القائمة الرئيسية

الوحدة الأولى - الدرس 4: تدرج خواص العناصر والجدول الدوري الحديث

جدول مندليف وموزلي والجدول الدوري الحديث، وتدرج الحجم الذري والسالبية الكهربية والفلزية - شرح تفاعلي شامل مدعوم بالنطق الصوتي وبنك أسئلة تقييمي فوري.

34 مشاهدة آخر تحديث: 18 أكتوبر 2026
الوحدة الأولى - الدرس 4: تدرج خواص العناصر والجدول الدوري الحديث
المحطة 1 من 5 فكّر واستعد: انطلاقة التعلم والأهداف
العلوم - الصف الثاني الإعدادي الوحدة الأولى: دورية العناصر وخواصها

الوحدة الأولى - الدرس 4: خواص الماء والروابط الهيدروجينية وشذوذ الكثافة والتحليل الكهربي للماء بجهاز فولتامتر هوفمان

انقر على أي جملة للاستماع إليها مباشرة 👆

يُعد الماء سائل الحياة والركيزة البيئية العظمى لاستمرار الكائنات الحية على كوكب الأرض، وهو ينفرد بخصائص كيميائية وفيزيائية شاذة تميزه عن كافة السوائل الكيميائية المعروفة. ويرجع هذا السلوك الفريد إلى تركيب جزيء الماء التساهمي القطبي، والزاوية الهندسية المميزة بين رابطتيه والبالغة مائة وأربع درجات ونصف، والتي تفسح المجال لنشوء الروابط الهيدروجينية كقوى تجاذب إلكتروستاتيكي ضعيفة تجمع بين جزيئاته مسببة ارتفاع درجتي الغليان والتجمد. كما تتجلى معجزة شذوذ كثافة الماء في انخفاضها دون درجة أربع درجات مئوية بتكوين بلورات الثلج السداسية الفراغية ليطفو الجليد حافظاً الحياة البحرية القطبية، وصولاً إلى تحليله كهربياً بجهاز فولتامتر هوفمان إلى عنصريه الأوليين الهيدروجين والأكسجين وفق المنهج الوزاري المعتمد.

المحطة 2 شرح الدرس والمفاهيم الأساسية

1. تركيب جزيء الماء والرابطة الهيدروجينية

يتكون جزيء الماء H₂O من ارتباط ذرة أكسجين بذرتي هيدروجين برابطتين تساهميتين أحاديتين الزاوية بينهما 104.5°:

الرابطة الهيدروجينية: تجاذب إلكتروستاتيكي ضعيف ينشأ بين جزيئات المركبات القطبية
  • سبب نشأتها: كبر قيمة السالبية الكهربية لذرة الأكسجين (3.5) مقارنة بذرة الهيدروجين (2.1).
  • المقارنة بالقوة: الرابطة الهيدروجينية أضعف بكثير من الرابطة التساهمية، ولكنها مسؤولة عن شذوذ جميع خواص الماء الفيزيائية.

2. شذوذ كثافة الماء ودرجات التحول

الخواص الفيزيائية الفريدة للماء الناتج عن الروابط الهيدروجينية:

  • ارتفاع درجتي الغليان والتجمد: يغلي الماء النقي عند 100°م ويتجمد عند صفر°م في الضغط الجوي المعتاد (بينما مركبات H₂S المشابهة تغلي في درجات سالبة).
  • مذيب قطبي عام: يذيب معظم المركبات الأيونية كملح الطعام، وبعض المركبات التساهمية كالسكر لقدرته على تكوين روابط هيدروجينية معه.
  • شذوذ الكثافة عند التجمد: تقل كثافة الماء عند انخفاض درجة حرارته عن 4°م؛ حيث تتجمع الجزيئات بروابط هيدروجينية مكونة بلورات ثلج سداسية الشكل كبيرة الحجم بينها الكثير من الفراغات، فيزداد الحجم وتقل الكثافة ويطفو الثلج فوق السطح، مما يحافظ على حياة الكائنات المائية في القطبين.

