلة وصوله إلى مساره المحدد في الفضاء ، ففي هذه الفترة يصعب تزويده بالكهرباء الناتجة عن الطاقة الشمسية أو بأي محطة صغيرة أخرى على متنه لصعوبة التنفيذ ، فوجد أن خلايا الهيدروجين هي الحل الأمثل . انتقلت بعدها الفكرة لتطبق على وسائط النقل ، و وجدت أول انطلاقة واسعة لها في الدول الاسكندنافية و بريطانيا و اليابان و في مرحلة لاحقة الولايات المتحدة . ثم بدأ التفكير بتعميم التجربة على القطاع الصناعي الذي يحتاج استطاعات كبيرة ، فبدأت الدراسات للأنواع الموجودة من الخلايا و تطوير هذه الأنواع لزيادة استطاعتها ، و تطوير التقنيات المتصلة بذلك للوصول إلى الاستطاعة المطلوبة . أنواع خلايا الوقود الهيدروجيني و مقارنة بينها : 1. خلايا الوقود الحامضية الفوسفورية ( PAFC) : وهي النموذج الأول الذي استعمله مخترع التقنية William Grove و درجة حرارة التشغيل فيها كانت تحت 200 C و كانت الكفاءة العامة لنظام التوليد حوالي 80% و تعددت النماذج من هذا النوع لتتراوح من KW إلى عدد من MW ، و من مساوئها الحاجة إلى البلاتين الغالي الثمن كمحفز بسبب انخفاض درجة حرارة التشغيل . 2. خلية وقود الكربونات المائعة ( MCFC ) : يصنع فيها غشاء التحلل ( الفصل ) من مزيج كربوني قلوي منحل موضوع في قالب مثقب مصنوع من مزيج من الألمنيوم و الليثيوم ، يتفاعل الأوكسجين مع ثاني أوكسيد الكربون و يطلقان الكربونات و أيونات الكربون الموجبة ثم تتفاعل هذه الأخيرة مع الهيدروجين لتشكل بخار الماء و ثاني أوكسيد الكربون و تطلق الكترونات في دارة وصل خارجية ، و تعمل تحت درجة حرارة 650 C ، و هذا النوع لا يحتاج إلى أغشية فصل غالية و مردود عملية التوليد حوالي 70 % و ذلك في مجال توليد من 0.25 – 1 MW ، و المشاكل التي تواجهها هي التآكل لمعادن الخلية بفعل الكربونات القلوية السائلة ، بالإضافة إلى التزويد الدائم بثاني أوكسيد الكربون . 3. خلية وقود الأوكسيد الصلبة ( SOFC ) : و غشاء الفصل فيها مصنوع من السيراميك مع يوتيريا الزركونيوم و تعمل تحت درجة حرارة 1000 C ، مردودها يتراوح من 50-80% ، و هي تحل مشاكل النوع السابق و لكنها لا زالت في مرحلة التطوير ، و هي تحتاج إلى دقة عالية في اختيار المواد و توافقها . 4. خلية الوقود ذات غشاء استبدال البروتونات ( PEMFC ) : يحصر فيها غشاء الفصل البوليميري بين قطبين من البلاتين المثقب ، و ليس هناك أي خطر من نشوء تلوث عنها نظراً للطبيعة الصلبة لها ، يتم التفاعل فيها تحت درجة حرارة 100 C ، و هي جيدة لمجالات الاستخدام المحدودة ( الصغيرة ) كما في قطاع النقل . 5. الخلايا القلوية ( AFC ) :و هي الخلية التي استخدمت في سفينة الفضاء APOLO-11 و من مشاكلها أنها تحتاج إلى الأوكسجين النقي .

