المدونة التعليمية

علم الكيمياء وأهميته وتعريفه

تعريف علم الكيمياء :
كما تعرف أن علم الكيمياء يتعامل مع الموادالتي تتكون من عناصر ومركبات وكل هذا المواد لها تركيب وخواص وتفاعلات وتحولات ،وتصاحب التفاعلات طاقة ، فنستنتج مما سبق أن علم الكيمياءهو : علم يهتم بدراسة تركيب المادةوالتغيرات التي تحدث لها والطاقة المصاحبة لهذه التغيرات

أهمية علم الكيمياء :
يدخل علم الكيمياء في جميع نشاطات الكائنات الحية ويسهم في كافة مناشط الحياة .

– بواسطة علم الكيمياء تم تحويل المواد الطبيعيةالخام إلى مواد تلبي احتياجات الإنسان ، فاستطاع الكيميائي أن ينتج من الفحم والنفطبعض المواد الجديدة كالأصباغوالعقاقير والعطور واللدائن (البلاستيك) والمطاط الصناعي .
– ساهمت الكيمياء في المجالالزراعي بواسطة الأسمدة الكيميائية والمبيدات الحشرية .
– أمكنبواسطة علم الكيمياء إنتاج الألياف الصناعية فساهمت في مجال الكساء والمنسوجات .
– وغير ذلك من المجالات الكثيرة التي تساهم بها الكيمياء .

طبيعة علم الكيمياء والطريقة العلمية في التفكير :
الكيميائييلاحظ الأشياء ويحاول أن يجيب عن التساؤلات حولها مثل : ما سبب الطعم الحلو للسكر ،لماذا وكيف يصدأ الحديد؟ فهنا قد لاحظ ثم يبدأ بالبحث عن جواب لهذه الملاحظاتوالتساؤلات ، ولكي يجيب فعليه أن يجرب ويعتمد على التجربة ، لأن علم الكيمياءأكثر العلوم اعتماداً على التجربة وذلك لسببينهما :

– الكيميائي يتعامل معموجودات لايراها ولا يستطيع إحصاءها مثل الذرات والجزيئات .
– القوانين العامة في الكيمياء قابلة للتغير والتعديل .

فهنا قد جرب ومع التجريب تتم عملية تدوين المعلومات عن النتائج التيشاهدها من التجربة ، وبعدها يبدأ بتفسير ماشاهده بوضع الفرضيات ،والفرضية هي :
فكرة تنبع من خيال العالم ترتبطبالحقائق والوقائع التي جرت حولها الملاحظات والتجارب فإذا كانت هذه الفرضية صحيحةوتم إختبارها بعدة تجارب لإثبات صحتها وأصبحت النتيجة إيجابية تصبح قانوناً عاماً ،

وبعد التفسير تأتي مرحلة نشر النتائج لتعم الفائدة على الجميع،حيث نستطيعالآنترتيب الخطوات العلمية في التفكير كما يلي :

– الملاحظة
– التجريب
– تدوين المعلومات
– التفسير
– النشر

المراحل التي مر بها علم الكيمياء :

– مرحلة علم الصنعة : والتي ظهرت فيها خرافةتحويل المعادن الرخيصة إلى معادن ثمينة .

– مرحلة الكيمياء التي اتجهت إلى الطب : ففي هذهالمرحلة تم تحضير العقاقير لشفاء المرضى وقد برز العلماء العرب في ذلك من مثل جابربن حيان وابن سينا والرازي .

