|
علاقة السيلكون بالرياضيات
|
مرتبًا حسب الكتلة، يشكل السليكون 27.7%
من القشرة الأرضية وأكثر ثاني عنصر من حيث الوفرة في القشرة، حيث يحظى الأكسجين بأعلى نسبة توافر في القشرة. عادةً ما يوجد السليكون بشكل معقد في معادن السلكيات، وأقل من ثنائي أكسيد السيليكون (السليكا،
المكون الأساسي للرمل العادي). ونادرًا ما تكون
بلورات السليكون النقية موجودة في الطبيعة.
ويستخدم أيضًا أجزاء صغيرة من السليكون النقي في إلكترونيات شبه
الموصلات (أكثر من 10%). بسبب الاستخدام
الواسع للسليكون في الدوائر المتكاملة التي هي أساس معظم الحواسيب، لذا فإن كمية كبيرة من التكنولوجيا تعتمد عليه.
لسليكون الموجود طبيعيًا يتكون من 3 نظائر
مستقرة
ألا وهي
سليكون-28، وسليكون-29، وسيلكون-30، حيث أن
السليكون-28 هو الأكثر توافرًا (بنسبة تصل
إلى 92% من التوافر الطبيعي) .
ومن بين هذه النظائر، فإن السليكون-29 هو ما يستخدم في الرنين النووي المغناطيسي والرنين
الإلكتروني المغناطيسي
. يوجد اثنا عشر نظير مشع للسليكون، وأكثرهم استقرارًا هو السليكون-32
حيث أن عمر النصف له يبلغ 170 سنة، والسليكون-31 والذي يبلغ عمر النصف له 157.3 دقيقة. كل النظائر المضمحلة إشعاعيًا المتبقية عمر النصف لها لا يتجاوز السبع
ثوان، ومعظم هذه الأعمار أقل من عُشر من
الثانية. ليس لدى السليكون أي متراكبات نووية معروفة.
متوسط عدد الكتلة لنظائر السليكون يتراوح بين 22 إلى 44. نمط الاضمحلال المشترك للستة نظائر التي أعداد
كتلتها أقل من أكثر نظير مستقر متوفر - وهو السليكون-28 -، هو نمط β+، مشكلاً في المقام الأول
نظائر ألومنيوم (13 بروتون) كنواتج اضمحلال. ( معدل التحلل الأكثر شيوعًا للنظائر الستة عشر التي أعداد كتلتها أكبر من
السليكون-28 هو β−، ومكونًا في المقام الأول نظائر فسفور 15) بروتون) كنواتج اضمحلال.
إعداد مجموعة السيلكون
إشراف المعلم : اشرف جمال
نرحب بمشاركات معلم الرياضيات أ/ اشرف جمال
ردحذفوفريقه من الطلاب المتميزين
شكرااستاذابراهيم
ردحذفجزاك الله خيرا
ردحذفالسليكون هو ثامن عنصر شائع في الكون حسب الوفرة، ولكن من النادر وجوده نقيًا في الطبيعة. وكثيرًا ما يكون مختلطًا بالغبار والرمال في الكويكبات والكواكب بعدة صور من ثاني أكسيد السيليكون . والسلكيات تتألف حوالي 90% من القشرة الأرضية من معادن السلكيات، مما يجعل السليكون ثاني أكثر عنصر متوفر في القشرة الأرضية (حوالي 28% حسب الوفرة) بعد الأكسجين .
مرتبًا حسب الكتلة، يشكل السليكون 27.7% من القشرة الأرضية وأكثر ثاني عنصر من حيث الوفرة في القشرة، حيث يحظى الأكسجين بأعلى نسبة توافر في القشرة. عادةً ما يوجد السليكون بشكل معقد في معادن السلكيات، وأقل من ثنائي أكسيد السيليكون (السليكا، المكون الأساسي للرمل العادي). ونادرًا ما تكون بلورات السليكون النقية موجودة في الطبيعة.
