جامعة الملك سعود
كلية التربية –قسم علم النفس
الفصل الدراسي الاول 1439-1438هـ
مذكرة مقرر
علم النفس الحيوي 2 (نفس 368)
المفاهيم الكيميائية
د.أمل الدوة
أستاذ مشارك علم النفس
د.سمية النجاشي
أستاذ مساعد علم النفس
مفاهيم كيميائية عامة
ما هو تعريف الكيمياء الحيوية ؟
• إذا كان علم الكيمياء يدرس التفاعلات الكيميائية chemical reactions.
• وإذا كان علم الأحياء يدرس الكائنات الحية .
فإن علم الكيمياء الحيوي:
• «العلم الذي يدرس التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية “
ما هي موضوعات الكيمياء الحيوية ؟
• المواد الموجودة داخل خلايا جسم الكائن الحي ،مثل : البروتينات والدهون والكربوهيدرات.
• التفاعلات الكيميائية داخل جسم الكائن الحي ،مثل : عملية تمثيل الغذاء .
• نتائج التفاعلات الكيميائية في جسم الكائن الحي، مثل تراكم البروتينات الضارة (بيتا أملويد) في المخ وتدميرها لخلاياه.
كيف يستفيد علم النفس من علم الكيمياء الحيوية ؟
• معرفة كيف يؤثر الغذاء على سلوك الإنسان
مثال : على كيفية تأثير الغذاء على سلوك الإنسان
• من نتائج دراسات الكيمياء الحيوية : أن حصول الجسم على قدر كاف من البروتين يحافظ على مستوى السكر في الدم .
• وبذلك يمكن تجنب الإجهاد البدني والذهني الناشئ عن انخفاض السكر في الدم من خلال تناول وجبة إفطار تحتوي على قدر كاف من البروتين .
مثال :على كيفية تأثير الأدوية على سلوك الإنسان
• عند تناول الإنسان أدوية تزيد نشاط السيروتونين في المخ ( مثال مضادات الاكتئاب )
• فإن قدرة الجسم على إنتاج السيروتونين دون تناول الدواء تنخفض بشكل واضح في الحالات الاكتئابية .
• لذلك فعدم الالتزام بخطة واضحة لتناول مثل هذه الأدوية ستؤدي إلى نقصان السيروتونين في الجسم .
• ويعد الاكتئاب نتيجة ظاهرة لنقص السيروتونين في المخ .
مثال : على استفادة علم النفس من علم الكيمياء الحيوية في تشخيص الأمراض
• لا يكتفي علم النفس بعلاج الأعراض المرضية بل يبحث عن أسبابها .
فمثلا : قد يشعر الإنسان بالقلق أو نوبة هلع مفاجئة دون وجود أسباب واضحة ؛وإنما بسبب اضطراب في التغذية .مثل:
• زيادة السكر والكافين في الجسم
• -نقص فيتامين B1 في الجسم
• -نقص المغنيسيوم في الجسم
المادة والطاقةMatter & Energy
ما هي المادة؟
• المادة : matter
• هى اى شئ يشغل حيز من الفراغ ويكون ذا كتلة معينة وهو كل ما تتاثر به حواسنا أو يكون مصدرا لما يثيرها .
• ** و الحرارة هى شكل من أشكال الطاقة ويتم الحصول عليها من المادة كالفحم ، وان هذه الحرارة الناتجة تستهلك من قبل المادة كالإنسان للتدفئة أو المواد الغذائية للطبخ ......الخ.
** إذن المادة والطاقة عبارة عن وجهين لعملة واحدة
تمرين 1-1: أي من الأشياء التالية تعتبر مادة وأي منها يعتبر طاقة ؟
الهواء - الضوء – الخشب – الكهرباء - الحرارة – الماء
مادة طاقة
خواص المادة :properties of matter
يمكن تقسيم خواص المادة الى ثلاثة أقسام رئيسية هى الخواص الكيميائية ، والخواص الفيزيائية ، والخواص الميكانيكية.
الخصائص الكيميائيةChemical Properties :
هى قابلية المواد المختلفة للتفاعل الكيميائي فيما بينها عند توفير الشروط المناسبة لإنتاج مواد أخرى بصفات مختلفة .
ما هي التغيرات الكيميائية ؟
هي التغيرات التي تحدث للمادة بحيث تنتج مواد جديدة تختلف في خصائصها الكيميائية عن المادة الأصلية .
• أمثلة :
** عند مرور تيار كهربائي فى الماء تحدث العديد من التغيرات.* يتصاعد غاز الأكسيجين + الهيدروجين
ونتيجة لذلك حدث هنا تكوين مواد جديدة أى تغيرات كيميائية أو تفاعلات كيميائية .
** الإحتراق __هو إحدى التفاعلات الكيميائية :
مثال: عند إحتراق قطعة الفحم يتفاعل الأكسيجين مع الكربون ليعطى ثانى أكسيد الكربون (مادة جديدة) .
** هناك بعض الإشارات لحدوث التفاعل الكيميائي :
• تغيرات فى اللون أو أن يحدث تفاعل ينتج عنه ضوء أو حرارة أو غاز .
• مثال :عند احتراق الورقة ماذا يحدث؟........
ما خطر احتراق الفحم ؟ اكتبي معادلة الاحتراق .
• ..........................................................................................................................................................................................................................................................................
• .............................................................................................................................................................................................................................................................................
مثال للتفاعل الكيميائي : ضعى كربونات الصوديوم (Na2CO3+حمض الهيروكلوريك( Hcl) ....ماذا يحدث ؟....
المشاهده:..............................
الاستنتاج : ..............................................................................................................................
اكتبي معادلة التفاعل :
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
١- الخواص الفيزيائية physical properties:
• **هى خصائص المادة التى يمكن ملاحظتها او قياسها دون أن يحدث تغير للمادة الى شئ آخر .
• هناك خواص فيزيائية ثابته وخواص فيزيائية متغيرة
• تعتبر الخواص التالية : اللون والطعم و الرائحة و درجتى الغليان والتجمد والبريق و الكثافة و الصلادة و الحجم والكتلة وغيرها كثير، خواصا فيزيائية للمادة .
• وهناك بعض الخصائص يمكن ملاحظتها مباشرة مثل ..................،وأخرى لابد من قياسها مثل...........لماذا ؟
• لأن المقاييس تعطينا وصف أكثر دقة للمادة عن الملاحظة المباشرة التى نقوم بها.
وتنقسم الخصائص الفيزيائية إلى قسمين :
أ-خصائص متغيرة Extensive properties :
الخصائص الفيزيائية التي تتغير بتغير كمية المادة ،مثل :
• الكتلة Mass : وهي مقدار ما يوجد في الجسم من المادة .
الحجم Volume : وهو الحيز الذي تشغله المادة في الفراغ .
الوزن Weight : قوة الجاذبية في جذب جسم ما للأرض .
الشكل shape : مثال : شكل بلوري
ب-خصائص ثابتة Intensive properties :
• على الرغم من أن الخصائص الثابتة لا تتغير بتغير كمية المادة إلا أنه يمكن التحكم فيها من خلال دمج المواد مع بعضها .
مثال : - دمج الألوان والروائح لإنتاج ألوان وروائح جديدة .
- نقطة التبخر Boiling Point
- درجة التجمد Freezing Point
هناك مقياسان عالميان لدرجة الحرارة هما :
• المقياس المئوي (سلسيوس) ،درجة تجمد الماء = 0 °C.
• المقياس الفهرنهيتي ،درجة تجمد الماء = 32 °F
• ما هي درجة الحرارة الطبيعية للإنسان ؟
• 36.0°C - 37.5°C
• 97.0°F - 99.5°F
لماذا ترتفع درجة حرارة جسم الإنسان في بعض أوقات اليوم ؟
١-عملية التمثيل الغذائي : ترتفع درجة حرارة الجسم الداخلية لأعلى مستوى لها آخر النهارفتقل سرعة عمليات التمثيل الغذائي في الجسم ،وتنخفض إلى أقل مستوى عند الفجر فتزيد سرعة التمثيل الغذائي من أجل تدفئة الجسم .
٢-عندما ترتفع درجة حرارة الجو الخارجي ،ترتفع حرارة الجلد ،وهذا يجعل الجسم يقلل من حرارته الداخلية ويفرغ حرارته عن طريق دفع الدم للجلد والتعرق لتنخفض درجة حرارة الجلد .
٣-عندما تدخل الفيروسات الجسم ،يقوم الجسم بمقاومتها ،ومن طرق المقاومة قيام الهيبوثلاموس برفع درجة حرارة الجسم بحيث لا تستطيع الفيروسات العيش في درجة حرارة مرتفعة.
احدى الخصائص الفيزيائية
الصلادة Hardness : قابلية المادة للخدش .
• المعدن الأعلى صلادة يستطيع خدش المعدن الأقل صلادة .
• من أعلى المعادن صلادة الألماس ولذلك يستخدم في قص الزجاج .
كيف يمكن زيادة مقاومة العظام للخدش والكسر ؟
• تزيد صلادة العظام بزيادة نسبة المعادن فيها ،ولذلك فإن تناول نسبة كافية من المعادن يزيد من صلادتها .
تمرين 2-1: صنفي ما يلي إلى تغير فيزيائي أو تغير كيميائي أو خصائص فيزيائية أو خصائص كيميائية :
1- احتراق الخشب 2-درجة التبخر 3-ذوبان الثلج 4-اللون
5 -تقطيع الخبز 6-الكثافة 7-القابلية للتفاعل مع الأحماض 8-الحجم
9-عملية خبز العجين 10-طبخ البيض 11-هضم الطعام في المعدة
12-اللمعان 13-القابلية للتفاعل مع المواد القلوية 14-الصلادة 15-ثقل الحجر
الخصائص الفيزيائية الخصائص الكيميائية التغيرات الفيزيائية التغيرات الكيميائية
الخواص الميكانيكية للمادة
الخواص الميكانيكية : Mechanical Properties
** للخواص الميكانيكية أهمية كبرى فى إعطاء صورة واضحة عن المادة و من ثم عن الطاقة ..
1- السرعة :speed (v) هى الحركة وهى سمة كونية ويمكن إدراكها بالنسبة للمادة عبر مفهوم السرعة .
السرعة:هى مقدار المسافة (d) التى يقطعها جسم مادى خلال زمن معين (t)
2- التسارع accelleration
قد تكون سرعة الجسم المتحرك ثابته أو متغيرة و حينما يقال انها متغيرة فإنها اما ان تتناقص أو ان تتزايد فيحدث لها ما يسمى بالتباطؤ أو بالتسارع ، و الأخير هو المفهوم الأكثر شيوعا .....
** التسارع (a ) هومقدار الزيادة فى سرعة الجسم المتحرك فى الثانية .
3-القوة :
أنه المؤثر الذى يؤدى الى تغيير حالة جسم ساكن أو حالة جسم متحرك بسرعة ثابته .
إذن مقدار القوة المطلوبه لتحريك جسم يتوقف على مقدار المادة الموجودة فى الجسم ( كتلته) .
** ومن أشهر قوانين نيوتن أن لكل فعل رد فعل مساوى له فى القيمة ومعاكس له فى الإتجاه ولذلك نستطيع أن نحدد وفقا للمثالين التاليين :
مثال 1: كتلتين متساويتين + مقدار واحد من القوه يكون تسارعهما.....
مثال 2: إذا اختلفت الكتلتين وتساوت القوة يكون التسارع......
نشاط : فى المثال رقم 2 أيهما الأكثر تسارع ؟........
مثال 3 :إذا تساوت الكتلتين واختلفت مقدار القوة التى يتعرضا لها أيهما الأكثر تسارع ؟..........!
4- الشغل ( العمل ) work
يدل الشغل على مدى تأثير القوة أو فعل القوة .
نشاط : إذا أردنا أن ننقل جسم وزنه 100 كج لمسافة 10 م وكلفنا بهذا العمل مجموعتين الأولى تعدادها رجلين والثانية 4 رجال ....هل يتساوى حجم الشغل الذى تقوم به المجموعتين إذا تساوت قوة كل رجل ..
