محاضرات الكيمياء - المول PDF

‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫المول‬...

‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫المول‬ ‫المول هو وحدة قياس كمية المادة في الكيمياء‪.‬إذ أنها وحدة أساسية في النظام الدولي للوحدات‪ ،‬وهي واحدة من‬ ‫الوحدات القليلة المستخدمة لقياس كمية فيزيائية‪.‬‬ ‫يُعرف المول بأنه الكتلة الذرية أو الجزيئية للمادة مُعبَّرا عنها بالجرام‪.‬ويُحسب بالطرق اآلتية‪:‬‬ ‫بالنسبة إلى الكربون ذو الكتلة َّ‬ ‫الذرية ‪.21‬فنقول أن ‪ 2‬مول من الكربون هو ‪ 21 = 21·2‬جرام‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ويُعرف أيضا بأنه كمية المادة التي تحتوي على نفس عدد الجسيمات التي يحتويها ‪ 21‬جرام من الكربون‪ ،‬ويرمز له‬ ‫باإلنجليزية‪mol.‬‬ ‫وقد اختير الكربون‪ 21-‬ليكون المرجع العياري لتعيين موالت العناصر‪.‬‬ ‫في حالة الكربون والحديد والنحاس تكون الجسيمات عبارة عن ذرات ‪.‬في أحوال أخرى يمكن أن تكون‬ ‫‪‬‬ ‫الجسيمات جزيئات كما هو الحال بالنسبة إلى غاز األكسجين حيث يتكون جزيئ األكسجين من ذرتين‪،‬‬ ‫فتكون كتلته الذرية ‪ ،21 = 21 + 21‬وبذلك يكون ‪ 2‬مول أكسجين = ‪ 21‬جرام‪.‬‬ ‫في حالة الهيدروجين يتكون الجزيئ أيضا من ذرتين من الهيدروجين‪ ،‬وبما أن كتلة ذرة الهيدروجين‬ ‫‪‬‬ ‫الذرية = ‪ 2‬فتكون كتلة جزيئ الهيروجين المولية = ‪ ،1‬ونقول أن كتلة مول واحد من الهيدروجين تزن =‬ ‫‪ 1‬جرام‪.‬‬ ‫بالنسبة إلى غاز خامل مثل الهيليوم‪ ،‬فهو يتكون من ذرات منفردة‪ ،‬ذرة منه تزن ‪ 4‬أضعاف ذرة‬ ‫‪‬‬ ‫الهيدروجين (تقريبا)‪ ،‬فيكون وزنه الذري = ‪ 4‬جرام‪.‬‬ ‫(أي ‪ 2‬مول هيليوم = ‪ 4‬جرام)‬ ‫من ذلك يتبين أنه عندما نتكلم عن ‪ 2‬مول فال بد من التفرقة عن نوع الجسيمات في المادة‪ ،‬فإذا كانت ذرات نحسبها‬ ‫بالوزن الذري‪ ،‬وإذا كانت جزيئات نحسب المول بالوزن الجزيئي الذي يأخذ أعداد الذرات المختلفة في الجزيئ في‬ ‫الحسبان‪ ،‬ونحسبها دائما بالجرام‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫عدد الذرات في ‪ 2‬مول من العنصر = ثابت أفوجادرو‬ ‫‪‬‬ ‫‪NA=6.02214129(27).1023 mol-1‬‬ ‫ثابت أفوجادرو‬ ‫أي من الممكن أيضا حساب عدد األيونات في المول‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫امثلة‪/‬‬ ‫المول هو كمية المادة في نظام ما يحتوي على عدد من الجسيمات األولية( مثل الذرات‪ ،‬والجزيئات‪ ,‬إذن‪:‬‬ ‫يحتوي مول واحد من الحديد على عدد مساوي من الذرات الموجودة في مول واحد من الذهب‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫يحتوي مول واحد من البنزين على عدد مساوي من الجزيئات الموجودة في مول واحد من الماء‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫كما أن عدد الذرات الموجودة في مول واحد من الحديد مساوي لعدد الجزيئات في مول واحد من الماء‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫فإن كال منهم يُحسب على أساس ثابت أفوجادرو‪.‬‬ ‫حساب كمية المادة‬ ‫لحساب كمية المادة تستخدم العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫حيث ان‬ ‫(‪ )n‬هي كمية المادة (بالمول)‬ ‫(‪ (m‬هي كتلة المادة( بالغرام)‬ ‫(‪ )M‬هي الكتلة المولية للمادة ب(الغرام‪/‬مول)‬ ‫ونجد الكتل المولية للعناصر الكيميائية في جداول‪ ،‬كما يمكن حساب الكتلة المولية للمركبات الكيميائية من معرفة‬ ‫تركيبها من العناصر‪ ،‬واخذ قيم العناصر من الجداول‪.