الوحدة الأولى - مراجعة شاملة: تحديد مواقع العناصر ومعادلات الخواص الكيميائية وحسابات فولتامتر هوفمان
تمثل هذه المراجعة الشاملة منصة التتويج المعرفي للوحدة الأولى في مادة العلوم للصف الثاني الإعدادي، حيث تركز على صقل مهارات الربط والتحليل واستنتاج مواقع العناصر وأعدادها الذرية في الجدول الدوري الحديث. ويتدرب الطالب من خلالها على حل المسائل المعقدة في تحديد مواضع العناصر الغامضة، واستنتاج أعدادها الذرية بمعلومية الدورة والمجموعة، وكتابة وموازنة المعادلات الكيميائية المعبرة عن تفاعلات الأكاسيد والأقلاء والهالوجينات مع الأحماض والماء. كما تستعرض المراجعة أهم المقارنات العلمية بين الفئات s و p و d، وحسابات حجوم الغازات المتصاعدة في فولتامتر هوفمان، والتطبيقات الصناعية لعناصر التكنولوجيا الحديثة، لضمان التفوق المطلق في الاختبارات الإلكترونية الشاملة وفق معايير التقييم الوطنية.
1. استراتيجيات استنتاج موقع وخواص العناصر
قواعد ذهبية لحل مسائل الجدول الدوري الحديث:
- رقم الدورة = عدد مستويات الطاقة الرئيسية المشغولة بالإلكترونات في الذرة.
- رقم المجموعة (التقليدي) = عدد إلكترونات مستوى الطاقة الخارجي (متبوعاً بالحرف A عدا الصفرية).
- عنصر في نفس الدورة يليه مباشرة: نزيد
1على عدده الذري. - عنصر في نفس المجموعة يليه مباشرة: نزيد
8على عدده الذري (أو2إذا كان يقع أسفل الهيليوم).
2. مجمع المعادلات الكيميائية للوحدة الأولى
| التفاعل | المعادلة الرمزية الموزونة | الملاحظات والشروط |
|---|---|---|
| تفاعل المغنيسيوم مع الحمض | Mg + 2HCl ➔ MgCl₂ + H₂ ↑ | تصاعد غاز يشتعل بفرقعة |
| احتراق المغنيسيوم | 2Mg + O₂ ➔(حرارة)➔ 2MgO | تكون مسحوق أبيض (أكسيد قاعدي) |
| ذوبان أكسيد المغنيسيوم | MgO + H₂O ➔ Mg(OH)₂ | محلول قلوي يزرق عباد الشمس |
| احتراق الكربون | C + O₂ ➔(حرارة)➔ CO₂ | تكون غاز حامضي |
| ذوبان ثاني أكسيد الكربون | CO₂ + H₂O ➔ H₂CO₃ | حمض الكربونيك يحمر عباد الشمس |
| تفاعل الصوديوم مع الماء | 2Na + 2H₂O ➔ 2NaOH + H₂ ↑ | تفاعل طارد للحرارة يشتعل بفرقعة |
| إحلال الكلور محل البروم | Cl₂ + 2KBr ➔ 2KCl + Br₂ | الكلور أنشط من البروم |
| التحليل الكهربي للماء | 2H₂O ➔(كهرباء/حمض)➔ 2H₂ ↑ + O₂ ↑ | الهيدروجين (مهبط) ضعف الأكسجين (مصعد) |
3. خريطة المقارنات الشاملة للمجموعات والفئات
| وجه المقارنة | الأقلاء (1A) | الهالوجينات (7A) | الغازات الخاملة (18) |
|---|---|---|---|
| الفئة | الفئة s (أقصى اليسار) | الفئة p (أقصى اليمين) | الفئة p (أقصى اليمين) |
| التكافؤ | أحادي (+1) | أحادي (-1) | صفر |
| إلكترونات التكافؤ | 1 إلكترون | 7 إلكترونات | 8 إلكترونات (الهيليوم 2) |
| النشاط الكيميائي | فلزات شديدة النشاط تزداد بالنزول لأسفل | لافلزات شديدة النشاط تقل بالنزول لأسفل | خاملة كيميائياً تماماً |
| تركيب الجزيء | أحادي الذرة في الحالة الصلبة | ثنائي الذرة (Cl₂، Br₂، I₂) | أحادي الذرة الغازية |
تمرين 1: مسألة عناصر متتالية
المسألة: عنصر X يقع في الدورة الثانية والمجموعة 4A. أوجد: (أ) عدده الذري | (ب) العدد الذري لعنصر Y يليه في نفس الدورة | (ج) العدد الذري لعنصر Z يليه في نفس المجموعة.
