أنواع التفاعلات العضوية
تشتمل التفاعلات العضوية التي تحدث بين روابط ذرات الكربون على ما يلي:
(1) تفاعلات استبدال (إحلال) Substitution Reactions في هذا النوع من التفاعلات تحل ذرة أو مجموعة ذرية محل ذرة أو مجموعة أخرى متصلة بذرة كربون كما يلي:
(2) تفاعلات الإضافة Addition Reactions وتشمل إضافة جزيء إلى آخر غير مشبع كما في المثال التالي:
(3) تفاعلات الحذف Elimination Reactions وفيها تحذف ذرتان أو مجموعتان من ذرتي كربون متجاورتين مثل انتزاع جزيء ماء من الإيثانول ليتكون الإيثين.
بلّورة Crystal
إذا تمكنت ذرات مركب كيميائي معين من أن تنتظم لِتُكَوِّن ترتيباً ثابتاً، فإن هذا المركب يتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ويصبح المركب الصلب في الحالة البلورية Crystalline state. فالبلورة جسم صلب متجانس تحده أسطح مستوية تكونت بفعل عوامل طبيعية تحت ظروف مناسبة من الضغط والحرارة، والأسطح المستوية التي تحد البلورة هي الأوجه البلورية، وهي انعكاس للترتيب الذري الداخلي المنتظم لأية مادة متبلورة. وتوجد المواد المتبلورة في الطبيعة إما في حالة بلورات منفردة أو مجموعات بلورية crystalline aggregates.
تواريخ هامة في الكيمياء
ق.متعلم الإنسان صنع البرونز
القرن الخامس عشر قبل الميلادقدم ديموقريطس نظرية الذرة
القرن السابع الميلاديبدأت الخيمياء في الانتشار من مصر إلى شبه الجزيرة العربية ووصلت إلى غرب اوروبا في القرن الثاني عشر الميلادي
800 محضر جابر بن حيان لأول مرو حمض الكبريتيك بالتقطير من الشب, واكتشف الصودا الكاوية
805 مأدخل الكيميائيون العرب المنهج التجريبي في العلوم التطبيقية وعلى رأسها الكيمياء
أوائل القرن الثامن عشر الميلاديطور جورج أيرنست ستال نظرية اللاهوب
في الخمسينيات من القرن الثامن عشرالميلادي تعرف جوزيف بلاك على ثاني أكسيد الكربون
1766 ماكتشف هنري كافندش الهيدروجين
في السبعينات من القرن الثامن عشرالميلادي اكتشف كارل شيل وجوزيف بريستلي الأكسجين
أواخر القرن الثامن عشر الميلاديعرف أنطوان لافوازيه قانون حفظ الكتلة وافتراض نظرية الأكسجين في الاحتراق
1803 مأعلن جون دالتون نظريته الذرية
1811 مقرر إميديو أفوجادرون أن الحجوم المتساوية لجميع الغازات تحت نفس الضغط والحرارة تحتوي على اعداد متساوية من الجسيمات
أوائل القرن التاسع عشر الميلادياستطاع جونز جاكوب ... حساب الأوزان الذرية بدقة لعدد من العناصر
1828 ماستطاع فريدريك فولر تحضير أول مادة عضوية ... من مواد غير عضوية
1856 محضر السير وليم هنري بير كن اول صبغة مصنعة ..
1869 ماكتشف دمتري مندليف ويوليوس لوثر ماير القانون .
1910 مسجل فريتز هابر براءة اختراع طريقة لإنتاج النشادر المصنعة
1913 ماقترح نيلز بور نظريته الذرية
1916 موصف جليبرت ن. لويس الروابط الإلكترونية بين الذرات
الخمسينيات من القرن العشرينبدأ علماء الكيمياء الحيوية يكتشفون أن الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (د ن أ) والحمض النووي الريبي (ر ن أ) يؤثران على الوراثة
أوائل الثمانينيات من القرن العشرينبدأ الكيميائيون في تطوير جهاز يدار بالطاقة الشمسية لإنتاج وقود الهيدروجين بواسطة التحليل الكيميائي للماء
عدد التأكسد
والجدول التالي يوضح أعداد التأكسد الشائعة لبعض العناصر
قواعد أعداد الأكسدة:
1- إن عدد الأكسدة للعناصر النقية، هو دائماً صفر. فعدد الأكسدة لكل من H2 وَNa هو صفر.
