تكتسب التفاعلات الكيميائية أهمية كبرى في حياتنا ، فالجازولين يحترق في محرك السيارة لتوليد طاقة تحركها ، وغذاء النبات ينتج من عملية البناء الضوئي بتفاعل ثاني أكسيد الكربون والماء .. والأنواع المختلفة من الأدوية والألياف الصناعية والأسمدة ما هي إلا بعض الأمثلة على نواتج بعض التفاعلات الكيميائية
التفاعل الكيميائي: هو كسر الروابط الموجودة بين جزيئات المواد المتفاعلة وتكوين روابط جديدة بين جزيئات المواد الناتجة من التفاعل
يتفكك المركب بالحرارة إلى مكوناته البسيطة فقد يتفكك كلياً إلى عناصره الأولية أو مركبات أبسط منه
AB A + B
الاستنتاج المعادلة الكيميائية المشاهدة
ينحل أكسيد الزئبق الأحمر ويعطى زئبق (فضي)وغاز الأكسجين يزيد الشظية اشتعالا ينحل أكسيد الزئبق الأحمر ويعطى لون فضي أو أسود ويتصاعد غاز عديم اللون انحلال بعض الأكاسيد الي الفلز والأكسجين
ينحل هيدروكسيد النحاس الأزرق ويعطى أكسيد نحاس (أسود) ويتصاعد بخار الماء0 ينحل هيدروكسيد النحاس الأزرق ويعطى لون أسود ويتصاعد بخار الماء0 انحلال الهيدروكسيد إلي أكسيد الفلز والماء
تنحل كربونات النحاس الخضراء وتعطى أكسيد نحاس (أسود ) ويتصاعد غاز ثانى أكسيد الكربون 0 تنحل كربونات النحاس الخضراء وتعطى لون أسود ويتصاعد غاز يطفىء الشظية0 انحلال الكربونات إلي أكسيد الفلز وثاني أكسيد الكربون
تنحل كبريتات النحاس الزرقاء وتعطى أكسيد نحاس (أسود) ويتصاعد غاز ثالث أكسيد الكبريت0 تنحل كبريتات النحاس الزرقاء وتعطى لون أسود ويتصاعد غاز0 تفكك الكبريتات إلي أكسيد الفلز وثالث أكسيد الكبريت
تنحل نترات الصوديوم البيضاء وتعطى نيتريت الصوديوم ذات اللون (الأبيض المصفر) ويتصاعد غاز الأكسجين الذي يزيد اشتعال الشظية0 تنحل نترات الصوديوم البيضاء وتعطى لون أبيض مصفر ويتصاعد غاز يزيد الشظية اشتعالا0 تفكك جميع نترات الفلزات ويتصاعد غاز الأكسجين
الاستنتاج: معظم أملاح النحاس تنحل بالحرارة إلى أكسيد نحاس أسود ويتصاعد غازات يتوقف نوعها على نوع الملح المستخدم
علل:
1) يختفي اللون الأحمر ويتكون لون فضي عند تسخين أكسيد الزئبق ...لأن أكسيد الزئبق الأحمر ينحل بالتسخين إلي زئبق فضي.
2) يختفي اللون الأزرق ويتكون لون أسود عند تسخين هيدروكسيد النحاس. .... لتحلل هيدروكسيد النحاس الأزرق بالحرارة لأكسيد نحاس أسود وبخار ماء.
3) يختفي اللون الأخضر ويتكون لون أسود عند تسخين كربونات النحاس ... لتحلل كربونات النحاس الأزرق بالحرارة لأكسيد نحاس أسود وثاني أكسيد الكربون.
4) يختفي اللون الأخضر ويتكون لون أسود عند تسخين كبريتات النحاس ..... لتحلل كبريتات النحاس الزرقاء بالحرارة لأكسيد نحاس أسود وثالث أكسيد الكبريت.
• كيف تميز بين كبريتات نحاس وكربونات نحاس ... بالتسخين وإمرار الغاز الناتج فى ماء الجير اذا تعكر ماء الجير يكون كربونات نحاس اذا لم يتعكر يكون كبريتات نحاس
• وضح اثر الحرارة على خليط من كبريتات النحاس وهيدروكسيد نحاس
فكر وأجب: اكتب المعادلات الكيميائية التي تعبر عن الانحلال الحراري للمركبات التالية :
نيترات الرصاص – نيترات البوتاسيوم – كربونات الكالسيوم – هيدروكسيد الألومنيوم – كبريتات الكالسيوم
هي التفاعلات التي يحل فيها عنصر نشيط كيميائياً محل عنصر أقل نشاطاً
تستخدم هذه التفاعلات عادةً بمعرفة العناصر الأكثر نشاطاً .. أو بسلسلة النشاط الكيميائي ..
