قانون النسب الثابتة

قانون النسب الثابتة:    ان المسائل المتعلقة بهذا الموضوع في اكثر الاحيان تدور حول نفس المركب ولكن  باوزان مختلفة اي مجموعة من التجارب يتم فيها تحضير المركب ولكن في كل مرة يتم تحضير المركب بوزن مختلف والمطلوب اثبات ان النتائج تنطبق مع القانون وهنا لابد من معرفة ما هي العناصر المتحدة لتكوين المركب فان النسبة بين كتل تلك العناصر او النسبة بين نسبهم المئوية ثابتة لا تتغير في كل تجربة من التجارب المعدة لتحضير ذلك المركب لذلك في النهاية من كل التجارب  سنحصل على نتيجة واحدة فقط متساوية لكل الحالات والمثال التالي سيشرح هذا القانون

 سؤال : عند حرق 0.98 g  من المغنيسيوم  يتكون 1.62 g   من اوكسيد المغنيسيوم  وفي تجربة اخرى  احرق  1.12g  من المغنيسيوم فتكون 1.85g   من اوكسيدة  كيف تتطابق هذة النتائج مع قانون النسب الثابتة

الشرح : لاحظ كما قلنا سابقا ففي المثال المدرج اعلاة تجربتان اجريتا على المغنيسيوم  في التجربة الاولى احرق 0.98g   وفي التجربة الثانية   احرق   1.12g    من المغنيسيوم  وفي كلتا الحالتين تكون نفس المركب ولكن بكتل مختلفة  

في التجربة  

Mg                               MgO               O= MgO – Mg = 1.62 – 0.98 = 0.64                                                          1  

0.98 g                                  1.62g                                                                                                                                     

Mg                                 MgO             O = MgO – Mg = 1.85 – 1.12 = 0.73                                                            2

1.12g                                 1.85g                                                                                                                                                 

في التجربة الاولى    Mg                         O                                                                                                         

0.98  g                    0.64 g                                   Mg/O = 0.98/0.64 = 1.53                                                        

في التجربة الثانية            Mg                           O                                                                                                                      

1.12 g                          0.73 g                                    Mg/O = 1.12/0.73 = 1.53                                                        

لاحظ في كلتا التجربتين لم تتعير نسبة المغنيسيوم الى الاوكسجين حيث ان النسبة هي ( 1.53 ) على الرغم من الاختلاف في كمية التحضير لاوكسيد المغنيسيوم اذا من هذا نستخلص ان نسب الغناصر في المركبات ثابتة لا تتغيير مهما اختلفت طرق التحضير او كميات التحضير

مراجعة مختارة من الفصل:  تتظمن هذة المراجعة مجموعة من الاسئلة حول الفصل مع الشرح المفصل لفهم مفردات الفصل ( الصيغة الوضعية والصيغة الجزيئية للمركبات )

سؤال : مركب عضوي يحوي (%54.5 ) كاربون  و ( %9) هيدروجين والباقي اوكسجين جد صيغتة الجزيئية اذا علمت ان كتلتة المولية (88 g/mol) .

اولا سابين طريقة مبسطة لكتابة الصيغة الجزيئية  لمركب او مزيج معلومة النسب المئوية لعناصرة او كتل العناصر  وكذلك كتلتة المولية

ففي المثال اعلاة المركب العضوي يتكون من ثلاثة عناصر الكاربون ونسبتة معلومةوالهيدروجين ونسبتة معلومة والاوكسجين ونسبتة مجهولة يمكن معرفتها بالطريقة التالية

حيث ان النسبة المئوية لعناصر المركب يجب ان تكون %100   لذلك فان نسبة الاوكسجين

%100 - %54.5 - % 9  = %36.5                                                                              

هنا يمكن تطبيق القانون المباشر لحساب عدد ذرات كل عنصر في المركب من النسبة المئوية والكتلة المولية كالتالي

