Transcript التركيب الجزيئي للغازات 11ع ف3

‫الفصل الخامس‬
‫التركيب الجزيئي للغازات‬
‫إعداد ‪ /‬راجح شعبان‬
‫مؤشرات األداء ‪:‬‬
‫* يذكر نص قانون الحجوم المتحدة ‪.‬‬
‫* يذكر نص قانون أفوجادرو ‪.‬‬
‫* يعرف الحجم المولي القياسي للغاز‪،‬‬
‫ويوظفه لحساب كتل الغازات وحجومها‬
‫* يوظف الحجم المولي القياسي في‬
‫حساب الكتلة المولية للغاز ‪.‬‬
‫قياس حجوم الغازات المتفاعلة ومقارنتها‬
‫مالحظة جايلوساك ‪ :‬يمكن ان يتفاعل لتران‬
‫من الهيدروجين مع لتر واحد من الماء‬
‫لينتج لتران من بخار الماء عند درجة حرارة‬
‫وضغط ثابتين‪.‬‬
‫غاز‬
‫غاز‬
‫‪+‬‬
‫األكسجين‬
‫الهيدروجين‬
‫‪1L‬‬
‫‪2L‬‬
‫حجم واحد‬
‫حجمان‬
‫بخار‬
‫الماء‬
‫‪2L‬‬
‫حجمان‬
‫بخار‬
‫الماء‬
‫غاز‬
‫غاز‬
‫‪+‬‬
‫األكسجين‬
‫الهيدروجين‬
‫‪1L‬‬
‫‪2L‬‬
‫‪2L‬‬
‫أي أن النسب هي ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫مثالً ‪:‬‬
‫‪2 mL‬‬
‫‪3‬‬
‫‪400 cm‬‬
‫‪1 mL‬‬
‫‪3‬‬
‫‪200 cm‬‬
‫‪2 mL‬‬
‫‪3‬‬
‫‪400 cm‬‬
‫مالحظات لجايلوساك في تفاعالت غازات‬
‫أخرى ‪ :‬النسب محددة وبسيطة‬
‫‪ +‬غاز‬
‫غاز‬
‫الكلور‬
‫الهيدروجين‬
‫‪1L‬‬
‫‪1L‬‬
‫حجم واحد‬
‫حجم واحد‬
‫غاز كلوريد‬
‫الهيدروجين‬
‫‪2L‬‬
‫حجمان‬
‫نص قانون جايلوساك ‪:‬‬
‫يمكن أن يعبر عن حجوم المتفاعالت‬
‫والنواتج الغازية بنسب عددية بسيطة‬
‫وذلك عند ثبات درجة الحرارة والضغط ‪.‬‬
‫قانون أفوجادرو ‪:‬‬
‫قدم طريقة لشرح النسب العددية البسيطة لجايلوساك ‪.‬‬
‫نص قانون أفوجادرو ‪:‬‬
‫الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة‬
‫تحتوي على العدد نفسه من الجزيئات‬
‫وذلك تحت الشروط نفسها من ضغط‬
‫ودرجة حرارة ‪.‬‬
‫حسب قانون أفوجادرو ‪:‬‬
‫تحت الشروط نفسها من ضغط ودرجة‬
‫حرارة يتغير حجم أي غاز طرديا ً مع تغير‬
‫عدد جزيئاته ‪.‬‬
‫غاز كلوريد‬
‫الهيدروجين‬
‫حجمان‬
‫جزيئان‬
‫‪ +‬غاز‬
‫غاز‬
‫الكلور‬
‫الهيدروجين‬
‫حجم واحد‬
‫حجم واحد‬
‫جزيء واحد جزيء واحد‬
‫وبالتالي تكون المعادلة الموزونة ‪:‬‬
‫)‪2 HCl(g‬‬
‫)‪Cl2(g‬‬
‫‪+‬‬
‫)‪H2(g‬‬
‫)‪2 HCl(g‬‬
‫حجمان‬
‫جزيئان‬
‫)‪Cl2(g‬‬
‫حجم واحد‬
‫جزيء واحد‬
‫‪+‬‬
‫)‪H2(g‬‬
‫حجم واحد‬
‫جزيء واحد‬
‫يفيد قانون أفوجادرو ‪:‬‬
‫حجم الغاز يتناسب طرديا ً مع كميته‪ ،‬عند‬
‫ثبات الضغط ودرجة الحرارة ‪.‬‬
