11 الكيمياء فرع الإ قتصاد المنزلي الفترة الث انية جميع حقوق الطبع محفوظة moehe.gov.ps mohe.pna.ps mohe.ps.com/ministryofeducationwzartaltrbytwaltlym فاكس +970-2-2969377 هاتف +970-2-2969350 حي الماصيون شارع المعاهد ص. ب 719 رام الله فلسطين pcdc.edu.ps pcdc.mohe@gmail.com
Solutions المحتويات إ 2 )1.2(: عملي ة ال ذابة وحرارة المحلول 6 :)2.2( الذائبية 11 )3.2(: الطرق الكمي ة للتعبير عن تركيز المحاليل 14 :)4.2( التخفيف 16 )5.2(: الخواص الجامعة للمحاليل غير ال أيونية 18 اختبر نفسي 19 اختبار الفتزة الثانية ت ع د أاملاح البحر الميت من الثروات الطبيعية المميزة في فلسطين. ما أاهمية المحاليل في الحياة يتوقع من الطلبة بعد دراسة هذه الوحدة المتمازجة والتفاعل مع أانشطتها أان يكونوا قادرين على توظيف المعرفة بالمحاليل في سياقات حياتية متعددة من خلال تحقيق ال آتي: تفسير كيفي ة حدوث عملي ة إ ال ذابة بالرسم. تصنيف عملي ة إ ال ذابة من حيث الطاقة عمليا. تصنيف المحاليل حسب درجة إ ال شباع. استنتاج بعض العوامل المؤثرة في الذائبية عمليا. حساب تركيز المحاليل بطرق متنو عة. تحضير محاليل بتراكيز محدد ة. اإجراء حسابات تتعلق بعملي ة التخفيف. التعر ف اإلى بعض الخواص الجامعة للمحاليل عمليا. البحث في تطبيقات المحاليل المختلفة. 1
)1.2(: عملي ة الإ ذابة وحرارة المحلول :)The Solution Process and Heat of Solution( تعرفت في صفوف سابقة اأن المحلول مخلوط متجانس من المذيب والمذاب واإذا كان المذيب ماء ت سمى محاليل مائية ولكن هل تساءلت يوما : لماذا يذوب ملح الطعام والسكر في الماء ولماذا لا يذوب الزيت في الماء كما في الشكل )2-1( بينما يذوب في مذيبات عضوية كالبنزين والهكسان وهل يصاحب عملي ة إ ال ذابة تغي ر في الطاقة إ لل جابة عن هذه التساؤلات ن ف ذ ال أنشطة ال آتية: الشكل )2-1(: مخلوط الماء والزيت نشاط )1(: ذوبان ملح كلوريد الصوديوم NaCl في الماء: تاأم ل الشكل ال آتي جيد ا ثم اأجب عن ال أسئلة التي تليه: 1 --ما الذر ة في جزيء الماء التي تحمل شحنة جزئية سالبة وما الذر ة التي تحمل شحنة جزئية موجبة 2 --صف طريقة ترتيب جزيئات الماء حول اأيونات الكلور واأيونات الصوديوم. 3 --اقترح خطوات تفس ر حدوث عملي ة إ ال ذابة بناء على المخطط ال آتي: 2
بعد اإجابتك عن ال أسئلة السابقة لاحظت اأن لقوى التجاذب بين جزيئات المادة في حالة السيولة والصلابة دور ا مهم ا في ربط الجزيئات بعضها مع بعض وهذه القوى لها اأيض ا دور مهم في تكوين المحاليل. وللتعر ف اإلى العلاقة بين المذاب والمذيب وقوى التجاذب بينهما ن ف ذ الن شاط ال آتي: نشاط )2(: العلاقة بين قوى التجاذب والذوبان: المواد وال أدوات: ماء مقط ر وهكسان وكحول وزيت وسك ر واأنابيب اختبار سعة 20 مل عدد) 6 ( وميزان حس اس ومحقن طبي اأو ماصة. خطوات العمل: 1 --اأحضر ستة اأنابيب اختبار سعة 20 مل ورق مها ثم ضع في ال أنبوب ال أول والثاني والثالث 10 مل من الماء الم قط ر. 2 --اأضف 1 غم سك ر لل أنبوب ال أول و 1 مل كحول لل أنبوب الثاني و 1 مل زيت لل أنبوب الثالث. -3 اعمل على مزج المكونات في كل اأنبوب بالضرب ب إاصبعك على ال أنبوب اأو من خلال ر ج ه بلطف. ماذا ت لاحظ 4 --كر ر الخطوتين الثانية والثالثة باستعمال الهكسان