دوسية الطيف في الكيمياء

الحالة السائلة

الوحدة الأولى: حالات المادة — الدرس الثاني

الكيمياء — الصف الثاني عشر
دوسية الطيف في الكيمياء

01

الخصائص الفيزيائية للسوائل

  • أوضّح المقصود بـ: تبخُّر، تكاثف، ضغط بخاري، درجة الغليان
  • أستنتج العوامل المؤثرة في خصائص المادة الحالة السائلة

قوى التجاذب بين الجزيئات

  • الرابطة الهيدروجينية: الأقوى — H مرتبط بـ N أو O أو F في جزيء مجاور
  • قوى ثنائية القطب: متوسطة — بين قطب موجب وسالب لجزيئين قطبيين
  • قوى لندن: الأضعف — استقطاب لحظي، وتزداد بزيادة الكتلة المولية

الشكل (9): قوى التجاذب بين الجزيئات

قوى ثنائية القطب بين جزيئي HCl H Cl δ+ δ− تجاذب H Cl δ+ δ− رابطة هيدروجينية بين جزيئي NH₃ N H H H δ− δ+ δ+ رابطة هيدروجينية N H H H δ− δ+ δ+
قوى ثنائية القطب ورابطة هيدروجينية
  • بين : قوى ثنائية القطب — δ+ يجذب δ−
  • بين : رابطة هيدروجينية أقوى — H (δ+) مع N (δ−)

02

التَّبخُّر

  • أوضّح المقصود بالتبخر
  • أفسّر حدوث التبخر عند أي درجة حرارة

التَّبخُّر Evaporation

تحوُّل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية؛ ويشترط امتلاك بعض الجزيئات طاقة حركية كافية للتغلب على قوى التجاذب مع الجزيئات المجاورة لها فتنفلت من سطح السائل.

رسم بياني

توزيع الطاقة الحركية للجزيئات

  • X: الطاقة الحركية الأكثر شيوعًا بين الجزيئات (قمة المنحنى)
  • Z: متوسط الطاقة الحركية للجزيئات
  • E: الحد الأدنى للطاقة اللازمة للتغلب على قوى التجاذب
  • المنطقة المظللة بعد E: الجزيئات القادرة على التبخر
2026-09-03T03:18:41.031851 image/svg+xml Matplotlib v3.11.1, https://matplotlib.org/
منحنى توزيع الطاقة الحركية
سؤال

أفكر — قطعتا Y و X

يمثل الشكل توزيع الطاقة الحركية لجزيئات السائلين A و B عند درجة الحرارة نفسها. ماذا تمثل كلٌّ من القطعتين Y و X؟ وأي السائلين أسرع تبخرًا؟
الجواب
Y: جزيئات طاقتها أقل من الحد الأدنى E فلا تتبخر — X: جزيئات طاقتها كافية للتبخر. السائل ذو القطعة X الأعرض أسرع تبخرًا لأن جزيئاته الأكثر تجاوزًا لحد E.
قطعتا المنحنى تقيسان عدد الجزيئات على جانبي الحد الأدنى للطاقة اللازمة للتبخر عند الدرجة نفسها.

جدول (1): نوع القوى وسرعة التبخر

الإيثانول CH₃CH₂OH

  • روابط هيدروجينية قوية
  • الحد الأدنى للطاقة أكبر
  • تبخُّر أقل سرعة

الأسيتون CH₃COCH₃

  • قوى ثنائية القطب أضعف
  • الحد الأدنى للطاقة أقل
  • تبخُّر أسرع
رسم بياني

أثر درجة الحرارة في سرعة التبخر

  • عند أعلى: المنطقة المظللة أوسع — عدد أكبر من الجزيئات تجاوزت حد E
  • E لا يعتمد على درجة الحرارة
  • ارتفاع T يزيد متوسط الطاقة الحركية Z وعدد التصادمات
2026-09-03T03:18:40.640941 image/svg+xml Matplotlib v3.11.1, https://matplotlib.org/
منحنيا T1 وT2 حيث T2 أكبر

طاقة التبخر المولية

كمية الطاقة اللازمة لتحويل مول واحد من المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية عند درجة حرارة معينة؛ وكلما زادت قوى التجاذب بين جزيئات السائل زادت طاقة تبخره المولية.

