ملخص العلوم أولى إعدادي، الترم الأول المادة: الذرة والجدول الدوري والمخاليط والروابط الكيميائية

أهداف التعلم

• يستنتج أن الذرة وحدة بناء جميع المواد ويحدد مكوناتها دون الذرية وشحناتها. • يوزع الإلكترونات على مستويات الطاقة ويحدد العدد الذري والعدد الكتلي والنظائر. • يفسر أساس ترتيب العناصر في الجدول الدوري الحديث وعلاقة موقع العنصر بتوزيعه الإلكتروني. • يميز بين المخلوط والمركب والعنصر والجزيء، وبين الخواص الفيزيائية والكيميائية. • يفرق بين الرابطة الأيونية والتساهمية ويمثلها بطريقة لويس.

المصطلحات والتعريفات العلمية

المادة: كل ما له كتلة ويشغل حيزًا. الذرة: وحدة بناء جميع المواد، وهي متعادلة كهربيًا. النواة: حيز صغير جدًا في مركز الذرة يحتوي على البروتونات والنيوترونات، وتدور حولها الإلكترونات بسرعات كبيرة في مستويات للطاقة. الجسيمات دون الذرية: البروتون (شحنته موجبة وكتلته وحدة كتل ذرية واحدة)، والنيوترون (متعادل وكتلته وحدة كتل ذرية)، والإلكترون (سالب وكتلته ضئيلة جدًا تُهمل عند حساب كتلة الذرة). العدد الذري (Z): عدد البروتونات في النواة، ويساوي عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة. العدد الكتلي (A) أو عدد النيوكلونات: مجموع البروتونات والنيوترونات. عدد النيوترونات = A − Z. النظائر: ذرات العنصر الواحد المتفقة في العدد الذري والمختلفة في العدد الكتلي لاختلاف عدد النيوترونات، مثل نظائر الهيدروجين: بروتيوم وديوتيريوم وتريتيوم. مستويات الطاقة: يصل عددها إلى 7 مستويات رئيسية، ويرمز لها بالحروف K, L, M, N وبالرقم n. أقصى عدد من الإلكترونات في المستوى = 2n² للمستويات الأربعة الأولى (2 ، 8 ، 18 ، 32)، ولا يحتوي المستوى الخارجي على أكثر من 8 إلكترونات. تزداد طاقة الإلكترون كلما ابتعد عن النواة. الجدول الدوري: مندليف (1869) رتب العناصر تصاعديًا حسب الكتلة الذرية، وموزلي رتبها حسب العدد الذري. الجدول الحديث فيه 7 دورات أفقية و 18 مجموعة رأسية و 118 عنصرًا، وفئاته s و p و d و f. الفلزات واللافلزات وأشباه الفلزات: ينتهي توزيع معظم الفلزات بـ 1 أو 2 أو 3 إلكترونات، ومعظم اللافلزات بـ 5 أو 6 أو 7 إلكترونات. أشباه الفلزات مثل البورون والسيليكون. المخلوط: مادتان أو أكثر غير متحدتين كيميائيًا، تُفصل بطرق فيزيائية (الترشيح، التبخير، التكثيف، الفصل المغناطيسي). المتجانس مثل محلول ملح الطعام، وغير المتجانس مثل الرمل في الماء. المركب: اتحاد كيميائي لعنصرين أو أكثر بنسب كتلية ثابتة، ويفصل بطرق كيميائية (مثل أكسيد الزئبق يعطي زئبقًا وأكسجينًا بالتسخين). العنصر: أبسط صورة نقية لا تتحلل بطرق فيزيائية أو كيميائية. الجزيء: قد يكون جزيء عنصر (O₂ أحادي أو ثنائي أو عديد الذرات) أو مركب (H₂O). الصيغة الجزيئية تعبر عن نوع وعدد الذرات. المركبات العضوية تحتوي الكربون مرتبطًا بالهيدروجين وربما الأكسجين والنيتروجين. الخواص الفيزيائية: يمكن ملاحظتها كاللون والكثافة ودرجة الانصهار والغليان. الكيميائية: لا تظهر إلا عند التفاعل وتغير تركيب المادة.

الموضوعات الرئيسية

تركيب الذرة

تدرّج التصور: اليونانيون (ذرات غير قابلة للانقسام) ثم دالتون ثم نموذج رذرفورد (1909) أول نموذج تجريبي. لو كانت الذرة ملعبًا لكانت النواة بحجم رأس دبوس في منتصفه.

التوزيع الإلكتروني والجدول الدوري

رقم الدورة = عدد مستويات الطاقة المشغولة. رقم المجموعة (للفئتين s و p) = عدد إلكترونات المستوى الأخير. إلكترونات المستوى الأخير هي إلكترونات التكافؤ. تكافؤ المجموعات 1A إلى 4A يساوي رقم المجموعة، وللمجموعات من 5A إلى 7A يساوي 8 − عدد إلكترونات التكافؤ. في المجموعة الواحدة تزداد أنصاف الأقطار بزيادة العدد الذري، وتقل درجات انصهار وغليان فلزات الأقلاء، وتزداد في الهالوجينات.

الروابط الكيميائية

الأيونية: فقد إلكترونات (كاتيون موجب) واكتسابها (أنيون سالب) للوصول إلى توزيع أقرب غاز نبيل، ثم التجاذب الكهربي، مثل كلوريد الصوديوم NaCl. معظم المركبات الأيونية تذوب في الماء وتوصل التيار منصهرة أو محلولة ودرجات انصهارها عالية. التساهمية: مشاركة بإلكترونات التكافؤ المفردة بين لافلزين، وقد تكون أحادية أو ثنائية أو ثلاثية، مثل HCl وH₂O وCH₄. معظمها لا يذوب في الماء ولا يوصل الكهرباء ودرجات انصهارها منخفضة. الكربون: له 4 إلكترونات مفردة ويكوّن سلاسل متصلة أو متفرعة أو حلقية، والميثان CH₄ أبسط مركب عضوي.

أخطاء شائعة

• الخلط بين العدد الذري والعدد الكتلي. • اعتبار أن المخلوط مركب؛ المخلوط لا يحتفظ بنسب ثابتة ويُفصل فيزيائيًا. • نسيان أن تغير عدد النيوترونات يغير العدد الكتلي فقط ويعطي نظيرًا. • الاعتقاد بأن الذرة المتعادلة لا تحتوي شحنات؛ فعدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات.

قائمة المراجعة

☐ أعدد جسيمات الذرة وشحناتها. ☐ أحسب عدد النيوترونات من A و Z. ☐ أوزع الإلكترونات على المستويات. ☐ أحدد دورة العنصر ومجموعته من توزيعه. ☐ أحدد تكافؤ العنصر. ☐ أقارن بين الفلزات واللافلزات. ☐ أميز المخلوط من المركب والعنصر. ☐ أفرق بين الخواص الفيزيائية والكيميائية. ☐ أمثل الرابطة الأيونية والتساهمية بطريقة لويس. ☐ أقارن بين المركبات الأيونية والتساهمية.