يتوقف حدوث تفاعلات الإحلال البسيط على موقع الفلز في متسلسلة النشاط الكيميائي للفلزات
متسلسلة النشاط الكيميائي: ترتيب عناصر الفلزات ترتيب تنازلي حسب درجة نشاطها الكيميائي
الصيغة العامة لتفاعل الإحلال:
1. إحلال الفلز محل هيدروجين الماء أو الحمض:
تحل الفلزات محل هيدروجين الماء وينتج هيدروكسيد الفلز(ملح) ويتصاعد الهيدروجين
تحل الفلزات محل هيدروجين الحمض وينتج ملح الفلز وغاز الهيدروجين
يتوقف حدوث تفاعلات الإحلال البسيط على موقع الفلز في متسلسلة النشاط الكيميائي للفلزات
ماذا يحدث عند : وضع: ثلاث قطع من النحاس والخارصين والألومنيوم في حمض الهيدروكلوريك
1- يتفاعل كل من الخارصين والألومنيوم ويحل محل هيدروجين الحمض ولكن يكون تفاعل الخارصين أشد لأنه أنشط من الألومنيوم
2- لا يحدث تفاعل للنحاس مع الحمض لأن النحاس لا يسبق الهيدروجين في المتسلسلة (أقل منه نشاطاً)
2. احلال الفلز محل فلز آخر في محلول أحد أملاحة
يحل الفلز محل فلز أخر في محلول ملحه بشرط أن يسبقه في السلسلة الكيميائية
يترسب النحاس لونه (بني محمر) ويتكون كبريتات الماغنسيوم
شرط الإحلال البسيط:العنصر الذي يحل محل عنصر آخر أنشط منة ويسبقه في متسلسلة النشاط الكيميائي
تتوقف سهولة الإحلال البسيط على الفرق في النشاط ويقدر بمقدار التباعد بين العناصر وبعضها في المتسلسلة
ملاحظات هامة
• لتحضير الهيدروجين من حمض مخفف يضاف إلى الحمض فلز يسبق الهيدروجين فى المتسلسلة
• لحفظ حمض يوضع فى إناء مصنوع من فلز يلي الهيدروجين فى المتسلسلة
• عند وضع سكين من الحديد في محلول كبريتات النحاس (أزرق اللون) يحل الحديد محل النحاس ويتكون محلول كبريتات الحديد الثنائية (أخضر اللون) ويترسب النحاس (بني محمر) لأن الحديد يسبق النحاس في السلسلة.
علل:
1) لا تتأثر الفضة أو الذهب أو البلاتين بالأحماض المخففة ...لأنها تلي الهيدروجين في متسلسلة النشاط الكيميائي واقل منة في النشاط
2) عند تفاعل الحديد مع حمض الكبريتيك يتكون كبريتات حديدوز ولا يتكون كبريتات حد يديك
لأن الهيدروجين عامل مختزل.
3) يحل الخارصين محل الهيدروجين في الأحماض المخففة ولا يحل النحاس …-الخارصين حل محل الهيدروجين لأنة انشط من ويسبقه فى متسلسلة ... لا يحل النحاس محل الهيدروجين لأنة أقل منة في النشاط ويليه في المتسلسلة
4) يستخدم الكالسيوم في تحضير الهيدروجين من الأحماض المخففة ولا يستخدم النحاس …يستخدم الكالسيوم في تحضير الهيدروجين لأنة انشط منة ويسبقه في متسلسلة فيحل محلة ...لا يستخدم النحاس في تحضير الهيدروجين لأنة أقل منة فى النشاط ويليه في المتسلسلة فلا يحل محله
تفاعل الإحلال المزدوج: تفاعل يتم بين مركبين، بأن يحل الأيون الموجب من أحدهما محل الأيون الموجب في الآخر.
الصيغة العامة لتفاعل الإحلال المزدوج :
ملاحظات
1. لا يتم انتقال إلكترونات في تفاعلات الإحلال المزدوج
2. لا تعتبر تفاعلات الإحلال المزدوج أكسدة واختزال لأنة لا يحدث فيها انتقال إلكترونات .
3. تحدث عملية الإحلال المزدوج بين أيونين يحملان نفس الشحنة.
4. لا يتم انتقال إلكترونات في تفاعلات الإحلال المزدوج ...لآن عملية الإحلال المزدوج تحدث بين أيونين يحملان نفس الشحنة.
5. يحدث الإحلال المزدوج بين المركبات الأيونية…..لأنها تحتوى على ايونات موجبة وسالبة وتفاعل الإحلال المزدوج يتم عن طريق تبادل الأيونات .
هو اتحاد أيون الهيدروجين الموجب (حمض) مع أيون الهيدروكسيل السالب (قلوي) لتكوين ماء وملح
مثل: تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع هيدروكسيد الصوديوم ينتج ملح كلوريد الصوديوم وماء.
