الوسم: المركبات

التصنيفات
العلوم الكيميائية

بناء نماذج جزيئات بعض المركبات

التجربة السادسة
بناء نماذج جزيئات بعض المركبات

الهدف من التجربة
– أن تبني نماذج لجزيئات بعض المركبات الجزيئية.
الأســـاس النظــــري

.

تعرفت عند دراستك لأشكال الجزيئات في المركبات الجزيئية، أن أي جزء يتكون من ارتباط ذرتين أو أكثر برابطة تساهمية (أو أكثر)، وفق عدد الإلكترونات التي تحتاج إليها كل ذرة للوصول إلى حالة الثبات بشكل عام. وتترتب الذرات في جزيئات المركبات بتراتيب معينة ومنتظمة، لذا، فإن لها أشكالاً هندسية منتظمة، ومن العوامل التي تتحكم في ترتيب الروابط واتجاهاتها قوى التنافر بين الإلكترونات المكونة للروابط ـ الإلكترونات المرتبطة ـ والإلكترونات غير المرتبطة حول الذرة المركزية.
ويفيد بناء النماذج الجزيئية في تصور الأشكال الهندسية للجزيئات عند ذكرها، فالجزيئات المكونة من ذرتين تتخذ شكلاً خطياً، أما الجزيئات المكونة من ثلاث ذرات، فقد تأخذ الشكل الخطي أو المنحني الزاوي في حال وجود زوجين من الإلكترونات غير المرتبطة في الذرة المركزية، وتتخذ الجزيئات المكونة من أربع ذرات شكل المثلث المسطح أو شكل الهرم الثلاثي في حال وجود زوج من الإلكترونات غير المرتبطة في الذرة المركزية، أما الجزيئات المكونة من خمس ذرات فتتخذ شكل رباعي الأوجه منتظم.
المــواد والأدوات اللازمــــة

.

مجموعة نماذج الكرات الجاهزة ووصلاتها (نوابض).
خطوات التجربة

.

تستخدم في بناء نماذج الجزيئات، نماذج الكرات الجاهزة، إذ تمثل الكرة ذرة العنصر، وتختلف الكرات في ألوانها، لتمثل كل منها ذرة أحد العناصر المألوفة، وتتخذ الثقوب على كل كرة اتجاهات هندسية محددة وفق نوع ذرة العنصر الذي تمثله، وستمثل الرابطة الأحادية بنابض، والرابطة الثنائية بنابضين، والرابطة الثلاثية بثلاثة نوابض.
1- اختر كرة من كل لون من الكرات الجاهزة، انظر إليها وتعرف عدد الثقوب في كل منها. بشكل عام، تُمثل الألوان المختلفة من الكرات ذرات العناصر على النحو الآتي: الكربون: الأسود، الهيدروجين: الأبيض، الكلور: الأخضر، النتروجين: الأزرق، البورون: زهري، الأكسجين: أحمر، البيريليوم: رمادي.
2- سجل عدد الثقوب حول كل ذرة كما في الجدول الآتي، ما علاقة عدد الثقوب بعدد الروابط التساهمية المتوقع أن تنشئها الذرة؟

رمز ذرة العنصر
لون الكرة
عدد الثقوب
عدد الروابط
H
C
Cl
N
B
Be
O

3- مستخدماً نماذج الكرات والنوابض، ابن نموذجاً للجزيء (NH3) على النحو الآتي:
أ- اختر الكرة المحتوية على ثلاثة ثقوب ـ الزرقاء اللون ـ لتمثل ذرة النتروجين، ضع في كل ثقب نابضاً، ثم صل كل نابض بكرة محتوية على ثقب واحد ـ البيضاء اللون ـ لتمثل ذرة الهيدروجين. انظر إلى النموذج الذي حصلت عليه، ما عدد الروابط في الذرة المركزية؟
ب- ضع النموذج الذي حصلت عليه على سطح الطاولة. هل تقع جميعها على مستوى واحد؟ ما الذرات التي تلامس سطح الطاولة؟
ج- ارسم شكل الجزيء الذي حصلت عليه، صف هذا الشكل على النحو: خطي، منحني زاوي، مثلث مستوٍ، هرمي ثلاثي، رباعي الأوجه منتظم.
4- اتبع الأسلوب نفسه في بناء نماذج للجزيئات الآتية:
CH 2O, H 2O, CH 4, BCl 3, BeH 2, HCl
وسجل ملحوظاتك ونتائجك في الجدول المبين في بند المشاهدات والنتائج.
المشــاهدات والنتائج

.

1- استعن بالجدول الدوري لكتابة بناءات لويس للجزيئات التي بنيت نماذج لها.
2- سجل ملحوظاتك ونتائجك في الجدول الآتي، معتمداً على النماذج الجزيئية التي بنيتها وعلى بناءات لويس لها.

صيغة الجزيء
الشكل الهندسي للجزيء واسمه
بناء لويس للجزيء
فيما يتعلق بالذرة المركزية
عدد الروابط فيها
عدد أزواج الإلكترونات غير المرتبطة
عدد المجاميع فيها
HCl
BeH 2
BCl 3
CH 4
NH 3
H 2O
CH 2O

3- معتمداً على النتائج في الجدول السابق، استنتج علاقة بين الشكل الهندسي للجزيء وعدد المجاميع (الأشياء) في الذرة المركزية.

التصنيفات
العلوم الكيميائية

الروابط في المركبات العضوية

حصريا الروابط في المركبات العضوية


تعليم_الجزائر
الشكل (6-1): نموذج للتوزيع الإلكتروني لذرة الكربون
إن دراسة المركبات العضوية لا تعدو كونها دراسة لمركبات عنصر الكربون، وتعتمد صفات هذه المركبات على الروابط بين ذرة الكربون والذرات الأخرى. لذا يجدر بك تعرف التركيب الإلكتروني لذرة الكربون حيث يشير العدد الذري للكربون إلى وجود ستة إلكترونات حول النواة: اثنان منها يحتلان المستوى الأول والأربعة المتبقية تشغل مستوى التكافؤ، انظر الشكل (6-1).
وعند دراسة الروابط بين ذرات العناصر، ركز اهتمامك على إلكترونات التكافؤ فقط ومثل ذرة الكربون وذرات العناصر الأخرى – الأكثر شيوعاً في المركبات العضوية – على النحو الآتي:
تعليم_الجزائر
ولأن الكربون يحتوي على أربع إلكترونات في المستوى الأخير، فإن ذرته تميل إلى الوصول إلى التركيب الإلكتروني للغاز النبيل (ثمانية إلكترونات) عن طريق تكوين روابط مشتركة مع الذرات الأخرى. وتتبع ذرة الكربون في اتحادها مع الذرات الأخرى أنماطاً مختلفة كما يتضح في الآتي:
تعليم_الجزائر
أنعم النظر في الصيغ السابقة، ما الذرات التي ترتبط مع ذرة الكربون برابطة مشتركة أحادية، وما الذرات التي يمكنها الارتباط مع ذرة الكربون برابطة ثنائية أو ثلاثية، ما عدد الروابط حول ذرة الكربون في كل منها؟
لعلك قد توصلت إلى أن ذرة الكربون تحيط نفسها بأربع روابط؛ سواء أكانت جميعها أحادية أم اشتملت على روابط ثنائية أو ثلاثية. ويوصف المركب العضوي بأنه مشبع إذا كانت جميع الروابط فيه أحادية، وبأنه غير مشبع إذا احتوى على روابط ثنائية أو ثلاثية.

