التحريض الكهرومغناطيسي:
* تجربة: حقق التركيب التجريبي المبين في الشكل المقابل والمتكون من:
- وشيعة (ناقل حلزوني).
- سلكي تغذية.
- غالفانومتر(جهاز حساس تجاه التوترات الضعيفة).
- مغناطيس مستقيم.
* قـــرب ثـــم ابعـد بالتنـاوب احـدى قطبــي المغناطــــــيس مـن وعـــن
سطح الوشيعة.
تلاحــــــظ أن مؤشر جهــاز الغـالفـانـومتـــر ينحـــرف بالتنــاوب يســــار
ثم يمين التدريجة صفر.
التفسيـــــر: سبب حدوث هذه الظاهرة راجع إلى تولد تيار كهربائي مر في الوشيعة دليله انحراف
مؤشر جهاز الغالفانومتر.
التيار الكهربائي المتناوب:
* إن الظاهرة المشاهدة حدثت بتحريض المغناطيس على الوشيعة وعليه:
- نسمي المغناطيس هنا بالمحرض، و الوشيعة بالمتحرض و الظاهرة ككل بظاهرة التحريض الكهرومغناطيسي ناتجها تياركهربائي يسمى بالتيار المتحرض المتناوب.
ملحوظة: تحدث نفس الظاهرة لو نسكن المغناطيس و نحرك الوشيعة.
ما هو تواتر و دور التوتر الكهربائي المتناوب؟
* يبين الشكل المقابل منحنى التوتر الكهربائي المستعمل
في البيت حيث:
- يتكرر المنحنى مرة كلما يمر التيار بقيمتين
عظمى ثم صغرى وتسمى هذه المدة بالدور.
- عدد المرات التي يتكرر فيها المنحنى خلال
ثانية واحدة يسمى التواتر، أو هو عدد
الدورات خلال 1s ويقاس بالهرتز(Hertz)
* ما هو أثر التوتر الكهربائي المستمر و المتناوب على صمام كهربائي:
* حقق التركيب التجريبي المبين في كل شكل من الشكلين المقابلين:
- في الشكل(1):
* تلاحظ عند غلق القاطعة في الوضع(1) توهج ص1،
وفي الوضع(2) توهج ص2
نتيجة(1):التيار المار في هذه الدارة مستمر(ثابت الجهة).
~ - في الشكل(2):
* تلاحظ عند غلق القاطعة توهج ص1،ص2.
نتيجة(2):التيار المار في هذه الدارة متناوب (متغير الاتجاه).
الأهــــــــــــم:
*إن انتقال مغناطيس أمام وشيعة ينتج توترا كهربائيا متناوبا بين طرفيها خلال مدة هذا الانتقال.
* تتكون المنوبات الصناعية من كهرومغانط تدور أمام وشائع ثابتة.
* إن التيارالكهربائي المستمر يمر في الدارة الكهربائية في جهة واحدة و تكون شدته ثابتة، أما التيار
الكهربائي المتناوب فإن جهته تتغير بالتناوب في جهتين متعاكستين
و تتغير شدته بين الصفر و قيمتين حديتيــــــن صغــــرى وعظمـــى.
* يسمــــح راسم الاهتـــزاز المهبطــــي (Oscilloscope) بالكشــف
عن طبيعـــة التوتـــــر الكهربائــــي (مستمـــر أو متنـاوب)، وقياس
القيمــــــــة الأعظميـــــة للتوتــــــــر الكهربائـــــــــي.
* يقاس دور التوتر المتناوب بالثانية و تواتره بالهرتز(Hertz).
* النسبة بين القيمة الأعظمية للتوتر الكهربائي المقاس براسم الاهتزاز المهبطي و التوتر الكهربائي
المقاس بالفولط متر ثابتة.
- مقدمـــــــة:تعتبر الكهرباء من أهم الاكتشافات بحيث أحدثت قفزة كبيرة جدا في التطور التكنولوجي
والعلمي و أصبحت وسيلة الحياة العصرية و لا يمكن الاستغناء عنها. لكن في نفس
الوقت تعتبر الكهرباء مصدر خطر للإنسان.
*أهم أخطار الكهرباء:- الصعق الذي يؤدي إلى الموت.
- الحرائق التي تؤدي إلى أضرار مادية كبيرة.
* أسبــــاب حــــدوث الأخطــــار:
1- حدوث دارة كهر بائية مستقصرة ( شرارة كهر بائية ) التي تنتج عند تلامس مباشر بين ناقلين
غير معزولين وإذا تعرض إليها الإنسان حدث له الصعق.