عند تسخين المحلول يتصاعد الماء ويتبقي كلوريد الصوديوم
تتفاعل الأحماض مع الأملاح ويتوقف الناتج علي نوع كل من الحمض والملح.
يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع كربونات الصوديوم ويتكون كلوريد الصوديوم وغاز ثاني أكسيد الكربون الذي يعكر ماء الجير الرائق.
يحدث ترسيب لأحد الملحان الناتجان بذلك تكون هذه التفاعلات مصحوبة بتكوين راسب (علل) بسبب اختلاف الملحان الناتجان اختلافا بسيطا عن بعضهم فى درجة الذوبان
شروط التفاعل: أن يكون الملحان الداخلان في التفاعل يذوبان في الماء والملحان الناتجان من التفاعل مختلفان فى قابلية الذوبان فى الماء فيذوب احدهم ويترسب الآخر
عند إضافة محلول نترات الفضة إلي محلول كلوريد الصوديوم يتكون راسب أبيض من كلوريد الفضة.
يوجد نوعان من تفاعلات الأكسدة والإختزال:
وهي تفاعلات كيميائية تتضمن عمليات تأكسد وإختزال ولا تحتوي علي أكسجين أو هيدروجين مثل تكون ملح كلوريد الصوديوم
التفاعل الكيميائي هو عملية تتحول فيها مادة كيميائية إلي مادة أخري.
• إن صدأ الحديد وتعفن الطعام وتنظيف الملابس كل هذه من أمثلة التفاعلات الكيميائية.
• سرعة التفاعلات الكيميائية تتفاوت من تفاعل إلي آخر فمنها ما يحدث بسرعة كبيرة جدا مثل إحتراق الخشب ومنها ما يحتاج لوقت طويل مثل صدأ الحديد.
• بعض التفاعلات تكون بطيئة جدا وتحتاج لمئات أو آلاف السنين لكي تحدث مثل التفاعلات التي تحدث في باطن الأرض لتكوين النفط.
للوصول إلي تعريف سرعة التفاعل الكيميائي سندرس تفاعل تفكك غاز خامس أكسيد النيتروجين إلي غاز ثاني أكسيد النيتروجين وغاز الأكسجين.
الرسم البياني الذي يوضح تفكك غاز غاز خامس أكسيد النيتروجين مع الزمن، حيث يمثل التركيز (مول/لتر) علي المحور الرأسي، والزمن (دقيقة) علي المحور الأفقي
نلاحظ:
في بداية التفاعل يكون تركيز خامس أكسيد النيتروجين 0.16مول/لتر أي بنسبة 100% بينما يكون تركيز ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين صفر مول/لتر أي بنسبة صفر %
بمرور الزمن يقل تركيز خامس أكسيد النيتروجين بينما يزيد تركيز غازي ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين
في نهاية التفاعل يكون تركيز خامس أكسيد النيتروجين صفر مول/لتر أي بنسبة صفر % بينما يكون تركيز ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين 100 %
سرعة التفاعلات الكيمائية: هي معدل التغير في كميات "تركيز" المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في وحدة الزمن
عند إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلي محلول كبريتات النحاس الأزرق يتكون كبريتات صوديوم عديمة اللون وراسب أزرق من هيدروكسيد النحاس، وتقاس سرعة التفاعل بمعدل اختفاء لون كبريتات النحاس أو معدل ظهور الراسب.
1. طبيعة المواد الداخلة في التفاعل (المتفاعلات)
2. تركيز المواد الداخله في التفاعل (المتفاعلات)
3. درجة حرارة التفاعل
4. المواد الحافزة
يقصد بها عاملان هما:
• نوع الترابط في المواد المتفاعلة.
المركيبات الأيونية المركبات التساهمية
مثال السكر الملح
سرعة التفاعل بطيئة في تفاعلها سريعة في تفاعلها
التفكك لا تتفكك أيونيا تتفكك أيونيا
التفاعل التفاعل بين الأيونات وبعضها التفاعل بين الجزيئات والذرات
الخلاصة تفاعل الأيونات اسرع بكثير من الذرات والجزيئات
كلما زاد عدد الروابط كلما نقصت سرعة التفاعل
• مساحة المادة المعرضة للتفاعل.
عند وضع حمض الهيدروكلوريك في كأسان ووضع في الأول قطع حديد وفي الأخري برادة حديد نلاحظ أن معدل تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع برادة الحديد أسرع لزيادة مساحة السطح المعرض للتفاعل لذلك ينتهي التفاعل في حالة المسحوق في وقت أقل من قطعة الحديد.
علل: يجب مضع الطعام جيداً قبل البلع .... حتي تزداد مساحة سطحه ويكون أسرع في التفاعل مع الإنزيمات فيسهل هضمه وإمتصاصه.