‬‬ ‫والكتلة الذرية التي نجدها في الجداول لجميع العناصر محسوبة مع مراعاة نسب النظائر المختلفة للعنصر في‬ ‫تركيبه الطبيعي‪.‬فعلى سبيل المثال الكتلة الذرية للكربون تبلغ ‪ ,0،2,21‬وحدة كتل ذرية وهي للكربون الذي نجده‬ ‫في الطبيعة‪ ،‬وهو يتكون من ألكربون‪ ,0-‬والكربون‪ ,1-‬والكربون‪ ,1-‬المشع‪.‬‬ ‫‪2‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫بينما تكون نسب النظائر في العناصر المستقرة الموجودة في الطبيعة تكاد تكون ثابتة‪ ،‬فال يصح ذلك بالنسبة‬ ‫وأعمارها‪.‬‬ ‫للعناصر المشعة حيث تتغير نسب النظائر بشدة بحسب مكان استخراجها‬ ‫كتلة ‪ 1‬مول من الماء‬ ‫يحتوي ‪ 2‬مول من المادة على‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪6,022·1023‬من الجسيمات‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫جزيء ماء واحد ‪ H2O‬يتكون من ‪ 2‬ذرة أكسجين ‪ 1 +‬ذرة هيدروجين‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫تحتوي ذرة األكسجين على ‪ 21‬نوكلون( نيوترونات وبروتونات)‪ ،‬وتحتوي ذرة الهيدروجين على ‪2‬‬ ‫‪‬‬ ‫بروتون‪.‬‬ ‫أي يحتوي جزيء الماء على ‪ 21‬نوكلون‬ ‫‪‬‬ ‫كتلة النيوكلون ‪−24 2, · 2,11,1‬جرام‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫كتلة ‪ 2‬جزيء ماء تبلغ ‪ −24 2, · 2.11 · 21‬جرام‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫كتلة ‪ 2‬مول ماء هو ‪ 21 = 2·21‬جرام‪(g).‬‬ ‫‪‬‬ ‫كتلة ‪ 1‬مول هيليوم‬ ‫ذرة الهيليوم لها كتلة تعادل ‪ 4‬وحدة كتل ذرية ‪ (2‬بروتون و ‪ 1‬نيوترون‪(،‬ونهمل اإللكترونات حيث أنها‬ ‫‪‬‬ ‫أخف كثيرا جدا)‪.‬وغاز الهيليوم أحادي الذرة حيث ال تدخل ذرته في ارتباط مع عنصر آخر وال مع ذرة‬ ‫أخرى من الهيليوم‪.‬‬ ‫‪1‬مول هيليوم له كتلة ‪ 4‬جرام ويحتوي على نحو ‪23 2,·1,,11‬من ذرات الهيليوم‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫تحضير هيدروكسيد الليثيوم من الليثيوم والماء‬ ‫‪2Li+2H2O‬‬ ‫‪H2+2LiOH‬‬ ‫‪3‬‬  ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫عند تحضير هيدروكسيد الليثيوم ‪ LiOH‬ينقسم جزيئين من الماء بواسطة ‪ 1‬ذرة ليثيوم إلى ‪ H- 1‬و ‪ OH-. 1‬ونظرا ألنه‬ ‫في ‪ 2‬مول من كل من الماء والليثيوم توجد أعدادا متساوية من الجسيمات‪ ،‬فإننا نحتاج إلى ‪ 1‬مول من الليثيوم و ‪1‬‬ ‫مول ماء‪( ،‬أو بصفة عامة تكون نسبتهما ‪)1 : 1‬‬ ‫‪ 22.11 = 1..4·1‬جرام ليثيوم و ‪ 21 = 21·1‬جرام ماء يتفاعالن وينتجان ‪ 1 = 2·1‬جرام هيدروجين و ‪ 48.11‬جرام‬ ‫هيدروكسيد الليثيوم‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫‪5‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫التحليل الوزني ‪Gravimetric Analysis‬‬ ‫ويتضمن تحويل المكون المراد تقديره الى مادة قليلة الذوبان في المحلول المحضر فيه او تحويل‬ ‫المكون الى مادة ثانية غير قابلة للذوبان ‪.‬او يتحول المكون في المحلول من طور واحد الى‬ ‫طورين احدهما صغير الحجم قابل للوزن يحتوي على المكون المراد تقديره‪.