Transcript Example - IUST Dentistry

International University
for Science & Technology
College of Pharmacy
General Chemistry
(Students of Dentistry)
Prof. Dr. M. H. Al-Samman
CHEMISTRY
Chapter 4
‫المحاليل‬
‫‪Solutions and‬‬
‫‪Solution Stoichiometry‬‬
‫المحاليل ‪:Solutions‬‬
‫المحلول ‪: Solution‬‬
‫هو توزع متجانس لمكونات مادة في مادة أخرى ‪ ,‬ونسمي المادة ذات الكمية‬
‫األكبر ‪ ,‬بالمادة المذيبة أو المحل (‪ ,(solvent‬بينما نسمي المادة ذات‬
‫الكمية األقل بالمادة المذابة أو المنحلة )‪.)solute‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫استثناء من القاعدة ‪ ,‬نعتبر الماء مذيبا ‪ ,‬مهما كانت كميته قليلة ‪ ,‬نظرا ‪ ,‬ألهميته‬
‫وشهرته وفعاليته ‪.‬‬
‫أنواع المحاليل ‪Types of Solutions‬‬
‫يمكن تقسيم المحاليل وفق الناقلية الكهربائية )‪(electrical conductivity‬‬
‫لهذه المحاليل إلى نوعين ‪:‬‬
‫ ‪ -1‬محاليل كهرليتية ‪:Electrolytes‬‬‫ ‪ -2‬محاليل غير كهرليتية ‪:Nonelectrolytes‬‬‫‪ -1‬المحاليل الكهرليتية ‪Electrolytes‬‬
‫وتتكون من مادة مذابة أيونية )‪ ,(ionic‬في مذيب أيوني أو قطبي( ‪ ,(polar‬مثل‬
‫محلول كلوريد الصوديوم ‪ NaCl‬في الماء ‪.‬‬
‫وتقسم المحاليل الكهرليتية إلى نوعين ‪:‬‬
‫أ‪ -‬محاليل كهرليتية قوية ‪:‬‬
‫والمحاليل الكهرليتية القوية ‪ ,‬هي المحاليل التي تتأين بشكل كامل في الماء لتعطي‬
‫أيونات سالبة وأيونات موجبة ‪ ,‬وهي ناقلة جيدة للتيار الكهربائي ‪ ,‬مثل محاليل‬
‫الحموض القوية ومحاليل األسس القوية ومحاليل األمالح الناتجة عن أحماض‬
‫قوية وأسس قوية ‪.‬‬
‫أنواع المحاليل ‪Types of Solutions‬‬
‫المحاليل الكهرليتية القوية تتضمن محاليل الحموض القوية مثل ‪:‬‬‫‪-Strong acids: (HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4,HClO3,‬‬
‫)‪HClO4‬‬
‫)‪-Strong bases (IA and IIA hydroxides‬‬
‫مثل ‪:‬‬
‫ماءات الصوديوم ‪(sodium hydroxide) NaOH‬وماءات الكالسيوم‬
‫‪(calcium hydroxide) Ca(OH)₂‬‬
‫معظم أمالح المركبات األيونية المنحلة في الماء مثل ‪:‬‬
‫‪NaCl , KNO₃, CaI₂, Al₂(SO₄)₃‬‬
‫أنواع المحاليل ‪Types of Solutions‬‬
‫ب‪-‬محاليل كهرليتية ضعيفة ‪:‬‬
‫هي الكهرليتات التي تتأين جزئيا في الماء ‪ ,‬وهي ضعيفة الناقلية‬
‫للكهرباء ‪ ,‬وكل كهرليت يتأين وفق نسبة تأين محددة ‪ ,‬مثل ماءات‬
‫األمونيوم )‪ ,(ammonium hydroxide NH₄OH‬وحمض‬
‫الخل )‪ ,(acetic acid CH₃COOH‬وحمض‬
‫الكربون )‪(carbonic acid H₂CO₃‬‬
‫‪ -2‬المحاليل غير الكهرليتية ‪:‬‬
‫هي المحاليل التي تتكون من مادة مذابة غير كهرليتية في مذيب غير‬
‫كهرليتي ‪ ,‬مثل الدهون في المذيبات العضوية كالبنزن وثنائي ايثيل‬
‫ايثر‪ .‬وطبعا هي غير ناقلة للتيار الكهربائي ‪.‬‬
‫أنواع المحاليل ‪Types of Solutions‬‬
‫المحاليل غير الكهرتيتية التتأين‬‫المحاليل غير الكهرليتية توجد في محاليلهل على شكل جزيئي( مثل‬‫الدهون في مذيب الكلوروفورم)‬