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
تعريف الطاقة:
الطاقة هي الوجه الآخر للمادة وهي لا تشغل حيزا في الفراغ ولكنها قادرة على التأثير في المواد .** الطاقة : ( E)
هى الشغل المنجز(W) أو المستهلك من قبل المادة (M)
أشكال الطاقة :
1-الطاقة الميكانيكية :
تتكون الطاقة الميكانيكية من مجموع الطاقتين هما :
1- الطاقة الحركيةkinetic
2- طاقة الوضع potential energy
أ- طاقة الوضع أو الطاقة الكامنة:
مقدارها يعتمد على كتلة الجسم المتحرك وعلى سرعته .
أى هى الشغل المبذول أثناء حركة الجسم
ب-طاقة) حركة (Kinetic Energy:
• مقدارها يعتمد على كتلة الجسم و تسارعه والمسافة التى يقطعها .
• وهى الطاقة الكامنه التى يكتسبها الجسم بسبب وقوعه تحت تأتير الجاذبية الارضية أو تحت تأثير مجال كهروكيميائى .
• وهى الطاقة المختزنه فى الجسم نتيجة للجهد المبذول عليه.
** قانون حفظ الطاقة :the law of conservation of energy
• ان مقدار التغير فى الطاقة الحركية لجسم متحرك أو ساكن يكون دائما مصحوبا بتغير فى طاقة الوضع لهذا الجسم ويكون مقدار هذين التغيرين متساويا ولكنه متعاكس .
• فإذا حدثت زيادة فى طاقة الحركة فانه سيحدث نقصان فى طاقة الوضع يساوى مقدار الزيادة فى طاقة الحركة ...
• كيف تفسرى الاجهاد الذى يحدث للانسان ؟
• وهذا ما يلخص قانون حفظ الطاقة الذى ينص على ما يلى :
• ” الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ”
• Energy Can not be Created Nor It Can be Destroyed “
2-طاقة كيميائية Chemical Energy :
تعريفها : الطاقة الكيميائية هي حصيلة ما يوجد بين المواد المختلفة من طاقة كامنة ،هذه الطاقة تجعل الأجزاء الدقيقة من المادة تتجاذب مع بعضها مما يؤدي لحدوث تفاعلات كيميائية فيما بينها .
3-طاقة كهربائية Electrical Energy :
الطاقة الكهربائية هي انتقال التيار الكهربائي التى تنتج من حركة سيل من الالكترونات خلال المواد التي لا تقاوم انتقاله .
• تلعب الطاقة الكهربائية ممثلة بالإلكترونات دورا هاما فى تحولات الطاقة داخل خلايا الكائنات الحية كما فى الجهاز العصبي .
4- الطاقة الإشعاعية : Radiant Energy
• * هى تلك الطاقة التى تصاحب موجات الضوء مثل الضوء المرئى و الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء و الأشعة الكونية و الأشعة السينية وهى طاقة الموجات الصادرة من أجسام مادية مهيجة بشكل أو بآخر .
5- طاقة نووية Nuclear Energy
• هي الطاقة التي يتم تحريرها من خلال التفاعل النووي ( مكونات نواة الذرة مثل اليورانيوم )أي عملية الانشطار النووي وينتج الطاقة في مفاعل نووي علي شكل حرارة .
تمرين 1-4: أي شكل من أشكال الطاقة يستخدم في المواد التالية :
1-الطاقة المستخدمة لكرة طائرة في الهواء :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
2-الطاقة المنبعثة من الشمس :
أ-حرارية وضوئية ب-كهربائية وميكانيكية ج- كهربائية وكيميائية
3-الطاقة المستخدمة في الدراجة :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
4-الطاقة المستخدمة في المروحة اليدوية :
أ-كيميائية ب-ميكانيكية ج- كهربائية
5-الطاقة المستخدمة في المروحة الكهربائية :
أ-ضوئية و ميكانيكية ب-كهربائية وضوئية ج- كهربائية وميكانيكية
6-الطاقة المستخدمة في السيارة :
أ-كيميائية وميكانيكية ب-كهربائية وذرية ج- ضوئية وذرية
7-الطاقة المستخدمة في البطارية :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
8-الطاقة المستخدمة في المصباح الكهربائي :
أ-كهربائية وميكانيكية ب-ميكانيكية وضوئية ج- كهربائية وضوئية
9-الطاقة الموجودة في كوب الشاي :
أ-شعاعية ب-كهربائية ج- حرارية
10-الطاقة المنبعثة من احتراق الخشب :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- حرارية
11-الطاقة المستخدمة في الفرن الكهربائي :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
12-الطاقة المستخدمة في الأرجوحة :
أ-يميائية ب-ميكانيكية ج- كهربائية
13-الطاقة الموجودة عند تحريك الهواء للشجر :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- ضوئية
تركيب المادة
الذرة Atom :
• هي وحدة بناء العنصر وتتكون من نواة تدور حولها الإلكترونات .
• أشكال المادة
• العنصر Element
• المركب Compound
• الجزيء Molecule
• الخليط Mixture
تركيب الذرة
• كلمة atom كلمة يونانية تعني الجزء الغير قابل للانقسام .
أشكال المادة
١- العنصر Element :
” لا يمكن أن يتجزأ عن طريق التفاعلات الكيميائية ويتحول الي عنصر آخر”
**فالعنصر هو وحدة البناء للمادة ومكونة من ذرات من نوع واحد فقط و يمكن أن توجد هذه الوحدة بشكل اما مستقل أو حر (H )أو بشكل غير مستقل بل مرتبط ( H2).
** بلغ عدد العناصر المعروفة حتى الآن 106 عنصر و العنصر رقم 1 هو الهيدروجين .
مثال:
....................................................................................................................
٢- المركبcompound :
هو مادة مكونة من عنصرين مختلفين أو أكثر بشرط أن يكون قد حصل بين العناصر تفاعل كيميائي .
-تكون مركب معين يقتضي اختلاط العناصر بنسب ثابتة .
يتكون المركب دائما من أكثر من عنصر واحد باتحادها كيميائيا مع بعضها البعض بطريقة متميزة بأن المركب يحتوى دائما على العناصر المكونة له بنسب وزنية ثابته .
** إن أهمية المركبات تتجاوز اهمية العناصر الى حد كبير وعدد المركبات المعروفة يكاد يتجاوز المليون مركب.
مثال:
..................................................................................................................
الجزيء Molecule:
أصغر جزء من المادة ويحتفظ بخصائص المادة ،يتكون من ذرتين أو أكثر مرتبطتين بروابط كيميائية.
• هناك ما يعرف بجزئ المركب ( NaCl)
• هناك ما يعرف بجزئ العنصر ( O2)
ما الفرق بينهما ؟
الخليط mixture:
الخليط هو مادة مكونة من عدة عناصر أو مركبات لم يحصل بينها تفاعل كيميائي بحيث يمكن فصل المواد عن بعضها .
• فحينما يوجد عنصران أو أكثر متحدان اتحاد غير كيميائي وبالتالى اتحادا يمكن أن يكون بنسب وزنية متفاوته لهما فيسمى مخلوط وليس مركب .
• مثال : الهواء .... هو خليط لعدد من العناصر ( الغازات ) ما هى ؟..........
• مثال : الماء المذاب فيه سكر هو خليط .
• ان العناصر والمركبات فى الطبيعة و كذلك المركبات الناتجة من عمليات الإتحاد الكيميائى توجد على هيئة مخاليط ذات خواص تختلف من حالة الى أخرى .
• فبعض المحاليل متجانس مثل الهواء وبعضها غير متجانس مثل الزيت والماء .
الجدول الدورى يوضح العناصر الموجودة في الطبيعة وقد كتبت بحروف انجليزية
أنشطة تقويمية
أذكري المصطلح المناسب:
(..............) هي مقدار المسافة التي يقطعها جسم مادي خلال زمن معين.
(..............) هي أي شيء يشغل حيز من الفراغ ويكون ذا كتلة معينة، وهو كل ما تتأثر به حواسنا أو يكون مصدراً لما يثيرها.
(.............) هو مقدار الزيادة في سرعة الجسم المتحرك في الثانية.
(.............) يعني بدراسة المادة من ناحية تركيبها وتحولاتها وخواصها المختلفة.
(.............) هي مقدار المادة الموجودة في جسم معين.
(ا............) هي شكل من أشكال الطاقة ويتم الحصول عليها من المادة كالفحم.
(.......... .........) هي خصائص المادة التي يمكن ملاحظتها أو قياسها دون أن يحدث تغير للمادة إلى شيء آخر.
(............) هو المؤثر الذي يؤدي إلى تغيير حالة جسم ساكن أو حالة جسم متحرك بسرعة ثابتة.
(...........) تعبر عن مدى إمكانية القيام بعمل أو عن إمكانية انجاز شغل.
/ ضعي كلمة (صح) أمام العبارة الصحيحة، وكلمة (خطأ) أمام العبارة الخاطئة:
أهم ما يميز علم الكيمياء تجاهله للصلة المتبادلة التي تربط فيما بين المادة والطاقة وبشكل تجريبي (.........).
الحرارة والطاقة عبارة عن وجهتين لعملة واحدة (........).
تقسم خواص المادة إلى ثلاثة أقسام رئيسية هي الخواص الكيميائية، والخواص الفيزيائية، والخواص الميكانيكية (........).
عند فتح علبة المياه الغازية تتصاعد فقاعات غازية ناتجة من تفاعل كيميائي (..........).
هناك بعض الخصائص الفزيائية يمكن ملاحظتها مباشرة مثل اللون، وأخرى لابد قياسها مثل الحجم (..........).
الكتلة تقاس بقوة جذب الأرض للجسم (..........).
س/ أكتبي المصطلح المناسب:
1-(..........) هي الشغل المنجز أو المستهلك من قبل المادة.
2- (.......... .......) مقدارها يعتمد على كتلة الجسم المتحرك وعلى سرعته.
3- (............. ........) مقدارها يعتمد على كتلة الجسم وتسارعه والمسافة التي يقطعها.
4- (.........................) أن مقدار التغير في الطاقة الحركية لجسم متحرك أو ساكن يكون دائماً مصحوب بتغير في طاقة الوضع لهذا الجسم ويكون مقدار هذين التغيرين متساويا ولكنه متعاكس.
6- (............ ........) هي تلك الطاقة التي تنتج من حركة سيل من الألكترونات عبر المادة.
7- (......... .........) هي الطاقة التي تصاحب موجات الضوء.
8- (..........................) هي التي تنجم بفعل الهيئة التي يتخذها شكل وترتيب مكونات الذرة وعلى وجه الخصوص نواتها.
9- (...........) هي وحدة البناء للمادة بحيث يمكن أن توجد هذه الوحدة بشكل إما مستقل أو حر أو بشكل غير مستقل بل مرتبط.
10-(...................) يتكون من أكثر من عنصر بإتحاده كيميائياً مع بعضها البعض بطريقة متميزة ويحتوي على العناصر المكونة له بنسب وزنية ثابتة.
11- (............) هو وجود مركبين أو أكثر متحدان اتحاد غير كيميائي بل فيزيائي.
12- (............) هي الوحدة البنائية الأساسية لكل مادة، وهي أصغر وحده لأي عنصر يمكن أن تدخل في تفاعل كيميائي دون أن تتغير.
ضعي كلمة (صح) أمام العبارة الصحيحة، وكلمة (خطأ) أمام العبارة الخاطئة:
1-( )في قانون حفظ الطاقة؛ إذا حدثت زيادة في طاقة الحركة فإنه سيحدث إيضاً زيادة في طاقة الوضع يساوي مقدار الزيادة في طاقة الحركة (.......).
2( )الطاقة لا تفنى ولا تستحدث (.........).
3-( )الطاقة الكيميائية هي الطاقة الموجودة في العناصر الكيميائية (.........)
4-( )الطاقة الكيميائية تتحول إما لطاقة ميكانيكية أو لطاقة حرارية (.........).
5-( )عند مقاومة سيل من الإلكترونات يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية وضوئية وذلك بجعلها تسري من خلال خيط معدني (.......).
6-( )الطاقة بأي شكل كانت لاتصدر إلا من المادة ولا تختزن إلا في المادة (...........).
