ملخص الكيمياء تانية ثانوي، الترم الأول خصائص المحاليل

أهداف التعلم

1. فهم مفهوم الذوبان وتحديد العوامل التي تؤثر على ذوبان المادة في مذيب.
2. تمييز بين الأنواع المختلفة للذوبان (الذوبانية، القابلية للذوبان، إعادة التبلور).
3. تطبيق مفهوم القطبية في تفسير ذوبان الجزيئات القطبية وغير القطبية.
4. حساب تركيز المحاليل باستخدام النسبة المئوية الكتلية، المولارية، والمولالية.
5. استخدام قانون هنري لتفسير ذوبان الغازات تحت ضغط مختلف.
6. تحليل منحنى الذوبانية وفهم تأثير درجة الحرارة على كمية المذاب القابلة للذوبان.

---

المصطلحات والتعريفات الكيميائية

---

التفاعلات والمعادلات الكيميائية

1. ذوبان (Dissolution)

المذاب + المذيب → محلول

نوع التفاعل: اتحاد (تكوين محلول).
الشروط: وجود طاقة كافية (تحريك، حرارة) لتغلب على قوى التجاذب داخل المذاب والمذيب.
الملاحظة: يصبح المذاب موزعًا بشكل متجانس ولا يمكن تمييزه بالعين المجردة.

2. ذوبان البلورات الأيونية في ماء

NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

نوع التفاعل: تحلل أيوني.
الشروط: ماء قطبي، حرارة مناسبة.
الملاحظة: ينتج محلول شفاف، ولا يذوب البلورات الأيونية في مذيبات غير قطبية بسهولة.

3. ذوبان الجزيئات القطبية في مذيبات قطبية

CH₃OH(l) → CH₃OH(aq)

نوع التفاعل: اتحاد (ذوبان).
الشروط: وجود مذيب قطبي (مثل الماء).
الملاحظة: تتجاذب الشحنات الموجبة والسالبة بين المذاب والمذيب، مما يسهل الذوبان.

4. ذوبان الجزيئات غير القطبية في مذيبات غير قطبية

C₈H₁₈(l) → C₈H₁₈(aq)

نوع التفاعل: اتحاد (ذوبان).
الشروط: مذيب غير قطبي (مثل الهكسان).
الملاحظة: لا يحدث تفاعل ملحوظ مع المذيبات القطبية.

5. عدم ذوبان المواد المختلطة القطبية وغير القطبية

(مادة قطبية) + (مادة غير قطبية) ⇌ لا ذوبان ملحوظ

نوع التفاعل: عدم تفاعل (عدم ذوبان).
الشروط: اختلاف كبير في القطبية بين المذاب والمذيب.
الملاحظة: يبقى المذاب غير مذوب أو يتشكل طبقة منفصلة.

6. قانون هنري (Henry’s Law)

كمية الغاز المذوبة ∝ ضغط الغاز

نوع القانون: قانون فيزيائي للذوبان الغازي.
الشروط: درجة حرارة ثابتة، الغاز غير متفاعل كيميائيًا مع المذيب.
الملاحظة: عند زيادة الضغط يزداد مقدار الغاز المذاب؛ عند خفض الضغط يخرج الغاز (مثال: الفقاعات في المشروبات الغازية).

7. النسبة المئوية الكتلية

النسبة المئوية بالكتلة (%) = (كتلة المذاب (g) ÷ كتلة المحلول (g)) × 100

حيث:

• كتلة المذاب = كتلة المادة المذابة.
• كتلة المحلول = كتلة المذاب + كتلة المذيب.

مثال عددي: إذا ذُوب 2.0 g من NaOH في 23.0 g من الماء، فإن كتلة المحلول = 25.0 g، وبالتالي النسبة المئوية = (2.0 ÷ 25.0) × 100 = 8 %.

8. المولارية (Molarity)

المولارية (mol/L) = كمية المذاب (mol) ÷ حجم المحلول (L)

حيث:

• كمية المذاب تُحسب من الكتلة ÷ الكتلة المولية.
• حجم المحلول يُقاس باللتر.

9. المولالية (Molality)

المولالية (mol/kg) = كمية المذاب (mol) ÷ كتلة المذيب (kg)

مثال عددي (مستخرج من النص):

• كتلة NaOH = 2.0 g، الكتلة المولية NaOH = 40 g/mol → عدد المولات = 2.0 ÷ 40 = 0.050 mol.
• كتلة الماء = 23.0 g = 0.023 kg.
• المولالية = 0.050 ÷ 0.023 ≈ 2.2 mol/kg.

---

الخواص والتركيب (الموضوع الأول)

1. العلاقة بين القطبية والذوبان

   • الجزيئات القطبية تذوب بسهولة في مذيبات قطبية بسبب التجاذب الكهروستاتيكي بين الشحنات الجزئية.
   • الجزيئات غير القطبية تذوب بسهولة في مذيبات غير قطبية لأن قوى لندن (قوى التشتت) هي المسيطرة.
   • عندما يختلف قطبية المذاب عن قطبية المذيب، يقل احتمال الذوبان ويظهر فصل طبقي (مثل الماء والزيت).