2- إشعال مصباح أو جهاز في مكان تسرب الغاز.
3- استعمال الأجهزة الكهربائية في أماكن بها ماء مثال الحمام.
4- تحمل الشبكة الكهربائية أكثر من استطاعتها.
* تجنـــب الأخطـــــــار:
لتجنب الأخطار الكهربائية يجب أخذ الإحتياطات المناسبة بتأمين الدارات بوسائل الحماية المناسبة التي تتمثل فــي: 1- التغليف الجيد للنواقل.
2- وضع المنصهرات ( الفاصمات ) في الدارات بحيث تكون مناسبة للشدة العظمى التي يمكن أن تمر في الدارة أو الجهاز الكهربائي.
3- توصيل الشبكة الكهربائية بقاطع آلي حساس يقطع التيار عن الشبكة:
* عند حدوث الدارة المستقصرة. * عند تجاوز استطاعة الشبكة الحد المحدد.
4- توصيل الدارات بمأخذ الأرضي ( prise de terre ).
5- توصيل أسلاك الطور ( phase ) بالقاطعات.
* المأخـــــــذ الأرضـــــي:
- العلامة U=220v تعني التوتر الكهربائي الذي يتحمله ( المناسب عند تشغيله ).
- يحتوي المأخذ الأرضي على ثلاثة أطراف، اثنان منها أنثوية إحداهما موصول بخط الطور ( سلك توصيل أحمر ) و الآخر بالحيادي ( سلك توصيل أزرق ) أما الطرف الثالث يوصل بسلك ( ملون بالأصفر و الأخضر ) يوصل بالأرض.
- يكون التوتر الكهربائي بين خط الطور وخط الحيادي 220v.
- يكون التوتر الكهربائي بين خط الطور و الأرضي220v.
- يكون التوتر الكهربائي بين الحيادي و الأرضي0v.
* الو ظيفــــة:حماية الإنسان من الصد مات الكهربائية في حالة لمسه لبعض الأجهزة.
(- ثلاجة – غسالة...إلخ)، كما يحمي الأجهزة من الصد مات الكهربائية.
* المفك يكشف عن الطور ( كاشف الطور ):
- أدخل الجهة المعدنية ( الأمامية ) داخل طرف مأخذ للتيار الكهربائي واحد بعد الآخر مع وضع الإبهام على مؤخرة المفك.
- يتوهج مصباح إشعار المفك عندما يلامس الطور.
* الألوان: ألوان الأسلاك الموصولة بالمأخذ الأرضي هي:
- الطور الأحمر
- الحيادي أزرق
- الأرضي الأصفر و الأخضر معا
* تركب القاطعة مع الطور حتى لا يشكل التركيب
خطرا على الإنسان أثناء استبدال المصباح.
* مفهوم المحلول المائي:
* يكون المحلول مائيا إذا كان المزيج متجانسا، والمذيب فيه هو الماء
مثل: ماء+ سكر و ماء+ ملح...
* ماهو المحلول الشاردي؟ * حضر الأدوات و المحاليل المائية الآتية:
ـ مولد للتيار المستمر ـ أمبير مترـ قاطعة ـ مصباح ـ وعاء زجاجي،
ـ محلولان مائيان ( محلول ملح الطعام ـ محلولا سكريا).
- ركب الدارة المبينة في الشكل-1- وضع محلول ملح الطعام في الوعاء
ثم اغمر فيه مسريين موصلين بسلكي التوصيل و أغلق الدارة.
*تلاحظ توهج المصباح و انحراف مؤشر جهاز الأمبير متر.
- كرر التجربة باستبدال المحلول الملحي بالمحلول السكري.
* تلاحظ عدم توهج المصباح وكذا عدم انحراف مؤشر الأمبير متر.
الاستنتـــــاج:
* محلول ملح الطعام ناقل للتيار الكهربائي بينما المحلول السكري غير ناقل للتيار الكهربائي.
* نسمي محلول الملح بمحلول شاردي.
* نسمي محلول السكر محلول جزيئي.
التفسير المجهري:
* إن الذرة في حالتها العادية متعادلة كهر بائيا، فإذا فقدت أو اكتسبت إلكترونا أو أكثر سميت شاردة.
