أهم تجارب الكيمياء و كيفية تنفيذها في المعامل الافتراضية

يدور علم الكيمياء حول التجارب قبل اي شيء أخر، فتجارب الكيمياء من أفضل الطرق للتعلم والبحث العلمي وتقييمه. لذلك بدون تجارب عملية ، لا يمكن تدريس الكيمياء.

يمكننا تعريف تجارب الكيمياء على أنها مجموعة من الإجراءات والملاحظات التي يتم إجراؤها لحل سؤال أو مشكلة معينة ، أو لدعم أو اثبات فرضية أو بحث يتعلق بظواهر معينة. يمكن القيام بذلك عن طريق إدخال بعض المتغيرات الجديدة بغرض دراستها. تُستخدم التجارب الكيميائية أيضًا لتدريب الأشخاص الذين يحتاجون إلى فهم كيفية تفسير ظاهرة كيميائية أو فيزيائية.

 

تجارب كيميائية مجانية في معمل براكسيلابس الافتراضية سجل الان!

تجارب الكيمياء وتاريخها

تعتمد الكيمياء كعلم على استخدام المختبر ولا يمكن تدريسها بشكل فعال دون إجراء تجارب.

يؤدي إجراء تجارب الكيمياء في المعامل دورًا حيويًا في مناهج العلوم كوسيلة لطلابنا الصغار لفهم العالم الطبيعي الذي يعيشون فيه. منذ القرن التاسع عشر ، عندما بدأت المدارس في تدريس العلوم بشكل منهجي ، أصبحت المختبرات العلمية ميزة مميزة لتعلم الكيمياء.

بعد الحرب العالمية الأولى ومع تزايد المعرفة العلمية بسرعة ، تم استخدام معامل العلوم بشكل أساسي كوسيلة لتأكيد وتوضيح المعلومات التي تم تعلمها سابقًا في محاضرة أو من الكتب المدرسية.

مع الإصلاح في تعليم العلوم في الستينيات في العديد من البلدان (على سبيل المثال ، دراسة CHEM في الولايات المتحدة الأمريكية وبرنامج Nuffield للكيمياء في المملكة المتحدة) ، كانت فكرة العمل العملي للعلوم هي إشراك الطلاب في التحقيقات والاكتشافات والاستفسارات وأنشطة حل المشكلات . بمعنى آخر، أصبحت مختبرات العلوم جوهر عملية تعلم العلوم.

(Shulman and Tamir ، 1973)

 أهداف تعليم تجارب الكيمياء في معامل العلوم

بناءً على المراجعة الشاملة المذكورة سابقًا، يوضح التصنيف التالي لأهداف تدريس تجارب الكيمياء في المعامل:

• لإثارة الاهتمام والرضا والانفتاح والفضول وكذلك الحفاظ على هذه الصفات.
• لتنمية القدرة على التفكير الإبداعي وحل المشكلات.
• تعزيز جوانب التفكير العلمي والمنهج العلمي.
• لتطوير الفهم لدى الطلاب.
• لتطوير القدرات العملية (على سبيل المثال ، تصميم تجربة وتسجيل البيانات وتحليل وتفسير النتائج التي تم الحصول عليها من خلال إجراء تجارب الكيمياء).

ما هى أنواع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في تجارب الكيمياء؟

هناك 5 أنواع رئيسية من التفاعلات التي تحدث للتجارب الكيميائية في المختبر:

تفاعلات الاتحاد Combination or Synthesis Reactions

يقصد به  أن المواد المتفاعلة تتحد معًا (2 أو أكثر) لصنع ناتج جديد واحد.

مثال:

C (s) + O2 (g) → CO2 (g)

H2O (l) + SO3 (g) → H2SO4 (aq)

تفاعلات التحلل او التفكك Decomposition Reactions

وهذا يعني أن مادة متفاعلة واحدة تتحلل أو تتفكك لتشكيل 2 أو أكثر من نواتج التفاعل.

