الكيمياء وتحولات المادة

واحدة هي الماء ، الهواء ، التراب ،والنار. وأن سبب الاختلاف فيما بينها يعود إلى
اختلاف نسب وجود هذه العناصر في تركيبها ، فلذلك  وحسب رأيهم  لو تم
التوصل إلى تحليل أي معدن إلى عناصره الأساسية ، وإعادة تركيبه من جديد
بنسب ملائمة لنسب أي معدن آخر كالذهب والفضة مث ً لا، لتم الحصول على هذا
المعدن. لذا تخيلوا أنه يمكن تحويل المعادن العادية مثل الحديد و الرصاص إلى
معادن ثمينة كالذهب والفضة بواسطة مادة ثالثة سميت حجر الإكسيرأو " حجر
الفلاسفة " .
2  تحضير أكسير الحياة ، وهو دواء يراد منه علاج كل ما يصيب الإنسان
من آفات وأمراض ، ويعمل على إطالة الحياة والخلود و القضاء على الموت .
فعلم الكيمياء  كما نرى  قد مر بحقبة من الزمن سادتها الخرافات والشعوذة
والسحر والتنجيم ،ولم يكن هذا العلم ذا قيمة كبيرة تذكر، لأن العاملين في هذا
المجال اكتفوا بالفرضيات والتحليلات الفلسفية.
وعندما فتح العرب الإسكندرية عام 642 ميلادية أسهموا بقدرٍ موفور في تطوير
الكيمياء ، حيث يعتبرون أول من اشتغل بالكيمياء كعلم له قواعده وقوانينه، وطبقوا
إنتاجهم في ميدان الصيدلة بصفة خاصة ، وبرز منهم كثيرون مثل: جابر بن حيان،
وأبو بكر الرازي وغيرهم ، وترجمت أعمالهم إلى اللغات الأوروبية في العصور
الوسطى، وسمع الأوروبيون لأول مرة عن التجارب المقننة، وعن استخدام الميزان
وعن المنهج العلمي، وعن ابتكار الأنبيق المستخدم في التقطير والتصعيد ، كما
وصف العلماء العرب في كتبهم ورسائلهم أصنافا متعددة من الأدوات المخبرية التي
ابتكروها، كما وصفوا عشرات من العمليات الكيميائية مثل: التحليل والتركيب
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
6
والتنقية والتقطير. كما قاموا بتحضير الأحماض المعدنية. و استمرت أصول
الكيمياء العربية مرجعًا للغرب إبان القرون الوسطى وانتقلت ترجمات أعمالهم إلى
أوروبا في القرن الثاني عشر الميلادي، والتي اشتهرت بعد أن وصل الفتح العربي
إلى الأندلس سنة( 711 م) . وقد تقدم علم الكيمياء بعد ذلك تقدما كبيرا، وأسهمت
الكيمياء في كثير من المجالات. فازدهرت صناعة الأدوية والأصباغ ، وصناعة
المبيدات ، وابتكرت الألياف الصناعية ، وغيرها من المركبات التي حسنت معيشة
البشرية ، وأدت إلى بلوغ المستوى الحضاري الذي نعرفه اليوم .
2  مفهوم التحول الكيميائي :
تتزايد أهمية الكيمياء يومًا بعد يوم ، وتثبت التجارب العلمية الحديثة أن الحياة
عبارة عن عمليات كيميائية معقدّة ، كما ثبت أن الوراثة وليدة للتفاعلات الكيميائية.
بل لعل الكواكب والأرض تكونت نتيجة لعمليات كيميائية مستمرة، كما أن
التغييرات التي تطرأ على الكون هي في كثير من الحالات ذات طبيعة كيميائية.
فلم تعد الكيمياء تعني تلك الخرافات التي مفادها تحويل المعادن العادية إلى معادن
ثمينة و إنما أصبحت الكيمياء علما يهتم بدراسة تركيب المادة والتحولات التي
تحدث لها والطاقة المصاحبة لهذه التحولات .
