العناصر
الدرس الأول
العناصر
أنظر وأتساءل
يمكن الحصول على الأضواء الملونة بتمرير تيار كهربائي خلال غازات معينة. وهذه الغازات أمثلة على العناصر. كيف أحدد العنصر في كل أنبوب؟
أستكشف
نشاط استقصائي
كيف تعرف مكونات المادة؟
الهدف
أتفحص أربعة صناديق مغلقة لتحديد محتوياتها.
الخطوات
- ألاحظ. أتفحص الصناديق الأربعة دون فتحها، وأهزها برفق، وأستمع إلى الأصوات التي تصدر عن محتوياتها، وأستعمل المغناطيس، والميزان ذا الكفتين لجمع معلومات عما بداخلها، وأسجل ملاحظاتي.
- أستنتج. أحاول أن أحدد محتويات كل صندوق.
أستخلص النتائج
- أتواصل. أصف الأشياء التي أعتقد أنها موجودة داخل كل صندوق.
- ما الأدلة التي اعتمدت عليها في التوصل إلى نتائجي؟
- عندما يفتح الجميع الصناديق، وأتعرف محتوياتها، أي الصناديق كانت توقعاتي صحيحة بشأنه، وأيها كانت خاطئة؟ أفسر التوقع الخاطئ.
أستكشف أكثر
أفترض أنني سأقوم بتعبئة الصناديق قبل التجربة، فما المواد التي أضعها في الصناديق لجعل التجربة أكثر سهولة؟ وما المواد التي أختارها لجعلها أكثر صعوبة؟ أكتب الإجراءات التي يمكن القيام بها لتعرف محتويات الصناديق في الحالتين.
أحتاج إلى
أربعة صناديق مغلقة، لها أحجام وأشكال وألوان مختلفة.
مغناطيس.
ميزان ذو كفتين متساويتين.
مجموعة كتل.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
ما وحدة البناء في المادة؟
المفردات
العنصر
الفلز
الذرة
النواة
البروتون
النيوترون
الإلكترون
الجزيء
مهارة القراءة
الفكرة الرئيسة والتفاصيل
الفكرة الرئيسة | التفاصيل
مم تتكون المادة؟
نموذج اللعبة في الصورة أعلاه يساعدني على تصور وفهم أشياء مختلفة في هذا الدرس. فلو تفحصت أحد أجزاء النموذج سأجد أنه يتكون من مجموعة من القطع المتشابهة، جمع بعضها مع بعض لتكوين الشكل الذي أراه. ولو فككت اللعبة وخلطت القطع فلن أستطيع تمييز بعضها من بعض. بالطريقة نفسها يمكن فهم مكونات المادة.
تتكون جميع المواد من وحدات بنائية تسمى العناصر الكيميائية. العنصر مادة نقية لا يمكن تجزئتها إلى مواد أصغر عن طريق التفاعلات الكيميائية. ويعرف العلماء حتى الآن حوالي ١١٨ عنصرًا. لكل عنصر له اسم ورمز. يتكون رمز العنصر من حرف أو حرفين. ورموز بعض العناصر مأخوذة من اللغة الإنجليزية، أو لغات أخرى قديمة مثل اللاتينية.
وعند دراسة العناصر يهتم العلماء بالصفات الثلاث التالية: حالة العنصر عند درجة حرارة الغرفة، وطريقة ارتباط العناصر بعضها مع بعض، وتصنيف العنصر من الفلزات أو اللافلزات أو أشباه الفلزات. توجد معظم العناصر عند درجة حرارة الغرفة في الحالة الصلبة، وبعضها الآخر في الحالة الغازية، والقليل منها في الحالة السائلة.
بعض العناصر تميل إلى الارتباط مع عناصر أخرى لتكوين مواد جديدة. هذه العناصر أكثر نشاطًا كيميائيًا من غيرها.
تتكون المادة من وحدات بنائية متشابهة. كما يتكون هذا النموذج من قطع متشابهة.
ذرات الألومنيوم
إذا توافرت لنا تقنيات حديثة تمكننا من الاستمرار في تجزئة قطعة من الألومنيوم وتقسيمها فسنجد أنها مكونة من ذرات.