‫حيث‬
‫‪ V‬الحجم‬
‫‪ n‬الكمية بالمول‬
‫‪k‬‬
‫ثابت‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪V‬‬
‫‪V = k‬‬
‫)‪2 H2O(g‬‬
‫جزيئان‬
‫‪2 mol‬‬
‫حجمان‬
‫)‪O2(g‬‬
‫‪+‬‬
‫)‪2H2(g‬‬
‫جزيء واحد‬
‫جزيئان‬
‫‪1mol‬‬
‫‪2 mol‬‬
‫حجم واحد‬
‫حجمان‬
‫الحجم المولي للغازات ‪:‬‬
‫كم عدد الجزيئات في مول واحد من مادة‬
‫جزيئية؟‬
‫ثابت أفوجادرو‬
‫‪23‬‬
‫‪ 6.022×10‬جزيء‬
‫‪1 mol‬‬
‫عدد الجزيئات‬
‫كتلة المول‬
‫هيدروجين‪ H2‬ثابت أفوجادرو ‪2.01588g‬‬
‫أكسجين ‪O2‬‬
‫ثابت أفوجادرو ‪31.9988g‬‬
‫هيليوم ‪He‬‬
‫ثابت أفوجادرو‬
‫‪4.0026g‬‬
‫حسب قانون أفوجادرو ‪:‬‬
‫يشغل مول من أي غاز الحجم نفسه الذي‬
‫يشغله مول واحد من أي غاز آخر تحت‬
‫نفس الشروط من درجة الحرارة والضغط‬
‫بالرغم من اختالف كتلتيهما ‪.‬‬
‫الحجم المولي القياسي ‪:‬‬
‫الحجم الذي يشغله مول واحد من غاز‬
‫تحت شروط ‪STP‬ويساوي ‪22.4 L‬‬
‫‪1 mol‬‬
‫‪1 mol O2‬‬
‫‪H2‬‬
‫الحجم ‪22.4 L‬‬
‫الكتلة ‪2.02g‬‬
‫الحجم ‪22.4 L‬‬
‫الكتلة ‪32.00g‬‬
‫مسألة نموذجية ‪1-5‬‬
‫‪0.0680‬من غاز‬
‫‪0.0680 mol‬‬
‫ُينتج تفاعل كيميائي ‪mol‬‬
‫األكسجين ما الحجم باللترات الذي تشغله‬
‫عينة من هذا الغاز تحت شروط ‪ STP‬؟‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫عدد موالت ‪= O2‬‬
‫المجهول‪:‬‬
‫حجم ‪ O2‬لتر تحت ‪STP‬‬
‫تطبيقية ‪ 2‬ص ‪142‬‬
‫‪14.1L‬‬
‫تشغل عينة من غاز الهيدروجين حجم ‪14.1L‬‬
‫هذا‪H‬الغاز؟‬
‫موالت‬
‫عدد‬
‫ما‬
‫‪،‬‬
‫‪STP‬‬
‫شروط‬
‫تحت‬
‫موالت‬
‫عدد‬
‫‪2‬‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫حجم ‪ H2‬تحت ‪STP‬‬
‫المجهول‪:‬‬
‫ما حجم ‪5mol‬من غاز النيتروجين تحت‬
‫شروط ‪STP‬‬
‫ما عدد موالت غاز النيون الموجود في حجم قدره‬
‫‪ 550.0 cm3‬تحت شروط‪STP‬‬
‫مسألة نموذجية ‪2-5‬‬
‫ينتج من تفاعل كيميائي ‪ 98.0 mL‬من‬
‫ما كتلة‬
‫‪، STP‬‬
‫شروط‬
‫تحت‬
‫‪SO‬‬
‫غاز‬
‫بالجرام‬
‫‪SO‬‬
‫كتلة‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫الغاز الناتج بالجرامات ؟‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫المجهول‪:‬‬
‫حجم ‪ SO2‬تحت ‪STP‬‬
‫تطبيقية ‪ 2‬ص ‪143‬‬
‫حجم ‪NOgg2‬‬
‫ماحجم‬
‫‪ STP‬ثاني أكسيد النيتروجين‬
‫تحتمن غاز‬
‫‪77.0‬‬
‫‪77.0‬‬