التصنيفات
العلوم الكيميائية

النسب المئوية لمكونات المركبات

حصـــ ~ النسب المئوية لمكونات المركبات ~ ــريا

النسب المئوية لمكونات المركبات

تحتاج –أحياناً- إلى معرفة النسبة المئوية الكتلية للعنصر في أحد مركباته. فعند استخراج الفلزات من خاماتها، تهتم بمعرفة تعليم_الجزائر الشكل (4-9): خامات النحاس.نسبة الفلز في الخام لتقدير كتل الفلز المتوافرة في منطقة ما.
فمثلاً: إذا كشفت عمليات التنقيب عن وجـود أحد خـامات النحاس مثل: البيـريت CuFeS 2 في منطقة ما، انـظر الشكل (4-9)، فكيف تقدر كـتلة النحاس التي يمكن استخـراجها من 1كغ من هذا الخام؟ بالتدقيق في الصيغة CuFeS 2، تجد أن:

‏1مول من CuFeS 2 يحتوي على 1 مول Cu + ا1 مول Fe + ا2مول S وبالتالي فإن:
الكتلة المولية لـِ CuFeS 2=ا 63.5غ من Cu + خ55.8غ من Fe+ ا2(32.1)غ من S =ا 183.6غ أي أن:
تعليم_الجزائر

  • احسب النسبة المئوية لكل من الكبريت والحديد في البيريت؟
  • ما مجموع النسب المئوية للعناصر الثلاثة؟

فإذا كان لديك 1 كغ من خام البيريت النقي، وأمكنك استخلاص جميع النحاس منه، فإن:
كتلة النحاس = كتلة الخام × النسبة المئوية للنحاس
= 1كغ × 34.6% = 0.346كغ

التصنيفات
العلوم الكيميائية

أسماء بعض المركبات التي حضرها العرب قديماً

أسماء لبعض المركبات التي حضرها علماء العرب و المسلمين سابقا

1- زيت الزاج ← حمض الكبريتيك H2SO4

2- ماء الفضة ← حمض النيتريك HNO3

3- روح الملح ← حمض الهيدروكلوريك HCl

4- الماء الملكي ← ماء الذهب { مخلوط من HCl وَ HNO3 }

5- النطرون ← الصودا الكاوية NaOH

6- الراسب الأحمر ← أكسيد الزئبق Hg2O

7- السليماني ← كلوريد الزئبق HgCl2

8- ملح البارود ← كربونات البوتاسيوم K2CO3

9- حجر جهنم ؟ ← نترات الفضة AgNO3

10- الأسرنج الأحمر ← ثاني أكسيد الرصاص Pb3O4

11- الزنجفر ← كبريتيد الزئبق HgS

12- الرهج ← كبريتيد الزرنيخ As2S3

13- الشك ← ثلاثي أكسيد الزرنيخ As2O3

14- الفيروزج ← فوسفات الألومنيوم القاعدية المتحدة مع النحاس CuAl6(PO4)4(OH)8.5H2O

15 – المرتك ← كبريتيد المولبدنيوم MoS2

16- زعفران الحديد ← أكسيد الحديد FeO

17- الدهننج ← كربونات النحاس القاعدية Cu2CO3(OH)2

18- الكحل ← كبريتيد الرصاص PbS

19- الاثمد ← الانتيمون Sb

20- الزاج الأزرق ← كبريتات النحاس المائية

21- الزاج الأبيض ( القلقيدس ) ← كبريتات الخارصين المتبلرة ZnSO4.7H2O

الحجر الطاهر – رتبة الحكيم – درة الغواص في معرفة الخواص .

التصنيفات
العلوم الكيميائية

أشكال المركبات الجزيئية

حصـــ ~ أشكال المركبات الجزيئية ~ ــريا
إذا ربطت جسمين كرويين ببعضهما فإن شكلاً واحداً ينتج عنهما؛ إذ سيقع مركزي الجسمين على خط واحد، كما في الشكل ( 2-13/أ). لكن ارتباط ثلاثة أجسام كروية يعطي عدداً من الأشكال، منها ما تقع فيه مراكز الأجسام على خط واحد، ومنها ما تكون فيه زوايا بين الروابط، كما في الشكل (2-13/ ب، جـ) وقد تكون الزاوية صغيرة أو كبيرة. وهناك عدد لا يحصى من الأشكال غير الخطية، ولكل منها زاوية معينة بين الروابط، وفي هذه الأشكال جميعها تقع مراكز الأجسام في مستوى واحد.

تعليم_الجزائر
الشكل (2-13): الأِشكال الناتجة من ربط أ- جسمين كرويين ب،جـ- ثلاثة أجسام كروية.‏

تعليم_الجزائر
الشكل (2-14): بعض الأشكال لأربع أجسام كروية مرتبطة ببعضها.
وتزداد الأشكال التي يمكن الحصول عليها بازدياد عدد الأجسام التي تشكلها، فإذا زاد عدد الأجسام عن ثلاثة أصبح بالإمكان بناء أشكال مجسمة لا تنحصر فيها الأجسام في مستوى واحد، بل يمكن توزيعها في الفراغ في أكثر من مستوى. أنظر الشكل (2-14).

النشاط (2-3): النماذج
احضر كرات واربطها بأسلاك لتمثل بعض الأشكال المشار إليها في الشكلين (2-13) و (2-14).

تلاحظ مما سبق أن ارتباط الذرات ببعضها ينتج أشكالاً محددة تعتمد على عدد الذرات وعلى طريقة ترابطها.

سؤال

كل الرسوم الآتية لا تصلح لتمثيل جزيء الميثانول الذي صيغته CH 4O
تعليم_الجزائر
بين سبب ذلك واقترح رسماً مقبولاً. هل يُظهر الرسم الذي اقترحته توزيع الذرات في الفراغ.

1-

تعليم_الجزائر
الشكل (2-15): أشكال متعددة من المادة نفسها.الأشكال تدل على الصفات
يمكن صنع أشياء ذات أشكال مختلفة من مادة واحدة، ولكل منها استخدامات وصفات تعتمد على شكله، فمصنع البلاستيك – مثلاً – يصنع من مادة بلاستيكية واحدة أشياء متعددة لكل منها شكل واستخدام؛ فقد يصنع منها أنابيب أو خيوطاً أو شفافيات أو شرائح أو صناديق أو ألعاباً؛ أنظر الشكل (2-15).
وكذلك الحال بالنسبة إلى جزيئات المواد؛ فأشكالها تقرر سلوكها.
فالكحول الإيثيلي (إيثانول) والإيثر مادتان عضويتان تختلفان اختلافاً كبيراً في صفاتهما، علماً بأن جزيئات كل منهما تحتوي على نوع وعدد الذرات نفسها؛ فالصيغة الكيميائية لكل منهما هي C 2H 6O. ويعود اختلاف صفات المادتين (كاختلاف درجة الغليان) إلى اختلاف أشكال جزيئاتهما:
تعليم_الجزائر
والاختلافات التي يبرزها الرسمان السابقان للجزيئات غير قليلة، فهيكلي الجزيئين مختلفان؛ ففي الأول ترتبط بالأكسجين ذرتا كربون، وفي الثاني ترتبط بالأكسجين ذرة كربون واحدة، ورابطة الأكسجين الثانية هي مع الهيدروجين.
يتبين من المثال السابق أهمية الأشكال التي تأخذها جزيئات المواد، وعلاقتها بصفات تلك المواد. وهذه الأهمية تعكسها الأعمال والدراسات التي يقوم بها الكيميائيون، فأهم مجالات البحث والدراسة في الكيمياء هي تعرف أشكال جزيئات المركبات، فإذا عرف شكل الجزيء أمكن التنبؤ بصفات المادة، وأمكن بناؤها وتحضيرها من مواد أخرى.
2- الصيغة الجزيئية للمادة
ليس بالإمكان معرفة شكل أي جزيء دون معرفة الذرات المكونة له وعدد كل نوع منها؛ فالتحاليل الكيميائية التي توصل إلى معرفة أنواع الذرات وأعدادها في الجزيئات هي من أوائل الأعمال التي تجى لدراسة أشكال الجزيئات، ولهذه الغاية يقوم الكيميائي بالأعمال الآتية:
أ- التحليل الوصفي لمعرفة الذرات المكونة للجزيئات.
ب- التحليل الكمي لمعرفة نسبة كل عنصر في الجزيء.
جـ- تعيين الكتلة الجزيئية (الكتلة المولية).
وتؤدي هذه الأعمال إلى معرفة الصيغة الجزيئية للمادة؛ فالتحليل الوصفي للماء – مثلاً – يبين أنه مكون من الهيدروجين والأكسجين، والتحليل الكمي يبين أن نسبة ذرات الهيدروجين إلى الأكسجين هي 2 : 1 ، وتعيين كتلته الجزيئية يعطي قيمة هي 18.02 وحدة كتلة ذرية؛ وهي كتلة ذرتين من الهيدروجين وذرة من الأكسجين وكل هذا يبين أن الصيغة الجزيئية للماء هي H 2O .
ولتسهيل مهمتك في هذا الفصل ستتوافر لك الصيغ الجزيئية لمعظم المواد، وستسعى لمعرفة الشكل ومن ثم تمثيله بالرسم، وهذا التمثيل يعرف بالصيغة البنائية للجزيء (شكل الجزيء) إذن، فالخطوة الأولى لمعرفة الصيغة البنائية هي معرفة الصيغة الجزيئية.
3-
الذرة المركزية وأشكال الجزيئات
يتم تحديد ما يعرف بالذرة المركزية في الجزيء، بالنظر إلى الصيغة الجزيئية وبالرجوع إلى إلكترونات مستوى الطاقة الأخير لتلك الذرة (مجموعة العنصر في الجدول الدوري)؛ فذرة النتروجين في جزيء الأمونيا NH 3 ترتبط مع ثلاثة ذرات من الهيدروجين؛ أي يكون النتروجين في الأمونيا ثلاث روابط. والكربون في مركب رابع كلوريد الكربون CCl4 يرتبط مع 4 ذرات كلور؛ أي يكون 4 روابط، وتدعى كل من ذرة N، C في المركبين السابقين بالذرة المركزية.

