ملخص الكيمياء تانية ثانوي، الترم الأول الضغط الكلي والضغط الجزئي

أهداف التعلم

1. تعريف الضغط الكلي والضغط الجزئي وتوضيح الفرق بينهما.
2. استيعاب قانون دالتون للضغوط الجزئية وتطبيقه على مخاليط الغازات.
3. حساب الكسر المولي (mole fraction) واستخدامه لتحديد الضغط الجزئي لكل مكوّن.
4. ربط الضغط الجزئي بالحجم وكمية المادة عند ثبات درجة الحرارة.
5. حساب الكتلة الجزيئية المتوسطة النسبية لمخلوط غازي.
6. تفسير ظاهرة جمع الغاز فوق الماء وحساب ضغطه الجزئي باستخدام ضغط البخار.

---

المصطلحات والتعريفات الكيميائية

---

التفاعلات والمعادلات الكيميائية

قانون دالتون للضغوط الجزئية

P = P₁ + P₂ + P₃ + …

نوع القانون: قانون فيزيائي للغازات.
الشروط: حجم ثابت، درجة حرارة ثابتة، الغازات غير متفاعلة.
الملاحظة: كل غاز يحتفظ بضغطه الجزئي الخاص ويساهم في الضغط الكلي.

تعريف الكسر المولي

x_A = n_A ÷ (n_A + n_B + …)

حيث: n_A عدد مولات الغاز A، n_B عدد مولات الغاز B، …

علاقة الضغط الجزئي بالكسر المولي

P_A = P × x_A

الملاحظة: كل غاز يساهم في الضغط الكلي بنسبة كسره المولي.

علاقة الضغط الجزئي بالحجم وكمية المادة (ثابت T)

• عند ثابت T وحجم V:

P_A / P_B = n_A / n_B

• عند ثابت T وضغط P:

V_A / V_B = n_A / n_B

الكتلة الجزيئية المتوسطة النسبية

M̅ = Σ (M_i × x_i)

حيث: M_i الكتلة الجزيئية النسبية للغاز i، x_i كسره المولي.

الضغط الجزئي للغاز المجمّع فوق الماء

P_A = P_atm − P_vapour

الملاحظة: عندما يتساوى مستوى الماء داخل وخارج الوعاء، يصبح الضغط الكلي للغاز المجمّع مساوياً للضغط الجوي.

---

الخواص والتركيب (الموضوع الأول)

1. الضغط الكلي يعتمد على عدد الجسيمات الكلية في الخليط وليس على حجم الجزيئات؛ فكل جزيء يضيف صدمة إلى جدران الوعاء.
2. الضغط الجزئي لكل غاز يتناسب طرديًا مع كسره المولي؛ كلما زاد نسبة المول للغاز زاد ضغطه الجزئي.
3. الكسر المولي هو مقياس نسبي يوضح مساهمة كل غاز في الخليط، ويُستعمل لحساب الخصائص المتوسطة مثل الكتلة الجزيئية المتوسطة.
4. الضغط الجزئي للغاز فوق الماء يُستنتج بطرح ضغط بخار الماء من الضغط الجوي، وهو مهم في تجارب جمع الغازات في المختبر.
5. الضغط الجوي يُعد مرجعًا ثابتًا في معظم التجارب المفتوحة، ويُقاس عادةً بـ 1.0×10⁵ باسكال عند مستوى سطح البحر.

---

التطبيقات والاستخدامات (الموضوع الثاني)

---

جدول مقارنة

---

مسائل محلولة

مسألة 1

المعطيات: وعاء سعة 6.0 L يحتوي على غاز الأكسجين عند ضغط 2.5 × 10⁵ Pa، وعاء سعة 4.0 L يحتوي على غاز الهيدروجين عند ضغط 1.5 × 10⁵ Pa. درجة الحرارة ثابتة. يُفتح الصمام بين الوعائين لتتساوى الضغوط. احسب الضغط النهائي بعد خلط الغازين.

