ملخص الفصل ١: مقدمة في علم الكيمياء

1-1 قصة مادتين

• الكيمياء علم يدرس المادة وتركيبها والتغيرات التي تطرأ عليها، ولذلك تدخل في كل ما نستعمله في حياتنا اليومية.
• الأوزون O₃ غاز يوجد في طبقة الستراتوسفير، ويمتص معظم الأشعة فوق البنفسجية الضارة القادمة من الشمس فيحمي الكائنات الحية.
• صُنعت مركبات الكلوروفلوروكربون CFCs لتكون مواد تبريد آمنة وغير سامة، ثم ربطت قياسات العلماء انتشارها في الجو بتناقص الأوزون فوق القارة المتجمدة الجنوبية.

راجع صفحة ١٤ في الكتاب

1-2 الكيمياء والمادة

• المادة كل ما له كتلة ويشغل حيزًا، والكتلة مقياس لكمية المادة، أما الحرارة والضوء والأفكار فليست مادة.
• الوزن يقيس كمية المادة وقوة جذب الأرض لها معًا، لذا يتغير من مكان إلى آخر بينما تبقى الكتلة ثابتة، ولهذا يفضّل العلماء قياس الكتلة.
• يفسر الكيميائيون ما نراه بالعين المجردة بسلوك الذرات على المستوى تحت المجهري، ويستعينون بالنماذج المرئية أو اللفظية أو الرياضية لتوضيح ذلك.

راجع صفحة ١٩ في الكتاب

1-3 الطرائق العلمية

• الطريقة العلمية أسلوب منظم لحل المشكلات يبدأ عادة بملاحظة تجمع بيانات نوعية وصفية أو كمية رقمية، ثم فرضية تُختبر بالتجربة، ثم استنتاج، ولا يلزم اتباع خطواتها بترتيب ثابت.
• في التجربة المضبوطة يُغيَّر المتغير المستقل وحده، ويُقاس المتغير التابع الذي يتأثر به، وتبقى العوامل الأخرى ثابتة، ويُستعمل الضابط أساسًا للمقارنة.
• النظرية تفسير لظاهرة طبيعية تدعمه تجارب كثيرة ويبقى قابلًا للتعديل، أما القانون العلمي فيصف علاقة ثابتة في الطبيعة تؤيدها التجارب دون أن يفسر سببها.

راجع صفحة ٢٢ في الكتاب

1-4 البحث العلمي

• البحث النظري يُجرى لاكتساب المعرفة لذاتها، والبحث التطبيقي يُجرى لحل مشكلة محددة، وقد تحول بحث مولينا وروالند النظري عن مركبات CFCs إلى بحث تطبيقي بعد اكتشاف ثقب الأوزون.
• جاءت بعض الاكتشافات المهمة دون قصد، مثل اكتشاف فلمنج للبنسلين حين لاحظ أن فطرًا نما في طبق مزرعة قتل البكتيريا حوله.
• السلامة شرط لكل عمل مخبري: لبس النظارة الواقية ومعطف المختبر، وعدم إجراء أي تجربة دون إذن المعلم، وإضافة الحمض إلى الماء ببطء دائمًا.

راجع صفحة ٢٧ في الكتاب

مثال محلول

درست مجموعة أثر درجة الحرارة في ذوبان السكر، فذاب 6.0 g من السكر في الماء خلال 120 s عند 25 °C، وذابت الكمية نفسها خلال 30 s عند 60 °C. حدّد المتغير المستقل والمتغير التابع، واحسب معدل الذوبان عند كل درجة حرارة، وكم مرة أصبح الذوبان أسرع؟

1. المتغير المستقل هو درجة الحرارة لأن المجموعة غيّرته عمدًا، والمتغير التابع هو زمن الذوبان لأنه يتأثر بها، وتبقى كتلة السكر وكمية الماء ثابتتين.
2. معدل الذوبان عند 25 °C يساوي 6.0 g ÷ 120 s = 0.050 g/s.
3. معدل الذوبان عند 60 °C يساوي 6.0 g ÷ 30 s = 0.20 g/s.
4. نسبة المعدلين تساوي 0.20 g/s ÷ 0.050 g/s = 4، أي أن الذوبان أسرع ٤ مرات.
5. تحقق: 0.20 g/s × 30 s = 6.0 g، و0.050 g/s × 120 s = 6.0 g، وهي الكتلة المعطاة في الحالتين.

الإجابة: المتغير المستقل درجة الحرارة والتابع زمن الذوبان؛ المعدل 0.050 g/s عند 25 °C و0.20 g/s عند 60 °C، فالذوبان أسرع ٤ مرات.