سؤال

بالنظر إلى الصيغة الجزيئية، وبالرجوع إلى موقع العنصر في الجدول الدوري، أملأ الفراغات التي تخص الذرة المركزية في الجدول الآتي:

الصيغة الجزيئية
الذرة المركزية
مجموعة الذرة في الجدول الدوري
عدد إلكترونات مستوى الطاقة الأخير
عدد الذرات المرتبطة بالذرة المركزية
عدد إلكترونات المستوى الأخير للذرة بعد تكوين الروابط
H 2O
CO 2
PH 3
BCl 3
BeF 2

يتبين لك من الأمثلة السابقة أن الذرة المركزية هي الذرة التي يرتبط بها (يحيط بها) أكبر عدد من الذرات في الجزيء. وهذا العدد من الذرات المحيطة بالذرة المركزية يتناسب مع عدد الروابط المشتركة الممكنة لها.
ولعلك لاحظت أن عدد الذرات المحيطة بالذرة المركزية لا يساوي عدد أزواج الإلكترونات المشتركة دائماً؛ ففي جزيء CO 2تحيط بذرة الكربون (الذرة المركزية) ذرتا أكسجين، لكن عدد أزواج الإلكترونات المشتركة هو أربعة أزواج.

سؤال

أي العبارات الآتية صحيحة بخصوص عدد الذرات المرتبطة بالذرة المركزية:
أ- قد يتساوى عدد الذرات بعدد أزواج الإلكترونات المشتركة.
ب- قد يقل عدد الذرات عن عدد أزواج الإلكترونات المشتركة.
جـ- قد يزيد عدد الذرات على عدد أزواج الإلكترونات المشتركة.


تعليم_الجزائر الشكل (2-16): تعدد أشكال الجزيئات. إن معرفتك لعدد الذرات المرتبطة بالذرة المركزية يمهد لك الطريق لمعرفة شكل الجزيء وتمثيله بالرسم. فالجزيء المكون من ذرتين لن يكون إلا خطياً ، أي أن مركزي ذرتيه تقع على خط واحد، والجزيء المكون من ثلاث ذرات قد يكون خطياً، وقد يكون غير خطي، لكن مراكز ذراته تكون في مستوى واحد فقط.والجزيء المكون من 4 ذرات – واحدة مركزية وثلاث محيطة بها – قد تكون ذراته في مستوى واحد أو أكثر، ولن تكون على خط واحد. وكذلك الحال بالنسبة إلى الجزيء المكون من أكثر من 4 ذرات واحدة منها مركزية؛ انظر الشكل (2-16).
وعندما تتعدد الأشكال التي يمكن أن تنتج من وجود عدد معين من الذرات حول الذرة المركزية تواجه بالحاجة إلى تحديد الشكل الأصح (الأنسب). فما المعايير التي تحكم بها على شكل ما أنه الأصح؟ وما مواصفات هذا الشكل ؟ وما الشروط التي يجب أن يحققها؟
المعيار (الشرط) البديهي – الذي تتوقعه – هو أن يتفق شكل الجزيء مع صفات المادة المعروفة. كما درست سابقاً.
وهناك شرط آخر يجب تحقيقه في الشكل يمثل الجزيء يختص بطاقة التجزيء، فأنت تعلم أن الذرات تتجمع وترتبط ببعضها في جزيئات لكي تصل إلى وضع تكون فيه طاقتها أقل ما يمكن، فكلما انخفضت الطاقة ازداد الثبات، لذا يتوجب أن يظهر الشكل الذي تمثله لجزيئات مادة ما، درجة ثبات تلك المادة. والطاقة المنخفضة – ومن ثم الثابت – تنتج من التجاذب الأكثر بين الذرات والتنافر الأقل بينها، لذا تتوزع الذرات في الجزيء في شكل – بناء- يمثل أقصى تجاذب ممكن وأقل تنافر ممكن بين الإلكترونات.
ويتحقق ذلك بأن تأخذ الجزيئات شكلاً تكون فيه الزوايا بين الروابط في الجزيئات أكبر ما يمكن.

سؤال

أي تمثيل من بين الرسوم الآتية يمثل أدنى طاقة لجزيء مكون من ثلاث ذرات؟ وأيها يمثل أقصى طاقة؟

تعليم_الجزائر

أ-أشكال جزيئات تتكون من ثلاث ذرات: يتبين لك مما ورد سابقاً أن الشكل الأكثر ثباتاً للجزيء المكون من ثلاث ذرات هو الشكل الخطي الذي يجعل الزاوية بين الروابط أكبر ما يمكن، وهي 180‏ْ ، وهذا ما يجعل جزيء CO 2 يأخذ شكلاً خطياً؛ أنظر الشكل (2 -17/أ) وينطبق الشيء نفسه على جزيء BeCl 2، في الحالة الغازية، ارسم شكلاً له.
تعليم_الجزائر‏الشكل(2-17): أ- شكل جزيء CO 2 ب- شكل جزيء H 2O
ومن المتوقع بناء على ما سبق أن يكون شكل جزيء الماء خطياً، ولكن تبين بالتجربة أن جزيء الماء ليس خطياً، وأن الزاوية بين الرابطتين فيه هي 104.5°، انظرْ الشكل (2-17/ب)؛ فلماذا لا يكون خطياً كجزيء CO2 ؟
للتوصل إلى الشكل المناسب لأي جزيء لا يكفي أن تحدد عدد الذرات المرتبطة بالذرة المركزية وعليك أن تأخذ في الأهمية أزواج الإلكترونات غير المشتركة في الروابط والتي توجد في مستوى الطاقة الأخير للذرة المركزية، فالأكسجين في جزيء الماء يحتوي على زوجين من الإلكترونات غير الرابطة (شكل 2-17/ب) وهذان الزوجان من الإلكترونات في ذرة الأكسجين سيحتلان حيزاً وسيتنافران مع الإلكترونات المرتبطة؛ لذا تعدهما مع الذرات المرتبطة عندما ترغب في معرفة عدد الأشياء المحيطة بالذرة المركزية. ولذلك يكون شكل جزيء الماء منحنياً.
أما في جزيء CO2، تجد أن ذرة الكربون فيه لا تحمل أزواجاً من الإلكترونات غير الرابطة في مستوى طاقتها الأخير؛ لذا فعدد الأشياء حول الذرة المركزية هو اثنان، وأفضل توزيع هو الذي يضعهما على خط واحد مع الذرة المركزية، وكذلك بالنسبة لجزيء BeCl2.

سؤال

ما الشكل المتوقع لكل من : H 2S، BeF 2 .