3. التحليل الكهربي للماء وجهاز فولتامتر هوفمان

الماء النقي رديء التوصيل للكهرباء، لذا يُحمض بإضافة قطرات من حمض الكبريتيك المخفف أو كربونات الصوديوم ليصبح موصلاً للتيار:

القطبالشحنة الكهربيةالغاز المتصاعدالكشف المخبرينسبة الحجم الناتجة
المهبط (Cathode)القطب السالب (-)غاز الهيدروجين (H₂)يشتعل بفرقعة عند تقريب شظية مشتعلةضعف حجم الأكسجين (2 حجم)
المصعد (Anode)القطب الموجب (+)غاز الأكسجين (O₂)يزداد توهج الشظية المشتعلةنصف حجم الهيدروجين (1 حجم)
معادلة التحليل الكهربي للماء: 2H₂O ➔(تحليل كهربي محمص)➔ 2H₂ ↑ (مهبط) + O₂ ↑ (مصعد)

النسبة الحجمية: حجم غاز الهيدروجين المتصاعد عند المهبط = 2 × حجم غاز الأكسجين المتصاعد عند المصعد (2 : 1).

المحطة 3 التطبيقات والأنشطة العملية
تمرين 1: حساب حجم الغاز في فولتامتر هوفمان

المسألة: عند تحليل كمية من الماء كهربياً، كان حجم الغاز المتصاعد عند المصعد 10 سم³. احسب حجم الغاز المتصاعد عند المهبط واذكر اسمه.

خطوات الحل:
• الغاز المتصاعد عند المصعد هو غاز الأكسجين O₂ (10 سم³).
• الغاز المتصاعد عند المهبط هو غاز الهيدروجين H₂.
• حجم الهيدروجين = 2 × حجم الأكسجين = 2 × 10 = 20 سم³.
تمرين 2: علل ذوبان السكر في الماء رغم أنه تساهمي

المسألة: علل: يذوب السكر في الماء بالرغم من أنه من المركبات التساهمية.

خطوات الحل:
• لأن جزيئات السكر تحتوي على مجموعات هيدروكسيل قطبية تستطيع تكوين روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء القطبية.
تمرين 3: علل انفجار زجاجات المياه المغلقة في الفريزر

المسألة: علل: تنفجر زجاجة مياه ممتلئة تماماً ومغلقة بإحكام عند وضعها في مجمد الثلاجة (الفريزر).

خطوات الحل:
• لشذوذ كثافة الماء، حيث يزداد حجم الماء عند تجمده وتحوله إلى جليد دون 4°م، فتضغط الزيادة في الحجم على جدران الزجاجة المغلقة فتنفجر.
تمرين 4: دور الروابط الهيدروجينية في غليان الماء

المسألة: علل: ارتفاع درجة غليان الماء (100°م) مقارنة بمركب كبريتيد الهيدروجين H₂S (-61°م).

خطوات الحل:
• لوجود الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء والتي تستهلك طاقة حرارية كبيرة لتكسيرها عند الغليان، بينما تنعدم هذه الروابط بين جزيئات H₂S.
تمرين 5: أثر الماء النقي على عباد الشمس

المسألة: ما أثر الماء النقي على ورقتي عباد الشمس الحمراء والزرقاء، ولماذا؟

خطوات الحل:
• متعادل التأثير (لا يتغير لون أي منهما)؛ لأن الماء النقي عند تأينه يعطي أعداداً متساوية من أيونات الهيدروجين الموجبة H⁺ وأيونات الهيدروكسيد السالبة OH⁻.
تمرين 6: بلورات الثلج السداسية

المسألة: صف شكل بلورات الثلج وكيف تؤثر على كثافة الجليد.

خطوات الحل:
• تتجمع الجزيئات بروابط هيدروجينية في شكل بلورات سداسية الشكل كبيرة الحجم تحتوي بينها الكثير من الفراغات الهوائية، فيزداد الحجم الكلي وتقل الكثافة فيطفو الثلج فوق الماء.
تمرين 7: لماذا يحمض الماء قبل التحليل الكهربي

المسألة: علل: إضافة قطرات من حمض الكبريتيك المخفف إلى الماء النقي في جهاز فولتامتر هوفمان.

خطوات الحل:
• لأن الماء النقي رديء التوصيل للتيار الكهربائي، وتساعد إضافة الحمض على تأينه وجعله موصلاً جيداً للكهرباء لإتمام عملية التحليل.
تمرين 8: درجة الحرارة التي تكون عندها كثافة الماء أقصى ما يمكن

المسألة: حدد درجة الحرارة التي تكون عندها كثافة الماء أكبر ما يمكن وقيمتها.