تبخر مول من الماء — عملية ماصّة للطاقة

  • الطاقة على جهة المتفاعلات: عملية ماصّة للحرارة
  • 40.7 kJ/mol هي طاقة التبخر المولية للماء

جدول (2): طاقة التبخر المولية والقوى

بنتان — لندن

  • 25.79 kJ/mol
  • يغلي عند 36 °C

بيوتانون — ثنائية القطب

  • 31.3 kJ/mol
  • يغلي عند 79.59 °C

1-بيوتانول — هيدروجينية

  • 43.29 kJ/mol
  • يغلي عند 117.7 °C

03

التكاثف

  • أوضّح المقصود بالتكاثف
  • أقارن طاقة التبخر بطاقة التكاثف

التكاثف Condensation

تحوُّل المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة؛ يحدث عندما تنخفض درجة حرارة البخار فتقل الطاقة الحركية لجزيئاته وسرعتها. وطاقة التكاثف المولية: كمية الطاقة الناتجة من تكاثف مول واحد من البخار عند درجة حرارة معينة.

تكاثف مول من بخار الماء — عملية طاردة للطاقة

  • الطاقة مع النواتج: عملية طاردة للحرارة
  • طاقة التكاثف المولية = طاقة التبخر المولية = 40.7 kJ/mol
سؤال

أفكر — لماذا حروق البخار أشد؟

الحروق الناجمة عن بخار الماء عند 100 درجة مئوية أشد من الحروق الناجمة عن الماء الساخن عند الدرجة نفسها. لماذا؟
الجواب
لأن البخار عند تكاثفه على الجلد يطلق طاقة التكاثف المولية (40.7 kJ/mol) إضافة إلى طاقة تبريد الماء الساخن نفسه — طاقتان بدل واحدة.
استعن بمنحنى التسخين: مرحلة البخار فوق 100 درجة تعني طاقة حركية أعلى ثم تتحرر الطاقة الكامنة عند التكاثف.

04

الضغط البخاري

  • أوضّح المقصود بالضغط البخاري
  • أستنتج تأثر الضغط البخاري بالحرارة وبنوع القوى
مخطط متحرك — كل نقرة تضيف طبقة

الاتزان الديناميكي في وعاء مغلق

وعاء مغلق الاتزان الديناميكي سرعةُ التبخُّرِ = سرعةُ التكاثفِ عددُ الجزيئاتِ المتبخِّرةِ = عددُ الجزيئاتِ المتكاثفةِ الضغط البخاري Vapor Pressure ضغطُ بخارِ السائلِ المؤثِّرُ في سطحِهِ عندَ الاتزان
الاتزان الديناميكي بين السائل وبخاره
  • جزيئات تتفلت من السطح: تبخر
  • جزيئات تعود للسائل: تكاثف
  • عند الاتزان: سرعة التبخر = سرعة التكاثف
  • الضغط البخاري: ضغط بخار السائل على سطحه عند الاتزان
رسم بياني

الضغط البخاري مع درجة الحرارة لأربعة سوائل

  • كلما ارتفعت درجة الحرارة ازداد الضغط البخاري لكل السوائل
  • البنتان أقصى اليسار: يصل الضغط الجوي عند أدنى درجة
  • الماء أقصى اليمين: يحتاج أعلى درجة ليصل 760 mmHg
2026-09-03T03:18:39.518262 image/svg+xml Matplotlib v3.11.1, https://matplotlib.org/
تغير الضغط البخاري مع درجة الحرارة

جدول (3): أثر القوى في الضغط البخاري عند 20 درجة

أقوى قوى — أقل ضغط

  • الماء H₂O: 17.5 mmHg — هيدروجينية
  • الميثانول CH₃OH: 98 mmHg — هيدروجينية أقل عددًا

أضعف قوى — أعلى ضغط

  • ثلاثي كلورو ميتان CHCl₃: 150 mmHg — ثنائية القطب
  • البنتان C₅H₁₂: 410 mmHg — قوى لندن
سؤال

أتحقق — ترتيب حسب الضغط البخاري

أرتب السوائل الآتية تصاعديًّا حسب تزايد ضغطها البخاري عند درجة الحرارة نفسها: CH₃F ، CH₃OH ، CH₃CH₃
الجواب
CH₃OH ثم CH₃F ثم CH₃CH₃
الميثانول روابط هيدروجينية (أقوى فأقل ضغطًا)، فلورو الميثان ثنائية القطب، والإيثان قوى لندن فقط (أضعف فأعلى ضغطًا).