‬‬ ‫ويتم قياس االوزان بطريقتين‪:‬‬ ‫‪-1‬طريقة مباشرة ‪:‬اذ يقاس وزن المادة الناتجة من التحليل وتكون معروفة التركيب الكيميائي‪.‬‬ ‫‪-2‬طريقة غير مباشرة ‪:‬تحدد بواسطة قياسات األوزان المفقودة او الخسارة في الوزن نتيجة‬ ‫التطاير مثال‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫طرق التحليل الوزني ‪:Methods of Gravimetric Analysis‬‬ ‫‪ -1‬طريقة االنحالل و التطاير‬ ‫و تقسم الى عدة انواع‪:‬‬ ‫أ‪ -‬حرق النموذج في الهواء او في وسط غازي مناسب مثل حرق المركبات العضوية‬ ‫واال عضوية في جو من الهواء لتعطي مادة او مواد اخرى معلومة الصيغة قابلة للوزن‬ ‫مثل‪:‬‬ ‫‪CaCO3‬‬ ‫‪CaO + CO2‬‬ ‫‪MgCO3‬‬ ‫‪MgO + CO2‬‬ ‫يالحظ ان ‪ CaO‬و ‪ MgO‬معلومة الوزن و‬ ‫القياس بالطريقة المباشرة‬ ‫معلومة الصيغة الكيميائية‪.‬‬ ‫القياس بالطريقة الغير مباشرة‬ ‫يمكن حساب ‪CO%‬‬ ‫ب ‪-‬معاملة النموذج بكاشف كيميائي يحول المكون المطلوب الى شكل متطاير مثل اضافة‬ ‫حامض الهيدروكلوريك الى حجر الكلس وتطاير غاز ثنائي اوكسيد الكاربون‪:‬‬ ‫‪CaCO3 +2HCl‬‬ ‫‪CO2 + CaCl2 + H2O‬‬ ‫‪(NH4)2SO4 + 2NaOH‬‬ ‫‪2NH3 + Na2SO4 + H2O‬‬ ‫ج ‪-‬امتصاص النواتج الغازية ‪:‬وتعتمد هذه الطريقة على امتصاص الغازات الناتجة من‬ ‫انحالل مادة حراريا من قبل مواد لها القدرة على االمتصاص النوعي ‪,‬ومن خالل معرفة‬ ‫الفرق في الوزن قبل وبعد االمتصاص نصل الى وزن الغاز الممتص‪.‬‬ ‫‪2‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫أألسكارايت هي الياف من األسبستوس مشبعة بهيدروكسيد الصوديوم تمتص ‪. CO‬‬ ‫وهناك مواد اخرى لها القدرة على امتصاص الماء مثل ‪.P2O7,H2SO4, CaCl2,‬‬ ‫طرق أألنحالل والتطاير يمكن تطبيقها في الحاالت التالية‪:‬‬ ‫‪-1‬حساب كمية الرطوبة في النموذج من خالل تسخين المادة في درجة حرارة تصل‬ ‫‪,‬‬ ‫(‪(44 - 55 C‬او حساب ماء التبلور بتسخينها مابين )‪ (105 – 110 C‬مثل‬ ‫‪. CuSO4.5H2O , Na2B4O7.10H2O,BaSO4.2H2O‬‬ ‫‪-2‬حساب ‪CO2‬في المواد الحاوية على الكاربونات بعد تحريره وامراره على انابيب تحتوي‬ ‫على االسبستوس ‪ Asbestos‬مشبع بهيدروكسيد الصوديوم حيث يمتص ‪CO2‬و‬ ‫‪NaOH‬كما في المعادلة التالية‬ ‫‪2NaOH + CO2‬‬ ‫‪Na2 CO3‬‬ ‫‪-3‬تقدير الكاربونات في الحديد وفي بعض السبائك‪.‬‬ ‫‪-4‬تقدير الكاربون والهيدروجين في بعض المركبات العضوية‪.‬‬ ‫‪-5‬تقدير المركبات المحتوية على مجموعة االمونيوم‪.‬‬ ‫‪3‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫‪ -2‬طريقة العزل‬ ‫في هذه الطريقة يعزل كميا مكون معين من المادة المحلله بحالة حرة نقية ترشح وتغسل ثم‬ ‫تحرق وتبرد وتوزن في ميزان حساس ‪.‬وتستخدم هذه الطريقة لعزل وتحضير الذهب‬ ‫والنحاس من سبائكهما او من خامتهما حيث تذوب المادة في الماء الملكي وتعامل بعد ذلك‬ ‫ببيروكسيد الهيدروجين الختزال الذهب‬ ‫الماء الملكي هو عبارة عن مزيج من ‪ HCl‬و ‪ HNO3‬المركزين‪.‬‬ ‫‪ -3‬طريقة الترسيب‬ ‫وتقسم الى‪:‬‬ ‫أ ‪-‬الترسيب الكهربائي‪:‬‬ ‫حيث يتم ترسيب الفلزات في الخلية الكهربائية على الكاثود ‪.‬وتمتاز الطريقة بعدم الحاجة الى‬ ‫عمليات الترشيح ‪.‬كما ان التلوث يكون نادرا عند السيطرة الجيدة على ظروف التفاعل‬ ‫الكهروكيميائي ‪.