- وصف (وإشارة إلى الدورية فيها) التغيرات في نصف القطر الذري، نصف القطر الأيوني، درجة الانصهار والموصلية الكهربائية للعناصر
- شرح التغير في درجة الانصهار والموصلية الكهربائية بدلالة البنية والروابط في العناصر
الجدول الدوري: الدورية الكيميائية
A-Level الكيمياء · الموضوع 9
8:43
الجدول الدوري: الدورية الكيميائية
يتموضع الصوديوم والأرغون في نفس الصف من الجدول الدوري، مع وجود ستة عناصر بينهما فقط. ألقِ الصوديوم في ماء بارد فيذوب ليصبح كرة لامعة…
سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية
9.1
الخصائص الفيزيائية عبر الدورت 3
المنهج
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
الدورية تعني تكرار الخصائص بنمط منتظم عند الانتقال عبر كل دورة في الجدول الدوري. الدورة 3 (من الصوديوم إلى الأرجون) هي المثال القياسي.
| الخاصية | الاتجاه عبر الدورة 3 |
|---|---|
| نصف القطر الذري | يصغر (الشحنة النووية الأكثر تسحب نفس الغلاف للداخل) |
| نصف القطر الأيوني | أيونات الموجب صغيرة؛ من $\text{P}^{3-}$ فابداً تكون أيونات السالب أكبر |
| درجة الانصهار | ترتفع لتصل إلى ذروة عند السيليكون، ثم تنخفض بشدة |
| التوصيل الكهربائي | عالي بالنسبة لـ Na و Mg و Al؛ يكاد يكون صفراً من Si فابداً |
تنبثق درجة الانصهار والتوصيل من البنية والروابط:
- Na و Mg و Al لها بنية فلزية عملاقة. ترتفع درجات انصهارها (من Na إلى Al) لأن كل ذرة تعطي إلكترونات لا محلية أكثر والأيونات تصبح أصغر، مما يجعل الرابطة أقوى. وهي توصل الكهرباء جيداً.
- Si له بنية جزيئية عملاقة (ترابط تساهمي عملاق). له أعلى درجة انصهار، لأنه يجب كسر روابط تساهمية قوية. وهو barely يوصل الكهرباء.
- P و S و Cl و Ar لها بنية جزيئية بسيطة (أو ذرات فردية). درجات انصهارها منخفضة، لأن القوى الوحيدة التي تُكسَر هي قوى فاندرفالس الضعيفة بين الجزيئات - الروابط التساهمية القوية داخل كل جزيء لا تُكسَر أبداً. لا توصل الكهرباء.
سمّ قوى فان دير فال عند شرح هذا الانخفاض: فهي النقطة الممنوحة، و"الروابط التساهمية ضعيفة" هي الخطأ الذي يُحرم منها. انصهار $\text{S}_8$ يفصل جزيئات كاملة عن بعضها؛ ولا يلمس رابطة $\text{S–S}$ فردية. ما زالت أحجامها تتبع الجزيء: $\text{S}_8$ ينصهر بدرجة أعلى من $\text{P}_4$ لأنه أكبر، يحتوي على إلكترونات أكثر وبالتالي قوى فان دير فال أقوى، بينما $\text{Ar}$ (ذرة مفردة) هو الأدنى على الإطلاق.