مضخات الهيدروجينHydrogen Pumps)
لا تختلف مضخات الهيدروجين في تصميمها و مبادئ عملها عن مضخات السوائل الأخرى عموماً و لكن يتم التركيز في صناعتها على اختيار المعدن الذي سيتعرض إلى ظروف تشغيل تصل فيها درجة الحرارة إلى -250 C ، أما أكثر أنواع مضخات الهيدروجين استخداماً فهي المضخات النابذية و من اجل التدفقات الكبيرة تستخدم المضخات التوربينية و يظهر في الشكل بعض أنواع المضخات المستخدمة ، و تختلف درجة التعقيد و الدقة المطلوبة في تصميم و صناعة مضخات الهيدروجين تبعاً لمجال العمل الذي ستقوم به ، و لعل أكثر مضخات الهيدروجين تعقيداً و كلفةً على الإطلاق تلك المستخدمة في محركات الصواريخ العاملة على الوقود الهيدروجيني أو في محطات العنفات الغازية حيث يتطلب الأمر تدفقات كبيرة لوقود الاحتراق
الطاقة الناتجة عن اندماج الهيدروجين
هذا القسم من الدراسة المقدمة يبتعد عن استخدام الهيدروجين في الخلايا أو كوقود محترق ذو طاقة حرارية عالية ، إن هذا الجزء يعتمد على الحصول على طاقة الهيدروجين الحقيقية الناتجة عن اندماج ذرات الهيدروجين ، أو ما يسمى بالتفاعل الشمسي ، و هو الأمر الذي تمكن الإنسان من الوصول إليه عند إنتاجه القنبلة الهيدروجينية و التي أظهرت مقدار هذه الطاقة الهائلة التي تعادل أضعاف الطاقة الحرارية الناتجة عن التفاعلات النووية الانشطارية و لكنه لم يتمكن من التحكم به لاستخدامه سلمياً في المفاعلات . و ظل الأمر موضوع البحث حتى يومنا هذا و نتيجة للتعاون بين عدة دول في العالم هي الولايات المتحدة الأمريكية و اليابان و روسيا و كندا و الصين توصلوا إلى ما سمي بـ مفاعل ITER اختصاراً لـ International Thermonuclear Experimental Reactor .
لمحة اقتصادية عن إنتاج الكهرباء بالهيدروجينبالعودة إلى توليد الطاقة الكهربائية بالخلايا الهيدروجينية فإن مشكلة التكاليف الاقتصادية الكبيرة كانت و مازالت أحد أهم عوامل الرفض لاستخدام هذه التقنية نظراً للتكلفة العالية . و لكن لا تزال الشركات الصانعة تسعى بجهد لتخفيض تكاليف المشاريع سواء من حيث مرحلة البناء أو الاستثمار أو الصيانة . حتى الآن لا زالت الكلفة مرتفعة نسبياً مقارنة بالكلفة اللازمة لتوليد الكهرباء من المصادر الأخرى و لكن على الرغم من ذلك فقد شهدت تحسناً كبيراً و يمكن أن نعرف التكلفة الحالية من خلال مايلي: في أحد المشاريع المنجزة التي تنتج بلغت التكلفة الإجمالية لإنتاج حوالي 6.570.000 KWh القيم التالية : كلفة 1 KW-h ( cent) الغاية الكلفة الكلية $ 2.73 من أجل أعمال الصيانة 179107 3.42 سعر وقود 224694 و بالتالي كلفة 1 KW-h هي حوالي 6.15 cent و نضيف إلى هذا المبلغ كلفة الخلايا نفسها و التي عمرها حوالي 7.2 million KW-h ، و بالتالي نضيف 3.5 cent و بالتالي التكلفة الإجمالية هي حوالي 9.65 cent لكل KW-h و هو ما يعادل حوالي 5 ليرة سورية . بالتأكيد التكلفة مرتفعة و لكن مع أخذ المنحني الذي يدرس انخفاض تكاليف الإنتاج مع مرور الزمن نجد أن هذه القيمة ستصل إلى أسعار اقتصادية جداً و ذلك إذا استمر العمل بنفس الوتيرة في عمليات التطوير التقنية .
