إنشاء حساب
منصّة الأستاذ تبيب حكيم للفيزياءwww.tebibphysique.com

السنة الأولى ثانوي

بنية وهندسة أفراد بعض الأنواع الكيميائية

كل السلاسل

اقرأ نص التمرين وحاول حله بنفسك، ثم اعرض الحل المفصل لتتحقق من إجابتك.

14 تمرينا متدرجا محلولا

سلسلة التمارين الكاملة للوحدة، من البسيط إلى المركب: الفرد والنوع الكيميائي والكشف، حسابات الذرة، النظائر والكتلة الذرية المتوسطة، الشوارد، الجدول الدوري، ثم تمثيل الجزيئات بنماذج لويس وجيلسبي وكرام. كل حل يبدأ بتوجيه منهجي، مع التنبيه إلى الأخطاء الشائعة.

تحميل التمارين دون حلول (Word)
7

التمرين 7 - عنصران مجهولان

متوسط

الجزء الأول: عنصر XZAX2Z2AX\ce{^{A}_{Z}X} رمز شاردته XX3+\ce{X^3+}، وتربط شحنة نواته بشحنة شاردته العلاقة qnoyauq(XX3+)=133\dfrac{q_{noyau}}{q(\ce{X^3+})} = \dfrac{13}{3}.

1)

أوجد شحنة الشاردة واستنتج شحنة النواة.

2)

أوجد العدد الذري ZZ.

3)

كتلة ذرة هذا العنصر 4,509×10−26 kg4{,}509 \times 10^{-26}\ kg. أوجد العدد الكتلي AA.

4)

اكتب رمز النواة، وتعرف على العنصر من بين: X1327X213227Al\ce{^{27}_{13}Al} ، X24X2224He\ce{^{4}_{2}He} ، X612X26212C\ce{^{12}_{6}C}.

5)

أعط توزيعه الإلكتروني وموقعه في الجدول الدوري.

الجزء الثاني: عنصر XX يقع في تقاطع العمود VI مع السطر الثالث.

6)

أعط توزيعه الإلكتروني.

7)

ما الشاردة المتوقعة؟ علل.

8)

إذا كان عدد نيتروناته يساوي عدد بروتوناته، فاستنتج عدده الكتلي.

9)

تعرف على XX من بين: O\ce{O} (8 بروتونات)، S\ce{S} (16)، Si\ce{Si} (14)، H\ce{H} (1).

10)

للعنصر XX نظيران: الأول يزيد عليه بنيترون (1 %)(1\ \%)، والثاني بنيترونين (3 %)(3\ \%). احسب الكتلة الذرية المتوسطة.

11)

يرتبط XX مع ذرتي هيدروجين مشكلا الجزيء HX2X\ce{H2X}:

أ)

أعط تمثيل لويس.

ب)

أعط الصيغة الرمزية والشكل الهندسي حسب جيلسبي، ومثله حسب كرام.

ج)

هل الجزيء مستقطب؟ علل.

معطيات: mp=mn=1,67×10−27 kgm_p = m_n = 1{,}67 \times 10^{-27}\ kg ، e=1,6×10−19 Ce = 1{,}6 \times 10^{-19}\ C ، وتهمل كتلة الإلكترونات أمام كتلة النواة.

تحقق من نتائجك
المقدارZ(X)Z(X)A(X)A(X)Z(S)Z(S)M(S) (u)M(S)\ (u)
القيمة
عرض الحل

توجيه منهجي: شاردة XX3+\ce{X^3+} تعني أن الذرة فقدت ثلاثة إلكترونات، فشحنتها q=+3eq = +3e. والموقع في الجدول يعطي التوزيع الإلكتروني مباشرة.

1)

q(XX3+)=3e=4,8×10−19 Cqnoyau=133×4,8×10−19=20,8×10−19 Cq(\ce{X^3+}) = 3e = 4{,}8 \times 10^{-19}\ C \qquad q_{noyau} = \dfrac{13}{3} \times 4{,}8 \times 10^{-19} = 20{,}8 \times 10^{-19}\ C

2)

Z=20,8×10−191,6×10−19=13Z = \dfrac{20{,}8 \times 10^{-19}}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 13

3)

A=4,509×10−261,67×10−27=27A = \dfrac{4{,}509 \times 10^{-26}}{1{,}67 \times 10^{-27}} = 27

4)

X1327X213227X\ce{^{27}_{13}X} هي X1327X213227Al\ce{^{27}_{13}Al}: إنه الألمنيوم.