كمذيب. ماذا ت لاحظ سج ل ملاحظاتك في جدول. ال أسئلة: 1 --هل يختلف ذوبان المواد الثلاث في الماء والهكسان 2 --اقترح قاعدة للتنبؤ بذوبان المواد المختلفة عند مزجها. لعل ك لاحظت بعد تنفيذك الن شاط السابق اأن للتركيب الجزيئي للمذاب والمذيب دور ا مهم ا في عملي ة إ ال ذابة وحيث اإن شكل الجزيء وتركيبه يحددان قطبيته. فالمواد القطبية وال أيونية تذوب في المذيبات القطبية كالماء والمواد غير القطبية تذوب في المذيبات غير القطبية كالهكسان والقاعدة العامة تقول: "الشبيه يذيب الشبيه" Like( )Like Dissolves وهذا يعتمد على قوى التجاذب 3
بين دقائق المذيب وقوى التجاذب بين دقائق المذاب وقوى التجاذب بين دقائق المذيب والمذاب عند تكو ن المحلول. ففي الن شاط السابق نجد اأن الزيت يذوب في الهكسان ل أن كليهما غير قطبي والروابط بين جزيئاتهما ضعيفة ومتقاربة في القوة ولكنه لا يذوب في الماء ل أن جزيئات الماء قطبية وترتبط فيما بينها بترابط هيدروجيني قوي اأكبر من قوة ارتباطها بجزيئات الزيت. وفي المقابل ف إان جزيئات الكحول قطبية تذوب في الماء ل أن ه تنشاأ بين جزيئاتهما قوى متبادلة اأقوى من الروابط بين جزيئاتهما قبل تكوين المحلول. سؤال اأي المواد ال آتية تذوب في الماء: NH 3 CCl 4 HCl CH 4 توص لت مما سبق اأن ه عند ذوبان مادة معي نة في مذيب ما ف إان دقائق المذاب تنتشر بين دقائق المذيب فما اأثر اإذابة مادة ما على درجة حرارة المحلول إ لل جابة عن هذا التساؤل ن ف ذ الن شاط ال آتي: 4 نشاط )3(: تصنيف المحاليل حسب الطاقة المصاحبة لعملي ة الذوبان: المواد وال أدوات: Na 2 وهيدروكسيد الصوديوم NaOH وميزان حرارة S 2 O 3 ماء مقط ر وثيوكبريتات الصوديوم وكاأسان زجاجيان سعة كل واحد 100 مل ومخبار مدر ج سعته 50 مل وقضيب زجاجي. خطوات العمل: 1 --ض ع 30 مل من الماء المقط ر في كل كاأس وق س درجة الحرارة وسج ل ها. 2 --ز ن 5 غم من ثيوكبريتات الصوديوم وض ع ها في الكاأس الذي يحتوي على الماء ثم حر ك المحلول بقضيب زجاجي. 3 --سج ل درجة حرارة المحلول الناتج. 4 --كر ر الخطوات من 3-1 باستخدام هيدروكسيد الصوديوم بدل ا من ثيوكبريتات الصوديوم.
5- د و ن النتائج التي حصلت عليها في الجدول ال آتي: المادة الذائبة ثيوكبريتات الصوديوم درجة الحرارة الابتدائي ة ( س( ) 1 )د درجة الحرارة النهائي ة ( س( ) 2 )د الفرق في درجات الحرارة ) 1-2 د )د هيدروكسيد الصوديوم بناء على النتائج المدونة في الجدول اقترح تصنيف ا للمحلولين حسب التغ ير في الطاقة. يمكن تفسير التغي ر في الطاقة الحراري ة لمحلول هيدروكسيد الصوديوم وثيوكبريتات الصوديوم من خلال فهم اآلية تكو ن المحلول والتي تمر في ثلاث خطوات متلازمة هي: الخطوة ال أولى: تباعد دقائق المذاب بعضها عن بعض وهذا يتطل ب تزويدها بطاقة للتغل ب على.)ΔH 1 قوى التجاذب بينها وهذه عملي ة ماص ة للطاقة ( الخطوة الثانية: تباعد دقائق المذيب بعضها عن بعض وهذا يتطل ب تزويدها بطاقة للتغل ب على.)ΔH 2 قوى التجاذب بينها وهذه اأيض ا عملي ة ماص ة للطاقة ( الخطوة الثالثة: تجاذب دقائق المذيب مع دقائق المذاب لتكوين قوى جديدة بينهما وهذه عملي ة.)ΔH 3 طاردة للطاقة ( وتسمى محصلة الطاقة المصاحبة لعملي ة الإ ذابة حرارة المحلول وقد تكون ماص ة للطاقة أاو طاردة لها. 5