‫تحت شروط ‪STP‬؟‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫كتلة ‪ SO2‬بالجرام‬
‫المجهول‪:‬‬
‫ما كتلة غاز األكسجين الناتج من أحد التفاعالت‬
‫‪4‬‬
‫إذا كان حجمه‪ 2.66 x10 mL‬تحت شروط‬
‫‪STP‬‬
‫‪4‬‬
‫مؤشرات األداء ‪:‬‬
‫* يذكر نص قانون الغاز المثالي ‪.‬‬
‫* يشتق ثابت الغاز المثالي مميزاً وحداته ‪.‬‬
‫*يحسب الضغط أو الحجم أو درجة الحرارة‬
‫أو كمية الغاز ‪،‬عندما تكون ثالث كميات‬
‫منها معروفة باستخدام قانون الغاز المثالي‬
‫* يحسب الكتلة المولية أو كثافة غاز‬
‫باستخدام قانون الغاز المثالي ‪.‬‬
‫* يحول قانون الغاز المثالي إألى قانون‬
‫بويل أو قانون شارل أو قانون أفوجادرو‪،‬‬
‫ويصف الشروط التي يطبق بها كل قانون ‪.‬‬
‫قانون الغاز المثالي‬
‫ما الكميات الالزمة لوصف عينة من غاز ؟‬
‫‪ -1‬الضغط ‪.‬‬
‫‪ -2‬الحجم ‪.‬‬
‫‪ -3‬درجة الحرارة ‪.‬‬
‫‪ -4‬عدد الموالت ‪.‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫إضافة جزيئات‬
‫من الغاز‬
‫ترمومتر‬
‫‪0‬‬
‫مقياس‬
‫الضغط‬
‫الحجم ودرجة الحرارة ثابتين‬
‫زيادة عدد الجزيئات تؤدي إلى ‪:‬‬
‫زيادة الضغط ‪.‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫إضافة جزيئات‬
‫من الغاز‬
‫الضغط ودرجة الحرارة ثابتين‬
‫زيادة عدد الجزيئات تؤدي إلى ‪:‬‬
‫زيادة الحجم ‪.‬‬
‫قانون الغاز المثالي‬
‫عالقة رياضية تربط بين ‪:‬‬
‫ضغط الغاز‬
‫و‬
‫حجمه‬
‫حجمه حرارته‬
‫درجة‬
‫و‬
‫عدد موالته‬
‫و‬
‫اشتقاق قانون الغاز المثالي‬
‫يشتق بدمج قوانين بويل وشارل وأفوجادرو‬
‫‪1‬‬
‫‪V‬‬
‫قانون بويل‬
‫‪P‬‬
‫قانون شارل‬
‫‪T‬‬
‫‪V‬‬
‫قانون أفوجادرو‬
‫‪n‬‬
‫‪V‬‬
‫بدمج العالقات الثالث السابقة ‪:‬‬
‫‪1 × T × n‬‬
‫‪P‬‬
‫ولتحويل التناسب إلى مساواة نستخدم‬
‫الثابت ‪ R‬في هذه الحالة ‪.‬‬
‫‪1 × T × n‬‬
‫× ‪V = R‬‬
‫‪P‬‬
‫‪V‬‬
‫وبالترتيب نحصل على معادلة الغاز المثالي ‪:‬‬
‫‪P V = n R T‬‬
‫أو‬
‫‪n R T‬‬
‫= ‪V‬‬
‫‪P‬‬
‫‪n R T‬‬
‫= ‪V‬‬
‫‪P‬‬
‫من المعادلة ‪:‬‬
‫*الحجم يتغير طرديا ً مع‬
‫و‬
‫*الحجم يتغير عكسيا ً مع‬
‫عدد الموالت‬
‫درجة الحرارة‬
‫الضغط ‪.‬‬
‫ثابت الغاز المثالي ‪R‬‬
‫* تعتمد قيمة هذا الثابت على الوحدات‬
‫المستعملة للضغط والحجم ودرجة الحرارة ‪.‬‬
‫* حجم ‪1‬مول من غاز مثالي تحت شروط‬