الحل:

1. عدد مولات كل غاز يُعطى بالعلاقة n = P V ÷ (R T). بما أن R T ثابتان للغتين، يمكن مقارنة n مباشرةً بـ P V.
2. n_O₂ ∝ P₁ V₁ = 2.5 × 10⁵ Pa × 6.0 L = 1.5 × 10⁶ Pa·L.
3. n_H₂ ∝ P₂ V₂ = 1.5 × 10⁵ Pa × 4.0 L = 6.0 × 10⁵ Pa·L.
4. مجموع n_total ∝ 1.5 × 10⁶ + 6.0 × 10⁵ = 2.1 × 10⁶ Pa·L.
5. الحجم الكلي V_total = 6.0 L + 4.0 L = 10.0 L.
6. الضغط النهائي P_f = (P₁ V₁ + P₂ V₂) ÷ V_total = (2.5 × 10⁵ Pa × 6.0 L + 1.5 × 10⁵ Pa × 4.0 L) ÷ 10.0 L = 2.1 × 10⁵ Pa.

النتيجة: الضغط النهائي بعد الخلط هو 2.1 × 10⁵ Pa.

مسألة 2

المعطيات: يُجمع غاز فوق ماء في مختبر. الضغط الجوي المسجل هو 1.0 × 10⁵ Pa، وضغط بخار الماء عند درجة الحرارة المعطاة هو 2.3 × 10³ Pa. احسب الضغط الجزئي للغاز النقي.

الحل: باستخدام معادلة الضغط الجزئي للغاز فوق الماء:

P_gas = P_atm − P_vapour

P_gas = 1.0 × 10⁵ Pa − 2.3 × 10³ Pa = 9.77 × 10⁴ Pa

النتيجة: الضغط الجزئي للغاز هو 9.77 × 10⁴ Pa.

---

تنبيهات الامتحان (أخطاء شائعة)

1. خلط بين الضغط الكلي والضغط الجزئي – لا يجوز اعتبار الضغط الجزئي مساويًا للضغط الكلي؛ يجب ضرب الضغط الكلي في الكسر المولي.
2. إهمال ضغط بخار الماء عند جمع الغاز فوق ماء – يؤدي إلى حساب ضغط غاز أعلى من الواقع.
3. الاعتماد على حجم الجزيء لتحديد الضغط – الضغط يعتمد على عدد الجسيمات وليس على حجم الجزيء.
4. استخدام معادلة PV = nRT دون توحيد الوحدات – يجب تحويل اللترات إلى متر مكعب (1 L = 1 × 10⁻³ m³) قبل الحساب.

---

قائمة المراجعة (Checklist)

• [ ] تعريف الضغط الكلي والضغط الجزئي بدقة.
• [ ] كتابة قانون دالتون بصيغة P = Σ P_i.
• [ ] حساب الكسر المولي لأي مكوّن في مخلوط غازي.
• [ ] استعمال علاقة P_i = P × x_i لحساب الضغوط الجزئية.
• [ ] توضيح علاقة الضغط الجزئي بالكمية (P_i / P_j = n_i / n_j) عند ثابت T وV.
• [ ] توضيح علاقة الحجم بالكمية (V_i / V_j = n_i / n_j) عند ثابت T وP.
• [ ] حساب الكتلة الجزيئية المتوسطة باستخدام Σ (M_i × x_i).
• [ ] تطبيق معادلة الضغط فوق الماء (P_gas = P_atm − P_vapour).
• [ ] حل مسألة عددية تشمل خلط غازين في حاويتين مختلفتين.
• [ ] حل مسألة جمع غاز فوق ماء مع معرفة ضغط البخار.
• [ ] مراجعة الوحدات: باسكال (Pa) للضغط، لتر (L) أو متر مكعب (m³) للحجم، مول (mol) للكمية.
• [ ] التأكد من عدم خلط القيم العددية في الصيغ (مثلاً، عدم كتابة 2.5 × 10⁵ Pa كـ 2.5 × 10⁶ Pa).

---

جميع المعادلات دفعة واحدة

P = P₁ + P₂ + P₃ + …
x_A = n_A ÷ (n_A + n_B + …)
P_A = P × x_A
P_A / P_B = n_A / n_B          (ثابت T وV)
V_A / V_B = n_A / n_B          (ثابت T وP)
M̅ = Σ (M_i × x_i)
P_gas = P_atm − P_vapour

---

بالتوفيق في امتحاناتك!