استكشف
الاتجاهات عبر الدورة 3
التبديل بين نصف القطر الذري وطاقة التأين ونقطة الانصهار، والانتقال عبر الدورة 3 لرؤية كل اتجاه دوري.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| periodicity/ˌpɪərɪˌɒˈdɪsɪti/ | الدورية |
| period/ˈpɪərɪəd/ | الدور |
| atomic radius/əˈtɒmɪk ˈreɪdɪəs/ | نصف قطر الذرة |
| ionic radius/aɪˈɒnɪk ˈreɪdɪəs/ | نصف قطر الأيون |
| melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ | درجة الانصهار |
| electrical conductivity/ɪˈlektrɪkl kɒndəkˈtɪvɪti/ | التوصيل الكهربائي |
| giant metallic/ˈdʒaɪənt məˈtælɪk/ | فلزية عملاقة |
| giant molecular/ˈdʒaɪənt məˈlekjʊlə/ | جزيئي ضخم |
| simple molecular/ˈsɪmpl məˈlekjʊlə/ | جزيئية بسيطة |
| oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ | رقم تأكسده |
| valence shell/ˈveɪləns ʃel/ | المدارة الخارجية |
| electron/ɪˈlektrɒn/ | الإلكترون |
9.2
الخصائص الكيميائية عبر الدورة 3
المنهج
- وصف وكتابة معادلات تفاعل العناصر مع الأكسجين (لتكوين $\text{Na}_2\text{O}$، $\text{MgO}$، $\text{Al}_2\text{O}_3$، $\text{P}_4\text{O}_{10}$، $\text{SO}_2$)، والكلور (لتكوين $\text{NaCl}$، $\text{MgCl}_2$، $\text{AlCl}_3$، $\text{SiCl}_4$، $\text{PCl}_5$) والماء ($\text{Na}$ و$\text{Mg}$ فقط)
- ذكر وشرح التغير في رقم التأكسد للأكاسيد ($\text{Na}_2\text{O}$، $\text{MgO}$، $\text{Al}_2\text{O}_3$، $\text{P}_4\text{O}_{10}$، $\text{SO}_2$ و$\text{SO}_3$ فقط) والكلوريدات ($\text{NaCl}$، $\text{MgCl}_2$، $\text{AlCl}_3$، $\text{SiCl}_4$ و$\text{PCl}_5$ فقط) بدلالة إلكترونات الغلاف الخارجي (المدار التكافؤي)
- وصف وكتابة معادلات تفاعل، إن وجدت، الأكاسيد $\text{Na}_2\text{O}$، $\text{MgO}$، $\text{Al}_2\text{O}_3$، $\text{SiO}_2$، $\text{P}_4\text{O}_{10}$، $\text{SO}_2$ و$\text{SO}_3$ مع الماء بما في ذلك قيم الـpH المحتملة للمحاليل الناتجة
- وصف وشرح وكتابة معادلات للسلوك الحمضي/القاعدي للأكاسيد $\text{Na}_2\text{O}$، $\text{MgO}$، $\text{Al}_2\text{O}_3$، $\text{P}_4\text{O}_{10}$، $\text{SO}_2$ و$\text{SO}_3$ والهيدروكسيدات $\text{NaOH}$، $\text{Mg(OH)}_2$ و$\text{Al(OH)}_3$ بما في ذلك، حيثما ينطبق، السلوك المتصاعد في التفاعلات مع الأحماض والقواعد (هيدروكسيد الصوديوم فقط)
- وصف وشرح وكتابة معادلات لتفاعلات كلوريدات $\text{NaCl}$، $\text{MgCl}_2$، $\text{AlCl}_3$، $\text{SiCl}_4$، $\text{PCl}_5$ مع الماء بما في ذلك قيم الأس الهيدروجيني المتوقعة للمحاصيل الناتجة
- شرح الاختلافات والاتجاهات في 9.2.2، 9.2.3، 9.2.4 و 9.2.5 من حيث الروابط الكيميائية والكهروسالبية
- اقتراح أنواع الروابط الكيميائية الموجودة في الكلوريدات والأكاسيد بناءً على ملاحظات خصائصها الفيزيائية والكيميائية
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
التفاعلات مع الأكسجين والكلور والماء
مع الأكسجين:
$$4\text{Na} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{Na}_2\text{O} \qquad 2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO} \qquad 4\text{Al} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Al}_2\text{O}_3$$
$$\text{P}_4 + 5\text{O}_2 \rightarrow \text{P}_4\text{O}_{10} \qquad \text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2$$
مع الكلور:
$$2\text{Na} + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{NaCl} \qquad \text{Mg} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{MgCl}_2 \qquad 2\text{Al} + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{AlCl}_3$$
$$\text{Si} + 2\text{Cl}_2 \rightarrow \text{SiCl}_4 \qquad 2\text{P} + 5\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{PCl}_5$$
مع الماء (يتفاعل فقط Na و Mg):
$$2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2 \qquad \text{Mg} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 + \text{H}_2$$
يتفاعل الصوديوم بسرعة؛ يتفاعل المغنيسيوم ببطء شديد جداً مع الماء البارد.