‫‪ ) 273.15 K , 1 atm (STP‬يبلغ‬
‫‪ 22.4140 L‬وباستخدام هذه القيم في‬
‫قانون الغاز المثالي ‪.‬‬
P V
R =
n T
(1atm) (22.41410 L
R =
(1mol) (273.15 K)
atm.L
R = 0.08205784
mol.K
‫تقرب قيمة ‪ R‬إلى‬
‫‪0.0821 L.atm mol.K‬‬
‫ وحدة وحدة وحدة وحدة‬R ‫قيمة‬
n
T V P ‫العددية‬
mm
Hg
‫وحدة‬
R
L.mmHg
mol.K
K
L
mol
K
mol
K
mol
K
L.atm
L atm 0.0821
mol.K
J
3
m Pa 8.314
mol.K
L.kPa
L kPa 8.314
mol.K
mol
62.4
‫مسألة نموذجية ‪3-5‬‬
‫النيتروجين‪atm‬‬
‫ما ضغط‬
‫‪ atm‬الذي تمارسه عينة‬
‫الضغط المقيس بـ‬
‫‪0.500 mol‬‬
‫مقدارها ‪mol‬‬
‫‪ 0.500‬من غاز النيتروجين في‬
‫‪298‬؟‬
‫‪298 K‬‬
‫‪10.0‬عند درجة حرارة‪K‬‬
‫وعاء حجمه‪10.0LL‬‬
‫المعطى ‪ :‬عدد الموالت ‪n‬‬
‫الحجم ‪V‬‬
‫درجةالحرارة ‪T‬‬
‫المجهول‪:‬‬
‫مسألة نموذجية ‪4-5‬‬
‫‪ 0.250‬من‬
‫‪0.250mol‬‬
‫ما الحجم بـ ‪ L‬الذي يشغله ‪mol‬‬
‫غاز األكسجين عند درجة حرارة ‪20.0 0C‬‬
‫وضغط ‪ 0.974 atm‬؟‬
‫المعطى ‪ :‬عدد الموالت ‪n‬‬
‫درجةالحرارة ‪+ 273.2 = T‬‬
‫‪293.2 K‬‬
‫الضغط ‪P‬‬
‫المجهول‪:‬‬
‫عينة من غاز مقدارها ‪ 17.54mol‬وضعت في‬
‫وعاء حجمه ‪2.9 L‬عند درجة حرارة ‪200C‬‬
‫احسب الضغط الذي تمارسه هذه العينة بال‪atm‬‬
‫ما الحجم الذي يشغله ‪ 0.909 mol‬من‬
‫‪0‬‬
‫النيتروجين عند درجة حرارة ‪ 125 C‬وضغط‬
‫‪0.901 atm‬؟علما ً أن ‪28 =N2‬‬
‫مسألة نموذجية ‪5-5‬‬
‫ما كتلة غاز الكلور ‪ Cl2‬بالجرام موجود في خزان‬
‫حجمه‪ 10.0 L‬عند درجة حرارة ‪ 27 0C‬وضغط‬
‫‪3.50 atm‬؟علما ً أن ‪70.9 =Cl2‬‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫درجةالحرارة ‪300 K= 27+ 273.2 T‬‬
‫الضغط ‪3.50 atm P‬‬
‫ك‪.‬م‬
‫‪70.9 g/ mol‬‬
‫المجهول‪ :‬كتلة الكلور بالجرام‬
‫الحجم ‪10.0 L V‬‬
‫تطبيقية ‪ 3‬ص ‪150‬‬
‫وضعت عينة من ‪CO2‬كتلته ‪ 0.30 g‬داخل‬
‫وعاء حجمه ‪250 mL‬عند درجة حرارة‬
‫‪400 K‬ما الضغط الذي يمارسه هذا‬
‫‪CO‬‬
‫=‬
‫‪44‬‬
‫الغاز؟‬
‫‪2‬‬
‫كتلة‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫‪0.30 g‬‬
‫‪CO2‬‬
‫الحجم ‪250 mL V‬‬
‫درجةالحرارة ‪400 K T‬‬
‫ك‪.‬م‬
‫‪44 g/ mol‬‬
‫المجهول‪ :‬الضغط ‪P‬‬
‫ايجاد الكتلة المولية أو الكثافة انطالقا ً من‬
‫الغاز المثالي‬
‫‪P V = n R T‬‬
‫‪m‬‬
‫‪ m‬الكتلة‬