‬ويمكن السيطرة على التفاعالت الكهروكيميائية وبالتالي السيطرة على عمليات‬ ‫الترسيب الكهربائي باالستعانة بقانون اوم ‪ ohm‬وقانوني فاراداي للتحليل الكهربائي‪:‬‬ ‫القانون االول لفراداي ينص على ان كمية المادة المتحررة على القطب تتناسب طرديا مع كمية‬ ‫الكهربائية التي تمر خالل محلول الخلية‪.‬‬ ‫القانون الثاني لفراداي ينص على ان كمية المادة التي تترسب على القطب تتناسب طرديا مع‬ ‫وزنها المكافيء‪.‬‬ ‫اما قانون اوم ‪ ohm‬يعطي العالقة بين التيار(‪)I‬والقوه الدافعة الكهربائية ) ‪ (E‬والمقاومة(‪:)R‬‬ ‫‪4‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫‪I=E/R , E=I×R‬‬ ‫ب ‪-‬الترسيب الكيميائي‬ ‫وهي الطريقة التي يتم فيها اضافة مادة تدعى بالعامل المرسب (عضوي او العضوي )الى‬ ‫المادة المعينة ليتكون راسب (ملح شحيح الذوبان )يرشح ويغسل و(يجفف او يحرق )ثم يوزن‬ ‫الناتج النهائي ويكون معلوم الوزن والصيغة الكيميائية‬ ‫ان الكثير من التفاعالت في التحليل النوعي التي مرت سابقا والتي تتضمن تكوين رواسب مثل‬ ‫‪AgCl‬و ‪ BaSO4‬تكون صالحة للترسيب الوزني‪.‬‬ ‫أن طرائق الترسيب الوزني بشكل عام تتم بالخطوات التالية‪:‬‬ ‫‪ Preparation of the solution - 1‬تحضير المحلول‪.‬‬ ‫‪-2‬اضافة عامل مرسب عضوي او العضوي ‪. Precipitation‬‬ ‫‪ -3‬هضم الراسب ‪.Digestion‬‬ ‫‪-4‬ترشيح‪ :‬فصل الراسب عن الراشح ورق ترشيح او جفن ترشيح ‪Filtration‬‬ ‫‪-5‬غسل الراسب بمحلول مالئم ‪Washing‬‬ ‫‪-6‬تجفيف الراسب ‪:‬نحصل على نفس الصيغة الكيميائية )حرق الراسب (يتكون‬ ‫‪ Drying or Igniting‬اوكسيد‪.‬‬ ‫‪-7‬وزن الراسب او الناتج واجراء الحسابات ‪.Weighing‬‬ ‫‪-8‬اجراء الحسابات ‪. Calculations‬‬ ‫‪5‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫‪6‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫التحليل الحجمي ‪Volumetric Analysis‬‬ ‫مبني على أسس تفاعل حجـم معلـوم مـن مـادة معلومـة التركيـز مـع حجـم مـن مـادة أخـرى‬ ‫مجهولـة التركيـز وبالتالي معرفة المادة األخيرة من ناحية تركيزها ‪.‬وتمتاز الطرق التحليلية‬ ‫الحجمية بسهولة إجرائها وتوفر األجهزة المستخدمة مع قصر الوقت الالزم إلجراء أغلب‬ ‫التقديرات‪.‬‬ ‫كيفية التحليل الحجمي‪:‬‬ ‫يستمر التقطير حتي نقطة يطلق عليها نقطة انتهاء التفاعل وهي تمثل نقطة التكافؤ الحقيقية بين‬ ‫المادتين مـع فـرق بسـيط يرجـع إلـي خطـأ التنقـيط وهـذه النقطـة يكـن الوصـول إليهـا بـالتغير‬ ‫الواضـح والحـاد فـي احـدي خـواص مـواد التفاعـل فيتغيـر لونهـا أو تكـون عكـرة أو أن قـد‬ ‫نسـتعين بمـادة ال تـدخل فـي التفاعـل ويطلق عليها الدليل يتغير لونها عند نقطة انتهاء التفاعل‬ ‫وتستخدم بإضـافتها إلـي مكونـات التفاعـل داخـل الدورق أو خارجة ‪.‬‬ ‫*مالحظة * ‪ :‬كلمـا كـان التفاعـل بسـيطا وتتفاعـل فيـه المـواد تفـاعال تامـا سـريعا مصـحوبا‬ ‫بتغيـر واضـح وحـاد فـي لونـه أو لـون الـدليل أو فـي احـدي صـفاته الطبيعيـة أو الكيماويـة عنـد‬ ‫نقطـة انتهـاء التفاعـل كلمـا كانت النتائج بالتحليل الكمي الحجمي دقيقة وذات قيمة‪.