وهذا ما يحدث في المحاليل الشاردية، فهي تحتوي على شوارد كهر بائية موجبة وسالبة بحيث احد
مركباتها(AB مثلا ) تحلــل إلى شاردة سالبة(B-) وشاردة موجبة(A+) حسب التفاعل الأتي:
مثـــــــال:
المحلول(ماء + ملح) محلول شاردي لأن كلور الصوديوم(NaCl) يتحلل و يتحول في المحلول إلى شوارد كما يلي:
NaCl تفقـــــــــــد الرابطــــــــــــة ومنــــــــــــه:
* ذرة الصوديــــوم Na تفقـــــد إلكتـــرون واحــد فتصبـــح شــاردة موجبـــــة (+Na).
* ذرة الكلـــــورCl تكتســــب هــــــذا الإلكتــرون فتصبـــــح شـــاردة سالبـــــة (Cl-).
التمييز بين الذرة و الشاردة:
*الـــــــــذرة: في الحالة العادية تكون متعادلة كهر بائيا أي:عدد p+ النـواة=عــدد e-في المــــدارات.
*الشاردة البسيطة: إذا تعرضت الذرة لتأثير ما يمكن لها أن تفقد أو تكتسب إلكترونات فتسمى شاردة.
* نوعــا الشـــاردة: الموجبــــــــــــــة(A+) = ذرة فقـــــــــــــــدت e- أو أكثر.
* مثـــــــل: شاردة الصوديوم(Na+)، و البوتاسيوم(K+).
ونعبر عنهما بالمعادلة:Na Na+ + 1e- ، K K+ + 1e-
السالبــــــــــــــة (B-)= ذرة اكتسبــــــــــــت e- أو أكثر.
* مثـــــــل: شــــاردة الكلــــور(Cl-)، و الفلــــــــور(F-).
ونعبر عنهما بالمعادلة: Cl- Cl + 1e-، F- F + 1e-
* ملاحظـة: الالكترونات التي تفقدها أو تكتسبها ذرة يتعلق بعدد الكتروناتها العزبة في مدارها الأخيــر.
* الناقلية الكهربائية للمحاليل الشاردية:
- الشوارد في المحاليل الشاردية تتحرك حركة عشوائية.
- إذا وضع المحلول تحت توتر كهربائي تصبح للشوارد حركة منتظمة.
- بحيث الشوارد الموجبة تنجذب إلى القطب السالب و الشوارد السالبة تنجذب إلى القطب الموجب ويتشكل تيار كهر بائي.
النتيجــــــــــــة : إذن فالتيار الكهربائي في المحاليل الشاردية عبارة عن حركة منتظمة
للشوارد داخل المحلول.
التحليل الكهربائي لمحلول كلور القصدير:
- ضــــــــع فـــــي وعــــــــاء فولــــــــطا كميـة من محلــــــــول
كلـــــــــــــور القصديــــــــــر(Sn++ + 2Cl-) (أو محلـــــــول
كلـــور الزنـــك (Zn++ + 2Cl-)، كما فــي الشكــل المقابـل.
- نضيف قطرات من كاشف النيلة إلى المحلول ثم نغلق القاطعة.
* الملاحظات: - نلاحــــــــظ انحــــــراف مؤشـــــــر الأمبير متر.
- انطلاق غاز الكلور Cl2 عند المصعد الموصل بالقطب الموجب).
- تشكل راسب من القصدير Sn عند المهبط(القطب السالب).
* نفس الملاحظات عند استعمال محلول كلور الزنك لكن عند المهبط يتشكل راسب الزنك Zn.
2- النموذج المجهري للتحليل الكهربائي:
أ/- التيار الكهربائي في المحلول الشاردي:
- تنتقل الشوارد الموجبة نحو المهبط لتكتسب(لتسترد) الإلكترونات.
- تنتقل الشوارد السالبة نحو المصعد لتفقــــــد الإلكترونات.
- التيار الكهربائي في المحلول الشاردي ناتج عن انتقال مزدوج للشوارد الموجبـــــــة و السالبــــة
في اتجاهيــــــن متعاكسيــــــــــن.
- التيار الكهربائي في المعادن ناتج عن الحركة الإجمالية للإلكترونات الحرة المتجهة خارج المولد
من القطب السالب إلى القطب الموجب أي عكس الجهة الاصطلاحية للتيار( من + المولد إلى- ). ب/- كيـــــــف أنمـــــــــــذج التحـــــــــــول الكيميائـــــي عنـــــد كـــــل مســــــــرى؟
- ننمذج التحول الكيميائي للتحليل الكهربائي بتمثيل:
* التحول الكيميائي عند كل مسرى بمعادلة كيميائية.