الذرة
• اذا قسمت المادة تعطى جسيمات دقيقة غير قابلة للإنقسام تسمى الذرات ، وهذه الذرات فى حركة دائمة (constant motion ) وتتحد مع بعضها البعض بطرق مختلفة .
• ** الذرة : هى الوحدة البنائية الأساسية لكل مادة ، وهى أصغر وحدة لأى عنصر يمكن أن تدخل فى تفاعل كيميائى دون أن تتغير .
• ملحوظة :ذرات العنصر الواحد متماثلة ، بينما تختلف عن ذرات أى عنصر آخر .
• مثال : ذرات الهيدروجين متماثلة ، ولكنها تختلف عن ذرات الصوديوم .
تتكون الذرة من١- نواة
وبداخل النواة يوجد كل من :
1-البروتونات وهي أجسام موجبة الشحنة .
2-النيوترونات وهي أجسام متعادلة الشحنة .
ويوجد خارج النواة عدة مستويات للطاقة تدور فيها الإلكترونات سالبة الشحنة حسب نوع الذرة.
٢- الإلكترونات :The electron
هى جسيمات سالبة الشحنة الكهربية (-) .
* الإلكترونات متناهية فى الصغر ولذلك فإن كتلة الذرة مركزة فى نواتها
** عدد الإلكترونات السالبة التى تدور حول نواة الذرة يكون مساويا لعدد البروتونات الموجبة داخل النواة عندما تكون الذرة متعادلة كهربيا (فى حالتها العادية ) .
** يعبر عن ذرة أى عنصر برمز كيميائي :
• مثال : رمز الألمنيوم هو AL ويكتب أسفل يسار العنصر ( العدد الذرى)
• تدور الإلكترونات فى مدارات خاصة تسمى بمستويات الطاقة ( دائرية أو بيضاوية ) – حول نواة الذرة(موجبة الشحنة ) ولا تسقط فيها لأنها تدور بسرعة فائقة .
• كل مدار له طاقة استيعابية من الالكترونات ....
- الغلاف الأول ( المدار الاول ) يتشبع بـ 2 الكترون (K)
- الغلاف الثانى)المدار الثاني ) يتشبع بـ 8 الكترونات كحد أقصى (L)
- الغلاف الثالث ( المدار الثالث ) به 8 الكترونات ويكون غير مكتمل ولكن يكون هناك مدارات فرعية تصل العدد الي 18الكترون أي يضاف 10 الكترونات ( M)
- الذرة الخاملة يكون مستوى الطاقة الخارجي لها مشبع بعدد الالكترونات
- الذرة المتعادلة = عدد الالكترونات = عدد البروتونات
كيف يتفاعل الكلور مع الصوديوم ؟
لذرة الصوديوم 11 إلكترون ،وهي تميل لفقد الألكترونات .
و لذرة الكلور 17 إلكترون ،وهي تميل لاكتساب الإلكترونات .
يحدث تجاذب كهربى بين أيون .................... الموجب وأيون ..................السالب ويتشكل جزيء ..........................
يعبر عن ذرة أى عنصر برمز كيميائي :
• مثال : رمز الألمنيوم هو AL
• ** يمكن التمييز بين نوى ذرات العناصر المختلفة عن طريق عددين هما
١- العدد الذرى : Atomic number
هو عدد البروتونات( الموجبة ) الموجودة داخل نواة ذرة عنصر ما.
العدد الذري = عدد البروتونات الموجبة = عدد الالكترونات السالبة [ عندما تكون الذرة متعادلة ]
عدد الالكترونات قد يختلف عن العدد الذري بزيادة أو نقصان فيما لو كان العنصر متفاعلا أو متأينا ...
يكتب العدد الذري في الركن العلوي بجوار رمز العنصر
أيونات الفلزات واللافلزات :
أيون موجب : هى ذرة عنصر فلز فقدت إلكتروناً أو أكثرمن مستوى طاقتها الأخير أثناء التفاعل الكيميائى
.
أيون سالب : هي ذرة عنصر لافلز كسبت إلكتروناً أو أكثرمن ذرة أخرى وأضافته لمستوى طاقتها الأخير أثناء التفاعل الكيميائى .
2
- العدد الكتلى : Mass Number
هو مجموع أعداد البروتونات ( الموجبة ) و النيوترونات ( المتعادلة) داخل ذرة عنصر ما .
- يكتب العدد الكتلي في الركن السفلي بجوار رمز العنصر .
مثال :نواة ذرة الأكسيجين التى تحتوى على :8 بروتونات ، 8 نيوترونات
يكون العدد الذرى لها =...................، عددها الكتلى= .............................
مثال :نواة ذرة الصوديوم التى تحتوى على :11 بروتون ، 12نيوترون
يكون العدد الذرى لها = .........، عدد الكتلى = ..............
** مامعنى أن نقول أن العدد الذرى للكلور = 17 ؟** العدد الكتلى للكلور = 35؟
................................................................................................
..............................................................................
٣-الوزن الذرى : Atomic Weight
مجموع أوزان مكونات الذرة التى توجد داخل النواه وخارجها
تمرين 1-5: أمامك مجموعة من العناصر الكيميائية مرفقة بالعدد الذري والعدد الكتلي لكل عنصر . املئي الجدول أدناه بناء على المعطيات المقدمة :
العنصر العدد الذري العدد الكتلي النيترونات البروتونات الإلكترونات
Al
Cl
Na
H
Kr
النظائر :Isotop
عبارة عن ذرات لعنصر واحد تتماثل في عدد بروتوناتها وتختلف في عدد نيتروناتها
• هى ذرات لعنصر واحد تتفق فى العدد الذرى وتختلف فى الوزن الذرى .
• مثال : الكربون C-12 ..العدد الذرى = 6 ، رقم الكتلة= 12 ،عدد النيترونات =6 .
• الكربون C-13 ..العدد الذرى= 6، رقم الكتلة =13 ،عدد النيترونات = 7
• ان وجود العنصر محتويا مرة على هذا العدد ومرة على ذاك العدد من النيوترونات لا يغير من الخواص الكيميائية للعنصر اطلاقا كما أنه لايغير فى كثير من خواصه الطبيعية ولكنه يكون فى حالة مشعة وغير مستقر
• الهيدروجين H1هو الذره الوحيدة التي لا تحمل نيترونات ---- وهي الوحيدة التي تحتوي علي بوتون واحد وبالتالي الكترون واحد ---- وعندما تكون في حالة تأين ( أي فقدة لالكترون ) فتسمى بايون الهيدروجين الموجب H+.
تطبيقات علي النظائر المشعة
- تسخدم في التصوير الاشعاعي مثل جاما كاميرا و وجهاز PET
- تحويل بعض الادوية الي ادوية مشعة لكي يتم التعرف علي أماكن تأثيرها وانتشارها بين خلايا الجسم .
- التعرف علي سلاسل DNA
- استخدامها في الطب النووي وعلاج تضخم الغدة الدرقية .
- نظائر اليورانيوم ( تخصيب اليورانيوم )
الروابط الكيميائية
الرابطة : هى أقصر مسافة بين ذرتين فى مركب .
و (لماذا ) تسعى الذرات للإرتباط ببعضها ؟
• لتكون فى وضع أكثر استقراراً(أقل طاقة).
1-روابط أيونية Ionic bonds:
• هى أحد انواع الروابط الكيميائية نتيجة لقوى الجذب الكهربى بين أيون موجب و أيون سالب لتكوين مركب أيوني .
• -ذرات المعادن الفلزية هي التي تفقد الإلكترونات ،وذرات المعادن اللافلزية هي التي تكسب الإلكترونات..
كيف تمت عملية التجاذب بين أيون الصوديوم الموجب وأيون الكلور السالب ؟
• ذرة الصوديوم علي الرغم من انها متعادلة الشحنة ((عدد البروتونات =عدد الالكترونات ) الا إنها في حالة توتر لوجود الكترون واحد في المدار الأخير وهذا يدفعها الي التفاعل ...
• ذرة الكلور علي الرغم من انها متعادلة الشحنه (عدد البروتونات =عدد الالكترونات ) الا إنها في حالة توتر لحاجتها الي الكترون واحد في المدار الأخير لتكمل العدد ٨ وهذا يدفعها الي التفاعل ...
• بالنسبة لذرة الصوديوم تتعرض لطاقة طرد عالية من النواة تفوق طاقة الجذب وعلي العكس فان ذرة الكلور تتعرض لطاقة جذب عالية للنواة تفوق طاقة الطرد وبالتالي :
• - تفقد ذرة الصوديوم الالكترون [ بحيث يصبح عدد الالكترونات١٠ بدلا من ١١] و [عدد البروتونات كما هو ١١] وبالتالي تصبح ذرة الصوديوم أيون الصوديوم موجب Na+.
• - تكتسب ذرة الكلور الكترون [ يصبح عدد الاكترونات١٨ بدلا من ١٧ ] [ عدد البرتونات كما هي ١٧] و بالتالي تصبح ذرة الكلور أيون الكلور السالب CL-
خصائص الروابط الأيونية :
-المركبات المكونة من روابط أيونية تذوب في المحاليل القطبية مثل الماء ولا تذوب في المحاليل غير القطبية .
- وضحي اتحاد الكالسيوم مع الكلور
.......................................................................................................
٢-روابط تساهمية Covalent bonds:
- من أقوى الروابط الكيميائية
الرابطة التساهمية هى رابطة تنشأ بين ذرتين ( غالبا لعناصر لافلزية ) بالإشتراك فى زوج أو أكثر من الإلكترونات ، تساهم فيه كل ذرة بإلكترون أو أكثر ، لتكوين رابطة أو أكثر من الروابط التساهمية .
- ** ما الذى تختلف فيه الرابطة التساهمية عن الرابطة الأيونية ؟
- *** 1- تنشأ الرابطة التساهمية بين ذرتي عنصرين لافلزين (غالبا ) .
- 2- لاتفقد أي من الذرتين المرتبطتين أى من إلكتروناتها بل تشارك كل منهما بإلكترون أو أكثر .
• أنواع الرابطة التساهمية :
• 1- الرابطة تساهمية أحاديه .
• 2- الرابطة تساهمية ثنائية .
• 3- الرابطة التساهمية ثلاثية .
• يرمز للروابط التساهمية بعدد الالكترونات المشتركة .
• H-H O=O
صيغة كتابة الروابط التساهمية :
جزيء غاز الهيدروجين :
......................................................................................
جزيء غاز الأكسجين :
.....................................................................................
مثال: على جزيء ارتبطت ذراته بروابط تساهمية :
.......................................................................................
كيف يتفاعل الكلور مع الهيدروجين ؟
لذرة الكلور 17 إلكترون ،ولذلك فهي تميل إلى .....................................................
ولذرة الهيدروجين 1 إلكترون ،ولذلك فهي تميل إلى ..................................
خواص المركبات التساهمية :
• المركبات التساهمية لا تذوب فى المذيبات القطبية مثل الماء ولكن تذوب فى المذيبات غير القطبية مثل البنزين
3-روابط هيدروجينية Hydrogen bonds:
١-رابطة ضعيفة
٢- هي رابطة تربط بين الجزيئات المستقطبة مثل ( بين جزئيات الماء ) بمعنى انها تربط بين جزئ الماءH2O مع جزء ماء آخر H2O و أيضا ( بين جزيئات الامونيا NH3) .
كيف تنشأ الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء ؟
تنشأ الرابطة الهيروجينية لوجود فارق في نسبة الالكترونات بين ذرة الاكسيجين وذرة الهيدروجين في مدارها الأخير يخلق تفوق لذرة الاكسيجين على جذب الالكترونات وهذا يجعل ذرة الهيروجين موجبة ( + )، وذرة الاكسيجين ( ـ ) .
4-الروابط المعدنية Metalic bonding:
• المعادن الفلزية لديها قابلية لفقد الإلكترونات لكنها لا تمتلك القدرة على جذب إلكترونات .
• لذلك فهي ترتبط مع بعضها بالاشتراك في الإلكترونات . تجعل من ذرات المعادن ذرات متقاربة ومتكتلة مع بعضها .
• الحديد و النحاس و الصوديوم
• ارتباط المعادن ببعضها يعطيها خاصية الصلادة والتوصيل للكهرباء .