ب-أشكال جزيئات تتكون من أربع ذرات: قد تتوزع ذرات جزيئات مكونة من أربع ذرات – إحداهما ذرة مركزية – في مستوى واحد، أو في أكثر من مستوى، فما الشكل الأنسب لها؟
عرفت أن الشكل الأنسب هو الذي يمثل الطاقة الأقل، ويتحقق ذلك عندما تكون الزوايا بين الروابط أكبر ما يمكن، وهي هنا ‏°120‏؛ ولن يتم ذلك إلا إذا كانت مراكز الذرات الأربع في مستوى واحد، ويمكنك التحقق من صحة ذلك بإجرائك النشاط الآتي:


النشاط (2-4): أشكال الجزيئات

امسك بفوهات ثلاثة بالونات منفوخة؛ كما في الشكل أدناه، واسمح لها بالابتعاد عن بعضها، لتشكل أكبر زاوية ممكنة.
أ- ما مقدار زاوية.
ب- هل تشكل البالونات مستوى واحداً أم أكثر؟
تعليم_الجزائر
ثلاثة بالونات مراكز الذرات في مستوى واحد شكل جزيء BCl3

ويطلق على هذا الشكل مثلث متساوي الأضلاع (مثلث مسطح) ومن الجزيئات البارزة التي ينطبق عليها الشكل السابق تعليم_الجزائرجزيئات BCl 3؛ فتركيب لويس لها هو وتلاحظ من هذا التركيب عدم وجود إلكترونات غير رابطة على الذرة المركزية.
ماذا عن شكل جزيء NH 3 الذي يتكون من 4 ذرات أيضاً؟
تعليم_الجزائر
الشكل (2-18): شكل جزيء
NH3 (هرمي الشكل).
قد تظن للوهلة الأولى أن شكله مثلث متساوي الأضلاع مثل BCl 3
ولكن تركيب لويس له تعليم_الجزائر يظهر وجود زوج من الإلكترونات
غير الرابطة على الذرة المركزية، فالشكل المناسب له يكون هرمياً ثلاثياً، والزوايا بين الروابط 107.3‏ْ. أنظر الشكل (2-18).

سؤال

ارسم الشكل المتوقع لكل من PH 3, BF 3.

جـ-
تعليم_الجزائر
الشكل (2-19): نموذج لجزيء
الميثان CH 4أشكال جزيئات تتكون من خمس ذرات: عد إلى نشاط البالونات السابق وأضف بالوناً رابعاً، ثم ابحث عن أفضل توزيع لها في الفراغ يجعل كلاً منها أبعد ما يمكن عن البالونات الأخرى، دون أن تنفك عن بعضها؛ تجد أن البالونات يجب ألا تقع في مستوى واحد بل ستتوزع في شكل يعرف بالشكل رباعي الأوجه. ولتمثيل هذا الشكل توصل نهاية كل بالون بنقطة تلاقي فوهات البالونات مما يشكل زوايا بين الخطوط تساوي كل منها 109.5°. فالشكل رباعي الأوجه إذاً: هو الذي تكون فيه الزاوية بين الخطوط التي تصل المركز بالرؤوس الأربعة مساوية 109.5‏°.
ولتعرف سبب تسميته (رباعي الأوجه) صل الرؤوس الأربعة – ببعضها – بخطوط، وستجد أن الشكل الهندسي الذي ينتج له أربعة أوجه (سطوح), وكل سطح له ثلاثة رؤوس.
بعد تعرفك الشكل الهندسي الأنسب لتوزيع أربعة أشياء حول شيء مركزي، انظر في بعض الجزيئات التي يناسبها هذا الشكل.
أبسط الجزيئات النموذجية – التي يناسبها هذا الشكل هو جزيء الميثان CH 4 ، كما في الشكل (2-19) ويظهر تركيب لويس – لهذا الجزيء – أن ذرة الكربون المركزية محاطة (مرتبطة) بأربع ذرات هيدروجين، ولا يوجد عليها أي أزواج من الإلكترونات غير الرابطة؛ مجموع الأشياء إذاً هو أربعة، وبناء على ذلك يكون الشكل الأنسب هو رباعي الأوجه منتظم.
وقياساً على شكل الميثان، يمكنك التنبؤ بأن شكل CCl 4 سيكون أيضاً رباعي الأوجه منتظم، وكذلك، أي جزيء تكون فيه ذرة الكربون مركزية ومرتبطة بأربع ذرات.

سؤال

ما الشكل المتوقع لجزيء CF 4 .

يتبين لك من كل ما ورد من أشكال الجزيئات أن الزوايا بين الروابط تنقص كلما ازداد عدد الذرات أو أزواج الإلكترونات التي تحيط بالذرة المركزية. وهذا أمر متوقع؛ فالأشياء تحتاج إلى حيز،وكلما زاد عددها نقص الحيز المتاح لكل منها.
الشكل (2-19): نموذج لجزيء الميثان CH 4.

سؤال

‏رتب الجزيئات الآتية حسب ازدياد الزاوية مبين الروابط حول الذرة المركزية:
CO 2، SF 6 ، BCl 3 ، PH 3

 ويمكن تلخيص خطوات رسم أشكال الجزيئات على النحو الآتي:
1- تحديد الذرة المركزية.
2- رسم رمز لويس لكل ذرة؛ بالرجوع إلى الجدول الدوري لتحديد إلكترونات مستوى الطاقة الأخير.
3- رسم تركيب لويس للجزيء وحساب عدد الذرات وأزواج الإلكترونات المحيطة بالذرة المركزية.
4- استنتاج الشكل العام للجزيء.
5- تحديد الزوايا بني الروابط بناء على الشكل العام.
6- رسم تمثيل للشكل مستخدماً رموزاً للعناصر، وخطوطاً للروابط، ونقاطاً للإلكترونات غير الرابطة.
ولاستنتاج الشكل العام وتحديد الزوايا استرشد بالجدول الآتي:

عدد الذرات المكونة للجزيء

عدد أزواج الإلكترونات غير الرابطة على الذرة المركزية

مثال

الشكل العام
الزوايا بين الروابط
نموذج الشكل

3
–
BeF 2

خطي 180‏°

تعليم_الجزائر
3
2
H 2O

منحني 104.5‏°

تعليم_الجزائر
4
–
BF 3

مثلث متساوي الأضلاع

120‏°
تعليم_الجزائر
4
1
NH 3

هرمي ثلاثي 107.3‏°

تعليم_الجزائر
5
–
CH 4

رباعي الأوجه منتظم 109.5‏°

تعليم_الجزائر

[IMG]http://www.*************/up/uploads/18bdb16a31.gif[/IMG]

التصنيفات
العلوم الكيميائية

المركبات الاروماتية والظاهرة الاروماتية

ي عام 1825 م اكتشف فارادي البنزين بعزله من غاز كان يستعمله للاستضاءة . والبنزين مثل على طائفة من المواد تدعى المواد الاروماتية ( أو العطرية ) .
وفي عام 1834 تبين ان الصيغة الاولية للبنزين هي ( CH ) ، وبعد ذلك عينت صيغته الجزيئية وكانت C6H6 . وقد كان هذا في حد ذاته أمراً غريباً ، إذ ان معظم المركبات التي كانت معروفة عندئذ كانت تحتوي على نسبة اعلى من ذرات الهيدروجين مقارنة بعدد ذرات الكربون ، فكانت النسبة عادة 1.2 تقريباً .
لذلك فالبنزين بصيغة C6H6 أو CnH2n – 6 يجب أن يتألف من جزيئات ذات عدم اشباع مرتفع . فمعامل النقص الهيدروجيني هو 8 . فمعامل النقص الهيدروجيني ، فلو كانت في الجزئ حلقة فأنه لا يزال من الضروري أن يحتوي على روابط مضاعفة . لكن البنزين وغيره من المركبات الأروماتية تمتاز بالميل إلى الدخول في تفاعلات الاحلال المميزة للمركبات المشبعة بدلاً من ان تظهر تفاعلات الاضافة الخاصة بالمركبات غير المشبعة .
وخلال الفترة الأخيرة من القرن التاسع عشر كانت نظرية كيلوله – كوبر – بتريلوف في التكافؤ تطبق على جميع المركبات العضوية المعروفة . وكانت احدى نتائج هذه المحاولات ان قسمت المركبات العضوية إلى قسمين رئيسيين : المركبات الاليفاتية والمركبات الاروماتية . ووصف اليفاتي كان يعني ان للمركب صفات ((دهنية )) ( لكن الكلمة الآن تعني شبهاً بالالكان أو بالألكين او الالكاين أو المركبات الحلقية المقابلة لها ) .
وأما وصف أروماتي فقد قصد به ان في المركب نسبة هيدروجين : كربون منخفضة ، وان له رائحة . ومعظم المركبات العضوية الأولى كان مصدرها الزيوت النباتية والراتنجات resins . ومن ضمن هذه المركبات بنزالدهيد ( من اللوز المر ) ، حامض بنزويك وكحول بنزيل ( من صمغ بنزوين) وتولوين ( من بلسم تولو ) .
وقد كان كيلوله أول من لاحظ ان كل هذه المركبات الأروماتية تحتوي على وحدة من ست ذرات كربون ، وأنها تحتفظ بها خلال تحولاتها أو خسفها . وأخيراً تبين ان البنزين هو المركب الأساسي لهذه السلسلة من المركبات .
وبما انه تبين ان هذه المجموعة من المركبات متميزة بخواص تفوق الرائحة في الهمية فان لفظ اروماتي ( أو عطري ) تحول ليدل على معان كيميائية و معنى كلمة اروماتي قد نما بنمو معرفة الكيميائيين عن خواص المركبات الاروماتية وتفاعلاتها .

