قانون النسب المتبادلة

قانون النسب المتبادلة  

عند احتراق ( 1g) من الهيدروجين في الهواء تكون (9g) من بخار الماء (H2O) .

وعند احتراق (32g) من الكبريت في الهواء تكون (80g) من So3  .

وعند اتحاد (32g) من الكبريت بالهيدروجين تكون (34g) من غاز H2S

بين كيف تتفق هذة النتائج مع قانون النسب المتبادلة  اذا اعتبرنا ان الكتلة الثابتة هي ( 1- الاوكسجين   2- الكبريت     3- الهيدروجين  )

الحل : قبل الشروع في الحل لا بد من التاكد من ثلاثة نقاط واجب توفرها في المسألة

1-      وجود كتلة معينة من عنصر تتحد مع عنصرين مختلفين   2- وجود المعادلة الدليلية والتي تربط العنصرين المختلفين 

3-      معرفة النسبة بين كتلتي العنصرين المختلفين او نسبهم المئوية

لو تمعنا النظر في المسالة فانة

1-       يمكن اعتبار ان الاوكسجين هو الكتلة الثابتة التي تتحد مع عنصرين مختلفين هما ( الهيدروجين والكبريت) بشرط توحيد الكتلة

2-       يمكن اعتبار ان الهيدروجين هو الكتلة الثابتة التي تتحد مع عنصرين مختلفين هما (الاوكسجين والكبريت) وبشرط توحيد الكتلة

3-      يمكن اعتبار ان الكبريت هو الكتلة الثابتة التي تتحد مع عنصرين مختلفين هما ( الهيدروجين والاوكسجين ) وهنا الكتلة هي (32g)

اذا للطالب حق الاختيار في تعيين الكتلة الثابتة والعناصر المختلفة والمعادلة الدليلية بشرط ان ينتهي بان التفاعل يخضع الى قانون النسب المتبادلة

OO

OO

في جميع الحالات وهنا سنحاول الحل بالطرق الثلاث لنعرف هل يمكن ان ناتي بنتائج تثبت ان التفاعل يخضع الى قانون النسب المتبادلة

1-      اعتبار ان الاوكسجين هو الكتلة الثابتة

9g

H                       H 2 O            [H = 1      ,       O = 8]                                                                                                               

لاحظ في المعادلة الاولى والثانية ان كتلة الاوكسجين(8 غرام ) المتحدة مع الهيدروجين

تختلف عن كتلة الاوكسجين(48 غرام ) المتحدة مع الكبريت وهنا لا بد من توحيد الكتلة

80g

S                    SO3               [S = 32      ,       O = 48]                                                                                                           

5.33                      8

نختار احدى المعادلتين ولتكن المعادلة الاولى لنعرف ما هي ا لكمية اللازمة من الكبربت

لانتاج  8) )غرام من الاوكسجين وتعتمد طريقة اجراء النسبة والتناسب

S     +      H                    H2S         [  H = 2     ,    S  = 32 ]                                                                                                                    

                                                                         قانون حفظ الكتلة                                       32g                                   34

S               O       

3 2                 48     

      X                   8

X = 32 X 8/ 48 = 5.333

   من 1 و 2  = = 0.1875                                                                                                                     

=   = 0.0625                                                                                                                                  من معادلة 3

لاحظ ان ان النتيجة الاولى ثلاث اضعاف النتيجة الثانية وبما ان النسبة في المعادلتين هي من مضاعفات النسبة في المعادلة 3 اذا التفاعل حسب قانون النسب المتبادلة      0.1875/0.0625 = 3

2-      اعتبار ان الهيدروجين هو الكتلة الثابتة

نعود الى المعادلات اعلاة ونلاحظ ان المعادلة (1و3 ) هي التي تمثل اتحاد كتلة من عنصر الهيدروجين مع كتل من العناصر المختلفة ونلاحظ ان الهيدروجين يتحد ب ( 1 غرام مع الاوكسجين و ب  2 غرام مع الكبريت ) ولتوحيد الكتلة نستخدم المعادلة الثالثة

يسلتزم 32 غرام من الكبريت لتكافئ 2 غرام من الهيدروجين  اذا يستلم 16 غرام من الكبريت لتكافئ 1 غرام من الهيدروجين

S                          H                                        

32                          2                            X =  = 16      من الكبريت

X                            1

ملاحظة المعادلة الدليلية فقط نستفاد منها باستخراج النسبة بين العنصرين المختلفين فمن معادلة (2) نجد النسبة