ويستخدم أيضًا أجزاء صغيرة من السليكون النقي في إلكترونيات شبه الموصلات (أكثر من 10%). بسبب الاستخدام الواسع للسليكون في الدوائر المتكاملة التي هي أساس معظم الحواسيب، لذا فإن كمية كبيرة من التكنولوجيا تعتمد عليه.
لسليكون الموجود طبيعيًا يتكون من 3 نظائر مستقرة ألا وهي سليكون-28، وسليكون-29، وسيلكون-30، حيث أن السليكون-28 هو الأكثر توافرًا (بنسبة تصل إلى 92% من التوافر الطبيعي) .
ومن بين هذه النظائر، فإن السليكون-29 هو ما يستخدم في الرنين النووي المغناطيسي والرنين الإلكتروني المغناطيسي
. يوجد اثنا عشر نظير مشع للسليكون، وأكثرهم استقرارًا هو السليكون-32 حيث أن عمر النصف له يبلغ 170 سنة، والسليكون-31 والذي يبلغ عمر النصف له 157.3 دقيقة. كل النظائر المضمحلة إشعاعيًا المتبقية عمر النصف لها لا يتجاوز السبع ثوان، ومعظم هذه الأعمار أقل من عُشر من الثانية. ليس لدى السليكون أي متراكبات نووية معروفة.
متوسط عدد الكتلة لنظائر السليكون يتراوح بين 22 إلى 44. نمط الاضمحلال المشترك للستة نظائر التي أعداد كتلتها أقل من أكثر نظير مستقر متوفر - وهو السليكون-28 -، هو نمط β+، مشكلاً في المقام الأول نظائر ألومنيوم (13 بروتون) كنواتج اضمحلال. ( معدل التحلل الأكثر شيوعًا للنظائر الستة عشر التي أعداد كتلتها أكبر من السليكون-28 هو β−، ومكونًا في المقام الأول نظائر فسفور 15) بروتون) كنواتج اضمحلال.
إعداد مجموعة السيلكون
إشراف المعلم : اشرف جمال
ردحذفالكربون في الكون
زياد ربيع عبيد:by
مقدمه
الكربون في الكون:
هو نظير مشع للكربون تحتوي نواته على 6 بروتونات و 8 نيوترونات اكتشف الكربون-14 عام 1940توجد من الكربون ثلاثة نظائر طبيعيا علي الأرض : 99 % منها كربون-12 و 1 % كربون-13 و آثار من الكربون-14 ، أي نحو 1 /ترليون (0.0000000001%) . في الهواء مع العلم ان الكون
الكربون في السعودية:
المملكه العربية السعوديةتحتل المركز ال20 علي العالم في الكربون يصل كميات انبعاث الكربون الي308.393و تقريبا بالنسبه المؤوية 1.1%
غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 :
تعد الصناعة المصدر الرئيسي لهذا الغاز الضار، الذي يتكون من احتراق المواد العضوية كالورق والحطب والفحم وزيت البترول احتراقا كاملا ( لأن الاحتراق غير الكامل ينتج أول أكسيد الكربون ).
ويعتبر غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج من الوقود من أهم الملوثات التي أدخلها الإنسان على الهواء. أن عملية الاتزان البيئي التي تذيب غاز ثاني أكسيد الكربون الزائد في مياه البحار والمحيطات مكوناً حمضياً ضعيفاً يعرف باسم حمض الكربونيك ويتفاعل مع بعض الرواسب مكوناً بيكربونات وكربونات الكالسيوم . وتساهم النباتات أيضاً في استخدام جزء كبير منه في عملية التمثيل الضوئي .
زيادة هذا الغاز تؤدي إلى صعوبة في التنفس والشعور بالاحتقان مع تهيج للأغشية المخاطية والتهاب القصبات الهوائية وتهيج الحلق ، وتجدر الإشارة إلى أن الإسراف في استخدام الوقود وقطع الغابات أو التقليل من الساحات الخضراء ساهم في ارتفاع نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو والذي قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض وهو ما يعرف بالاحتباس الحراري.
