العناصر الممثله

العناصر الممثلة فى بعض المجموعات المنتظمة فى الجدول الدوري
كما درسنا سابقاً فى الجدول الدوري وعلمنا أن العناصر المثالية هي عناصر الفئة ( S ) وعناصر الفئة ( P ) عدا عناصر المجموعة الصفرية ( الغازات النبيلة ) وسوف ندرس إن شاء الله فى هذا الباب المجموعة الأولى ( A ) كمثال لعناصر الفئة ( S ) وكذلك المجموعة الخامسة ( A ) كمثال لعناصر الفئة ( P ) .
أولاً : عناصر الفئة ( S ) ( عناصر المجموعة A ، ( 1A )
1- تتكون هذه المجموعة من ست عناصر هي على الترتيب .
(الليثيوم ( Li ) - الصوديوم (Na )3- البوتاسيوم ( K ) - الروبيديوم ( Rb )- السيزيوم ( Cs ) - الفرانسيوم ( Fr ) )
2- تسمى عناصر هذه المجموعة بعناصر الأقلاء الأرضية .
سؤال :- علل تسمى عناصر المجموعة الأولى بعناصر الأقلاء ؟
ج) عناصر هذه المجموعة عناصر فلزية لاحتواء مستوى طاقتها الأخير على إلكترون واحد لذلك أكسيد هذه العناصر عدا عنصر الفرانسيوم تكون أكاسيد قاعدية تذوب هذه الأكاسيد القاعدية فى الماء لتعطى القلوي المناظر لذلك أطلق عليها عناصر الأقلاء ( أي مكونات القلوي )
س : علل تسمى عناصر هذه المجموعة بالعناصر الأرضية ؟
ج) كلمة أرضية كلمة لاتينية معناها الأكسيد وأطلقت هذه الكلمة ( أرضية ) على عناصر هذه المجموعة لوجود هذه العناصر فى معظم خاماتها على هيئة أكسيد .
ملاحظات هامة :-
بعض هذه العناصر أي عناصر المجموعة الأولى نادرة الوجود فى الطبيعة مثل عنصر الفرانسيوم (Fr ) لأنه عنصر مشع نحصل عليه من خلال انحلال إشعاعي لعنصر الأكتينيوم AC227 59

عنصر الفرانسيوم بالرغم من أنه ينتمي لعناصر الفلزات إلا أنه يسلك سلوك العناصر المشعة لأنه عنصر مشع وفترة عمر النصف له 20 دقيقة .
3- الصوديوم والبوتاسيوم من العناصر المتوفرة فى القشرة الأرضية .
* أهم خامات الصوديوم هو الملح الصخري NaCl
* أهم خامات البوتاسيوم هو كلوريد البوتاسيوم KCl الذي يوجد فى ماء البحر – رواسب الكارناليت
( KCl. MgCl2. 6H2O ) .