2- إن عدد الأكسدة للأكسِجين (O) في جميع مركباته هو -2.
ما عدا في فوق الأكاسيد (Peroxides) ) (مثل:H2O2 وَ BaO2) فهو -1.
وما عدا عند اتحاده مع الفلور لتكوين F2O فهو +2.
3- إن عدد الأكسدة للهيدروجين (H) في جميع مركباته هو +1.
ما عدا مركباته مع الفلزات لتكوين الهيدريدات (hydrides) مثل:NaH وَ CaH2 فهو-1.
4- عدد الأكسدة لجميع العناصر الأخرى بحيث يكون مجموع أعداد الأكسدة للذرات المكوّنة للمركب يساوي صفراً وللذرات المكونة للأيون مساوياً لشحنة الأيون.
قوى الترابط بين الجزئيات
تمثل الروابط الأيونية والتساهمية القوى التي تربط بين الذرات في البلورة أو في الجزيء وتتحكم هذه الروابط في الصفات الكيمائية للمواد, كما توجد قوى روابط أخرى بين الجزيئات تحدد الخواص الفيزيائية للمركبات. وكان أول من أكتشف هذه القوى العالم (فان درفالس) واستطاع أن يفسر بها حيود الغازات عن السلوك المثالي طبقاً للنظرية الحركية للغازات. وهناك ثلاثة أنواع معروفة من هذه القوى :
(1) قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائية القطب :
(2) قوى التجاذب بين الجزيئات غير القطبية (قوى لندن) :
(3) الرابطة الهيدروجينية:
قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائية القطب
عند اقتراب الجزيئات ثنائية القطب مثل CI : H بعضها من بعض, تظهر تأثيرات متبادلة بينها, وينتج هذا من مواجهة القطب الموجب للجزيئات للقطب السالب لجزيئات اخرى مما يؤدي إلى ظهور قوى تجاذب كهربائي بين الأقطاب غير المتشابهة. وهذه القوى تكون أضعف من قوى التجاذب الكهربائي في الرابطة الأيونية, وعلى الرغم من ضعفها فهي تؤدي إلى تماسك الجزيئات القطبية معا مما يؤدي إلى ارتفاع درجة غليانها.
قوى التجاذب بين الجزيئات غير القطبية (قوى لندن)
هي قوى تجاذب ضعيفة توجد بين الجزيئات غير القطبية نتيجة لحركة الإلكترونات العشوائية فيها حيث يفقد الجزيء في لحظة معينة انتظام توزيع الإلكترونات على سطحه فيصبح قطبياً. يؤثر الجزيء القطبي على جزىء مجاور له فينتج عليه بالتأثير شحنة مخالفة لشحنته, فيتولد بين الجزيئين قوى تجاذب لحظية ضعيفة لا تدوم طويلاً وسرعان ما تختفي, وتعرف قوى لندن بأنها قوى تجاذب ضعيفة بين الجزيئات غير القطبية تتولد لحظياً عندما يتغير انتظام توزيع الشحنات الكهربائية بين بعض هذه الجزيئات.
تبلغ قيمة هذه القوى في المواد الصلبة من 1/20 إلى 1/10 من قيمة الرابطة الأيونية - أو التساهمية وهي ضعيفة أيضاً في السوائل. وتوجد هذه القوى بين جزيئات الغازات النبيلة وكذلك في الهالوجينات التي ترتفع درجة غليانها بزيادة كتلتها الجزيئية.
الرابطة الهيدروجينية
تنشأ الرابطة الهيدروجينية في الماء السائل والثلج، نتيجة لقوى التجاذب الكهربائي بين ذرة الهيدروجين في جزيء وذرة الأكسجين في جزيء آخر مجاور. ويكون لذرة الهيدروجين القدرة على تمركز نفسها بين ذرتي أكسجين ترتبط بإحداها بواسطة رابطة تساهمية قطبية، وبالأخرى بواسطة رابطة هيدروجينية.
توجد هذه الرابطة في المركبات التي تحتوي جزيئاتها على ذرة هيدروجين مرتبطة برابطة تساهمية مع ذرة أخرى ذات سالبية كهربائية عالية مثل الفلور أو الأكسجين أو النيتروجين.
من أمثلة المركبات التي يوجد بين جزيئاتها روابط هيدروجينية. الأمونيا (NH3) وفلوريد الهيدروجين (HF) بالإضافة إلى الماء H2O.
