ملخص وحدة الهيدروكربونات كيمياء الصف 12 المتقدم

ملخص وحدة الهيدروكربونات كيمياء الصف 12 المتقدم

القسم ( 1- 20 ) 

مقدمة إلى الهيدروكربونات 

المركبات العضوية قديما و مبدأ القوة الحيوية :

المركبات العضوية قديما تعريفها : هي مركبات الكربون التي تنتجها الكائنات الحية مثل النباتات و الحيوانات .

سبب تسميتها بالقديمة ( العضوية : لأنها ناتجة من مخلوقات حية ( عضوية 

مبدأ القوة الحيوية عندما قبلت نظرية دالتون في بداية القرن 9 عشر بدأ الكيميائيون يفهمون حقيقة أن المركبات – بما فيها تلك المصنعة من المخلوقات الحية – تتألف من ذرات مرتبة و مرتبطة معا بتراكيب محددة و قد تمكن العلماء من تصنيع الكثير من المواد الجديدة و لكنهم لم يتمكنوا من تصنيع المركبات العضوية ، و لتفسير عدم قدرة العلماء على تصنيع مركبات الكربون وضع العلماء ما يسمى ب ( مبدأ القوة الحيوية) 

مبدأ القوة الحيوية : يفترض أن المخلوقات الحية العضوية لها قوة حيوية غامضة تمكنها من تركيب مرکبات الكربون . 

دحض النظرية الحيوية كان العالم فريدريك فوهلر أول من قام بتحضير مركب عضوي في المختبر (مركب اليوريا) ، و من ثم توالت النظرية جهود الكيميائين للقيام بسلسة من التجارب المشابهة وأدرك العلماء أن باستطاعتهم تحضير الكثير من المركبات العضوية في المختبرات ، مما نتج عنه في النهاية بطلان الفكرة القائلة بأن تحضير المركبات العضوية يحتاج إلى قوة حيوية غامضة 

المركبات العضوية حديثا و الكيمياء العضوية :

تعريفها : هي المركبات التي تحتوي على الكربون ، ما عدا أكاسيد الكربون و الكربيدات و الكربونات . المركبات

لاحظ يوجد مركبات تحتوي على الكربون و لكنها تعتبر مركبات غير عضوية 

الكيمياء العضوية تعريفها : هي فرع من فروع الكيمياء يختص بدراسة المركبات العضوية .  

علل : تخصيص فرع كامل من الكيمياء لدراسة المركبات العضوية ؟ بسبب تنوعها و وجود الكثير منها . 

المركبات العضوية و الكربون

الكربون هو أحد اللافلزات و هو العنصر الأول في المجموعة 14 

الترتيب الإلكتروني له في الحالة العادية :

الترتيب الإلكتروني له في الحالة المثارة 

تميل ذرة الكربون دائما إلى مشاركة الإلكترونات و تكوين أربع روابط تساهمية

في المركبات العضوية تتحد ذرات الكربون مع ذرات الهيدروجين أو ذرات عناصر أخرى في الجدول الدروي و خصوصا : [ النيتروجين – الاكسجين – الكبريت – الفسفور ] 

من هذه الروابط التساهمية قد تكون أحادية ثنائية – ثلاثية . 

سبب تنوع المركبات العضوية 

1- قدرة ذرة الكربون على أن تكون أربع روابط تساهمية لذلك فهي تكون مركبات في صورة تراكيب معقدة على شكل  سلاسل متفرعة تراكيب حلقية – تركيب شبيهة باقفاص العصافير 

2 – قدرة ذرة الكربون على الارتباط تساهميا بذرات کربون أخرى مكونة سلاسل يترواح طولها من ذرتين إلى آلاف الذرات 

3 – قدرة ذرة الكربون على الارتباط تساهميا بذرات عناصر أخرى (مثل : – H N – هالوجينات) 

4 – تكون تلك الارتباطات في صورة ترتیبات مختلفة ( الأيزومرات أو المتشكلات ).

تكرير ( تنقية ) الهيدروكربونات

مصدر الهيدروكربونات. المصدران الرئيسيان للهيدروكربونات هما : النفط، هو الغاز الطبيعي . 

النفط تشكل النفط ( البترول ) من بقايا المخلوقات الحية التي عاشت في المحيطات من ملايين السنين . 

مع مرور الزمن كونت بقايا هذه المخلوقات في قاع المحيط طبقات سميكة من ترسبات شبه طينية .

تحولت هذه الترسبات بفعل الحرارة المنبعثة من باطن الأرض 

الضغط الهائل إلى صخر زیتي و غاز طبیعي .

ينفذ النفط من خلال أنواع معينة من الصخور ذات مسامات و يتجمع في أعماق القشرة الأرضية في صورة برك 

عادة ما يوجد الغاز الطبيعی مصاحبة للترسبات النفطية ، حيث تشكلان معا في الوقت نفسه و بالطريقة نفسها 

الغاز الطبيعي عادة ما يتكون الغاز الطبيعي أساسا من ( الميثان ,CH). 