أي من الروابط الكيميائية ينتشر داخل جسم الكائن الحي ؟
........................................................
– علي سبيل المثال : نسبة كبيرة من جزيئات جسم الكائن الحي مكونة من البروتين ،والبروتين يحتوي على روابط تساهمية.
– المواد التي يحتاجها جسم الكائن الحي مثل الماء والأكسجين مكونة من روابط تساهمية .
الإشعاع الكهرومغناطيسي Radioisotobes :
وهذا المصطلح يطلق على الأنواع المختلفة للضوء مثل أشعة اكس ( X- rays ) ، الأشعة تحت الحمراء (infrared) ، والأشعة فوق البنفسجية ( ultraviolet ) و أشعة جاما Gammaوهذه الأشعة هى مجموعة من الأمواج تتميز بصفات : السرعة – وطول موجى – التردد .
تطلق النظائر نوعين من الإشعاعات :
– إشعاعات تسبب التأين لذرات المواد التي تصطدم بها .
مثل : أشعة ألفا وبيتا وجاما والأشعة السينية .
– إشعاعات لا تسبب تأين للذرات التي تصطدم بها .
مثل : الأشعة الفوق بنفسجية ،والمايكرووايف ،وأشعة شاشات التلفزيون
س : ما هي استخدامات الإشعاع الكهرومغناطيسي Radioisotobes ؟
• يستخدم في التشخيص والعلاج الطبي .
• يستخدم في تحليل المعادن في التربة .
• يستخدم في صناعة المعادن .
• تستخدم في أجهزة تقنيات التصوير الاشعاعي للجسم .
س : ما هي أضرار الإشعاع الكهرومغناطيسي Radioisotobes ؟
• إشعاع ألفا لا يخترق الجلد والأغشية لكن استنشاقه أو ابتلاعه يتلف الخلايا بسرعة .
• أشعة بيتا تخترق الجلد وتسبب له الحروق .
• اليود المشع يخترق الجسم إلى الغدة الدرقية فتمتصه لأنه يشبه اليود المستقر وهذا يسبب تلف الغدة الدرقية .
س : كيف يفيد الإشعاع الكهرومغناطيسي في تشخيص وعلاج الأمراض ؟
• يستخدم الإشعاع في الكشف والتشخيص للأمراض في الجسم . وذلك باستخدام أجهزة الأشعة مثل CT و PET ،حيث أن إشعاع النظائر قادر على تحديد الخلايا المريضة في الجسم .
• يستخدم الإشعاع في علاج الأورام السرطانية من خلال تحديد أبعاد الورم وإرسال إشعاع مركز على خلايا الورم بحيث يدمر الإشعاع الخلايا ويمنعها من التكاثر .
الأس الهيدروجيني :Ph
• الحرفان PH يرمزان إلى كلمتي Power of Hydrogen ،أي كمية بروتونات الهيدروجين التي تنبعث عند وضع المادة في محلول الماء .
• هى طريقة مبسطة للتعبير عن تركيز أيون الهيدروجين الموجب فى المحاليل المائية .
• تتراوح قيم الأس الهيدروجينى للمحاليل المائية بين صفر الى 14 اعتمادا على تركيز أيون الهيدروجين الموجب ] H [ فيها ، وتستخدم هذه القيم للتعبير عن درجة الحامضية أو القلوية للمحاليل المائية .
مقياس الأس الهيدروجيني :
• يتراوح مقياس الأس الهيدروجيني بين 0 و 14 ، ومنتصفه هو : 7 .-
• إذا قل الأس الهيدروجيني عن 7 فالمادة تفقد الهيدرووجين عند وضعها في الماء ،أي أنها تصنف من الأحماض .
• -إذا زاد الأس الهيدروجيني عن 7 فالمادة تكسب الهيدروجين ولا تفقده عند وضعها في الماء ،وتصنف من القواعد .
• كل درجة في مقياس الأس الهيدروجيني تختلف عما قبلها عشر مرات .
س: ما هو الفرق بين كل من الأحماض التالية :
• حمض درجة الأس الهيدروجيني له = 6
• حمض درجة الأس الهيدروجيني له = 4
..........................................................................
عندما يكون : PH للمحلول أكبر من7 يكون المحلول قلويا.(يزرق ورقةعباد الشمس الحمراء أو عديمة اللون)
مثال : محلول اكسيد الماغنسيوم MgO -
محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH
عندما يكون Ph للمحلول = 7 يكون المحلول متعادل .( لا يؤثر على ورقة عباد الشمس ) .
مثال : الماء H2O –
-محلول كلوريد الصوديوم NaCL
-عندما يكون للمحلول ph أقل من 7 يكون المحلول حامضيا .( يحمر صبغة عباد الشمس ).
مثال :محلول ثانى أكسيد الكربون CO2 -
- محلول ثانى أكسيد النيتروجين NO2
دور الرقم الهيدروجيني:
أثار انخفاض رقم PH , وارتفاع مستوى الحموضة في خلايا الجسم :
• تقل قدرة الجسم على امتصاص المعادن والمواد الغذائية الأخرى.
• تقل كمية الطاقة التي تنتجها خلايا الجسم
• تقل قدرة الجسم على إعادة بناء الخلايا التالفة
• تقل قدرة الجسم على التخلص من المعادن الثقيلة والسامة
• يزداد انتشار الأورام في الجسم
• تزداد عرضة الجسم للإجهاد والمرض
أسباب انخفاض رقم PH , وارتفاع مستوى الحموضة في خلايا الجسم :
• الإكثار من تناول الأطعمة مرتفعة الحموضة
• الضغوط النفسية
• استنشاق الغازات السامة
• عدم تناول القدر الكافي من الأملاح المعدنية الضرورية للجسم .
الأحماض و القواعد :Acids and Bases
التوازن الايوني
• يقصد بالتوازن الأيونى هو ذلك التوازن الكيميائى بين مواد يكون بعضها عبارة عن أيونات موجبة أو سالبة ، ولكن لابد من فهم ثلاث مصادر رئيسية لها وهى الأحماض و، والقواعد ، والأملاح .
-1الأحماض Acids :
• الحمض هو مستقبل إلكترونات وتعطى أيونات الهيدروجين الموجبة ( +H ) عند ذوبانها فى الماء .
• تتفاعل مع القواعد لتعطي ماء + ملح .
• لها طعم حامض
• تغير لون الكاشف إلى اللون الأحمر بدرجاته Ph أقل من 7
• تتفاعل مع الكثير من المعادن وتطلق غاز الهيدروجين .
• مثال : حمض HCL
(القواعد (القلويات Bases::
القاعدة تعطى أيونات الهيدروكسيد السالبة ( OH) عند ذوبانها فى الماء.
• تتفاعل مع الأحماض لتنتج ماء + ملح .
• للمحاليل القاعدية طعم مر .
• ملمسها أملس شديد الانزلاق .
• تغير لون الكاشف إلى اللون الأزرق بدرجاته و Phأكبر من 7
• مثال : NaOH
الأملاح المعدنية Minerals :
١- لها خواص الأحماض والقواعد من ناحية التفكك الى أيونات متى أذيبت فى مذيب مثل الماء .
٢- ليست لدها القدرة على منح أو اكتساب بروتونات أو على اكتساب أو منح إلكترونات ، لتكوين رابطة نتيجة للذوبان .
٣- الملح هو عبارة عن المادة الناتجة من تفاعل حمض و قاعدة .
ما الذى يحدث عند ذوبان الملح كلوريد الصوديوم فى الماء ؟
• حينما يذوب ملح ما فى الماء فانه يتفكك الى أيوناته الموجبة والسالبة تفككا تاما ، ويحدث عندئذ أن يوجد فى المحلول ما يلى :
• 1- جزيئات الماء .
• 2- (أ) الشقوق الحمضية للملح أي أيوناته السالبة CL-.
• (ب) الشقوق القاعدية للملح أى أيوناته الموجبة Na+.
•
• تمرين 1-6: صنفي المواد التالية حسب كونها قواعد أو أحماض أو أملاح :
الصيغة الكيميائية التصنيف
HCl
AlOH3
H2SO3
HNO2
NaOH
KCl
MgCl2
AgNO3
H2PO3
NaCl
الأكسدة والاختزال :
• هما عمليتان متلازمتان ومهمتان لإنتاج الطاقة .
الأكسدة Oxidation :
• هي تفاعل كيميائي تكتسب فيه المادة ذرات من الأكسجين أو ينقص منها ذرات من الهيدروجين
• وقد تحدث الأكسدة دون الأكسجين أو الهيدروجين وذلك بأن تفقد الذرة من إلكتروناتها .
الاختزال Reduction:
• هو تفاعل كيميائي تكسب فيه المادة ذرات من الهيدروجين أو تفقد ذرات من الأكسجين .
• وقد يحدث الاختزال أيضا دون وجود الهيدروجين والأكسجين وذلك بأن تكتسب الذرة إلكترونا
تمرين 1-7: قارني بين الأكسدة والاختزال من حيث ما يلي :
من حيث الأكسدة الاختزال
الأكسجين
الهيدروجين
الالكترونات
بعض تفاعلات الاكسدة والاختزال
الكيمياء الحرارية Thermochemistry:
• هى تعنى بدراسة التغيرات الحرارية التى ترافق التحولات الكيميائية و الفيزيائية
تطبيقات الكيمياء الحرارية في الحياة اليومية :
• طهي الطعام بالموقد
• إشعال الشمعة
• إشعال الألعاب النارية
• يشعر الإنسان بالدفء في جو بارد عند تناول كمية من الطعام .
• إشعال الفحم للتدفئة
• وضع كمادات الكحول على رأس المريض عند ارتفاع درجة الحرارة
هل التفاعلات التالية طاردة للحرارة أم ماصة للحرارة ،وهل تنتج عنها تغيرات فيزيائية أم تغيرات كيميائية ؟
إشعال الحطب للتدقئة :
..............................................................................
وضع كمادات الكحول على رأس المريض عند ارتفاع درجة الحرارة :
............................................................................
حرارة التفاعل:
هي محصلة تغيرات فى الطاقة خلال عمليات تحطيم الروابط و إعادة تكوينها تكوينها .
الحرارة : heat
هى الطاقة التى تنتقل من جسم أو نظام الى جسم أو نظام آخر عند درجات حرارة مختلفة .
• الحرارة تنتقل من الجسم الأعلى حرارة للجسم الأقل حرارة حتى تصل إلى الاتزان الحراري (أي حتى تصبح درجة الحرارة لكلا الجسمين متساوية.
مثال :
• تم وضع قطعة ساخنة من النحاس في ماء درجة حرارته 22 درجة مئوية فارتفعت درجة حرارة الماء تدريجيا حتى بلغت 34 درجة مئوية ثم توقفت . ما الذي جعل درجة حرارة الماء تتوقف عند 34 درجة مئوية ؟
............................................................................................
طاقة التنشيط : Activation Energy
تحتاج جزيئات المواد المتفاعلة كى تتفاعل مع بعضها مقداراًمن الطاقة يختلف باختلاف الجزيئات وتسمى هذه الطاقة بطاقة التنشيط .
وهذه الطاقة تعمل علي تكسير الروابط الموجودة فى الجزيئات المتفاعلة وتحريرالإلكترونات الخارجية كى تنتقل من ذرة الى أخرى .
مفاهيم كيميائية عامة (1)
Biochemistry
Boiling Point
Chemical Energy
Chemical Properties
Chemical Reactions
Colour
Conductivity
Density
Electrical Energy
Energy
Extensive properties
Freezing Point
Gas
Hardness
Heat Energy
Intensive properties
Kinetic Energy
Light Energy
Liquid
Mass
Matter
Matter Forms
Nuclear Energy
Odor
Physical properties
Potential Energy
Shape
Solid
Sound Energy
Volume
Weight
مفاهيم كيميائية عامة (2)
Atom
compound
Covalent bonds
Element
Hydrogen bonds
Ionic bonds
Metalic bonding
Mixture
Molecule
مفاهيم كيميائية عامة (3)
Acids
Atomic Number
Atomic Weight
Bases
Isotopes
Mass number
Minerals
Oxidation
Power of Hydrogen (PH)
Radioisotobes
Reduction
Thermochemistry
كلية التربية –قسم علم النفس
الفصل الدراسي الاول 1439-1438هـ
مذكرة مقرر
علم النفس الحيوي 2 (نفس 368)
المفاهيم الكيميائية
د.أمل الدوة
أستاذ مشارك علم النفس
د.سمية النجاشي
أستاذ مساعد علم النفس
مفاهيم كيميائية عامة
ما هو تعريف الكيمياء الحيوية ؟
• إذا كان علم الكيمياء يدرس التفاعلات الكيميائية chemical reactions.