* حصيلة التفاعل الكيميائي للتحليل الكهربائي بمعادلة إجمالية تبرز المواد المتفاعلة و الناتجة فقط
* مثــــــال: - التحليل الكهربائي البسيط لمحلول كلور القصديــــــــــر:
- تتجه شوارد القصدير Sn+2نحوالمهبط لتتحول وفق المعادلة:
- تتجه شوارد الكلـــور Cl- نحو المصعد لتتحول وفق المعادلة: 2Cl-(aq) - 2 e- Cl2(g)
- و بجمع المعادلتين طرفا لطرف مع تطبيق مبدأ انحفاظ الذرات و انحفاظ الشحنات و اختزال
الإلكترونات نحصل على المعادلة الكيميائية الإجمالية:
(AQUISE = محلول)
* تطبيــــق:
1/- إليك صيغ بعض الشوارد:Fe+3 /Cu+2/Fe+2/Br+/Al+3/Cl-/Pb+2.
- صنف الشوارد التي لها الشحنة الكهربائية نفسها.
- حدد عدد الإلكترونات التي اكتسبتها أو فقدتها كل ذرة.
2/- ذرة الفلور ذات الرمــــزF لها 9 إلكترونات، أما شاردة الفلور فلها إلكترونا زائدا عن ذرة الفلور.
- ما هو رمز وعدد إلكترونات هذه الشاردة.
- ماهو عدد الشحنات العنصرية الموجبة لنواة شاردة الكالسيوم.
3/- إليك صيغ بعض الشوارد: Br-/HO-/Cr+3/SO4-2/Ag+/NO-3/Fe+3.
- صنف هذه الشوارد إلى بسيطة و مركبة
* مفهوم الفرد الكيميائي:
* تفاعل حمض كلور الماء مع الحديد:
*ضع قليلا من برادة الحديد في أنبوب إختبار واسكب عليها قطرات من محلول حمض كلور الماء
- ماذا نلاحظ
-أكشف عن الغاز المنطلق واعط صيغته الكميائية ماهي الافراد المجهرية
* الغاز المنطلق هو غاز الهيدروجين
* صيغته الكميائية هي
* الافراد المجهرية المكونة له
معادلة التفاعل
غاز ثنائي الهيدروجين +كلور الحديد حمض كلور الماء +الحديد
g)) (aq ) (aq ) (S )
انحفاظ المادة والشحنة في التفاعل الكيميائي :
من التجارب نجد دائما أن : تفاعل حمض كلورالماء (HCl) مع معدن كالحديد ،الألمنيوم، الزنك...الخ)يتم وفق المعادلة التالية:
ثنائي غاز الهيدروجين +ملح حمض كلور الماء +المعدن
فمثلا :
يفسر تفاعل حمض كلور الماء مع الألمنيوم بالمعادلة التالية:
g aq aq S
ويفسر تفاعل حمض كلور الماءمع الزنك وفق المعادلة التالية
H2+( Cl-2+Zn+2) (Cl-+H+)2 +Zn
كما يفسر تفاعل حمض كلور الماء مع الصوديوم بالمعادلة التالية:
H2 +(Cl-+Na+)2 (H++ Cl- )+Na2
كيفية كتابة الصيغ الكيميائية:
أ/الصيغ الكيميائية لشوارد (أيونات)بسيطة:
الخطوات المتبعة:
اكتب مثلا الصيغة النهائية لمركب كبريتيد الألمنيوم:
1. نكتب رموز العناصر الداخلة في تكوين المركب:
2. نكتب رقم تكافؤ كل عنصر أسفله
3. نبادل أرقام التكافؤات بين العناصرالمكونة للمركب
4. إذا كان بين الأرقام المكتوبة عامل مشترك نقسم عليه لكي نحصل على أبسط قيمة عددية
5. نكتب الصيغة النهائية للمركب: Al2S3
الكشف عن بعض الشوارد باللهب(Ca+2، Na+، Mg+2، K+)
ـ يتم ذلك بوضع قضيب معدني في محلول ثم تعريضه للهب ، فيكون لون هذا اللهب
1. أصفرا في وجود شوارد الصوديوم (Na+)
2. اصفرا برتقاليا في وجود شوارد الكالسيوم (Ca+2)
3. احمرا في وجود شوارد المغنيزيوم (Mg+2)
* تجربة: حقق التركيب التجريبي المبين في الشكل المقابل والمتكون من:
- وشيعة (ناقل حلزوني).
