السنة الثالثة ثانوي
المكتسبات القبلية
الفرق بين الكتلة الحجمية والتركيز الكتلي
أمثلة محلولة
محلول حجمه V=250 mL يحتوي على m₁=5 g من ملح مذاب في الماء. كتلة المحلول كاملا (بعد الذوبان) هي m₂=252 g.
احسب التركيز الكتلي للملح في المحلول.
احسب الكتلة الحجمية للمحلول.
التركيز الكتلي يستعمل كتلة المذاب فقط: cm = m₁/V = 5/0,250 = 20 g/L.
الكتلة الحجمية تستعمل كتلة المحلول كاملا: ρ = m₂/V = 252/0,250 = 1008 g/L (أو 1,008 g/mL).
تحضير محلول مائي من مادة صلبة
أمثلة محلولة
نريد الحصول على محلول S لحمض الأسكوربيك C₆H₈O₆ تركيزه المولي c=0,2 mol/L وحجمه V=400 mL، انطلاقا من مسحوق صلب درجة نقاوته P=82%.
احسب الكتلة المولية لحمض الأسكوربيك.
احسب الكتلة النقية اللازمة.
احسب الكتلة التجارية اللازمة. معطى: M(C)=12, M(H)=1, M(O)=16 g/mol.
M = 6×12 + 8×1 + 6×16 = 72+8+96 = 176 g/mol.
m₁ = c×V×M = 0,2×0,400×176 = 14,08 g.
m₂ = 100×m₁/P = 100×14,08/82 ≈ 17,17 g.
تمديد محلول تجاري
أمثلة محلولة
يباع محلول حمض كلور الهيدروجين HCl التجاري تحت اسم روح الملح، بدرجة نقاوة P=35% وكثافة d=1,2 وحجم عبوة 1 L. الكتلة المولية M(HCl)=36,5 g/mol.
احسب تركيزه المولي c₀.
نريد تحضير حجم V₁=100 mL بتركيز c₁=0,58 mol/L. احسب الحجم V₀ اللازم أخذه من المحلول التجاري.
c₀ = 10×P×d/M = 10×35×1,2/36,5 ≈ 11,5 mol/L.
بقانون التمديد: V₀ = c₁×V₁/c₀ = 0,58×100/11,5 ≈ 5 mL.
الأكسدة والإرجاع: التعريفات وكتابة المعادلة النصفية
أمثلة محلولة
اكتب المعادلة النصفية الإلكترونية للثنائية (Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺) في وسط حمضي.
نوازن الكروم: Cr₂O₇²⁻ = 2Cr³⁺.
نوازن الأكسجين بإضافة الماء: Cr₂O₇²⁻ = 2Cr³⁺ + 7H₂O.
نوازن الهيدروجين بإضافة H⁺: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O.
نوازن الشحنة بإضافة الإلكترونات: شحنة الطرف الأول (-2+14)=+12، وشحنة الطرف الثاني (2×3)=+6، فنضيف 6 إلكترونات للطرف الأول: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ = 2Cr³⁺ + 7H₂O.
كتابة معادلة تفاعل أكسدة-إرجاع (1)
أمثلة محلولة
يتفاعل حمض الأوكزاليك H₂C₂O₄ مع محلول برمنغنات البوتاسيوم (K⁺+MnO₄⁻). أكتب المعادلتين النصفيتين ثم معادلة التفاعل، علما أن الثنائيتين هما (MnO₄⁻/Mn²⁺) و(CO₂/H₂C₂O₄).
إرجاع: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ = Mn²⁺ + 4H₂O. أكسدة: H₂C₂O₄ = 2CO₂ + 2H⁺ + 2e⁻. لتوحيد عدد الإلكترونات (10)، نضرب معادلة الإرجاع في 2 ومعادلة الأكسدة في 5، ثم نجمع ونبسط: 2MnO₄⁻ + 5H₂C₂O₄ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O.
يتفاعل محلول حمض كلور الماء (H₃O⁺+Cl⁻) مع معدن الزنك Zn. أكتب المعادلتين النصفيتين ثم معادلة التفاعل، علما أن الثنائيتين هما (Zn²⁺/Zn) و(H₃O⁺/H₂).