:)2.2( الذائبية :)Solubility( تعرف ت في صفوف سابقة اإلى اأنواع المحاليل من حيث إ ال شباع فهناك المحلول غير المشبع الذي يستطيع اإذابة كم ية اإضافية من المذاب والمحلول المشبع الذي يحتوي على اأكبر كم ية من المادة المذابة عند درجة الحرارة نفسها وي رس ب اأية كمي ة اإضافية من المذاب اأما المحلول فوق المشبع فهو يحتوي على كم ية من المادة المذابة اأكثر مما هو متوقع في حالة إ ال شباع وهو حالة غير مستقرة يمكن إ ال خلال بها بسهولة مثل تحريك المحلول اأو اإضافة كمية قليلة من بلورات المذاب كما في الشكل )2-2(. الشكل )2-2(: تبلور اأسيتات الصوديوم من محلوله فوق المشبع وتعر ف الذائبي ة باأن ها اأكبر كتلة من المذاب التي يمكن اأن تذوب في 100 غم مذيب عند درجة حرارة معينة وضغط معي ن للحصول على محلول مشبع. وعندما يصل المحلول اإلى حد إ ال شباع يكون في حالة من الاتزان الديناميكي وهو الحالة التي يكون فيها معدل ذوبان المذاب مساوي ا تمام ا لمعدل ترسبه: ذوبان المذاب ترس ب المذاب 6
ويمكن تحضير المحلول فوق المشبع ب إاذابة كمي ة زائدة عن حد إ ال شباع من المذاب في كتلة ثابتة من المذيب بوساطة التسخين ويترك المحلول لتنخفض درجة حرارته في سكون دون تحريك. وتتوقف ذائبي ة المواد في مذيب معين على عدة عوامل منها: طبيعة المذاب والمذيب ودرجة الحرارة والضغط. أاول ا: طبيعة المذاب والمذيب: إ بال ضافة اإلى مدى التوافق بين قوى التجاذب بين دقائق المحلول مقارنة مع تلك الموجودة بين دقائق المذيب النقي والمذاب النقي هناك عوامل اأخرى ترتبط بطبيعة كل من المذيب والمذاب تؤثر في عملية إ ال ذابة منها الكتلة المولية للمذاب والتركيب الجزيئي للمذاب والمذيب. واإذا كان المذاب مادة اأيونية كال أملاح ف إان ذائبي تها تختلف من ملح ل آخر فذائبية AgCl تساوي 9.00 10-4 غم/ 100 غم ماء عند 20 س في حين ذائبية NaCl تساوي 36.00 غم/ 100 غم ماء عند درجة الحرارة نفسها ويعزى ذلك لقوة الرابطة ال أيونية في البلورة من جهة واأيونات الملح والمذيب من جهة اأخرى فهذه ال أملاح لا تذوب اإلا في المذيبات التي لها قدرة كافية على تشكيل روابط قوية مع تلك ال أيونات. اأما بالنسبة لذائبية الغازات في الماء ف إان الغازات غير القطبية مثل O 2 والغازات قليلة القطبية مثل NO تكون ذائبيتها قليلة جد ا بسبب ضعف قوة ترابط جزيئات المذيب بالمذاب وعلى الرغم من ذلك ف إان الكائنات الحي ة المائي ة ستموت دون هذه الكمي ة القليلة ومن ناحية اأخرى هنالك غازات ذائبيتها في الماء كبيرة جد ا مثل HCl ل أن ها تتفاعل مع الماء كال آتي: ف ك ر : على الرغم من اأن غاز ثاني اأكسيد الكربون غير قطبي اإلا اأن ذائبي ته في الماء اأعلى بكثير من N 2 O 2 و ذائبي ة HCl (g) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Cl- (aq) 7
