صفحة ١٠٣
انظر إلى أعلى الصفحة، فنحن نبدأ الفصل الثالث بالدرس الرابع عن الروابط الفلزية وخواص الفلزات. تذكّر أن الفلزات لا تفقد إلكتروناتها كما في المركبات الأيونية، بل تتداخل مستويات الطاقة الخارجية لجميع ذرات الفلز في الحالة الصلبة لتكوين ما يُعرف بـ نموذج بحر الإلكترونات. في هذا البحر، لا ترتبط إلكترونات التكافؤ بذرة محددة، بل تتحرك بحرية بين الأيونات الفلزية الموجبة المحيطة بها. انظر إلى الشكل 10-3 أسفل الصفحة: الأيونات الموجبة التي تظهر باللون الأحمر تسبح في سحابة من الإلكترونات السالبة الزرقاء. هذا التجاذب المستمر بين الأيونات الموجبة والإلكترونات الحرة هو ما يربط ذرات الفلز ببعضها بقوة داخل الشبكة البلورية.
صفحة ١٠٤
انظر إلى الجدول 11-3 الذي يعرض درجات الانصهار والغليان لبعض الفلزات. تختلف هذه الدرجات بشكل كبير، فبينما ينصهر الليثيوم عند درجة 180 درجة مئوية، تحتاج درجة انصهار التنجستن إلى 3422 درجة مئوية لتبقي صلبة. تعود هذه الاختلافات إلى طاقة الحركة للإلكترونات وقوة الترابط الفلزي. الفلزات قابلة للطرق والسحب؛ فكما يوضح الشكل 11-3، عندما تؤثر قوة خارجية كالمطرقة، تتشكل الأيونات الموجبة وتتحرك عبر الإلكترونات الحرة دون أن تنكسر الشبكة. أما من حيث التوصيل، فبسبب حركة الإلكترونات الحرة بسرعة، تنتقل الحرارة والكهرباء بكفاءة عالية، وتتفاعل هذه الإلكترونات مع الضوء لتعطي الفلزات بريقها ولمعانها. وكلما زادت إلكترونات المستوى و، زادت الصلابة والقوة.
صفحة ١٠٥
انظر إلى أعلى الصفحة حيث نبدأ موضوع السبائك الفلزية. عندما تدخل عناصر مختلفة إلى الشبكة الفلزية، تتكون السبيكة التي تجمع خواص فريدة؛ كاستعمال سبيكة التيتانيوم والفناديوم لبناء هياكل دراجات هوائية كما في الصورة. ادرس الجدول 12-3 الذي يعرض التركيب والاستعمالات التجارية لسبائك مشهورة مثل النيكو والبراس. خواص السبيكة تختلف غالباً عن عناصرها الأصلية، فالفولاذ مثلاً يتكون من حديد وعنصر آخر كالقلل لتصبح له خواص إضافية كالصلابة. في نهاية الصفحة، ابدأ بحل أسئلة التقويم 4-3؛ في السؤال 40 قارن بين تركيب المركبات الأيونية والفلزات، وفي السؤال 41 اشرح كيف يفسر نموذج بحر الإلكترونات التوصيل الكهربائي وارتفاع درجات الغليان، واعمل على بقية الأسئلة بالطريقة نفسها.
صفحة ١٠٦
انظر إلى صفحة الكيمياء من واقع الحياة حول الموضة القاتلة والسم المفيد للرصاص. غالباً ما تكون الحلي رخيصة ومسلية ولكنها قد تؤدي لبعض المشاكل الصحية بسبب احتوائها على عنصر الرصاص السام. عندما يبتل الرصاص تذوب كمية منه في الماء متحولاً إلى أيونات تدخل جسم الإنسان وتحل محل أيونات الكالسيوم لتشابههما في الشحنات الكهربائية، مما يسبب الإعاقة في التعلم أو الوفاة. وفي الحالات الحرجة تصبح عملية إزالة الرصاص Chelaxation الطريقة الوحيدة لإنقاذ حياة الطفل عبر إحلال الكالسيوم محل الرصاص. لاحظ أيضاً أن رمز الرصاص يأتي من الكلمة اللاتينية plumbum والتي تعني السباك، ويبقى الفخار السام مستخدماً في بعض التمديدات الحديثة بعد طلائه بالرصاص.