       عدد ذرات العنصر =   النسبة المئوية للعنصر  x   الكتلة المولية

                                            كتلة العنصر الذرية X   100

C = = 4                                                                                                                        

H =  = 8                                                                                                                        

O =   = 2                                                                                                                    

اذن الصيغة الجزيئية هي                                                         C₄ H₈O₂         ( CH3CH2CH2COOH)

        

الحل بطريقة اخرى : -

نتبع الخطوات التالية في الحل

1-      نحد د النسب المئوية للعناصر المكونة للمركب  فالكاربون نسبتة معلومة وكذلك الاوكسجين اما الاوكسجين فمجهولة وحيث ان النسبة المئوية للمركب ككل هي %100    لذلك فان نسبة الاوكسجين هي  %100 - %54.5 - %9  = %36.5                      

2-      نقسم النسبة المئوية لكل عنصر على الكتلة الذرية ( ايجاد نسبة العنصر )

C =   =4.541                                    9  =  H =                               2.281 =  O =

3-      نقسم كل قيمة مستخرجة على اصغر قيمة من القيم اعلاه وهي   2.281

C =   =2                                      4=H =                       1  =  O =

بعد ان استخرجنا نسب العنصر نقوم بكتابة الصيغة الوضعية للمركب حسب ما تم حسابة من عدد الذرات

الصيغة الوضعية ( ملاحظة رقم 1 كتب ام لم يكتب لا يؤثر)               C₂H₄O₁

بعد ان كتبنا الصيغة الوضعية نحسب الكتلة المولية للصيغة الوضعية كالتالي(2 X 12 + 4 X 1 + 16 = 44 )

ملاحظة مهمة يجب الانتباة الى الكتلة المولية المعطاة في السؤال لمن هي للصيغة الوضعية ام للصيغة الجزيئية  فان لم يحدد فمعناة انها للصيغة الجزيئية

4-      نستخرج مضاعفات ذرات المركب  بقسمة الكتلة المولية المعطاة في السؤال على الكتلة المولية المحسوبة للصيغة الوضعية

عدد المضاعفات =   = 2

5-      نضرب الصيغة الوضعية بعدد المضاعفات                   C₂H₄O₁      X   2       = C₄H₈O₂                                      

ارجو ملاحظة الفرق بين الطريقة الاولى والطريقة الثانية

معلومة مهمة : من اين اتى القانون اعلاه

ايجاد النسبة المئوية للعنصر في المركب : يمكن ايجاد نسبة اي عنصر في المركب بالطريقة التالية

                                عدد ذرات العنصر   X  كتلتة الذرية

النسبة المئوية للعنصر =                                                      X    100              

                                         االكتلة المولية

                           النسبة المئوية للعنصر   X   الكتلة المولية للصيغة الجزيئية

عدد ذرات العنصر =                                                                                    -------  العلاقة العامة

                            الكتلة الذرية للعنصر   X     100

مثال : حامض الخليك  كتلتة المولية 60 غم \مول  احسب عدد ذرت الهيدروجين اذا علمت انها تشكل  %6.66  ( واجب )

                                                                                                      الجواب ( 4 )

       احسب عدد ذرات الاوكسجين اذا علمت انة يشكل نسبة   %53.33

                                                                                                      الجواب  (2)

سؤال : - مركب عضوي كتلتة المولية (187.629)  اذا علمت .نسبة الكاربون فية %38.39 والهيدروجين %4.79  والكلور %56.68  ومضاعفات الصيغة الوضعية = 3                            ملاحظة (استخدم الاعداد الذرية من الكتاب )

1-      اكتب الصيغة الوضعية                  2- اكتب الصيغة الجزيئية

الحل : ملاحظة مهمة ( النسبة المئوية للعناصر لا تتغير سواء حسبت من الصيغة الوضعية او من الصيغة الجزيئية )

نحسب الكتلة الولية للصيغة الجزيئية  من العلاقة

الكتلة المولية للصيغة الوضعية = مضاعفات الصيغة الوضعية \ الكتلة المولية للصيغة الجيئية

