التفاعلات الكيميائية – المعادلة الكيميائية

                                                المــــــــــــادة  الثانية إعدادي العلوم الفيزيائية

عنوان الدرس

التفاعلات الكيميائية – المعادلة الكيميائية

المعدات و الوسائل                        التعلمات السابقة       الأهداف        المضامين

موقد بنسن+قنينة غاز ، أجرة،ميزان،صحن ،ملقاط خشبي،أنبوب اختبار النموذج المجسم ، صور وثائق       حالات المادة ،الجسم الخالص،الهواء ومكوناته،الجزيئات الذرات،الإحتراقات،قياس الكتلة،تأثير ثنائي أوكسيد الكربون على ماء الجير                                   •       تعرف مفهوم التفاعل الكيميائي

•                                              التمييز بين التفاعل الكيميائي و التحول الفيزيائي

•                                              تعرف قانون انحفاض الكتلة و قانون انحفاض الدرات نوعا ة عددا

•                                              التعبير عن التفاعل الكيميائي بكتابة معادلته الكيميائية       1.      مفهوم التفاعل الكيميائي

2.                                             التحول الفيزيائي و التحول الكيميائي

3.                                             . قوانين التفاعل الكيميائي

4.                                             المعادلة الكيميائية

الإستراتيجيات التعليمية التعلمية

القدرات                                      سير الدرس   المراحل

- يعطي المتعلم فرضيات

 - يقترح خطة لحل المشكة

- يعمل المتعلم داخل مجموعات

- ينجز التجربة باستعمال أدوات مخبرية بسيطة  

- يلاحظ و يستنتج.

توظيف المعارف

- يعطي المتعلم فرضيات

 - يقترح خطة لحل المشكة

- يعمل المتعلم داخل مجموعات

- ينجز التجربة باستعمال أدوات مخبرية بسيطة  

- يلاحظ و يستنتج.

توظيف المعارف

- يقدم فرضيات و مقترحات

- يبدي تمثلاته و تصوراته

- يعمل المتعلم داخل مجموعات

توظيف المعارف

-                                               يقدم فرضيات و مقترحات

-                                               يبدي تمثلاته و تصوراته

كتابة معادلة التفاعل .

المساهمة في تموازنة المعادلة . 

توظيف المعارف

                                                النشاط الأول : مفهوم التفاعل الكيميائي و التحول الفيزيائي

" استغل الانسان مند القدم التحولات الكيميائية لانتاج العديد من المواد التي يحتاجها في حياته اليومية.

فهل كل التحولات الكيميائية إحتراقات ؟

و هل كل التحولات تفاعلات كيميائية ؟ "

يطلب من التلاميذ تكوين مجموعات ، طرح فرضيات بخصوص التساؤل .

ينشط الاستاذ النقاش داخل كل مجموعة .

ينشط نقاشا بين المجموعات حول الفرضيات المطروحة .

تقدم العدة التجريبية للتلاميذ

تقدم بعض النصائح والاحتياطات حول خطورة المحلول المستعمل و كيفية استعماله 

تمرين    صفحة

النشاط الثاني: قوانين التفاعل الكيميائي

"اتناء تفاعل كيميائي هل تتغير الكتلة ، ما انواع الدرات الداخلة في تركيب جزيئات النواتج"

للتحقق من صحة الفرضيات نقوم بالتجربة التالية

نضع في كاس مدرج قليل من محلول كلورور الهيدروجين المخفف

و في حوجلة مغلقة قطع من الكلس

نضع الانائين في كفة الميزان و نقيس كتلتيهما=( كتلة المتفاعلات+كتلة الاواني فارغة)

ثم نضيف محلول HCl الى الحوجلة و نغلقها بإحكام

يتم استغلال مثال لأحد التفاعلات الكيميائية المدروسة سابقا

 مثل : احتراق الكربون في الأوكسجين

+ يطلب من التلاميذ :

    -كتابة التعبير الكتابي لهذا التفاعل بهدف تعرف المتفاعلات والنواتج

    - تمثيل هذا التعبير الكتابي باستعمال النماذج الجزيئية لكل من المتفاعلات والنواتج

   - مقارنة أنواع الذرات الموجودة في المتفاعلات و النواتج

   - مقارنة عددها

تمرين     صفحة

النشاط الثالث: المعادلة الكيميائية

من أجل خلق ترابط بين مختلف فقرات الدرس، يطرح الأستاذ الوضعية المسألة :