– مرحلة نظرية فلوجستون : التي بدأت في النصف الثاني من القرن السابع عشر والتي تقول أن الفلوجستون عنصر يساعد المادة علىالإشتعال ويتحد معها مكوناً أكسيد المادة وأسموه (كالكس) : معدن + فلوجستون —-> كالكس وقد بقيت النظرية سائدة حتى أتى العالم الفرنسي لافوازيه عام 1778موأثبت خطأ هذه النظرية عندما سخن الزئبق وبرهن أن عملية الإحتراق عبارة عن اتحادأكسجين الهواء بالمادة (تأكسد) وليس كما قالت نظرية فلوجستون
المرحلة الرابعةوالأخيرة هي علم الكيمياء الحديثة التي بدأت في أواخر القرن الثامن عشر

دور العلماءالمسلمين في تطوير علم الكيمياء :
جابر بن حيان – أبو الكيمياء

هو جابر بن حيان بن عبدالله ، ولد في عام 102 هجرية (720 ميلادية) وذلك فيقرية طوس في الشمال الشرقي من إيران والتي تبعد 28 كيلومتراً عن مدينة مشهد ، وكانأبوه يعيش قبل رحيله إلى طوس في مدينة طرطوس السورية حيث كان يعمل عطاراً .

عكف جابر على دراسة علوم الطبيعيات والرياضيات ، ثم رحلإلى الكوفة حيث التقى بالإمام جعفر الصادق الذي كان عالماً في الكيمياء والدينأيضاً والذي حدثه عن علم الكيمياء عند اليونان والمصريين والفرس والهنود والصينيين .

أنشأ لنفسه معملاً في بيته بالكوفة اختبر فيه بنفسه كلماقاله القدماء من تجارب الكيمياء ليعرف مدى صحتها ، وكلما وجد نفسه بحاجة إلى جهازجديد أو آله ، صنع مايحتاجه بيديه حيث كان بالمعمل بيت للنار ، وفي ليلة واحدة سجلجابر أول كشفين له هما الماء الملكي وماء الذهب المستخدم حتى يومنا هذا في طلاءالأوراق والأخشاب .

هو صاحب نظرية أن كل المواد القابلةللاحتراق والمعادن (الفلزات) القابلة للتأكسد تتكون من أصول زئبقية وكبريتية وملحيةوهي نظرية الفلوجستون ولم يعرف العالم هذه النظرية إلا بعد جابر بألف عام ، ونظريةالإتحاد الكيميائي التي تقول بأن الاتحاد الكيميائي يحدث باتصال ذرات العناصرالمتفاعلة بعضها مع بعض ، وهي النظرية التي قال بها (دالتون) بعد جابر بألف عام .

كان كثير القرب من هارون الرشيد والبرامكة وبسبب هذاالقرب زعم البعض في زمن جابر وبعد زمانه أن أسراره في الكيمياء من أسباب ثرائهمالفاحش ، وقد ابتكر المواد التي تكفل التغلب على مشاكل الجنود وعبورهم لمياه البحاروقراءة الرسائل في الليالي المظلمة مما ساعد في انتصارات جنود الرشيد والبرامكة فيالفتوحات .

هو الذي حضر حجر الكي أو حجر جهنم (نتراتالفضة) لكي الجروح والعضلات الفاسدة ومازال هذا الأمر معروفاً حتى اليوم ، وحضرمداداً مضيئاً من صدأ (بيريت) الحديد ينفع في كتابة المخطوطات الثمينة ورسائل الجيشلتقرأ في الليالي المظلمة ، وحضر طلاء يقي الثياب من البلل ، وآخر يقي الحديد منالصدأ وثالثاً يقي الخشب من الاحتراق وكانت هذه الطلاءات هي البداية لعلم البلمراتالآن .

اكتشف جابر الورق غير القابل للاحتراق لتكتب عليهالوثائق النفيسة والرسائل المهمة ، واكتشف بعد الماء الملكي وماء الذهب وماء الفضةوعنصر البوتاس وملح النشادر وكبريتيد الزئبق وحمض الكبريتيك وسلفيد الزئبق وأكسيدالزرنيخ وكربونات الرصاص وعنصر الانتيمون وعنصر الصوديوم ويوديد الزئبق وزيت الزاجالنقي ، وكان قد اكتشف من قبل حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك وتمكن بهما معاً مناكتشاف ماء الذهب .