‬‬ ‫مميزات التحليل الحجمي‪:‬‬ ‫بجانـب دقـة التحليـل الحجمـي وسـهولتة و سـرعتة فـإن احتياجاتـه تعتبـر محـدودة حيـث‬ ‫يسـتخدم بعـض‬ ‫األدوات المعملية البسيطة مثـل السـحاحة ‪ Burette‬والماصـة ‪ Pipette‬والـدوارق المخروطيـة‬ ‫‪ Conical Flask‬وأيضا ً بعض المواد الكيماوية النقية التي تحضر منها المحاليل القياسية‬ ‫والدالئل‪.‬‬ ‫وتمتاز الطرق التحليلية الحجمية بسهولة إجرائها وتوفر األجهزة المستخدمة مع قصر الوقت‬ ‫الالزم إلجراء أغلب التقديرات‪.‬‬ ‫‪7‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫االدوات المستخدمة في التحليل الحجمي‪:‬‬ ‫‪-1‬السحاحات ‪Burettes‬‬ ‫وهي أنابيب زجاجية طويلة سعتها ‪٥٠ ٠٥‬مل ومدرجة وتنتهي من أسفل بصنبور يمكن بواسطته‬ ‫التحكم في نزول المحلول وتستخدم أثناء تفاعالت المعايرة لتعين حجم المحلول القياسي‪.‬‬ ‫‪-٥‬الماصات ‪Pipettes‬‬ ‫وهي أنابيب زجاجية ذات أحجام مختلفة وتستخدم في نقل حجوم معينة من المحاليل أثناء تفاعالت‬ ‫المعايرة ويالحظ أن الماصات ذات حجوم مختلفة من ‪٠‬مل إلي ‪٥٠‬مل ولها نوعان‪:‬‬ ‫الماصة المدرجة ‪Graduated pipette‬‬ ‫الماصة الحجمية ‪Volumetric pipette‬‬ ‫‪-3‬الدوارق القياسية ‪Graduated Flasks‬‬ ‫وهي دوارق مختلفة الحجوم لكل منها حجم معلوم ومنقوش علي كل دورق حجمة وله رقبة طويلة‬ ‫عليها عالمة تحدد حجم الدورق ولكل دورق غطاء زجاجي محكم ويستخدم في تحضير حجوم‬ ‫معينة من محاليل معلومة التركيز‪.‬‬ ‫‪-4‬الدوارق المخروطية ‪Conical Flasks‬‬ ‫وهي ذات فوهة ضيقة حتي ال ينسكب المحلول خارج الدورق عند الرج أثناء عملية المعايرة‬ ‫وينقل إليها حجم معين من القاعدة بواسطة الماصة أثناء أجراء عملية المعايرة‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫طرق التحليل الحجمي‬ ‫اسس التحليل الحجمي‬ ‫االسس العامة‪:‬‬ ‫إن التحليل الحجمي يعتمد على تفاعل كيميائي كالتالي‪:‬‬ ‫‪aA +tT‬‬ ‫‪products‬‬ ‫حيث ‪a‬هي عدد جزيئات المادة المراد تحليلها ‪A‬والتي تتفاعل مع عدد جزيئات ‪t‬من الكاشف‬ ‫‪T‬ويسمى الكاشف ‪T‬أو المحلول القياسي ‪.Titrant‬‬ ‫ويـتم إضـافة المحلـول القياسـي بمقـدار قليـل مـن السـحاحة ‪Buret‬وهـو محلـول معلـوم‬ ‫التركيـز ويسـمى هـذا المحلـول معلـوم التركيـز بـالمحلول القياسـي ‪Standard‬ويـتم تعيـين‬ ‫تركيـزه بعمليـة تسمى المعايرة ‪ Standardization‬وهي تلك العملية التي يتم فيها قياس حجم‬ ‫المحلول القياسـي المطلوب للوصول لنقطة التكافؤ ولمعرفة متى نصـل إلـى نقطـة التكـافؤ فإننـا‬ ‫نسـتخدم مـادة تسـمى الدليل ‪ Indicator‬والذي يسجل ويتجاوب مـع ظهـور أي مزيـد مـن‬ ‫المحلـول القياسـي بتغيـر لونـة وهـذا التغيـر فـي اللـون يمكـن أن يحـدث عنـد نقطـة التكـافؤ ‪.‬‬ ‫وتسـمى النقطـة فـي المعـايرة والتـي يحدث عندها تغير في لون الـدليل بنقطـة النهايـة ‪. End‬‬ ‫‪ Point‬ويراعـى أن تكـون نقطـة النهايـة قريبة قدر ما يمكن من نقطة التكافؤ لذلك يراعى الدقة‬ ‫في اختيار الدليل‪.‬‬ ‫نقطة نهاية التفاعل = نقطة التكافؤ‬ ‫يتم الكشف عن نقطة النهاية بطريقتين هما ‪:‬‬ ‫‪ )１‬طريقة نظرية األدلة ‪ :‬تغير يحدث في لون الدليل من وسط آلخر‪.‬‬ ‫‪ )２‬طريقة آلية ‪ :‬مثل المعايرة الطيفية تعتمد علي الضوء‪.