الجدول (4): الضغط البخاري للماء

درجة الحرارة (°C)الضغط البخاري (mmHg)
2017.5
4055.3
60149.4
80355
100760.0
الضغط البخاري للماء عند درجات حرارة مختلفة
  • عند 20 درجة: 17.5 mmHg فقط
  • عند 80 درجة: 355 mmHg
  • عند 100 درجة: 760 mmHg = الضغط الجوي
كشف الجواب

أتحقق — درجة الغليان عند 355 mmHg

اعتمادًا على الجدول (4): ما درجة غليان الماء عندما يبلغ الضغط المؤثر على سطحه 355 mmHg؟
الجواب
يغلي الماء عند 80 درجة مئوية
عند هذه الدرجة يساوي الضغط البخاري 355 mmHg الضغط الخارجي المؤثر فيبدأ الغليان — التحكم بالضغط يجعل الغليان عند أي درجة.
رسم بياني

منحنى الضغط البخاري للماء

  • المنحنى يصاعد بحدة مع درجة الحرارة
  • عند 760 mmHg (1 atm) يقطع المنحنى الماء عند 100 درجة
  • هذه هي درجة الغليان المعيارية Normal Boiling Point
2026-09-03T03:18:39.065191 image/svg+xml Matplotlib v3.11.1, https://matplotlib.org/
الضغط البخاري للماء مع درجة الحرارة

درجة الغليان

  • يبدأ الغليان عندما يساوي الضغط البخاري الضغط الخارجي على السطح
  • تتكوّن فقاعات كبيرة في جميع أجزاء السائل وترتفع إلى السطح
  • بالتحكم في الضغط يمكن جعل السائل يغلي عند أي درجة حرارة
  • درجة الغليان المعيارية: عند ضغط جوي 1 atm = 760 mmHg
  • تزداد درجة الغليان بزيادة قوى التجاذب بين الجزيئات

الربط بالحياة: أواني الضغط

صمّامُ الأمان يُخرِجُ بعضَ البخار الربط بالحياة: أواني الضغط ارتفاعُ ضغطِ البخارِ داخلَها يرفعُ درجةَ غليانِ الماءِ عن 100 °C ⟵ يَنضجُ الطعامُ خلالَ زمنٍ أقل الصمّامُ يُقلِّلُ الضغطَ داخلَها فيَمنعُ حدوثَ انفجار
أواني الضغط
  • ارتفاع ضغط البخار داخل القدر يرفع درجة غليان الماء عن 100 درجة
  • ينضج الطعام خلال زمن أقل
  • صمّام أمان يخرج بعض البخار ليقلل الضغط ويمنع الانفجار

05

التجربة 2: العوامل المؤثرة في سرعة التبخر

  • أقارن سرعة تبخر سائلين عند درجتَي حرارة
  • أستنتج أثر نوع القوى ودرجة الحرارة
تجربة عملية

خطوات التجربة 2

المواد والأدوات

  • كحول الإيثانول وثنائي إيثيل إيثر
  • مخبار مدرج 10 mL وأنابيب اختبار (4)
  • كأسان بماء 15 درجة وكأس بماء 40 درجة

إرشادات السلامة

  • ألبس المعطف والقفازات والكمامة
  • لا تستنشق المواد العضوية مباشرة

خطوات العمل

  • قِس 10 mL من الإيثانول في أنبوبين ومن الإيثر في أنبوبين
  • ضع الأنبوبين 1 و3 في ماء 15 درجة و2 و4 في ماء 40 درجة لمدة 5 دقائق
  • قِس الكميات المتبقية وسجلها ثم قارن

التحليل والاستنتاج

  • السائل الأقل تبقٍّ هو الأسرع تبخرًا
  • قارن نوع القوى لكل سائل ودرجة الحرارة باستنتج العاملين
1 3 حمّامُ الماءِ 15 °C إيثانول إيثر 2 4 حمّامُ الماءِ 40 °C إيثانول إيثر مدةُ التعرُّضِ: 5 دقائق ثم قياسُ المتبقيِّ
تصميم التجربة

06

مراجعة الدرس

  • أطبّق مفاهيم الدرس في أسئلة متنوعة
سؤال

سؤال 1 — الفكرة الرئيسة

الفكرة الرئيسة: يتخذ السائل شكل الإناء الذي يوضع فيه، ولكن حجمه يظل ثابتًا. فسّر ذلك اعتمادًا على طبيعة الجزيئات.
الجواب
الجزيئات قريبة بعضها وبينها تجاذب يمنع تمددها لتملأ الإناء فيبقى الحجم ثابتًا، لكنها تنزلق وتتحرك فتتخذ شكل الإناء.
قوى التجاذب قوية كفاية لإبقاء الحجم وغير قادرة على تثبيت المواضع كما في الصلب.
سؤال

سؤال 2 — المفردات

أوضح المقصود بكلٍّ مما يأتي: الضغط البخاري، درجة الغليان المعيارية.
الجواب
الضغط البخاري: ضغط بخار السائل المؤثر في سطحه عند الاتزان الديناميكي. درجة الغليان المعيارية: درجة الحرارة التي يساوي فيها الضغط البخاري الضغط الجوي (1 atm = 760 mmHg).
انتبه لشرط الاتزان في الأول وشرط الضغط الجوي تحديدًا في الثاني.
سؤال