أوجد جابر طرائق لتقطير الخل المركز (الأستيك أسيد) المعروف الآن باسم الخليك الثلجي وطرائق لصبغ القماش (علم الصباغة) ودباغة الجلود (علم الدباغة) وفصل الفضة عن الذهب بحمض النيتريك علم تركيز (تبخير وترشيح وتكثيف وتبلور وإذابة وتصعيد) وسبق العالم كله بأبحاثه في التكليس وإرجاعالمعدن إلى أصله بواسطة الأكسجين. وابتكر آله لاستخراج الوزن النوعي للمعادنوللأحجار والسوائل والأجسام التي تذوب في الماء ، وتحدث عن السموم ورفع مضارها فوضعبذلك أساس علم السموم .

عاد إلى قريته طوس مع بدء نذر نكبةالبرامكة وكان عمره تسعاً وثمانين سنة ، وهناك عكف على العمل والتجربة وتدوين الكتبالكبيرة والصغيرة وبلغ عدد أهمها 45 كتاباً من بينها كتب عن الأحجار والذهب والزئبقوالحيوان والأرض ، وكتب في أصول صناعة الكيمياء مايحمل عناوين : التدابير ، البحث ،التركيب ، الأسرار ، التصريف ، الأصول ، التجميع ، وكتب 112 مقالاً في صناعةالكيمياء منها سبعون مقالاً شرح بها مذهبه في الكيمياء وهي خير ماكتب ، ومائةوأربعين مقالاً في علم الموازين
بعد خمسة قرون من وفاة جابر عن ثلاث وتسعين سنة (في قريته طوس) بدأ الأوروبيون يترجمون مجموعات من كتبه إلى اللاتينية عن اللغةالعربيةومن أشهر هذه الكتب : الخالص ، الاستتمام ، الاستيفاء ، التكليس .

ويذكر هولميارد في كتابه (الكيمياء إلى عصر دالتون) أن ترجمة مؤلفات جابر إلى اللاتينية كانتعاملاً قوياً في إحياء الكيمياء في أوروبا ، ولم يحدث أن حظيت كتب بالشهرة والذيوعفي العصور الوسطى مثلما حظيت به كتب جابر بن حيان ، فقد أصبحت كتبه أساساً لعلمالكيمياء في أوروبا إلى نهاية القرن الثامن عشر وبسبب أبحاثه الدقيقة الشامله استحقجابر لقب المؤسس الأول للكيمياء على قواعد علمية سليمة وأسس راسخة .

الألدهيدات والكيتونات :

المقدمة:
تتميز الألدهيدات والكيتونات بوجود مجموعة الكربونيل في جزيئاتها,فما هي الصيغة العامة لكل منهما , والخواص الفيزيائية والكيميائية , وطرق تحضيرهما , وكيفية التمييز بينهما, كل ذلك سوف اطرحه في هذا التقرير وهو يتناول موضوع الألدهيدات والكيتونات.

العرض:

O

الألدهيدات:
¥الصيغة العامة:
R- CO- H
¥المجموعة الوظيفية:( C – H – R )
O

الكيتونات:
¥الصيغة العامة:
R – CO -R
¥المجموعة الوظيفية:( C – R – R )

أمثلة لبعض الألدهيدات :
H – CO -H فورماالدهيد. CH3 – CO – H أسيتا الدهيد
أمثلة لبعض الكيتونات :
CH3 – CO -CH3 أسيتون (بروبانون). CH3 – CO – CH2CH3بيوتانون.

الخواص الطبيعية للألدهيدات والكيتونات :
جزيئات الألدهيدات والكيتونات قطبية ولذلك فإن درجة غليانها مرتفعة ولكنها أقل من درجات غليان الأغوال حيث أنها أقل قطبية من الأغوال و لا توجد روابط هيدروجينية بين جزيئاتها .
– تذوب الألدهيدات في والكيتونات في الماء والمواد القطبية وذلك بسبب التشابه في القطبية وإمكانية تكون الروابط الهيدروجينية بين جزيئاتها وجزيئات الماء .