ثانيا : درجة الحرارة: 8 يعتمد تاأثير درجة الحرارة على ذائبي ة المادة على حرارة المحلول. وللتعر ف اإلى تاأثير درجة الحرارة على ذائبي ة ال أملاح في الماء ن ف ذ الن شاط ال آتي: نشاط )4(: أاثر درجة الحرارة على ذائبي ة ال أملاح: المواد وال أدوات: KNO 3 وماء مقط ر واأنبوبا اختبار سعة 20 مل وكؤوس زجاجية وميزان حرارة نترات البوتاسيوم وميزان حس اس وورق ترشيح وق مع ترشيح وحامل اأنابيب وقضيب زجاجي. خطوات العمل: الملح 1 --خ ذ اأنبوب ي اختبار وضع في كل منها 10 غم ماء مقط ر. 2 --حض ر كاأسين زجاجيين كحم ام مائي في اأحدهما ثلج مجروش مع الماء وال آخر ماء بدرجة حرارة الغرفة. 3 --ضع كل اأنبوب في كاأس من الكؤوس وانتظر حتى تتساوى درجة حرارة الماء في ال أنبوب مع درجة حرارة الماء في الكاأس وابداأ ب إاضافة نترات البوتاسيوم اإلى ال أنبوبين تدريجي ا مع التحريك بوساطة قضيب زجاجي حتى يصل كل محلول اإلى حالة إ ال شباع. 4- -رش ح كل محلول ناتج وز ن المحلول الراشح بوساطة الميزان الحس اس ماذا تلاحظ على الوزن مقارنة بوزن الماء الذي وضعته في ال أنبوبين قبل اإضافة الملح جد كمي ة الملح الذائبة. 5 --سج ل النتائج في الجدول ال آتي: نترات البوتاسيوم في 10 غم ماء نترات البوتاسيوم في 100 غم ماء كمي ة الملح الذائبة عند صفر) س( كمي ة الملح الذائبة عند درجة حرارة الغرفة لعل ك لاحظت من النشاط السابق اأن ذائبي ة نترات البوتاسيوم في الماء تزداد بزيادة درجة الحرارة وهذا ينطبق على كثير من ال أملاح والشكل )2-3( ال آتي يبي ن منحنيات الذائبي ة لعدد من ال أملاح في الماء عند درجات حرارة مختلفة.
الشكل )2-3(: منحنيات الذائبي ة لعدد من ال أملاح في الماء عند درجات حرارة مختلفة تقل ذائبي ة معظم الغازات في الماء بزيادة درجة الحرارة. مثال: بالاعتماد على الشكل )2-3( اأجب عن ال أسئلة ال آتية: 1 --اأي ال أملاح تقل ذائبي تها بزيادة درجة الحرارة 2 --اأي ال أملاح اأقل ذائبي ة عند 10 س 3 --كم غرام ا من كلوريد البوتاسيوم KCl يذوب في 200 غم ماء عند 80 س 4 --ماذا تعنى كل نقطة على المنحنى 5 --عي ن نقطة تمث ل محلول ا غير مشبع واأخرى تمث ل محلول ا فوق مشبع لملح كلوريد البوتاسيوم.KCl الحل: Ce 2 تقل ذائبي ته بزيادة درجة الحرارة وهذا (SO 4 ) 3 1 --تلاحظ من الشكل اأن ملح كبريتات السيريوم يعتمد على حرارة المحلول ف إاذا كانت حرارة المحلول الملحي المشبع مكتسبة )ماص ة( ف إان تسخين المحلول سيزيد من ذائبي ة الملح المذاب واإذا كانت مفقودة )طاردة( ف إان تسخينه سيقلل من ذائبي ة الملح المذاب..KClO 3 2 --تلاحظ من الشكل اأن الملح الذي له اأقل ذائبي ة عند 10 س هو ملح 9
3 --تلاحظ من منحنى ذائبية كلوريد البوتاسيوم عند درجة حرارة 80 س: يذوب تقريب ا 52 غم KCl في 100 غم ماء. يذوب س غم KCl في 200 غم ماء. اإذن س = 104 غم من KCl تذوب في 200 غم ماء. 4 --تعني كل نقطة على المنحنى اأن كل ملح وصل لحالة اإشباع عند تلك الدرجة من الحرارة وتختلف حالة إ ال شباع من درجة ل أخرى. 5 --لتعيين نقطة تمثل محلول ا غير مشبع ناأخذ اأي نقطة تقع تحت المنحنى لملح KCl فمثل ا: عند 50 س النقطة التي تقابل 20 غم تمث ل محلول ا غير مشبع للملح. ولتعيين نقطة فوق مشبع ناأخذها فوق المنحنى مثل النقطة المقابلة ل 50 غم تمثل محلول ا فوق مشبع. سؤال قام ثائر بخلط 75 غم من KCl في 200 غم ماء مقط ر عند 20 س ف إاذا علمت أان ذائبي ة KCl هي 34 غم/ 100 غم ماء عند درجة الحرارة نفسها: - 1 ما كم ية KCl الذائبة - 2 هل المحلول الناتج مشبع اأم غير مشبع - 3 ما مقدار الكمية المترس بة من KCl ثالث ا: الضغط: بشكل عام لا يؤثر الضغط على ذائبي ة المواد الصلبة والسائلة في المذيبات السائلة. ولكن بالنسبة للغازات ف إان ذائبي تها تزداد بزيادة ضغطها الجزئي الواقع على سطح المحلول ولربما لاحظت يوم ا عند فتحك عبو ة مشروب غازي تناثر المشروب خارج العبو ة. لماذا 10
