الوحدة الثالثة كيمياء المادة علوم ثالث متوسط الفصل الاول

تطور النماذج الذرية:

• نموذج دالتون (1803): الذرة كرة صلبة مصمتة غير قابلة للتجزئة.
• نموذج طومسون (1897): اكتشف الإلكترون، واقترح نموذج “كعكة البرقوق” (كرة موجبة بداخلها إلكترونات سالبة).
• نموذج رذرفورد (1911): اكتشف النواة، واقترح أن الذرة معظمها فراغ، مع نواة صغيرة كثيفة موجبة الشحنة وإلكترونات تدور حولها.
• نموذج بور (1913): الإلكترونات تدور في مدارات محددة (مستويات طاقة).
• نموذج السحابة الإلكترونية (الحديث): الإلكترونات توجد في مناطق احتمال (سحب إلكترونية) وليس في مدارات محددة.

تجربة رذرفورد (Rutherford’s Gold Foil Experiment):

• قصف رقاقة ذهبية بجسيمات ألفا (موجبة الشحنة).
• معظم الجسيمات اخترقت الرقاقة، ولكن بعضها انحرف أو ارتد.
• الاستنتاج: الذرة معظمها فراغ، وهناك نواة صغيرة كثيفة موجبة الشحنة في المركز.

تمرين (مقارنة بين تجربة رذرفورد والنماذج السابقة):
ج: نموذج دالتون وطومسون أهملا وجود النواة، بينما أثبت رذرفورد وجود نواة صغيرة كثيفة وموجبة الشحنة.

تمرين (دور كل عالم في اكتشاف مكونات الذرة):

• طومسون ← اكتشف الإلكترونات.
• رذرفورد ← اكتشف النواة والبروتونات.
• شادويك ← اكتشف النيوترونات.

مكونات الذرة:

• البروتونات (Protons): جسيمات موجبة الشحنة، توجد في النواة، عددها يحدد العدد الذري.
• النيوترونات (Neutrons): جسيمات متعادلة الشحنة، توجد في النواة.
• الإلكترونات (Electrons): جسيمات سالبة الشحنة، تدور حول النواة.

المصطلحات الأساسية:

• العدد الذري (Atomic Number – Z): عدد البروتونات في نواة الذرة. (يرمز له بالرمز Z)
• عدد الكتلة (Mass Number – A): عدد البروتونات + عدد النيوترونات. (يرمز له بالرمز A)
• النظائر (Isotopes): ذرات نفس العنصر لها نفس عدد البروتونات ولكن تختلف في عدد النيوترونات.

القوة النووية القوية (Strong Nuclear Force):
قوة ربط قوية تعمل داخل النواة للتغلب على التنافر الكهربائي بين البروتونات وربط النواة معاً.

تمرين (حساب عدد النيوترونات):
عدد النيوترونات = عدد الكتلة – العدد الذري.
مثال: ذرة الكربون (C) عددها الذري 6، وعدد كتلتها 12، عدد النيوترونات = 12 – 6 = 6

تمرين (فهم النظائر):
الكلور له نظيران: Cl-35 و Cl-37. ما الفرق بينهما؟
ج: لهما نفس عدد البروتونات (17) ولكن يختلفان في عدد النيوترونات (18 و 20).

الجدول الدوري (Periodic Table):
هو جدول ينظم العناصر الكيميائية حسب أعدادها الذرية وخواصها المتشابهة.

ترتيب الجدول الدوري:

• الدورات (Periods): الصفوف الأفقية (7 دورات)، عناصرها تختلف في خواصها.
• المجموعات (Groups): الأعمدة الرأسية (18 مجموعة)، عناصرها متشابهة في خواصها.

تصنيف العناصر في الجدول الدوري:

• الفلزات (Metals): لامعة، موصلة جيدة للحرارة والكهرباء، قابلة للطرق والسحب (مثل: الحديد، الذهب، الألومنيوم).
• اللافلزات (Nonmetals): غير لامعة، رديئة التوصيل، هشة (مثل: الأكسجين، الكربون، النيتروجين).
• أشباه الفلزات (Metalloids): لها خواص بين الفلزات واللافلزات (مثل: السيليكون، الجرمانيوم).

الغازات النبيلة (Noble Gases):
(المجموعة 18) عناصر خاملة، لا تتفاعل كيميائياً لأن مستويات طاقتها ممتلئة بالإلكترونات (هيليوم، نيون، أرغون).

تمرين (تحديد موقع العنصر في الجدول الدوري):
عنصر عدده الذري 11 (صوديوم):

• الدورة: 3
• المجموعة: 1 (الفلزات القلوية)

تمرين (مميزات الغازات النبيلة):
ج: خاملة كيميائياً ولا تتفاعل، لأن مستويات الطاقة الخارجية ممتلئة بالإلكترونات (ثمانية إلكترونات ما عدا الهيليوم).

تجربة: الكشف عن العناصر باستخدام لهب الموقد
الخطوات: تغمس سلك بلاتين في محلول ملحي ثم توضع في لهب الموقد.
الملاحظة: يعطي كل عنصر لوناً مميزاً للهب (الصوديوم أصفر، البوتاسيوم بنفسجي، النحاس أخضر).
الاستنتاج: يمكن استخدام اختبار اللهب للتعرف على العناصر بناءً على الألوان المميزة.

✅ نموذج الإجابات:

س1: ما مكونات الذرة؟
ج: بروتونات (موجبة)، نيوترونات (متعددة)، إلكترونات (سالبة).

س2: كيف يحسب عدد النيوترونات في نواة الذرة؟
ج: عدد الكتلة – العدد الذري.

س3: ما الفرق بين العدد الذري وعدد الكتلة؟
ج: العدد الذري عدد البروتونات، وعدد الكتلة مجموع البروتونات والنيوترونات.

س4: اذكر خصائص الفلزات واللافلزات.
ج: الفلزات: لامعة، موصلة، قابلة للطرق. اللافلزات: غير لامعة، رديئة التوصيل، هشة.

✅ نموذج الإجابات (اختيار من متعدد):

1. من اكتشف وجود النواة في الذرة؟
(أ) دالتون (ب) طومسون (ج) رذرفورد (د) بور
ج: (ج) رذرفورد

2. العدد الذري للصوديوم هو 11 وعدد كتلته 23، فعدد النيوترونات هو:
(أ) 11 (ب) 12 (ج) 23 (د) 34
ج: (ب) 12

3. أي المجموعات التالية تسمى الغازات النبيلة؟
(أ) 1 (ب) 2 (ج) 17 (د) 18
ج: (د) 18

مستويات الطاقة (Energy Levels):
الإلكترونات توجد في مستويات طاقة محددة حول النواة. المستوى الأول يتسع لـ 2 إلكترون، والثاني لـ 8 إلكترونات، وهكذا.

تمثيل لويس النقطي (Lewis Dot Structure):
طريقة لتمثيل إلكترونات التكافؤ (الإلكترونات في المستوى الخارجي) باستخدام النقاط حول رمز العنصر.

قاعدة الثمانية (Octet Rule):
تميل الذرات إلى اكتساب أو فقد أو مشاركة الإلكترونات للوصول إلى حالة الاستقرار بوجود 8 إلكترونات في المستوى الخارجي (مثل الغازات النبيلة).

تمرين (رسم تمثيل لويس لذرات عناصر مختلفة):

• الأكسجين (O): 6 إلكترونات تكافؤ ← •O• (مع 6 نقاط حول الرمز)
• الصوديوم (Na): 1 إلكترون تكافؤ ← Na•
• الكلور (Cl): 7 إلكترونات تكافؤ ← •Cl• (مع 7 نقاط)

الرابطة الأيونية (Ionic Bond):
تنتقل الإلكترونات من ذرة فلز إلى ذرة لافلز لتكوين أيونات موجبة (كاتيونات) وأيونات سالبة (أنيونات). (مثل: NaCl)

الرابطة التساهمية (Covalent Bond):
تشارك الذرات في الإلكترونات بدلاً من نقلها. تحدث بين اللافلزات. (مثل: H₂O، CO₂، Cl₂)

• رابطة تساهمية أحادية (مشاركة زوج واحد من الإلكترونات).
• رابطة تساهمية مزدوجة (مشاركة زوجين من الإلكترونات).
• رابطة تساهمية ثلاثية (مشاركة ثلاثة أزواج من الإلكترونات).

الرابطة الفلزية (Metallic Bond):
تتشارك الإلكترونات الحرة بين ذرات الفلز (بحر من الإلكترونات المحصورة بين الذرات).