تحضير الالدهيدات والكيتونات:
تحضر الألدهيدات عن طريق أكسدة الأغوال الأولية :
R – CH2- OH + K2Cr2O7 R – CO – H + H2O

وتحضر الكيتونات عن طريق أكسدة الأغوال الثانوية :
R2 – CH- OH + K2Cr2O7 R – CO – R + H2O

أما الأغوال الثلاثية فلا يمكن أكسدتها بسهولة :
R3 – C- OH + K2Cr2O7 NO Reaction
تفاعلاتها:
يمكن أكسدة الألدهيدات إلى الأحماض العضوية وذلك بسبب وجود ذرة الهيدروجين المرتبطة بمجموعة الكربونيل ، أما الكيتونات فلا يمكن أكسدتها .
R – CO – H R – CO – OH
ويستخدم هذا التفاعل للتمييز بين الألدهيدات والكيتونات .
أشهر العوامل المؤكسدة للألدهيدات :
1- محلول أمينات الفضة القاعدية تفاعل تولن .
2- محلول فهلنج المحتوي على ترترات النحاس الثنائية .

أولاً : تفاعل تولن :
تتفاعل الألدهيدات مع أمينات الفضة القاعدية حيث يتأكسد الألدهيد إلى حمض عضوي وتترسب ذرات الفضة على جوانب إناء التفاعل على شكل مرآة فضية :
R-CO-H + 2Ag+ + 2OH R-CO-OH + 2Ag + H2O

ثانياً : تفاعل الألدهيد مع محلول فهلنج :
يتأكسد الألدهيد إلى الحمض العضوي ويتكون أكسيد النحاس الأحادي على شكل راسب أحمر بني
R-CO-H + 2Cu++ + 4OH R-CO-OH + Cu2O + H2O

¥أما التفاعلات المشتركة بين الألدهيدات والكيتونات فتشمل فك الرابطة بين الأكسجين والكربون الرابطة باي .
-CO – + AB B- C -OA
اختزال الألدهيدات والكيتونات إلى الأغوال :
-CO- CH-OH

التمييز بين الالدهيدات والكيتونات :
نستطيع تمييز الالدهيد عن الكيتون بتفاعلات الأكسدة التي تتم للالدهيد ولكن الكيتون لا يتأكسد لأن الكيتون لا يحتوى على ذرة هيدروجين فلذلك لا يتأكسد .

الخاتمة:

هناك الكثير من الاستخدامات لهذه المركبات والتي يمكن الاستفادة منها في حياتنا, ومنها: الفورمالدهيد يستخدم فى صناعة الميلامين والذي يستخدم في تكوين مبلمر له مع الفينول, يستخدم الفورمالدهيد ( الفورمالين ) فى حفظ الأنسجة الحية من التعفن والسبب في ذلك انه يمنع نمو البكتيريا وتكاثرها وهو خطر على الإنسان, الأسيتون يستخدم في إزالة طلاء الأظافر ولكن هذا المركب خطر لأنه يسبب الأورام والسرطان, تفاعل الالدهيدات مع كاشف تولن الذي ينشأ عنه ترسب الفضة والتي تستخدم فى صناعة المرايا.

http://www.4shared.com/file/43987367…nline.html?s=1

في المرفقات ايضا

م/ن

أكدت دراسة بحثية بكلية الاقتصاد المنزلي جامعة المنوفية أن استخدام أواني الألومنيوم التقليدية غير المعالجة في عمليات الطبخ وحفظ الأطعمة ـ خاصة ذات المحتوي العالي من المواد المخاطية مثل القلقاس أو الملوخية‏,‏ أو التي يضاف إليها بعض المواد الحامضية‏,‏ مثل عصير الليمون اوعصير الطماطم والرمان لتحسين مذاقها ـ يسبب مرض الزهايمر ويساعد علي القضاء علي الخلايا العصبية‏,‏ ودعوا إلي الاستعاضة عنها بأواني طبخ أخري معالجة مثل الأواني الزجاجية أو الإستانليس ستيل‏.‏
ومن نتائج تلك الدراسة البحثية أنها أثبتت أن طهو أنواع مختلفة من الأغذية‏(‏ اللحوم ـ الخضروات ـ الفاكهة‏)‏ في أواني مصنوعة من الألومنيوم يؤدي إلي حدوث تفاعلات كيميائية بين مكونات المواد الغذائية وجدر تلك الأواني‏,‏ وكانت محصلته حدوث تسرب عنصر الألومنيوم بتركيزات كبيرة من جدر الأواني إلي داخل المواد الغذائية المطهوة بها‏,‏