- عند وضع سلك ألومنيوم مشتعل في أكسجين الهواء الجوي ووضع سلك ألومنيوم مشتعل في دورق به أكسجين نقي نلاحظ أن احتراق سلك الألومنيوم في الأكسجين النقي (تركيز كبير) أسرع من إحتراق سلك الألومنيوم في أكسجين الهواء الجوي (تركيز أقل).
- عند وضع قطعة ماغنسيوم في أنبوبة بها حمض هيدروكلوريك مركز و وضع قطعة ماغنسيوم في أنبوبة بها حمض هيدروكلوريك مخفف نلاحظ حدوث فوران في الأنبوبة التي تحتوي علي الحمض المركز أعلي من الأنبوبة الأخري.
- زيادة درجة الحرارة يزيد طاقة حركة المواد المتفاعلة والمواد الناتجة. وبالتالي فإن الجزيئات تتحرك بسرعة أكبر تزيد عدد التصادمات بين الجزيئات وبالتالي تزيد سرعة التفاعل الكيميائي
- يفسد الطعام غير المجمد سريعا بسبب التفاعلات الكيميائية التي تحدثها البكتريا وتبريد الطعام يبطئ سرعة تلك التفاعلات.
- عند طهي الطعام نزيد من درجة الحرارة فتزداد سرعة التفاعلات التي تتم لطهي الطعام.
- فوران قرص الفوار في الماء يعتبر نوع من أنواع التفاعلات الكيميائية التي تزداد سرعته بزيادة درجة الحرارة.
العامـل الحفـاز: مادة تغير من معدل التفاعل الكيميائى ولا تشترك فيه ولا تتغير
يمكن إضافة العامل المساعد للتفاعل وبعد إنتهاء التفاعل يمكن فصل العامل المساعد وإستعماله مره أخرى.
وتوجد للعامل الحفاز بعض الخواص المشتركة منها:
1. يغير من سرعة التفاعل، ولكنه لا يؤثر على بدء أو إيقاف التفاعل.
2. لا يحدث له أي تغيير كيميائي أو نقص في الكتلة قبل وبعد التفاعل.
3. لكنه يرتبط أثناء التفاعل بالمواد المتفاعلة، ثم ينفصل عنها بسرعة لتكوين النواتج في نهاية التفاعل.
4. يقلل من الطاقة اللازمة للتفاعل.
5. لكل عامل حفاز درجة حرارة مناسبة تكون عندها كفاءته أكبر ما يمكن.
6. غالباً ما تكفي كمية صغيرة من العامل الحفاز لاتمام التفاعل.
عند وضع 30 مللي من فوق أكسيد الهيدروجين في أنبوبتين ووضع القليل من فوق أكسيد المنجنيز (عامل حفاز) في أحد الأنبوبتين نلاحظ زيادة سرعة التفاعل في الأنبوبة التي بها عامل حفاز ونستدل منه علي زيادة توهج عود الثقاب.
الإنزيمات الموجودة في أجسام الكائنات الحية (تسبه العامل المساعد) تعمل علي زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية بها.
عند وضع قطعة بطاطا في كأس زجاجي به فوق أكسيد الهيدروجين تتصاعد فقاعات بنسبة كبيرة بسبب وجود إنزيم الأوكسيديز الذي تفرزه البطاطا.
المحلول: مخلوط متجانس التركيب والخواص من مادتين أو أكثر غير متحدتين كيميائياً
إحدى المادتين تسمى بالمذيب والأخرى تسمى بالمذاب.
المذيب: هو المادة التي توجد بكمية أكبر
المذاب: هو المادة التي توجد بكمية أقل
المحلول المتجانس المحلول غير المتجانس
تتوزع فيه جزيئات المذاب في المذيب بطريقة منظمة في جميع أجزاءة تتوزع فيه جزيئات المذاب في المذيب بطريقة غير منظمة
لا يمكن تمييز أجزاءه يوجد تباين بين أجزاءه ويمكن تمييزها بالعين المجردة ويتكون من طبقتين أو أكثر
محلول السكر ومحلول ملح الطعام
محاليل غير مشبعة محاليل مشبعة محاليل فوق مشبعة
يمكن إذابة كمية أخرى من المذاب عند درجة حرارة معينة لا يمكن إذابة المزيد من المادة المذابة دون تغيير في درجة الحرارة يقبل إذابة كمية إضافية من المادة المذابة بزيادة درجة الحرارة
تكون فيها كمية المذاب أقل منها في حالة المحلول المشبع الجزيئات الذائبة مساو لعدد الجزيئات المترسبة تكون فيها كمية المذاب أكبر منها في حالة المحلول المشبع
للمذيب القدرة علي إذابة كمية أخري من المذاب المحلول يكون في حالة اتزان مع الجزيئات الغير مذابة
محلول حقيقي محلول معلق محلول غروي
حجم جزيئات المذاب صغير كبير متوسط
رؤية جزيئات المذاب بالعين لا يمكن يمكن بالعين يمكن بالمجهر
فصل مكوناته لا يمكن يمكن لا يمكن
التجانس متجانس غير متجانس متجانس
فضل مكوناته بالترشيح أو الترويق تمر من ورقه الترشيح بسهوله ولا تمر من ورقة الترشيح لا يمكن أن يمر من خلال ورقة الترشيح ولا يترسب
مثال كلوريد الصوديوم (الملح) الرمل في الماء الحليب - الدم
المحلول الحقيقي: هو محلول متجانس التركيب والخواص من مادتين أو أكثر غير متحدتين كيميائياً
المحلول المعلق: مخلوط غير متجانس حيث يمكن رؤية دقائق المذاب بالعين ويمكن فصلها بالترسيب أو بالترشيح.