• وإذا كان علم الأحياء يدرس الكائنات الحية .
فإن علم الكيمياء الحيوي:
• «العلم الذي يدرس التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية “
ما هي موضوعات الكيمياء الحيوية ؟
• المواد الموجودة داخل خلايا جسم الكائن الحي ،مثل : البروتينات والدهون والكربوهيدرات.
• التفاعلات الكيميائية داخل جسم الكائن الحي ،مثل : عملية تمثيل الغذاء .
• نتائج التفاعلات الكيميائية في جسم الكائن الحي، مثل تراكم البروتينات الضارة (بيتا أملويد) في المخ وتدميرها لخلاياه.
كيف يستفيد علم النفس من علم الكيمياء الحيوية ؟
• معرفة كيف يؤثر الغذاء على سلوك الإنسان
مثال : على كيفية تأثير الغذاء على سلوك الإنسان
• من نتائج دراسات الكيمياء الحيوية : أن حصول الجسم على قدر كاف من البروتين يحافظ على مستوى السكر في الدم .
• وبذلك يمكن تجنب الإجهاد البدني والذهني الناشئ عن انخفاض السكر في الدم من خلال تناول وجبة إفطار تحتوي على قدر كاف من البروتين .
مثال :على كيفية تأثير الأدوية على سلوك الإنسان
• عند تناول الإنسان أدوية تزيد نشاط السيروتونين في المخ ( مثال مضادات الاكتئاب )
• فإن قدرة الجسم على إنتاج السيروتونين دون تناول الدواء تنخفض بشكل واضح في الحالات الاكتئابية .
• لذلك فعدم الالتزام بخطة واضحة لتناول مثل هذه الأدوية ستؤدي إلى نقصان السيروتونين في الجسم .
• ويعد الاكتئاب نتيجة ظاهرة لنقص السيروتونين في المخ .
مثال : على استفادة علم النفس من علم الكيمياء الحيوية في تشخيص الأمراض
• لا يكتفي علم النفس بعلاج الأعراض المرضية بل يبحث عن أسبابها .
فمثلا : قد يشعر الإنسان بالقلق أو نوبة هلع مفاجئة دون وجود أسباب واضحة ؛وإنما بسبب اضطراب في التغذية .مثل:
• زيادة السكر والكافين في الجسم
• -نقص فيتامين B1 في الجسم
• -نقص المغنيسيوم في الجسم
المادة والطاقةMatter & Energy
ما هي المادة؟
• المادة : matter
• هى اى شئ يشغل حيز من الفراغ ويكون ذا كتلة معينة وهو كل ما تتاثر به حواسنا أو يكون مصدرا لما يثيرها .
• ** و الحرارة هى شكل من أشكال الطاقة ويتم الحصول عليها من المادة كالفحم ، وان هذه الحرارة الناتجة تستهلك من قبل المادة كالإنسان للتدفئة أو المواد الغذائية للطبخ ......الخ.
** إذن المادة والطاقة عبارة عن وجهين لعملة واحدة
تمرين 1-1: أي من الأشياء التالية تعتبر مادة وأي منها يعتبر طاقة ؟
الهواء - الضوء – الخشب – الكهرباء - الحرارة – الماء
مادة طاقة
خواص المادة :properties of matter
يمكن تقسيم خواص المادة الى ثلاثة أقسام رئيسية هى الخواص الكيميائية ، والخواص الفيزيائية ، والخواص الميكانيكية.
الخصائص الكيميائيةChemical Properties :
هى قابلية المواد المختلفة للتفاعل الكيميائي فيما بينها عند توفير الشروط المناسبة لإنتاج مواد أخرى بصفات مختلفة .
ما هي التغيرات الكيميائية ؟
هي التغيرات التي تحدث للمادة بحيث تنتج مواد جديدة تختلف في خصائصها الكيميائية عن المادة الأصلية .
• أمثلة :
** عند مرور تيار كهربائي فى الماء تحدث العديد من التغيرات.* يتصاعد غاز الأكسيجين + الهيدروجين
ونتيجة لذلك حدث هنا تكوين مواد جديدة أى تغيرات كيميائية أو تفاعلات كيميائية .
** الإحتراق __هو إحدى التفاعلات الكيميائية :
مثال: عند إحتراق قطعة الفحم يتفاعل الأكسيجين مع الكربون ليعطى ثانى أكسيد الكربون (مادة جديدة) .
** هناك بعض الإشارات لحدوث التفاعل الكيميائي :
• تغيرات فى اللون أو أن يحدث تفاعل ينتج عنه ضوء أو حرارة أو غاز .
• مثال :عند احتراق الورقة ماذا يحدث؟........
ما خطر احتراق الفحم ؟ اكتبي معادلة الاحتراق .
• ..........................................................................................................................................................................................................................................................................
• .............................................................................................................................................................................................................................................................................
مثال للتفاعل الكيميائي : ضعى كربونات الصوديوم (Na2CO3+حمض الهيروكلوريك( Hcl) ....ماذا يحدث ؟....
المشاهده:..............................
الاستنتاج : ..............................................................................................................................
اكتبي معادلة التفاعل :
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
١- الخواص الفيزيائية physical properties:
• **هى خصائص المادة التى يمكن ملاحظتها او قياسها دون أن يحدث تغير للمادة الى شئ آخر .
• هناك خواص فيزيائية ثابته وخواص فيزيائية متغيرة
• تعتبر الخواص التالية : اللون والطعم و الرائحة و درجتى الغليان والتجمد والبريق و الكثافة و الصلادة و الحجم والكتلة وغيرها كثير، خواصا فيزيائية للمادة .
• وهناك بعض الخصائص يمكن ملاحظتها مباشرة مثل ..................،وأخرى لابد من قياسها مثل...........لماذا ؟
• لأن المقاييس تعطينا وصف أكثر دقة للمادة عن الملاحظة المباشرة التى نقوم بها.
وتنقسم الخصائص الفيزيائية إلى قسمين :
أ-خصائص متغيرة Extensive properties :
الخصائص الفيزيائية التي تتغير بتغير كمية المادة ،مثل :
• الكتلة Mass : وهي مقدار ما يوجد في الجسم من المادة .
الحجم Volume : وهو الحيز الذي تشغله المادة في الفراغ .
الوزن Weight : قوة الجاذبية في جذب جسم ما للأرض .
الشكل shape : مثال : شكل بلوري
ب-خصائص ثابتة Intensive properties :
• على الرغم من أن الخصائص الثابتة لا تتغير بتغير كمية المادة إلا أنه يمكن التحكم فيها من خلال دمج المواد مع بعضها .
مثال : - دمج الألوان والروائح لإنتاج ألوان وروائح جديدة .
- نقطة التبخر Boiling Point
- درجة التجمد Freezing Point
هناك مقياسان عالميان لدرجة الحرارة هما :
• المقياس المئوي (سلسيوس) ،درجة تجمد الماء = 0 °C.
• المقياس الفهرنهيتي ،درجة تجمد الماء = 32 °F
• ما هي درجة الحرارة الطبيعية للإنسان ؟
• 36.0°C - 37.5°C
• 97.0°F - 99.5°F
لماذا ترتفع درجة حرارة جسم الإنسان في بعض أوقات اليوم ؟
١-عملية التمثيل الغذائي : ترتفع درجة حرارة الجسم الداخلية لأعلى مستوى لها آخر النهارفتقل سرعة عمليات التمثيل الغذائي في الجسم ،وتنخفض إلى أقل مستوى عند الفجر فتزيد سرعة التمثيل الغذائي من أجل تدفئة الجسم .
٢-عندما ترتفع درجة حرارة الجو الخارجي ،ترتفع حرارة الجلد ،وهذا يجعل الجسم يقلل من حرارته الداخلية ويفرغ حرارته عن طريق دفع الدم للجلد والتعرق لتنخفض درجة حرارة الجلد .
٣-عندما تدخل الفيروسات الجسم ،يقوم الجسم بمقاومتها ،ومن طرق المقاومة قيام الهيبوثلاموس برفع درجة حرارة الجسم بحيث لا تستطيع الفيروسات العيش في درجة حرارة مرتفعة.
احدى الخصائص الفيزيائية
الصلادة Hardness : قابلية المادة للخدش .
• المعدن الأعلى صلادة يستطيع خدش المعدن الأقل صلادة .
• من أعلى المعادن صلادة الألماس ولذلك يستخدم في قص الزجاج .
كيف يمكن زيادة مقاومة العظام للخدش والكسر ؟
• تزيد صلادة العظام بزيادة نسبة المعادن فيها ،ولذلك فإن تناول نسبة كافية من المعادن يزيد من صلادتها .
تمرين 2-1: صنفي ما يلي إلى تغير فيزيائي أو تغير كيميائي أو خصائص فيزيائية أو خصائص كيميائية :
1- احتراق الخشب 2-درجة التبخر 3-ذوبان الثلج 4-اللون
5 -تقطيع الخبز 6-الكثافة 7-القابلية للتفاعل مع الأحماض 8-الحجم
9-عملية خبز العجين 10-طبخ البيض 11-هضم الطعام في المعدة
12-اللمعان 13-القابلية للتفاعل مع المواد القلوية 14-الصلادة 15-ثقل الحجر
الخصائص الفيزيائية الخصائص الكيميائية التغيرات الفيزيائية التغيرات الكيميائية
الخواص الميكانيكية للمادة
الخواص الميكانيكية : Mechanical Properties
** للخواص الميكانيكية أهمية كبرى فى إعطاء صورة واضحة عن المادة و من ثم عن الطاقة ..
1- السرعة :speed (v) هى الحركة وهى سمة كونية ويمكن إدراكها بالنسبة للمادة عبر مفهوم السرعة .
السرعة:هى مقدار المسافة (d) التى يقطعها جسم مادى خلال زمن معين (t)
2- التسارع accelleration
قد تكون سرعة الجسم المتحرك ثابته أو متغيرة و حينما يقال انها متغيرة فإنها اما ان تتناقص أو ان تتزايد فيحدث لها ما يسمى بالتباطؤ أو بالتسارع ، و الأخير هو المفهوم الأكثر شيوعا .....
** التسارع (a ) هومقدار الزيادة فى سرعة الجسم المتحرك فى الثانية .
3-القوة :
أنه المؤثر الذى يؤدى الى تغيير حالة جسم ساكن أو حالة جسم متحرك بسرعة ثابته .
إذن مقدار القوة المطلوبه لتحريك جسم يتوقف على مقدار المادة الموجودة فى الجسم ( كتلته) .
** ومن أشهر قوانين نيوتن أن لكل فعل رد فعل مساوى له فى القيمة ومعاكس له فى الإتجاه ولذلك نستطيع أن نحدد وفقا للمثالين التاليين :
مثال 1: كتلتين متساويتين + مقدار واحد من القوه يكون تسارعهما.....
مثال 2: إذا اختلفت الكتلتين وتساوت القوة يكون التسارع......
نشاط : فى المثال رقم 2 أيهما الأكثر تسارع ؟........
مثال 3 :إذا تساوت الكتلتين واختلفت مقدار القوة التى يتعرضا لها أيهما الأكثر تسارع ؟..........!
4- الشغل ( العمل ) work
يدل الشغل على مدى تأثير القوة أو فعل القوة .
نشاط : إذا أردنا أن ننقل جسم وزنه 100 كج لمسافة 10 م وكلفنا بهذا العمل مجموعتين الأولى تعدادها رجلين والثانية 4 رجال ....هل يتساوى حجم الشغل الذى تقوم به المجموعتين إذا تساوت قوة كل رجل ..