- سلكي تغذية.
- غالفانومتر(جهاز حساس تجاه التوترات الضعيفة).
- مغناطيس مستقيم.
* قـــرب ثـــم ابعـد بالتنـاوب احـدى قطبــي المغناطــــــيس مـن وعـــن
سطح الوشيعة.
تلاحــــــظ أن مؤشر جهــاز الغـالفـانـومتـــر ينحـــرف بالتنــاوب يســــار
ثم يمين التدريجة صفر.
التفسيـــــر: سبب حدوث هذه الظاهرة راجع إلى تولد تيار كهربائي مر في الوشيعة دليله انحراف
مؤشر جهاز الغالفانومتر.
التيار الكهربائي المتناوب:
* إن الظاهرة المشاهدة حدثت بتحريض المغناطيس على الوشيعة وعليه:
- نسمي المغناطيس هنا بالمحرض، و الوشيعة بالمتحرض و الظاهرة ككل بظاهرة التحريض الكهرومغناطيسي ناتجها تياركهربائي يسمى بالتيار المتحرض المتناوب.
ملحوظة: تحدث نفس الظاهرة لو نسكن المغناطيس و نحرك الوشيعة.
ما هو تواتر و دور التوتر الكهربائي المتناوب؟
* يبين الشكل المقابل منحنى التوتر الكهربائي المستعمل
في البيت حيث:
- يتكرر المنحنى مرة كلما يمر التيار بقيمتين
عظمى ثم صغرى وتسمى هذه المدة بالدور.
- عدد المرات التي يتكرر فيها المنحنى خلال
ثانية واحدة يسمى التواتر، أو هو عدد
الدورات خلال 1s ويقاس بالهرتز(Hertz)
* ما هو أثر التوتر الكهربائي المستمر و المتناوب على صمام كهربائي:
* حقق التركيب التجريبي المبين في كل شكل من الشكلين المقابلين:
- في الشكل(1):
* تلاحظ عند غلق القاطعة في الوضع(1) توهج ص1،
وفي الوضع(2) توهج ص2
نتيجة(1):التيار المار في هذه الدارة مستمر(ثابت الجهة).
~ - في الشكل(2):
* تلاحظ عند غلق القاطعة توهج ص1،ص2.
نتيجة(2):التيار المار في هذه الدارة متناوب (متغير الاتجاه).
الأهــــــــــــم:
*إن انتقال مغناطيس أمام وشيعة ينتج توترا كهربائيا متناوبا بين طرفيها خلال مدة هذا الانتقال.
* تتكون المنوبات الصناعية من كهرومغانط تدور أمام وشائع ثابتة.
* إن التيارالكهربائي المستمر يمر في الدارة الكهربائية في جهة واحدة و تكون شدته ثابتة، أما التيار
الكهربائي المتناوب فإن جهته تتغير بالتناوب في جهتين متعاكستين
و تتغير شدته بين الصفر و قيمتين حديتيــــــن صغــــرى وعظمـــى.
* يسمــــح راسم الاهتـــزاز المهبطــــي (Oscilloscope) بالكشــف
عن طبيعـــة التوتـــــر الكهربائــــي (مستمـــر أو متنـاوب)، وقياس
القيمــــــــة الأعظميـــــة للتوتــــــــر الكهربائـــــــــي.
* يقاس دور التوتر المتناوب بالثانية و تواتره بالهرتز(Hertz).
* النسبة بين القيمة الأعظمية للتوتر الكهربائي المقاس براسم الاهتزاز المهبطي و التوتر الكهربائي
المقاس بالفولط متر ثابتة.
- مقدمـــــــة:تعتبر الكهرباء من أهم الاكتشافات بحيث أحدثت قفزة كبيرة جدا في التطور التكنولوجي
والعلمي و أصبحت وسيلة الحياة العصرية و لا يمكن الاستغناء عنها. لكن في نفس
الوقت تعتبر الكهرباء مصدر خطر للإنسان.
*أهم أخطار الكهرباء:- الصعق الذي يؤدي إلى الموت.
- الحرائق التي تؤدي إلى أضرار مادية كبيرة.
* أسبــــاب حــــدوث الأخطــــار:
1- حدوث دارة كهر بائية مستقصرة ( شرارة كهر بائية ) التي تنتج عند تلامس مباشر بين ناقلين
غير معزولين وإذا تعرض إليها الإنسان حدث له الصعق.