صفحة ١٠٧
انظر إلى مختبر الكيمياء لتحضير مركب أيوني. الهدف هو تحضير مركبات كيميائية وفحصها لتحديد خواصها. جهز المواد اللازمة المذكورة مثل شريط المغنيسيوم بطول 25 سنتيمتراً، ومثلث خزفي، ولهب بنزن، وميزان يقيس 1/100 جرام. في خطوات العمل، ابدأ بقراءة تعليمات السلامة، ثم ضع الحلقة الدائرية على الحامل بارتفاع 7 سنتيمترات فوق لهب بنزن وضع المثلث الخزفي عليها. زن كتلة البوتقة قبل تنظيفها وتجفيفها، ثم لف شريط المغنيسيوم على شكل كروي وقس كتلته مع البوتقة معاً. ضع البوتقة على المثلث وسخنها بواسطة اللهب حتى تبدأ بالاحتراق بشعلة بيضاء ساطعة، وبعد أن تبرد، أضف الماء المقطر إلى الكأس وحرك الخليط جيدا ثم افحصه بجهاز الموصاية الكهربائية.
صفحة ١٠٨
انظر إلى جدول دليل مراجعة الفصل الثالث. ينقسم الملخص إلى أربعة أقسام أساسية. القسم الأول 3-1 يتحدث عن تكوين الأيون وكيف تفقد أو تكسب الذرات الإلكترونات لتصل إلى الاستقرار الثماني. القسم الثاني 3-2 يوضح الروابط الأيونية والمركب الأيونية المتكونة من تجاذب الأيونات ذات الشحنات المختلفة لتكون شبكة بلورية وإلكتروليت يوصل التيار الكهربائي. القسم الثالث 3-3 يشرح صيغ المركبات الأيونية وأسماءها، وكيف يكتب الأيون السالب أولاً متبوعاً بالأيون الموجب، واستخدام الأرقام المصغرة خارج الأقواس للأيونات عديدة الذرات. القسم الرابع 3-4 يلخص الروابط الفلزية وخواص الفلزات ونموذج بحر الإلكترونات وتكوين السبائك الفلزية.
صفحة ١٠٩
انظر إلى صفحة التقويم للفصل الثالث. في قسم إتقان المفاهيم للسؤال 45، اشرح كيف تتكون الأيونات الموجبة والسالبه، وفي السؤال 46 حدد متى تتكون الروابط الأيونية. بالنسبة للسؤال 48، انظر إلى الشكل 13-3 الذي يوضح العناصر المشار إليها بالحروف من A إلى G، واذكر عدد إلكترونات تكافؤ كل عنصر وتعرف الأيون الذي يكونه. لاحظ رسومات مربعات المستويات في الشكلين 15-3 و14-3 لتفسير التوزيع الإلكتروني لكل من الكبريت والإسكانديوم . في قسم إتقان حل المسائل، أجب عن السؤال 51 بتحديد عدد إلكترونات التكافؤ لكل من العناصر الآتية كالسيوم، والروبيديوم، والسيليكوم، والخارصين.
صفحة ١١٠
انظر إلى استكمال مسائل تقويم الفصل الثالث. في السؤال 65، حدد نسبة الأيونات الموجبة إلى الأيونات السالبة في المركبات الآتية. بالنسبة للسؤال 77، اشرح باستخدام أعداد التأكسد لماذا تكون الصيغة الكيميائية لفلوريد الصوديوم غير صحيحة بـ والصحيحة هي . في السؤال 79، اكتب صيغة كل من المركبات الأيونية الآتية مثل: يوديد الكالسيوم، بروميد الفضة I، وكلوريد النحاس II. في الجدول 13-3 أسفل الصفحة، أكمل البيانات الناقصة بتحديد الكاتيون والأيون السالب والاسم والصيغة الكيميائية للمركبات مثل كبريتات الأمونيوم وبروميد الليثيوم وكربونات الصوديوم.