2. منحنى الذوبانية

   • يوضح كيف تزداد الذوبانية عادةً مع ارتفاع درجة الحرارة للمواد الصلبة في مذيباتها.
   • يمكن استغلال هذا المنحنى في عمليات إعادة التبلور: تُذوب المادة عند درجة حرارة مرتفعة ثم تُبرَّد لتتبلور بلورات نقية.

3. قابلية الذوبان للغازات

   • وفقًا لقانون هنري، عند ثابت الحرارة، كمية الغاز المذوبة تتناسب طرديًا مع ضغط الغاز فوق السائل.
   • مثال عملي: في المشروبات الغازية، يُضغط CO₂ داخل الزجاجة؛ عند الفتح ينخفض الضغط، فتقل ذوبانية CO₂ وتظهر الفقاعات.

---

التطبيقات والاستخدامات (الموضوع الثاني)

1. المشروبات الغازية

   • تعتمد على ذوبان CO₂ تحت ضغط عالي داخل السائل. عند فتح الزجاجة، ينخفض الضغط → يقل ذوبان CO₂ → يخرج الغاز على شكل فقاعات (تطبيق مباشر لقانون هنري).

2. إعادة التبلور في الصناعة

   • تُستخدم لإنتاج بلورات نقية من مواد صلبة (مثل الأدوية) عبر تعديل درجة الحرارة لتغيير الذوبانية.

3. اختيار المذيبات في التحليل الكيميائي

   • لتذويب مادة معينة يُختار مذيب ذو قطبية مماثلة؛ مثال: ذوبان الأملاح في الماء لاستخدامها في التحليل الكمي.

4. تحديد الذوبانية في البيئة

   • معرفة ذوبانية الملوثات في مياه الجوف تساعد على تقييم خطر التلوث وانتشارها.

---

جدول مقارنة

---

مسائل محلولة

مسألة 1 – حساب المولالية (مستخرجة من النص)

المعطى: ذوب 2.0 g من NaOH (الكتلة المولية = 40 g/mol) في 23.0 g من الماء.

الحل:

1. عدد المولات = 2.0 g ÷ 40 g/mol = 0.050 mol.
2. كتلة الماء = 23.0 g = 0.023 kg.
3. المولالية = 0.050 mol ÷ 0.023 kg ≈ 2.2 mol/kg.

النتيجة: المولالية ≈ 2.2 mol/kg.

مسألة 2 – حساب النسبة المئوية الكتلية (مستخلصة من البيانات)

المعطى: نفس العينة السابقة (2.0 g NaOH مذوبة في 23.0 g ماء).

الحل:

1. كتلة المحلول = كتلة المذاب + كتلة المذيب = 2.0 g + 23.0 g = 25.0 g.
2. النسبة المئوية بالكتلة = (2.0 g ÷ 25.0 g) × 100 = 8 %.

النتيجة: النسبة المئوية للـ NaOH في المحلول = 8 %.

---

تنبيهات الامتحان (أخطاء شائعة)

1. خلط المولارية بالمولالية – المولارية تعتمد على حجم المحلول (L) بينما المولالية تعتمد على كتلة المذيب (kg).
2. إهمال تأثير القطبية – عند سؤال عن ذوبان مادة، يجب مراجعة ما إذا كان المذاب والمذيب متشابهين قطبيًا.
3. استخدام ضغط غير ثابت في قانون هنري – قانون هنري صالح فقط عندما تكون درجة الحرارة ثابتة.
4. حساب النسبة المئوية باستخدام كتلة المذيب فقط – يجب استخدام كتلة المحلول الكلية (مذاب + مذيب).

---

قائمة المراجعة

• [ ] تعريف الذوبان والتمييز بينه وبين الذوبانية.
• [ ] معرفة أمثلة على البلورات الأيونية ومذيبها المفضل.
• [ ] استيعاب مفهوم القطبية وتأثيره على ذوبان الجزيئات.
• [ ] قراءة وفهم منحنى الذوبانية وتفسير تأثير درجة الحرارة.
• [ ] حساب النسبة المئوية الكتلية من بيانات الكتلة.
• [ ] حساب المولارية من كمية المذاب وحجم المحلول.
• [ ] حساب المولالية من كمية المذاب وكتلة المذيب.
• [ ] تطبيق قانون هنري على مسألة غازية (مثال المشروبات الغازية).
• [ ] معرفة خطوات إعادة التبلور واستخدامها في تنقية المواد.
• [ ] تمييز بين المذيب والمذاب في مسائل الاختيار المتعدد.
• [ ] مراجعة الشروط اللازمة لتذوب البلورات الأيونية في مذيبات غير قطبية.
• [ ] تجنب الخلط بين الضغط والدرجة الحرارة في مسائل الغاز.

---

جميع المعادلات دفعة واحدة

الذوبان:          المذاب + المذيب → محلول
ذوبان البلورات الأيونية:  NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
قانون هنري:      كمية الغاز المذوبة ∝ ضغط الغاز
النسبة المئوية بالكتلة (%):  (كتلة المذاب ÷ كتلة المحلول) × 100
المولارية (mol/L):  كمية المذاب (mol) ÷ حجم المحلول (L)
المولالية (mol/kg): كمية المذاب (mol) ÷ كتلة المذيب (kg)

---

بالتوفيق في امتحاناتك!