الخواص العامة لعناصر المجموعة الأولى( A )
أ) من خلال التوزيع الالكتروني لعناصر هذه المجموعة نلاحظ أن كل عنصر يحتوى على إلكترون واحد فى غلاف التكافؤ ويترتب على ذلك :-
1-كل عنصر من عناصر هذه المجموعة يقع فى بداية دورة جديدة أي يعتبر كل عنصر أول دورته لأنه يقع أقصى يسار الدورة الخاصة به .
2- عدد تأكسد كل عنصر من عناصر هذه المجموعة ( +1 ) نتيجة فقد العنصر لإلكترون التكافؤ )
3-معظم مركباتها أيونية ، وأيون كل عنصر يشبه تركيب الغاز الخامل الذى يسبقه لذلك تعتمد خواص الأملاح غالباً على الأيون السالب فقط .
أمثلة :-
* ملح سيانيد الصوديوم NaCN سام لأن أيون السيانيد ( CN- ) سام .
برمنجانات البوتاسيوم KMnO4 مادة مؤكسدة لأن أيون البرمنجنات ( MnO4 ) مؤكسدة .
4-عوامل مختزلة قوية جداً وذلك لسهولة فقد إلكترون التكافؤ .
5-أكثر الفلزات ليونة وأقلها فى درجات الانصهار والغليان. ( علل )
ج ) وذلك لضعف قوة تماسك ذراتها بسبب ضعف الرابطة الفلزية وذلك لقلة الكترونات المستوى الخارجي ( واحد إلكترون ) .
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــ
ب) تعتبر ذرات عناصر المجموعة أكبر الذرات المعروفة حجماً ، ويزداد الحجم الذرى فى المجموعة بزيادة العدد الذرى ويترتب على ذلك :-
** تعتبر فلزات المجموعة أعلى الفلزات المعروفة إيجابية كهربية ونشاط كيميائي . ( علل )
ج) وذلك لزيادة نصف القطر وقلة جذب النواة لأكتر ون التكافؤ فيسهل فقده .
** يستخدم البوتاسيوم والسيزيوم فى الخلايا الكهروضوئية ( علل )
ج) وذلك لكبر حجمها الذرى وصغر جهد تأينها فيسهل فقد إلكترون التكافؤ عند تعرض سطح الفلز للضوء
الظاهرة الكهروضوية :- هي ظاهرة انبعاث الكترونات من سطح المعدن عند سقوط الضوء عليه .
** كثافتها قليلة؟ ( علل ). وذلك لكبر الحجم الذري وصغر رقم الكتلة لها .
** عند اتحادها مع العناصر تكون روابط أيونية ؟( علل ) . لأن السالبية الكهربية لها صغيرة جداً ، لذلك يكون فرق السالبية بينها وبين العناصر اللافلزية خاصة أكبر من 1.7 فتتكون رابطة أيونية .
ج) عند إثارة الكترونات ذرات عناصر المجموعة الأولى بالحرارة إلى مستويات طاقة أعلى فإنها تعطى ألوان مميزة لهذه العناصر ، وتستخدم هذه الخاصية فى الكشف عن هذه العناصر " الكشف الجاف "
مثل :-
( الليثيوم ............... قرمزي ) ( الصوديوم ................... أصفر ذهبي )
( بوتاسيوم .............. بنفسجي فاتح ) ( سيزيوم ..................... أزرق بنفسجي )
د) تحفظ بعيداً عن الهواء والرطوبة مغمورة تحت سطح الكيروسين وذلك لنشاطها الكيميائي الكبير .
ملحوظة : الكيروسين ( لا يدخل فى تركيبه عنصر الأكسجين ) .
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــ
فكر :- [1] ما المقصود بالمجموعة المنتظمة مع التمثيل ؟
[2] علل لما يأتي :- * تسمى عناصر المجموعة 1A بعناصر الأقلاء .
* تسمى عناصر المجموعة 1A ، 2A عناصر الفئة S .
* تقل الرابطة الفلزية بين ذرات عناصر المجموعة 1A .
* زيادة ليونة وقلة درجة انصهار وغليان عناصر 1A .
[3] يعتبر عنصر الفرانسيوم ناتج لانحلال عنصر الأكتينيوم . وضح ذلك
[4] التدرج فى الأعداد الذرية لعناصر الأقلاء يتبعه تدرج فى الخواص . وضح ذلك من حيث جهد
التأين - السالبية الكهربية – الكثافة .
[5] اكتب الصيغة الكيميائية لكل من : الملح الصخري – الكارناليت .
الخواص الكيميائية المميزة لعناصر المجموعة الأولى ( 1A )

فعل الهواء الجوي :-
• الهواء الجاف : لا يؤثر على فلزات المجموعة .
• الهواء الرطب : عند تعرض عناصر 1A للهواء الجوى الرطب تصدأ وتفقد بريقها اللامع لتكون الأكسيد ثم تتغطى فى النهاية بطبقة من كربونات الفلز ( عدا الليثيوم ) .
مثال :- 4 Na + O2 2 Na2O
Na2o + H2O 2 NaOH
+Na2CO3 H2O 2 Na OH + CO 2