‬‬ ‫بعض المصطلحات المهمة‪:‬‬ ‫*المعايرة ‪ :‬هي إضافة محلول قياسي معلوم التركيز إلي محلول مجهول التركيز لمعرفة تركيزه‬ ‫عن طريق معلومية حجم المحلول القياسي و المجهول‪.‬‬ ‫‪9‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫*نقطة التكافؤ ‪ :‬هي النقطة التي تتكافأ عندها كمية المحلول القياسي مع المحلول المجهول ‪,‬‬ ‫يكون عندها التفاعل تاما‪.‬‬ ‫نقطة النهاية ‪ :‬هي النقطة التي يتغير فيها لون الدليل‪.‬‬ ‫*المحلول القياسي ‪ :‬هو ذلك المحلول الذي يحتوي علي وزن معلوم من المذاب في قدر معلوم‬ ‫من المحلول‪.‬‬ ‫*المحلول العياري ‪: Normal solution‬‬ ‫هو ذلك المحلول الذي يحتوي علي الوزن المكافئ الجرامي للمذاب في لتر من المحلول ويرمز‬ ‫له بالحرف)‪.) N‬‬ ‫*المحلول الموالري ‪: Molar solution‬‬ ‫هو ذلك المحلول الذي يحتوي علي الوزن الجزيئي الجرامي للمذاب في لتر من المحلول ويرمز‬ ‫له بالحرف (‪.)M‬‬ ‫المحاليل القياسية‬ ‫يمكن تحضير المحلول القياسي بإذابة كمية موزونة بدقة من مادة قياسية لها درجة عالية من‬ ‫النقاوة وتخفيفها إلي حجم معين في قنينة حجمية ‪.‬أما عندما تكون المادة غير قياسية (ال تملك‬ ‫درجة عالية من النقاوة) عندئذ يمكن أن يحضر من هذه المادة محلول ذو تركيز تقريبي ومعايرته‬ ‫بعدئذ مع تركيز معلوم من مادة قياسية أولية‪.‬‬ ‫المواد القياسية ‪:Standard Materials‬‬ ‫المادة القياسية االولية ‪:Primary Standard Materials‬‬ ‫أ‪-‬‬ ‫وهي مادة ذات درجة نقاوة عالية جدا ولها مواصفات أو اشتراطات أو متطلبات وهي‪:‬‬ ‫‪10‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫‪ ‬ســهولة الحصــول علــي المــادة القياســية األوليــة وســهولة تنقيتهــا وحفظهــا و‬ ‫إمكانيــة فحـص الشـوائب بحساسـية معلومـة ‪.‬وأن ال تتجـاوز الكميـة الكليـة للشـوائب‬ ‫الموجـودة في المادة القياسية األولية ‪.٥٠٥1% : ٥٠٥٥%.‬‬ ‫‪ ‬أن ال تتغير المـادة فـي الهـواء الجـوي خـالل عمليـة الـوزن كـي ال تكـون المـادة‬ ‫ماصـة للرطوبــة وال تتأكســد بــالهواء وال تتــأثر بثــاني أكســيد الكربــون كمــا‬ ‫يجــب أن ال يتغيــر تركيبها خالل الخزن‪.‬‬ ‫‪ ‬أن تملـك المـادة القياسـية األوليـة الـوزن المكـافئ العـالي بحيـث يمكـن إهمـال األخطـاء‬ ‫الناجمة عن الوزن‬ ‫أن تذوب المادة بسهولة في الماء‬ ‫‪‬‬ ‫‪ ‬أن ال يســتخدم حجــم صــغير جــدا مــثال ‪٠ 1٥ ) :‬مللتــر ( مــن محلــول قياســي‬ ‫فــي المعايرة ‪.‬للحصول علي دقـة(خطـأ نسـبي ‪)٥٠1 %‬يجـب اسـتعمال محلـول‬ ‫قياسـي مقداره ‪4٥‬مللتر‪.‬‬ ‫ب‪ -‬المادة القياسية الثانوية ‪:Secondary Standard Materials‬‬ ‫وهي مادة يمكن معرفة تركيبها بواسطة مادة قياسية أولية‪.‬‬ ‫التفاعالت المستخدمة في المعايرة‬ ‫‪ )1‬تفاعالت الحوامض و القواعد ‪:Acid-Base Titrations‬‬ ‫وهـو يـتم عـن طريـق تفاعـل حجـم مـن حـامض معلـوم التركيـز مـع حجـم أخـر مـن‬ ‫قلـوي مجهـول التركيـز وبالتالي معرفة تركيز المحلول األخير ‪.‬وتعرف نقطة التعادل‬ ‫باستعمال أدلة خاصة‪.‬‬ ‫معايرة قاعدة بحامض مثل معايرة هيدروكسيد الصوديوم بحامض الهيدروكلوريك‬ ‫‪HCl + NaOH‬‬ ‫‪NaCl + H2O‬‬ ‫معايرة حامض بقاعدة مثل معايرة حامض الخليك بهيدروكسيد الصوديوم‪.‬‬ ‫‪11‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫‪NaOH + CH3COOH‬‬ ‫‪CH3COONa + H2O.