متطلبات الأمان في التعامل مع الهيدروجين
يعتبر الهيدروجين عنصراً خطيراً جداً منذ الحادث الشهير الذي حدث في العام 1937 في ولاية نيوجرسي الأمريكية و هو احتراق المنطاد Hindenburg و الذي كان يعتمد على الهيدروجين كعنصر ملء نظراً لخفة وزنه و أدى الحادث إلى مقتل 35 شخصاً في مشهد حريق هائل . و لكن أثبتت التحقيقات لاحقاً أن الهيدروجين لم يكن المسبب الرئيس للوفاة بل إن 27 شخصاً من القتلى مات بسبب القفز من المنطاد ، و 8 بسبب الدخان و الباقون و عدهم 62 شخص بقوا في المنطاد و نجوا ، علماً أن الهيدروجين حينها لم يكن المسبب في الحادث بل كان طلاء المنطاد الذي اشتعل . و تعتبر تعليمات الأمان التي تعطيها وكالة NASA و هي أكثر هيئة تستخدم الهيدروجين في العالم أساساً في الوقاية من أخطاره : 1. إن الهيدروجين يشتعل بلهب غير مرئي ذو درجة حرارة عالية لذلك يجب الحذر الشديد من أن يمس الجلد ، و أبسط طرق الكشف عنه عند الشك بوجوده هو استخدام مكنسة من القش ذات ذراع طويلة لنتفحص بها مكان التسرب . 2. إن الهيدروجين السائل و بسبب الحرارة المنخفضة جداً له يؤدي إلى حدوث ما يسمى بالحرق البارد و هو أشد تأثيراً من الحرق المعروف و يؤدي إلى حدوث وذمة تتضخم بشكل كبير و سريع ، و علاجها سهل من الطبيب و لكن شريطة أن لا يمسها المصاب بتاتاً . 3. إن الهيدروجين من أكثر العناصر نفوذاً على الإطلاق لذلك يجب ارتدا الملابس الواقية و القفازات و واقيات الوجه عند عمليات التعبئة و التفريغ أو عند صيانة الشبكة و الصمامات و عند فك كل ما يمر به الهيدروجين . 4. تنشق الهيدروجين خطير و يسبب حروقاً في الجهاز التنفسي . و بالتالي نجد ضرورة الحذر عند التعامل مع الهيدروجين مع العلم أن الالتزام التام بتعليمات الأمان يضمن بشكل كامل سلامة الشخص فالهيدروجين عنصر أمين بمدى إدراكنا لكيفية التعامل معه .
مكونات محطة التوليد المائية :
تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.
مساقط المياه (المجرى المائل)
وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر يكون في اسفل السد أو من أعلى الشلال إلى مدخل التوربينة وتسيل في المياه بسرعة كبيرة . يوجد سكر في أوله (بوابة) (VALVE) وسكر آخر في آخره للتحكم في كمية المياه التي تدور التوربينة .
تجدر الإشارة الى أن السدود وبوابات التحكم وأقنية المياه الموصلة للأنابيب المائلة تختلف حسب كمية المياه وأماكن تواجدها .
ب. التوربين:
تكون التوربينة والمولد عادة في مكان واحد مركبين على محور رأسي واحد . يركب المولد فوق التوربينة . وعندما تفتح البوابة في اسفل الأنابيب المائلة تتدفق المياه بسرعة كبيرة في تجاويف مقعرة فتدور بسرعة وتدير معها العضو الدوار في المولد حيث تتولد الطاقة الكهربائية على أطراف هذا المولد .
ج أنبوبة السحب:
بعد أن تعمل المياه المتدفقة في تدوير التوربين فلا بد من سحبها للخارج بسرعة ويسر حتى لا تعوق الدوران . لذا توضع أنابيب بأشكال خاصة لسحبها للخارج السرعة اللازمة.
د المعدات والآلات المساعدة:
تحتاج محطات التوليد المائية آلي العديد من الآلات المساعدة مثل المضخات والبوابات والمفاتيح ومعدات تنظيم سرعة الدوران وغيرها .