مثال:

C(s) + O2(g) → CO2(g)

H2O(l) + SO3(g) → H2SO4(aq)

تفاعلات الاستبدال الاحادية Single Replacement Reaction

يقصد به أن عنصرًا واحدًا يستبدل عنصرًا مشابهًا لمركب متفاعل مجاور.

مثال:

Zn (s) + CuSO4 (aq) → ZnSO4 (aq) + Cu (s)

تفاعلات الاستبدال المزدوج Double Replacement Reaction

يقصد به  أن مركبين أيونيين يحلان محل الأيونات أو يتبادلانهما وينتجان مركبين أيونيين جديدين.

مثال:

NaCl (aq) AgNO3 (aq) → NaNO3 (aq) + AgCl (s)

تفاعلات الاحتراق Combustion Reaction

يقصد به  أن عنصرًا أو مركبًا واحدًا يتحد مع غاز الأكسجين ويطلق الطاقة. تسمى هذه الأكسدة بالحرق.

مثال:

C (s) + O2 (g) → CO2 (g) + E

2Mg (s) + O2 (g) → 2MgO (s) + E

 

تعرف على قائمة التجارب الكيميائية في براكسيلابس

أشهر أفرع علم الكيمياء

الفروع الخمسة الرئيسية للكيمياء هي الكيمياء العضوية ، والكيمياء غير العضوية ، والكيمياء الحيوية ، والكيمياء الفيزيائية ، والكيمياء التحليلية. و قد تتداخل أفرع الكيمياء مع أفرع البيولوجيا و الفيزياء وأيضًا مع الهندسة.

الجدير بالذكر أنه يوجد داخل كل تخصص رئيسي العديد من التقسيمات الفرعية.

أفرع الكيمياء الرئيسية:

الكيمياء العضوية

الكيمياء العضوية هي دراسة الكربون (وهو المكون الرئيسي لأي كائن حي) ومركباته. كما تدرس ما يعرف  بكيمياء الحياة وردود فعل الكائنات الحية. والكيمياء العضوية تدرس ايضا تفاعلات وهياكل وخصائص أي مركب يحتوي على ذرة كربون.

الكيمياء غير العضوية

الكيمياء غير العضوية هي دراسة المركبات غير العضوية ولا تغطيها الكيمياء العضوية (المركبات التي لا تحتوي على روابط C-H) وهي دراسة خصائص وسلوك المركبات غير العضوية ، بما في ذلك المعادن والمركبات العضوية المعدنية والمركبات الأيونية والمركبات العنقودية ،ومركبات الحالة الصلبة.

الكيمياء التحليلية

الكيمياء التحليلية هي دراسة كيمياء المادة وتطوير أدوات لقياس خصائص المادة. تشمل الكيمياء التحليلية عمليات مثل التحليل النوعي و الكمي ، وعمليات الفصل والتقطير ، والتحليل و القياس الطيفي واللوني ، والفصل الكهربي. والكيمياء التحليلية تهتم بدراسة بنية وتكوين المادة.

الكيمياء الحيوية

الكيمياء الحيوية هي دراسة العمليات الكيميائية التي تحدث داخل الأنظمة الحية مثل الكربوهيدرات و البروتينات  والأحماض النووية والدهون  والناقلات العصبية والادوية. يرتبط علم الكيمياء الحيوية ارتباطًا وثيقًا بعلم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية وبيولوجيا الخلايا.

الكيمياء الفيزيائية

الكيمياء الفيزيائية هي فرع من فروع الكيمياء الذي يطبق الفيزياء على الكيمياء ، والتي تشمل  دراسة كيفية حدوث التفاعلات الكيميائية ، وكذلك كيف تتعامل المادة على المستوى الجزيئي والذري و ايضا تطبيقات الديناميكا الحرارية وميكانيكا الكم.