المحلول الغروي: مخلوط متجانس (وسط بين المحلول الحقيقي والمعلق) لا يمكن رؤية دقائق المذاب بالعين ويمكن رؤيتها بالمجهر الإلكتروني ولا يمكن فصلها بالترشيح.
الأحماض القواعد الأملاح
مواد تتفكك فى المحلول المائى لتعطى بروتونات (أيونات هيدروجين موجبة) (H+) هى المواد التى تتفاعل مع الأحماض وينتج ملح وماء
مركبات كيميائية تنتج من تفاعل حمض مع قلويي
تحمر ورقة عباد الشمس تزرق ورقة عباد الشمس
مثل: حمض الهيدروكلوريك
حمض النيتريك
حمض الفوسفوريك لها ملمس صابوني
مثل: هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم كلوريد الصوديوم
بيكربونات الصوديوم
الأهمية الإقتصادية
الأحماض حمض المعدة يساعد في هضم المواد
حمض اللاكتيك ينتج أثناء التدريبات الرياضية في العضلات
حمض الفوليك موجود في أوراق الخضروات الخضراء ضروري للنمو السليم للخلايا
حمض السكوربيك فيتامين سي – موجود في الطماطم والبرتقال.
حمض الكبريتيك صناعة بطاريات السيارات – المبيدات الحشرية – الألياف الصناعية –
المنظفات الصناعية – الشامبو – انتاج الأسمدة الزراعية – الصبغات
حمض الهيدروكلوريك المخفف المنظفات الصناعية – تلميع أسطح المعادن للطلاء – صناعة بعض الأدوية
حمض الأسيتيك المنظفات – حفظ الطعام – في مزيلات العرق
القواعد هيدروكسيد الصوديوم صناعة الصابون - المنظفات – الزجاج – الحرير الصناعي
هيدروكسيد الكالسيوم تحضير خلطة الأسمنت في الأعمال المعمارية – تقليل حموضة التربة
هيدروكسيد الماغنسيوم الأدوية المضادة لحموضة المعدة
الأملاح كلوريد الصوديوم تمليح وحفظ الطعام وهام لكثير من العمليات الحيوية في جسم الكائنات الحية
أملاح الكالسيوم والماغنسيوم تؤدي وظائف حيوية في الجسم مثل تكوين العظام والأسنان
أملاح الفسفور تدخل في تكوين الأنسجة
الصوديوم والبوتاسيوم نقل السيالات العصبية
بيكربونات الصوديوم مادة رافعة في المخبوزات- في صناعة الزجاج
التيار الكهربي: تدفق الشحنات الكهربية السالبة بانتظام في في مادة موصلة كسلك معدني.
يسري التيار الكهربي عندما يوجد في دائرة كهربية مغلقة حيث تندفع الإلكترونات السالبة من الطرف السالب لمصدر التيار عبر الأسلاك لتمر خلال الدائرة لتصل إلي القطب الموجب.
شدة التيار: هى كمية الشحنة الكهربية التى تمر عبر مقطع الموصل فى الثانية الواحدة.
وحدة قياس شدة التيار:- تسمى "الأمبير"
الأمبير: هو شدة التيار الناتج عن مرور كمية من الكهربية قدرها 1 كولوم خلال مقطع من موصل فى الثانية الواحدة
*احسب شدة التيار الناتج عن مرور كمية من الكهرباء مقدارها300كولوم لمدة دقيقة
= 300/60=5 أمبير
**قياس شدة التيار الكهربى:- يقاس شدة التيار الكهربى بجهاز الأميتر ويرمز له فى الدوائر الكهربية بالرمز
الأميتر: جهاز قياس شدة التيار(كمية الكهرباء المارة في السلك الكهربي).
*التوصيل فى الدوائر الكهربية:- يوصل الأميتر فى الدائرة على التوالي
الجهد الكهربي: هو حالة الموصل الكهربية التي تبين إنتقال الكهربية منه أو إليه إذا ما وصل بموصل آخر.