)3.2(: الطرق الكمي ة للتعبير عن تركيز المحاليل :)Quantitative Ways of Expressing Concentration( تحرص الشركات والمصانع الغذائية والدوائية والمختبرات الطبي ة على استخدام المحاليل بتراكيز محد دة وللتعر ف اإلى مفهوم تركيز المحلول تاأمل الشكل )2-4( الذي يبي ن محاليل مائي ة KMnO 4 ثم اأجب عن الس ؤال الذي يليه: مختلفة لبيرمنغنات البوتاسيوم المحلول )1( المحلول )2( المحلول )3( الشكل )2-4(: محاليل مائية لبيرمنغنات البوتاسيوم رت ب المحاليل المبي نة في الشكل )2-4( السابق حسب التركيز وما المعيار الذي استندت اإليه تبي ن لك من خلال مناقشة الس ؤال السابق اأن ه يمكن تصنيف المحاليل من حيث التركيز بطريقة وصفي ة من خلال اللون ولكن هل يمكن تحديد كمي ة المذاب بدقة يشير مصطلح التركيز اإلى العلاقة الكمي ة بين المذاب والمذيب في المحلول وهناك طرق مختلفة للتعبير عن التركيز منها النسبة المئوية للمذاب والمولارية. أاول ا: النسبة المئوية للمذاب Concentration( :)Percent يمثل الشكل )2-5( محاليل متنو عة مكتوب عليها تراكيز بنسب مئوية مختلفة. ماذا تعني لك هذه النسب الشكل )2-5(: محاليل بتراكيز متنو عة 11
تعب ر هذه النسب المئوية عن نسبة المذاب اإلى المذيب في المحلول ف إاذا كانت كمي ة المذاب والمذيب بوحدة الكتلة يسمى التركيز النسبة المئوية الكتلية Percent(.)Mass ويمكن اإيجادها من العلاقة الرياضي ة ال آتية: النسبة المئوية الكتلية للمذاب = )كتلة المذاب كتلة المحلول( 100 % حيث اإن كتلة المحلول = كتلة المذاب + كتلة المذيب وعند التعبير عن تركيز محاليل السوائل في السوائل يفضل استخدام النسبة المئوية الحجمية للمذاب. ويمكن اإيجادها من العلاقة الرياضي ة ال آتية: النسبة المئوية الحجمية للمذاب = ( حجم المذاب حجم المحلول( % 100 3 1 لتر= 1000 سم = 1000 مل. مثال) 1 (: ي ستخدم محلول هيبوكلوريت الصوديوم NaOCl في اإزالة البقع عن الملابس وفي تبييض األياف لب الخشب المستخدم في صناعة الورق ف إاذا احتوى محلول كتلته 200 غم على 30 غم من هيبوكلوريت الصوديوم. احسب النسبة المئوية الكتلية لهيبوكلوريت الصوديوم في المحلول. الحل: النسبة المئوية الكتلية = )كتلة المذاب كتلة المحلول( 100 % اإذن النسبة المئوية الكتلية لهيبوكلوريت الصوديوم = ( 30 غم 200 NaOCl غم ) 100 % = 15 % 12 H 2 سائل لا لون له ي ستخدم محلوله مطهر ا وفي قصر O 2 مثال) 2 (: فوق اأكسيد الهيدروجين األوان المواد الحس اسة كالشعر والريش والقطن وي ستخدم اأيض ا في تنظيف الصور الزيتية القديمة. ف إاذا تم تحضير محلول مائي من فوق اأكسيد الهيدروجين تركيزه % 3 بالحجم. فما حجم فوق اأكسيد الهيدروجين الموجود في 400 مل من هذا المحلول الحل: النسبة المئوية الحجمية للمذاب = )حجم المذاب حجم المحلول( %100 % 100 )400 H 2 O 2 = % 3 )حجم اإذن حجم H O الموجود في 400 مل من هذا المحلول = 12 مل. 2 2