= 5.333/8 = 0.6666

من معادلة  ( 1 و3 )  نقسم كتلة الكبريت الجديدة  الى كتلة الاوكسجين من معادلة 1

S/O = 16/ 8= 2                   

لاحظ ايضا ان النتيجة الثانية هي ثلاثة اضعاف النتيجة الاولى ويمكن اثبات ذلك

2/0.6666 = 3                        

3-      اعتبار الكبريت هو الكتلة الثابتة

عند العودة للمعادلات

 نجد في معادلة 2 ان 32 غرام من الكبريت تكافئ 48 غرام من الاوكسجين                                                                نجد في معادلة 3 ان 32 غرام من الكبريت تكافئ  2 غرام من الهيدروجين   اذا الكتلة ثابتة لا تحتاج الى تحويل                                                              نجد معادلة  1 هي المعادلة الدليلية التي تربط الهيدروجين بالاوكسجين ومنها نستخرج نسبة الهيدروجين الى الاوكسجين

من معادلة ( 2 و 3 )

H/O = 2/48 = 0.041                

من معادلة (1)

H/O = 1/8= 0.125                         

لا حظ ايضا ان النتيجة الثانية اكبر من النتيجة الاولى بثلاث مرات ويمكن اثبات ذلك كالتالي

0.125/0.014 = 3                          

ويمكن تعميم الفكرة على المثال التالي فلو كانت لدينا ثلاث معادلات كالتالي

X    +    Y               XY                                                                                                                                         

X    +   Z                XZ                                                                                                                                        

Z   +    Y                ZY                                                                                                                                         

حاول الان ان تتخذ معادلتين تعتبر فيها عنصر ثابت الكتلة ستجد ان المعادلة الغير مختارة هي المعادلة الدليلية

اذايمكن اجمال القول ان فهم القانون سيتيح لك الفرصة في التعرف على خفاياة

مسألة:

 عند احتراق مركبات النتروجين احتراق غير تام ينتج غاز احادي اوكسيد النتروجين .

وعند اتحاد النتروجين بالهيدروجين تحت ضغط عالي تنتج الامونيا

وعند اتحاد الهيدروجين بالاوكسجين بفعل شرارة كهربائية يتكون الماء  بين كيف ان النتائج تنطبق وقانون النسب المتبادلة

(ا لكتلة الذرية   للهيدروجين = 1      للاوكسجين = 16     والنتروجين = 14   )  تقريبا

N   +   O                NO                                                                                                                                                        

14        16                 30                                                                                                                                                        

N   +   H                  NH₃                                                                                                                                                                                                                              

14       1                    17                                                                                                                                                     

O

 

H₂                         H₂O                                                                                                                                                               

2         16        18                                                                                                                                                                

الحل : كما قلنا سابقا انة لابد من توفر الشروط الثلاثة لكي تنطبق النتائج على القانون وهنا سوف نبدا

1-      اعتبار النتروجين هو الكتلة الثابتة

وبما ان الكتلة في المعادلتين الاولى والثانية  نفسها لا تحتاج الى توحيد لذلك سوف يكون التطبيق مباشر بدون تحويلات

وسوف نعتبر المعادلة الثالثة هي المعادلة الدليلية  وستتم المقارنة بين عنصري الهيدروجين والاوكسجين

من معادلة 1 و 2  فان            0.0625 H/O  = 1/16 =

من معادلة 3 فان                   H/O  = 2/16 = 0.125      لاحظ ان القيمة الثانية هي من مضاعفات القيمة الاولى

2-      اعتبار الاوكسجين هو الكتلة الثابتة

حيث يتحد الاوكسجين بنفس الكتلة  في المعادلتين  1 و 3  مع عنصرين مختلفين هما النتروجين والهيدروجين لذلك فان المعادلة الثانية هي المعادلة الدليلية التي تربط الهيدروجين بالنتروجين

من معادلة 1 و3      N/H = 14/2 = 7                     

منمعادلة 2      N/H  = 14/1 = 14                                     كذلك القيمة الثانية من مضاعفات القيمة الاولى

3-      اعتبار الهيدروجين هو الكتلة الثابتة ( تمرين )

س – احترق 3.909 g   من البوتاسيوم في غاز الكلور فتكون  7.454g   من كلوريد البوتاسيوم

     وعند تفاعل 1.955 g  من البوتاسيوم مع اليود تكون 8.301g  من يوديد البوتاسيوم

    وعند امرار 11.819g  من غاز الكلور في محلول يوديد البوتاسيوم تحرر 42.306 g  من اليود

بين كيف تتفق هذة النتائج مع قانون النسب المتبادلة

الحل : من خلال قراءة السؤال نرى انة هناك ثلاثة تجارب اجريت تربط ثلاث من العناصر وهي البوتاسيوم والكلور واليود

المعادلة الاولى تربط بين البوتاسيوم والكلور  والمعادلة الثانية تربط بين البوتاسيوم واليود والمعادلة الثالثة بين الكلور واليود

وكما قلنا سابقا انة هناك ثلاثة خيارات لاجراء التاكد من مطابقة التجارب الى قانون النسب المتبادلة وهي اما اعتبار البوتاسيوم هو الكتلة الثابتة او اعتبار الكلور هو الكتلة او اعتبار اليود هو الكتلة الثابتة  ويجب ان تكون النتيجة في الحالات الثلاثة متطابقة لذلك سناخذ حالتين وسنترك الحالة الثالثة للتمرين