ولقد كانت المشكلة أكثر تعقيدا عند طهو الأغذية الحامضية مثل عصائر الطماطم والرمان والليمون والموالح‏,‏ وكذلك الأغذية التي تحتوي علي مواد مخاطية مثل القلقاس والملوخية والتي أحدثت معدلا عاليا من التفاعل مع جدر أواني الطهو المصنوعة من الألومنيوم كانت محصلته تسريب تركيزات عالية من عنصر الألومنيوم تصل إلي حد الخطورة علي صحة الإنسان الذي يتناول تلك الأغذية في وجباته‏,‏ كذلك أدي إضافة ملح الطعام أو عصير الليمون أثناء الطهو أو إطالة فترة الغليان أو حفظ الأغذية بداخل أواني الألومنيوم في الثلاجة أو خارجها إلي زيادة عنصر الألومنيوم في الأغذية المطهوة‏.‏

كما أثبتت الدراسة أن تركيز عنصر الألومنيوم الذي تم رصده في الأغذية المطهوة في الأواني المصنوعة من الألومونيوم تحت ظروف مشابهة تماما لما هو متبع في معظم المنازل وغالبية البسطاء يكون أكثر من الحدود المسموح بوجودها في الغذاء وفق النسب المسموح بها عالمياً ,‏ بل وتكفي تلك التركيزات المرصودة لأن تكون أحد أهم الأسباب لتعرض الأشخاص الذين يتناولون تلك الأغذية للعديد من المشاكل الغذائية والصحية والتي منها علي سبيل المثال نقص معدل امتصاص الغذاء في الجهاز الهضمي وكذلك نقص امتصاص الكالسيوم والحديد والفسفور والفلور والإصابة بالأنيميا والزهايمر

نشر الموقع الخاص بمعهد ماكس بلانك للكيمياء Max Planck Institute for Chemistry

بألمانيا في خبرًا عن تَمَكُّن العلماء من اكتشاف تواجد مركب جديد من الغازات المسببة لزيادة ظاهرة

الصوبة الزجاجية g reenhouse gasesفي الغلاف الجوي"الاحتباس الحراري"، لم يكن مسجلاً

وجوده من قبل، وهو trifluoromethyl sulphur pentaflouride ، ما زال مصدر هذا الغاز

الجديد غامضًا غير أنه من المؤكد ينتج أثناء عمليات تصنيع معينة ضمن الغازات الصناعية المختلفة

، وقد وجد أن زيادة تواجد هذا الغاز في الغلاف الجوي ترتبط بزيادة تواجد الغاز الخامل

sulphur hexaflouride (SF6) الذي يعتقد أنه يمثل المصدر الرئيسي له.

وحيث إن الغاز الجديد قريب الشبه كيميائيًّا بالـ SF6، فيعتقد العلماء أنه يتكون كناتج لانحلال SF6 في

المعدات ذات الجهد الكهربي العالي، فهو يستخدم في أغراض صناعية عديدة مثل صناعة كرات التنس

وإطارات السيارات وأحذية الجري، كما أن له خواص عزل جيدة؛ لذلك فهو يستخدم كعازل للضوضاء

في النوافذ الزجاجية.