وهناك طريقة أاخرى للتعبير عن النسبة المئوية لتركيز المحاليل تتمثل بنسبة كتلة المذاب إالى حجم المحلول ومثال ذلك: إاذابة كلوريد الصوديوم الص لب في حجم معي ن من الماء. مثال )3(: ي ستخدم محلول سك ر الجلوكوز في المشافي بتركيز % 5 )غم/سم ( 3 كم غرام ا من سك ر الجلوكوز يلزم لتحضير 1.5 لتر من هذا المحلول الحل: النسبة المئوية )كتلة/ حجم( = ( كتلة المذاب حجم المحلول( 100 % = % 5 )كتلة سك ر الجلوكوز 1500 ( 100 % اإذن كتلة سك ر الجلوكوز اللازمة = 75 غم. اإذا كانت كمي ة المذاب في المحلول صغيرة جد ا فيمكن التعبير عن تركيزه بنسبة جزء من مليون )ppm( والتي تعبر عن كمي ة المذاب مثل ا بالمليغرام لكل لتر من المحلول )ملغم/لتر(. اأو بنسبة جزء من بليون )ppb( والتي تعبر عن كمي ة المذاب بالملغرام/ م 3 من المحلول. وت ستخدم هذه الطريقة في القياسات الدقيقة خاصة في مصانع ال أدوية وتركيز المبيدات الحشرية والعشبية في ال أنسجة الحي ة وتركيز ال أيونات المعدني ة في الماء والشكل )2-6( يوض ح تركيز ال أيونات في مياه الشرب. فعلى سبيل المثال نلاحظ اأن تركيز اأيونات الفلوريد يساوي 0.2 ppm وهذا يعني اأن كل لتر من المحلول يحتوي على 0.2 ملغم. الشكل )2-6(: تركيز ال أيونات في مياه الشرب 13 C 3 مادة كيميائية عديمة اللون والرائحة H 8 O 3 سؤال ي ع د الجليسرين ويمتاز بخواص طبيعية تجعل منه مادة مهمة في صناعة مواد التجميل. ما النسبة المئوية الكتلية والحجمية للجليسرين في محلول يحتوي على 10 سم 3 جليسرين مذاب في 250 غم ماء علم ا اأن كثافة الجليسرين تساوي 1.26 غم/سم 3 وكثافة الماء تساوي 1 غم/سم. 3
ثاني ا: المولارية )م( :)Molarity(M(( تعلم اأن هناك كثير ا من التفاعلات لا تتم اإلا في وسط مائي وحيث اإن المعادلة الكيميائية تحدث بنسب مولية ثابتة لذا كان لابد من اإيجاد تعبير للتركيز يرتبط بعدد المولات فلجاأ الكيميائيون اإلى مصطلح التركيز المولاري )م( والذي يساوي عدد مولات المذاب في لتر من المحلول. المولارية )مول/لتر( = عدد مولات المادة المذابة حجم المحلول )لتر( مثال: ي ستخدم هيدروكسيد الصوديوم NaOH في صناعة الصابون فعند تحضير محلول ب إاذابة 10 غم من هيدروكسيد الصوديوم في 630 مل من محلوله المائي. جد تركيز المحلول بالمولارية)م( علم ا اأن الكتلة المولية لهيدروكسيد الصوديوم = 40 غم/مول. الحل: المولارية)مول/لتر( = عدد مولات المادة المذابة حجم المحلول )لتر( عدد المولات = الكتلة الكتلة المولية = 10 غم NaOH 40 غم/مول. = 0.25 مول. التركيز = 0.25 مول NaOH 0.63 لتر = 0.39 مول/لتر. سؤال ي سم ى المحلول المائي للفورمالدهيد )HCOH( بالفورمالين اإذ ي ستخدم المحلول المخف ف منه في حفظ العينات البيولوجية. احسب حجم محلول فورمالين تركيزه 0.1 مول/لتر يحتوي على 6 غم من الفورمالدهيد. :)4.2( التخفيف :)Dilution( يلجاأ بائع العطور اإلى اإضافة مذيبات اآمنة مثل الزيوت اأو الكحول ال إ يثيلي لعطوره المرك زة وفي منازلنا نخف ف كثير ا من العصائر ب إاضافة الماء اإليها بهدف الحصول على محاليل اأقل تركيز ا وذات استخدام عملي ومقبول. وللتعر ف اإلى مبداأ التخفيف ن ف ذ الن شاط ال آتي: 14