لتسهيل دراسة التفاعلات الكيميائية عمل الكيميائين على التعبير عنها باستعمال الصيغ الكيميائية

يسمى هذا التعبير بالمعادلة الكيميائية ، فكيف تكتب المعادلة الكيميائية لتفاعل كيميائي ؟ 

-                                               نكتب صيغ المتفاعلات يسارا تفصل بينها علامة (+) .

-                                               نكتب صيغ النواتج يمينا تفصل بينهم علامة (+) .

-                                               نربط طرفي المعادلة بسهم موجه نحو اليمين يشير الى منحى التفاعل .

-                                               التحقق من قانون انحفاظ المادة.

- يقدم بعض الخطوات  المتبعة .

يحدد صيغ المتفاعلات و النواتج .

التاكد من قانون انحفاظ المادة. .

استخلاص منهجية كتابة المعادلة الكيميائية .

تمرين      صفحة

ينتج عن تفاعل الميثان مع الأوكسجين جزيئات الماء و غاز ثنائي أوكسيد الكربون  أكتب معادلة هذا التفاعل باعتماد النمودج الجزيئي و باستعمال الصيغ الكيميائية ؟ تحقق من قانون انحفاظ المادة ؟

-                                               نتبع نفس الخطوات المتبعة في الفقرة الأولى  و بعد ذلك نتأكد من انحفاظ الذرات نوعا وعددا .

-                                               من خلال المعادلة إذا لم تنحفظ الذرات نوعا و عددا نقول أنها معادلة غير متوازنة .

-                                               لموازنة معادلة كيميائية نكتب عدد كل نوع من الجزيئات يسار صيغته الكيميائية مع الإشارة إلى أن هذا العدد يجب أن يكون عدد صحيح طبيعي غير منعدم .

-                                               نستعمل ، لكتابة المعادلة الكيميائية الحصيلة لتفاعل كيميائي ، الصيغ الكيميائية للمتفاعلات و النواتج .

-                                               تتم موازنة معادلة كيميائية بتحقيق قانون انحفاظ المادة لذرات المتفاعلات نوعا وعددا ، وذلك باستعمال معاملات تناسبية .

تمرين       صفحة                      

وضعية الإنطلاق

صياغة المشكلة

I- مفهوم التفاعل الكيميائي :

1- احتراق الكحول في الهواء :

أ- تجربة :

ب- ملاحظة :

+ أثناء احتراق الكحول في ثنائي الأوكسجين تتكون قطرات ماء على جنبات القمع البارد.

+ يتعكر ماء الجير بفعل الغاز الناتج عن احتراق الكحول.

+ بعد مدة يختفي الكحول فيتوقف الاحتراق.

ج- استنتاج :

- احراق الكحول في الهواء تحول كيميائي اختفى خلاله كل من الكحول و ثنائي أوكسجين، و ظهر جسمان جديدان هما الماء و ثنائي أوكسيد الكربون. يسمى هذا التحول الكيميائي تفاعلا كيميائيا.

- يتوقف التفاعل الكيميائي باختفاء أحد المتفاعلين أو هما معا.

- نعبر عن هذا التفاعل بالمعادلة التالية :

كحول   +  ثنائي الأوكسجين                   ماء   +   ثنائي أوكسيد الكربون

د- تعريف :

التفاعل الكيميائي تحول كيميائي تختفي أثناءه أجسام تسمى المتفاعلات وتظهر أجسام جديدة تسمى النواتج.

مثال : جميع الاحتراقات تعتبر تفاعلات كيميائية.

2- التحول الفيزيائي و التحول الكيميائي :

+ الانصهار تحول فيزيائي تتغير أثناءه الحالة الفيزيائية للجسم فقط، و لا تظهر أجسام جديدة.

+ التحولات الفيزيائية ليست نحولات كيميائية.