‫‪-‬المحاليل غير الكهرليتية غير موصلة للتيار الكهربائي‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫الحموض …‪Acids‬‬
‫‬‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫‬‫‪-‬‬
‫لها طعم حمضي ( عند تمديد وتخفيف المحاليل بالماء منعا‬
‫للضرر)‪.‬‬
‫من الممكن أن تولد احساسا بالتبليط او الوخز على الجلد‬
‫تغيّر لون عباد الشمس إلى اللون األحمر‬
‫تتفاعل مع كثير من المعادن وتحديدا المعادن التي تقع فوق‬
‫الهيدروجين في سلسلة النشاط الكيميائي لتعطي غاز‬
‫الهيدروجين وأمالحا أيونية‪.‬‬
‫تتفاعل مع األسس لتعطي ملحا وماء‪ ,‬وتفق‬
‫بالتالي صفتها الحمضية‪.‬‬
‫‪9‬‬
‫األسس… ‪Bases‬‬
‫‬‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫لها طعم مرّ (إذا مات ّم تخفيف محاليلها في الماء ‪ ,‬منعا‬
‫للضرر ) ‪.‬‬
‫تعطي إحساسا باالنزالق أو إحساسا صابونيا على الجلد‪.‬‬
‫تغيّر لون عباد الشمس إلى اللون األزرق ‪.‬‬
‫تتفاعل مع الحموض لتعطي ملحا وماء ‪ ,‬وبالتالي تفقد‬
‫خواصها القلوية‪.‬‬
‫‪10‬‬
‫الحموض والقواعد ‪ :‬نظرية ارهينوس‬
‫‪Acids Bases: and The Arrhenius Concept‬‬
‫هناك نظريات متعددة في تعريف الحموض واألسس ‪ ,‬ولكننا سنكتفي هنا بشرح‬
‫نظرية ارينوس ‪ ,‬وهي األكثر شيوعا وسهولة ‪.‬‬
‫الحمض حسب ارينوس ‪:Arrhenius acid‬‬
‫الحمص هو المركب الذي لدى انحالله بالماء ‪ ,‬يتأين ليعطي ليعطي أيونات‬
‫الهيدروجين ‪ ,H+‬وكلما زاد تركيز أيونات الهيدروجين الناتجة عن التأين ‪ ,‬كان‬
‫الحمض قويا‪.‬‬
‫األساس حسب ارينوس ‪:Arrhenius base‬‬
‫القاعدة أو األساس هو المركب الذي لدى انخالله بالماء ‪ ,‬يتأين ليعطي أيونات‬
‫الهيدروكسيل –‪ ,OH‬وكلما زاد تركيز أيونات الهيدروكسيل الناتجة كانت‬
‫القاعدة قوية ‪.‬‬
‫نظرية ارينوس في الكهرليتات ‪: Arrhenius’s theory in electrolytes‬‬
‫الكهرليتات هي المركبات التي تأين لدى انحاللها بالماء ‪ ,‬لتعطي أيونات موجبة‬
‫‪ cations‬وأيونات سالبة ‪.anions‬‬
‫‪11‬‬
‫الحموض والقواعد ‪ :‬نظرية ارهينوس‬
‫‪Acids Bases: and The Arrhenius Concept‬‬
‫األحماض القوية ‪:strong acids‬‬
‫ األحماض القوية ‪HClO₄ ,HClO₃,HBr, HI ,HCl, H₂SO₄ , HNO₃ :‬‬‫(األحماض القوية تكاد تتأين تأينا كامال في محاليل ممددة تمديدا النهائيا)‬
‫القواعد القوية ‪:strong bases‬‬
‫ القواعد القوية هي قواعد ( اسس ) المجموعتين األولى والثانية في الجدول‬‫الدوري ‪ (,‬والقواعد أو األسس القوية تكاد تتأين تأينا كامال في محاليل ممددة‬
‫تمديدا النهائيا)‪.‬‬
‫تفاعل التعادل ‪:neutralization reaction‬‬
‫ هوالتفاعل بين حمض وأساس إلعطاء ملح وماء‪.‬‬‫الملح ‪:salt‬‬
‫ الملح هو ناتج تفاعل التعادل بين الحمض واألساس ‪.‬‬‫‪HCl + NaOH → NaCl + H₂O‬‬
‫‪Acid Base‬‬
‫‪Salt Water‬‬
‫‪12‬‬
‫الحموض والقواعد ‪ :‬نظرية ارهينوس‬
‫‪Acids Bases: and The Arrhenius Concept‬‬
‫مالحظات‪:‬‬