ومنها الماغنيسيوم (Mg)؛ فهو نشط جدًا، ويستعمل في صناعة هياكل الطائرات مع الألومنيوم (Al).
الفلزات
للفلزات صفات تميزها من غيرها من العناصر، منها اللمعان، وتوصيل الحرارة والكهرباء، وقابليتها للتشكيل.
أما اللافلزات فهي هشة، ورديئة التوصيل للحرارة والكهرباء. وأما العناصر التي تشترك في بعض صفاتها مع الفلزات واللافلزات فتسمى أشباه الفلزات.
إذا جزأت قطعة من أحد العناصر إلى نصفين، فهل تبقى عنصرًا؟ نعم، فكل نصف للقطعة لها خصائص العنصر نفسها. ماذا يحدث لو استمررت في تجزئة العنصر إلى أجزاء أصغر فأصغر؟ عند تجزئة قطعة من عنصر ما إلى أجزاء أصغر فأصغر نصل إلى وحدات صغيرة جدًا لا نستطيع تجزئتها بالطرائق العادية، تسمى هذه الوحدات الذرات. فالذرة أصغر وحدة في العنصر تحمل صفاته.
أختبر نفسي
الفكرة الرئيسة والتفاصيل. ماذا يعني أن المواد تتكون من وحدات بنائية؟
التفكير الناقد. إذا اتحد عنصران وكونا مادة جديدة، فهل هذه المادة الجديدة عنصر؟ أوضح إجابتي.
صورة: يعطي الماغنيسيوم لعملية فلاش الكاميرا لونها الأبيض البراق.
مم تتكون الذرات والجزيئات؟
تتكون الذرات من جسيمات صغيرة جدًا. ولا تعد هذه الجسيمات عناصر، ولكنها متماثلة في جميع ذرات العنصر الواحد. تتكون الذرة من نواة موجودة في مركزها، وتحتوي النواة على نوعين من الجسيمات، هما البروتونات والنيوترونات.
البروتونات شحنات موجبة، ويسمى عدد البروتونات في نواة الذرة العدد الذري، وهو الذي يحدد نوع العنصر ولكل عنصر عدد ذري خاص به.
أما النيوترونات فهي متعادلة الشحنة.
وتحتوي الذرة على الإلكترونات أيضًا، وهي جسيمات شحنتها سالبة، وهي تدور حول النواة في فراغ يحتل معظم حجم الذرة.
والذرات متعادلة كهربائيًا؛ لأن عدد البروتونات الموجبة يساوي عدد الإلكترونات السالبة. فذرة عنصر الأكسجين مثلًا تحتوي على ٨ بروتونات موجبة، و٨ نيوترونات متعادلة في النواة. ويدور حول النواة ٨ إلكترونات سالبة الشحنة.
نموذج الذرة
المفتاح:
إلكترون
بروتون
نيوترون
أقرأ الشكل
أي عنصر يمثله النموذج الذي في الشكل؟
إرشاد: لذرة هذا العنصر ٨ بروتونات ونيوترونات و٨ إلكترونات.
حقيقة
معظم حجم الذرة فراغ، ونواة ذرة العنصر تشبه حصاة صغيرة داخل ملعب رياضي فسيح.
الجزيئات
عندما ترتبط الذرات معًا تشكل ما يسمى الجزيئات، وهي جسيمات تتكون من اتحاد ذرتين أو أكثر معًا.
ويستعمل العلماء الرموز للتعبير عن ارتباط ذرات العناصر. فالأكسجين الذي نتنفسه مثلًا عبارة عن جزيء ينتج عن ارتباط ذرتي أكسجين معًا. يصف العلماء تركيب الجزيء باستخدام رموز تسمى الصيغة الكيميائية. تتكون الصيغة الكيميائية من حروف تدل على نوع العنصر وأرقام تدل على عدد الذرات. ويعبر عن جزيء الأكسجين مثلًا بالصيغة الكيميائية (O₂)، وهو حرف مأخوذ من كلمة الأكسجين باللغة الإنجليزية، ويدل على نوع العنصر، والرقم الصغير المكتوب في أسفل الحرف من الجهة اليمنى يدل على عدد الذرات في جزيء العنصر.
