1- أي من قوائم مقتطفات النفط التالية مرتبة تصاعدياً طبقاً لزيادة درجة الغليان؟ شرح السؤال 💡 كيف نفكر؟ الترتيب التصاعدي يعني من الأخف وزناً (الأقل غلياناً والأكثر تطايراً) إلى الأثقل وزناً (الأعلى غلياناً ولزوجة). تخيل صعودك من قمة برج التقطير نحو القاع. البنزين / الديزل / البرافين / زيت التشحيم الديزل / زيت التشحيم / البنزين / البرافين البنزين / البرافين / الديزل / زيت التشحيم زيت التشحيم / البنزين / البرافين / الديزل الإجابة الصحيحة: البنزين / البرافين / الديزل / زيت التشحيمالتوضيح: في برج التقطير التجزيئي، تُفصل المقتطفات حسب درجات غليانها. الأخف يغلي أولاً عند حرارة منخفضة ويتصاعد للقمة. الترتيب الصحيح من الأقل إلى الأعلى في درجة الغليان هو: الغازات النفطية $\rightarrow$ البنزين (النافتا) $\rightarrow$ الكيروسين (البرافين) $\rightarrow$ زيت الديزل $\rightarrow$ زيوت التشحيم $\rightarrow$ القار (البتومين).خطوات الحل:تحديد المقتطف الأخف: البنزين هو الأخف والأكثر تطايراً (يغلي أولاً)، لذا يجب أن تبدأ به القائمة.تحليل الخيارات التي تبدأ بالبنزين (الخيارين الأول والثالث): نقارن المقتطفات التالية.البرافين (وقود طائرات) أخف من الديزل ويغلي قبله.الاستنتاج: الترتيب (البنزين ثم البرافين ثم الديزل ثم زيت التشحيم الثقيل) هو الترتيب التصاعدي السليم.💡 تطبيق عملي: التدرج في درجات الغليان ينعكس على الاستخدام؛ البنزين الخفيف سريع الاشتعال يناسب السيارات، بينما زيت التشحيم الثقيل لا يحترق بسهولة ويُستخدم لمنع احتكاك تروس المحركات.(الوحدة 5: النفط والوقود، الدرس 5-2: تكرير النفط : التقطير التجزيئي، ص 81)
2- أي مما يلي ليس صحيحاً عن تكرير النفط؟ شرح السؤال 💡 فكر معي: المقتطفات الخفيفة في أعلى برج التقطير (مثل البنزين) تتميز بسهولة اشتعالها ونظافة لهبها. هل تكون لزجة وتحترق بصعوبة؟ تحويل الزيت الخام إلى منتجات مفيدة كلما صعدت المقتطفات لأعلى كانت أخف البنزين مقتطف خفيف لزج يحترق بصعوبة بلهب نظيف يسخن الزيت الخام داخل عمود التجزئة حتى $400^\circ \mathrm{C}$ الإجابة الصحيحة: البنزين مقتطف خفيف لزج يحترق بصعوبة بلهب نظيفالتوضيح: المقتطفات الخفيفة مثل البنزين (الذي يتصاعد لأعلى البرج) تكون سوائل سيالة (غير لزجة)، وتتميز بأنها شديدة التطاير، وتحترق بسهولة بالغة بلهب نظيف. أما المقتطفات الثقيلة (في الأسفل) فهي التي تكون لزجة وتحترق بصعوبة بلهب ذي سناج.خطوات الحل:تحليل الخيار الأول: التكرير هو بالفعل تحويل الزيت الخام إلى منتجات مفيدة. (صحيح)تحليل الخيار الثاني: المقتطفات في قمة البرج لها درجات غليان منخفضة وتكون أخف. (صحيح)تحليل الخيار الرابع: يسخن النفط الخام في أسفل عمود التجزئة حتى $400^\circ \mathrm{C}$. (صحيح)تحليل الخيار الثالث: يصف البنزين بأنه لزج ويحترق بصعوبة وهذا يتناقض مع خواص المقتطفات الخفيفة. (خاطئ، وهو الإجابة المطلوبة)🧠 الحل بالاستبعاد: يمكنك فوراً استبعاد الخيارات الأول والثاني والرابع لأنها تمثل حقائق أساسية صحيحة عن عملية التقطير التجزيئي. الخيار الثالث يحتوي على تناقض صريح: المقتطفات الخفيفة لا يمكن أن تكون لزجة أو صعبة الاحتراق.💡 للاطلاع: لهذا السبب يُستخدم البنزين كوقود مثالي لمحركات السيارات، حيث يسهل تحويله إلى بخار واشتعاله بسرعة عبر شرارة شمعة الاحتراق (البوجيه).(الوحدة 5: النفط والوقود، الدرس 5-2: تكرير النفط : التقطير التجزيئي، ص 79)
