ذوبان الكبريت
مثال على تغير الحالة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، موضَّح من الناحيتين المجهرية والديناميكية الحرارية. ويُقدَّم ذوبان السكروز كمثال على تغير البنية الكيميائية بفعل التسخين، وذلك لإبراز الفرق بين الحالتين.
الجانب العلمي وراء هذه التجربة
تتخذ المادة أشكالًا صلبة وسائلة وغازية وفقًا للضغط الخارجي ودرجة الحرارة. ومن الأمثلة المعروفة على ذلك الماء، الذي يتجمد عند درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية ويتبخر عند درجة حرارة أعلى من 100 درجة مئوية. فماذا يحدث عند تسخين مادة صلبة مثل الكبريت؟
تُظهر هذه التجربة أن المادة يمكن أن توجد ليس فقط في الحالات الثلاث المعتادة — الصلبة والسائلة والغازية — بل أيضًا في حالات صلبة مختلفة. ويُطلق على وجود حالات صلبة مختلفة لمركب ما اسم «التعدد الشكلي»؛ وعندما يكون عنصر ما قادرًا على التواجد في عدة حالات صلبة متميزة، تُسمى هذه الظاهرة «التآلف». وعادةً ما تكون الاختلافات مجرد اختلافات في الخصائص الفيزيائية، ويكون شكل معين دائمًا أكثر استقرارًا من الأشكال الأخرى.
المعدات المستخدمة
- أنابيب الاختبار — PLA-007
- حامل أنابيب الاختبار — PLA-012
- حامل أنابيب الاختبار — PLA-017
- موقد الكحول — CHE-022
- حامل ثلاثي القوائم — HEA-014
- مثلث للبوتقات — CHE-033
- صحن التبخير — CHE-012
- ملعقة — PLA-024
المواد الكيميائية والمواد الكاشفة
- مسحوق الكبريت — R:11-16 S:41
- السكروز
ملاحظات السلامة
- توخَّ الحذر عند استخدام الموقد والأواني الزجاجية الساخنة.
- إذا اشتعلت النيران في الكبريت، فقم بتغطية طبق التبخير.
أسئلة للطلاب
- سجل ملاحظاتك، ولا سيما أي تغيرات في اللون.
- سجل ما تبقى في طبق التبخير. ما هي الاختلافات بين الكبريت الذي بدأت به والكبريت المتبقي في الطبق؟
- لاحظ ما يحدث. لماذا توجد اختلافات في السلوك بين هاتين المادتين؟
ما يمكن توقعه
يذوب الكبريت ليشكل سائلًا بلون العسل (وإذا تم تسخينه بشدة، يتحول السائل إلى اللون البني ويصبح لزجًا). أما الكبريت المتبقي في الطبق فيشكل بلورات تشبه الإبر، وتكون هذه البلورات ذات لون أصفر أغمق من لون الكبريت الأصلي. ولا يكون هذا الشكل من الكبريت مستقرًا في درجة حرارة الغرفة، بل يتحول ببطء إلى حالته الأصلية. البلورات الشبيهة بالإبر هي كبريت أحادي الميل، أما الحالة الأكثر استقرارًا فهي الكبريت المعيني. خضع الكبريت لتغير في الحالة، في حين أن السكروز يتحلل مغيرًا تركيبته. عند تكرار التجربة مع السكروز، يتم الحصول في النهاية على مادة صلبة بنية داكنة – حيث يذوب السكروز ليتحول إلى لون بني فاتح. خضع السكروز لتغير في تركيبته الكيميائية، حيث تحلل بسبب الحرارة.
التخلص
تخلص من الكبريت والسكروز في حاوية النفايات الصلبة.
قم بإجراء هذه التجربة في فصلك الدراسي
تُعد هذه التجربة جزءًا من برنامج «ATP Volta» — وهو مختبر علمي متنقل ومكتفٍ ذاتيًا يحول الفصل الدراسي العادي إلى مختبر عملي في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، ويضم أكثر من 200 تجربة في مجالات الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والروبوتات والهندسة. ويقوم « Gali » — وهو المرشد التعليمي الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي والمدمج في موقع ATP Connect — بتوجيه الطلاب خلال كل خطوة والإجابة على أسئلتهم أثناء إجراء التجارب.
شاهد مختبر «ATP Volta» العلمي المتنقلتواصل مع فريقنا