وقبل أن نخوض في الموضوع ينبغي الإشارة إلى أن المادة تخضع لنوعين من
التحولات ، تحول لا تتغير فيه طبيعة المادة كتبخر الماء أو تحوله إلى جليد،
ويسمى تحولا فيزيائيا. وتحول يؤدي إلى تغير طبيعة المادة كاحتراق ورقة أو
اشتعال الغاز الطبيعي أثناء استعماله للطهي أو التحليل الكهربائي للماء أو غير
ذلك، ويسمى تحولا كيميائيا.
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
7
تجربة  1  : احتراق الميثان
يستعمل ، ( gaz de ville ) الميثان ،وهو يدخل بنسبة كبيرة في تركيب غاز المدينة
و هو غاز طبيعي تزخر به CH في المواقد للطهي و التدفئة . صيغته الجزيئية 4
بلادنا .
نحقق التجربة الموافقة للتركيب التجريبي التالي :
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
8
الملاحظات :
( gaz de ville ) بعد مدة قصيرة من اشتعال الموقد المغذى بغاز الميثان
نلاحظ ما يلي :
 الجدران الداخلية للقمع تتغطى ببخار الماء .
 تعكر ماء الجير .
التفسير :
الموجود في الهواء ) ) O يحترق غاز الميثان في وجود غاز ثنائي الأوكسجين 2
هو المسؤول عن تعكر ماء الجير ) . ) CO ليتشكل بخار الماء و غاز الفحم 2
تجربة  2  : احتراق البوتان
المستعملة ( butagaz ) البوتان غاز ينتج عن تقطير البترول و نجده في القارورات
للتدفئة و الطهي في حالة عدم وجود غاز المدينة.
كما يوجد على شكل سائل في الولاعات.
. C4H الصيغة الجزيئية للبوتان 10
الأدوات و المواد المستعملة :
 ولاعة .
 وعاء زجاجي .
 ماء الجير .
خطوات التجربة :
1  نوقد الولاعة ثم نقرب اللهب من فوهة الأنبوب الزجاجي
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
9
2  نضيف للوعاء ماء الجير
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
10
الملاحظات :
 تشكل بخار الماء على الجدران الداخلية للوعاء.
 تعكر ماء الجير
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
11
التفسير :
احترق البوتان بواسطة أوكسجين الهواء و نتج عن ذلك كل من بخار الماء
و غاز الفحم ( غاز ثاني أكسيد الكربون ).
نتيجة :
من خلال هاتين التجربتين يمكن القول بأنه خلال احتراق الميثان ( أو البوتان )
بوجود وفرة من أكسجين الهواء، حدث تحول كيميائي للمادة حيث اختفت أجسام
( ميثان و ثنائي الأوكسجين ) و ( بوتان و ثنائي الأوكسجين ) لتتحول إلى أجسام
أخرى ( غاز الفحم و بخار الماء ).
تسمى الأجسام المختفية متفاعلات و تسمى الأجسام المتشكلة نواتج.
ملاحظة:
لعلك لاحظت أن القدر المستعمل للطهي باستعمال غاز الميثان أو غاز البوتان قد
يطلى أسفله أحيانا بطبقة سوداء من الفحم، والفحم في هذه الحالة أحد نواتج التحول
الكيميائي الحادث . يحدث ذلك عندما يكون ضبط الموقد لا يسمح بمرور كمية
كافية من الهواء (يعني كمية كافية من الأكسجين) ، ويبدو ذلك جليا في لون اللهب
المصفر، بدل أن يكون أزرق باهت. في التجربة الأولى يلخص التحول كما يلي :
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
12
و نعبر عن ذلك بالكتابة التالية :
تطبيق :
-1 إن احتراق البوتان هو تفاعل كيميائي بين هذا الأخير وأكسجين الهواء، وينتج
عن ذلك ..........و ...........
2  أكمل الجدول الموالي :
3  صحح الخطأ إن وجد فيما يلي :
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
13
الجواب :
- 1 إن احتراق البوتان هو تفاعل كيميائي بين هذا الأخير وأكسجين الهواء وينتج
عن ذلك ثنائي أكسيد الكربون و الماء.
2
3  الكتابة خاطئة و الصواب هو :
تعاريف :
1  الجملة الكيميائية :
يطلق اسم "جملة كيميائية" على كل مزيج من أنواع كيميائية .