ملاحظة هامة :- الليثيوم فقط يتحد مع نيتروجين الهواء الجوى مكوناً نيتريد الليثيوم الذي يتفاعل مع الماء معطياً غاز النشادر . 6 Li + N2 2 Li3 N
↑ Li3N + 3 H2O 3 Li OH + NH3
ــــــــــــــــــــــــــــــ
مع الماء :- تتفاعل عناصر المجموعة بشدة مع الماء ويكون التفاعل مصحوباً بانطلاق طاقة تؤدى إلى اشتعال الهيدروجين المتصاعد ، ويزداد التفاعل عنفاً منLi إلى Cs .
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 ↑
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــ
فكر :- 1) علل لما يأتي :- * تفقد قطعة الصوديوم بريقها عند تعرضها للهواء الجوى الرطب .
* لا يحفظ الصوديوم تحت سطح الماء ( لا تطفأ حرائق الصوديوم بالماء) .
2) من نيتروجين الهواء الجوى كيف تحصل على غاز النشادر ( مع كتابة المعادلات الرمزية ) .
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــ
* مع الأكسجين :- عند حرق فلزات المجموعة 1A فى الأكسجين ينتج 3 أنواع من الأكاسيد طبقاً لتدرج
النشاط فى عناصر المجموعة كما يلي :-
أ) الليثيوم يعطى الأكسيد العادي : 4 Li + O2 ∆ 2 Li2O
ب) الصوديوم يعطى فوق الأكسيد : 2 Na + O2 ∆ Na2 O2
جـ ) البوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم تعطى سوبر أكسيد K + O2 ∆ KO2
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
ملاحظات :- * عدد تأكسد الأكسجين فى الأكسيد العادي (-2) وفى الفوق أكسيد (-1) والسوبر أكسيد ( ( )
• يتفاعل كل من فوق الأكسيد والسوبر أكسيد مع ثاني أكسيد الكربون الجوى ويتصاعد غاز الأكسجين .
2 Na2O2 + 2 CO2 → 2 Na2CO3 + O2 ↑

4 KO2 + 2 CO2 2 K2CO3 + 3 O2 ↑
لذلك يستخدم سوبر أكسيد البوتاسيوم فى تنقية جو الغواصات والأماكن المغلقة . ( علل )
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــ
الأكسيد المثالي لعناصر المجموعة الأولى هو ( X2O ) حيث ( X ) رمز العنصر وهو عبارة عن أكسيد قاعدي قوى يتفاعل مع الماء منتجاً أقوى القلويات المعروفة مثل ( Na2O ، K2O ماعدا Li2O )


مع الأحماض تحل فلزات المجموعة 1A محل هيدروجين الأحماض ويتكون ملح الحمض وهيدروجين ويكون التفاعل عنيفاً . 2 Na + 2 HCl → 2 NaCl + H2 ↑
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مع الهيدروجين تتفاعل عناصر الأقلاء مع الهيدروجين وتكون الهيدريدات .
ملاحظات :- * الهيدريدات مركبات أيونية 2 Li + H2 → 2 Li H
* عدم تأكسد الهيدروجين فى الهيدريدات (-1) 2 Na + H2 → 2NaH

* بالتحليل الكهربي لمصهور الهيدريدات يتصاعد الهيدروجين عند المصعد .
Na H Na + + H -
عند المصعد عند المهبط مصهور
* الهيدريدات مواد مختزلة تتفاعل مع الماء وينطلق هيدروجين
Li H + H 2 O → LiOH + H2 ↑
مع الهالوجينات تتفاعل عناصر الأقلاء مع الهالوجينات بشدة ويكون التفاعل مصحوب بانفجار وتتكون هاليدات أيونية شديدة الثبات . 2 Na + Cl2 → 2 NaCl
2 K + Br2 → 2 KBr
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مع اللافلزات الأخرى تتفاعل عناصر الأقلاء الساخنة مباشرة مع الكبريت والفوسفور
كبريتيد صوديوم 2 Na + S → Na2 S
( فوسفيد بوتاسيوم ) 3K + P → K3P
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
أثر الحرارة على الأملاح الأكسيجينية للأقلاء تمتاز الأملاح الأكسيجينية للأقلاء بأنها ثابتة حرارياً .
أ) جميع كربونات الأقلاء لا تنحل بالحرارة ماعدا كربونات الليثيوم . Li2CO3 Li2O + CO2
ب) تنحل نترات الأقلاء انحلالاً جزئياً إلى نيتريت الفلز وأكسجين . 2Na NO3 ∆ 2 Na NO2 + O2 ↑
ملاحظة :- * يصاحب انحلال نترات البوتاسيوم انفجار شديد لذلك تستخدم فى صناعة البارود .
* لا تصلح نترات الصوديوم فى صناعة البارود ( علل ) .
جـ : لأنها مادة متميعة ( أي تمتص بخار الماء من الجو )