نشاط
ماذا يوجد داخل الذرات والجزيئات؟
- أعمل نموذجًا. أضع كرات من الصلصال الأحمر بحجم حبة العنب لتمثل البروتونات، و٨ كرات من الصلصال الأخضر الحجم نفسه لتمثل النيوترونات. أجمع الكرات معًا وأضعها في وسط الورقة المقواة لتمثل نواة ذرة الأكسجين، وأضع كرات أصغر من الصلصال الأصفر لتمثل الإلكترونات وأضعها حول نموذج النواة على الورقة المقواة.
- أعمل نموذجًا آخر لذرة الأكسجين، وأشترك مع زميلي في الصف لربط ذرتي الأكسجين بواسطة عودي أسنان، وذلك بربط إلكترونين من كل ذرة، وهذا يمثل اتحاد ذرتين لتكوين جزيء الأكسجين (O₂).
- أقارن شكل النموذج الذي عملته بصورة الشكل في هذا الكتاب.
- أتواصل. أرسم على ورقة منفصلة صورًا للذرات والجزيئات بحيث تبين أشكالها الحقيقية بصورة أفضل.
- تتحرك الإلكترونات في الجزيء، وأحيانًا تنتقل بين الذرات. كيف يمكنني تمثيل ذلك في النموذج؟
صورة
يتكون جزيء الأكسجين من ذرتي أكسجين مرتبطتين معًا، ويعبر عنه بالصيغة الكيميائية (O₂).
أختبر نفسي
الفكرة الرئيسة والتفاصيل. فيم تختلف الذرات عن الجزيئات؟
التفكير الناقد. هل معظم حجم الجزيئات فراغ؟ أفسر إجابتي.
كيف تصنف العناصر؟
كل عنصر كيميائي له اسم ورمز. في عام ١٨٦٩م قام العالم مندليف بكتابة أسماء العناصر على بطاقات ورتبها من الأخف إلى الأثقل. وقاده ذلك إلى اكتشاف أن خصائص العناصر تتكرر بشكل دوري. رتب مندليف العناصر في جدول سمي الجدول الدوري.
تمكن العلماء من تعرف خصائص جديدة للعناصر المعروفة، كما تمكنوا من اكتشاف عناصر جديدة، مما دفعهم إلى إعادة ترتيب العناصر في الجدول الدوري عدة مرات إلى أن ظهر على النحو المبين أدناه.
الجدول الدوري للعناصر
أمثلة من العناصر:
الهيدروجين (H)
غازية في درجة حرارة الغرفة.
السيليكون (Si)
صلبة في درجة حرارة الغرفة.
شبه فلز.
الكربون (C)
صلبة في درجة حرارة الغرفة.
لافلز.
الحديد (Fe)
صلبة في درجة حرارة الغرفة.
فلز.
تصطف العناصر في الجدول الدوري بعضها بجانب بعض في صفوف تسمى الدورات. وكل عمود في الجدول الدوري يحتوي على عناصر تتشابه في خواصها الكيميائية وتسمى مجموعات.
ويمكن تصنيف العناصر في الجدول الدوري بأكثر من طريقة. ومن هذه الطرق تصنيف العناصر إلى فلزات ولا فلزات وأشباه فلزات.
أقرأ الشكل
هل الزئبق (Hg) فلز أو لافلز؟ وهل يكون صلبًا أو سائلًا أو غازًا في درجة حرارة الغرفة (٢٠ س)؟
إرشاد: استعمل مفتاح الشكل، وأعرف علام يدل لون الصندوق ولون الرمز لكل عنصر.
مفتاح الجدول
غاز
سائل
صلب
مصنّع
العنصر
العدد الذري
الرمز
الكتلة الذرية
أختبر نفسي
الفكرة الرئيسة والتفاصيل. علام يدل رمز العنصر؟
التفكير الناقد. لماذا تقع العناصر ٥٨-٧١ والعناصر ٩٠-١٠٣ في أسفل الجدول الدوري؟
ما مجموعات العناصر الشائعة؟
أكثر العناصر شيوعًا في الفضاء الخارجي الهيدروجين والهيليوم. ويشكل هذان العنصران نحو ٩٨٪ من كتلة الكون. أما على الأرض فيعد الهيدروجين من العناصر الشائعة، وخصوصًا في الماء، في حين يوجد الهيليوم بكميات قليلة.