يعتبر SF6 من أقوى الغازات التي تسبب زيادة ظاهرة الصوبة الزجاجية، فجزيئاته شديدة المقاومة

تجاه أي هجوم من الغلاف الجوي، حتى إن خاصية التنظيف الذاتي للغلاف الجوي لا تستطيع التعامل

مع مثل تلك الجزيئات؛ لذلك تتمتع بفترة حياة طويلة مما يجعلها أقوى تأثيرًا؛ ولذلك يتم حاليًا تقييد

إنتاجها، أما المركب الجديد فهو أشد قوة من الـ SF6، بل يمكن اعتباره أقوى غاز مسبب لزيادة ظاهرة

الصوبة الزجاجية اكتشف حتى الآن، فبالإضافة إلى قوة امتصاصه الكبيرة للأشعة تحت الحمراء هو

يتمتع بفترة حياة طويلة؛ لذلك يجب محاولة معرفة المزيد عن هذا الغاز الذي ظلت المصانع تنتجه لأكثر

من 50 سنة دون أن يعرفه أحد، ومحاولة وقف تزايد وجوده في الغلاف الجوي.

وظاهرة الصوبة الزجاجية هي ظاهرة طبيعية بدونها قد تصل درجة حرارة سطح الأرض ما بين 19

درجة سلزيوس تحت الصفر و15 درجة، وقد اكتسبت هذه الظاهرة اسمها نتيجة لاستخدام نفس أسلوبها

في الاحتفاظ بدرجة الحرارة لعمل الصوب الزجاجية التي تستخدم في الزراعة، وغازات الصوبة

الزجاجية greenhouse gases هي الغازات التي تؤدي إلى وجود هذه الظاهرة، وتوجد تلك الغازات

في الغلاف الجوي للأرض، وتقوم بامتصاص الأشعة تحت الحمراء التي تنبعث من سطح الأرض

كانعكاس للأشعة الساقطة على سطح الأرض من الشمس، وأهم تلك الغازات بخار الماء وثاني أكسيد

الكربون والميثان وأكسيد النيتروز بخلاف الغازات المخلقة كيميائيًّا التي تتضمن الكلور وفلورو

كربونات CFCs، إذن معظم غازات الصوبة الزجاجية هي غازات طبيعية تقوم بحفظ توازن الغلاف

الجوي؛ ليحافظ على درجة حرارة الأرض في معدلها الحالي، لكن مع بداية الستينيات لاحظ العلماء

زيادة تركيز تلك الغازات في الغلاف الجوي، وكان ثاني أكسيد الكربون على وجه التحديد هو الأكثر

تركيزًا، مما أثار مخاوف العلماء من زيادة تركيز تلك الغازات نتيجة لما ينتجه الإنسان منها بصورة

غير طبيعية (نتيجة لحرق الوقود الحفري وأثناء عمليات الصناعة المختلفة)، مما قد يؤدي إلى زيادة

متوسط درجة الحرارة على سطح الأرض الذي قد يؤدي بالتبعية إلى تغير المناخ وزيادة مستوى البحار،

مما يعمل على تآكل المناطق الساحلية على مستوى العالم.

وقد أثار احتمال ارتفاع متوسط درجة الحرارة على سطح الأرض جدلاً واسعًا؛ حيث لا يمكن لأي من

العلماء الجزم بحدوثها بالصورة والسرعة التي يتخيلها البعض، فلا يوجد حتى الآن معادلة واضحة

يمكن من خلالها التنبؤ بتأثير زيادة مستويات تلك الغازات في الغلاف الجوي على متوسط درجة حرارة

سطح الكوكب بشكل قاطع، غير أنه أمكن معرفة أن مضاعفة تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون – مثلاً –

يمكن أن ترفع درجة الحرارة لسطح الأرض درجة سلزيوس واحدة، لكن كوكبنا أكثر تعقيدًا من هذا؛

حيث يمكن أن يكون رد فعله لهذا الارتفاع معظمًا له، أو على العكس قد يعمل على تثبيطه أو تخفيضه،

وهذا يعتمد على التغذية المرتجعة للعمليات الكوكبية المختلفة مثل تكوين الثلج والسحب ودورة

المحيطات، والنشاط الحيوي على الكوكب، العديد والعديد من العوامل يمكن أن تؤثر على هذا الارتفاع

بالسلب أو الإيجاب؛ لذلك يجب أن نفكر بشكل أفضل في كم القلق الذي يجب أن نكون عليه!