خطوات الحل:
• تكون كثافة الماء أكبر ما يمكن عند 4 درجات مئوية (+4°م) وقيمتها 1 جم/سم³، وتبدأ بالتناقص إذا انخفضت الحرارة عن ذلك.
المحطة 4 قاموس المفردات والمصطلحات الناطق

اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:

الرابطة الهيدروجينية في الماء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تجاذب إلكتروستاتيكي ضعيف ينشأ بين ذرة هيدروجين في جزيء وذرة أكسجين في جزيء مجاور
💡 إضاءة وتوضيح: Hydrogen Bond
جهاز فولتامتر هوفمان
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
جهاز مخبري يُستخدم في التحليل الكهربي للماء إلى عنصري الهيدروجين والأكسجين
💡 إضاءة وتوضيح: Hofmann Voltameter
المهبط (القطب السالب)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
القطب الذي يتصاعد عنده غاز الهيدروجين بنسبة حجمية ضعف الأكسجين
💡 إضاءة وتوضيح: Cathode (-)
المصعد (القطب الموجب)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
القطب الذي يتصاعد عنده غاز الأكسجين النقي ويزيد توهج الشظية المشتعلة
💡 إضاءة وتوضيح: Anode (+)
بلورات الثلج السداسية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
بنية بلورية سداسية الشكل متباعدة الجزيئات ينشئها الماء المتجمد دون 4°م
💡 إضاءة وتوضيح: Hexagonal Ice Crystals
شذوذ كثافة الماء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
انخفاض كثافة الماء عند تجمده وزيادة حجمه عكس جميع السوائل المعروفة
💡 إضاءة وتوضيح: Density Anomaly
المذيب القطبي العام
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
قدرة الماء الفائقة على إذابة معظم المركبات الأيونية وبعض التساهمية
💡 إضاءة وتوضيح: Universal Polar Solvent
متعادل التأثير
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
خاصية الماء النقي في عدم تغيير لون صبغة عباد الشمس لتساوي أيونات H⁺ و OH⁻
💡 إضاءة وتوضيح: Neutral pH (7.0)
زاوية جزيء الماء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
الزاوية الهندسية بين رابطتي O-H التساهميتين وتبلغ 104.5 درجات
💡 إضاءة وتوضيح: Bond Angle (104.5°)
أقصى كثافة للماء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
كثافة الماء عند درجة 4 درجات مئوية وتبلغ 1.0 جم/سم³
💡 إضاءة وتوضيح: Max Density at 4°C
التحليل الكهربي للماء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تفكيك جزيئات الماء كيميائياً بالتيار الكهربائي إلى هيدروجين وأكسجين
💡 إضاءة وتوضيح: Water Electrolysis
تأيين الماء
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تفكك جزيئات الماء المحدود إلى أيونات هيدروجين موجبة وأيونات هيدروكسيد سالبة
💡 إضاءة وتوضيح: Self-Ionization
حرارة التبخر النوعية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
كمية الطاقة الهائلة اللازمة لتحويل الماء إلى بخار بفعل تكسير الروابط الهيدروجينية
💡 إضاءة وتوضيح: Heat of Vaporization
حماية الأحياء المائية
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
طفو الجليد السطحي كعازل حراري يحمي المياه العميقة عند 4°م من التجمد
💡 إضاءة وتوضيح: Aquatic Life Preservation
المحطة 5 بنك الأسئلة والتقييم الذكي الفوري

اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً:

1 الرابطة بين جزيئات الماء وبعضها هي رابطة:
2 الزاوية بين الرابطتين التساهميتين في جزيء الماء تساوي:
3 عند التحليل الكهربي للماء المحمض في جهاز فولتامتر هوفمان يتصاعد غاز الهيدروجين عند:
4 إذا كان حجم غاز الأكسجين المتصاعد في فولتامتر هوفمان 8 سم³، فإن حجم غاز الهيدروجين يساوي:
5 تكون كثافة الماء أكبر ما يمكن عند درجة حرارة:
6 يرجع شذوذ خواص الماء الفيزيائية (كارتفاع غليانه وانخفاض كثافة جليده) إلى وجود:
7 تأثير الماء النقي على ورقتي عباد الشمس يكون:
8 بلورات الثلج التي تتكون عند تجمد الماء تتميز بأنها:
9 يذوب السكر في الماء بالرغم من أنه مركب تساهمي بسبب قدرته على تكوين:
10 الغاز الذي يزداد اشتعال الشظية المشتعلة عند تقريبه منه عند المصعد هو:
أحسنت يا بطل! اكتملت محطات الدرس بنجاح.

أكملت دراسة هذا الدرس؟

احفظ إنجازك الآن لإضافة 5 نقاط تميز إلى رصيدك وتسجيل الدرس في لوحة إحصائياتك!