عناصر الأرض
بالإضافة إلى الهيدروجين فإن عناصر الأكسجين والسيليكون والألومنيوم والنيتروجين والحديد والكالسيوم من أكثر العناصر شيوعًا على الأرض. وتبين الرسوم كميات هذه العناصر في الغلاف الجوي والمحيطات والقشرة الأرضية. ويعتقد العلماء أن باطن الأرض مكون من الحديد الصلب المحاط بالحديد المنصهر.
وكما هو الحال في جميع المواد، تتكون النباتات والحيوانات من عناصر. ويأتي معظم الأكسجين والهيدروجين من الماء. إن نحو ٦٠٪ من أوزان أجسام الحيوانات يتكون من الماء. وتتكون معظم أجسام الحيوانات من عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. والكبريت والفوسفور، وكميات قليلة من الكلور والكالسيوم. أما الكالسيوم فيوجد بكثرة منه في العظام والأسنان.
نسب العناصر بالكتلة
تتركز العناصر الثقيلة في القشرة الأرضية، وتتركز العناصر الخفيفة في المحيطات والغلاف الجوي.
الغلاف الجوي
نيتروجين ٧٨٪
أكسجين ٢١٪
عناصر أخرى ١٪
القشرة الأرضية
أكسجين ٤٦٪
سيليكون ٢٨٪
الألومنيوم ٨٪
الحديد ٥٪
الكالسيوم ٣٪
الصوديوم ٣٪
البوتاسيوم ٢٪
الماغنيسيوم ٢٪
عناصر أخرى ٣٪
المحيطات
أكسجين ٨٦٪
هيدروجين ١١٪
عناصر أخرى ٣٪
أجسام الحيوانات
أكسجين ٦٥٪
كربون ١٨٪
هيدروجين ١٠٪
نيتروجين ٣٪
كالسيوم ٢٪
عناصر أخرى ٢٪
أجسام النباتات
أكسجين ٧٧٪
كربون ١١٪
هيدروجين ١٠٪
عناصر أخرى ٢٪
أختبر نفسي
الفكرة الرئيسة والتفاصيل. لماذا يكثر الأكسجين والهيدروجين في الحيوانات وعلى الأرض؟
التفكير الناقد. لماذا يكثر تنوع العناصر على قشرة الأرض مقارنة بالمحيطات أو الغلاف الجوي؟
مراجعة الدرس
ملخص مصور
تتكون المادة من عناصر.
يتكون كل عنصر من التوليفة نفسها من الذرات.
تصنف العناصر في الجدول الدوري وفقًا لخصائصها.
أفكر، وأتحدث، وأكتب
- المفردات. يسمى أصغر جزء في العنصر له الصفات نفسها ....................
- الفكرة الرئيسة والتفاصيل. فيم تتشابه الذرات من الداخل؟
جدول:
الفكرة الرئيسة | التفاصيل
- التفكير الناقد. يوجد في الطبيعة حوالي ١١٨ عنصرًا، بينما يوجد ملايين المواد. هل هذه المعلومة عن العناصر غريبة؟ أفسر إجابتي.
- أختار الإجابة الصحيحة. أصغر جزء في المادة يحمل صفاتها يسمى:
أ. الجزيء
ب. العنصر
ج. المركب
د. الذرة
- أختار الإجابة الصحيحة. أي من العناصر التالية يعد الأكثر في الجدول الدوري؟
أ. الفلزات
ب. اللافلزات
ج. أشباه الفلزات
د. العناصر المصنعة
- السؤال الأساسي. ما وحدة البناء في المادة؟
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية ألخص فيها ما تعلمته عن العناصر.
العناصر
الذرات
الجدول الدوري
العلوم والكتابة
عالم بالإنجازات
أبحث عن إنجاز علمي صنعه أحد المخترعين، ثم أكتب مقالًا أصف فيه تصوري لو لم يكن هناك فلزات.
العلوم والرياضيات
حساب كتلة الأكسجين
تحتوي كتلة عينة من الهواء على ٢٣ كجم أكسجين. كم كجم أكسجين يحتوي هواء كتلته ١٠٠ كجم؟ اكتب جملة الضرب التي تساعدني على الحصول على ١٠٠ كجم من الأكسجين النقي.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.