فرق الجهد: هو مقدار الشغل المبذول لنقل كمية من الكهربية مقدارها (1) كولوم خلال هذا الموصل
تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلي الجسم البارد عبر قضيب معدني.
بالنسبة للتيار الكهربي: تنتقل الشحنات من الجسم الأعلي في الجهد إلي الجسم الأقل في الجهد حتي يتساويان في الجهد، ولا يعتمد انتقال الشحنات علي كميتها بل علي جهد الموصل بالنسبة للموصل الآخر.
الموصل العالي في الجهد : هو الموصل التي تنتقل منة الشحنات الكهربية
الموصل المنخفض في الجهد : هو الموصل التي تنتقل إلية الشحنات الكهربية
مثال: إذا كان مقدار الشغل المبذول لنقل شحنة كهربية مقدارها 0.1 كولوم بين نقطتين يساوى 22 جول احسب فرق الجهد بين النقطتين.
علل :مرور التيار الكهربي في سلك يصل بين مصدرين كهربيين ----يحدث ذلك عندما يكون جهد الموصلين مختلف فيكون هناك فرق في الجهد الكهربي بين المصدرين حيث تنتقل الشحنات من الموصل العالي فى الجهد إلى الموصل المنخفض فى الجهد
قد لا تنتقل الكهربية بين موصلين عند توصيلهم بسلك---لآن جهد الموصلين متساوي فلا يكون هناك فرق فى الجهد
يقاس فرق الجهد بجهاز الفولتميتر ويرمز له بالرمز
الفولتميتر: جهاز يستخدم لقياس فرق الجهد بين نقطتين فى دائرة كهربية وقياس القوة الدافعة الكهربية لمصدر كهربى.
القوة الدافعة الكهربية: هي الفرق بين جهدي قطبي المصدر فى حالة عدم مرور تيار كهربي
*التوصيل فى الدوائر الكهربية:- يوصل الفولتميتر فى الدائرة على التوازى حيث يتخذ التيار المار مسارين مختلفين إحداهما فى الموصل والآخر فى الفولتميتر.
تعريف الفولت: فرق الجهد بين طرفي موصل الذي يلزم بذل شغل مقداره واحد جول لنقل كمية
شحنة كهربية مقدارها واحد كولوم بين طرفية.
اذكر ما يترتب على عدم وجود فرق فى الجهد بين مصدرين كهربيين --- لا تنتقل الشحنات الكهربية بين المصدرين
ما معنى أن:
• فرق الجهد بين طرفي موصل 5 فولت (جول / كولوم )--- معنى ذلك أن مقدار الشغل المبذول لنقل شحنة كهربية مقدارها واحد كولوم بين طرفي هذا الموصل يساوى 5 جول
• مقدار الشغل المبذول لنقل شحنة كهربية مقدارها واحد كولوم بين طرفي موصل يساوى 50 جول
معنى ذلك أن فرق الجهد بين طرفي هذا الموصل = 50 فولت
• مقدار الشغل المبذول لنقل شحنة كهربية مقدارها 5 كولوم بين طرفي موصل يساوى 50 جول
معنى ذلك أن فرق الجهد بين طرفي الموصل = 50 / 5= 10 فولت
• القوة الدافعة الكهربية للعمود البسيط = 1.5 فولت
معنى ذلك أن الفرق بين جهدي قطبي العمود البسيط في حالة عدم مرور تيار كهربي =1.5 فولت
• الفرق بين جهدي قطبي عمود في حالة عدم مرور تيار كهربي =15 فولت
معنى ذلك أن القوة الدافعة الكهربية لهذا العمود = 15 فولت
علل:
• يوصل الفولتميتر فى الدائرة على التوازي ---حتى يقيس فرق الجهد بين طرفي الموصل بدقة ، ويتحرك المؤشر ناحية اليمين ولا يتحرك ناحية اليسار ويمر فى الملف كمية تيار قليلة ولا يتعرض الملف للتلف
• يوصل الفولتميتر بين قطبي العمود على التوازي -- حتى يقيس القوة الدافعة الكهربية بدقة
• اختلاف طريقة توصيل الأميتر و الفولتميتر فى الدائرة ---- لأن الأميتر يقيس شدة التيار فيوصل فى الدائرة على التوالي ---لأن الفولتميتر يقيس فرق الجهد فيوصل فى الدائرة على التوازي
• يستخدم الأميتر و الفولتميتر في الدوائر الكهربية --* يستخدم الأميتر في الدوائر الكهربية لقياس شدة التيار * يستخدم الفولتميتر في الدوائر الكهربية لقياس فرق الجهد0
مسائل محلولة