منقول

التصنيفات
العلوم الكيميائية

المركبات العضوية المجموعات الوظيفية

المركبات العضوية المجموعات الوظيفية
إخواني وأخواتي الكرام السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
ومرحباً بكم في هذه السلسلة من الدروس العضوية والتي سنحاول من خلالها التعرف على عوائل وطوائف هذه المملكة الشاسعة المترامية الأطراف .

سنزور بيوتات عوائل هذه المملكة كلاً على حدة ، نتعرف على أفرادِ كلِ عائلةٍ فرداً فرداً ، سنتكلم معهم ليحدثونا عن أسمائهم وخصائصهم وطرق تحضيرهم وتفاعلاتهم واستخداماتهم .

أيها الكرام … من الإجحاف حقيقةً أن نبدأ مباشرةً في دراستنا هذه دون أن نشير إلى العنصر صاحب الفضل في ظهور هذه المملكة ، إنه عنصر من الجرافيت مادته ومن الماس خامته ، ملك العناصر بلا منازع ولولا السر الذي أودعه الله فيه ماكان لهذه المملكة ولا لهذه الحياة وجود . إنه سر الحياة وأساسها ، وجمالها ورونقها .

حسناً … إنّه عنصر الكربون ذو العدد الذري 6 ، يترأس عناصر المجموعة الرابعة أ ، يملك أربعاً من الكترونات التكافؤ فلديه القدرة على تكوين أربع روابط تساهمية ، يتميّز بقدرته على تكوين روابط قوية مع نفسه ومع العناصر الأخرى ولا تضعف هذه الروابط مهما طالت السلسة التي يكونّها .

ثمّ ما سبب تصنيف المركبات العضوية إلى عوائل وطوائف وعلى أيّ أساسٍ تم هذا التصنيف ؟
مملكة الكيمياء العضوية تتميّز عن غيرها من الممالك بضخامة أعداد أفرادها فيقدّر عدد المركبات العضوية اليوم بالملايين ولكي يسهل عليكم أنتم معشر الكيميائيين والكيميائيات دراستها فقد تم تصنيف أفراد هذه المملكة إلى تلك العوائل والطوائف ، أما الأساس الذي تم الاعتماد عليه فهو ما يعرف باسم المجموعة الوظيفية ( Functional Group ) ، فما يميز المركبات العضوية عن غيرها من المركبات غير العضوية أنه تتفاعل عن طريق جزء صغير معين في الجزيء بينما يبقى معظم الجزيء دون أن يتفاعل .

وفي هذا الموضوع سنعرض إلى أهمّ هذه العوائل والطوائف العضوية والمجموعات الوظيفية فيها بصورة مبسطة وسريعة ثم سيكون لكل عائلة وطائفة بحول الله وقوته موضوع خاص ومتكامل .

1- الألكانات .

المجموعة الوظيفية : الرابطة C-C

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : CnH2n+2

مثال : البروبان

تعليم_الجزائر

وللمزيد من المعلومات عن الألكانات تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

2- الألكينات .

المجموعة الوظيفية : الرابطة C=C

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : CnH2n

مثال : الإيثيلين ( الإيثين )

تعليم_الجزائر

وللمزيد من المعلومات عن الألكانات تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

3- الألكاينات ( الأسيتيلينات ) .

المجموعة الوظيفية : الرابطة كربون _ كربون الثلاثية

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : CnH2n-2

مثال : الإيثاين ( الأسيتيلين )

تعليم_الجزائر

وللمزيد من المعلومات عن الألكانات تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

4- هاليدات الألكيل .

المجموعة الوظيفية : الرابطة C- X

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : CnH2n-1X أو RX

مثال : كلوريد الإيثيل

CH 3 CH 2 Cl

****************

5- الأغوال ( الكحولات ) .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الهيدروكسيل OH –

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : ROH

مثال : الإيثانول ( الغول الإيثيلي )

CH3CH2OH

وللمزيد من المعلومات عن الأغوال تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

6- الإيثرات .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الإيثر

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : ROR’

مثال : إيثيل ميثيل إيثر

CH3CH2OCH3

7- الألدهيدات .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الكاربونيل ( الألدهيد )

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : RCHO

مثال : الإيثالدهيد ( الأسيتالدهيد )

تعليم_الجزائر

وللمزيد من المعلومات عن الألدهيدات تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

8- الكيتونات .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الكاربونيل ( الكيتون )

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : تعليم_الجزائر

مثال : البروبانان ( الأسيتون )

تعليم_الجزائر

وللمزيد من المعلومات عن الكيتونات تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

9- الأحماض العضوية .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الكاربوكسيل

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : RCOOH

مثال : حمض البروبانويك ( حمض الأسيتيك ، الخل )

تعليم_الجزائر

وللمزيد من المعلومات عن الأحماض العضوية تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

10- الإسترات .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الإستر

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : RCOOR’

مثال : إيثانات الميثيل ( أسيتات الميثيل )

تعليم_الجزائر

11- الأمينات .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الأمين .

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : RNH2

مثال : الإيثيل أمين ( الأمين الإيثيلي )

CH2CH2NH2

وللمزيد من المعلومات عن الأمينات تفضل بزيارة هذه الصفحة .

****************

12- الأميدات .

المجموعة الوظيفية : مجموعة الأميد

تعليم_الجزائر

الصيغة العامة : RCONH2

مثال : الأسيتاميد

تعليم_الجزائر

التصنيفات
العلوم الكيميائية

المركبات الكيميائية

المركبات الكيميائية
المركب الكيميائي هو مادة تتكون من نسبة معينة من العناصر والتى تحدد تركيب والمجموعة التى يقع فيها هذا المركب والتى تحدد بالتالى خواص هذا المركب. فمثلا, الماء هو مركب يحتوى على الهيدروجين والأكسجين بنسبة 2 إلى 1. تتكون المركبات وتتحول عن طريق التفاعلات الكيميائية.
الجزيئات
الجزيء هو أصغر جزء نقي من المركب والذى له خواص كيميائية محدده. ويتكون الجزيئ من ذرات أو أكثر متحدة مع بعض.الشوارد (الأيونات)
الشاردة هو مركي مشحون, أو هو ذرة أو جزيئ إكتسب أو فقد إكترون أو أكثر. الأيونات الموجبة الشحنة تسمى شرجبة (كاتيونات) مثل كاتيون الصوديوم NaNa+ والأيونات السالبة الشحنة تسمى شرسبة (أنيون) مثل شرسبة (أنيون) الكلور Cl-, واللذان عن إتحادهما يكونا الملح المتعادل كلوريد الصوديوم(NaCl). ومثل للأيونات ذات الذرات العديدة التى لا تتفكك خلال تفاعلات الحمض – القاعدة هو مجموعة الهيدروكسيد (OH-), أو الفوسفات (PO43-).