‫= ‪n‬‬
‫‪M‬‬
‫‪ M‬الكتلة المولية‬
‫‪m‬‬
‫‪R T‬‬
‫= ‪P V‬‬
‫‪M‬‬
‫‪m R T‬‬
‫= ‪P V‬‬
‫‪M‬‬
‫‪m R T‬‬
‫= ‪M‬‬
‫‪P V‬‬
‫ومن هذه العالقة يمكن ايجاد الكتلة المولية‬
‫‪m‬‬
‫‪R‬‬
‫‪T‬‬
‫= ‪M‬‬
‫‪P V‬‬
‫‪D‬‬
‫الكثافة‬
‫‪m‬‬
‫= ‪D‬‬
‫‪V‬‬
‫وبالتعويض في العالقة أعاله ينتج‬
‫‪D‬‬
‫‪R‬‬
‫‪T‬‬
‫= ‪M‬‬
‫‪P‬‬
‫وبترتيب العالقة السابقة‬
‫‪M‬‬
‫‪P‬‬
‫‪P‬‬
‫= ‪D‬‬
‫‪R T‬‬
‫ويتضح من هذه العالقة أن كثافة غاز تتغير‬
‫طرديا ً مع الكتلة المولية‬
‫و الضغط‬
‫عكسيا ً مع درجةالحرارة بالكفن‬
‫مسألة نموذجية ‪ 6-5‬ص ‪150‬‬
‫ما الكتلة المولية لعينة غاز كتلتها ‪5.16 g‬‬
‫وحجمها ‪ 1.00 L‬تحت ضغط ‪0.974‬‬
‫‪0‬‬
‫‪atm‬وعند درجة حرارة ‪28 C‬‬
‫المعطى ‪ :‬الحجم ‪10.0 L V‬‬
‫‪301 K= 28+ 273‬‬
‫درجةالحرارة ‪T‬‬
‫الضغط ‪0.974 atm P‬‬
‫كتلة الكلور ‪5.16 g‬‬
‫المجهول‪:‬‬
‫ك‪.‬م ‪M‬‬
‫‪m‬‬
‫‪R‬‬
‫‪T‬‬
‫= ‪M‬‬
‫‪P V‬‬
‫وبالتعويض‬
‫تطبيقية ‪ 2‬ص ‪151‬‬
‫ما كثافة غاز األمونيا‪ NH3‬إذا كان الضغط‬
‫‪0‬‬
‫‪ 0.928 atm‬ودرجة الحرارة ‪ 36.0 C‬؟‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫‪0.928 atm‬‬
‫الضغط ‪P‬‬
‫درجةالحرارة ‪36 +273=309 K T‬‬
‫ك‪.‬م ‪M‬‬
‫‪17 g/ mol‬‬
‫المجهول‪ :‬الكثافة ‪D‬‬
‫وبالتعويض‬
‫‪M‬‬
‫‪P‬‬
‫= ‪D‬‬
‫‪R T‬‬
‫تطبيقية ‪ 3‬ص ‪151‬‬
‫كثافة غاز ‪ 2.0 g/L‬تحت ضغط ‪1.50 atm‬‬
‫‪0‬‬
‫وعند درجة حرارة ‪ 27 C‬؟‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫الكثافة ‪D‬‬
‫‪2.0 g/ L‬‬
‫‪1.50 atm‬‬
‫الضغط ‪P‬‬
‫درجةالحرارة ‪27 +273=300 K T‬‬
‫المجهول‪:‬‬
‫ك‪.‬م ‪M‬‬
‫وبالتعويض‬
‫‪D‬‬
‫‪R‬‬
‫‪T‬‬
‫= ‪M‬‬
‫‪P‬‬
‫ما الكتلة المولية لغاز كتلته ‪ 20g‬وعند درجة‬
‫حرارة‪ 20 ºC‬وتحت ضغط ‪0.980 atm‬‬
‫مؤشرات األداء ‪:‬‬
‫*يطبق قانون جايلوساك لحجوم الغازات المتحدة‬
‫وقانون أفوجادرو في حساب حجوم الغازات في‬
‫التفاعالت الكيميائية ‪.‬‬
‫*يوظف المعادلة الكيميائية لتحديد النسب‬
‫الحجمية للمتفاعالت الغازية أو النواتج أو‬
‫كلتيهما ‪.‬‬
‫مؤشرات األداء ‪ :‬تابع‬
‫*يوظف النسب الحجمية وقوانين الغازات في‬
‫حساب حجوم المتفاعالت والنواتج الغازية‬
‫وكتلها وكياتها المولية ‪.‬‬
‫)‪2 CO2(g‬‬
‫)‪O2(g‬‬
‫جزيئان‬
‫‪2 mol‬‬
‫جزيء واحد‬
‫حجمان‬
