مجموعة 1: تفاعلات الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| alkali metal/ˈælkəlaɪ ˈmetl/ | فلز قلوي |
| shielding/ˈʃiːldɪŋ/ | التظليل |
ما الذي يفسر هذه الملاحظة؟
- الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم جميعها تمتلك إلكتروناً خارجياً واحداً. تصبح التفاعلات المقابلة أكثر نشاطاً عند النزول في المجموعة حتى مع زيادة العدد البروتوني.
- ابدأ بتوقع. حدد الكميات أو الخصائص التي ستقارنها، ثم حدد الدليل الذي يمكنه التمييز بين تفسيرين.
بناء النموذج
- معدن قلوي في المجموعة 1 له إلكترون外层 واحد ويشكل أيونات +1 بفقدانه. مع الماء ينتج هيدروكسيد معدني وهيدروجين: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂. الليثيوم يتصاعد ويتحرك على الماء؛ الصوديوم يذوب أيضًا في كرة متحركة؛ البوتاسيوم قد يشتعل بلهب بنفسجي في عرض مضبوط. تصبح المحاليل قاعدية. مع الكلور، يشكل كلوريدات معدنية بيضاء، على سبيل المثال 2Na + Cl₂ → 2NaCl.
- معدن قلوي: معدن في المجموعة 1 لديه إلكترون واحد في غلافه الخارجي؛ التظليل: انخفاض قوة الجذب التي تتعرض لها الإلكترونات الخارجية بسبب الإلكترونات الداخلية.
لماذا تزداد تفاعلية المجموعة 1 كلما اتجهنا نحو أسفل المجموعة؟
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
نزولاً في المجموعة تكتسب كل ذرة غلافاً إضافياً، لذا يكون الإلكترون الخارجي أبعد عن النواة ومحمياً بمزيد من الأغلفة الداخلية؛ تضعف التجاذب ويُفقَد الإلكترون بسهولة أكبر. زيادة عدد البروتونات ستجذب بقوة أكبر، وليس أقل.
طابق كل مصطلح تقني مع معناه الدقيق.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
استخدم التعريفات للتمييز بين الكميات والعمليات ذات الصلة.
اختر دليلاً لاختبار الفرضية
- مع الأكسجين، تتأكسد هذه المعادن وتشتعل لتكوين مواد صلبة تحتوي على الأكسجين؛ يحترص الليثيوم بلون قرمزي، والصوديوم أصفر، والبوتاسيوم بنفسجي. يستخدم نموذج أكسيد بسيط 4Li + O₂ → 2Li₂O؛ وقد تشمل نواتج احتراق الصوديوم والبوتاسيوم بيروكسيد أو سوبرأوكسيد، لذا لا تفترض صيغة أكسيد واحدة لكل تجربة عملية. تزداد التفاعلية من Li→Na→K لأن الإلكترون الخارجي أبعد عن النواة وأكثر تحميلاً بالقشور الداخلية، مما يسهل فقده رغم زيادة الشحنة النووية.
- افسر عروض المعلم أو الملاحظات المقدمة تحت تقييم مخاطر المدرسة. تفاعل المعادن القلوية مع الماء يتطلب كميات صغيرة جداً معتمدة وشاشات واقية والتعامل المدرب؛ لا يجب على الطلاب تكبيرها بشكل مستقل. قارن نفس ظروف التفاعل وميّز بين النشاط النوعي ومعدل مقاس. تتطلب عروض الأكسجين والكلور ضوابط معتمدة خاصة بها.
أي عادة من العادتين تجعل التحقيق أو النموذج في هذه الحالة أكثر قابلية للدفاع؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
توضيح الشروط والافتراضات يسمح للآخرين بتكرار العمل بدقة، وتسجيل الأدلة الداعمة يتيح لهم التحقق من الاستنتاج. إخفاء النتائج المتعارضة يزيل الأدلة التي قد تتحدى استنتاجًا خاطئًا، ولا يمكن لقياس واحد أن يثبت ادعاءً أوسع.