التصنيفات
العلوم الميكانيكية

أجهزة التعليق في المركبات suspension systems

أَجهزة التعليق في المركبات
أجهزة التعليق في المركبات suspension systems هي مجموعة الأجهزة التي تربط بين جسم المركبة أو هيكلها وجهاز الحركة فيها, وتسمى أيضاً مجموعة التعليق وتقسم مجموعةُ التعليق, بحكم موقعها, المركبة إِلى كتلتين:
كتلة تحتية مؤلفة من عناصر السير, مثل العجلات والمحاور, التي ينتقل تأثير وزنها إِلى سطح الطريق بالتماس المباشر, وكتلة فوقية مؤلفة من جسم المركبة أو هيكلها وما يضمه, ينتقل تأثير وزنها إِلى الكتلة التحتية فسطح الطريق من خلال أجهزة التعليق.
وفي أثناء حركة المركبة وعملها, بسبب وعورة الطريق ومنعطفاته, أو بسبب تشوه العجلات وعدم توازنها, أو بسبب قوى العمل, تؤثر في المركبة قوى وعزوم دينامية عدة, يمكن تحديدها استناداً إِلى جملة إِحداثيات من حيث حركتها هي: المحور الطولي الموافق لاتجاه حركة المركبة X , والمحور العرضي للمركبة والموازي لسطح الطريق Y , والمحور الشاقولي للمركبة والعمودي على سطح الطريق Z , وينتقل تأثير هذه القوى والعزوم من خلال مجموعة التعليق إِلى جسم المركبة فتسبب إِزاحات خطية وزاويّة لأجزاء المركبة, مما يؤدي إِلى اهتزازات كل من كتلتي المركبة الفوقية والتحتية وترجحاتها.
وتتلخص مهمة مجموعة التعليق الأساسية في ضمان سلاسة حركة المركبة وثباتها قدر الإِمكان, وتحقيق راحة القيادة وسلامتها, ويتم ذلك بتخفيض تأثير الحمولات الدينامية ونقلها بمرونة معينة في اتجاه محدد مع امتصاص الاهتزازات المرافقة لها وإِخمادها, ولاسيما اهتزاز الكتلة الفوقية في الاتجاه الشاقولي. وكلما كانت نسبة الكتلة التحتية إِلى الكتلة الفوقية أقل ارتفعت درجة سلاسة حركة المركبة على أن تكون مؤشرات مرونة عناصر مجموعة التعليق وقدرتها على الإِخماد متناسبة مع كتلتي المركبة.
عناصر أجهزة التعليق ودور كل منها
تتألف أجهزة التعليق من العناصر الأساسية التالية: العناصر المرنة والعناصر الموجِّهة والعناصر المخمدة.
العناصر المرنة:
وهي تتلقى القوى الدينامية المؤثرة في الاتجاه الشاقولي, على نحو أساسي, فتحولها إِلى قوى اهتزازية انسيابية ويمكن لبعض العناصر المرنة أن تتلقى القوى الطولية والعرضية الناتجة من علاقة عجلات السير مع الطريق. وتقوم بهذه المهمة عناصر مرنة بتصاميم عدة منها:
ـ النوابض الصفيحية (المقصات) laminated leaf springs , بشكليها نصف الإِهليلجي أو ربع الإِهليلجي.
ـ نوابض الضغط الحلزونية helical compression springs .
ـ قضبان الفتل: torsion bars .
ـ مصادم مطاطية rubber buffers .
ـ مخمدات ذات أسطوانة أو وسادة هوائية air spring pellows and cylinders.
وإِن المؤشر المميز للعنصر المرن هو الصلابة stiffness , وهي تعبر عن مقاومة العنصر للَّيِّ deflection , وهي عكس المرونة elasticity .
ويعبَّر عن الصلابة بالقوة المنسوبة إِلى واحدة اللي (نيوتون /مم N/mm ) في مواصفات نوابض الضغط أو الشد, أو بعزم الفتل المنسوب إِلى واحدة زاوية الفتل نيوتون مم /5,5/ N/mm للنوابض العاملة على الفتل. ويكون مؤشر الصلابة ثابتاً للنوابض المعدنية في مجال التوائها المرن, أما مؤشر الصلابة للعناصر المرنة المطاطية أو الهوائية فلا يكون ثابتاً وإِنما تزداد قيمته مع ازدياد التواء العنصر, ويشترط في أغلب الأحيان أن تتصف مجموعة التعليق بمؤشر مرونة أو صلابة متغيرتين, لذلك تكون مجموعة التعليق من عناصر مرنة مركبة ذات صلابة أو مرونة مختلفة فيما بينها للحصول على محصلة صلابة متغيرة في مجال الالتواء المرن.
العناصر الموجِّهة:
وهي تنقل بوجه أساسي تأثير القوى الطولية والعرضية وعزومها فتحرر العناصر المرنة من تأثير هذه القوى وتحد من الحركة الاهتزازية في الاتجاه الشاقولي, وهي مخصصة للحفاظ على حركية صحيحة للمركبة, وخاصة الحفاظ على أبعاد توضُّع العجلات والمحاور وزواياه في المجال المناسب. وتقوم بهذه المهمة سواعد ذات مفاصل, تضمن حركة عجلات المركبة ومحاورها في مجال محدد. وتكون المفاصل مزودة في أغلب الأحيان بعناصر مطاطية لزيادة المرونة في نقل القوى.
العناصر المخمدة:
وهي مخصصة لامتصاص الاهتزازات والصدمات الناشئة في العناصر المرنة وفي أجزاء المركبة الفوقية. فهي تخفض سرعة الإِزاحة الشاقولية وتسارعها بين كتلتي المركبة بمقاومة الحركة الاهتزازية ومنع حدوث الطنين فيها. وتقوم بهذه المهمة مخمدات هيدرولية أو هيدروهوائية تتكوّن في داخلها, عند تعرضها للاهتزاز, مقاومة هيدرولية لحركة السائل مما يؤدي إِلى تحول جزء من الطاقة الحركية التي تنشأ عن الاهتزازات إِلى طاقة حرارية في السائل, ثم يتم إِخماد الاهتزازات وامتصاصها. وتعمل هذه المخمدات إِما باتجاه واحد, أي مقاومة حركة التمدد فقط, وإِما باتجاهين, أي مقاومة حركة التمدد والانضغاط, وتتصف بعض العناصر المرنة بإِخماد الحركة الاهتزازية إِخماداً ذاتياً بنسب مختلفة, وهذا تابع لنمط المقاومة الداخلية التي تحدث بالاحتكاك. وتكون مؤشرات العناصر المخمدة جيدة في مجموعة التعليق إِذا أمكنها تخفيض مدى الاهتزاز بمقدار 3 – 5 مرات لكل دور. ويمكن أن تقوم بمهام مجموعة التعليق عدة عناصر لكل منها وظيفة محددة, أو تقوم بها العناصر نفسها مثل النوابض الصفيحية (أو المقصات) التي تتميز بالمرونة الجيدة وبإِمكان إِخماد الاهتزازات العمودية بنسبة معينة بفضل مقاومة الاحتكاك الناشئ بين صفائحها, ويمكنها أن تنقل القوى والعزوم الطولية بدرجة معينة بفضل صلابتها في هذا الاتجاه وتعد المصادم المطاطية مخمدة للاهتزازات بدرجة معينة.
أجهزة التعليق في السيارات والجرارات ذات العجلات
تتعرض أجزاء هذه المركبات في أثناء عملها إِلى الاهتزاز والترجّح في اتجاهات عدة بحسب المحاور الثلاثة: الطولي X والعرضي Y , والشاقولي Z . وتتشابه على العموم أجهزة تعليق هذه المركبات فيما بينها, لكن اختيار عناصر مجموعة التعليق وتصميمها يتمان انطلاقاً من طبيعة عمل السيارة أو الجرار. فمن الضروري لسيارات الركوب ضمان سلاسة الحركة وسلامتها وراحة السائق والركاب ضماناً جيداً.
تعليم_الجزائر
لذا يجب أن تتصف مجموعة التعليق فيها بالمرونة العالية, وبنسبة ملائمة لإِخماد الاهتزازات الشاقولية, وبالمتانة وبالخدمة المديدة.
أما في الجرارات والشاحنات فيمكن أن تكون مجموعة التعليق أقل مرونة وأن تتطلب نسبة أقل في إِخماد الاهتزازات, ولكنها تتطلب متانة عالية وخدمة طويلة. ويكون لسرعة المركبة دور مهم في تحديد مجموعة التعليق المناسبة لهذه المركبات.
ويبين الشكل (1) مخططات عدة لأنواع مجموعة التعليق الشائعة في السيارات والمركبات على عجلات مطاطية عموماً. وتكون مجموعة التعليق في هذه المركبات قاسية أو مرنة.
وتضم مجموعة التعليق القاسية عناصر موجِّهة فقط, وتقوم العجلات بمهمة العناصر المرنة فيها مع بعض المصادم المطاطية. ويستخدم هذا النوع من مجموعة التعليق في بعض الجرارات الثقيلة البطيئة السرعة.
وأما مجموعة التعليق المرنة فيستخدم فيها نوع واحد من العناصر المرنة المعدنية أو المطاطية أو الهوائية أو الهدروهوائية أو نوعان أو أكثر.
وتقسم مجموعة التعليق, بحسب المخطط الحركي لربط العجلات مع المحاور ومع الهيكل, إِلى مجموعة مستقلة ومجموعة غير مستقلة وهي على عدة أنواع:
1ـ مجموعة تعليق مستقلة أسطوانية شاقولية تتصل فيها العجلة اتصالاً مستقلاً بالهيكل من دون سواعد بوساطة عنصر واحد موجِّه ومرن ومخمِّد, وتكون إِزاحة العجلة في الاتجاه الذي يسمح به العنصر الموجِّه.
2ـ مجموعة تعليق مستقلة بساعد موجِّه واحد بساعدين أو بعدة سواعد تربط العجلة ربطاً مستقلاً بالهيكل, وتحوي أيضاً عناصر مرنة ومخمدة. وتسمح مجموعة التعليق هذه بالإِزاحة الشاقولية للعجلة لكنها تحدُّ من حركتها في الاتجاه الطولي أو العرضي أو في اتجاه فراغي معين بحسب توضع السواعد.
تعليم_الجزائر