سؤال 3 — الوعاء المغلق

سائل في وعاء مغلق ضغطه البخاري ثابت، ما العلاقة بين سرعة تبخره وسرعة تكاثف بخاره؟
الجواب
السرعتان متساويتان — الحالة اتزان ديناميكي
ثبات الضغط لا يعني توقف العمليتين بل استمرارهما بالسرعة نفسها؛ فعدد الجزيئات المتبخرة يساوي المتكاثفة في وحدة الزمن.
سؤال

سؤال 4 — المركبان A وB

يتبخر المركب A بسرعة أكبر من المركب B عند 25 درجة: أي المركبين قوى التجاذب بين جزيئاته أكبر؟ وأيهما له ضغط بخاري أعلى؟ وأيهما درجة غليانه المعيارية أكبر؟
الجواب
قوى التجاذب أكبر في B (لذا تبخُّره أبطأ) — الضغط البخاري أعلى في A — درجة الغليان المعيارية أكبر في B.
قاعدة واحدة تحكم الثلاثة: كلما قويت القوى قل التبخر وقل الضغط البخاري وارتفع الغليان.
رسم بياني

سؤال 5 — منحنى ثلاثة سوائل

  • الهيكسان أعلى المنحنيات: أضعف القوى (لندن) وأسرع تبخرًا
  • رابع كلوريد الكربون يغلي المعيارية قرب 77 درجة (يقطع 760 mmHg)
  • حمض الإيثانويك أضعف السوائل تطايرًا: روابط هيدروجينية قوية
  • عند قمة جبل بضغط 500 mmHd يغلي الكربون رباعي الكلوريد قبل 77 درجة (قرب 70 درجة)
2026-09-03T03:18:39.950839 image/svg+xml Matplotlib v3.11.1, https://matplotlib.org/
تغير الضغط البخاري لثلاثة سوائل
اختبار سريع

سؤال 6.1 — الأسرع تبخرًا

المادة الأسرع تبخرًا من المواد الآتية في الحالة السائلة عند الظروف نفسها؟
A
NH₃
B
H₂O
C
C₂H₆
D
CH₄

الميثان CH₄ غير قطبي بقوى لندن فقط وأدنى كتلة مولية — أضعف تجاذب وأسرع تبخرًا؛ بينما NH₃ وH₂O بروابط هيدروجينية.

اختبار سريع

سؤال 6.2 — أعلى درجة غليان

المركبات الآتية متقاربة في الكتلة المولية، أيُّ منها له أعلى درجة غليان معيارية؟
A
CH₃CH₂OH
B
CH₃CHO
C
CH₃CH₂F
D
CH₃CH₂CH₃

الإيثانول الوحيد ذو مجموعة OH فيشكل روابط هيدروجينية — أقوى قوى فأعلى درجة غليان، والبقية ثنائية القطب أو لندن.

اختبار سريع

سؤال 6.3 — قراءة منحنى التوزيع

منحنى توزيع الطاقة الحركية لثلاثة سوائل A وB وC عند درجة حرارة واحدة، والخطوط تمثل الحد الأدنى للطاقة اللازمة لكل سائل بتزايد: A ثم B ثم C. أي العبارات صحيحة؟
A
درجة غليان A أكبر من درجة غليان B
B
قوى التجاذب بين جزيئات A هي الأضعف
C
السائل C له أقل طاقة تبخر مولية
D
الضغط البخاري للسائل C أعلى منه للسائل B

أدنى حد طاقة يعني أضعف قوى تجاذب: فA أضعف القوى — أقل غليانًا وأعلى ضغطًا وأقل طاقة تبخر مولية، والعكس في C.

اختبار سريع

سؤال 6.4 — الأقوى ترابطًا

الجدول يضم طاقة التبخر المولية لأربعة سوائل: L = 29.06، M = 43.29، T = 50.5، V = 34.14 kJ/mol. أيُّها يُتوقع أن تكون قوى الترابط بين جزيئاته الأقوى؟
A
L
B
M
C
T
D
V

أعلى طاقة تبخر مولية تعني أقوى قوى تجاذب يصعب التغلب عليها — وهي للسائل T بقيمة 50.5 kJ/mol.

خلاصة الدرس

التبخر والتكاثف

  • التبخر: من السائلة إلى الغازية عند أي درجة — ماص للطاقة
  • التكاثف عكسه وطارد للطاقة بالقيمة نفسها

الضغط البخاري

  • ضغط البخار على سطح السائل عند الاتزان الديناميكي
  • يزداد بارتفاع الحرارة ويقل بقوى تجاذب أقوى

درجة الغليان

  • الضغط البخاري = الضغط الخارجي
  • المعيارية عند 1 atm — وتزداد بقوى التجاذب