عدد التأكسد في أكاسيد وكلوريدات الدورة الثالثة
يرتفع عدد التأكسد لعنصر الدورة 3 في أكسيد أو كلوريد عبر الدورة، لأنه يساوي عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي (غلاف التكافؤ) التي يستخدمها الذرة في الروابط:
| الأكاسيد | $\text{Na}_2\text{O}$ | $\text{MgO}$ | $\text{Al}_2\text{O}_3$ | $\text{P}_4\text{O}_{10}$ | $\text{SO}_2$ / $\text{SO}_3$ |
|---|---|---|---|---|---|
| عدد التأكسد | $+1$ | $+2$ | $+3$ | $+5$ | $+4$ / $+6$ |
تُظهر الكلوريدات $\text{NaCl}$، $\text{MgCl}_2$، $\text{AlCl}_3$، $\text{SiCl}_4$، $\text{PCl}_5$ أعداد تأكسد من $+1$ إلى $+5$ بنفس الطريقة.
الأكاسيد مع الماء، والسلوك الحمضي-القاعدي
عبر الدورة، تتغير الأكاسيد من قاعدية إلى حمضية:
| أكسيد | مع الماء | الطبيعة الحمضية-القاعدية | قيمة pH تقريبية |
|---|---|---|---|
| $\text{Na}_2\text{O}$ | $\text{Na}_2\text{O} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH}$ | قاعدي | 13–14 |
| $\text{MgO}$ | $\text{MgO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2$ | قاعدي | 9–10 |
| $\text{Al}_2\text{O}_3$ | غير قابل للانحلال | مختلط | 7 |
| $\text{SiO}_2$ | غير قابل للانحلال | حامضي ضعيف | 7 |
| $\text{P}_4\text{O}_{10}$ | $\text{P}_4\text{O}_{10} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{H}_3\text{PO}_4$ | حامضي | 1–2 |
| $\text{SO}_3$ | $\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$ | حامضي قوي | 0–1 |
أكاسيد المعادن (على اليسار) قاعدية؛ أكاسيد اللافلزات (على اليمين) حامضية. $\text{Al}_2\text{O}_3$ وهيدروكسид $\text{Al(OH)}_3$ مختلطان — يتفاعلان مع كلا الأحماض والقواعد:
$$\text{Al}_2\text{O}_3 + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$$
$$\text{Al}_2\text{O}_3 + 2\text{NaOH} + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaAl(OH)}_4$$
الكلوريدات مع الماء
- $\text{NaCl}$ و$\text{MgCl}_2$ أيونية. تذوب ببساطة، مما يعطي محلولاً متعادلاً تقريباً.
- $\text{SiCl}_4$ و$\text{PCl}_5$ تساهمية. تخضع لـالتحلل المائي (تتفاعل مع الماء) لتكوين محاليل حمضية ودخان من $\text{HCl}$:
$$\text{SiCl}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{SiO}_2 + 4\text{HCl} \qquad \text{PCl}_5 + 4\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{PO}_4 + 5\text{HCl}$$
شرح الاتجاهات
تنبع هذه الاتجاهات من التغير في الروابط والكهروسالبية. على اليسار، العناصر فلزات ذات كهروسالبية منخفضة، لذا فإن أكاسيدها وكلوريداتها أيونية وقاعدية (أو متعادلة). على اليمين، عناصر غير فلزية ذات كهروسالبية عالية، لذا فإن أكاسيدها وكلوريداتها تساهمية وحامضية. يمكنك استخدام خصائص كلوريد أو أكسيد (درجة الانصهار، التوصيل، التأثير على الماء) لاقتراح ما إذا كانت روابطه أيونية أم تساهمية.