(الشكل -2) مجموعة تعليق غير مستقرة لمحور خلفي في سيارة سياحية

3ـ مجموعة تعليق غير مستقلة محورية, تتصل فيها كل عجلتين إِحداهما بالأخرى بوساطة محور جسر وتحوي أيضاً عناصر مرنة وموجهة ومخمدة تربط المحور بالهيكل, ويشيع استخدام مجموعة التعليق هذه في السيارات والجرارات. ويبين الشكل (2) عناصر مجموعة تعليق غير مستقلة لمحور خلفي في سيارة سياحية.
4ـ مجموعة تعليق غير مستقلة توازنية, تتصل فيها كل عجلتين إِحداهما بالأخرى بوساطة وصلة طولية توازنية وتحوي عناصر مرنة وموجهة تربط الوصلة بالهيكل. وتستخدم مجموعة التعليق هذه في الشاحنات المتعددة المحاور وفي بعض معدات الطرق.
أجهزة التعليق في الجرارات المزنجرة
تعمل الجرارات المزنجرة في أماكن وعرة غير معبدة غالباً وبسرعات بطيئة نسبياً 3 – 10كم/سا وبقوى دفع كبيرة. وتتعرض في أثناء سيرها وعملها لقوى وعزوم في مختلف الاتجاهات X,Y,Z تنتقل من الزناجير من خلال أجهزة السير والتعليق إِلى هيكل الجرار. لذلك فمن الضروري لأجهزة السير والتعليق تخفيف قوى الصدم ما أمكن في أثناء العمل وضمان سير انسيابي.
تعليم_الجزائر

(الشكل -3) مخططات مجموعة تعليق المركبات المزنجرة

ويتصل جسم المركبة ببكرات أو طُلَم الاستناد من خلال عناصر مجموعة التعليق التي تشمل بعض العناصر المرنة كالنوابض الحلزونية أو الصفيحية أو قضبان الفتل المرنة إِضافة إِلى المصادم المطاطية. أما دور العناصر الموجِّهة فتقوم به عارضة الاستناد مع السواعد الحاملة للبكرات التي تسند الزنجير, ولا تحتوي مجموعة التعليق هنا على مخمدات خاصة لامتصاص الاهتزازات لقيام النوابض والمصادم المطاطية ذاتياً بهذه المهمة. لذلك تتصف مجموعة تعليق الجرارات المزنجرة عموماً بمرونة منخفضة نسبياً لطبيعة عملها وسرعتها البطيئة.
وتُقسم مجموعة تعليق المركبات المزنجرة إِلى ثلاثة أنواع أساسية هي: مجموعة التعليق القاسية ومجموعة التعليق نصف القاسية ومجموعة التعليق المرنة. ويبين الشكل (3) مخططات مجموعة تعليق المركبات المزنجرة.
مجموعة التعليق القاسية:
يكون فيها اتصال كل من دولاب التوجيه وعارضة الاستناد والبكرات ودولاب الدفع بجسم المركبة ثابتاً أو قاسياً من دون عناصر مرنة.
وتستخدم مجموعة التعليق هذه للمركبات شبه الثابتة كالحفارات الوحيدة السطل والروافع السهمية, وتكون سرعة سيرها بطيئة جداً (نحو 3 – 4كم/ سا), وتسير في طرق ممهدة ولمسافات قصيرة.
مجموعة التعليق نصف القاسية:
تكون فيها محاور بكرات الاستناد والعارضة من دون وصلات مرنة, أما دولاب التوجيه فيتصل مع العارضة بوصلة مرنة على شكل نابض حلزوني للتحكم في شد الزنجير في حين يرتكز جسم المركبة على العارضتين بعنصر مرن على شكل نابض صفيحي نصف إِهليلجي يتوضع عرضيّاً, أو على شكل بنية معدنية محدودة المرونة ترتكز على مساند مطاطية فوق كل عارضة, ومن جهة أخرى يتصل الجسم مع العارضتين بمحور في كل جانب يكون محور ترجّح لكامل الزنجير مع أجهزة الاستناد كي تتحقق المرونة المطلوبة لسير المركبة في المناطق الوعرة غير المستوية. وتُستخدم مجموعة التعليق هذه استخداماً واسعاً في المركبات والجرارات العاملة على نظام الدفع كالقواحط فهي تجمع ما بين إِمكان تحقيق قوى دفع كبيرة ضرورية للعمل, وإِمكان تخفيف قوى الصدم الناتجة في أثناء العمل, وهي تكفل سرعة سير تصل إِلى 8 – 10 كم/سا.
مجموعة التعليق المرنة:
تكون فيها بكرات الاستناد متصلة مع العارضة أو مع هيكل المركبة مباشرة بوصلات مرنة على شكل قضبان فتل أو نوابض حلزونية.
وتوفر مجموعة التعليق هذه مرونة جيدة لأجهزة الاستناد مما يتيح للزنجير تماسكاً أكبر مع تعرجات سطح الطريق فتحقق قوى دفع كبيرة. وتأخذ مجموعة التعليق هذه أشكالاً عدة في الجرارات والمركبات المزنجرة وذلك بحسب طبيعة العمل المطلوب.
تعليم_الجزائر