• احسب فرق الجهد بين طرفي موصل إذا علمت أنة لنقل شحنة كهربية مقدارها 10 كولوم بين طرفية يلزم بذل شغل = 100 جول 0
فرق الجهد = الشغـــل = 100 = 10 فولت كمية الشحنة= 10
• إذا علمت أن جهد نقطة أ=10 فولت وجهد نقطة ب =20 فولت احسب مقدار الشغل اللازم لنقل شحنة مقدارها 5 كولوم بين تلك النقطتين 0
فرق الجهد = 20 -10 = 10 فولت 0 الشغل = جـ × ش= 10 ×5 =50 جول
• احسب فرق الجهد بين نقطتين أ ، ب إذا علمت أن شدة التيار المارة بينهم في زمن قدرة 2 ثانية يساوى 5امبير ومقدار الشغل اللازم لذلك =40جول 0
ش = ت× ز = 5×2 = 10 كولوم
فرق الجهد = الشغـــل = 40 = 4 فولت0 كمية الشحنة= 10
• موصل فرق الجهد بين طرفية = 5 فولت إذا علمت أن مقدار الشغل اللازم لنقل شحنة كهربية بين طرفية يساوى 20 جول احسب شدة التيار المارة بين النقطتين فى زمن قدرة 2 ثانية0
كمية الشحنة = الشغـــل = 20 = 4 كولوم0
فرق الجهد= 5
شدة التيار = كمية الشحنة = 4 = 2 أمبير
الزمن= 2
وجه المقارنة الأميتر الفولتميتر
الاستخدام شدة التيار فرق الجهد – القوة الدافعة الكهربية
وحدة القياس الأمبير أو المللي أمبير الفولت أو المللي فولت
توصيله في الدائرة الكهربية على التوالي على التوازي
الرمز في الدائرة A V
المقاومة الكهربية: هى الممانعة التى يلاقيها التيار الكهربى أثناء مروره فى الموصلات.
قياس المقاومة الكهربية: الجهازالذى يستخدم لقياس مقاومة موصل (الأوميتر).
وحدة قياس المقاومة الكهربية:- تسمى "الأوم".
الأوم: هو مقاومة موصل يسمح بمرور تيار كهربى شدته 1 أمبير عندما يكون فرق الجهد مقداره 1 فولت.
المقاومة المتغيرة (الريوستات المنزلقة) هي المقاومة التي يمكن تغيير قيمتها لضبط قيمة شدة التيار وفرق الجهد في الأجزاء المختلفة من الدائرة الكهربية.
وتتكون الريوستات من:
1- سلك معدني ملفوف حول اسطوانة من البورسلين (مادة عازلة)
2- ساق نحاس مثبت عليها منزلق (صفيحة مرنة) يلامس حلقات سلك الملف،
بتحريك المنزلق باتجاه الوصلة الثابتة أو بالابتعاد عنها فإن المقاومة تتغير إما بالنقصان أو الزيادة. وبهذه الحالة يمكن التحكم بقيمة التيار الكهربي المار في الدائرة
أي أنه بزيادة طول السلك تزداد مقاومته للتيار وبالتالي تقل شدة التيار.
وتستخدم الريوستات في التحكم في سرعة الموتور الكهربي وفي التحكم في الإنارة المنزلية
تزداد قيمة المقاومة في دوائر أجهزة الراديو والتليفزيون لمنع زيادة تدفق التيار.
هو قانون وضعه العالم (جورج سيمون أوم) ويصف العلاقة بين شدة التيار المار في دائرة وفرق الجهد بين طرفيها0
**الخطوات:-
1- كون دائرة كما في الشكل المقابل ونغلق الدائرة بالمفتاح0
2- غير قيمة الريوستات ( عن طريق تحريك الزالق) 0
3- سجل قراءة كل من الأميتر والفولتميتر 0
4- كرر الخطوة السابقة عدة مرات 0
5- احسب خارج قسمة فرق الجهد على شدة التيار0
قراءة الفولتميتر (جـ) قراءة الأميتر(ت) جـ/ت
1 0.1 10
2 0.2 10
3 0.3 10
4 0.4 10
5 0.5 10
**الملاحظة:-
خارج قسمة = مقدار ثابت لنفس الموصل.
**الاستنتاج:-
(1)-شدة التيار الكهربي المار في موصل تتناسب طرديا مع فرق الجهد بين طرفي الموصل.
(2)- خارج قسمة مقدار ثابت وهو قيمة مقاومة الموصل0
قانون أوم: تتناسب شدة التيار الكهربى المار فى موصل تناسبًا طرديًا مع فرق الجهد بين طرفى هذا الموصل عند" ثبوت درجة الحرارة".
*الصورة الرياضية لقانون أوم:-
مقاومة الموصل : هى النسبة بين فرق الجهد بين طرفى الموصل وشدة التيار الكهربى المار به.