‫الحمض القوي ‪Strong acid‬هو الحمض الذي يكاد يتأين تأينا‬‫كامال في محاليل ممددة تمديدا النهائيا‪.‬‬
‫الحمض الضعيف ‪Weak acid‬هو الحمض الذي يتأين تأينا جزئيا‬‫في المحاليل‪.‬‬
‫األساس القوي ‪ Strong base‬هو األساس الذي يكاد يتأين تأينا‬‫كامال في محاليل ممددة تمديدا النهائيا‪.‬‬
‫األساس الضعيف ‪Weak base‬هو األساس الذي يتأين تأينا جزئيا‬‫في المحاليل‪.‬‬
‫المحاليل وتكافؤ المحاليل‬
‫‪Solutions and‬‬
‫‪Solution Stoichiometry‬‬
‫تركيز المحلول ‪:concentration‬‬
‫تركيز المحلول يشير إلى كمية المادة المذابة في في كمية محددة من‬
‫المحلول ‪.‬‬
‫المحلول المر ّكز ‪:concentrated‬‬
‫المركز هز المحلول الذي يحوي نسبيا كمية كبيرة من المادة‬
‫المحلول ّ‬
‫المذابة في المحلول‪.‬‬
‫المحلول الممدد ‪:diluted‬‬
‫المحلول الممدد هو المحلول الذي يحوي كمية قليلة نسبيا من المادة‬
‫المذابة في المحلول‪.‬‬
14
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
Molarity (M), ‫المولية‬
:molar concentration ‫أو التركيزالمولي‬
‫التركيز المولي أو المولية هو عدد الموالت من المادة‬
.‫المذابة في ليتر من المحلول‬
Example:
A solution that is 0.35 M sucrose contains 0.35 moles
of sucrose in each liter of solution.
-Keep in mind that molarity signifies moles of solute
per liter of solution, not liters of solvent.
15
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
Molarity (M) ‫المولية‬
:molar concentration ‫أو التركيزالمولي‬
‫التركيز المولي أو المولية هو عدد الموالت من المادة المذابة في‬
.‫ليتر من المحلول‬
Example:
What is the molarity of ammonium sulphate salt in a
solution containing 26.4 g of the salt in 4 lit. of the
solution?.
We can read formulas in terms
of moles of atoms or ions.
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
Q- Find the number of ammonium ions NH₄⁺ in a
solution of ammonium sulphate containing 10.56
g. in 4 Lit.? atomic masses: H=1, N=14, O=16,
S=32, thin calculate the molarity of the
compound.
Answer:
1-The formula of ammonium sulphate= ( NH₄ )₂SO₄
2-The molar mass = 132 g.
3-The number of moles= 10.56/132 = 0.08 mol.
4-The number of moles of NH₄⁺ ions is twice the number
of moles of ammonium sulphate
17
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
5-The number of moles of NH₄⁺ ions :
2x0.08=0.16 mol.
6- The number of ammonium ions NH₄⁺ =
0.16 x 6.023x 10²³ = 9.636 x 10²² ion
7-The molarity of ammonium sulphate ( NH₄ )₂SO₄=
M= 0.08/4 = 0.02 mol/Lit
18
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
Example:
What is the molarity of a solution in which 333 g potassium
hydrogen carbonate ( KHCO₃ ) is dissolved in enough water
to make 10.0 L of solution?