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
تعريف الطاقة:
الطاقة هي الوجه الآخر للمادة وهي لا تشغل حيزا في الفراغ ولكنها قادرة على التأثير في المواد .** الطاقة : ( E)
هى الشغل المنجز(W) أو المستهلك من قبل المادة (M)
أشكال الطاقة :
1-الطاقة الميكانيكية :
تتكون الطاقة الميكانيكية من مجموع الطاقتين هما :
1- الطاقة الحركيةkinetic
2- طاقة الوضع potential energy
أ- طاقة الوضع أو الطاقة الكامنة:
مقدارها يعتمد على كتلة الجسم المتحرك وعلى سرعته .
أى هى الشغل المبذول أثناء حركة الجسم
ب-طاقة) حركة (Kinetic Energy:
• مقدارها يعتمد على كتلة الجسم و تسارعه والمسافة التى يقطعها .
• وهى الطاقة الكامنه التى يكتسبها الجسم بسبب وقوعه تحت تأتير الجاذبية الارضية أو تحت تأثير مجال كهروكيميائى .
• وهى الطاقة المختزنه فى الجسم نتيجة للجهد المبذول عليه.
** قانون حفظ الطاقة :the law of conservation of energy
• ان مقدار التغير فى الطاقة الحركية لجسم متحرك أو ساكن يكون دائما مصحوبا بتغير فى طاقة الوضع لهذا الجسم ويكون مقدار هذين التغيرين متساويا ولكنه متعاكس .
• فإذا حدثت زيادة فى طاقة الحركة فانه سيحدث نقصان فى طاقة الوضع يساوى مقدار الزيادة فى طاقة الحركة ...
• كيف تفسرى الاجهاد الذى يحدث للانسان ؟
• وهذا ما يلخص قانون حفظ الطاقة الذى ينص على ما يلى :
• ” الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ”
• Energy Can not be Created Nor It Can be Destroyed “
2-طاقة كيميائية Chemical Energy :
تعريفها : الطاقة الكيميائية هي حصيلة ما يوجد بين المواد المختلفة من طاقة كامنة ،هذه الطاقة تجعل الأجزاء الدقيقة من المادة تتجاذب مع بعضها مما يؤدي لحدوث تفاعلات كيميائية فيما بينها .
3-طاقة كهربائية Electrical Energy :
الطاقة الكهربائية هي انتقال التيار الكهربائي التى تنتج من حركة سيل من الالكترونات خلال المواد التي لا تقاوم انتقاله .
• تلعب الطاقة الكهربائية ممثلة بالإلكترونات دورا هاما فى تحولات الطاقة داخل خلايا الكائنات الحية كما فى الجهاز العصبي .
4- الطاقة الإشعاعية : Radiant Energy
• * هى تلك الطاقة التى تصاحب موجات الضوء مثل الضوء المرئى و الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء و الأشعة الكونية و الأشعة السينية وهى طاقة الموجات الصادرة من أجسام مادية مهيجة بشكل أو بآخر .
5- طاقة نووية Nuclear Energy
• هي الطاقة التي يتم تحريرها من خلال التفاعل النووي ( مكونات نواة الذرة مثل اليورانيوم )أي عملية الانشطار النووي وينتج الطاقة في مفاعل نووي علي شكل حرارة .
تمرين 1-4: أي شكل من أشكال الطاقة يستخدم في المواد التالية :
1-الطاقة المستخدمة لكرة طائرة في الهواء :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
2-الطاقة المنبعثة من الشمس :
أ-حرارية وضوئية ب-كهربائية وميكانيكية ج- كهربائية وكيميائية
3-الطاقة المستخدمة في الدراجة :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
4-الطاقة المستخدمة في المروحة اليدوية :
أ-كيميائية ب-ميكانيكية ج- كهربائية
5-الطاقة المستخدمة في المروحة الكهربائية :
أ-ضوئية و ميكانيكية ب-كهربائية وضوئية ج- كهربائية وميكانيكية
6-الطاقة المستخدمة في السيارة :
أ-كيميائية وميكانيكية ب-كهربائية وذرية ج- ضوئية وذرية
7-الطاقة المستخدمة في البطارية :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
8-الطاقة المستخدمة في المصباح الكهربائي :
أ-كهربائية وميكانيكية ب-ميكانيكية وضوئية ج- كهربائية وضوئية
9-الطاقة الموجودة في كوب الشاي :
أ-شعاعية ب-كهربائية ج- حرارية
10-الطاقة المنبعثة من احتراق الخشب :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- حرارية
11-الطاقة المستخدمة في الفرن الكهربائي :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- كيميائية
12-الطاقة المستخدمة في الأرجوحة :
أ-يميائية ب-ميكانيكية ج- كهربائية
13-الطاقة الموجودة عند تحريك الهواء للشجر :
أ-ميكانيكية ب-كهربائية ج- ضوئية
تركيب المادة
الذرة Atom :
• هي وحدة بناء العنصر وتتكون من نواة تدور حولها الإلكترونات .
• أشكال المادة
• العنصر Element
• المركب Compound
• الجزيء Molecule
• الخليط Mixture
تركيب الذرة
• كلمة atom كلمة يونانية تعني الجزء الغير قابل للانقسام .
أشكال المادة
١- العنصر Element :
” لا يمكن أن يتجزأ عن طريق التفاعلات الكيميائية ويتحول الي عنصر آخر”
**فالعنصر هو وحدة البناء للمادة ومكونة من ذرات من نوع واحد فقط و يمكن أن توجد هذه الوحدة بشكل اما مستقل أو حر (H )أو بشكل غير مستقل بل مرتبط ( H2).
** بلغ عدد العناصر المعروفة حتى الآن 106 عنصر و العنصر رقم 1 هو الهيدروجين .
مثال:
....................................................................................................................
٢- المركبcompound :
هو مادة مكونة من عنصرين مختلفين أو أكثر بشرط أن يكون قد حصل بين العناصر تفاعل كيميائي .
-تكون مركب معين يقتضي اختلاط العناصر بنسب ثابتة .
يتكون المركب دائما من أكثر من عنصر واحد باتحادها كيميائيا مع بعضها البعض بطريقة متميزة بأن المركب يحتوى دائما على العناصر المكونة له بنسب وزنية ثابته .
** إن أهمية المركبات تتجاوز اهمية العناصر الى حد كبير وعدد المركبات المعروفة يكاد يتجاوز المليون مركب.
مثال:
..................................................................................................................
الجزيء Molecule:
أصغر جزء من المادة ويحتفظ بخصائص المادة ،يتكون من ذرتين أو أكثر مرتبطتين بروابط كيميائية.
• هناك ما يعرف بجزئ المركب ( NaCl)
• هناك ما يعرف بجزئ العنصر ( O2)
ما الفرق بينهما ؟
الخليط mixture:
الخليط هو مادة مكونة من عدة عناصر أو مركبات لم يحصل بينها تفاعل كيميائي بحيث يمكن فصل المواد عن بعضها .
• فحينما يوجد عنصران أو أكثر متحدان اتحاد غير كيميائي وبالتالى اتحادا يمكن أن يكون بنسب وزنية متفاوته لهما فيسمى مخلوط وليس مركب .
• مثال : الهواء .... هو خليط لعدد من العناصر ( الغازات ) ما هى ؟..........
• مثال : الماء المذاب فيه سكر هو خليط .
• ان العناصر والمركبات فى الطبيعة و كذلك المركبات الناتجة من عمليات الإتحاد الكيميائى توجد على هيئة مخاليط ذات خواص تختلف من حالة الى أخرى .
• فبعض المحاليل متجانس مثل الهواء وبعضها غير متجانس مثل الزيت والماء .
الجدول الدورى يوضح العناصر الموجودة في الطبيعة وقد كتبت بحروف انجليزية
أنشطة تقويمية
أذكري المصطلح المناسب:
(..............) هي مقدار المسافة التي يقطعها جسم مادي خلال زمن معين.
(..............) هي أي شيء يشغل حيز من الفراغ ويكون ذا كتلة معينة، وهو كل ما تتأثر به حواسنا أو يكون مصدراً لما يثيرها.
(.............) هو مقدار الزيادة في سرعة الجسم المتحرك في الثانية.
(.............) يعني بدراسة المادة من ناحية تركيبها وتحولاتها وخواصها المختلفة.
(.............) هي مقدار المادة الموجودة في جسم معين.
(ا............) هي شكل من أشكال الطاقة ويتم الحصول عليها من المادة كالفحم.
(.......... .........) هي خصائص المادة التي يمكن ملاحظتها أو قياسها دون أن يحدث تغير للمادة إلى شيء آخر.
(............) هو المؤثر الذي يؤدي إلى تغيير حالة جسم ساكن أو حالة جسم متحرك بسرعة ثابتة.
(...........) تعبر عن مدى إمكانية القيام بعمل أو عن إمكانية انجاز شغل.
/ ضعي كلمة (صح) أمام العبارة الصحيحة، وكلمة (خطأ) أمام العبارة الخاطئة:
أهم ما يميز علم الكيمياء تجاهله للصلة المتبادلة التي تربط فيما بين المادة والطاقة وبشكل تجريبي (.........).
الحرارة والطاقة عبارة عن وجهتين لعملة واحدة (........).
تقسم خواص المادة إلى ثلاثة أقسام رئيسية هي الخواص الكيميائية، والخواص الفيزيائية، والخواص الميكانيكية (........).
عند فتح علبة المياه الغازية تتصاعد فقاعات غازية ناتجة من تفاعل كيميائي (..........).
هناك بعض الخصائص الفزيائية يمكن ملاحظتها مباشرة مثل اللون، وأخرى لابد قياسها مثل الحجم (..........).
الكتلة تقاس بقوة جذب الأرض للجسم (..........).
س/ أكتبي المصطلح المناسب:
1-(..........) هي الشغل المنجز أو المستهلك من قبل المادة.
2- (.......... .......) مقدارها يعتمد على كتلة الجسم المتحرك وعلى سرعته.
3- (............. ........) مقدارها يعتمد على كتلة الجسم وتسارعه والمسافة التي يقطعها.
4- (.........................) أن مقدار التغير في الطاقة الحركية لجسم متحرك أو ساكن يكون دائماً مصحوب بتغير في طاقة الوضع لهذا الجسم ويكون مقدار هذين التغيرين متساويا ولكنه متعاكس.
6- (............ ........) هي تلك الطاقة التي تنتج من حركة سيل من الألكترونات عبر المادة.
7- (......... .........) هي الطاقة التي تصاحب موجات الضوء.
8- (..........................) هي التي تنجم بفعل الهيئة التي يتخذها شكل وترتيب مكونات الذرة وعلى وجه الخصوص نواتها.
9- (...........) هي وحدة البناء للمادة بحيث يمكن أن توجد هذه الوحدة بشكل إما مستقل أو حر أو بشكل غير مستقل بل مرتبط.
10-(...................) يتكون من أكثر من عنصر بإتحاده كيميائياً مع بعضها البعض بطريقة متميزة ويحتوي على العناصر المكونة له بنسب وزنية ثابتة.
11- (............) هو وجود مركبين أو أكثر متحدان اتحاد غير كيميائي بل فيزيائي.
12- (............) هي الوحدة البنائية الأساسية لكل مادة، وهي أصغر وحده لأي عنصر يمكن أن تدخل في تفاعل كيميائي دون أن تتغير.
ضعي كلمة (صح) أمام العبارة الصحيحة، وكلمة (خطأ) أمام العبارة الخاطئة:
1-( )في قانون حفظ الطاقة؛ إذا حدثت زيادة في طاقة الحركة فإنه سيحدث إيضاً زيادة في طاقة الوضع يساوي مقدار الزيادة في طاقة الحركة (.......).
2( )الطاقة لا تفنى ولا تستحدث (.........).
3-( )الطاقة الكيميائية هي الطاقة الموجودة في العناصر الكيميائية (.........)
4-( )الطاقة الكيميائية تتحول إما لطاقة ميكانيكية أو لطاقة حرارية (.........).
5-( )عند مقاومة سيل من الإلكترونات يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية وضوئية وذلك بجعلها تسري من خلال خيط معدني (.......).
6-( )الطاقة بأي شكل كانت لاتصدر إلا من المادة ولا تختزن إلا في المادة (...........).
