في درس التحول الكيميائي للسنة الثانية متوسط نتعرف على أنه يمكن تجزئة مادة إلى مكوناتها. والتجربة المشهورة هي التحليل الكهربائي للماء. فجزيء الماء H₂O يتكون من الهيدروجين والأكسجين، وبواسطة التيار الكهربائي نقدر على تفكيكه إلى عنصريه. تعرض الصفحة التجربة والملاحظات والاستنتاج، وتنتهي بتمارين.
الهدف
إظهار أن الماء مركب يمكن تحليله كهربائيا إلى غازين: الهيدروجين والأكسجين، وأن هذا تحول كيميائي لأن مواد جديدة تتشكل.
الأجهزة المستعملة
| الجهاز | الوظيفة |
|---|---|
| وعاء فولتا | وعاء به مسريان (قطبان) من الجرافيت وهو ناقل للتيار |
| المسريان (الكهربيان) | يمرران التيار من المولد إلى الماء |
| مولد كهربائي | بطاريتان توتر كل منهما 4.5 V |
| قاطعة | لفتح الدارة وغلقها |
| مصباح | للتحقق من مرور التيار فقط |
| أنبوبا اختبار | لحجز الغازين المنطلقين فوق المسريين |
وللماء النقي مقاومة كبيرة، لذلك نضيف إليه قليلا من حمض الكبريت أو ملح لتسهيل مرور التيار.
خطوات التجربة
- نملأ وعاء فولتا بالماء المحمض قليلا.
- نركب دارة كهربائية بسيطة تضم المولد والقاطعة والمصباح ومسريي الوعاء.
- نقلب أنبوبي اختبار مملوءين بالماء فوق المسريين.
- نغلق القاطعة: يمر التيار.
- نلاحظ تصاعد فقاعات غازية عند المسريين، وتجمعها في الأنبوبين.
الملاحظات
- عند أحد المسريين يتجمع حجم من الغاز ضعف الحجم المتجمع عند المسرى الآخر.
- المسرى السالب (المهبط) يعطي غاز الهيدروجين (حجمه ضعف).
- المسرى الموجب (المصعد) يعطي غاز الأكسجين (حجمه نصف).
كشف الغازين
| الغاز | الكشف | النتيجة |
|---|---|---|
الهيدروجين H₂ |
نقرب عود ثقاب مشتعلا من فوهة الأنبوب | فرقعة خفيفة (ينفجر بصوت) |
الأكسجين O₂ |
نقرب عود ثقاب متوهجا (جمرة) | يشتعل ويتوهج بشدة |
المعادلة
2 H₂O → 2 H₂ + O₂
أي أن جزيئين من الماء ينتجان جزيئين من الهيدروجين وجزيئا من الأكسجين، وهذا يفسر نسبة الحجمين 2 إلى 1.
الاستنتاج
- الماء مركب يتكون من الهيدروجين والأكسجين.
- تحليله الكهربائي تحول كيميائي لأنه ينتج مواد جديدة (غازين) تختلف عن الماء.
- التيار الكهربائي هو الذي زود التحول بالطاقة.
الفرق بين التحليل والتحول الفيزيائي
| وجه المقارنة | تحول فيزيائي (تبخر الماء) | تحول كيميائي (تحليل الماء) |
|---|---|---|
| المادة | تبقى ماء | تتحول إلى هيدروجين وأكسجين |
| الجزيئات | تبقى H₂O |
تتفكك |
تمارين
- ما الغاز الذي يحجز عند المسرى السالب؟ (الهيدروجين)
- كيف نكشف عن الأكسجين؟ (عود ثقاب متوهج يشتعل)
- لماذا حجم الهيدروجين ضعف حجم الأكسجين؟ (لأن المعادلة
2 H₂O → 2 H₂ + O₂) - هل تحليل الماء كهربائيا تحول كيميائي؟ علل. (نعم، لتشكل مواد جديدة)
نصائح
- اربط كل ملاحظة بالتفسير المناسب.
- احفظ المعادلة بالنسب 2 و2 و1.
- في المخبر ابتعد عن اللهب أثناء حجز الهيدروجين.
أخطاء شائعة
- القول إن الماء يتحلل بدون تيار.
- الخلط بين كاشف الهيدروجين وكاشف الأكسجين.
- نسيان إضافة محلول مساعد لتوصيل التيار.
أسئلة يطرحها الأولياء
س: كم من الوقت أخصص لمراجعة هذا الدرس؟ ج: عشرون دقيقة يوميًا لمدة ثلاثة أيام تكفي، مع تمرينين في اليوم الرابع للتأكد من الفهم.
س: ابني يعرف الدرس لكنه يخطئ في الاختبار، لماذا؟ ج: غالبًا بسبب التسرع أو عدم قراءة التعليمة جيدًا. درّبه على قراءة السؤال مرتين وتسطير الكلمات المهمة قبل الإجابة، وعلى مراجعة الجواب في آخر الحصة.
س: هل أعتمد على الكتب الخارجية؟ ج: يمكن الاستعانة بها بعد إتقان الكتاب المدرسي، والأهم أن يفهم الطفل لا أن يحل أكبر عدد من التمارين.
كيف أتحقق من أن الدرس قد فهم؟
اطلب من ابنك أن يشرح الدرس لك أو لأخيه الأصغر بكلماته، وأن يعطي مثالًا من عنده، وأن يحل تمرينًا لم يره من قبل. فإذا استطاع ذلك فقد فهم، وإن تردد فعد معه إلى الأمثلة الملموسة ثم أعد التجربة.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ عبد اللطيف في فيديو «2 متوسط، الدرس 01: التحول الكيميائي» هذه التجربة في نحو عشر دقائق.