5)

K2L8M3K^2L^8M^3: السطر 3، العمود III.

6)

السطر 3 يعني ثلاث طبقات، والعمود VI يعني ستة إلكترونات خارجية: K2L8M6K^2L^8M^6، إذن Z=16Z = 16.

7)

تكتسب إلكترونين لتحقيق الثمانية: الشاردة XX2−\ce{X^2-} وتوزيعها K2L8M8K^2L^8M^8.

8)

N=Z=16N = Z = 16، إذن A=32A = 32.

9)

Z=16Z = 16: XX هو الكبريت X1632X216232S\ce{^{32}_{16}S}.

10)

نسبة X32X2232S\ce{^{32}S} هي 100−1−3=96 %100 - 1 - 3 = 96\ \%:

M=32×96+33×1+34×3100=32,07 uM = \dfrac{32 \times 96 + 33 \times 1 + 34 \times 3}{100} = 32{,}07\ u
11)

H₂S: تمثيل لويس (يسار) وتمثيل كرام (يمين)

أ)

الكبريت مركزي، مرتبط بذرتي هيدروجين وله زوجان حران.

ب)

AX2E2AX_2E_2: الشكل زاوي.

ج)

الجزيء مستقطب: الرابطتان S−H\ce{S-H} مستقطبتان (استقطابا ضعيفا) والشكل زاوي غير متناظر، فلا يتطابق مركزا الشحن الموجبة والسالبة.

8

التمرين 8 - الكلوروفورم

متوسط

لتخدير الضفدع قبل تشريحه في مخبر العلوم الطبيعية يستعمل «الكلوروفورم»، وهو مركب عضوي يتكون من العناصر XZ1A1X2Z12A1XX1\ce{^{A_1}_{Z_1}X_1} و XZ2A2X2Z22A2XX2\ce{^{A_2}_{Z_2}X_2} و 1H_{1}H.

1)

ما المقصود بـ: العنصر الكيميائي؛ الكهروسلبية؟

2)

كتلة نواة X1X_1 هي 20,04×10−27 kg20{,}04 \times 10^{-27}\ kg، ويقع في تقاطع السطر الثاني والعمود الرابع.

أ)

احسب A1A_1.

ب)

استنتج Z1Z_1 مع كتابة التوزيع الإلكتروني.

3)

مجموع إلكترونات الذرات الثلاث X1X_1 و X2X_2 و HH (ذرة واحدة من كل عنصر) هو 2424.

أ)

حدد Z2Z_2 واكتب التوزيع الإلكتروني لـ X2X_2.

ب)

استنتج موقعه في الجدول الدوري.

4)

حدد رمزي X1X_1 و X2X_2 من بين: 6C_{6}C ، 7N_{7}N ، 8O_{8}O ، 17Cl_{17}Cl.

5)

يحتوي جزيء الكلوروفورم على ثلاث ذرات من X2X_2.

أ)

أعط تمثيل لويس لذرتي X1X_1 و X2X_2.

ب)

استنتج الصيغة المجملة للجزيء وأنجز تمثيل لويس له.

ج)

اكتب صيغته الرمزية حسب جيلسبي وشكله الهندسي.

د)

أعط تمثيل كرام.

معطيات: mp=mn=1,67×10−27 kgm_p = m_n = 1{,}67 \times 10^{-27}\ kg ، e=1,6×10−19 Ce = 1{,}6 \times 10^{-19}\ C ، وتهمل كتلة الإلكترونات أمام كتلة النواة.

تحقق من نتائجك
المقدارA1A_1Z1Z_1Z2Z_2
القيمة
عرض الحل

توجيه منهجي: مفتاح التمرين: «مجموع الإلكترونات = 24» معادلة بمجهول واحد بعد إيجاد Z1Z_1، لأن Z(H)=1Z(H) = 1. كل ذرة تحسب مرة واحدة هنا، لا حسب عددها في الجزيء.