مثال : غاز الميثان و غاز ثنائي الأوكسجين جملة كيميائية ابتدائية .
كما أن غاز ثنائي أكسيد الفحم وبخار الماء جملة كيميائية نهائية.
توصف الجملة الكيميائية من الناحية العيانية ( الماكروسكوبية ) بتوضيح :
- طبيعة الأنواع الموجودة في الجملة .
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
14
( s ) و إن كانت صلبة ( g) - حالتها الفيزيائية فإن كانت غازية
. ( aq ) أما إن كانت مميهة ، ( ℓ ) و إن كانت سائلة
- اللون .
- درجة الحرارة و الضغط أحيانا ( حالة ظهور غازات ناتجة )
2  التحول الكيميائي :
لاحظنا عند احتراق الميثان بوجود ثنائي الأكسجين اختفاء كل من الميثان
والأكسجين وظهور ناتجين جديدين هما ثاني أكسيد الكربون وبخار المار اللذان
يختلفان تماما عن الغازين المتفاعلين. وقد وصفنا التحول الحادث بالتحول الكيميائي
فالتحول الكيميائي إذن هو تطور الجملة الكيميائية الملاحظ على المستوى العياني ،
فنقول إنه حدث تحول كيميائي كلما نتج نوع كيميائي جديد أو كلما اختفى نوع
كيميائي .
يمتاز التحول الكيميائي بثلاث مراحل :
- مرحلة المزج ( التحضير )
- مرحلة حدوث التحول و من خلالها تختفي المتفاعلات و تظهر النواتج
- مرحلة توقف التحول و تحصل بمجرد الاختفاء الكلي لأحد المتفاعلات ،
حتى لو تبقى متفاعلات أخرى .
2  1 نمذجة التحول الكيميائي :
 النماذج الذرية و الجزيئية : Ι
لقد رأينا أنه خلال أي تحول كيميائي تختفي أجسام و تظهر أخرى، و لتفسير
هذه الظاهرة على المستوى المجهري نعتمد على النماذج الذرية والجزيئية
إذ تمثل ذرة كل عنصر كيميائي بكرية صغيرة وعادة ما يكون لكل كرية لون
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
15
مميز خاص. و يختلف حجم هذه الكرية من ذرة لأخرى حسب كتلها الذرية و
يرمز اختصارا لكل ذرة بحرف من حروف تسميتها ( باللغة الانجليزية أو اللاتينية)
( Majuscule ) و أحيانا بحرفين ، حيث يكتب الحرف الأول بالخط الكبير
: مثال 1
: مثال 2
الكبريت الهليوم الكلور الكربون الأوكسجين الهيدروجين العنصر
رمزه H O C Cl He S
ملاحظة : يرمز لبعض العناصر حسب تسميتها اللاتينية أو الفرنسية أو الإغريقية:
التنغستن الصوديوم الزئبق العنصر
تسميته بالانجليزية mercury sodium tungsten
تسميته باللاتينية hydrargurum Natrium wolfram
رمزه Hg Na W
2 ثانوي آداب وفلسفة العلوم الفيزيائية الارسال 1
16
أما الجزيء فهو عبارة عن ارتباط أكثر من ذرة ببعضها البعض و يمتاز كل
جزيء بصيغة كيميائية تسمى الصيغة الجزيئية والتي تعبر عن نوع و عدد
الذرات المشكلة للجزيء .
و نميز الجزيء البسيط ( الذرات متماثلة ) و الجزيء المركب ( الذرات مختلفة )
مثال :
تطبيق : أكمل الجدول الموالي :
غاز كلور الهيدروجين غاز الأستلين ؟ الجزيء
صيغته Cl2 ؟ HCl
؟ ؟ ؟ عدد ذراته
؟ ؟ النموذج الجزيئي
البوتان الميثان غاز الفحم الماء ثنائي
الأوكسجين
ثنائي
الهيدروجين الجزيء
صيغته H2 O2 H2O CO2 CH4 C4H10
4 C
10 H
1 C
4 H
1 C
2 O
2 H
1 O
2 H 2 O
عدد
ذراته
مركب مركب مركب مركب بسيط بسيط
بسيط
أو