• (أ) الدورة 2 ⇐ K=2, L=4 ⇐ العدد الذري لـ X = 2 + 4 = 6 (الكربون).
• (ب) Y يليه في نفس الدورة: نزيد 1 ⇐ 6 + 1 = 7 (النيتروجين).
• (ج) Z يليه في نفس المجموعة: نزيد مستوى كامل (8) ⇐ 6 + 8 = 14 (السيليكون).
تمرين 2: حسابات فولتامتر هوفمان الشاملة
المسألة: إذا كان مجموع حجمي الغازين المتصاعدين عند قطبي فولتامتر هوفمان 30 سم³، فاحسب حجم كل من غاز الأكسجين وغاز الهيدروجين.
• نسبة حجم الهيدروجين إلى الأكسجين = 2 : 1.
• مجموع الأجزاء = 2 + 1 = 3 أجزاء.
• قيمة الجزء الواحد (حجم الأكسجين عند المصعد) = 30 ÷ 3 = 10 سم³.
• حجم الهيدروجين عند المهبط = 2 × 10 = 20 سم³.
تمرين 3: تفاعل إحلال مركب
المسألة: هل يتفاعل البروم مع محلول يوديد البوتاسيوم؟ اكتب المعادلة إن وجد تفاعل مع التعليل.
• نعم يتفاعل؛ لأن البروم يسبق اليود في مجموعة الهالوجينات وهو أنشط منه كيميائياً.
• المعادلة: Br₂ + 2KI ➔ 2KBr + I₂.
تمرين 4: تمييز المحاليل مخبرياً
المسألة: كيف تميز عملياً بين محلول ناتج عن ذوبان أكسيد المغنيسيوم ومحلول ناتج عن ذوبان غاز ثاني أكسيد الكربون في الماء؟
• بإضافة قطرات من صبغة عباد الشمس البنفسجية إلى كل منهما:
• محلول أكسيد المغنيسيوم: يتلون باللون الأزرق (محلول قلوي هيدروكسيد المغنيسيوم).
• محلول ثاني أكسيد الكربون: يتلون باللون الأحمر (محلول حمضي حمض الكربونيك).
تمرين 5: سلوك أكسيد الألومنيوم
المسألة: اكتب معادلة لفظية توضح لماذا يعتبر أكسيد الألومنيوم Al₂O₃ أكسيداً متردداً.
• أكسيد ألومنيوم + حمض هيدروكلوريك ➔ ملح (كلوريد ألومنيوم) + ماء (يتصرف كأكسيد قاعدي).
• أكسيد ألومنيوم + هيدروكسيد صوديوم (قلوي) ➔ ملح (ألومينات صوديوم) + ماء (يتصرف كأكسيد حامضي).
تمرين 6: كثافة الجليد والماء عند 4°م
المسألة: فسر بيانياً: لماذا تكون كثافة الماء أعلى ما يمكن عند 4°م بينما تقل عند الصفر المئوي؟
• فوق 4°م يتصرف الماء كسائر السوائل ينكمش بالتبريد فتزيد كثافته حتى 4°م.
• دون 4°م تبدأ الروابط الهيدروجينية بتجميع الجزيئات في بلورات ثلج سداسية متباعدة فتحبس فراغات وتزيد الحجم فتنخفض الكثافة تدريجياً حتى الصفر.
تمرين 7: استنتاج العدد الذري لفلز قلوي
المسألة: فلز قلوي يقع في الدورة الثالثة، يتحد مع الكلور مكوناً ملحاً صيغته MCl. ما عدده الذري وما صيغة أكسيده؟
• فلز قلوي في الدورة 3 ⇐ K=2, L=8, M=1 ⇐ العدد الذري = 11 (الصوديوم).
• تكافؤ M أحادي وتكافؤ الأكسجين ثنائي ⇐ صيغة الأكسيد هي M₂O (أي Na₂O).
تمرين 8: استنتاج العدد الذري لهالوجين
المسألة: عنصر هالوجيني يقع في الدورة الثانية، احسب عدده الذري واكتب صيغة جزيئه في حالته الحرة.
• هالوجين (7A) في الدورة 2 ⇐ مستويان طاقة K=2, L=7 ⇐ العدد الذري = 2 + 7 = 9 (الفلور).
• صيغة جزيئه: جزيء ثنائي الذرة F₂.
اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:
اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً: