فيديو الدرس: حفظ العناصر الكيمياء

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف حفظ العناصر أثناء التفاعلات الكيميائية.

١٧:٥٨

‏نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف حفظ العناصر أثناء التفاعلات الكيميائية. وسندرس الفرق بين العناصر والمركبات، ونتناول كيف يمكن تحويل العناصر والمركبات إلى مواد جديدة أثناء هذه التفاعلات. لكن قبل أن نناقش مفهوم حفظ العناصر، علينا أولًا تحديد ما العنصر.

العنصر مادة تتكون من نوع واحد من الذرات ولا يمكن تحليلها إلى أي شيء أبسط من خلال التفاعل الكيميائي. يوجد 118 عنصرًا معروفًا، ونظمت هذه العناصر في الجدول الدوري للعناصر. كل عنصر له مجموعة فريدة من الخواص الفيزيائية والكيميائية. ويمكن أن تكون العناصر فلزات، أو لا فلزات، أو أشباه فلزات. وقد توجد بصورة طبيعية أو تخلق اصطناعيًّا. وفي درجة حرارة الغرفة، قد توجد العناصر في صورة صلبة أو سائلة أو غازية. ويمكن أن تكون شديدة التفاعلية أو خاملة.

يوجد العديد من العناصر النقية التي قد نقابلها كل يوم. على سبيل المثال، الأكسجين الموجود في الهواء الذي نتنفسه عنصر. وبالمثل، النحاس الموجود في الأسلاك الكهربية، والألومنيوم الموجود في عبوات المشروبات الغازية، والكربون الموجود في الماس، والذهب الموجود في المصوغات، كلها عناصر. وعلى الرغم من أن العناصر يمكن أن توجد في صورتها النقية، فإن معظم المواد الكيميائية مركبات، مثل الماء والسكر.

المركب نوع مكون من ذرات عنصرين مختلفين أو أكثر متحدة كيميائيًّا. ويمكننا تمثيل أي مركب بصيغة كيميائية. والصيغة الكيميائية هي تعبير مكون من رموز كيميائية وقيم سفلية يمثل تركيب وحدة واحدة من المركب. على سبيل المثال، يتكون الجزيء الواحد، أو الوحدة الواحدة، من الماء من ذرتين من عنصر الهيدروجين وذرة من عنصر الأكسجين. ويمكن التعبير عنه بالصيغة الكيميائية ‪H2O‬‏. ويتكون جزيء السكر أو السكروز من 12 ذرة من عنصر الكربون، و 22 ذرة من عنصر الهيدروجين، و 11 ذرة من عنصر الأكسجين. ومن ثم، يمكن التعبير عنه بالصيغة الكيميائية ‪C12H22O11‬‏.

في كل مكان حولنا، تتحول العناصر والمركبات إلى مواد جديدة. فيمكن تحويل الماء والسكر والدقيق والخميرة إلى خبز. والأكسجين الذي نستنشقه يتحول إلى ثاني أكسيد الكربون خلال الزفير، والمسامير الحديدية المتروكة بالخارج تصدأ بمرور الوقت. في كل من هذه الأمثلة، يحدث تفاعل كيميائي أو عدة تفاعلات كيميائية.

التفاعل الكيميائي عملية تتغير فيها مادة أو أكثر إلى مادة جديدة أو أكثر. وهذه المواد الجديدة يكون لها تركيب وخواص مختلفة عن المواد الأصلية. لنتناول، على سبيل المثال، صدأ الحديد. الحديد فلز ذو لون فضي رمادي ينجذب إلى المغناطيس. لكن الصدأ، الذي يسمى أيضًا أكسيد الحديد الثلاثي، هو مادة ناعمة لونها برتقالي مائل إلى البني لا تنجذب إلى المغناطيس.

عن طريق فهم التفاعلات الكيميائية، يستطيع الكيميائيون دمج العناصر والمركبات لتكوين مواد ذات خواص جديدة. ولكن عند حدوث تفاعل كيميائي، يجب حفظ ذرات العناصر. هذا يعني أن ذرات العناصر لا يمكن أن تستحدث أو تفنى خلال التفاعل الكيميائي. وإنما تتحد الذرات مجددًا بترتيب مختلف. بعبارة أخرى، لا يمكن أن يظهر أي عنصر أو يختفي خلال التفاعل الكيميائي. على سبيل المثال، يمكن أن يتفاعل عنصرا الهيدروجين والأكسجين لإنتاج مركب الماء. وبما أنه يجب حفظ ذرات العناصر خلال هذا التفاعل، فلا بد أن يظهر عنصرا الهيدروجين والأكسجين على كلا جانبي سهم التفاعل. ولكن ذرات هذين العنصرين قد تتحد بترتيب مختلف. ولا يمكن أن ينتج هذا التفاعل الكيميائي فجأة عنصرًا لم يكن له وجود في المواد الابتدائية؛ إذ يعد هذا انتهاكًا لمفهوم حفظ العناصر.

لنلق نظرة أخرى على حفظ العناصر من خلال تناول سلسلة من التفاعلات التي تتضمن عنصر النحاس. في التفاعل الأول، يتفاعل النحاس مع حمض النيتريك لتكوين أيونات النحاس، وأيونات النيترات، وغاز ثاني أكسيد النيتروجين، والماء. إذا فحصنا جانبي سهم التفاعل، فسنرى أن عناصر النحاس، والهيدروجين، والنيتروجين، والأكسجين موجودة على كلا جانبي معادلة التفاعل. تظهر كل العناصر المذكورة في المواد الابتدائية والنواتج. إذن على الرغم من أن ذرات هذه العناصر اتحدت بطريقة مختلفة أثناء التفاعل، فإن العناصر ظلت محفوظة.

لنتناول الآن التفاعل الثاني. في هذا التفاعل، تتفاعل أيونات النحاس مع هيدروكسيد الصوديوم لإنتاج هيدروكسيد النحاس الثنائي الصلب وأيونات الصوديوم. وإذا فحصنا جانبي سهم التفاعل، فسنرى أن عناصر النحاس، والصوديوم، والأكسجين، والهيدروجين موجودة في كلا جانبي معادلة التفاعل. فتظهر كل العناصر المذكورة في المواد الابتدائية والنواتج. إذن ظلت العناصر محفوظة.

في التفاعل الثالث، يتحلل هيدروكسيد النحاس الثنائي إلى أكسيد النحاس الثنائي والماء. في هذا التفاعل، ظلت عناصر النحاس والأكسجين والهيدروجين محفوظة. وأخيرًا، في التفاعل الرابع، يتفاعل أكسيد النحاس الثنائي مع الكربون لإعادة تكوين فلز النحاس وإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون. في هذا التفاعل، ظلت عناصر النحاس والأكسجين والكربون محفوظة.

قبل أن نحل بعض الأسئلة، دعونا نتناول تفاعلًا كيميائيًّا آخر. البيوتان مركب يوجد عادة في صورة سائلة داخل القداحات. ويتكون من ذرات الكربون والهيدروجين. عند استخدام القداحة، يحترق البيوتان ويحدث تفاعل كيميائي. وبعد احتراق كل البيوتان، لا يتبقى أي شيء في القداحة. لذا، يمكننا افتراض أنه لم تتكون أي مادة جديدة. وقد نفترض أيضًا أن كلًّا من الكربون والهيدروجين في البيوتان قد فنيا. ولكن تفاعلًا كيميائيًّا حدث بالفعل. ومن ثم، لا بد أن مواد جديدة تكونت، ومفهوم حفظ العناصر تحقق. إذن ماذا حدث أثناء هذا التفاعل؟

عند احتراق البيوتان، يحدث تفاعل كيميائي بين البيوتان والأكسجين الموجود في الهواء. وتتحد عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين مجددًا لتكون غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، وهما ناتجان لا يمكننا رؤيتهما بالعين المجردة. إذن على الرغم من عدم تمكننا من رؤية كل المواد الابتدائية أو النواتج المتضمنة في هذا التفاعل، ينتج عن التفاعل مواد جديدة بالفعل ويتحقق مفهوم حفظ العناصر.

قبل أن نلخص ما تعلمناه في هذا الفيديو، دعونا نلق نظرة على بعض الأسئلة.

أي العبارات الآتية تصف حفظ العناصر خلال حدوث تفاعل كيميائي؟ (أ) يمكن أن تظهر العناصر، لكن لا تختفي خلال التفاعل الكيميائي. (ب) لا يمكن ظهور أو اختفاء أي عنصر خلال التفاعل الكيميائي. (ج) يمكن أن تظهر العناصر أو تختفي خلال التفاعل الكيميائي. (د) يمكن أن تختفي العناصر، لكن لا تظهر خلال التفاعل الكيميائي.

التفاعل الكيميائي هو عملية تتغير فيها مادة أو أكثر إلى مادة جديدة أو أكثر. والمواد الجديدة الناتجة سيكون لها تركيب وخواص مختلفة عن المواد الأصلية. على سبيل المثال، الصوديوم فلز لين، فضي اللون، شديد التفاعلية. ويمكن أن يدخل في تفاعل كيميائي مع الكلور، وهو غاز سام ذو لون أخضر مصفر، لإنتاج كلوريد الصوديوم، وهو مادة صلبة بلورية بيضاء تشتهر باسم ملح الطعام.

خلال هذا التفاعل وكل التفاعلات الكيميائية، يجب حفظ العناصر. وحفظ العناصر يعني أن ذرات العناصر لا يمكن أن تستحدث أو تفنى خلال التفاعل الكيميائي. وبالنظر إلى تفاعل الصوديوم مع الكلور، يمكننا ملاحظة أن عنصر الصوديوم يظهر على كلا جانبي سهم التفاعل، وكذلك عنصر الكلور. وبما أن جميع العناصر المتضمنة في التفاعل تظهر على كلا جانبي سهم التفاعل، فهذا يعني أن العناصر ظلت محفوظة.

توجد طريقة أخرى لوصف حفظ العناصر، وهي أن ذرات العناصر لا يمكن أن تظهر أو تختفي خلال التفاعل الكيميائي. بالنظر إلى خيارات الإجابة، يمكننا ملاحظة أن العبارة التي تصف حفظ العناصر خلال التفاعل الكيميائي هي العبارة الموضحة في الخيار (ب). لا يمكن ظهور أو اختفاء أي عنصر خلال التفاعل الكيميائي.

باستخدام مفهوم حفظ العناصر، حدد العنصر الناقص في المعادلة الكيميائية الآتية: يتفاعل المغنيسيوم مع ‪H2SO4‬‏ لإنتاج ‪) S‬‏ (فراغ) زائد ‪H2‬‏. ‏‪)‬‏(أ)‪H‬‏، ‪)‬‏(ب)‪S‬‏، ‪) ‬‏(ج)‪g‬‏، ‪)‬‏(د)‪O‬‏، ‪) ‬‏(هـ)‪a‬‏.

حفظ العناصر يعني أن ذرات العناصر لا يمكن أن تستحدث أو تفنى خلال التفاعل الكيميائي. بعبارة أخرى، العناصر التي تظهر على أحد جانبي سهم التفاعل في المعادلة الكيميائية لا بد أن تظهر على الجانب الآخر أيضًا. لتحديد العنصر الناقص في المعادلة الكيميائية، يمكننا وضع قائمة بالعناصر التي تظهر على كلا جانبي سهم التفاعل. على الجانب الأيسر من سهم التفاعل، نرى عناصر المغنيسيوم، والهيدروجين، والكبريت، والأكسجين. وعلى الجانب الأيمن، نرى عناصر الكبريت، والأكسجين، والهيدروجين. تظهر كل العناصر في كلا جانبي سهم التفاعل باستثناء عنصر المغنيسيوم. إذن العنصر الناقص في المعادلة الكيميائية هو الخيار (ج)، ‪Mg‬‏.

يتفاعل المغنيسيوم مع الأكسجين بشكل متفجر ليكون أكسيد المغنيسيوم وفقًا للمعادلة الآتية: يتفاعل اثنان ‪Mg‬‏ مع ‪O2‬‏ لإنتاج اثنين ‪MgO‬‏. أي الاختيارات الآتية غير صواب عن هذا التفاعل؟ (أ) يحدث التفاعل طبقًا لمفهوم حفظ العناصر. (ب) يصف التفاعل تكوين مادة جديدة. (ج) الأكسجين والمغنيسيوم المتفاعلان عنصران. (د) أكسيد المغنيسيوم الناتج من التفاعل مركب. (هـ) لأكسيد المغنيسيوم خواص فيزيائية وكيمائية مماثلة لكل من الأكسجين والمغنيسيوم.

يصف هذا السؤال تفاعل المغنيسيوم مع الأكسجين، وهو ما يعطينا الناتج أكسيد المغنيسيوم. وعلينا تقييم كل عبارة من العبارات المعطاة في خيارات الإجابة، وتحديد أي منها لا ينطبق على هذا التفاعل.