1)

العنصر الكيميائي: مجموع الأفراد التي لها نفس العدد الذري ZZ. الكهروسلبية: قدرة ذرة على جذب إلكترونات الرابطة نحوها.

2)
أ)

A1=20,04×10−271,67×10−27=12A_1 = \dfrac{20{,}04 \times 10^{-27}}{1{,}67 \times 10^{-27}} = 12

ب)

السطر 2 والعمود IV: K2L4K^2L^4، إذن Z1=6Z_1 = 6.

3)
أ)

Z1+Z2+1=24⇒Z2=24−6−1=17Z_1 + Z_2 + 1 = 24 \Rightarrow Z_2 = 24 - 6 - 1 = 17 وتوزيعه K2L8M7K^2L^8M^7.

ب)

السطر 3، العمود VII (هالوجين).

4)

X1=CX_1 = \ce{C} و X2=ClX_2 = \ce{Cl}.

5)
أ)

تمثيل لويس لذرتي الكربون والكلور: تكافؤ الكربون 4 وتكافؤ الكلور 1

ب)

الكربون رباعي التكافؤ يرتبط بثلاث ذرات كلور وذرة هيدروجين: CHClX3\ce{CHCl3}.

CHCl₃: تمثيل لويس (يسار) وتمثيل كرام (يمين)

ج)

الكربون المركزي: أربعة أزواج رابطة ولا زوج حر، إذن AX4AX_4: شكل رباعي الوجوه.

د)

تمثيل كرام في الشكل أعلاه (يمين).

9

التمرين 9 - السيليسيوم

متوسط

السيليسيوم Si\ce{Si} يقع في تقاطع السطر الثالث والعمود الرابع، يصنف من أشباه المعادن، صلب بلوري هش رمادي البريق، ضعيف النشاط الكيميائي نسبيا.

1)

قطعة سيليسيوم كتلتها m=2 kgm = 2\ kg تحتوي على N=42,77×1024N = 42{,}77 \times 10^{24} ذرة.

أ)

ما معنى «ضعيف النشاط الكيميائي»؟

ب)

احسب كتلة ذرة واحدة واستنتج العدد الكتلي AA.

2)

من معطيات النص استنتج العدد الذري ZZ للسيليسيوم.

3)

تتحد ذرة Si\ce{Si} مع ذرتين من عنصر YY مشكلة الجزيء SiYX2\ce{SiY2} ذا الصيغة الرمزية AX2AX_2.

أ)

ما تكافؤ السيليسيوم؟

ب)

ما البنية الفراغية للجزيء؟

ج)

أعط تمثيل لويس للجزيء واستنتج تكافؤ YY.

4)

شاردة YY رمزها YXn−\ce{Y^{n-}}، ونواتها تحتوي على 8 بروتونات.

أ)

حدد ZZ للعنصر YY وتعرف عليه.

ب)

عين عدد إلكترونات الشاردة واحسب شحنتها.

معطيات: mp=mn=1,67×10−27 kgm_p = m_n = 1{,}67 \times 10^{-27}\ kg ، e=1,6×10−19 Ce = 1{,}6 \times 10^{-19}\ C ، وتهمل كتلة الإلكترونات أمام كتلة النواة.

تحقق من نتائجك
المقدارA(Si)A(Si)Z(Si)Z(Si)Z(Y)Z(Y)
القيمة
عرض الحل

توجيه منهجي: كتلة الذرة = كتلة العينة مقسومة على عدد الذرات. وفي السؤال 3 الصيغة AX2AX_2 (دون EE) تعني أن Si\ce{Si} مرتبط بذرتين فقط ولا زوج حر له، ومع تكافؤ 4 فالروابط ثنائية.

1)
أ)

أي أنه لا يتفاعل بسهولة مع الأنواع الكيميائية الأخرى.

ب)

mSi=mN=242,77×1024=4,676×10−26 kgA=4,676×10−261,67×10−27=28m_{Si} = \dfrac{m}{N} = \dfrac{2}{42{,}77 \times 10^{24}} = 4{,}676 \times 10^{-26}\ kg \qquad A = \dfrac{4{,}676 \times 10^{-26}}{1{,}67 \times 10^{-27}} = 28

2)

السطر 3 والعمود IV: K2L8M4K^2L^8M^4، إذن Z=14Z = 14.