(الشكل -4) مجموعة تعليق مرنة لجرار زراعي مزنجر

وفي بعض الجرارات الزراعية المزنجرة (الشكل 4), يتصل كل شفع من بكرات الاستناد بوصلة مرنة توازنية ذات نابض حلزوني تتصل بدورها مباشرة بهيكل المركبة بوساطة محور استناد, ويتصل دولاب التوجيه بالهيكل أيضاً بنابض حلزوني, وتصل سرعة المركبة إِلى 8-10كم/سا.
وفي آلات الطرق العاملة على نظام الدفع تكون مجموعة التعليق المرنة مشابهة لمجموعة التعليق نصف القاسية, إِلا أن كل بكرتين هنا تتصلان بوصلة توازنية مرنة تعتمد على قضبان فتل مستقلة مع مصادم مطاطية تحدد إِزاحتها الشاقولية. وتكفل مجموعة التعليق هذه السير بسرعة تصل إِلى 12 كم/سا.
وفي بعض الجرارات العاملة على نظام النقل يستند الهيكل إِلى بكرات, استناداً مستقلاً بقضبان فتل مرنة طويلة, تمتد عرضيّاً في أسفل هيكل المركبة, مما يعطي مرونة كبيرة لاستناد الكتلة الفوقية. وتكفل مجموعة التعليق هذه سرعة حركة تصل إِلى 20 كم/سا أو أكثر.
وتستخدم مجموعة التعليق المرنة هذه في معظم المركبات المزنجرة العسكرية, إِنما تتميز بكراتُ استنادها أو طُلَمها بأقطارها الكبيرة المزودة بإِطار مطاطي ثخين, بحيث تستطيع المركبة السير بسرعة تصل حتى 70 – 90 كم /سا.
أجهزة التعليق في مركبات السكك الحديدية
تتعرض مركبات السكك الحديدية من قاطرات أو مقطورات إِلى الحمل الدينامي الذي ينتقل من العجلات إِلى الجسم أو الهيكل من خلال المضاجع ومجموعة التعليق وقواعد ارتكاز الجسم.
وينشأ هذا الحمل من درجان العجلات على الخط الحديدي بسبب التواءات السكك والعجلات وتشوهاتها وعند مرور العجلات على الفواصل في نقاط اتصال السكك وفي المنعطفات أيضاً. ولتخفيف هذه القوى والصدمات الدينامية المتواترة توضع مجموعة التعليق بين جسم المركبة العلوي upper frame وهيكل العجلات (الكراسي) bogiesومضاجعها bearing boxes .
وتؤثر القوى الدينامية في جسم القاطرة أو المقطورة فتسبب الإِزاحة الشاقولية القفز على طول المحور الشاقولي والترجّح الطولي حول المحور العرضي والترجّح العرضي الجانبي حول المحور الطولي.
تعليم_الجزائر

(الشكل -5) مخططات لأنواع مجموعة تعليق مركبات السكك الحديدية

وتعمل مجموعة التعليق على تحويل الحمل الدينامي المتواتر إِلى اهتزازات قابلة للخمود فتخفض تواتر الحركة الاهتزازية وسعتها وتسارع كتلة الجسم الفوقية. وتحوي مجموعة تعليق مركبات السكك الحديدية عناصر مرنة ومخمدة وموجهة. وتُستخدم النوابض الحلزونية والصفيحية في القطارات السريعة, إِضافة إِلى النوابض الحلزونية, عناصرُ مرنة هوائية وعناصر مخمدة في آن واحد, وهي على شكل حجرات مزدوجة مرنة تزود بالهواء المضغوط من خزان رئيس له دارة خاصة. وتتوضع هذه الحجرات فوق مضاجع العجلات, فتمتص القوى الدينامية بمرونة متغيرة, إِذ تزداد صلابة بزيادة قوى التحميل وتخمد الاهتزازات المرافقة. ويستفاد من النوابض الصفيحية والمساند المطاطية في عملية امتصاص الاهتزازات, وإِضافة إِلى ذلك توضع مخمدات خاصة هدرولية أو هدروهوائية أو احتكاكية لزيادة نسبة إِخماد الاهتزازات, وتقوم بعض السواعد والمساند, التي تزود بوصلات نابضية أو مطاطية, بدور العناصر الموجهة للحد من ترجّح جسم المركبة في الاتجاهين الطولي والعرضي.
ويبين الشكل (5) مخططات مجموعة تعليق مركبات السكك الحديدية. ويوجد نظام التعليق في مركبات السكك الحديدية بنوعين أساسيين: بمرحلة تعليق واحدة, وبمرحلتين اثنتين.
وتتوضع عناصر مجموعة التعليق ذات المرحلة الواحدة إِما بين الكراسي ومضاجع العجلات غالباً, أو بين جسم المركبة وكراسي العجلات, في حين تتوضع عناصر مجموعة التعليق ذات المرحلتين بين الكراسي والمضاجع جهازَ تعليق أساسياً, وبين الجسم والكراسي جهازَ تعليق ثانوياً. ويستخدم نظام التعليق ذو المرحلة الواحدة في قطارات الشحن. في حين يستخدم نظام التعليق ذو المرحلتين في قطارات نقل الركاب لضرورة سلاسة الحركة فيها.
تعليم_الجزائر

(الشكل -6) عربة العجلات (الكرسي) بنظام تعليق على مرحلتين مع جهاز اعتراضي مترجح

وقد تكون مجموعة التعليق منفردة لكل مضجع من مضاجع العجلات أو تكون مشتركة بين مضجعين أو أكثر بوساطة أقواس توازنية ترتكز عليها لتوفير توزع القوى على المضاجع توزعاً عمودياً منتظماً, وهي تستخدم أساساً في القاطرات وتسمى أيضاً جهاز التعليق العمودي.
وفي بعض أنواع أجهزة التعليق ذات المرحلتين يكون العنصر المرن المتوضع بين قاعدة ارتكاز الجسم وكرسي العجلات على شكل نابض صفيحي إِهليلجي كامل عرضي يتمفصل بسواعد مترجِّحة متصلة بالكرسي, ويسمى جهاز التعليق العرضي وهو يكفل مرونة جيدة في الاتجاهين الشاقولي والجانبي للمركبة (الشكل 6) وهو مستخدم في مقطورات نقل الركاب.
أهم خصائص أجهزة التعليق
تتوقف قلة اهتزازات المركبة وجودة تعليقها في الدرجة الأولى على مرونة جملة التعليق أو صلابتها, وإِطارات المركبة, وكتلة الأجزاء الفوقية المتأثرة بالفعل النابضي وتوزعها, وكتلة الأجزاء التحتية غير المتأثرة بالفعل النابضي, ومقاومة الاحتكاك الداخلي لعناصر مجموعة التعليق, ومقاومة المخمدات ونسبة إِخمادها. كما تتوقف على العوامل الخارجية القسرية كتعرجات الطريق وانعطافاته وسرعة المركبة الخطية.
أما المقاييس التي يمكن بوساطتها تقويم جودة مجموعة التعليق ومقدار تأثير العوامل المذكورة فهي الإِزاحة والتسارع في الاتجاه الشاقولي للكتلة الفوقية وسعة التواء عناصر مجموعة التعليق المرنة والإِطارات لحالتي التحميل في الثبات والحركة, والإِزاحة الشاقولية للكتلة التحتية وتواتر الاهتزازات وسعتها لكل من الكتلة التحتية والفوقية. وتتغير هذه المقاييس تغيراً دورياً غير منتظم غالباً.
ومن المهم جداً لمجموعة التعليق تعيين سعة التواء العناصر المرنة في حالتي التحميل في الثبات والحركة لأنها تحدد بدورها تواتر الاهتزازات. ومن الم علوم أن تواتر الاهتزازات التي تحقق شروط سلاسة حركة المركبة, والتي يتحملها الإِنسان بسهولة, لا يزيد على 2.5 هرتز, بالمقارنة مع تواتر السير العادي على الأقدام الذي يراوح في المجال 1ـ1.5٪ هرتز, ولحالة السير النشيط في المجال 1.7 – 2.5 هرتز.
وفي المركبات ذات مجموعة التعليق المرنة يتغير تواتر الاهتزاز عكسياً مع الجذر التربيعي لسعة الاهتزاز أو التواء العنصر المرن, وهذا يتعلق بدوره بمقدار الحمولة المؤثرة فيه. لذلك ينخفض تواتر الاهتزازات مع زيادة حمولة المركبة بنسبة معينة. وفي هذا المجال يمكن ذكر القيم التقريبية لتواتر اهتزازات بعض المركبات التي تكفل سلاسة حركة جيدة: للسيارات السياحية 0.67 – 1 هرتز وللحافلات 1 – 1.5 هرتز, وللشاحنات 1.5 – 2 هرتز, وللمكنات والجرارات 1.5 – 2.5 هرتز, وللقاطرات والمقطورات 1.5 -1.7هرتز.
ويؤثر تحسين جودة أجهزة التعليق تأثيراً إِيجابياً في سلاسة الحركة وثباتها وسلامتها, فيحسِّن خصائص شد المركبة, مما يخفض الطاقة المهدورة لدى اهتزازات المركبة ويزيد اقتصاديتها وطول خدمتها, ويقلل من تآكل سطح الطريق أوالسكة.