صفحة ١١١
انظر إلى متابعة تقويم الفصل الثالث. في السؤال 82، الكروم عنصر انتقالي يستخدم في الطلاء الكهربائي، ويكون الأيونات و, اكتب صيغ المركبات الأيونية الناتجة عن تفاعل هذه الأيونات مع أيونات الفلور والأكسجين. في السؤال 85 من قسم الروابط الفلزية، صف الرابطة الفلزية، وفي السؤال 86 اشرح باختصار لماذا تصنع السبائك المعدنية، وفي السؤال 87 صف باختصار كيف تفسر الرابطة الفلزية قابلية الفلزات للطرق والسحب. في الجدول 14-3، انظر إلى قائمة الأيونات الموجبة والسالبة مثل و, وفي الجدول 15-3، أكمل بيانات العنصر والإلكترون والأيون الناتج.
صفحة ١١٢
انظر إلى متابعة تقويم الفصل الثالث. في السؤال 100، اشرح باختصار لماذا يستخدم الذهب في صناعة الحلي والموصلات الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية. في السؤال 101، وضّح كيف يتكون أيون النيكل الذي عدد تأكسده . في السؤال 102، ارسم نموذجاً يمثل الرابطة الأيونية بين البوتاسيوم واليود باستخدام التمثيل النقاطي للإلكترونات. في السؤال 103، عندما يشتعل المغنيسيوم في الهواء يكون كلاً من أكسيد ونتريد المغنيسيوم، ناقش كيف يتكون أكسيد ونتريد المغنيسيوم عند تفاعل المغنيسيوم مع ذرّات الأكسجين وذرّات النيتروجين على الترتيب. وفي السؤال 104، يتغير شكل الصوديوم إذا أثرت فيه قوة خارجية، في حين يتفتت كلوريد الصوديوم عند طرقه بالقوة نفسها، ما سبب هذا الاختلاف في سلوك هاتين المادتين الصلبتين؟
صفحة ١١٣
انظر إلى الجزء الأخير من تقويم الفصل الثالث. في السؤال 115، حلل واشرح لماذا تكون قيمة طاقة الشبكة البلورية ذات مقدار سالب. في أسئلة المستندات، انظر إلى الجدول 16-3 الذي يعرض الأيونات الاثنا عشر الأكثر شيوعاً في البحار؛ حيث يظهر أن أيون الكلوريد هو الأعلى تركيزاً بـ 19000 ملجم/لتر وبنسبة مئوية كتليّة 55.04 بالمئة، يليه أيون الصوديوم بـ 10500 ملجم/لتر. في السؤال 123، بين الأيونات الموجبة والسالبة الواردة في الجدول أعلاه، وفي السؤال 124، مثل بيانيا بالأعمدة تركيز كل أيون مبينا صعوبات القيام بهذا العمل. في السؤال 125، لا يعد كلوريد الصوديوم المركب الوحيد الذي يتم الحصول عليه من مياه البحار، تعرف أربعة مركبات أخرى للصوديوم يمكن الحصول عليها من ماء البحر، ثم اكتب اسم كل منها وصيغته.
صفحة ١١٤
انظر إلى صفحة اختبار مقنن للفصل الثالث. في أسئلة الاختيار من متعدد، استعن بالشكل 1 الذي يوضح أيونات موجبة تسبح في بحر من الإلكترونات للإجابة عن السؤال الأول؛ أي الأوصاف الآتية ينطبق على النموذج؟ هل هي الفلزات مواد لامعة وقادرة على عكس الضوء؟ أو الفلزات جيدة التوصيل للحرارة والكهرباء؟ اختر الإجابة الصحيحة. للسؤال الثاني، العبارة التي لا تنطبق على أيون هي أن له توزيع إلكتروني يشبه التوزيع الإلكتروني للأرجون . وللإجابة عن الأسئلة 5 و6، استخدم جداول توزيع مستويات الطاقة للعناصر مثل الفناديوم والكروم. في أسئلة الإجابات القصيرة، استعن بالشكل أدناه للإجابة عن السؤال 7 حول حالات المادة وتراص الدقائق.