الكيمياء الفيزيائية هي فرع الكيمياء الذي يطبق الفيزياء على دراسة الكيمياء ، والتي تشمل عادة تطبيقات الديناميكا الحرارية وميكانيكا الكم على الكيمياء.

أفرع الكيمياء الأخرى التي لايمكن تجاهلها

هناك عدة طرق أخرى يمكن من خلالها تقسيم علم الكيمياء. ومن الأمثلة الأخرى لأفرع الكيمياء ما يلي:

• الكيمياء الخضراء: تهتم الكيمياء الخضراء بدراسة ومعرفة  طرق تقليل التأثير السلبي على البيئة الناجم عن العمليات الكيميائية. وهذا يشمل علاج هذة المشكلة عن طريق جعل هذه العمليات الكيميائية أكثر صداقة للبيئة.
• الجيوكيمياء: تهتم الجيوكيمياء بدراسة خصائص وطبيعة المواد و كذلك العمليات الجيولوجية المختلفة.
•  الحركية الكيميائية: تهتم الحركية الكيميائية بدراسة سرعة او معدل العمليات الكيميائية والتفاعلات والعوامل التي تؤثر عليها.
• الكيمياء الكهربية: تدرس الكهربية سلوك الأيونات والبروتونات وحركة الشحنة في الأنظمة الكيميائية
• الكيمياء النووية: تدرس الكيمياء النووية التفاعلات بين النيوترونات والبروتونات والجسيمات دون الذرية الاخرى، على عكس معظم أفرع الكيمياء الاخرى التي تهتم بشكل أساسي بالتفاعلات بين الإلكترونات في الذرات والجزيئات.
• الكيمياء الفلكية: تهتم بمعرفة مدى توافر المركبات والعناصر في الكون ، وتفاعلات هذه المواد مع بعضها البعض ، وأيضا تهتم بدراسة الإشعاعات الكونية وتفاعلها مع والمادة.
• الكيمياء الإشعاعية: تدرس الكيمياء الإشعاعية بشكل أساسي تركيب العناصر والمركبات المشعة، وكذلك تهتم بدراسة طبيعة النظائر المشعة، وتأثيرات الإشعاع المختلفة على المادة.
• الكيمياء النظرية: يهدف هذا الفرع الى تطبيق الرياضيات والفيزياء وبرمجة الكمبيوتر من أجل الاجابة على أسئلة الكيمياء المختلفة.
• كيمياء البوليمر: تدرس كيمياء البوليمر تركيب وكذلك خصائص الجزيئات الكبيرة والبوليمرات.
• كيمياء الكم: تطبق كيمياء الكم ميكانيكا الكم لاستكشاف و دراسة الأنظمة الكيميائية.

 

ابدء تجربة معامل براكسيلايس الكيميائية الان!

 تجارب كيميائية في المختبر الافتراضي

المختبر الافتراضي هو محاكاة عبر الإنترنت لمختبرات الكيمياء الواقعية. وهو مصمم لمساعدة الطلاب على ربط الحسابات الكيميائية بكيمياء المختبرات الأصيلة. يسمح المعمل للطلاب بالاختيار من بين مئات الكواشف القياسية ومعالجتها بطريقة تشبه المختبر الحقيقي.

تنتقل الكيمياء من المختبر الشخصي والفصل الدراسي إلى الكمبيوتر ، حيث يوفر العمل في مختبر الكيمياء الافتراضي وعرض المحاكاة طرقًا إضافية لتعلم تجارب الكيمياء وبعيدا عن مخاطر اجراء التجارب الكيميائية الخطيرة.

