ملزمة وحدة الهيدروكربونات كيمياء الصف الثاني عشر المتقدم

ملزمة وحدة الهيدروكربونات كيمياء الصف الثاني عشر المتقدم

القسم 1: مقدمة إلى الهيدروكربونات

المركبات العضوية قديما : مرکبات ناتجة عن مخلوقات حية (عضوية ). مثال : النباتات والحيوانات تنتج قدرا هائلا ومتنوعة من مركبات الكربون .

نظرية دالتون : قام جون دالتون بتوظيف الدلائل الكيميائية و الفيزيائية المعروفة في زمنه، المخلوقات الحية من مجموعة مختلفة من معتمدة على الحقائق الملموسة ، وملاحظات وصفية ، لبناء تصوره عن الذرة

تعتمد نظرية دالتون على الفرضيات الثلاث:

1 - يتكون العنصر الكيمائي من دقائق متناهية في صغر حجمها، و غير قابلة للانقسام، تسمی ذرات، لا يمكن خلقها أو إفناؤها أثناء التغير الكيميائي 

2 - تتشابه جميع ذرات العنصر الواحد في الكتلة و الخواص الأخرى، و تختلف عن ذرات العناصر الأخرى.

3 - تتحد ذرات العناصر بنسب عددية ثابتة ؛ لتكوين المركبات الكيميائية. 

فهم العلماء لبعض الحقائق من خلال نظرية دالتون : 

1- المركبات تتكون من ذرات مرتبة ومرتبطة معا بتراكيب محددة .

2 - تم تصنيع الكثير من المواد الجديدة والمفيدة 

لكن : لم يتمكن العلماء من تصنيع الكثير من المركبات العضوية عل۔ بسبب : اعتقادهم بالخطأ بأن تصنيع المركبات العضوية يحتاج إلى قوة حيوية غامضة والتي تستطيع تركيب مركبات الكربون

وتم : دحض فكرة القوة الحيوية بواسطة العالم الأسباني فريدرك فوهلر 

حيث : قام بتحضير أول مركب عضوي ولأول مرة في المختبر عام 1828م وهو “ اليوريا” MH 

لكن : تجربة فوهلر لم تدحض فكرة القوة الحيوية على الفور 

وبالتالي : حثت تجربة فوهلر الكيميائيين على القيام بسلسلة من تجارب مشابهة 

وأخيرا : ثبت بطلان الفكرة القائلة بأن " تحضير المركبات العضوية يحتاج إلى قوة حيوية "

المركبات العضوية : مركبات تحتوي على ذرات الكربون مرتبطة تساهمية عدا أكاسيد الكربون والكربيدات والكربونات

ملاحظة : تعتبر أكاسيد الكربون والكربيدات والكربونات مركبات غير عضوية

الهيدروكربونات : مركبات تحتوي على عنصري C, H فقط ، ومن الممكن أن ترتبط ببعض الذرات

1. أبسط جزئ هيدروكربوني 

2 - من أجود أنواع الوقود 

3 - المكون الرئيسي للغاز الطبيعي

ملاحظة : يتكون الغاز الطبيعي من الميثان ، الإيثان - البروبان - البيوتان بالإضافة إلى كميات قليلة جدا من الأكسجين ، وثاني أكسيد الكربون ، والنيتروجين ، وكريتيد الهيدروجين ، والهيليوم ، والنيون . 

4 - يتكون من ذرة كربون ، 4 ذرات هيدروجين

النماذج المستخدمة في الكيمياء العضوية : 

1- الصيغة الجزيئية : هي صيغة توضح أنواع الذرات وأعددها (المتمثلة في اللواحق السفلية الرقمية)

2 - الصيغة البنائية الهيكلية: تعطي الترتيب العام للذرات في الجزي وتوضح أنواع الذرات وأعددها والروابط فيما بينها وتعد اكثر النماذج الجزيئية أهمية "

3 - نموذج الكرة والعصا : تعطي الشكل الهندسي الثلاثي الأبعاد والدقيق ، وتظهر شكل الجزئ بوضوح 

توضيح هام : نموذج يستخدم في الكيمياء وبين التركيب الجزيئي لمادة الكيميائية في
صورة ثلاثية الأبعاد، حيث يظهر مواضع الذرات و الروابط الكيميائية بينها. ويتم تمثيل الذرات بكرات متصلة بواسطة قضبان التي تمثل الروابط وتمثل الروابط المزدوجة والثلاثية بواسطة اثنين أو ثلاثة من العصي المنحنية ، على الترتيب

ملاحظة : يتم تمثيل ذرات كل عنصر معين من طريق كريات بلون محدد 

4 - النموذج الفراغي : يعطي صورة أكثر واقعية عن الكيفية التي بدور فيها الجزيء لو أمكن رؤيته حقيقية

توضيح هام : هو نموذج ثلاثي الأبعاد يستخدم في الكيمياء ، حيث تمثل كل كرة أحد ذرات المركب ، بحيث تناسب أقطار الكرات مع أقطار الفرات، وكنت تتناسب المسافة بين مراكز  الكرات مع المسافة بين أنوية الثرات يتق مقياس الرسم، ويتم تمثيل العناصر المختلفة بكرات ذات ألوان مختلفة

علل : تفضل الصيغة البنائية عن الصيغة الجزيئية : لأنها توضح الروابط الكيميائية والترتيب العام للترات في الجزئ 

علل : يفضل نموذج الكرة والعصا على الصيغة البنانية : لأنها توضح الروابط الكيميائية والترتيب العام للذرات في الجزئ بالإضافة للشكل الهندسي الدقيق. 