صفحة ١١٥
انظر إلى استكمال اختبار مقنن للفصل الثالث. استعن بقائمة العناصر أدناه والتي تضم الصوديوم، والكروم، والبورون، والأرجون، والكلور، للإجابة عن الأسئلة من 8 إلى 12. في السؤال 8، ما العنصر الذي ينتهي مداره الأخير بالمستوى الثانوي ؟ وفي السؤال 9، أي هذه العناصر له سبعة إلكترونات تكافؤ؟ وفي السؤال 10، أيها يعد عنصراً انتقالياً؟ وفي السؤال 11، أي العناصر له التركيب الإلكتروني ؟ وفي السؤال 12، أيها غاز نبيل؟ أما في قسم الأسئلة المفتوحة للسؤال 13، فما العلاقة بين التغير في نصف قطر الذرة والتغير في البناء الذري عند الانتقال من اليسار إلى اليمين عبر الجدول الدوري؟ واستعن بالرسم أدناه الذي يوضح نصف قطر ذرة صوديوم 180 بيكومتر وأيون صوديوم موجب 95 بيكومتر للإجابة عن السؤال 14.
صفحة ١١٦
انظر إلى أعلى الصفحة، فنحن نبدأ الفصل الرابع عن الروابط التساهمية Covalent Bonding. تتكون الروابط التساهمية عندما تشارك الذرات في إلكترونات تكافؤها لتستقر. يوضح الدرس الأول الرابطة التساهمية وكيف تستقر ذرات بعض العناصر بالمشاركة. الدرس الثاني يعرض تسمية الجزيئات وفق قواعد محددة للأحماض الثنائية والأكسجينية. الدرس الثالث يتناول التراكيب الجزيئية لبيان الصيغ البنائية وطرائق ارتباطها. الدرس الرابع يشرح أشكال الجزيئات باستخدام نموذج التنافر بين أزواج إلكترونات التكافؤ VSEPR لتحديد الشكل الجزيئي. الدرس الخامس يربط الكهروسالبية والقطبية بنوع الرابطة الكيميائية. في الحقائق الكيميائية أسفل الصفحة، لاحظ كيف يعود الشكل الكروي لقطرة الماء إلى التوتر السطحي بسبب القوى القوية بين الجزيئات، وكيف تستطيع بعض الحشرات المشي على سطح الماء بفضل هذا الغشاء.
صفحة ١١٧
انظر إلى صفحة نشاطات تمهيدية، وتحديدا تجربة استهلاكية بعنوان: خواص الرابطة. المطلوب معرفة نوع المركب المستخدم لعمل كرة مميزة تصنع من مركب يدعى أكسيد السليكون العضوي . في خطوات العمل، ابدأ بقراءة تعليمات السلامة في المختبر، ثم غط الطاولة بالمناديل الورقية وضع فوقها كوبا ورقيا والبس القفازات. قس من محلول سليكات الصوديوم بالمخبار المدرج وصبها في الكوب. أضف إلى الكوب قطرة من ملون الطعام و من الإيثانول، ثم حرك المحتوى جيدا لمدة 3 ثوان في اتجاه عقارب الساعة مع الحذر لعدم قرب اللهب لأن بخاره قابل للانفجار. في تحليل النتائج، صف خواص الكرة التي شاهدتها وقارن بينها وبين خواص المركب الأيونية. في قسم الاستقصاء، أجب عن عدد الإلكترونات التي يحتاج إليها كل من السليكون والأكسجين للوصول إلى الحالة الثانية.