الكتلة المولية للصيغة الجزيئية =  =  62.543

نستخدم القانون اعلاة لايجاد عدد ذرات العنصر ولكن باستبدال الكتلة المولية للصيغة الجزيئية ووضع مكانها الكتلة المولية للصيغة الجزيئية

C = =2                                                                                                                  

H  =  =3                                                                                                                  

Cl =    = 1                                                                                                              

الصيغة الوضعية هي C₂H₃Cl              الصيغة الجزيئية ثلاثة اضعافها  

الصيغة الجزيئية هي   C₆H₉Cl₃  

سؤال  : الكان مشبع فية نسبة الكاربون (83.33%( وكتلتة المولية (72 g/mol) ما هي الصيغة الوضعية للمركب ؟

الجواب:-

بما ان المركب هو الكان مشبع اذا صيغة المركب هي (  C_nH_2n+2) و n  هي عدد ذرات الكاربون في السلسلة ونحسبها من العلاقة اعلاة لا نحتاج لكتابتها كل مرة ارجو تكون محفوظة

C =   = 5                                                                                                                     عدد ذرات الكاربون   ومن صيغة المركب حيث علمنا انة الكان مشبع اذا صيغتة الجزيئية هي   C₅H₁₀

ولبعض المعلومات يمكن ايجاد الصيعة الوضعية للمركب بالقسمة على اصغر رقم وهو 5  فتكون الصيغة CH₂ 

سؤال:- نموذج من اليوريا يحتوي على  1.121 g من N  وعلى 0.161 من H  وعلى 4.808  من C وعلى 0.640  من O   اوجد الصيغة الوضعية لليوريا. 

الحل:

في الامثلة السابقة تعاملنا مع النسب المئوية للعناصر اما في هذا المثال فسنستخدم  كتل العناصر ولا تختلف طريقة الحل فيمكن الاستعاضة عن النسب المئوية بالكتل

                  نسبة عدد ذرات النتروجين =   = 0.08  

                     نسبة عدد ذرات الهيدروجين =   = 0.161

                       نسبة عدد ذرات الكاربون = = 0.400

                           نسبة عدد ذرات الاوكسجين  = =0.04

نقسم القيم التي استخرجت على اصغر قيمة منها وهي  0.04

ابسط نسبة لعدد ذرات النتروجين = = 2

ابسط نسبة لعدد ذرات الهيدروجين =  = 4

ابسط نسبة لعدد ذرات الكاربون = = 10

ابسط نسبة لعدد ذرات الاوكسجين = = 1

ومن النتائج يمكن ان نكتب الصيغة بالشكل التالي       C₁₀H₄N₂O

سؤال: احسب كتلة البوتاسيوم الموجودة في 25g   من فوسفات البوتاسيوم K₃PO₄ 

الحل : 1- نحسب الكتلة المولية للمركب (فوسفات البوتاسيوم ) كالتالي مع مراعاة اخذ الكتل الذرية من الجداول في الكتاب

                                الكتلة المولية = 3X39 + 31 + 4X16  = 212 g

                                نحسب النسبة المئوية للبوتاسيوم = = 0.5518

                         لايجاد كتلة البوتاسيوم نضرب النسبة في كتلة المكب المعطاة في السؤال

                              كتلة البوتاسيوم = 0.5518 x 25 = 13.79

بنفس الطريقة احسب كتلة  الفسفور والاوكسجين ( ملاحظة عند حساب كتلة الفسفور يمكن حساب كتلة الاوكسجين بسهولة بالعلاقة )

                كتلة الاوكسجين = 25  - كتلة الفسفور – كتلة البوتاسيوم

  حيث ان مجموع كتل العناصر هو الكتل الكلية للمركب كما ان مجموع النسب المئوية للعناصر هو النسبة الكلية للمركب النقية (%100)