2- إشعال مصباح أو جهاز في مكان تسرب الغاز.
3- استعمال الأجهزة الكهربائية في أماكن بها ماء مثال الحمام.
4- تحمل الشبكة الكهربائية أكثر من استطاعتها.
* تجنـــب الأخطـــــــار:
لتجنب الأخطار الكهربائية يجب أخذ الإحتياطات المناسبة بتأمين الدارات بوسائل الحماية المناسبة التي تتمثل فــي: 1- التغليف الجيد للنواقل.
2- وضع المنصهرات ( الفاصمات ) في الدارات بحيث تكون مناسبة للشدة العظمى التي يمكن أن تمر في الدارة أو الجهاز الكهربائي.
3- توصيل الشبكة الكهربائية بقاطع آلي حساس يقطع التيار عن الشبكة:
* عند حدوث الدارة المستقصرة. * عند تجاوز استطاعة الشبكة الحد المحدد.
4- توصيل الدارات بمأخذ الأرضي ( prise de terre ).
5- توصيل أسلاك الطور ( phase ) بالقاطعات.
* المأخـــــــذ الأرضـــــي:
- العلامة U=220v تعني التوتر الكهربائي الذي يتحمله ( المناسب عند تشغيله ).
- يحتوي المأخذ الأرضي على ثلاثة أطراف، اثنان منها أنثوية إحداهما موصول بخط الطور ( سلك توصيل أحمر ) و الآخر بالحيادي ( سلك توصيل أزرق ) أما الطرف الثالث يوصل بسلك ( ملون بالأصفر و الأخضر ) يوصل بالأرض.
- يكون التوتر الكهربائي بين خط الطور وخط الحيادي 220v.
- يكون التوتر الكهربائي بين خط الطور و الأرضي220v.
- يكون التوتر الكهربائي بين الحيادي و الأرضي0v.
* الو ظيفــــة:حماية الإنسان من الصد مات الكهربائية في حالة لمسه لبعض الأجهزة.
(- ثلاجة – غسالة...إلخ)، كما يحمي الأجهزة من الصد مات الكهربائية.
* المفك يكشف عن الطور ( كاشف الطور ):
- أدخل الجهة المعدنية ( الأمامية ) داخل طرف مأخذ للتيار الكهربائي واحد بعد الآخر مع وضع الإبهام على مؤخرة المفك.
- يتوهج مصباح إشعار المفك عندما يلامس الطور.
* الألوان: ألوان الأسلاك الموصولة بالمأخذ الأرضي هي:
- الطور الأحمر
- الحيادي أزرق
- الأرضي الأصفر و الأخضر معا
* تركب القاطعة مع الطور حتى لا يشكل التركيب
خطرا على الإنسان أثناء استبدال المصباح.
* مفهوم المحلول المائي:
* يكون المحلول مائيا إذا كان المزيج متجانسا، والمذيب فيه هو الماء
مثل: ماء+ سكر و ماء+ ملح...
* ماهو المحلول الشاردي؟ * حضر الأدوات و المحاليل المائية الآتية:
ـ مولد للتيار المستمر ـ أمبير مترـ قاطعة ـ مصباح ـ وعاء زجاجي،
ـ محلولان مائيان ( محلول ملح الطعام ـ محلولا سكريا).
- ركب الدارة المبينة في الشكل-1- وضع محلول ملح الطعام في الوعاء
ثم اغمر فيه مسريين موصلين بسلكي التوصيل و أغلق الدارة.
*تلاحظ توهج المصباح و انحراف مؤشر جهاز الأمبير متر.
- كرر التجربة باستبدال المحلول الملحي بالمحلول السكري.
* تلاحظ عدم توهج المصباح وكذا عدم انحراف مؤشر الأمبير متر.
الاستنتـــــاج:
* محلول ملح الطعام ناقل للتيار الكهربائي بينما المحلول السكري غير ناقل للتيار الكهربائي.
* نسمي محلول الملح بمحلول شاردي.
* نسمي محلول السكر محلول جزيئي.
التفسير المجهري:
* إن الذرة في حالتها العادية متعادلة كهر بائيا، فإذا فقدت أو اكتسبت إلكترونا أو أكثر سميت شاردة.