تمرين (تحديد نوع الرابطة في مركبات):

• NaCl (كلوريد الصوديوم) ← رابطة أيونية
• H₂O (الماء) ← رابطة تساهمية
• Fe (الحديد) ← رابطة فلزية

المعادلة الكيميائية (Chemical Equation):
تمثيل رمزي للتفاعل الكيميائي، يظهر المتفاعلات (Materials) ← النواتج (Products).

قانون حفظ الكتلة (Law of Conservation of Mass):
“الكتلة لا تفنى ولا تستحدث من العدم، بل تتحول من شكل إلى آخر”. يجب أن يكون عدد ذرات كل عنصر متساوياً في طرفي المعادلة.

أنواع التفاعلات الكيميائية:

• تفاعل اتحاد (Synthesis): A + B → AB
• تفاعل تحلل (Decomposition): AB → A + B
• تفاعل استبدال فردي (Single Replacement): A + BC → AC + B
• تفاعل استبدال مزدوج (Double Replacement): AB + CD → AD + CB
• تفاعل احتراق (Combustion): مادة + O₂ ← CO₂ + H₂O

تمرين (موازنة المعادلات الكيميائية):
وازن المعادلة: H₂ + O₂ → H₂O
ج: 2H₂ + O₂ → 2H₂O (2 ذرات هيدروجين في كل طرف، 2 ذرة أكسجين في كل طرف)

تمرين إضافي في موازنة المعادلات:
وازن: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
ج: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

طاقة التنشيط (Activation Energy):
الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل الكيميائي.

العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي:

• الحرارة: زيادة الحرارة تزيد سرعة التفاعل.
• التركيز: زيادة تركيز المتفاعلات تزيد سرعة التفاعل.
• مساحة السطح: زيادة مساحة السطح (تجزئة المادة) تزيد سرعة التفاعل.
• المحفزات (Catalysts): مواد تزيد سرعة التفاعل دون أن تستهلك فيه (مثل الإنزيمات).
• طبيعة المتفاعلات: المواد الأيونية تتفاعل أسرع من المواد التساهمية.

تمرين (شرح لماذا يفسد الطعام أسرع خارج الثلاجة):
ج: درجة الحرارة المرتفعة خارج الثلاجة تزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية والإنزيمية التي تسبب فساد الطعام، بينما درجة الحرارة المنخفضة داخل الثلاجة تبطئ هذه التفاعلات.

تمرين (العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل):
كيف يمكن زيادة سرعة إذابة مكعب السكر في الماء؟
ج:

• سحق مكعب السكر (زيادة مساحة السطح).
• تسخين الماء (زيادة درجة الحرارة).
• تحريك الماء.

تجربة: تأثير درجة الحرارة على سرعة ذوبان القرص الفوار
الخطوات: ضع قرصين فوارين في ماء بارد وآخر في ماء ساخن ولاحظ.
الملاحظة: القرص في الماء الساخن يذوب أسرع منه في الماء البارد.
الاستنتاج: زيادة درجة الحرارة تزيد من سرعة التفاعل الكيميائي.

✅ نموذج الإجابات:

س1: ما الفرق بين الرابطة الأيونية والرابطة التساهمية؟
ج: الأيونية: فقد وكسب الإلكترونات، بين الفلز واللافلز. التساهمية: مشاركة الإلكترونات، بين اللافلزات.

س2: اذكر قانون حفظ الكتلة.
ج: الكتلة لا تفنى ولا تستحدث، بل تتحول من شكل إلى آخر.

س3: وازن المعادلة: Al + O₂ → Al₂O₃
ج: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

س4: اذكر ثلاثة عوامل تزيد سرعة التفاعل الكيميائي.
ج: زيادة درجة الحرارة، زيادة التركيز، زيادة مساحة السطح، إضافة محفز.

✅ نموذج الإجابات (اختيار من متعدد):

1. أي المركبات التالية يرتبط برابطة أيونية؟
(أ) H₂O (ب) NaCl (ج) CO₂ (د) CH₄
ج: (ب) NaCl

2. عدد إلكترونات التكافؤ للنيتروجين (العدد الذري 7) هو:
(أ) 2 (ب) 3 (ج) 5 (د) 7
ج: (ج) 5

3. عند موازنة المعادلة CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O، فإن معامل O₂ هو:
(أ) 1 (ب) 2 (ج) 3 (د) 4
ج: (ب) 2

4. المادة التي تزيد من سرعة التفاعل دون أن تستهلك فيه تسمى:
(أ) مثبط (ب) محفز (ج) ناتج (د) متفاعل
ج: (ب) محفز