استخلاص فلزات الأقلاء من خاماتها :-
• فلزات الأقلاء أقوى العوامل المختزلة المعروفة . ( علل )
• لذلك لا توجد فى الطبيعة فى حالة انفراد وتوجد فى شكل مركبات أيونية .
• لا يمكن تحضيرها باختزال أكاسيدها بالعوامل المختزلة لقوة ارتباطها بالأكسجين .
• لا تحضر بالتحليل الكهربي لمحاليل مركباتها وذلك لتفاعلها الشديد مع الماء .
طريقة ديفى :- التحليل الكهربي لمصهور هاليدات الأقلاء فى وجود بعض المواد الصهارة لخفض درجة الانصهار
مثل ( CaCl2 ، Na2CO3 ) .
فكر :- 1) وضح بمعادلات رمزية فقط واذكر شروط التفاعل وتأثير كل مما يأتي على فلزات الصوديوم :-
الأكسجين – الماء – الهيدروجين – الكبريت – الكلور – حمض HCl
2) أمامك مسحوقين أحدهما هيدريد صوديوم والآخر أكسيد صوديوم . كيف تميز بينما بتجربة عملية واحدة .
3) علل لما يأتي :-
* تستخدم نترات البوتاسيوم فى صناعة البارود بينما لا تستخدم نترات الصوديوم ؟
* لا تحضر فلزات الأقلاء باختزال أكاسيدها بالعوامل المختزلة ؟
* لا تحضر فلزات الأقلاء بالتحليل الكهربي لمحاليل أملاحها ؟
* يعتبر التحليل الكهربي لمصهورات هاليدات الأقلاء أصلح الطرق لاستخلاصها ؟
* خواص أملاح عناصر الأقلاء تعتمد على الأيون السالب فقط .؟
* يمكن استخدام ( كشف اللهب ) فى الكشف عن عناصر الأقلاء ؟
4) أكمل : أ) عند التحليل الكهربي لمصهور هيدريد الصوديوم يتصاعد غاز الهيدروجين عند ........... ( مايو2001 )
ب) تنحل نترات فلزات الأقلاء بالحرارة لتعطى ............. ، ............... ( مايو 2000 )
ج) عدد تأكسد الأكسجين فى فوق أكسيد الهيدروجين هو .............. وعدد تأكسد الهيدروجين فى
هيدريد الصوديوم .............. ( مايو 2000 )
د) كلما ............ عدد الكترونات التكافؤ فى ذرة الفلز كلما أصبحت الذرات أكثر تماسكاً وتكون درجة
انصهار الفلز ................... ( أغسطس 99 )
هـ) يتحلل نيتريد الليثيوم فى الماء وينتج غاز .......... ويتفاعل الصوديوم مع الماء ويتصاعد غاز ........ (97)
و) يتفاعل فوق أكسيد الصوديوم مع الماء البارد مكونا ......... ، .......... ( أغسطس 96)

