باختصار
«الفلزات القلوية ومركباتها» (الفصل 32) من منهج الكيمياء للصف الثاني الثانوي، الترم التاني. الملخص مقسّم لـ: أهداف التعلم، المصطلحات والتعريفات الكيميائية، التفاعلات والمعادلات الكيميائية، الخواص والتركيب (الموضوع الأول)، التطبيقات والاستخدامات (الموضوع الثاني).
أهداف التعلم
- التعرف على مجموعة الفلزات القلوية وموقعها في الجدول الدوري.
- شرح سبب النشاط الكيميائي العالي للفلزات القلوية.
- كتابة معادلات تفاعل الفلزات القلوية مع الماء وتحديد نواتجها.
- وصف طريقة سولفاي لإنتاج كربونات الصوديوم من كلوريد الصوديوم.
- توضيح الخصائص الفيزيائية والكيميائية للفلزات القلوية ومركباتها.
- ربط استخدامات مركبات الصوديوم اليومية بالعمليات الصناعية المستدامة.
المصطلحات والتعريفات الكيميائية
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| الفلزات القلوية | مجموعة العناصر الموجودة في المجموعة الأولى من الجدول الدوري (باستثناء الهيدروجين) وتشمل الليثيوم (Li)، الصوديوم (Na)، البوتاسيوم (K)، الروبيديوم (Rb)، السيزيوم (Cs) والفرانسيوم (Fr). |
| النشاط الكيميائي | قدرة العنصر على التفاعل بسهولة مع مواد أخرى؛ الفلزات القلوية ذات نشاط عالي لأنها تفقد إلكترون التكافؤ الوحيد بسهولة. |
| إلكترون التكافؤ | الإلكترون الوحيد الموجود في طبقة التكافؤ للفلزات القلوية، وهو المسؤول عن تفاعلاتها السريعة. |
| التحليل الكهربائي للمصهور | طريقة استخراج الفلزات القلوية من أملاحها عن طريق تمرير التيار الكهربائي على المصهور. |
| هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) | مركب قلوي قوي ينتج عندما يتفاعل الصوديوم مع الماء؛ يُستعمل في صناعة الصابون ومعالجة المياه. |
| كربونات الصوديوم الهيدروجينية (NaHCO₃) | تُعرف ببيكربونات الصوديوم أو صودا الخبز؛ تُستخدم في الخبز، مضادات الحموضة، وبعض الأقراص الفوارة. |
| كربونات الصوديوم (Na₂CO₃) | مركب صلب أبيض يُستعمل في صناعة الزجاج، المنظفات، ومعالجة عسر الماء. |
| التحلل الحراري | تفاعل يُجرى عند تسخين مركب صلب لإنتاج مركب آخر مع انبعاث غاز؛ مثال: تحلل NaHCO₃ إلى Na₂CO₃ + H₂O + CO₂. |
| طريقة سولفاي | عملية صناعية لإنتاج كربونات الصوديوم من كلوريد الصوديوم والحجر الجيري مع إعادة تدوير الأمونيا وثاني أكسيد الكربون. |
| إعادة التدوير الصناعي | تصميم عمليات كيميائية تسمح بإعادة استخدام المواد المتفاعلة والنفايات لتقليل الاستهلاك والملوثات. |
التفاعلات والمعادلات الكيميائية
1. تفاعل الصوديوم مع الماء
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑
نوع التفاعل: تفاعل تحلل (تحلل الماء) مع إطلاق غاز.
الشروط: درجة حرارة الغرفة، وجود ماء سائل.
الملاحظة: انبعاث فقاعات غاز هيدروجين، حرارة عالية، تكون محلول قلوي قوي.
2. تحلل بيكربونات الصوديوم (التحلل الحراري)
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
نوع التفاعل: تحلل حراري.
الشروط: تسخين (Δ) عند درجات حرارة مرتفعة.
الملاحظة: انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون، تكون مادة صلبة بيضاء (Na₂CO₃).
3. طريقة سولفاي – الترسيب الأول (تكوين بيكربونات الصوديوم)
NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃↓ + NH₄Cl
نوع التفاعل: ترسيب (تفاعل اتحاد).
الشروط: محلول مائي مشبع بـ NaCl، إضافة NH₃ (أمونيا) وCO₂ (ثاني أكسيد الكربون) عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا.