وهذا ما يحدث في المحاليل الشاردية، فهي تحتوي على شوارد كهر بائية موجبة وسالبة بحيث احد
مركباتها(AB مثلا ) تحلــل إلى شاردة سالبة(B-) وشاردة موجبة(A+) حسب التفاعل الأتي:
مثـــــــال:
المحلول(ماء + ملح) محلول شاردي لأن كلور الصوديوم(NaCl) يتحلل و يتحول في المحلول إلى شوارد كما يلي:
NaCl تفقـــــــــــد الرابطــــــــــــة ومنــــــــــــه:
* ذرة الصوديــــوم Na تفقـــــد إلكتـــرون واحــد فتصبـــح شــاردة موجبـــــة (+Na).
* ذرة الكلـــــورCl تكتســــب هــــــذا الإلكتــرون فتصبـــــح شـــاردة سالبـــــة (Cl-).
التمييز بين الذرة و الشاردة:
*الـــــــــذرة: في الحالة العادية تكون متعادلة كهر بائيا أي:عدد p+ النـواة=عــدد e-في المــــدارات.
*الشاردة البسيطة: إذا تعرضت الذرة لتأثير ما يمكن لها أن تفقد أو تكتسب إلكترونات فتسمى شاردة.
* نوعــا الشـــاردة: الموجبــــــــــــــة(A+) = ذرة فقـــــــــــــــدت e- أو أكثر.
* مثـــــــل: شاردة الصوديوم(Na+)، و البوتاسيوم(K+).
ونعبر عنهما بالمعادلة:Na Na+ + 1e- ، K K+ + 1e-
السالبــــــــــــــة (B-)= ذرة اكتسبــــــــــــت e- أو أكثر.
* مثـــــــل: شــــاردة الكلــــور(Cl-)، و الفلــــــــور(F-).
ونعبر عنهما بالمعادلة: Cl- Cl + 1e-، F- F + 1e-
* ملاحظـة: الالكترونات التي تفقدها أو تكتسبها ذرة يتعلق بعدد الكتروناتها العزبة في مدارها الأخيــر.
* الناقلية الكهربائية للمحاليل الشاردية:
- الشوارد في المحاليل الشاردية تتحرك حركة عشوائية.
- إذا وضع المحلول تحت توتر كهربائي تصبح للشوارد حركة منتظمة.
- بحيث الشوارد الموجبة تنجذب إلى القطب السالب و الشوارد السالبة تنجذب إلى القطب الموجب ويتشكل تيار كهر بائي.
النتيجــــــــــــة : إذن فالتيار الكهربائي في المحاليل الشاردية عبارة عن حركة منتظمة
للشوارد داخل المحلول.
التحليل الكهربائي لمحلول كلور القصدير:
- ضــــــــع فـــــي وعــــــــاء فولــــــــطا كميـة من محلــــــــول
كلـــــــــــــور القصديــــــــــر(Sn++ + 2Cl-) (أو محلـــــــول
كلـــور الزنـــك (Zn++ + 2Cl-)، كما فــي الشكــل المقابـل.
- نضيف قطرات من كاشف النيلة إلى المحلول ثم نغلق القاطعة.
* الملاحظات: - نلاحــــــــظ انحــــــراف مؤشـــــــر الأمبير متر.
- انطلاق غاز الكلور Cl2 عند المصعد الموصل بالقطب الموجب).
- تشكل راسب من القصدير Sn عند المهبط(القطب السالب).
* نفس الملاحظات عند استعمال محلول كلور الزنك لكن عند المهبط يتشكل راسب الزنك Zn.
2- النموذج المجهري للتحليل الكهربائي:
أ/- التيار الكهربائي في المحلول الشاردي:
- تنتقل الشوارد الموجبة نحو المهبط لتكتسب(لتسترد) الإلكترونات.
- تنتقل الشوارد السالبة نحو المصعد لتفقــــــد الإلكترونات.
- التيار الكهربائي في المحلول الشاردي ناتج عن انتقال مزدوج للشوارد الموجبـــــــة و السالبــــة
في اتجاهيــــــن متعاكسيــــــــــن.
- التيار الكهربائي في المعادن ناتج عن الحركة الإجمالية للإلكترونات الحرة المتجهة خارج المولد
من القطب السالب إلى القطب الموجب أي عكس الجهة الاصطلاحية للتيار( من + المولد إلى- ). ب/- كيـــــــف أنمـــــــــــذج التحـــــــــــول الكيميائـــــي عنـــــد كـــــل مســــــــرى؟
- ننمذج التحول الكيميائي للتحليل الكهربائي بتمثيل:
* التحول الكيميائي عند كل مسرى بمعادلة كيميائية.