3)
أ)

للسيليسيوم أربعة إلكترونات عازبة: تكافؤه 4.

ب)

AX2AX_2: خطي (180∘)(180^{\circ}).

ج)

تمثيل لويس للجزيء SiY₂

كل ذرة YY مرتبطة برابطة ثنائية، إذن تكافؤ YY يساوي 2.

4)
أ)

Z=8Z = 8: YY هو الأكسجين (K2L6K^2L^6، تكافؤ 2 ✔)، والجزيء هو SiOX2\ce{SiO2}.

ب)

الشاردة OX2−\ce{O^2-}: عدد إلكتروناتها 8+2=108 + 2 = 10، وشحنتها q=−2e=−3,2×10−19 Cq = -2e = -3{,}2 \times 10^{-19}\ C.

للاطلاع: في الواقع لا يوجد السيليس SiOX2\ce{SiO2} في شكل جزيئات منفردة خطية مثل COX2\ce{CO2}، بل في شكل شبكة بلورية تحاط فيها كل ذرة سيليسيوم بأربع ذرات أكسجين. نموذج الجزيء O=Si=O\ce{O=Si=O} هنا تبسيط يطلبه التمرين.

10

التمرين 10 - الزجاج

صعب

الزجاج مادة شفافة وصلبة، يتكون أساسا من نوع كيميائي صيغته XOX2\ce{XO2}.

أولا: بنية ذرة الأكسجين

1)

عرف العنصر الكيميائي.

2)

تكتسب ذرة الأكسجين إلكترونين لتحقق قاعدة الثمانية. أعط التوزيعين الإلكترونيين المحتملين لها مع الموقع الموافق لكل احتمال.

3)

الأكسجين هو ثاني أكثر العناصر كهروسلبية في الجدول الدوري المبسط. استنتج توزيعه الإلكتروني الصحيح، ثم احسب شحنة نواته.

4)

كتلة نواة الأكسجين mO=26,72×10−27 kgm_O = 26{,}72 \times 10^{-27}\ kg. احسب عدده الكتلي.

5)

أعط تمثيل لويس لذرة الأكسجين وحدد تكافؤه.

ثانيا: هندسة الجزيء XOX2\ce{XO2}. إليك نموذجين لتمثيل لويس لهذا الجزيء (تكافؤ XX هو 4):

النموذج 1 (يسار) والنموذج 2 (يمين) للجزيء XO2

6)

لماذا يعتبر النموذجان صحيحين حسب لويس؟

7)

أعط صيغة جيلسبي AXnEmAX_nE_m وحدد الشكل الهندسي الحقيقي للجزيء.

8)

من بين 6C_{6}C ، 14Si_{14}Si ، 12Mg_{12}Mg، ما العناصر التي يمكن أن تمثل XX؟ علل.

9)

النوع XOX2\ce{XO2} لا يعكر رائق الكلس. ما رمز XX؟

معطيات: mp=mn=1,67×10−27 kgm_p = m_n = 1{,}67 \times 10^{-27}\ kg ، e=1,6×10−19 Ce = 1{,}6 \times 10^{-19}\ C ، وتهمل كتلة الإلكترونات أمام كتلة النواة.

تحقق من نتائجك
المقدارZ(O)Z(O)A(O)A(O)qnoyau (10−18 C)q_{noyau}\ (10^{-18}\ C)
القيمة
عرض الحل

توجيه منهجي: «يكتسب إلكترونين» يعني العمود VI، لكن السطر غير معروف (2 أو 3): معلومة الكهروسلبية تفصل بينهما، لأن الكهروسلبية تتناقص نحو الأسفل.

1)

العنصر الكيميائي: مجموع الأفراد التي لها نفس ZZ.

2)

ستة إلكترونات خارجية: K2L6K^2L^6 (السطر 2، العمود VI) أو K2L8M6K^2L^8M^6 (السطر 3، العمود VI).