أشهر مركبات الصوديوم
(1) هيدروكسيد الصوديوم :- ( Na OH )
* التحضير فى الصناعة :- بالتحليل الكهربي لمحلول كلوريد الصوديوم .
* أهم خواصه :- [1] مركب صلب أبيض متميع . [2] تأثيره كاو على الجلد .
[3] يذوب فى الماء بسهولة ويكون محلول قلوي ( ذوبان طارد للحرارة ) .
[4] يتفاعل مع الأحماض مكوناً ملح الصوديوم للحمض والماء .
NaOH +HCl → NaCl + H2O
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
أهم استخدامات NaOH :-
1) فى كثير من الصناعات الهامة ( صناعة الصابون – الورق – الحرير الصناعي )
2) فى تنقية البترول من الشوائب الحامضية .
3) الكشف عن الشقوق القاعدية ( الكاتيونات ) .
أ‌) الكشف عن كاتيون النحاس Cu+2 :-
محلول الملح + ملح هيدروكسيد الصوديوم ← راسب أزرق من هيدروكسيد نحاس ( يسود بالتسخين )
CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4
راسب أزرق
Cu(OH)2 ∆ CuO + H2O
راسب أسود
ب‌) الكشف عن كاتيون الألومنيوم Al+3 :-
محلول الملح + محلول هيدروكسيد الصوديوم ← راسب أبيض من هيدروكسيد الألومنيوم يذوب في الزيادة من NaOH مكونا ألومينات صوديوم.
AlCl3 + 3 NaOH → Al(OH)3 + 3 NaCl
NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2 H2O
(2) كربونات الصوديوم Na2CO3
ويسمى الملح المتهدرت بصودا الغسيل
• التحضير :-
• أ) فى المعمل : إمرار غاز CO2 فى محلول Na OH الساخن ، ثم يترك المحلول ليبرد فتنفصل بلورات كربونات الصوديوم .
• ب) فى الصناعة ( طريقة سولفاى ) :- إمرار غازي NH3 ، CO2 فى محلول مركز من NaCl فينتج NaHCO3 التي تنحل بالتسخين إلى Na2CO3 ، CO2 ، H2O .
NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl
2 NaHCO3 ∆ Na2CO3 + CO2 + H2O


أهم خواصه :- [1] مسحوق أبيض يذوب بسهولة فى الماء ومحلوله قاعدي التأثير .
[2] لا تتأثر بالتسخين حيث تنصهر دون أن تتفكك .
[3] تتفاعل مع الأحماض ويتصاعد غاز CO2
Na2CO3 + 2 HCl → 2NaCl + H2O + CO2
أهم استخداماتها :- [1] صناعة الزجاج . [2] صناعة الورق .
[3] صناعة النسيج . [4] إزالة عسر الماء .
( عسر الماء ) هو عدم إعطاء الماء رغوة مع الصابون لاحتوائه على بعض الأملاح المعدنية .

أسئلة امتحانات الثانوية العامة

س1- اختر الإجابة الصحيحة من بين الأقواس :
1- يحفظ الصديوم تحت سطح ( الماء – حمض الكبريتيك – الكيروسين – الصودا الكاوية ).
2- عند تسخين نترات الصديوم تنحل إلى : ( أكاسيد نيتروجينية وصوديوم – نيتريت صوديوم وأكسجين – أكسيد صوديوم وثاني أكسيد نيتروجين – أكسيد صوديوم وأكسيد نيتريك .)
3- يتلون لهب بنزن غير المضيء في وجود كاتيونات الصوديوم بلون ( بنفسجي – قرمزي- أزرق – أصفر ).

س2-أكمل ما يأتي :
1- تنحل نترات فلزات الأقلاء بالحرارة لتعطي ...............،.............. .
2- يتفاعل فوق أكسيد الصوديوم مع الماء البارد مكونا .............، ........... .
3- . 4KO2 + 2CO2 Cu ………….. , ………
4- ينحل نيتريد الماغنيسيوم في الماء الساخن وينتج غاز ............ويتفاعل الصوديوم مع
الماء ويتصاعد غاز ............. .
4- عند التحليل الكهربائي لمصهور هيدريد الصوديوم يتصاعد غاز الهيدروجين عند.........

س3-علل لما يأتي :
1- يستخدم السيزيوم في الخلايا الكهربية ؟
2- لا تطفأ حرائق الصوديوم بالماء ؟
3- يستخدم سوبر أكسيد البوتاسيوم في تنقية جو الغواصات ؟

س4- وضح بالمعادلات الرمزية كيف تحصل على : فوق أكسيد الهيدروجين من فوق أكسيد الصوديوم ؟

س5- أذكر استخداماً واحداً لكل من : الصودا الكاوية – كربونات الصوديوم – السيزيوم ؟

س6- اذكر بإيجاز ما ساهم به كل من العلماء الآتي أسماءهم في مجال علم الكيمياء :

ديفي – سولفاي ؟

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته