الصفات الدورية لعناصر الزمرة الأولى والثانية

هل يحترق المغنيسيوم في ثاني أكسيد الكربون ؟

 

أهداف التجربة

يتوقع بعد الانتهاء من تنفيذ التجربة أن يكون الطالب قادرا على :

 التعرف على الصفات الدورية لعناصر الزمرة الثالثة .
   
 

       أسئلة تمهيدية

على ماذا يعتمد النشاط الكيميائي لعناصر المجموعة ( الزمرة ) الواحدة .

أيهما أكبر حجمًا ذريا العنصر Na أم العنصر Mg ؟

أيهما أسرع تفاعلاً مع الماء K أم Ca ؟ فسر ذلك ؟

ما عدد الإلكترونات في المدار الأخير للعنصر Be ؟ علما بأن العدد الذري له 5 .

ما هو تفسيرك بازدياد الحجم الذري في المجموعة ( الزمرة ) كلما اتجهنا إلى الأسفل ؟

 

     المعرفة العلمية

تعرفت سابقا أن الجدول الدوري مقسما إلى دورات ومجموعات حيث إن عناصر المجموعة الواحدة تشترك بعدد من الصفات الفيزيائية و السلوك الكيميائية مع اختلاف في النشاط الكيميائي حيث إن مركبات هذه العناصر تكون متشابه في العديد من الصفات .

تعتبر عناصر المجموعة الأولى والثانية من العناصر المهمة ويعود ذلك إلى الكثير من الأسباب والخصائص التي تتصف بها هذه العناصر وأهمية مركباتها واستعمالاتها في الحياة اليومية وغيرها من الأسباب التي سنتناول عددا منها في سياق حديثنا عن هذه العناصر .

تدعى المجموعة الأولى من الجدول الدوري بالعناصر القلوية ويعود ذلك إلى الخصائص القلوية لمحاليل هذه العناصر وهي تضم العناصر التالية ( Li ، Na ، K ، Rb ، Cs ، Fr ) ، أما المجموعة الثانية فتدعى بالقلويات الترابية لأن بعض أكاسيدها عرفت بالأتربة القلوية وهي تضم العناصر التالية ( Be ،Mg ، Ca ، Sr ، Ba ، Ra ) حيث تعتبر عناصر المجموعتين من الفلزات .

   
 

  نشاط باستخدام التكنولوجيا

عنوان النشاط : قياس درجة الحرارة لتفاعل الفلز مع الماء .

مقدمة : تعلمت سابقا أن تفاعل الصوديوم مع الماء ينتج غاز الهيدروجين ، وأن ورقة عباد الشمس تتغير من اللون الأحمر إلى اللون الأزرق . وفي هذا النشاط سوف يتبين لك أن التفاعل أيضًا هو تفاعل طارد للحرارة وهذا لا نلمسه بالطريقة العادية ولكن بمساعدة أجهزة حساسة وبسيطة فهي عبارة عن مجسات حساسة للحرارة مرتبطة بجهاز كمبيوتر تظهر التغير لدرجات الحرارة في التفاعل بدقة كبيرة .

الأهداف : يتوقع من الطالب بعد تنفيذ النشاط أن يكون قادرا على:

أن يحدد تغير درجات الحرارة في المحلول أثناء التفاعل .

الأدوات :

كأس زجاجي

صوديوم

سكين

ملقط

Drdac

مجسات الحرارة

كمبيوتر

ماء مقطر

خطوات النشاط :

 باستخدام السكين اقطع قطعة من الصوديوم بحجم حبة العدس .

 ضع كمية من الماء المقطر في الكأس الزجاجي .

 ضع مجس الحرارة داخل الماء بعد أن يتم وصله بالكمبيوتر .

 ألق قطعة الصوديوم في الكأس وبالتزامن مع إلقاء الصوديوم يتم تشغيل مسجل البيانات .