3)

العناصر الأكثر كهروسلبية تقع أعلى يمين الجدول، والأكسجين ثانيها بعد الفلور: إنه في السطر 2، إذن K2L6K^2L^6 و Z=8Z = 8.

qnoyau=8×1,6×10−19=1,28×10−18 Cq_{noyau} = 8 \times 1{,}6 \times 10^{-19} = 1{,}28 \times 10^{-18}\ C
4)

A=26,72×10−271,67×10−27=16A = \dfrac{26{,}72 \times 10^{-27}}{1{,}67 \times 10^{-27}} = 16

5)

ذرة الأكسجين: زوجان حران وإلكترونان عازبان، فتكافؤها 2

6)

في النموذجين تحقق كل ذرة قاعدة الثمانية وتشكل عددا من الروابط يساوي تكافؤها (XX: 4، OO: 2). نموذج لويس مستو ولا يصف الهندسة، لذلك الرسمان متكافئان.

7)

حول XX ذرتان مرتبطتان (الرابطة الثنائية تعد مرة واحدة) ولا زوج حر: AX2AX_2، إذن خطي. النموذج 1 هو الذي يوافق الهندسة الحقيقية.

8)

تكافؤ 4 يعني العمود IV: C\ce{C} (K2L4)(K^2L^4) و Si\ce{Si} (K2L8M4)(K^2L^8M^4) ممكنان. أما Mg\ce{Mg} (K2L8M2)(K^2L^8M^2) من العمود II فمرفوض.

9)

COX2\ce{CO2} يعكر رائق الكلس، إذن XX ليس الكربون: X=SiX = \ce{Si}، والزجاج أساسه SiOX2\ce{SiO2} (السيليس)، وهو في الحقيقة شبكة بلورية (انظر ملاحظة التمرين 9).

11

التمرين 11 - جزيء آزوتي والهيدرازين

متوسط

أولا: جزيء صيغته المجملة CXnHX2n+3N\ce{C_nH_{2n+3}N} يحتوي على 77 ذرات.

1)

استنتج صيغته المجملة.

2)

أعط تمثيل لويس.

3)

أعط الصيغة الرمزية حسب جيلسبي حول الكربون ثم حول الآزوت، والشكل الهندسي.

4)

أعط تمثيل كرام.

ثانيا: الهيدرازين NX2HX4\ce{N2H4} يستعمل وقودا للصواريخ.

5)

مثله حسب لويس.

6)

أعط الصيغة الرمزية لجيلسبي حول كل ذرة آزوت والشكل الهندسي.

7)

اكتب صيغته نصف المفصلة.

معطيات: 1H_{1}H ، 6C_{6}C ، 7N_{7}N.

تحقق من نتائجك
المقدارnn
القيمة
عرض الحل

توجيه منهجي: عد الذرات في الصيغة العامة ثم حل المعادلة في nn. وفي جزيء فيه ذرتان «مركزيتان» (C و N، أو N و N) نطبق جيلسبي على كل ذرة مركزية على حدة.

1)

n+(2n+3)+1=7⇒3n=3⇒n=1n + (2n + 3) + 1 = 7 \Rightarrow 3n = 3 \Rightarrow n = 1 الصيغة CHX5N\ce{CH5N}، أي CHX3−NHX2\ce{CH3-NH2} (ميثيل أمين).

2)

تمثيل لويس في الشكل (يسار)، وتمثيل كرام المطلوب في السؤال الرابع في الشكل (يمين):

CH₅N: تمثيل لويس (يسار) وتمثيل كرام حول ذرة الكربون (يمين)

3)

حول C\ce{C}: AX4AX_4، رباعي الوجوه. حول N\ce{N}: AX3E1AX_3E_1، هرمي.

5)

تمثيل لويس للهيدرازين

6)

كل ذرة آزوت مرتبطة بثلاث ذرات ولها زوج حر: AX3E1AX_3E_1، هرمي حول كل ذرة آزوت.

7)

HX2N−NHX2\ce{H2N-NH2}

12

التمرين 12 - الأسيتاميد

صعب

الجزء الأول: الأسيتاميد مركب عضوي يستعمل في صناعة البلاستيك، صيغته المجملة من الشكل CXnHX2n+1NO\ce{C_nH_{2n+1}NO}، ويحتوي جزيئه على 99 ذرات.