II- تفاعل الحديد و الكبريت :

1- تجربة :

2- ملاحظة :

- عند التسخين يتوهج خليط الحديد و زهرة الكبريت ثم يستمر التوهج رغم إيقاف التسخين.

- بعد اتوقف التوهج، ينتج جسم صلب أسود لا يجذبه المغناطيس.

3- استنتاج :

- أثناء توهج الخليط، حدث تحول كيميائي اختفى أثناءه كل من الحديد و الكبريت و ظهر جسم جديد هو كبريتور الحديدSulfure de Fer.

- هذا التفاعل ليس احتراقا لأن ثنائي الأوكسجين لا يوجد ضمن المتفاعلات.

- نعبر عن هذا التفاعل الكيميائي بالمعادلة :

حديد     +      كبريت                    كبريتور الحديد

5- خلاصة :

+ كل تحول كيميائي تختفي أثناءه أجسام و تظهر أجسام جديدة، يسمى تفاعلا كيميائيا.

+ الأجسام التي تختفي تسمى متفاعلات، و الأجسام التي تظهر تسمى نواتج.

III- قانون انحفاظ الكتلة :

1- تجربة :

     + تفاعل محلول الصودا (هيدروكسيد الصوديوم) مع محلول كبريتات النحاس.

2- ملاحظة :

- بعد مزج محلول الصودا مع محلول كبريتات النحاس يتكون راسب أزرق.

- يبقى التوازن محققا بعد مزج المحلولين.

- بعد مدة يتوضع الراسب الأزرق في قعر الكأس و يختفي اللون الأزرق من المحلول.

3- استنتاج :

- بعد مزج المحلولين حدث تفاعل كيميائي اختفى أثناءه كل من الصودا و كبريتات النحاس (اللون الأزرق) ثم ظهر راسب أزرق جديد هو هيدروكسيد النحاس (صلب).

- لم يتغير التوازن بعد هذا التحول الكيميائي، نقول إن الكتلة تنحفظ خلال التفاعل الكيميائي. أي أن مجموع كتل المتفاعلات يساوي دائما مجموع كتل النواتج. يسمى هذا القانون : قانون انحفاظ الكتلة.

+ نعبر عن هذا التفاعل بالكتابة :

هيدروكسيد الصوديوم   +   كبريتات النحاس                    هيدروكسيد النحاس

IV- قانون انحفاظ الذرات نوعا و عددا :

1- تفاعل الكربون مع ثنائي الأوكسجين :

- يتفاعل الكربون مع ثنائي الأوكسجين فيتكون غاز ثنائي أوكسيد الكربون.

- نعبر عن هذا التفاعل بأسماء المتفاعلات و النواتج كالآتي :

كربون   +  ثنائي الأوكسجين                   ثنائي أوكسيد الكربون

- أو نعبر عنه بواسطة النماذج الجزيئية :

- نلاحظ أن الذرات التي تكون المتفاعلات (ذرة الكربون و ذرة الأوكسجين) هي نفسها التي تكون الناتج (ثنائي أوكسيد الكربون)، من حيث النوع و العدد. لكنها مرتبطة بكيفية مختلفة.

استنتاج :

+ أثناء كل تفاعل كيميائي تنحفظ الذرات نوعا و عددا، لكنها ترتبط بكيفية مختلفة. يسمى هذا القانون : قانون انحفاظ الذراتLoi de conservation des atomes.

2- تطبيق 1 : تفاعل الحديد مع الكبريت :

نحضر خليطا بمزج 8g من زهرة الكبريت و 14g  من مسحوق الحديد.

نسخن نقطة من هذا الخليط فنلاحظ انتشار التوهج في الخليط كله، ثم يتكون كبريتور الحديد (FeS).

  أ- عدد المتفاعلات و النواتج في هذا التفاعل.

  ب- عبر عن هذا التفاعل باستعمال معادلة تشتمل على أسماء المتفاعلات و النواتج.

  ج- ما هي كتلة كبريتور الحديدm الناتج ؟ علل جوابك.

جواب :

  أ- المفاعلات : الحديد و الكبريت

   - الناتج : كبريتور الحديد.