‫‪1mol‬‬
‫حجم واحد‬
‫النسب الحجمية المتوقعة ‪:‬‬
‫حجمان من ‪CO‬‬
‫حجم واحد ‪O2‬‬
‫‪+‬‬
‫)‪2CO(g‬‬
‫جزيئان‬
‫‪2 mol‬‬
‫حجمان‬
‫حجم واحد ‪O2‬‬
‫حجمين من‬
‫‪CO2‬‬
‫حجمان من ‪CO‬‬
‫حجمين من‬
‫‪CO2‬‬
‫حسابات الحجم – الحجم‬
‫تحت نفس الشروط ‪ ،‬تستخدم النسب‬
‫الحجمية ‪.‬‬
‫وبنفس طريقة استخدام النسب المولية التي‬
‫مرت سابقا ً‬
‫مسألة نموذجية ‪ 7-5‬ص ‪152‬‬
‫يستخدم غاز البروبان أحيانا ً كوقود للطهي والتدفئة‬
‫ويتم احتراق البروبان احتراقا ً تاما ً وفقا ً للمعادلة‬
‫التالية‬
‫‪C3H8 + 5 O2‬‬
‫‪3CO2 +4 H2O‬‬
‫أ‪ -‬ما حجم األكسجين باللتر الالزم الحتراق‪0.350L‬‬
‫من البروبان بصورة تامة ؟ ب‪ -‬ما حجم ‪CO2‬الناتج‬
‫؟ افترض أن الحجوم جميعا ً قيست تحت الشروط‬
‫نفسها من درجة حرارة وضغط ‪.‬‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫معادلة كيميائية موزونة‬
‫الحجم ‪V‬‬
‫= ‪0.350 L‬‬
‫المجهول ‪:‬‬
‫أ‪ -‬حجم ‪ V‬لـ ‪ O2‬باللتر‬
‫ب‪ -‬حجم ‪ V‬لـ ‪ CO2‬باللتر‬
‫عند احتراق الهيدروجين ينتج بخار الماء وفقا‬
‫للمعادلة غير الموزونة فما حجم بخار الماء إذا‬
‫استهلك ‪ 12 L‬من األكسجين عند درجة حرارة‬
‫و ضغط ثابتين ؟‬
‫)‪H2O(g‬‬
‫)‪H2(g)+O2(g‬‬
‫حسابات الحجم – الكتلة‬
‫والكتلة ‪ -‬الحجم‬
‫حجم الغاز أ‬
‫موالت أ‬
‫موالت ب‬
‫كتلة ب‬
‫أو‬
‫كتلة الغاز أ‬
‫موالت أ‬
‫موالت ب‬
‫حجم ب‬
‫مسألة نموذجية ‪ 8-5‬ص ‪154‬‬
‫يمكن تسخين كربونات الكالسيوم المسماة أيضا ً‬
‫بالحجر الجيري إلنتاج أكسيد الكالسيوم وهو ناتج‬
‫صناعي متعدد االستخدامات والمعادلة الكيميائية‬
‫الموزونة لهذا التفاعل تكتب كالتالي ‪:‬‬
‫‪Δ‬‬
‫‪CaCO3‬‬
‫‪3CaO‬‬
‫‪+CO2‬كم جراما ً من كربونات الكالسيوم‬
‫يجب تفككها إلنتاج ‪5.0 L‬من ثاني أكسيد الكربون‬
‫تحت شروط ‪STP‬‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫معادلة كيميائية موزونة‬
‫الحجم ‪V‬‬
‫‪5.0 L‬من ‪ CO2‬تحت شروط ‪STP‬‬
‫المجهول ‪:‬‬
‫كتلة‪ CaCO3‬بالجرامات‬
‫مسألة نموذجية ‪ 9-5‬ص ‪154‬‬
‫يستخدم التنجستن‪ W‬في فتيل المصابيح الكهربائية‬
‫وهو ينتج صناعيا ً من تفاعل أكسيد التنجستن مع‬
‫الهيدروجين‬
‫‪WO3 +3H2‬‬
‫‪W‬‬
‫‪+3H2O‬كم لتراً يلزم من غاز الهيدروجين عند‬
‫درجة حرارة ‪350C‬وتحت ضغط ‪0.980 atm‬‬
‫للتفاعل التام مع ‪ 875 g‬من أكسيد التنجستن ؟‬
‫المعطى ‪ :‬معادلة كيميائية موزونة‬
‫كتلة المتفاعل ‪875 g = WO3‬‬
‫الضغط ‪ P‬لـ ‪0.980 atm =H2‬‬
‫درجةالحرارة ‪ T‬لـ ‪H2‬‬
‫‪35 +273=308 K‬‬
‫المجهول ‪:‬‬
‫حجم )‪ (V‬الهيدروجين لـ ‪ H2‬باللتر تحت‬
‫شروط معلومة وغير قياسية‬
‫ما الحجم الالزم من غاز الكلورللتفاعل مع‬
‫الصوديوم إلنتاج ‪ 10.4 g‬من ‪ NaCl‬تحت‬
‫ضغط ‪ 1.63 atm‬وعند درجة حرارة ‪38 C‬‬
‫الكتل المولية‪ :‬الكلور= ‪ 35.45‬والصوديوم= ‪22.99‬‬
‫مؤشرات األداء ‪:‬‬
‫*يذكر نص قانون جراهام للتدفق ‪.‬‬
‫*يحدد المعدالت النسبية لتدفق غازين لهما‬
‫كتلتان موليتان معروفتان ‪.‬‬
‫*يذكر العالقة بين سرعات جزيئات غازية‬
‫معينة وبين كتلها المولية ‪.‬‬
‫االنتشار‬
‫االمتزاج التلقائي لغازين بسبب حركة‬
‫جزيئاتهما المستمرة والعشوائية ‪.‬‬
‫التدفق‬
‫عملية المرور العشوائي لجزيئات غاز‬
‫محصور في وعاء من خالل ثقوب صغيرة‬
‫في جدران الوعاء ‪.‬‬
‫قانون جراهام للتدفق‬
‫تعتمد معدالت التدفق واالنتشار على السرعات‬
‫النسبية لجزيئات الغاز ‪.‬‬
‫تتناسب سرعة جزيئات الغاز عكسيا ً مع كتلته‪.‬‬
‫حركة جزيئات الغاز الخفيف أسرع من حركة‬
‫جزيئات الغاز الثقيل ‪.‬‬
‫معدل الطاقة الحركية لجزيئات الغاز يعتمد على‬
‫درجة حرارته فقط ‪.‬‬
‫الطاقة الحركية = ‪½ mv2‬‬
‫غازان مختلفان‪ A‬و‪ B‬لهما درجة الحرارة‬
‫نفسها فإن العالقة التالية بينهما صحيحة ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫حيث‬
‫‪= ½ MBvB‬‬
‫‪2‬‬
‫‪½ MAvA‬‬
‫‪MA‬‬
‫الكتلة المولية للغاز ‪A‬‬
‫‪MB‬‬
‫الكتلة المولية للغاز ‪B‬‬
‫‪vA‬‬
‫سرعة جزيئات الغاز ‪A‬‬
‫‪vB‬‬
‫سرعة جزيئات الغاز ‪B‬‬
‫‪½ MAvA2 = ½ MBvB2‬‬
‫بضرب العالقة بـ ‪ 2‬ينتج‬
‫‪2‬‬
‫‪= MBvB‬‬
‫‪2‬‬
‫‪MAvA‬‬
‫لمقارنة سرعتي الغازين يعاد ترتيب العالقة‬
‫كما يلي ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪vA‬‬
‫‪MB‬‬
‫=‬
‫‪vB2‬‬
‫‪MA‬‬
‫بأخذ الجذر التربيعي للطرفين‬
‫‪MB‬‬
‫‪MA‬‬
‫=‬
‫‪vA‬‬
‫‪vB‬‬
‫من المعادلة األخيرة يتبين أن‪:‬‬
‫سرعة جزيئات غازين مختلفين تتناسب عكسيا ً‬
‫مع الجذر التربيعي للكتلة المولية لكل منهما ‪.‬‬
‫معدل التدفق يتناسب طرديا ً مع سرعة الجزيئات‪،‬‬
‫فيمكن كتابة المعادلة كالتالي ‪:‬‬
‫معدل تدفق ‪A‬‬