نشاط )5(: تخفيف المحلول: المواد وال أدوات: سك ر المائدة وماء مقط ر وميزان حس اس ودورق حجمي سعة 100 مل وقضيب زجاجي ومخبار مدر ج سعة 100 مل وكاأس زجاجي سعة 400 مل. خطوات العمل: 1 --ز ن 10 غم سك ر باستخدام ميزان حس اس. 2 --اأضف 10 غم سك ر اإلى الدورق الحجمي سعة 100 مل واأضف كمية من الماء المقط ر ثم حر ك المزيج جيد ا حتى يذوب الس ك ر واستمر ب إاضافة الماء المقط ر مع التحريك حتى إ ال شارة المبي نة على عنق الدورق. - 3 اسكب المحلول الذي حض ر ت ه في كاأس ثم باستخدام مخبار مدرج ضع 50 مل ماء مقط ر اإلى المحلول السابق. ال أسئلة: 1- ما العلاقة بين عدد مولات المذاب قبل اإضافة الماء وبعد اإضافته 2- اأي المحلولين اأقل تركيز ا 3- قارن بين تركيز المحلول بالمولارية في الحالتين. 4- اشتق العلاقة بين تركيز المحلول المرك ز والمخف ف. نستنتج من الن شاط السابق اأن عدد مولات المذاب يبقى ثابت ا في المحلول المرك ز والمخف ف والاختلاف الوحيد بينهما هو زيادة كم ية المذيب في المحلول. عند تخفيف المحاليل الحمضي ة المرك زة نضيف الحمض تدريجي ا اإلى الماء وي حذ ر من اإضافة الماء اإلى الحمض ل أن الحرارة الناتجة عن الاذابة تكفي لغليان المحلول الحمضي الناتج ما يؤدي اإلى فورانه وتناثره خارج إ ال ناء المستخدم للتخفيف. 15
مثال: اإذا كان لدينا محلول من هيدروكسيد الصوديوم NaOH تركيزه 4 مول/لتر اأخذت منه كم ية حجمها 500 سم 3 واأضيف اإليها كم ية من الماء حتى اأصبح تركيزه الجديد 1 مول/لتر احسب حجم الماء المضاف. الحل: عدد مولات المذاب قبل التخفيف = عدد مولات المذاب بعد التخفيف ت 1 ح = 1 ت 2 ح 2 حيث ت : تركيز المحلول المرك ز. ت : تركيز المحلول المخف ف. 2 1 : 2 حجم المحلول المخف ف. 1 ح : حجم المحلول المرك ز. ح 2 ح = حجم الماء المضاف + حجم المحلول المركز. لاحظ تماثل الوحدات المستخدمة على جانبي المساواة. 3 4 مول/لتر 500 سم = 3 1 مول/لتر 500( + س( سم = 2000 500 + س س= - 2000 500 = 1500 سم = 3 1.5 لتر سؤال معظم ال أحماض المتوافرة في المختبرات الجامعية والمدرسية تكون مرك زة ف إاذا علمت اأن حمض الهيدروكلوريك HCl يوجد بتركيز %32 بالكتلة وكثافته 1.18 غم/ سم 3 واأردنا تخفيف كمي ة من هذا المحلول للحصول على محلول حجمه 250 مل بتركيز 1 مول/لتر. بي ن بالخطوات ال آلية الواجب اتباعها لمعرفة الحجم المطلوب اأخذه من الحمض المركز. )5.2(: الخواص الجامعة للمحاليل غير ال أيونية Properties( :)Colligative اإذا سمعت النشرة الجو ية في اأحد اأيام الشتاء الباردة وعلم ت اأن هناك حالة انجماد شديدة واأن درجة الحرارة ستكون دون الصفر المئوي فكيف يمكنك حماية سيارتك من خطر تجمد الماء فيها اإضافة مادة مانعة للتجمد اإلى الماء في مبر د )راديتر( سيارة رش الملح على الطرق لمنع التجمد 16
قد تبدو الظواهر التي تعبر عنها الصورتان اأعلاه ماألوفة في المناطق الباردة جد ا ورغم تكلفة المواد المستخدمة واأضرارها البيئية اإلا اأن ها مهمة للتقليل من اأخطار تجمد الماء. وقد تعلم ت سابق ا اأن لكل مادة نقي ة خواص فيزيائية محد دة كدرجة التجمد ودرجة الغليان فهل تتغير هذه الخواص ب إاضافة مواد ذائبة وهل يؤثر تركيز المحلول على مقدار التغيير لقد وجد عمليا اأن المحاليل المائية تتجمد على درجة حرارة اأقل من الصفر وتغلي على درجة حرارة اأعلى من درجة غليان الماء المقط ر ما يدل على اأن المادة المضافة عملت على خفض درجة تجمد المحلول ورفع درجة غليانه واأن مقدار الانخفاض في درجة التجمد والارتفاع في درجة الغليان يعتمد على عدد دقائق المادة المذابة في المحلول وليس على خصائصها الكيميائية. ويعزى الارتفاع في درجة غليان المحلول اإلى اأن قوى التجاذب بين دقائق المذيب والمذاب ت قل ل من عدد جزيئات المذيب المتبخرة من سطح المحلول وكلما استمر التبخر من المحلول ازداد تركيزه فترتفع درجة غليانه باستمرار كما يوضح الشكل )2-7( ال آتي: الشكل )2-7(: منحنى درجة الغليان للماء المقط ر ومحلول السك ر في الماء 17