 بعد انتهاء التفاعل يتم تسجيل البيانات على الكمبيوتر . ماذا تلاحظ ؟

 افتح على البيانات المسجلة . هل تجد تغيرًا في حرارة التفاعل ؟

 

الأسئلة والمناقشة :

ما هي درجة الحرارة قبل التفاعل ؟

حدد أعلى درجة حرارة مسجلة ؟

بناء على نتائج التجربة ما هو استنتاجك حول تغير درجة الحرارة في التفاعل ؟

 

  العب مع العلوم

الحصول على لهب ملون :

للحصول على لهب أزرق مخضر :

المواد : كبريتات النحاس ، وعاء بلاستيكي ، خشب ، ماء في بعض السهرات السعيدة وخاصة في المخيمات الكشفية يمكن إجراء بعض التجارب المسلية لإدخال بعض السرور إلى نفسك ونفوس زملائك المصاحبين لك ، كما يلي :

في وعاء بلاستيكي ذوّب 50 غرام من كبريتات النحاس في لتر من الماء ( يمكن استعمال محاليل أكثر تخفيفا ) .

خذ قطعا خشبية أو قطعا من الفحم النباتي أو نشارة الخشب أو أغصانا صغيرة جافة واغمرها في المحلول لمدة ساعتين أو ثلاثة حتى تتشرب قطع الفحم أو الخشب المحلول تماما .

ارفع القطع وانثرها على سطح معرض للهواء واتركها لتجف .

احرق هذه القطع تحصل على لهب أزرق مخضر مميز لمركبات النحاس .

للحصول على لهب أزرق فضي استخدم مركبات الألمينوم بنفس الطريقة 

السابقة .

مركبات الباريوم تنتج لهبا أخضر اللون .

مركبات الكالسيوم تنتج لهبا برتقاليا .

إضافة برادة للهب يعطي شرارات ، لون الشرارة تعتمد على درجة حرارة اللهب مركبات الصوديوم تعطي لهبا أصفر ذهبي .

المواد التي تنتج الأكسجين تعتبر مواد مؤكسدة وتزيد من اشتعال اللهب ، ومن هذه المواد : نترات ، كلورات بيركلورات .

مركبات السترونشيوم تعطي لهبا أصفر .

مسحوق الخارصين يضيف مؤثرات دخانية على اللهب . 

 

  غرائب - حقائق - عجائب

حرق المغنيسيوم في ثاني أكسيد الكربون :

ثاني أكسيد الكربون غاز لا يشتعل ولا يساعد على الاشتعال ، هذا ما نعرفه جميعا ، ولكن هل هذه القاعدة تصلح دائما أم يوجد لها استثناءات ؟ هذا ما سنعرفه في هذه التجربة .

المواد : حمض الخليك ، بيكربونات

الصوديوم ، شريط مغنيسيوم ، لهب بنسن ، دورق زجاجي ( يتحمل الحرارة ) ، سدادة فلين ، ملقط

طريقة العمل :

حضّر غاز ثاني أكسيد الكربون بالطريقة المناسبة ( مثلا : تفاعل حمض الخليك مع بيكربونات الصوديوم ، أو تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع قطع من الرخام ، ... ) ، يجب أن ينتج كمية كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون لطرد جميع الهواء الموجود في الدورق .

امسك قطعة من شريط مغنيسيوم ( بحدود 5سم ) بوساطة الملقط وأشعلها على لهب بنسن ( أو أي مصدر لهب مناسب ) .

هذه المواد لتحضير غاز
ثاني أكسيد الكربون

بسرعة أدخل الشريط المشتعل داخل الدورق وأغلق الدورق بسدادة فلين .

سوف يستمر المغنيسيوم بالاحتراق رغم خلوّ الدورق من الأكسجين ، وذلك لأن حرارة اشتعال المغنيسيوم كافية لتفكيك جزيء ثاني أكسيد الكربون وتحرير الأكسجين ليتفاعل مع المغنيسوم منتجا أكسيد المغنيسوم والكربون حسب المعادلة التالية :

ملاحظات :

لا تنظر مباشرة إلى لهب المغنيسيوم فإنه يؤذي العين .

حاول أن تجعل الشريط المشتعل لا يلامس جدار الدورق .