غاز ثاني أكسيد الكبريت SO2 :
غاز حامضي يعتبر من أخطر ملوثات الهواء يظهر فوق المدن وفوق المنشآت الصناعية تحديداً، ينشاً نتيجة احتراق الوقود العضوي الفحم والبترول والغاز الطبيعي لاحتوائها على كميات ملحوظة من الكبر يت وأيضاً بعض البراكين تطلق هذا الغاز .
وهو غاز عديم اللون نفاذ وكريه الرائحة له أثار ضارة إذا ما تواجد بمعدلات تزيد على 3 أجزء في المليون في الهواء ، ويعتبر غاز ثاني أكسيد الكبريت أحد عناصر مكونات الأمطار على سطح الأرض فيلوث التربة والنباتات والأنهار والبحيرات والمجاري المائية, وبذلك يسبب إخلالا بالتوازن البيئي.
ويختلط بالضباب الدخاني فوق المدن محدثاً أضرار بالغة كما أشرنا إلى ذلك.
ويتحول ثاني أكسيد الكبريت في الهواء إلى حمض الكبريتيك نتيجة لتأكسده إلى ثالث أكسيد الكبريت وتفاعله مع بخار الماء في كون التفاعل إما مباشرا ًبين ثاني أكسيد الكبريت والأكسجين أو يتوسط ثاني أكسيد النتروجين كحافز ولكل من ثاني أكسيد الكبريت وحمض الكبريتيك تأثيراً ضاراً بالجهاز التنفسي للإنسان والحيوان كما يشارك ثاني أكسيد الكبريت مع ملوثات أخرى في إحداث مشاكل بيئيه منها الأمطار الحمضية وقد اتخذت الاحتياطات الضرورية للاقتصار على استخدام أنواع الوقود الخالية من الكبريت أو المحتوية على مقادير ضئيلة منه .
أكاسيد النيتروجيـــــــــــــــن NOx :
وهى مصاحبه لاحتراق الوقود في الهواء عند درجات حرارة عالية ، وذلك عندما يكون التبريد سريعا بحيث يمنع تفكك هذه الغازات، ومصدر كل من غازي النتروجين والأكسجين اللذان يكونان هذه الأكاسيد هو الهواء الجوى ذاته ومن ثم تكون المركبات والأجهزة المولدة للطاقة في محطات القوى الكهربائية هي المصدرين الأساسيين لأكاسيد النتروجين حيث إنها تعمل عند درجات حرارة مرتفعة تنتج هذه الاكاسيد من احتراق المركبات العضوية وأيضا من عوادم السيارات والشاحنات وبعض المنشآت الصناعية وهو يكون مع بخار الماء في الجو حمضاً قوياً هو حمض النتريك ويسبب الأمطار الحمضية، وعند وصوله مع بقية اكاسيد النيتروجين إلى طبقات الجو العليا ( طبقة الأوزون ) يحدث كثيراً من الضرر لهذه الطبقة . تسبب تلوثا خطيرا للهواء الجوي و أضرارا صحية خطيرة لاحتوائها على أكبر نسبة من المواد السامة.
أول أكسيد الكربون CO :
ردحذفيوجد بتركيزات عالية وخاصة مع استعمال الغاز في المنازل ، وهو غاز سام جداً عديم اللون والرائحة مصدره الأساسي في الهواء هو الاحتراق غير الكامل للوقود الكربونى ، ويصدر من عوادم السيارات ومن احتراق الفحم أو الحطب في المدافئ وجميع عمليات الاحتراق الناقص للمواد العضوية .
وهو أخطر أنواع تلوث الهواء وأشدها سمية على الإنسان و الحيوان.يتحد أول أكسيد الكربون مع الهيموجلوبين مكوناً كربوكسي هيموجلوبين حيث أن له شراهة شديدة للإتحاد معه، وهنا تكمن خطورته حيث يمنع الأكسجين من الاتحاد مع الهيموجلوبين وفي هذه الحالة يحرم الجسم من الحصول على الأوكسجين.