‬‬ ‫معايرة ملح حامضي بقاعدة مثل معايرة كلوريد االمونيوم بواسطة هيدروكسيد الصوديوم‬ ‫‪NaOH + NH4Cl‬‬ ‫‪NaCl + NH3 + H2O‬‬ ‫معايرة ملح قاعدي بحامض مثل معايرة كربونات الصوديوم بواسطة الهيدروكلوريك‬ ‫‪HCl + NH4Cl‬‬ ‫‪NaCl + NH3 + H2O‬‬ ‫واألسـاس فـي هـذه التفـاعالت يـتم بتفاعـل القواعـد المنفـردة بواسـطة األحمـاض القياسـية أو‬ ‫تفاعـل األحماض المنفردة بواسطة القواعد القياسية ‪.‬وفـي جميـع الحـاالت فـإن التفاعـل يشـمل‬ ‫اتحـاد ايونـات الهيـدرجين وايونـات الهيدروكسـيل لتكـون جزئ الماء‪.‬‬ ‫ادلـــــة المعـــايرة في تفاعالت التعادل‪:‬‬ ‫عند معايرة حمض مع قاعدة نالحظ أنه يلزم دليل مناسب لكل نقطة تعادل والدالئل ‪-‬إما‬ ‫أحماض عضوية ضعيفة ‪In +H‬مثل الفينولفثالين ‪ Phenolphthaline‬أو ‪ In +OH-‬قواعد‬ ‫عضوية ضعيفة مثل الميثيل البرتقالي ‪.MethylOrange‬يتغير لونها تبعا للوسط الموجودة فيه‬ ‫ويختلف لون الصورة المتأينة عن الصورة غير المتأينة ‪.‬حيث أن‪ In :‬تعني شق الدليل ‪:‬‬ ‫دليل‪.‬‬ ‫‪Indicator :‬أي‪:‬‬ ‫أمثلة‪: 1 /‬تفسير عمل دليل الفينولفثالين ‪Ph.Ph‬في الوسط الحمضي والقاعدي‬ ‫أ‪-‬الوسط الحمضي‪:‬‬ ‫يزداد تركيز أيون الهيدروجين )] ‪ [H+‬من الدليل والوسط) فيسير التفاعل في االتجاه‬ ‫العكسي ويظهر الدليل بصورته الغير متأينة (عديم اللون‪(.‬‬ ‫‪12‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫ب‪-‬الوسط القاعدي (أحمر وردي(‪:‬‬ ‫ترتبط أيونات الهيدروجين ] ‪[H+‬من الدليل وأيونات الهيدروكسيل] ‪ [OH-‬من الوسط‬ ‫فيتشكل الماء ويظهر الدليل بصورته المتأينة )أحمر وردي‪(.‬‬ ‫‪/ ٥‬تفسير عمل دليل الميثيل البرتقالي ‪ M. O.‬في الوسط الحمضي والقاعدي‬ ‫أ‪ -‬في الوسط الحمضي‬ ‫ترتبط (أيونات الهيدروكسيل )من الدليل( مع أيونات الهيدروجين )من الوسط فيظهر‬ ‫الدليل بصورته المتأينة (أحمر )‪.‬‬ ‫‪13‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫ب‪ -‬الوسط القاعدي‬ ‫يزداد تركيز أيون الهيدروكسيل من الوسط والدليل فيسير التفاعل قي االتجاه المعاكس‬ ‫فيظهر الدليل بالصورة الغير متأينة (ا صفر برتقالي‪.(.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫‪ )٥‬تفاعالت الترسيب ‪:Precpitation‬‬ ‫وهـو علـى أسـس تفاعـل حجـم مـن مـادة معلومـة التركيـز مـع حجـم مـادة أخـرى مجهولـة‬ ‫التركيز وتكوين راسب وهذا الراسب فـي حالـة تفاعـل نتـرات الفضـة مـع كلوريـد‬ ‫الصـوديوم أمـا فـي مركب كما فـي حالـة تفاعـل نتـرات الفضـة مـع السـيانيد ونسـتدل على‬ ‫انتهاء التفاعل باستعمال أدلة خاصة‪.‬‬ ‫وتنقسم تفاعالت الترسيب إلي نوعين من التفاعالت‪:‬‬ ‫تفـاعالت‪ :‬يـتم فيهـا تكـوين راسـب بسـيط مثـل كلوريـد الفضـة وينـتج مـن تفاعـل نتـرات‬ ‫الفضـة مـع كلوريد الصوديوم‪.‬‬ ‫‪NaCl + AgNO3‬‬ ‫‪NaNO3 + AgCl‬‬ ‫تفاعالت‪ :‬يـتم فيهـا تكـوين ايـون متراكـب مثـل المعقـد النـاتج مـن تفاعـل نتـرات الفضـة‬ ‫مـع سـيانيد الصوديوم‪.‬‬ ‫‪Ag + 2CN‬‬ ‫]‪[Ag (CN)2‬‬ ‫وفـي جميـع الحـاالت فـإن الراسـب أو االيـون المتراكـب يتكـون نتيجـة االتحـاد بـين‬ ‫ايونـات المـواد المتفاعلة ما عدا ايونات الهيدروجين و الهيدروكسيل لتكوين الراسب المعقد‪.