وهذه الرابطة تكسب مركباتها خصائص فريدة، فمع أنها رابطة ضعيفة إلا أنها تسبب تغيرات في الخواص الفيزيائية للمركبات.
مقارنة بين خواص المركبات الأيونية والتساهمية
مميزات المركبات العضوية
1 ـ التركيب: جميعها تشترك في وجود عنصر الكربون كعنصر أساسي داخل في تركيبها.
2 ـ نوع الروابط: الروابط في المركبات العضوية روابط تساهمية ولذلك فمركباتها غالباً لا تتأين ولا توصل التيار الكهربي.
3 ـ الحساسية: شديدة الحساسية فتغير درجة الحرارة أو العامل المساعد في نواتج التفاعل.
4 ـ سرعة التفاعلات: بطيئة نسبياً لوجود الرابطة التساهمية.
5 ـ التماثل والتشابه الجزئي: تتشابه بعض المركبات في الصيغة الجزيئية ولكنها تختلف عن بعضها في الصيغة البنائية.
6 ـ التعقد: يتركب الجزيء فيها غالباً من عدد بكير من الذرات بينما لا يوجد في المركبات غير العضوية مثبل هذا التجمع والعقد.
7 ـ الذوبان: معظمها لا يذوب في الماء والذي يذوب لا يتأين ـ ولكنها تذوب في الإيثير والكحول والبنزين.
نماذج تصنيف العناصر
تجارب كيميائية
وضعنا كمية من كحول الإيثانول في وعاء، ثم أضفنا إليه قطعة من الصوديوم ووضعنا بالوناً على فوهة الوعاء، نلاحظ بعد قليل تصاعد فقاعات في الوعاء، إضافة إلى انتفاخ البالون مما يدل على تصاعد غاز، نتعرف عليه لاحقاً بطرق الكشف عن الغازات فيتبين لنا أنه غاز الهيدروجين
أكسدة الكحول الأولي إلى ألدهيد:
نسخن قطعة من النحاس حتى الإحمرار لنستخدمها كعامل مؤكسد، حيث يتأكسد النحاس فاقداً لونه الذهبي إلى لون أكسيده الأسود، بعد ذلك نقوم بغمسه في محلول كحول أولي (أيثانول) نلاحظ أن قطعة النحاس قد استعادت لونها الذهبي، مع تصاعد رائحة مميزة هي رائحة الألدهيد (أيثانال).
نستنتج أن الكحول الأولي يتأكسد إلى ألدهيد.
الكشف عن الألدهيدات:
الألدهيدات تختزل كاشف تولين الذي يحتوي على كاتيونات الفضة ويحولها إلى ذرات الفضة التي تترسب في صورة مرآة فضية، ويُستفاد من هذا التفاعل في عمل أنواع من المرايا، حيث يتم استخدام الميثانال لترسيب طبقة الفضة على الزجاج.
الخواص الأساسية لمكونات المخلوط:
المكونات: كمية من برادة الحديد ومسحوق الكبريت.
طريقة التحضير: امزج الكميتين فقط.
العمل: تقريب قضيب المغناطيس من برادة الحديد.
المشاهدة: عند تقريب قضيب المغناطيس تنجذب برادة الحديد.
الاستنتاج: مكونات المخلوط تحتفظ بخواصها الأساسية، لذلك يمكن فصل المواد المكونة له بالطرق الفيزيائية.
ملاحظة: برادة الحديد تنجذب باتجاه المغناطيس الخواص الأساسية لمكونات المركب:
المكونات: 7 جم من برادة الحديد مع 4 جم من مسحوق الكبريت.
طريقة التحضير: سخن المزيج في بوتقة لمدة 15 دقيقة.
العمل: تقريب قضيب المغناطيس من برادة الحديد.
المشاهدة: عند تقريب قضيب المغناطيس لا تنفصل برادة الحديد.
الاستنتاج: العناصر المكونة للمركب تفقد خواصها الأساسية، لذلك لا يمكن فصل المواد المكونة له بالطرق الفيزيائية.
تجربة تحضير كلوريد الصوديوم:
ينتج كلوريد الصوديوم عن اتحاد عنصري الكلور والصوديوم، نقوم أولاً بتسخين عينة من الصوديوم ثم ندخلها إلى وعاء زجاجي يحتوي على غاز الكلور حيث يحدث التفاعل ويتكون كلوريد الصوديوم.
الثلاثاء 10 نوفمبر 2020, 23:34 من طرف 
اليومية