3- الصيغة الكيميائية للمجهول ($X$) في المعادلة التالية: Tridecane = ترايديكان شرح السؤال 💡 تلميح: وازن عدد ذرات الكربون والهيدروجين في الطرفين. تذكر أن الترايديكان هو ألكان يحتوي على $13$ ذرة كربون. $\mathrm{C_3H_6}$ $\mathrm{C_6H_{10}}$ $\mathrm{C_3H_8}$ $\mathrm{C_6H_{12}}$ الإجابة الصحيحة: $\mathrm{C_3H_6}$ خطوات الحل: تحديد صيغة الترايديكان: $\mathrm{C_{13}H_{28}}$. حساب المتبقي: $\mathrm{C_{13}H_{28}} - \mathrm{C_7H_{16}} = \mathrm{C_6H_{12}}$. تحديد الصيغة المجهولة $X$: نقسم المتبقي $\mathrm{C_6H_{12}}$ على المعامل $2$. الناتج: ذرات الكربون $= 6 \div 2 = 3$، ذرات الهيدروجين $= 12 \div 2 = 6$. الصيغة $\mathrm{C_3H_6}$. 🧠 الحل بالاستبعاد: بتطبيق قانون حفظ الكتلة للذرات نجد أن الخيار الثاني سيعطي $12$ كربون و $20$ هيدروجين في الـ $X$ (مستبعد). الخيار الرابع سيعطي $12$ كربون (مستبعد). الخيار الثالث هو ألكان (البروبان) والتكسير يُنتج ألكيناً وألكاناً واحداً فقط (مستبعد). الخيار الأول هو الألكين الدقيق. 💡 للاطلاع: تفاعل التكسير يُستخدم صناعياً للحصول على الألكينات المهمة كالإيثين والبروبين التي تُعتبر المادة الأساسية في صناعة البلاستيك (البوليمرات). (الوحدة 5: النفط والوقود، الدرس 5-3: تكسير مقتطفات النفط، ص 81)
4- من العوامل الحفازة الملائمة في عملية التكسير الحفزي لمقتطفات النفط: شرح السؤال 💡 فكر معي: ما هي المادة المسحوقة الصلبة التي توفر مساحة سطح هائلة ولا تستهلك في عملية تكسير جزيئات النفط الضخمة داخل المصافي؟ مسحوق أكسيد السيليكون $\mathrm{IV}$ فحم الكوك الهيدروجين جميع الإجابات السابقة خاطئة الإجابة الصحيحة: مسحوق أكسيد السيليكون $\mathrm{IV}$التوضيح: في الصناعة، يتم تكسير المقتطفات النفطية الثقيلة لتحويلها إلى مقتطفات خفيفة ومفيدة. تُستخدم العوامل الحفازة لتسريع هذه العملية وخفض الطاقة اللازمة لها. العوامل الحفازة الملائمة والشائعة هي مسحوق أكسيد الألومنيوم (الألومينا) أو مسحوق أكسيد السيليكون الرباعي (السيليكا $\mathrm{SiO_2}$).🧠 الحل بالاستبعاد: فحم الكوك يحترق بالحرارة ليتحول لثاني أكسيد الكربون، فلا يصح أن يكون حفازاً ثابتاً (نستبعد الخيار الثاني). الهيدروجين يُستخدم في تفاعلات الهدرجة والإضافة وليس التكسير الحفزي (نستبعد الخيار الثالث). إذن الخيار الأول يمثل المادة المستقرة المطلوبة.💡 للاطلاع: هذه المواد الحفازة تكون على شكل مسحوق ناعم دقيق جداً لتوفير أكبر مساحة سطح ممكنة لتصطدم وتتلامس معها جزيئات الزيت الثقيل الغازية الساخنة وتتكسر.(الوحدة 5: النفط والوقود، الدرس 5-3: تكسير مقتطفات النفط، ص 81)