‬‬ ‫‪ )3‬تفاعالت االكسدة و االختزال ‪:Oxidation and Reduction‬‬ ‫تفـاعالت‪ :‬يـتم فيهـا معـايرة مـواد مختزلـة مثـل حـامض األكزاليك بواسـطة المـواد‬ ‫المؤكسـدة مثـل برمنجنات البوتاسيوم‪.‬‬ ‫‪( CoOH )2 + KmnO4 +H2SO4‬‬ ‫‪K2SO4 + MnSO4 + 2Co + H2O‬‬ ‫تفاعالت‪ :‬يتم فيها معايرة مواد مؤكسد مثل اليود بواسطة مواد مختزلة مثل ثيوكبريتات‬ ‫الصوديوم‪.‬‬ ‫‪Na2 S2 O3 + 2I‬‬ ‫‪2Na I + Na2 S4 O3‬‬ ‫‪15‬‬ ‫م‪.‬م‪.‬ميسم الصالح‬ ‫محاضرات الكيمياء‬ ‫=========================================================‬ ‫شروط التفاعالت التي تستخدم في التقدير بالمعايرة‪:‬‬ ‫من التفاعالت الكيميائية العديدة فإن عدد محدود منها يصلح كأساس للمعايرة والتفاعـل الـذي‬ ‫يسـتخدم فـي‬ ‫تقدير العناصر بالمعايرة البد وأن تتوافر فيه الشروط التالية‪:‬‬ ‫ البد وأن يتم التفاعل وفقا لمعادلة كيميائية محددة‪.‬والتفاعالت الجانبية يجب أال تحدث‪.‬‬ ‫ البد وأن يستمر التفاعل حتى نهايتة عند نقطة التكافؤ ‪.‬وذلك يعني أن ثابت االتزان للتفاعل‬ ‫يجب أن يكون كبير جدا‪.‬‬ ‫ البـد مـن وجـود وسـيلة لمعرفـة مكـان نقطـة التكـافؤ ‪.‬وذلـك يعنـي أنـه البـد مـن وجـود‬ ‫دليـل أو استخدام طريقة من طرق التحليل باألجهزة التي تمكن من معرفة نقطة التكافؤ‪.‬‬ ‫ إنه من المرغوب أن يكون التفاعل سريعا وذلك حتى تنتهي المعايرة في دقائق قليلة‪.‬‬ ‫‪16‬‬  ‫مسائل حول حساب عدد الموالت وعدد افوكادرو (واجب )‬ ‫س‪ )1‬احسب عدد الذرات الصوديوم الموجودة في ‪ 2‬مول من كبريتات الصوديوم ‪ Na2SO4‬؟‬ ‫س‪ )2‬احسب عدد الذرات الكالسيوم الموجودة في ‪ 2‬مول من عنصر الكالسيوم (‪)Ca‬؟‬ ‫س‪ )3‬احسب عدد موالت ‪ 168‬غرام من هيدروكسيد البوتاسيوم‪ ،‬علما ً بأن الكتلة الذريّة (‪ ،H=1‬و‪ ،O=16‬و‪)K=39‬‬ ‫س‪ )4‬احسب عدد الذرات (‪ )K, S, O‬الموجودة فى مول واحد من ‪ K2SO4‬؟‬ ‫س‪ )5‬أحسب عدد موالت (‪ )1500‬جزيئة من سكر السكروز ‪ C11H22O11‬؟‬ ‫س‪ )6‬ما وزن ‪ 0.2‬مول من الكافائين (‪)C8H10N4O2‬؟ علما ً بأن الكتل الذرية ‪)H = 1, C = 12, O = 16, N = 14( :‬؟‬ ‫س‪ )7‬ما عدد موالت (‪ )48‬غرام مما يلي‪:‬‬ ‫‪ )a‬ذرات األكسجين (‪)O‬‬ ‫‪ )b‬جزئيات األكسجين (‪)O2‬‬ ‫‪ )c‬جزيئات األوزون (‪)O3‬‬ ‫س‪ )8‬ما وزن ذرة األكسجين بالكيلو جرام؟ (الكتلة الذرية ‪ )O = 16‬؟ علما ً بأن عدد أفوجادرو (‪)NA= 6.022 × 1023‬‬ ‫س‪ )9‬أي العينات التالية يحتوي على عدد أكبر من الكبريت (‪: )S‬‬ ‫‪a) 8 * 1023‬‬ ‫‪b) 0.2 mole‬‬ ‫‪c) 5 g‬‬ ‫علما ً بأن عدد أفوجادرو (‪)NA = 6.022 × 1023‬؟‬ ‫‪ -1‬كم عدد موالت البوتاسيوم ‪ K‬الموجودة في ‪ 40.3‬غرام من معدن البوتاسيوم‬ ‫الخام؟ الكتلة المولية للبوتاسيوم (الوزن الذري)= ‪4.01 g/mol‬‬ ‫‪ -2‬ما هو عدد موالت األكسجين الموجود في ‪ 1.³²×40.11‬ذرة من األكسجين‬ ‫‪O‬؟ (ثابت أفوجادرو= ‪)1.³²×20.22‬‬ ‫‪ -4‬احسب عدد الموالت وعدد الذرات الموجودة في ‪ 12 g‬من الكربون ‪( C‬ثابت‬ ‫أفوجادرو= ‪ ,)1.³²×20.22‬الكتلة المولية للكربون(الوزن الذري)=‬ ‫‪12g/mol‬‬ ‫‪ -3‬كم عدد الموالت الموجودة في ‪.0420‬غرام من هيدروكسيد الباريوم‬ ‫(‪ ,)Ba(OH)2‬علمًا بأن الكتلة المولية لهيدروكسيد الباريوم= ‪g/mol 171‬؟‬