علل : يفضل النموذج الفراغي عن نموذج الكرة والعصا : لأنه يعطي صورة أكثر واقعية عن الكيفية التي يدور فيها الجزيء لو أمكن رؤيته حقيقة .

أنواع الروابط بين ذرات الكربون

روابط تساهمية أحادية

روابط تساهمية مضاعفة

روابط تفاهية ثنائية 

روابط تساهمية ثلاثية

تنقية الهيدروكربونات : 

مقدمة هامة : الوقود الأحفوري (النفط) (البترول) 

تكون من بقايا المخلوقات الحية التي عاشت في المحيطات منذ ملايين السنين

مع مرور الزمن كونت بقايا هذه المخلوقات في قاع المحيط طبقات سميكة من ترسبات شبه طينية 

الترسبات الشبه طينية تحولت بفعل الحرارة المنبعثة من باطن الأرض والضغط الهائل من الرواسب الكثيرة إلى صخر زيتي و غاز طبيعي

ينفذ النفط من خلال أنواع معينة من الصخور ذات مسامات ويتجمع في أعماق القشرة الأرضية في صورة برك 

عادة ما يوجد الغاز الطبيعي مصاحبا للترسبات النفطية حيث يتشكلان معا في الوقت نفسه وبالطريقة نفسها 

يتكون الغاز الطبيعي من الميثان بصورة أساسية ، لكنه يحتوي أيضا على كميات ضئيلة من أنواع أخرى من الهيدروكربونات تحتوي على 2 ذرة كربون إلى 5 ذرات کربون 

علل : لا يستخدم النفط في صورته الخام 

ج : لأنه خليط معقد يحتوي على أكثر من ألف مركب من المركبات المختلفة ، وبالتالي يفصل إلى مكونات أو أجزاء

التقطير التجزيئي : هو عملية فصل مكونات النفط الكثيرة والمعقدة التركيب إلى مكونات أو أجزاء أبسط ، اعتمادا على الاختلاف في درجة الغليان 

ملاحظة : يعتمد فصل المكونات على أن كل مكون من مكونات النفط له درجة غليانه الخاصة به . و يجرى التقطير التجزيئي في أبراج التجزئة 

يتم التحكم في درجة الحرارة داخل برج التجزئة فتكون قريبة من 400°C في أسفل البرج (مكان غليان النفط) 

وتنخفض درجة الحرارة تدريجية في اتجاه أعلى البرج

عموما : تنخفض درجات حرارة تكثف المواد ( درجات الغليان ) مع انخفاض الكتلة الجزيئية لها لذا : تكثف الهيدروكربونات وتسحب في أثناء تصاعد الأبخرة المختلفة داخل برج التجزئة

من فوائد التكسير الحراري : إنتاج المواد الأولية مثل ( ابحث ) لصناعة الكثير من المنتجات المختلفة مثل المنتجات البلاستيكية وأفلام التصوير والألياف الصناعية 

تصنيف الجازولين : الجازولين (وقود السيارات) خليط من هيدروكربونات بروابط تساهمية أحادية من 5-12 ذرة كربون

ملاحظة : الجازولين مخلوط وليس مادة نقية

علل : الجازولين المستخدم في بدايات القرن العشرين يختلف عن المستخدم في الأيام الحالية 

ج : لأنه تم تعديل الجازولين المستخلص من النفط بعملية التقطير التجزيئي من خلال ضبط تركيبه و إضافة مواد تؤدي إلى تحسين أدائه في محرك المركبات وتؤدي أيضا إلى تقليل الناتج من عوادم السيارات 

احتياطات هامة عند احتراق الجازولين : 

١- من الضروري حدوث اشتعال خليط الجازولين والهواء في اسطوانة محرك المركبة في اللحظة المناسبة وأن يحترق الوقود تماما 

2- إذا حدث اشتعال قبل الموعد المناسب أو بعده فإن ذلك يؤدي إلى خسارة الكثير من الطاقة ، وانخفاض فاعلية الوقود وفقدان كفاءة المحرك 

مثال : الهيدروكربونات ذات السلاسل المستقيمة (غير المتفرعة ) لا تحترق تماما ، وتميل هذه السلاسل بفعل الضغط والحرارة إلى الاشتعال المبكر قبل أن يكون المكبس في الوضع الصحيح وقبل اشتعال شمعة الاحتراق وبالتالي : يكون هذا الاحتراق مصحوب بفرقعة ولذلك : يتم عمل نظام جديد لمنع الفرقعة وسهولة احتراق الوقود ، و هو تصنيف الأوكتان

تصنيف الأوكتان أو ( رقم الأوكتان ) : هو مقياس لكفاءة الوقود وخصائص الخيط فيه وكلما زاد رقم الأوكتان زادت كفاءة الوقود

ملاحظة : يتم تصنيف الأوكتان على مضخات البنزين مثال : 

أوكتان 89                 أوكتان 91 أو أكثر

بنزین متوسط الدرجة    بنزين ممتاز