‫معدل تدفق ‪B‬‬
‫=‬
‫‪MB‬‬
‫‪MA‬‬
‫نص قانون جراهام للتدفق ‪:‬‬
‫يتناسب معدل تدفق الغازات عكسياً مع‬
‫الجذر التربيعي لكتلها المولية‬
‫تحت الشروط نفسها من ضغط ودرجة‬
‫حرارة ‪.‬‬
‫تطبيقات قانون جراهام للتدفق ‪:‬‬
‫‪-1‬كثافة الغاز تتناسب طرديا ً مع كتلته المولية ‪.‬‬
‫‪ -2‬معدل االنتشار يعتمد على الكتلة المولية للغاز‬
‫‪ -3‬تحديد الكتلته المولية لغاز مجهول ‪.‬‬
‫‪ -4‬فصل النظائر عن بعضها (نظائر اليورانيوم)‬
‫بعد تحويلها إلى مركبات غازية ثم إدخالها في‬
‫أغشية مسامية فتنتشر تبعا ً لكثافتها المختلفة‪.‬‬
‫تطبيقات قانون جراهام للتدفق ‪:‬‬
‫كثافة الغاز تتناسب طرديا ً مع كتلته المولية ‪.‬‬
‫وبالتالي نستنتج من قانون جراهام ‪:‬‬
‫معدل تدفق ‪A‬‬
‫معدل تدفق ‪B‬‬
‫=‬
‫‪MB‬‬
‫‪MA‬‬
‫=‬
‫كثافة‪B‬‬
‫كثافة‪A‬‬
‫سدادة‬
‫قطنية‬
‫)‪HCl(g‬‬
‫معدل االنتشار يعتمد على ‪:‬‬
‫* الكتلة المولية للغاز ‪.‬‬
‫* تركيز الغاز ‪.‬‬
‫سدادة‬
‫)‪NH3(g‬‬
‫قطنية‬
‫مسألة نموذجية ‪ 10-5‬ص ‪160‬‬
‫قارن بين معدلي تدفق الهيدروجين واألكسجين‬
‫الموجودين تحت الشروط نفسها من ضغط‬
‫ودرجة حرارة ‪.‬‬
‫‪H2 MA 2.02 g/mol‬‬
‫المعطى ‪:‬‬
‫هوية الغازين‬
‫المجهول‬
‫المعدالن النسبيان‬
‫للتدفق‬
‫‪O2 MB 32.00 g/mol‬‬
‫معدل تدفق ‪A‬‬
‫معدل تدفق ‪B‬‬
‫معدل تدفق ‪A‬‬
‫معدل تدفق ‪B‬‬
‫بالتعويض‬
‫=‬
‫‪MB‬‬
‫‪MA‬‬
‫تطبيقية ‪ 1‬ص ‪160‬‬
‫تتدفق عينة من الهيدروجين عبر وعاء مسامي‬
‫بسرعة تفوق ‪ 9‬مرات سرعة غاز مجهول‬
‫احسب الكتلة المولية لهذا الغاز ؟‬
‫المعطى ‪ A :‬يمثل ‪ B H2‬يمثلالغاز المجهول‬
‫المعدالن النسبيان معدل تدفق ‪A‬‬
‫= ‪9‬‬
‫للتدفق‬
‫معدل تدفق ‪B‬‬
‫‪MA 2.02 g/mol‬‬
‫المجهول‬
‫الكتلة المولية للغاز ‪B‬‬
‫معدل تدفق ‪A‬‬
‫معدل تدفق ‪B‬‬
‫بالتعويض‬
‫=‬
‫‪MB‬‬
‫‪MA‬‬
‫تطبيقية ‪ 3‬ص ‪160‬‬
‫يتحرك جزيء من غاز النيون بمعدل ‪400m/s‬‬
‫عند درجة حرارة معينة احسب معدل سرعة جزيء‬
‫من غاز البيوتان ‪C4H10‬عند درجة الحرارة نفسها‬
‫المعطى ‪ :‬معدل سرعة جزيء النيون ‪400 m/s‬‬
‫‪Ne MA 20.18 g/mol‬‬
‫‪C4H10 MB 58.10 g/mol‬‬
‫المجهول‬
‫معدل سرعة جزيء البيوتان ‪C4H10‬‬
‫معدل تدفق ‪A‬‬
‫معدل تدفق ‪B‬‬
‫=‬
‫‪MB‬‬
‫‪MA‬‬
‫بالتعويض معدل التدفق هو معدل السرعة‬
‫س ‪ 3‬ص‪130‬‬