يمثل أول أكسيد الكربون أكبر نسبه من ملوثات الهواء ، ويزداد تركيز أول أكسيد الكربون في أثناء الكثافة العالية لحركة المرور الخاصة بالسيارات ، ويؤثر أول أكسيد الكربون على الصحة العامة خاصة على هيموجلوبين الدم ومن ثم فإنه يؤثر تأثيراً خطيراً على عمليات التنفس في الكائنات الحية بما فيها الإنسان ويتسبب في كثير من حالات التسمم ويمكن الحد من تأثير أول أكسيدا لكربون بتزويد البيئة المحيطة بالأكسجين الكافي لإتمام عملية الاحتراق وتكوين ثاني أكسيد الكربون.
مركبات
الكلورو فلورو كربون : ويأتي نتيجة تفاعل أكاسيد النيتروجين مع الهيدروكربون في وجود أشعة الشمس وهو أحد مكونات الضباب الدخاني (Smog).
ينتج عن بعض صناعات التبريد وغازات الدفع وإطفاء الحرائق و مخلفات الطيران النفاث العادمة بعض المركبات التي تسمى بمركبات الكلوروفلوروكربون (CFC) أو الفريونات والتي تتفاعل مع غاز الأوزون (O3) الموجود في طبقة الستراتوسفير محولة إياه إلى أكسجين (O2) .ويمكن أن تنتج هذه المركبات من صناعات عديدة أهمها الأيروسول aerosol التي تحمل المبيدات أو بعض مواد تصفيف الشعر أو مزيل روائح العرق .
تتلخص مهمة الأوزون في الستراتوسفير في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مانعا إياها من الوصول لسطح الأرض وهذا سبب ارتفاع الحرارة في الستراتوسفير .وصول الأشعة فوق البنفسجية (UV) إلى سطح الأرض سوف يؤدي إلى زيادة الحرارة .
شكر خاص للإستاذ اشرف جمال ومجموعته على هذه المعلومات القيمة
ردحذفالكربون
ردحذفالكربون في الأرض والكون:
هو يحتلّ المرتبة الخامسة عشر في ترتيب وفرة العناصر في القشرة الأرضيّة من حيث التركيز، والرابع في الوفرة في الكون من حيث الكتلة. يعدّ الكربون ثاني أكثر العناصر وفرةً في جسم الإنسان من حيث الكتلة
هذه قائمة الدول حسب نسبة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بسبب الأنشطة البشرية ، وعلى رأسها توليد الطاقة من الفحم و النفط و الغاز الطبيعي ، واستخدام منتجات النفط في المواصلات و الطيران وركوب السيارات . جمعت هذه البيانات في عام 2004 م من قبل أحد المراكز التابعة للأمم المتحدة. وتعتمد هذه الأرقام على انبعاث أكسيد الكربون من حرق الوقود أحفوري،
يشكل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي حوالي 2750 مليون طن مجملا ولكن تركيزه النسبي في الهواء منخفض نوعا ما. فهو في حدود0.035%
20 السعودية
308,393 %1.1
ثاني أكسيد الكربون
هو ثاني أكسيد الكربون أو الغاز الفحمي هو مركب كيميائي وأحد مكونات الغلاف الجوي، يتكون من ذرة كربون مرتبطة بذرتي أكسجين. يرمز له بالرمز CO2. يكون على شكل غاز في الحالة الطبيعية، ولكنه يستخدم أيضا في حالته الصلبة ويعرف عادة باسم الثلج الجاف.
ينتج ثاني أكسيد الكربون طبيعيا كناتج احتراق المواد العضوية، وناتج من عمليات التخمر. كما ينتج كناتج ثانوي للعديد من الصناعات الكيميائية. ويشتهر هذا المركب بتسببه في ظاهرة الاحتباس الحراري والتي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض وفي السنوات الأخيرة، لقي ثاني أكسيد الكربون اهتماما خاصا وذلك لإمكانية استخدامه في الصناعات المختلفة كبديل عن المذيبات العضوية ذات التأثير السلبي على البيئة والتي يصعب التخلص منها. والآن يعتبر هذا الغاز مضرا بالبيئة والإنسان لما له من مضار حيث يخرج الغاز من المصانع و قد أظهرت دراسة قام بها باحثون من الولايات المتحدة الأمريكية أن طبقة "الثيرموسفير"، وهي الطبقة الخارجية للغلاف الجوي، مهددة بالانكماش نتيجة زيادة انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون الناجم عن احتراق الوقود الأحفوري، والذي يشمل النفط والغاز وطبقاً للنتائج فإن تأثير التغير المناخي الناجم عن زيادة مستويات غاز ثاني أكسيد الكربون، لم يعد يقتصر على الطبقات الدنيا من الغلاف الغازي وإنما امتدت آثاره إلى أبعد من ذلك وبحسب ما أوضح الباحثون فإنه لدى زيادة تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون فوق سطح الأرض، تصعد تلك الجزيئات إلى طبقة "الثيرموسفير"، لتصطدم بذرات الأوكسجين الموجودة فيها، فتمتص تلك الجزيئات جزءاً من الحرارة الموجودة في هذه الطبقة، لتشعها بعد ذلك إلى الفضاء الخارجي على شكل الأشعة المسماة ب تحت الحمراء "Infrared"، وهو ما سيؤدي إلى انخفاض الحرارة في "الثيرموسفير" واستقرار جزيئاتها ومن ثم انخفاض كثافتها لاحقا
أزال المؤلف هذا التعليق.
ردحذفلغاز ثاني أكسيد الكربون الذي ينتج من احتراق أي مادة عضوية في الهواء ، آثاراً ضارة ولكننا لا نشعر بها في الحال وذلك لأن غاز ثاني أكسيد الكربون من المكونات الطبيعية للهواء وقد لوحظ في السنوات الأخيرة أن نسبة هذا الغاز في الغلاف الجوي للأرض قد ارتفعت قليلاً عن نسبته التي قيست في بداية هذا القرن ، ويرجع سبب هذه الزيادة في نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون إلى تلك الكميات الهائلة من الوقود التي تحرقها المنشآت الصناعية ، ومحطات الوقود ومحركات الاحتراق الداخلي في وسائل النقل والمواصلات.
ردحذفومن المعروف أن احتراق جرام واحد من المادة العضوية يعطي 1.5- 3جرامات من غاز ثاني أكسيد الكربون ، فإذا تصورنا أن هناك عدة مليارات من الأطنان من الوقود تحرق في الهواء كل عام فإننا نكون قد أضفنا إلى الهواء كل عام حوالي 20مليار طن من غاز ثاني أكسيد الكربون ، وهي تمثل 0.7% من كمية هذا الغاز الطبيعية في الهواء. ففي نهاية القرن الثامن عشر كانت نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون 260 جزءً في المليون وقد ارتفعت هذه النسبة إلى 345 جزءً في المليون في نهاية عام 1984م .تتلخص عملية الاتزان الطبيعية لغاز ثاني أكسيد الكربون في أن جزءاً كبيراً من هذا الغاز يذوب في مياه البحار كما أن النباتات تساهم مساهمة فعالة في اختصاص جزء كبير من غاز ثاني أكسيد الكربون المنطلق في الهواء لاستخدامه في بناء أجسامها وفي تكوين ما تحتاجه من مواد عضوية لذلك فإن إزالة الغابات في بعض الأماكن تساعد بشكل ظاهر على زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الهواء. ولقد أخل التقدم التكنولوجي للإنسان بهذا التوازن الطبيعي إلى حد كبير ، ما لم تعد هذه العمليات السابقة مجتمعةً بقادرة على التخلص من الزيادة الهائلة في كمية غاز ثاني أكسيد الكربون الناتجة من الإسراف الشديد في إحراق الوقود والتي ينتج منها كل عام مليارات الأطنان من هذا الغاز.
لذلك فإنه يعتقد أنه إذا استمر إحراق الوقود وإزالة الغابات بالشكل الحالي فإن نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الهواء ستصل إلى الضعف تقريباً في أوائل القرن القادم .
ارتفاع درجة حرارة الأرض:
ونظراً لأن درجة حرارة سطح الأرض هي محصلة لاتزان دقيق بين مقدار ما يقع على هذا السطح من أشعة الشمس ، ومقدار ما ينعكس منها ويتشتت في الفضاء ، فإن زيادة نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو تؤدي إلى امتصاص زيادةٍ من الإشعاعات الحرارية المنعكسة من سطح الأرض والاحتفاظ بها وتؤدي بالتالي إلى ارتفاع درجة الجو عن معدلها الطبيعي ، وقد لا يؤدي ارتفاع درجة الحرارة ارتفاعاً بسيطاً إلى حدوث تغيرات ملموسة في أول الأمر ، ولكن استمرار الزيادة في نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو الناتجة من الزيادة المضطردة في إحراق الوقود سيؤدي على المدى الطويل إلى ارتفاع درجة حرارة طبقات الغلاف الجوي الملاصقة للأرض بشكل ملحوظ ، لذلك فإنه من المتوقع أن ترتفع درجة حرارة الجو بمقدار درجتين أو ثلاث درجات في منتصف القرن القادم أي نحو عام 2050م ومن المتوقع أن ارتفاع درجة الحرارة للجو بهذا الشكل سيؤدي إلى انصهار جزء من طبقات الجليد التي تغطي القطبين الشمالي والجنوبي للأرض وانصهار الجليد المغطى لقمم الجبال في بعض المناطق مما سيؤدي إلى ارتفاع مستوي سطح الماء في البحار والمحيطات وإلى إغراق كثير من حواف القارات بما عليها من مدن ومنشآت ففي عام 2030م يتوقع زيادة منسوب مياه المحيطات بحوالي 20سم وتصل هذه الزيادة إلى 65سم مع نهاية القرن القادم ، كما أن الشواطئ والدلتا في كثير من دول العالم سوف تغمر بالمياه كنتيجة لزيادة منسوب مياه البحار والمحيطات ، كما أن المياه الجوفية سوف تتلوث نتيجة لزحف مياه البحار وكذلك الأراضي الزراعية فكثير منها ستفقد صلاحيتها للزراعة نتيجة لزيادة الملوحة.كما أن توزيع سقوط الأمطار سوف يختل فتعاني بعض المناطق لذلك من الجفاف بينما تعاني مناطق أخري من السيول ونتيجة لذلك فإنه سوف يتأثر الإنتاج العالمي للمحاصيل الزراعية وتحدث المجاعات ، كما أن الثروة السمكية ستتأثر لغمر الشواطئ كما أن النظام البحري سوف يختل بوجه عام وبالتالي يُهدد العالم بفقدان مصدر من مصادر الطعام فيمكننا أن نستخلص أن هناك زيادة مضطردة في نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو ويتسبب ذلك في زيادة درجة حرارة الجو للأرض حيث يحتفظ غلافها الجوي بحرارة تعادل الحرارة الناتجة عن تفجير 50 ألف قنبلة نووية على الأقل .
قد ينتج من هذه الحرارة الرهيبة انصهار جليد القطبين وارتفاع مستوى سطح البحر بشكل كبير يؤدي إلى الإخلال بالتوازن الطبيعي وتغير التركيب الطبيعي لسطح الأرض ويسبب ذلك ضرراً بالغاً بالإنسان والمضار الناتجة عن ذلك لا يمكن إصلاحها إلى الأبد
رابط فيديو من اعداد مجموعة الكربون
ردحذفالطالب حسين الخضير
https://www.youtube.com/watch?v=026Xb-e7V4Y