15فائدة لاجراء تجارب الكيمياء في المعامل الافتراضية لتحسين التدريس

• تمكّن المعامل الافتراضية الطلاب من إجراء العديد من التجارب التي يصعب إجراؤها في مختبرات حقيقية بسبب المخاطر(تجارب كيميائية خطيرة).
• تمكّن معامل العلوم الافتراضية الطلاب والمعلمين من استخدام أحدث التقنيات.
• تساعد المعامل الافتراضية المعلمين والطلاب على توفير الوقت والجهد لأنهم لا يحتاجون إلى الالتزام بأوقات معينة لدخول المختبر ، أو للانتقال من مكان إلى آخر.
• تساعد المعامل الافتراضية المستخدمين على مواكبة التطور التكنولوجي للعصر الرقمي.
• تسمح المعامل الافتراضية للطلاب بإجراء التجارب العملية االكيميائية لمتعلقة بالمقررات النظرية ، مما يساعدهم على استيعاب المقررات.
• يوفر المختبر الافتراضي المتعة أثناء اجراء التجارب.
• تمكن المعامل الافتراضية الطلاب على إجراء التجربة أكثر من مرة.
•  تحمي المعامل الافتراضية عبر الإنترنت الطلاب والمعلمين من المخاطر ، نظرًا لعدم وجود اتصال مباشر بالمواد الكيميائية السامة أو المشعة ولا يوجد تعامل مع الأجهزة المتفجرة أو الكهرباء.
•  توفر المعامل الافتراضية الراحة في تغيير المدخلات والمعاملات المستخدمة في التجربة دون القلق بشأن أي آثار خطيرة لهذه التغييرات.
• تسمح المعامل الافتراضية للطلاب بالبقاء على اتصال بالإنترنت ، مما يساعدهم في البحث وجمع المعلومات أثناء التجربة.
• تتيح المعامل الافتراضية الطلاب تسجيل النتائج إلكترونيًا ومشاركتها مع الآخرين الكترونيا بهدف تبادل الخبرات بين الطلاب.
• توفر المعامل الافتراضية للمعلمين فرصة متابعة وتقييم الطلاب إلكترونيًا.
• توفر المعامل الافتراضية المرونة في إجراء التجارب العلمية الكيميائية.
• توفر المعامل الافتراضية نظامًا كاملاً لإدارة التعلم (LMS) حول المعامل الافتراضية حيث يمكن للطلاب الاستفادة من الأدوات المختلفة للتعلم بما في ذلك موارد الويب الإضافية ومقاطع الفيديو والعروض التوضيحية المتحركة والتقييم الذاتي.
• تساعد المعامل الافتراضية الطلاب على تعلم التقنيات الأساسية وطرق الممارسة التي يستخدمها فنيون المختبرات والباحثون مع الحفاظ على مزايا تجارب مختبر الكيمياء

أخطار يمكن تجنبها عن اجراء تجارب مختبر الكيمياء الافتراضي

عند العمل والتعامل مع المواد الكيميائية الخطرة ، هناك ثلاث طرق يمكن أن تتعرض لها. مثل ملامسة المواد الكيميائية للجلد ، والابتلاع عن طريق الفم ، والاستنشاق.

 

ملامسة الجلد والعينان

 عند التعامل مع المواد الكيميائية بشكل مباشر يكون الجلد والعينان في خطر  ويجب اتخاذ احتياطات السلامة الدقيقة في جميع الأوقات لتقليل المخاطر. الشكوى الأكثر شيوعًا من ملامسة الجلد للمواد الكيميائية هي التهيج و حروق تتراوح شددتها من خفيفة إلى شديدة. يمكن أيضًا أن تنتقل أي مواد كيميائية سامة إلى مجرى الدم بعد ملامستها للجلد.

الابتلاع عن طريق الفم

الاستنشاق

الاستنشاق هو الطريقة الأكثر شيوعًا لدخول المواد الكيميائية إلى جسمك و حتى أصغر كمية من السموم التي يتم استنشاقها في الجسم يمكن امتصاصها بسرعة وتسبب الضرر.

وتتراوح أعراض التعرض بين التهيج والسعال والصداع والغثيان والقيء. اعتمادًا على المادة الكيميائية التي يمتصها الجسم ، يمكن أن تكون قاتلة وتسبب تلفًا دائمًا لأعضاء مثل الكلى والكبد والرئتين.