**ملحوظة هامة**
يمكن من قانون أوم استنتاج المفاهيم العلمية لكل من (الفولت – الأمبير – الأوم)
الأوم: هو مقاومة موصل يسمح بمرور تيار كهربى خلاله شدته 1 أمبير عندما يكون فرق الجهد بين طرفيه 1فولت.
الأمبير: هو شدة التيار المارة فى موصل مقاومته (1) أوم وفرق الجهد بين طرفيه (1) فولت.
الفولت: هو فرق الجهد بين طرفى موصل مقاومته (1) أوم يمر به تيار كهربى شدته (1) أمبير.
مثال(1):- احسب مقاومة موصل يمر به تيار كهربى شدته 10 أمبير وفرق الجهد بين طرفيه 20 فولت.
الحل
= 2 أوم
مثال(2):- احسب شدة التيار الكهربى المارة فى موصل مقاومته 5 أوم وفرق الجهد بين طرفيه 10 فولت.
الحل
= 2 أمبير
مثال(3):- احسب فرق الجهد بين طرفى سلك مقاومته 5 أوم وشدة التيار الكهربى المار فيه 3 أمبير.
الحل جـ = ت × م
= 3 × 5 = 15 فولت
يمكن توليد التيار الكهربي بطريقتين
من الطاقة الكيميائية بواسطة المولدات الكهربية (الدينامو)
تحويل الكدطاقة الكييائية إلي طاقة كهربية بالخلايا الكهروكيميائية تحويل الطاقة الحركية إلي طاقة كهربية
مثل البطارية الجافة أو العمود الجاف الدينامو
ينتج تيار مستمر ينتج تيار متردد
التيار المستمر التيار المتردد
تيار موحد الاتجاه وثابت الشدة تيار متغير الاتجاه والشدة
ينتج من الأعمدة الكهربية (العمود الجاف) ينتج من المولدات الكهربية (الدينامو)
تنساب الإلكترونات من أحد قطبي الخلية إلي القطب الأخر تنساب الألكترونات في إتجاه واحد في البداية ثم تنساب في الإتجاه العكسي وتتكرر هذه العملية بسرعة كبيرة.
يستخدم في عمليات الطلاء – تشغيل الأجهزة الكهربية الإنارة – تشغيل الأجهزة
لا يمكن تحويله لتيار متردد يمكن تحويله لتيار مستر
لا يمكن نقله لمسافات بعيدة يمكن نقله لمسافات بعيدة عبر الأسلاك
وجه المقارنة الأعمدة الكهربية المولدات الكهربية
فكرة العمل تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية تحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربية
التيار الكهربي الناتج منها تيار مستمر تيار متردد
التوصيل علي التوالي التوصيل علي التوازي
توصل القطب الموجب للبطارية بالقطب السالب للبطارية الثانية توصل الأقطاب الموجبة للأعمدة الكهربائية (البطاريات) مع بعضها
يوجد مسار واحد للتيار الكهربي المسارات متعددة
كلما زاد عدد المقاومات (عدد المصابيح) في الدائرة يتوزع التيار الكهربي علي كل المقاومات فتقل إضاءة جميع المصابيح لأن زيادة المقاومة يؤدي إلي نقص التيار الكهربي. كلما زاد عدد المسارات التي يمر فيها التيار الكهربي قلت المقاومة الكلية في الدائرة وبالتالي تزداد شدة التيار الكهربي.
القوة الدافعة الكهربائية :- تزيد بزيادة عدد الأعمدة الكهربائية
مثال :- القوة الدافعة الكهربائية للعمود الواحد = 1.5 فولت
القوة الدافعة الكهربائية لعمودان = 1.5 + 1.5 = 3 فولت في حالة تماثل الأعمدة
القوة الدافعة الكهربائية تتغير بزيادة عدد الأعمدة الكهربائية ( يبقى ثابتا )
مثال :- القوة الدافعة الكهربائية للعمود الواحد = 1.5 فولت
القوة الدافعة الكهربائية لعمودان = 1.5 فولت
القوة الدافعة الكهربائية لثلاثة أعمدة = 1.5 فولت
مميزاتها: تعطي تيارا كهربائيا قويا
عيوبها: 1. التيار الكهربائي يستمر لفترة قصيرة
2. إذا حدث عطل ( تلف ) في أحد الأعمدة فإن الدائره الكهربائية كلها تتأثر و ينقطع التيار الكهربائي مميزاتها
1. يعطي تيارا كهربائيا تستمر لفترة طويلة
2 . اذا حدث عطل ( تلف ) في أحد الأعمدة لن تتأثر مرور التيار الكهربائي في الدائرة .
عيوبها :-التيار ضعيف نوعا ما
س: ماذا يحدث عند احتراق أحد مصابيح دائرة بها ثلاثة مصابيح متصلة علي التوالي --- ينقطع التيار الكهربي لأن الدائرة تفتح فلا يمر تيار كهربي.