1)

أوجد صيغته المجملة.

2)

اكتب صيغتين مفصلتين ممكنتين لهذه الصيغة المجملة.

3)

نعتبر الجزيء التالي، حيث الكربون رقم 1 هو كربون المجموعة CHX3\ce{CH3}:

جزيء الأسيتاميد، والكربون 1 هو كربون المجموعة CH₃

أ)

أعط تمثيل لويس.

ب)

باعتبار الكربون 1 ذرة مركزية أعط الصيغة الرمزية لجيلسبي والشكل الهندسي.

ج)

أعط تمثيل كرام حول الكربون 1.

الجزء الثاني:

4)

أعط تمثيل لويس والصيغة المفصلة لكل من CX2HX2\ce{C2H2} و CX2HX7N\ce{C2H7N}.

5)

إليك تمثيل كرام لجزيء كحول:

تمثيل كرام لجزيء كحول

أ)

ما مدلول الرابطة الممثلة بمثلث مملوء، والممثلة بمثلث مهشر؟

ب)

ما اسم هذا الكحول وصيغته المجملة؟

ج)

هل هذا الجزيء مستقطب؟ علل.

د)

اذكر خاصيتين للجزيئات المستقطبة.

معطيات: 1H_{1}H ، 6C_{6}C ، 7N_{7}N ، 8O_{8}O.

تحقق من نتائجك
المقدارnn
القيمة
عرض الحل

توجيه منهجي: المتماكبات: نفس الذرات بترتيب مختلف. ابدأ بالسلسلة الكربونية ثم غير موضع الذرات ذات التكافؤ 2 و 3 (O و N) مع احترام تكافؤ كل ذرة: C = 4 ، N = 3 ، O = 2 ، H = 1.

1)

n+(2n+1)+1+1=9⇒3n=6⇒n=2n + (2n + 1) + 1 + 1 = 9 \Rightarrow 3n = 6 \Rightarrow n = 2 الصيغة المجملة CX2HX5NO\ce{C2H5NO}.

2)

الأسيتاميد CH₃-CO-NH₂ (يسار) و N⁻ميثيل فورماميد H-CO-NH-CH₃ (يمين)

3)

الأسيتاميد: تمثيل لويس (يسار) وتمثيل كرام حول الكربون 1 (يمين)

أ)

تمثيل لويس في الشكل (يسار): زوجان حران على الأكسجين وزوج حر على الآزوت.

ب)

الكربون 1 مرتبط بأربع ذرات (ثلاث ذرات هيدروجين وذرة كربون) دون زوج حر: AX4AX_4، رباعي الوجوه. لو اعتبرنا الكربون الثاني (المرتبط بالأكسجين) مركزيا لوجدنا AX3AX_3: مثلثي مستو.

ج)

تمثيل كرام في الشكل (يمين).

4)

CX2HX2\ce{C2H2} (الأسيتيلين): رابطة ثلاثية بين ذرتي الكربون.

الأسيتيلين H-C≡C-H

CX2HX7N\ce{C2H7N}: متماكبان ممكنان، الإيثيل أمين وثنائي ميثيل أمين:

CH₃-CH₂-NH₂ (يسار) و CH₃-NH-CH₃ (يمين)

الصيغة المفصلة هي نفس الرسم دون الأزواج غير الرابطة.

5)
أ)

المثلث المملوء: رابطة أمام مستوى الورقة؛ المثلث المهشر: رابطة خلف مستوى الورقة.

ب)

إنه الميثانول CHX4O\ce{CH4O}، أي CHX3−OH\ce{CH3-OH}.

ج)

نعم مستقطب: الأكسجين أكثر كهروسلبية من الكربون ومن الهيدروجين، فالرابطتان C−O\ce{C-O} و O−H\ce{O-H} مستقطبتان، والجزيء غير متناظر.

د)

الجزيئات المستقطبة تذوب جيدا في الماء (مذيب مستقطب)، وترتبط فيما بينها بروابط بين جزيئية فتكون درجات غليانها مرتفعة نسبيا، وتنحرف في حقل كهربائي (خيط الماء ينجذب نحو مسطرة مشحونة).