* حصيلة التفاعل الكيميائي للتحليل الكهربائي بمعادلة إجمالية تبرز المواد المتفاعلة و الناتجة فقط
* مثــــــال: - التحليل الكهربائي البسيط لمحلول كلور القصديــــــــــر:
- تتجه شوارد القصدير Sn+2نحوالمهبط لتتحول وفق المعادلة:
- تتجه شوارد الكلـــور Cl- نحو المصعد لتتحول وفق المعادلة: 2Cl-(aq) - 2 e- Cl2(g)
- و بجمع المعادلتين طرفا لطرف مع تطبيق مبدأ انحفاظ الذرات و انحفاظ الشحنات و اختزال
الإلكترونات نحصل على المعادلة الكيميائية الإجمالية:
(AQUISE = محلول)
* تطبيــــق:
1/- إليك صيغ بعض الشوارد:Fe+3 /Cu+2/Fe+2/Br+/Al+3/Cl-/Pb+2.
- صنف الشوارد التي لها الشحنة الكهربائية نفسها.
- حدد عدد الإلكترونات التي اكتسبتها أو فقدتها كل ذرة.
2/- ذرة الفلور ذات الرمــــزF لها 9 إلكترونات، أما شاردة الفلور فلها إلكترونا زائدا عن ذرة الفلور.
- ما هو رمز وعدد إلكترونات هذه الشاردة.
- ماهو عدد الشحنات العنصرية الموجبة لنواة شاردة الكالسيوم.
3/- إليك صيغ بعض الشوارد: Br-/HO-/Cr+3/SO4-2/Ag+/NO-3/Fe+3.
- صنف هذه الشوارد إلى بسيطة و مركبة
* مفهوم الفرد الكيميائي:
* تفاعل حمض كلور الماء مع الحديد:
*ضع قليلا من برادة الحديد في أنبوب إختبار واسكب عليها قطرات من محلول حمض كلور الماء
- ماذا نلاحظ
-أكشف عن الغاز المنطلق واعط صيغته الكميائية ماهي الافراد المجهرية
* الغاز المنطلق هو غاز الهيدروجين
* صيغته الكميائية هي
* الافراد المجهرية المكونة له
معادلة التفاعل
غاز ثنائي الهيدروجين +كلور الحديد حمض كلور الماء +الحديد
g)) (aq ) (aq ) (S )
انحفاظ المادة والشحنة في التفاعل الكيميائي :
من التجارب نجد دائما أن : تفاعل حمض كلورالماء (HCl) مع معدن كالحديد ،الألمنيوم، الزنك...الخ)يتم وفق المعادلة التالية:
ثنائي غاز الهيدروجين +ملح حمض كلور الماء +المعدن
فمثلا :
يفسر تفاعل حمض كلور الماء مع الألمنيوم بالمعادلة التالية:
g aq aq S
ويفسر تفاعل حمض كلور الماءمع الزنك وفق المعادلة التالية
H2+( Cl-2+Zn+2) (Cl-+H+)2 +Zn
كما يفسر تفاعل حمض كلور الماء مع الصوديوم بالمعادلة التالية:
H2 +(Cl-+Na+)2 (H++ Cl- )+Na2
كيفية كتابة الصيغ الكيميائية:
أ/الصيغ الكيميائية لشوارد (أيونات)بسيطة:
الخطوات المتبعة:
اكتب مثلا الصيغة النهائية لمركب كبريتيد الألمنيوم:
1. نكتب رموز العناصر الداخلة في تكوين المركب:
2. نكتب رقم تكافؤ كل عنصر أسفله
3. نبادل أرقام التكافؤات بين العناصرالمكونة للمركب
4. إذا كان بين الأرقام المكتوبة عامل مشترك نقسم عليه لكي نحصل على أبسط قيمة عددية
5. نكتب الصيغة النهائية للمركب: Al2S3
الكشف عن بعض الشوارد باللهب(Ca+2، Na+، Mg+2، K+)
ـ يتم ذلك بوضع قضيب معدني في محلول ثم تعريضه للهب ، فيكون لون هذا اللهب
1. أصفرا في وجود شوارد الصوديوم (Na+)
2. اصفرا برتقاليا في وجود شوارد الكالسيوم (Ca+2)
3. احمرا في وجود شوارد المغنيزيوم (Mg+2)