18 أاختبر نفسي الس ؤال ال أول: اختر رمز إ ال جابة الصحيحة في كل مما ياأتي: 1 ما تركيز المحلول الناتج عن اإضافة 1.5 لتر من الماء اإلى محلول مائي حجمه 0.5 لتر وتركيزه 1 مول/لتر اأ( 0.25 مول/لتر ب( 0.5 مول/لتر ج( 1 مول/لتر د( 1.5 مول/لتر 2 علام يعتمد مقدار الانخفاض في درجة تجمد المحلول اأ( عدد دقائق المذاب. ب( نوع المذيب. ج( حجم المحلول. د( حجم المذيب. 3 اأي الخصائص ال آتية تزداد قيمتها للمحلول عند اإذابة مادة غير متطايرة في مذيب اأ( درجة الغليان. ب( درجة التجمد. ج( معدل التبخر. د( الضغط البخاري. 4 اأي من ال آتية يبقى ثابت ا عند تخفيف المحلول اأ( عدد مولات المذاب. ب( عدد مولات المذيب. ج( كتلة المحلول د( حجم المحلول. 5 ما المحلول المشبع اأ( محلول يمكنه استيعاب كمي ة اإضافية من المذاب عند الظروف نفسها. ب( محلول يحتوي على كمي ة من المذاب اأكثر مما يلزم إ لل شباع عند الظروف نفسها. ج( مخلوط غير متجانس. د( محلولفيحالة اتزان ديناميكي ولايستطيع استيعابكمي ة اإضافيةمن المذابعند الظروفنفسها. الس ؤال الثاني: وض ح المقصود بكل من: المولارية وحرارة المحلول. الس ؤال الثالث: احسب مولارية محلول ناتج من اإضافة 0.5 لتر من محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه 0.5 مول/لتر اإلى محلول من المادة نفسها حجمه 0.25 لتر وتركيزه 0.2 مول/لتر. الس ؤال الرابع: علل ال آتية: 1 CH 3 في الماء. CH 2 يذوب الكحول إ ال يثيلي OH 2 عند فتح غطاء اإحدى عبوات المشروبات الغازية نلاحظ انطلاق فقاعات من الغاز.
1 اختبار الفترة الثانية الس ؤال ال أول: اختر رمز إ ال جابة الصحيحة في كل مما ياأتي: 1 اأي المحاليل ال آتية لها اأعلى تركيز 2 3 2 ما التركيز الذي وحدة قياسه مل/ لتر اأ( الكثافة. ب( الذائبية. ج( المولارية. د( النسبة المئوية الحجمية. 3 ما حجم الماء اللازم اإضافته اإلى محلول حمض الهيدروكلوريك الذي حجمه 40 مل وتركيزه 0.6 مول/لتر ليصبح تركيزه 0.1 مول/لتر اأ( 60 مل. ب( 160 مل. ج( 200 مل. د( 240 مل. 4 ما ظروف الضغط ودرجة الحرارة التي تزيد من ذائبي ة الغازات في الماء ب( خفض الضغط ودرجة الحرارة. اأ( زيادة الضغط ودرجة الحرارة. د( خفض الضغط وزيادة درجة الحرارة. ج( زيادة الضغط وخفض درجة الحرارة. الس ؤال الثاني: ما المقصود بكل من ال آتية: الذائبي ة وتركيز المحلول. الس ؤال الثالث: احسب التركيز المولاري لمحلول حمض الفوسفوريك تركيزه بالنسبة المئوية الكتلية تساوي % 85 وحجمه لتر واحد علم ا اأن كثافة المحلول تساوي 1.7 غم/مل. الس ؤال الرابع: كم مل من المذيب يجب اإضافتها اإلى 0.69 لتر من محلول تركيزه 2.4 مول/لتر للوصول اإلى تركيز مقداره 0.5 مول /لتر الس ؤال الخامس: عل ل ما يلي: 1 عند اإضافة مادة غير متطايرة وغير متاأينة اإلى الماء يحدث ارتفاع في درجة غليان المحلول. CCl 4 ولا يذوب في الماء. I 2 في رابع كلوريد الكربون 2 يذوب اليود 19