  ب- المعادلة :

حديد     +      كبريت                    كبريتور الحديد

  ج- كتلة الناتج :

+ الكتلة تنحفظ خلال التفاعل الكيميائي، أي أن مجموع كتل النواتج يساوي مجموع كتل المتفاعلات.

إذن :

            كتلة كبريتور الحديد = كتلة الحديد + كتلة الكبريت

يعني :

m = 14  +   8

m = 22 g

V- كتابة المعادلة الكيميائية :

1- تفاعل احتراق الكربون في ثنائي الأوكسجين :

- عبرنا من قبل عن تفاعل الكربون و ثنائي الأوكسجين بالكتابة :

كربون   +  ثنائي الأوكسجين                   ثنائي أوكسيد الكربون

- و يمكن أن نعبر عنه باستعمال النماذج الجزيئية كالآتي :

- يمكن كذلك التعبير عن حصيلة هذا التفاعل باستعمال الصيغ الكيميائية؛ بحيث نكتب الرموز و الصيغ الكيميائية للمتفاعلات يسارا و نفصل بينها بعلامة + ، و نكتب الرموز و الصيغ الكيميائية للنواتج يمينا و نفصل بينها كذلك بعلامة +، ثم نصل بينهما بسهم يمثل منحى التفاعل.

C   +   O2                     CO2

النواتج :المتفاعلات :

ذرة كربون واحدة و ذرتي أوكسجين              ذرة كربون واحدة و ذرتي أوكسجين

- لكي تكون المعادلة الكيميائية صحيحة يجب أن يتحقق قانون انحفاظ الذرات.

2- خلاصة :

+ يعبر دائما عن التفاعل الكيميائي بمعادلة كيميائية .

+ لا تكون المعادلة الكيميائية صحيحة إلا إذا كانت متوازنة.

VI- موازنة المعادلة الكيميائية :

1- دراسة تفاعل :

+ نعتبر تفاعل احتراق الميثان في ثنائي الأوكسجين :

ميثان      +     ثنائي الأوكسجين                    ماء   +   ثنائي أوكسيد الكربون

+ نعبر عن هذا التفاعل بالمعادلة الكيميائية :

CH4    +    O2                   CO2     +     H2O

- من خلال هذه المعادلة نلاحظ ما يلي :

نوع الذرات                                 الكربون        الهيدروجين    الأوكسجين

عددها في المتفاعلات                    1      4       2

عددها في النواتج                          1      2       3

- انحفظ نوع الذرات في حين أن عددها لم ينحفظ : عدد ذرات الأوكسجين و الهيدروجين مختلف بين يمين و يسار السهم أي ليس هو نفسه بين المتفاعلات و النواتج.

- لكي تكون المعادلة الكيميائية صحيحة يجب أن تنحفظ الذرات نوعا و عددا خلال التفاعل الكيميائي، لذلك يجب عليناموازنتها.

- في هذه الحالة نوازن المعادلة بمضاعفة جزيئة ثنائي الأوكسجين في المتفاعلات و جزيئة الماء في النواتج. نحصل أخيرا على المعادلة التالية :

CH4    +   2 O2                   CO2     +    2 H2O

- العدد 2 يمثل عدد جزيئات ثنائي الأوكسجين و العدد 2 يمثل عدد جزيئات الماء. و دائما يكثب العدد المستعمل للموازنة يسار الصيغة الكيميائية للجزيئة.

في هذه الحالة أصبح لدينا :

نوع الذرات                                 الكربون        الهيدروجين    الأوكسجين

عددها في المتفاعلات                    1      4       4

عددها في النواتج                          1      4       4

استنتاج :

- تدل هذه الكتابة على أن جزيئة واحدة من الميثان تتفاعل مع جزيئتين اثنتين من ثنائي الأوكسجين، فتنتج جزيئة واحدة من ثنائي أوكسيد الكربون و جزيئتان من الماء.

2- خلاصة :

+ إذا كانت معادلة التفاعل الكيميائي غير متوازنة يجب موازنتها، وذلك بكتابة أعداد صحيحة يسار كل رمز أو صيغة حتى يصبح عدد ذرات كل نوع هو نفسه في المتفاعلات والنواتج. (يمين و يسار السهم).

+ تسمى هذه الأعداد الصحيحة : معاملات تناسبية.