مثال محلول. تنبأ بـpH عند إضافة $\text{Na}_2\text{O}$ و$\text{Al}_2\text{O}_3$ و$\text{SO}_3$ لكل على حدة إلى الماء. يتبع السلوك الحمضي-القاعدي التحول من معدن إلى لا فلز عبر الدورة 3. $\text{Na}_2\text{O}$ أيوني وقاعدي: يذوب ليعطي $\text{NaOH}$، لذا يكون الـpH حوالي 13. $\text{SO}_3$ تساهمي وحامضي: يتفاعل ليعطي $\text{H}_2\text{SO}_4$، لذا يكون الـpH حوالي 1. $\text{Al}_2\text{O}_3$ يقع عند نقطة التحول - فهو متردد وغير قابل للذوبان عملياً في الماء، لذا يبقى الـpH حوالي 7. الفخ يكمن في هذه الأخيرة: متردد لا يعني متعادل، بل يعني أن الأكسيد يتفاعل مع الأحماض ومع القواعد - فقط لا يتفاعل مع الماء.
استكشف
مختبر تفاعلات الدورة 3
صنّف تفاعلات الدورة 3 بناءً على ما تكشفه عن الروابط والحموضة.
استكشف
مسار تحلل مائي للأكاسيد والكلوريدات
تابع كيف تتغير قيمة pH للأكاسيد والكلوريدات في دورة 3 عند إضافتها للماء.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| oxide/ˈɒksaɪd/ | أكسيد |
| amphoteric/ˌæmfəʊˈterɪk/ | متصرفة |
| hydroxide/haɪˈdrɒksaɪd/ | هيدروكسيد |
| hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ | تحلل مائي |
| electronegativity/ɪˌlektrəʊŋɡəˈtɪvɪti/ | السالبية الكهربية |
| van der Waals' forces/ˈvændɜː wɑːlz ˈfɔːsɪz/ | قوى فان دير فالس |
9.3
الدورية لعناصر أخرى
المنهج
- التنبؤ بالخصائص المميزة لعنصر في مجموعة معينة باستخدام معرفة الدورية الكيميائية
- استنتاج طبيعة وموقع محتمل في الجدول الدوري وهوية عناصر مجهولة من معلومات معطاة حول الخصائص الفيزيائية والكيميائية
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
ينطبق نفس المفهوم على أي مجموعة. إذا عرفت النمط في اتجاه المجموعة وعبر الدورة، يمكنك:
- التنبؤ بخصائص عنصر من موقعه (على سبيل المثال، عنصر من المجموعة 1 سيكون فلزًا نشطًاكوين أيون $+1$).
- استنتاج الموقع والهوية المحتملة لعنصر مجهول من خصائصه الفيزيائية والكيميائية.
استكشف
الاتجاهات الدورية
خطوة عبر دورة 3 لرؤية خاصية ترتفع أو تنخفض، ثم تكرار ذلك في الدورة التالية — هذا النمط المتكرر هو الدورية.
9.3
نصائح للامتحان
- اربط دائماً الاتجاه بسببه: يقل نصف القطر الذري عبر الدورة 3 (زيادة الشحنة النووية، حماية مماثلة).
- اشرح نمط درجة الانصهار حسب البنية: فلزي ضخم (Na→Al)، تساهمي ضخم (Si، الأعلى)، ثم جزيئي بسيط ($\text{P}_4$، $\text{S}_8$، $\text{Cl}_2$) وأحادي الذرة (Ar).
- الأكاسيد تنتقل من قاعدة → متكافئة ($\text{Al}_2\text{O}_3$) → حامضية عبر الدورة؛ ارتبطها بالانتقال من الرابطة الأيونية إلى التساهمية.
- بالنسبة لتفاعلات الأكاسيد/الكلوريدات مع الماء،给出 النواتج وpH الناتج.
دروس تفاعلية حول هذا الموضوع
ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.