الذرة
• اذا قسمت المادة تعطى جسيمات دقيقة غير قابلة للإنقسام تسمى الذرات ، وهذه الذرات فى حركة دائمة (constant motion ) وتتحد مع بعضها البعض بطرق مختلفة .
• ** الذرة : هى الوحدة البنائية الأساسية لكل مادة ، وهى أصغر وحدة لأى عنصر يمكن أن تدخل فى تفاعل كيميائى دون أن تتغير .
• ملحوظة :ذرات العنصر الواحد متماثلة ، بينما تختلف عن ذرات أى عنصر آخر .
• مثال : ذرات الهيدروجين متماثلة ، ولكنها تختلف عن ذرات الصوديوم .
تتكون الذرة من١- نواة
وبداخل النواة يوجد كل من :
1-البروتونات وهي أجسام موجبة الشحنة .
2-النيوترونات وهي أجسام متعادلة الشحنة .
ويوجد خارج النواة عدة مستويات للطاقة تدور فيها الإلكترونات سالبة الشحنة حسب نوع الذرة.
٢- الإلكترونات :The electron
هى جسيمات سالبة الشحنة الكهربية (-) .
* الإلكترونات متناهية فى الصغر ولذلك فإن كتلة الذرة مركزة فى نواتها
** عدد الإلكترونات السالبة التى تدور حول نواة الذرة يكون مساويا لعدد البروتونات الموجبة داخل النواة عندما تكون الذرة متعادلة كهربيا (فى حالتها العادية ) .
** يعبر عن ذرة أى عنصر برمز كيميائي :
• مثال : رمز الألمنيوم هو AL ويكتب أسفل يسار العنصر ( العدد الذرى)
• تدور الإلكترونات فى مدارات خاصة تسمى بمستويات الطاقة ( دائرية أو بيضاوية ) – حول نواة الذرة(موجبة الشحنة ) ولا تسقط فيها لأنها تدور بسرعة فائقة .
• كل مدار له طاقة استيعابية من الالكترونات ....
- الغلاف الأول ( المدار الاول ) يتشبع بـ 2 الكترون (K)
- الغلاف الثانى)المدار الثاني ) يتشبع بـ 8 الكترونات كحد أقصى (L)
- الغلاف الثالث ( المدار الثالث ) به 8 الكترونات ويكون غير مكتمل ولكن يكون هناك مدارات فرعية تصل العدد الي 18الكترون أي يضاف 10 الكترونات ( M)
- الذرة الخاملة يكون مستوى الطاقة الخارجي لها مشبع بعدد الالكترونات
- الذرة المتعادلة = عدد الالكترونات = عدد البروتونات
كيف يتفاعل الكلور مع الصوديوم ؟
لذرة الصوديوم 11 إلكترون ،وهي تميل لفقد الألكترونات .
و لذرة الكلور 17 إلكترون ،وهي تميل لاكتساب الإلكترونات .
يحدث تجاذب كهربى بين أيون .................... الموجب وأيون ..................السالب ويتشكل جزيء ..........................
يعبر عن ذرة أى عنصر برمز كيميائي :
• مثال : رمز الألمنيوم هو AL
• ** يمكن التمييز بين نوى ذرات العناصر المختلفة عن طريق عددين هما
١- العدد الذرى : Atomic number
هو عدد البروتونات( الموجبة ) الموجودة داخل نواة ذرة عنصر ما.
العدد الذري = عدد البروتونات الموجبة = عدد الالكترونات السالبة [ عندما تكون الذرة متعادلة ]
عدد الالكترونات قد يختلف عن العدد الذري بزيادة أو نقصان فيما لو كان العنصر متفاعلا أو متأينا ...
يكتب العدد الذري في الركن العلوي بجوار رمز العنصر
أيونات الفلزات واللافلزات :
أيون موجب : هى ذرة عنصر فلز فقدت إلكتروناً أو أكثرمن مستوى طاقتها الأخير أثناء التفاعل الكيميائى
.
أيون سالب : هي ذرة عنصر لافلز كسبت إلكتروناً أو أكثرمن ذرة أخرى وأضافته لمستوى طاقتها الأخير أثناء التفاعل الكيميائى .
2
- العدد الكتلى : Mass Number
هو مجموع أعداد البروتونات ( الموجبة ) و النيوترونات ( المتعادلة) داخل ذرة عنصر ما .
- يكتب العدد الكتلي في الركن السفلي بجوار رمز العنصر .
مثال :نواة ذرة الأكسيجين التى تحتوى على :8 بروتونات ، 8 نيوترونات
يكون العدد الذرى لها =...................، عددها الكتلى= .............................
مثال :نواة ذرة الصوديوم التى تحتوى على :11 بروتون ، 12نيوترون
يكون العدد الذرى لها = .........، عدد الكتلى = ..............
** مامعنى أن نقول أن العدد الذرى للكلور = 17 ؟** العدد الكتلى للكلور = 35؟
................................................................................................
..............................................................................
٣-الوزن الذرى : Atomic Weight
مجموع أوزان مكونات الذرة التى توجد داخل النواه وخارجها
تمرين 1-5: أمامك مجموعة من العناصر الكيميائية مرفقة بالعدد الذري والعدد الكتلي لكل عنصر . املئي الجدول أدناه بناء على المعطيات المقدمة :
العنصر العدد الذري العدد الكتلي النيترونات البروتونات الإلكترونات
Al
Cl
Na
H
Kr
النظائر :Isotop
عبارة عن ذرات لعنصر واحد تتماثل في عدد بروتوناتها وتختلف في عدد نيتروناتها
• هى ذرات لعنصر واحد تتفق فى العدد الذرى وتختلف فى الوزن الذرى .
• مثال : الكربون C-12 ..العدد الذرى = 6 ، رقم الكتلة= 12 ،عدد النيترونات =6 .
• الكربون C-13 ..العدد الذرى= 6، رقم الكتلة =13 ،عدد النيترونات = 7
• ان وجود العنصر محتويا مرة على هذا العدد ومرة على ذاك العدد من النيوترونات لا يغير من الخواص الكيميائية للعنصر اطلاقا كما أنه لايغير فى كثير من خواصه الطبيعية ولكنه يكون فى حالة مشعة وغير مستقر
• الهيدروجين H1هو الذره الوحيدة التي لا تحمل نيترونات ---- وهي الوحيدة التي تحتوي علي بوتون واحد وبالتالي الكترون واحد ---- وعندما تكون في حالة تأين ( أي فقدة لالكترون ) فتسمى بايون الهيدروجين الموجب H+.
تطبيقات علي النظائر المشعة
- تسخدم في التصوير الاشعاعي مثل جاما كاميرا و وجهاز PET
- تحويل بعض الادوية الي ادوية مشعة لكي يتم التعرف علي أماكن تأثيرها وانتشارها بين خلايا الجسم .
- التعرف علي سلاسل DNA
- استخدامها في الطب النووي وعلاج تضخم الغدة الدرقية .
- نظائر اليورانيوم ( تخصيب اليورانيوم )
الروابط الكيميائية
الرابطة : هى أقصر مسافة بين ذرتين فى مركب .
و (لماذا ) تسعى الذرات للإرتباط ببعضها ؟
• لتكون فى وضع أكثر استقراراً(أقل طاقة).
1-روابط أيونية Ionic bonds:
• هى أحد انواع الروابط الكيميائية نتيجة لقوى الجذب الكهربى بين أيون موجب و أيون سالب لتكوين مركب أيوني .
• -ذرات المعادن الفلزية هي التي تفقد الإلكترونات ،وذرات المعادن اللافلزية هي التي تكسب الإلكترونات..
كيف تمت عملية التجاذب بين أيون الصوديوم الموجب وأيون الكلور السالب ؟
• ذرة الصوديوم علي الرغم من انها متعادلة الشحنة ((عدد البروتونات =عدد الالكترونات ) الا إنها في حالة توتر لوجود الكترون واحد في المدار الأخير وهذا يدفعها الي التفاعل ...
• ذرة الكلور علي الرغم من انها متعادلة الشحنه (عدد البروتونات =عدد الالكترونات ) الا إنها في حالة توتر لحاجتها الي الكترون واحد في المدار الأخير لتكمل العدد ٨ وهذا يدفعها الي التفاعل ...
• بالنسبة لذرة الصوديوم تتعرض لطاقة طرد عالية من النواة تفوق طاقة الجذب وعلي العكس فان ذرة الكلور تتعرض لطاقة جذب عالية للنواة تفوق طاقة الطرد وبالتالي :
• - تفقد ذرة الصوديوم الالكترون [ بحيث يصبح عدد الالكترونات١٠ بدلا من ١١] و [عدد البروتونات كما هو ١١] وبالتالي تصبح ذرة الصوديوم أيون الصوديوم موجب Na+.
• - تكتسب ذرة الكلور الكترون [ يصبح عدد الاكترونات١٨ بدلا من ١٧ ] [ عدد البرتونات كما هي ١٧] و بالتالي تصبح ذرة الكلور أيون الكلور السالب CL-
خصائص الروابط الأيونية :
-المركبات المكونة من روابط أيونية تذوب في المحاليل القطبية مثل الماء ولا تذوب في المحاليل غير القطبية .
- وضحي اتحاد الكالسيوم مع الكلور
.......................................................................................................
٢-روابط تساهمية Covalent bonds:
- من أقوى الروابط الكيميائية
الرابطة التساهمية هى رابطة تنشأ بين ذرتين ( غالبا لعناصر لافلزية ) بالإشتراك فى زوج أو أكثر من الإلكترونات ، تساهم فيه كل ذرة بإلكترون أو أكثر ، لتكوين رابطة أو أكثر من الروابط التساهمية .
- ** ما الذى تختلف فيه الرابطة التساهمية عن الرابطة الأيونية ؟
- *** 1- تنشأ الرابطة التساهمية بين ذرتي عنصرين لافلزين (غالبا ) .
- 2- لاتفقد أي من الذرتين المرتبطتين أى من إلكتروناتها بل تشارك كل منهما بإلكترون أو أكثر .
• أنواع الرابطة التساهمية :
• 1- الرابطة تساهمية أحاديه .
• 2- الرابطة تساهمية ثنائية .
• 3- الرابطة التساهمية ثلاثية .
• يرمز للروابط التساهمية بعدد الالكترونات المشتركة .
• H-H O=O
صيغة كتابة الروابط التساهمية :
جزيء غاز الهيدروجين :
......................................................................................
جزيء غاز الأكسجين :
.....................................................................................
مثال: على جزيء ارتبطت ذراته بروابط تساهمية :
.......................................................................................
كيف يتفاعل الكلور مع الهيدروجين ؟
لذرة الكلور 17 إلكترون ،ولذلك فهي تميل إلى .....................................................
ولذرة الهيدروجين 1 إلكترون ،ولذلك فهي تميل إلى ..................................
خواص المركبات التساهمية :
• المركبات التساهمية لا تذوب فى المذيبات القطبية مثل الماء ولكن تذوب فى المذيبات غير القطبية مثل البنزين
3-روابط هيدروجينية Hydrogen bonds:
١-رابطة ضعيفة
٢- هي رابطة تربط بين الجزيئات المستقطبة مثل ( بين جزئيات الماء ) بمعنى انها تربط بين جزئ الماءH2O مع جزء ماء آخر H2O و أيضا ( بين جزيئات الامونيا NH3) .
كيف تنشأ الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء ؟
تنشأ الرابطة الهيروجينية لوجود فارق في نسبة الالكترونات بين ذرة الاكسيجين وذرة الهيدروجين في مدارها الأخير يخلق تفوق لذرة الاكسيجين على جذب الالكترونات وهذا يجعل ذرة الهيروجين موجبة ( + )، وذرة الاكسيجين ( ـ ) .
4-الروابط المعدنية Metalic bonding:
• المعادن الفلزية لديها قابلية لفقد الإلكترونات لكنها لا تمتلك القدرة على جذب إلكترونات .
• لذلك فهي ترتبط مع بعضها بالاشتراك في الإلكترونات . تجعل من ذرات المعادن ذرات متقاربة ومتكتلة مع بعضها .
• الحديد و النحاس و الصوديوم
• ارتباط المعادن ببعضها يعطيها خاصية الصلادة والتوصيل للكهرباء .