لكنه يحتوي على كميات ضئيلة من أنواع أخرى من الهيدروكربونات التي تحتوي على ( 2 إلى 5 ) ذرات کربون

التقطير التجزیئي 

أهمية التقطير التجزيئي نظرا لكون النفط خليطا معقدا يحتوي على أكثر من ألف مركب من المركبات المختلفة ، لذلك فإن النفط قليلا ما  يستخدم في صورته الخام ، لذلك تجرى عملية التقطير التجزینی لفصله لمكونات أو أجزاء أبسط أكثر فائدة .

عملية التقطير التجزيئي هي عملية تجرى للنفط الخام من أجل فصله إلى مكونات أو أجزاء أبسط ، و ذلك عن طريق تبخير النفط عند درجة الغليان ثم تجمع المشتقات أو المكونات المختلفة في أثناء تكثف الأبخرة عند درجات حرارة متباينة

أبراج التجزئة ( أبراج التقطير) 

أبراج التجزئة هي الأبراج المستخدمة في عملية التقطير التجزیئي التي تجرى لفصل مكونات النفط 

طريقة عملها وهي تعتمد فكرة عمل هذه الأبراج على اختلاف درجات غليان و تكثف مكونات النفط تبعا لكتلتها الجزيئية ، حيث تنخفض درجات غليان و تكثف مكونات النفط مع انخفاض كتلتها الجزئية متى يتم التحكم في درجة الحرارة داخل البرج ، فتكون قريبة من C° 400 أسفل البرج و هو المكان الذي يغلى فيه النفط و تنخفض درجة الحرارة تدريجية في اتجاه اعلى البرج 

يتم سحب المكونات ذات درجات الغليان المنخفضة تدريجيا من المناطق الباردة القريبة من قمة البرج ( مثل الجازولين و النواتج الغازية). 

يتم سحب باقي المكونات و المشتقات في أثناء تكثفها عند درجات حرارة متباينة . 

يتم سحب المواد الزيتية و الشحوم ذات درجات الغليان الأعلى قريبا من قاع البرج . 

أهميتها تقوم أبراج التقطير التجزیئي بفصل كميات كبيرة من النفط إلى مكونات ( مشتقات ) قابلة للإستعمال ، فآلاف المنتجات التي نستخدمها في منازلنا و في وسائل النقل و الصناعة ناتجة من عملية تكرير ( تنقية النفط التي تتم داخل هذه الأبراج.

الربط مع علم الأرض

تشير السجلات إلى أن النفط استخدم منذ أكثر من 5000 سنة حينما وجود القدماء النفط يسيل من الشقوق الموجودة في الصخور.

حفرت أول بئر نفط في الولايات المتحدة الأمريكية في ولاية بتفلسانيا عام 1895 م.

انتعشت صناعة النفط كثيرا بعد اختراع السيارات في العقد الأخير من القرن 9 عشر. 

الربط مع علم البيئة

المصافي التي تستخدم لتكرير أو تنقية النفط ينتج عنها الكثير من المواد الملوثة للبيئة التي يجب التحكم فيها لحماية البيئة مثل : ثاني أكسيد الكربون ، و أكاسيد الكبريت ، و أكاسيد النيتروجين ، ومركبات الرصاص .

مهن في الكيمياء

فني النقط : يستخدم هذا الفني ادوات القياس و تسجيل معلومات فيزيائية و جيولوجية حول آبار النفط و الغاز ، مثل : اختبار عينة جيولوجية تحديد محتواها من النفط و تركيب العناصر و المعادن فيها .

تدريبات 2 

1- اختر الإجابة الصحيحة فيما يلي : 

1 – في التقطير التجزيئي يتم تبخير النفط عند درجة …………… 

A- الغليان B – الانصهار C – التجمد D- التسامی 

2 – تجرى عملية تقطير النفط في ابراج تسمى أبراج ………… 

A- التجزئة B. التكملة C – التبخير D – التقطيع

3 – عملية تكسير الجزئيات الكبيرة إلى جزئيات أصغر تسمى عملية ………… 

A- التقطير التجزيئي  B – الهيدرة

C – التكسير الحراري  D- البلمرة 

4 – تحدث عملية التكسير الحراري في غياب ….

A – الهيدروجين  B – الأكسجين

C- الحفاز          D – النيتروجين 

5 – تسمى الأصوات الناتجة عن الاشتعال المبكر للهيدروكربونات داخل غرف الاحتراق بالسيارات ب ۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰

A- الخبط      B – تصنيف الجازولي

C- الأوكتان   D – التقطير 

6 – نظام التصنيف المستخدم لإعطاء تصنیف قيم منع الخبط في الوقود …………. 

A. تعديل الجازولين  B – الأوكتان

C- الخبط               D – التكسير الحراري