تنص العبارة (أ) على أن هذا التفاعل يحدث طبقًا لمفهوم حفظ العناصر. حفظ العناصر يعني أن ذرات العناصر لا يمكن أن تستحدث أو تفنى خلال التفاعل الكيميائي. بعبارة أخرى، أي عنصر يظهر على الجانب الأيسر من سهم التفاعل يجب أن يظهر أيضًا على الجانب الأيمن منه. على الجانب الأيسر من سهم التفاعل في هذه المعادلة، نرى عنصري المغنيسيوم والأكسجين. وعلى الجانب الأيمن، نرى عنصري المغنيسيوم والأكسجين. إذن العناصر في هذا التفاعل محفوظة. بما أن العبارة الواردة في خيار الإجابة (أ) صحيحة وعلينا تحديد العبارة غير الصحيحة، فإن خيار الإجابة (أ) لا يمكن أن يكون إجابة هذا السؤال.

ينص الخيار (ب) على أن التفاعل يصف تكوين مادة جديدة. التفاعل الكيميائي هو عملية تتغير فيها مادة أو أكثر إلى مادة جديدة أو أكثر. في هذا التفاعل الكيميائي، يتغير المغنيسيوم والأكسجين إلى مادة جديدة هي أكسيد المغنيسيوم. إذن العبارة (ب) صحيحة، ولا يمكن أن تكون إجابة هذا السؤال.

تنص العبارة (ج) على أن المغنيسيوم والأكسجين عنصران. العنصر مادة تتكون من نوع واحد من الذرات فقط، ولا يمكن تحليلها إلى أي شيء أبسط من خلال التفاعل الكيميائي. يمكننا ملاحظة أن المغنيسيوم يتكون من ذرات المغنيسيوم فقط، والأكسجين يتكون من ذرات الأكسجين فقط. بالإضافة إلى ذلك، يوجد كل من المغنيسيوم والأكسجين في الجدول الدوري للعناصر، وهو جدول يتضمن كل العناصر المعروفة البالغ عددها 118 عنصرًا. إذن العبارة (ج) صحيحة، ولا يمكن أن تكون إجابة هذا السؤال.

تنص العبارة (د) على أن أكسيد المغنيسيوم مركب. المركب نوع مكون من ذرات عنصرين مختلفين أو أكثر متحدة كيميائيًّا. ويتكون أكسيد المغنيسيوم من ذرة واحدة من المغنيسيوم وذرة واحدة من الأكسجين متحدتين معًا كيميائيًّا. ومن ثم، فإن أكسيد المغنيسيوم مركب. إذن العبارة (د) صحيحة، ولا يمكن أن تكون إجابة هذا السؤال.

تنص العبارة (هـ) على أن أكسيد المغنيسيوم له خواص فيزيائية وكيميائية مماثلة لكل من الأكسجين والمغنيسيوم. المغنيسيوم فلز ذو لون أبيض مائل إلى الفضي وخفيف الوزن، والأكسجين غاز عديم اللون والطعم والرائحة. أما أكسيد المغنيسيوم، فهو مادة صلبة ناعمة بيضاء اللون. ودرجة انصهاره أعلى بكثير من المغنيسيوم والأكسجين. وهو أيضًا مسترطب، بمعنى أنه يمكن أن يتفاعل مع الرطوبة الموجودة في الهواء. ومن ثم، فليس لأكسيد المغنيسيوم خواص فيزيائية أو كيميائية مماثلة للأكسجين أو المغنيسيوم. وعليه، فإن العبارة التي لا تنطبق على تفاعل المغنيسيوم مع الأكسجين لتكوين أكسيد المغنيسيوم هي العبارة (هـ). لأكسيد المغنيسيوم خواص فيزيائية وكيميائية مماثلة لكل من الأكسجين والمغنيسيوم.

والآن دعونا نلخص ما تعلمناه باستعراض النقاط الرئيسية. يتكون العنصر من نوع واحد من الذرات، ولا يمكن تحليله إلى أي شيء أبسط من خلال التفاعل الكيميائي. من أمثلة العناصر النحاس الموجود في الأسلاك الكهربية، والأكسجين الذي نتنفسه، والذهب الموجود في المصوغات. ويمكن أن تتحد ذرات عنصرين أو أكثر كيميائيًّا لتكوين مركبات. ومن أمثلة المركبات الماء، وثاني أكسيد الكربون، والسكر. في التفاعل الكيميائي، تتحول مادة واحدة أو أكثر إلى مادة جديدة أو أكثر ذات تركيب وخواص مختلفة. يجب أن يتحقق مفهوم حفظ العناصر في التفاعلات الكيميائية، وهو ما يعني أن ذرات العناصر لا يمكن أن تستحدث أو تفنى خلال التفاعل الكيميائي. بعبارة أخرى، أي عنصر يظهر على أحد جانبي سهم التفاعل في المعادلة الكيميائية يجب أن يظهر على الجانب الآخر.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.