أي من الروابط الكيميائية ينتشر داخل جسم الكائن الحي ؟
........................................................
– علي سبيل المثال : نسبة كبيرة من جزيئات جسم الكائن الحي مكونة من البروتين ،والبروتين يحتوي على روابط تساهمية.
– المواد التي يحتاجها جسم الكائن الحي مثل الماء والأكسجين مكونة من روابط تساهمية .
الإشعاع الكهرومغناطيسي Radioisotobes :
وهذا المصطلح يطلق على الأنواع المختلفة للضوء مثل أشعة اكس ( X- rays ) ، الأشعة تحت الحمراء (infrared) ، والأشعة فوق البنفسجية ( ultraviolet ) و أشعة جاما Gammaوهذه الأشعة هى مجموعة من الأمواج تتميز بصفات : السرعة – وطول موجى – التردد .
تطلق النظائر نوعين من الإشعاعات :
– إشعاعات تسبب التأين لذرات المواد التي تصطدم بها .
مثل : أشعة ألفا وبيتا وجاما والأشعة السينية .
– إشعاعات لا تسبب تأين للذرات التي تصطدم بها .
مثل : الأشعة الفوق بنفسجية ،والمايكرووايف ،وأشعة شاشات التلفزيون
س : ما هي استخدامات الإشعاع الكهرومغناطيسي Radioisotobes ؟
• يستخدم في التشخيص والعلاج الطبي .
• يستخدم في تحليل المعادن في التربة .
• يستخدم في صناعة المعادن .
• تستخدم في أجهزة تقنيات التصوير الاشعاعي للجسم .
س : ما هي أضرار الإشعاع الكهرومغناطيسي Radioisotobes ؟
• إشعاع ألفا لا يخترق الجلد والأغشية لكن استنشاقه أو ابتلاعه يتلف الخلايا بسرعة .
• أشعة بيتا تخترق الجلد وتسبب له الحروق .
• اليود المشع يخترق الجسم إلى الغدة الدرقية فتمتصه لأنه يشبه اليود المستقر وهذا يسبب تلف الغدة الدرقية .
س : كيف يفيد الإشعاع الكهرومغناطيسي في تشخيص وعلاج الأمراض ؟
• يستخدم الإشعاع في الكشف والتشخيص للأمراض في الجسم . وذلك باستخدام أجهزة الأشعة مثل CT و PET ،حيث أن إشعاع النظائر قادر على تحديد الخلايا المريضة في الجسم .
• يستخدم الإشعاع في علاج الأورام السرطانية من خلال تحديد أبعاد الورم وإرسال إشعاع مركز على خلايا الورم بحيث يدمر الإشعاع الخلايا ويمنعها من التكاثر .
الأس الهيدروجيني :Ph
• الحرفان PH يرمزان إلى كلمتي Power of Hydrogen ،أي كمية بروتونات الهيدروجين التي تنبعث عند وضع المادة في محلول الماء .
• هى طريقة مبسطة للتعبير عن تركيز أيون الهيدروجين الموجب فى المحاليل المائية .
• تتراوح قيم الأس الهيدروجينى للمحاليل المائية بين صفر الى 14 اعتمادا على تركيز أيون الهيدروجين الموجب ] H [ فيها ، وتستخدم هذه القيم للتعبير عن درجة الحامضية أو القلوية للمحاليل المائية .
مقياس الأس الهيدروجيني :
• يتراوح مقياس الأس الهيدروجيني بين 0 و 14 ، ومنتصفه هو : 7 .-
• إذا قل الأس الهيدروجيني عن 7 فالمادة تفقد الهيدرووجين عند وضعها في الماء ،أي أنها تصنف من الأحماض .
• -إذا زاد الأس الهيدروجيني عن 7 فالمادة تكسب الهيدروجين ولا تفقده عند وضعها في الماء ،وتصنف من القواعد .
• كل درجة في مقياس الأس الهيدروجيني تختلف عما قبلها عشر مرات .
س: ما هو الفرق بين كل من الأحماض التالية :
• حمض درجة الأس الهيدروجيني له = 6
• حمض درجة الأس الهيدروجيني له = 4
..........................................................................
عندما يكون : PH للمحلول أكبر من7 يكون المحلول قلويا.(يزرق ورقةعباد الشمس الحمراء أو عديمة اللون)
مثال : محلول اكسيد الماغنسيوم MgO -
محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH
عندما يكون Ph للمحلول = 7 يكون المحلول متعادل .( لا يؤثر على ورقة عباد الشمس ) .
مثال : الماء H2O –
-محلول كلوريد الصوديوم NaCL
-عندما يكون للمحلول ph أقل من 7 يكون المحلول حامضيا .( يحمر صبغة عباد الشمس ).
مثال :محلول ثانى أكسيد الكربون CO2 -
- محلول ثانى أكسيد النيتروجين NO2
دور الرقم الهيدروجيني:
أثار انخفاض رقم PH , وارتفاع مستوى الحموضة في خلايا الجسم :
• تقل قدرة الجسم على امتصاص المعادن والمواد الغذائية الأخرى.
• تقل كمية الطاقة التي تنتجها خلايا الجسم
• تقل قدرة الجسم على إعادة بناء الخلايا التالفة
• تقل قدرة الجسم على التخلص من المعادن الثقيلة والسامة
• يزداد انتشار الأورام في الجسم
• تزداد عرضة الجسم للإجهاد والمرض
أسباب انخفاض رقم PH , وارتفاع مستوى الحموضة في خلايا الجسم :
• الإكثار من تناول الأطعمة مرتفعة الحموضة
• الضغوط النفسية
• استنشاق الغازات السامة
• عدم تناول القدر الكافي من الأملاح المعدنية الضرورية للجسم .
الأحماض و القواعد :Acids and Bases
التوازن الايوني
• يقصد بالتوازن الأيونى هو ذلك التوازن الكيميائى بين مواد يكون بعضها عبارة عن أيونات موجبة أو سالبة ، ولكن لابد من فهم ثلاث مصادر رئيسية لها وهى الأحماض و، والقواعد ، والأملاح .
-1الأحماض Acids :
• الحمض هو مستقبل إلكترونات وتعطى أيونات الهيدروجين الموجبة ( +H ) عند ذوبانها فى الماء .
• تتفاعل مع القواعد لتعطي ماء + ملح .
• لها طعم حامض
• تغير لون الكاشف إلى اللون الأحمر بدرجاته Ph أقل من 7
• تتفاعل مع الكثير من المعادن وتطلق غاز الهيدروجين .
• مثال : حمض HCL
(القواعد (القلويات Bases::
القاعدة تعطى أيونات الهيدروكسيد السالبة ( OH) عند ذوبانها فى الماء.
• تتفاعل مع الأحماض لتنتج ماء + ملح .
• للمحاليل القاعدية طعم مر .
• ملمسها أملس شديد الانزلاق .
• تغير لون الكاشف إلى اللون الأزرق بدرجاته و Phأكبر من 7
• مثال : NaOH
الأملاح المعدنية Minerals :
١- لها خواص الأحماض والقواعد من ناحية التفكك الى أيونات متى أذيبت فى مذيب مثل الماء .
٢- ليست لدها القدرة على منح أو اكتساب بروتونات أو على اكتساب أو منح إلكترونات ، لتكوين رابطة نتيجة للذوبان .
٣- الملح هو عبارة عن المادة الناتجة من تفاعل حمض و قاعدة .
ما الذى يحدث عند ذوبان الملح كلوريد الصوديوم فى الماء ؟
• حينما يذوب ملح ما فى الماء فانه يتفكك الى أيوناته الموجبة والسالبة تفككا تاما ، ويحدث عندئذ أن يوجد فى المحلول ما يلى :
• 1- جزيئات الماء .
• 2- (أ) الشقوق الحمضية للملح أي أيوناته السالبة CL-.
• (ب) الشقوق القاعدية للملح أى أيوناته الموجبة Na+.
•
• تمرين 1-6: صنفي المواد التالية حسب كونها قواعد أو أحماض أو أملاح :
الصيغة الكيميائية التصنيف
HCl
AlOH3
H2SO3
HNO2
NaOH
KCl
MgCl2
AgNO3
H2PO3
NaCl
الأكسدة والاختزال :
• هما عمليتان متلازمتان ومهمتان لإنتاج الطاقة .
الأكسدة Oxidation :
• هي تفاعل كيميائي تكتسب فيه المادة ذرات من الأكسجين أو ينقص منها ذرات من الهيدروجين
• وقد تحدث الأكسدة دون الأكسجين أو الهيدروجين وذلك بأن تفقد الذرة من إلكتروناتها .
الاختزال Reduction:
• هو تفاعل كيميائي تكسب فيه المادة ذرات من الهيدروجين أو تفقد ذرات من الأكسجين .
• وقد يحدث الاختزال أيضا دون وجود الهيدروجين والأكسجين وذلك بأن تكتسب الذرة إلكترونا
تمرين 1-7: قارني بين الأكسدة والاختزال من حيث ما يلي :
من حيث الأكسدة الاختزال
الأكسجين
الهيدروجين
الالكترونات
بعض تفاعلات الاكسدة والاختزال
الكيمياء الحرارية Thermochemistry:
• هى تعنى بدراسة التغيرات الحرارية التى ترافق التحولات الكيميائية و الفيزيائية
تطبيقات الكيمياء الحرارية في الحياة اليومية :
• طهي الطعام بالموقد
• إشعال الشمعة
• إشعال الألعاب النارية
• يشعر الإنسان بالدفء في جو بارد عند تناول كمية من الطعام .
• إشعال الفحم للتدفئة
• وضع كمادات الكحول على رأس المريض عند ارتفاع درجة الحرارة
هل التفاعلات التالية طاردة للحرارة أم ماصة للحرارة ،وهل تنتج عنها تغيرات فيزيائية أم تغيرات كيميائية ؟
إشعال الحطب للتدقئة :
..............................................................................
وضع كمادات الكحول على رأس المريض عند ارتفاع درجة الحرارة :
............................................................................
حرارة التفاعل:
هي محصلة تغيرات فى الطاقة خلال عمليات تحطيم الروابط و إعادة تكوينها تكوينها .
الحرارة : heat
هى الطاقة التى تنتقل من جسم أو نظام الى جسم أو نظام آخر عند درجات حرارة مختلفة .
• الحرارة تنتقل من الجسم الأعلى حرارة للجسم الأقل حرارة حتى تصل إلى الاتزان الحراري (أي حتى تصبح درجة الحرارة لكلا الجسمين متساوية.
مثال :
• تم وضع قطعة ساخنة من النحاس في ماء درجة حرارته 22 درجة مئوية فارتفعت درجة حرارة الماء تدريجيا حتى بلغت 34 درجة مئوية ثم توقفت . ما الذي جعل درجة حرارة الماء تتوقف عند 34 درجة مئوية ؟
............................................................................................
طاقة التنشيط : Activation Energy
تحتاج جزيئات المواد المتفاعلة كى تتفاعل مع بعضها مقداراًمن الطاقة يختلف باختلاف الجزيئات وتسمى هذه الطاقة بطاقة التنشيط .
وهذه الطاقة تعمل علي تكسير الروابط الموجودة فى الجزيئات المتفاعلة وتحريرالإلكترونات الخارجية كى تنتقل من ذرة الى أخرى .
مفاهيم كيميائية عامة (1)
Biochemistry
Boiling Point
Chemical Energy
Chemical Properties
Chemical Reactions
Colour
Conductivity
Density
Electrical Energy
Energy
Extensive properties
Freezing Point
Gas
Hardness
Heat Energy
Intensive properties
Kinetic Energy
Light Energy
Liquid
Mass
Matter
Matter Forms
Nuclear Energy
Odor
Physical properties
Potential Energy
Shape
Solid
Sound Energy
Volume
Weight
مفاهيم كيميائية عامة (2)
Atom
compound
Covalent bonds
Element
Hydrogen bonds
Ionic bonds
Metalic bonding
Mixture
Molecule
مفاهيم كيميائية عامة (3)
Acids
Atomic Number
Atomic Weight
Bases
Isotopes
Mass number
Minerals
Oxidation
Power of Hydrogen (PH)
Radioisotobes
Reduction
Thermochemistry