اجراء التجارب الكيميائية -خاصة الخطرة منها- من خلال المعامل الافتراضية يجنبك التعرض لمثل هذه المخاطر ويوقر للطلاب بيئة عمل أمنة

أمثلة لمواد كيميائية ضارة

في المختبر ، من المحتمل التعامل مع مجموعة كاملة من المواد الكيميائية الخطرة. نورد أدناه عددًا قليلاً فقط من المواد الكيميائية الأكثر خطورة التي يمكن أن تواجهها وجهًا لوجه.

• المذيبات العضوية مثل البنزين والأسيتون
• الاحماض القوي مثل الكبريتيك وحمض الهيدروفلوريك
• المسرطنات مثل التولوين والفورمالدهيد
• خليط البيرانا

عادة ما يشار إلى مزيج من بيروكسيد الهيدروجين وحمض الكبريتيك باسم خليط البيرانا السائلة. وهي مادة كيميائية شديدة العدوانية ، تُستخدم علميًا لإزالة التلوث بالمعادن الثقيلة وتنظيف رقائق  السيليكون.

في حالة ملامسة هذه المادة الكيميائية للجلد ، تكون شديدة العدوانية ، مسببة ألمًا وضررًا دائمًا. من الصعب أيضًا التخلص منها لأنها ستستمر في التفاعل لفترة طويلة من الزمن.

 

تجارب الكيمياء في المعامل الافتراضية مجاناً! سجل الان

تجارب براكسيلابس الافتراضية في الكيمياء

تزود براكسيلابس المؤسسات التعليمية والمتعلمين بها بمكتبة كبيرة ومتنامية من التجارب الافتراضية. التجارب المتوفرة حاليًا تغطي مجالات الكيمياء العامة والتحليلية والعضوية. يمكن للطلاب التعلم والفهم من خلال التجريب دون مخاطر أو تكاليف عالية.

تجارب الكيمياء العضوية عملي من براكسيلابس

توفر معامل براكسيلابس مجموعة كبيرة من تجارب الكيمياء العضوية عملي مثل:

الكشف عن مجموعة الكربوكسيل

الكشف عن مجموعة الكحولات

الكشف عن مجموعة الفينولات

الكشف عن مجموعة الألدهيدات و الكيتونات

تجارب الكيمياء التحليلية عملي من براكسيلابس

توفر معامل براكسيلابس مجموعة كبيرة من تجارب الكيمياء التحليلية عملي مثل:

تحديد تركيز حمض الكبريتيك

تحديد تركيز خليط من هيدروكسيد الصوديوم و كربونات الصوديوم (معايرة واردر)

تحديد تركيز حمض الخليك في الخل التجاري

تقدير عدد جزيئات ماء التبلور في البوراكس

معايرة برمنجنات البوتاسيوم

تحديد تركيز ثيوكبريتات الصوديوم بإستخدام معايرة اليود

تحديد تركيز الكلوريد في الماء (طريقة فولهارد)

 

تجارب الكيمياء الغير عضوية عملي من براكسيلابس

توفر معامل براكسيلابس مجموعة كبيرة من تجارب الكيمياء الغير عضوية عملي للطلاب مثل:

الكشف عن الكبريتيد

الكشف عن الثيوكبريتات

الكشف عن الكلوريد

الكشف عن الفضة

الكشف عن البوتاسيوم

الفيديو التالي يوضح خطوات الكشف عن مجموعة الكبريتيد من خلال المعمل الافتراضي الذي تقدمه معامل براكسيلابس

 

 

ألق نظرة الآن على قائمة التجارب علمية كيميائية الخاصة بنا لمحاكاة المعامل المحاكاة الافتراضية والتي هدفها المساعدة في تعزيز تجربة تعلم طلابك للعلوم.