اعتمد على كميات معروفة
- أدر القيم المعروفة ووحداتها. اختر العلاقة لأن افتراضاتها تتناسب مع هذه الحالة، ثم أعد ترتيب المعادلة قبل التعويض.
- معلوم: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂ يُظهر في النموذج الجسري ذرتين بوتاسيوم تتفاعلان مع جزيء هيدروجين واحد. ست ذرات بوتاسيوم تقابل ثلاث جزيئات H₂ وستم وحدات صيغة KOH. هذا نموذج ستوكيومتري؛ وليس تعليمات لتحضير الهيدروجين أو لحساب كميات المولات.
في 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂، كم عدد جزيئات H₂ المقابلة لعشر ذرات K؟ استخدم نفس التسلسل: الكميات المعلومة ← النموذج ← العلاقة ← التعويض ← الوحدة والتفسير.
في 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂، كم عدد جزيئات H₂ التي تقابل عشرة ذرات K؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
الناتج هو 5 جزيئات. المعطيات: 2K + 2H2O -> 2KOH + H2، لذا 2 ذرات K تنتج 1 جزيء H2. لعشرة ذرات K: 10/2 = 5 جزيء H2. المعادلة الموزونة تعطي نسبة الجسيمات مباشرة.
تحقق من الاستنتاج وحدوده
- الشحنة النووية الأكبر وحدها لا تفسر الاتجاه التنازلي: المسافة والتظليل مهمان. تفاعلات المجموعة 1 ليست متطابقة مظهرًا تمامًا. اللهب البنفسجي ليس دليلاً على أن كلوريد البوتاسيوم نفسه مادة صلبة بنفسجية، ويجب أن يتضمن معادلة تفاعل الماء الهيدروجين.
- عُد إلى الملاحظة الأصلية. اشرح ما يدعمه النتيجة، وما هي الشروط التي تفترضها، وطريقة واحدة لاختبار تفسير منافس.
تصبح الإلكترونات الخارجية أصعب في الإزالة نزولاً في المجموعة 1. هذا الادعاء خاطئ: يسير الاتجاه بعكس ذلك: تُفقد الإلكترونات الخارجية更容易 نزولاً في المجموعة لأن المسافة والتظليل يفوقان الشحنة النووية الأكبر. يتفاعل البوتاسيوم بشدة أكبر من الليثيوم لهذا السبب بالذات.
المجموعة 1: تفاعلات الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم: مع الأكسجين، تتأكسد هذه المعادن وتشتعل لتكوين مواد صلبة تحتوي على الأكسجين؛ يحترق الليثيوم بلون قرمزي، والصوديوم أصفر، والبوتاسيوم لون بنفسجي فاتح (لافندر). نموذج أكسيد بسيط يستخدم 4Li + O₂ → 2Li₂O؛ يمكن أن تتضمن نواتج احتراق الصوديوم والبوتاسيوم بيروكسيد أو سوبرأوكسيد، لذا لا تختر معادلة أكسيد واحدة لكل عرض تجريبي. تزداد التفاعلية Li→Na→K لأن الإلكترون الخارجي أبعد عن النواة وأكثر تظليلاً بالمدارات الداخلية، sehingga يُفقد بسهولة أكبر رغم زيادة الشحنة النووية.
يتصبح الإلكترون الخارجي أصعب في الإزالة كلما اتجهنا نحو أسفل المجموعة 1.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
الاتجاه عكسي: يُفقَد الإلكترون الخارجي بسهولة أكبر نزولاً في المجموعة لأن المسافة والحجب تفوق الشحنة النووية الأكبر. يتفاعل البوتاسيوم بعنف أكثر من الليثيوم لهذا السبب بالضبط.
معدن في المجموعة 1 يمتلك إلكترونًا واحدًا في غلافه الخارجي: اكتب المصطلح التقني.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
يعني الفلز القلوي معدنًا في المجموعة 1 يمتلك إلكترونًا واحدًا في غلافه الخارجي.