الملاحظة: ترسيب صلب أبيض (NaHCO₃) في القاع، محلول NH₄Cl في السائل.
4. طريقة سولفاي – التحلل الثاني (تحويل NaHCO₃ إلى Na₂CO₃)
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
نوع التفاعل: تحلل حراري (نفس معادلة (2)).
الشروط: تسخين.
الملاحظة: ينتج Na₂CO₃ الصلب، مع انبعاث H₂O وCO₂.
5. تفاعل الأمونيا مع ثاني أكسيد الكربون في عملية سولفاي (إعادة تدوير)
NH₄Cl + Na₂CO₃ → NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O
(مستنتج من النص: يُعاد استخدام CO₂ وNH₃ في الدورة الصناعية)
نوع التفاعل: تفاعل تبادل أيوني.
الشروط: حرارة معتدلة، وجود محلول مائي.
الملاحظة: استرجاع NH₃ وCO₂ لاستخدامهما مرة أخرى.
6. تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع الماء (ذوبان)
NaOH(s) → Na⁺ + OH⁻ (في ماء)
نوع التفاعل: إذابة (تحلل أيوني).
الشروط: وجود ماء.
الملاحظة: محلول قلوي شفاف، حرارة طافية.
الخواص والتركيب (الموضوع الأول)
| الخاصية | الوصف |
|---|---|
| المظهر | فلزات لامعة فضية، ناعمة، يمكن قطعها بسهولة. |
| الكثافة | منخفضة نسبياً مقارنة بالمعادن الأخرى. |
| نقطة الانصهار | منخفضة (مثلاً Na يذوب عند 98 °C). |
| الإلكترون التكافؤ | إلكترون واحد فقط في الطبقة الخارجية، ما يجعلها تفقده بسهولة لتكوين أيون +١. |
| التفاعل مع الماء | تفاعل عنيف ينتج هيدروكسيد الفلز وغاز هيدروجين. |
| التفاعل مع الهواء | تتأكسد سريعاً، لذا تُحفظ تحت الكيروسين لتجنب التفاعل مع الأكسجين والرطوبة. |
| اللون في اختبار اللهب | كل فلز يعطي لوناً مميزاً (مثلاً Na يعطي لهب أصفر). |
| طريقة الاستخراج | يتم استخراجها عن طريق التحليل الكهربائي للملح المصهور. |
التطبيقات والاستخدامات (الموضوع الثاني)
| المنتج / الاستخدام | مركب الصوديوم | سبب الاستخدام |
|---|---|---|
| صودا الخبز (بيكربونات الصوديوم) | NaHCO₃ | يطلق CO₂ عند التسخين أو التفاعل مع الحمض، ما يسبب انتفاخ العجين. |
| الصابون | NaOH | يتفاعل مع الدهون لتكوين أملاح الأحماض الدهنية (صابون). |
| منظفات الغسيل ومعالجة عسر الماء | Na₂CO₃ | يرفع pH الماء ويقلل تأثير أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم. |
| مضادات الحموضة | NaHCO₃ | يعادل حمض المعدة (HCl) لتقليل الحموضة. |
| صناعة الزجاج | Na₂CO₃ | يعمل كعامل مذيّب للسيليكا في عملية الصهر. |
| معالجة المياه الصناعية | NaOH, Na₂CO₃ | تعديل القلوية وإزالة الشوائب. |
| إعادة تدوير الصناعي (طريقة سولفاي) | Na₂CO₃ | إنتاج كربونات الصوديوم مع إعادة استخدام NH₃ وCO₂ لتقليل النفايات. |
جدول مقارنة بين مركبات الصوديوم
| الخاصية | NaOH | NaHCO₃ | Na₂CO₃ |
|---|---|---|---|
| الحالة الفيزيائية | صلب أبيض | مسحوق أبيض | صلب أبيض |
| القابلية للذوبان في ماء | عالية (قابلية عالية) | ضعيفة نسبياً | عالية |
| القلوية | قوية (pH ≈ 14) | ضعيفة (pH ≈ 8.3) | متوسطة (pH ≈ 11) |
| الاستخدامات الرئيسية | صابون، معالجة مياه | خبز، مضادات حموضة | زجاج، منظفات |
| طريقة التحضير الصناعي | التحليل الكهربائي للملح | طريقة سولفاي (ترسيب) | طريقة سولفاي (تحلل) |
مسائل محلولة
مسألة 1
المعطى: 5 g من الصوديوم يتفاعل مع كمية فائضة من الماء. احسب عدد مولات NaOH المتكونة.