أكسدة: Zn = Zn²⁺ + 2e⁻. إرجاع: 2H₃O⁺ + 2e⁻ = H₂ + 2H₂O. عدد الإلكترونات متساوٍ (2) في المعادلتين، فنجمعهما مباشرة: Zn + 2H₃O⁺ = Zn²⁺ + H₂ + 2H₂O.
كتابة معادلة تفاعل أكسدة-إرجاع (2)
أمثلة محلولة
الماء الأكسجيني التجاري محلول مائي لبيروكسيد الهيدروجين H₂O₂ الذي يتفكك ذاتيا وببطء وفق معادلة التفاعل: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂. اكتب المعادلتين النصفيتين للأكسدة والإرجاع ثم حدد الثنائيتين (Ox/Red) الداخلتين.
أكسدة (الثنائية O₂/H₂O₂): H₂O₂ = O₂ + 2H⁺ + 2e⁻. إرجاع (الثنائية H₂O₂/H₂O): H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ = 2H₂O. H₂O₂ هو المرجع في الثنائية الأولى والمؤكسد في الثانية: يلعب دور المؤكسد والمرجع معا (تفكك ذاتي).
دراسة تفاعل كحول الصيغة C₃H₈O مع شوارد البرمنغنات MnO₄⁻ تعطى بالمعادلة: 5C₃H₈O + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ = 5C₃H₆O + 2Mn²⁺ + 8H₂O. بيّن أن التفاعل هو أكسدة-إرجاع واكتب الثنائيتين (Ox/Red).
هذا تفاعل أكسدة-إرجاع لأنه يرافقه انتقال إلكترونات من المرجع C₃H₈O (يفقد إلكترونات فيتأكسد) إلى المؤكسد MnO₄⁻ (يكتسب إلكترونات فيُرجَع). إرجاع: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ = Mn²⁺ + 4H₂O. أكسدة: C₃H₈O = C₃H₆O + 2H⁺ + 2e⁻. الثنائيتان: (MnO₄⁻/Mn²⁺) و(C₃H₆O/C₃H₈O).
تتفاعل شوارد البروميد Br⁻ مع شاردة البرومات BrO₃⁻ في وسط حامضي وفق تفاعل تام. أكتب المعادلتين النصفيتين ثم معادلة التفاعل، علما أن الثنائيتين هما (BrO₃⁻/Br₂) و(Br₂/Br⁻).
إرجاع (×2): 2BrO₃⁻ + 12H⁺ + 10e⁻ = Br₂ + 6H₂O. أكسدة (×5): 2Br⁻ = Br₂ + 2e⁻. بعد الجمع وتوحيد الإلكترونات (10)، ثم قسمة كل المعاملات على 2: 5Br⁻ + BrO₃⁻ + 6H⁺ = 3Br₂ + 3H₂O.
يُنمذج التفاعل بين الماء الأكسجيني H₂O₂ ومحلول يود البوتاسيوم (K⁺+I⁻) بالمعادلة: H₂O₂ + 2I⁻ + 2H₃O⁺ = I₂ + 4H₂O. أكتب المعادلتين النصفيتين واستنتج الثنائيتين (Ox/Red) الداخلتين.
أكسدة: 2I⁻ = I₂ + 2e⁻. إرجاع: H₂O₂ + 2H₃O⁺ + 2e⁻ = 4H₂O. الثنائيتان: (I₂/I⁻) و(H₂O₂/H₂O).
المعايرة اللونية: المبدأ
أمثلة محلولة
نعاير حجما V=20 mL من محلول ثنائي اليود I₂ بمحلول ثيوكبريتات الصوديوم (2Na⁺+S₂O₃²⁻) تركيزه C'=0,1 mol/L، فنحصل على حجم تكافؤ Veq=8 mL. معادلة المعايرة: I₂ + 2S₂O₃²⁻ = 2I⁻ + S₄O₆²⁻. احسب كمية مادة ثم تركيز ثنائي اليود.
عند التكافؤ: n(I₂)/1 = n(S₂O₃²⁻)/2، ومنه n(I₂) = C'×Veq/2 = 0,1×8×10⁻³/2 = 4×10⁻⁴ mol. [I₂] = n(I₂)/V = 4×10⁻⁴/0,020 = 2×10⁻² mol/L.