الحل:
الكتلة المولية لـ Na = 23 g mol⁻¹.
عدد المولات = 5 g ÷ 23 g mol⁻¹ ≈ 0.217 mol.
من معادلة التفاعل (2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂) ينتج مولان من NaOH لكل مولين من Na، أي نسبة 1:1. لذا عدد مولات NaOH المتكونة = 0.217 mol.
النتيجة: ينتج ≈ 0.217 mol من NaOH (≈ 5.2 g، لأن الكتلة المولية لـ NaOH = 40 g mol⁻¹).
مسألة 2
المعطى: في طريقة سولفاي، تم ترسيب 10 g من NaHCO₃. احسب كتلة Na₂CO₃ المتوقعة بعد التحلل الحراري الكامل.
الحل:
الكتلة المولية لـ NaHCO₃ = 84 g mol⁻¹.
عدد المولات = 10 g ÷ 84 g mol⁻¹ ≈ 0.119 mol.
من معادلة التحلل (2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂) ينتج مول واحد من Na₂CO₃ لكل 2 مول من NaHCO₃، لذا عدد مولات Na₂CO₃ = 0.119 mol ÷ 2 ≈ 0.0595 mol.
الكتلة المولية لـ Na₂CO₃ = 106 g mol⁻¹.
الكتلة المتوقعة = 0.0595 mol × 106 g mol⁻¹ ≈ 6.3 g.
النتيجة: من 10 g من NaHCO₃ ينتج ≈ 6.3 g من Na₂CO₃ بعد التحلل الحراري.
تنبيهات الامتحان (أخطاء شائعة)
- خلط الصيغة الكيميائية للبيكربونات مع الكربونات – NaHCO₃ هي بيكربونات الصوديوم، بينما Na₂CO₃ هي كربونات الصوديوم.
- إهمال معامل التوازن في معادلة تفاعل الصوديوم مع الماء – يجب كتابة 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂.
- الاعتقاد بأن جميع الفلزات القلوية تُخزن في الهواء – الفلزات القلوية تُخزن تحت الكيروسين لتجنب التفاعل مع الأكسجين والرطوبة.
- استخدام الصيغة الخاطئة للامونيا في طريقة سولفاي – الصيغة الصحيحة NH₃ (ليس NH₄).
قائمة المراجعة قبل الامتحان
- [ ] حفظ أسماء الفلزات القلوية ومواقعها في الجدول الدوري.
- [ ] معرفة سبب النشاط العالي (فقدان إلكترون التكافؤ).
- [ ] كتابة معادلة تفاعل كل فلز قلوى مع الماء مع ملاحظة الغاز المتولد.
- [ ] تمييز خصائص كل مركب صوديوم (NaOH, NaHCO₃, Na₂CO₃).
- [ ] فهم خطوات طريقة سولفاي (الترسيب ثم التحلل).
- [ ] معرفة شروط التخزين للفلزات القلوية (تحت الكيروسين).
- [ ] ربط الاستخدامات اليومية (خبز، صابون، منظفات) بالمركبات الكيميائية.
- [ ] حساب عدد المولات من الكتلة باستخدام الصيغ n = m ÷ M.
- [ ] حساب كتلة المنتج من معادلة التحلل باستخدام النسب المولية.
- [ ] تذكر أن اختبار اللهب يعطي لوناً مميزاً لكل فلز (Na → لهب أصفر).
- [ ] معرفة أن NaOH مادة كاوية شديدة وتحتاج إلى حذر عند التعامل.
- [ ] مراجعة مفهوم إعادة التدوير الصناعي في طريقة سولفاي.
جميع المعادلات دفعة واحدة
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃↓ + NH₄Cl
NH₄Cl + Na₂CO₃ → NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O
NaOH(s) → Na⁺ + OH⁻ (في ماء)
بالتوفيق في امتحاناتك!
الملخص ده مكتوب بالذكاء الاصطناعي من نص الفصل في الكتاب المدرسي، وآخر تحديث ليه كان 7 أكتوبر 2026. لقيت فيه غلطة؟ ابعتهالنا على واتساب ونصلّحها. إزاي بنكتب الملخصات.