Answer:
Number of moles = 333/100 = 3.33 mol.
The molarity = 3.33/10 = 0.333 mol/Lit
Example:
We want to prepare a 6.68 molar solution of NaOH (6.68 M
NaOH).
How many moles of NaOH are required to prepare 0.500 (a)
L of 6.68 M NaOH?
How many liters of 6.68 M NaOH can we prepare with (b)
2.35 kg NaOH?
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
Answer:
(a) 1 lit of NaOH contains 6.68 mol
0.500 lit
needs
x mol
Number of NaOH moles required :
0.500x6.68/1 = 3.34 mol
(b) Number of moles in 2.35 kg ( 2350 g):
2350/40 = 58.75 mol.
number of liters: 58.75/6.68 = 8.7949 lit
Example:
The label of a stock bottle of aqueous ammonia indicates
that the solution is 28.0% NH3 by mass and has a
density of 0.898 g/mL. Calculate the molarity of the
solution.
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
Example:
A chemical reaction familiar to geologists is that used to
identify limestone. The reaction of hydrochloric acid with
limestone, which is largely calcium carbonate, is seen
through an effervescence—a bubbling due to the liberation
of gaseous carbon dioxide:
CaCO3(s) + 2 HCl(aq)  CaCl2 (aq) + H2O(l) + CO2(g)
How many grams of CaCO3(s) are consumed in a reaction
with 225 mL of 3.25 M HCl?
‫المولية أو التركيز المولي‬
Molar Concentration
Example cont.
Answer:
Number of moles of hydrochloric acid:
0.225 x 3.25 = 0.731 mol.
Mass of hydrochloric acid:
0.731 x 36.5 = 26.681 g
CaCO3(s) + 2 HCl(aq)  CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
1 mol
2mol
100 g
2x36.5
x
26.681
Mass of the consumed CaCO3(s) :
x = 0.365 g
‫تمديد المحاليل‬
‫‪Dilution of Solutions‬‬
‫التمديد ‪:dilution‬‬
‫التمديد هي العملية التي يتم فيها إضافة مزيد من المحل أو المذيب إلى المحلول‬
‫بغرض إنقاص التركيز‪.‬‬
‫مالحظات ‪:‬‬
‫التمديد اليؤ ّثر‪:‬‬
‫ بكمية المادة المذابة‬‫ بوزن المادة المذابة‬‫ بعدد موالت المادة المذابة‬‫التمديد يؤ ّثر ‪:‬‬
‫ بالتركيز المولي‬‫‪ -‬بحجم المحلول‬
Conductivity Example ‫أمثلة في الناقلية‬
Example:
Which of the following is the best conducting
solution:
0.1M HCl, 0.2M CH₃COOH, 4M CH₃CH₂OH,
0.6M NH₄OH, 0.09M NaOH
Answer:
0.1 M HCl as strong acid with high molarity
Conductivity Example ‫أمثلة في الناقلية‬
Example:
Which of the following is the best conducting
solution:
0.1M HCl, 0.2M CH₃COOH, 4M CH₃CH₂OH, 0.6M
NH₄OH, 0.09M NaOH, 0.1M H₂SO₄
Answer:
0.1M H₂SO₄ as strong acid with high molarity(the
number of ions provided by H₂SO₄ molecule are 3
ions while the number of ions provided by HCl
molecule are 2).
‫حسابات التمديد‬
‫‪Dilution Calculations‬‬
‫ إن عدد موالت المادة المذابة اليتغ ّير خالل عملية التمديد‪ ,‬وبالتالي‬‫عدد موالت المادة المذابة قبل التمديد يساوي عدد موالت المادة‬
‫المذابة بعد التمديد‪:‬‬
‫‪Moles of solute = M × V‬‬
‫‪Mconc × Vconc = Mdil × Vdil‬‬
‫حيث‪:‬‬
‫‪ Mconc‬مولية المحلول المر ّكز‬
‫‪ Vconc‬حجم المحلول المر ّكز‬
‫‪ Mdil‬مولية المحلول الممدد‬
‫‪ Vdil‬حجم المحلول الممدد‬
‫المشعرات ‪Indicators‬‬
‫المشعرات ‪Indicators‬‬
‫• المشعرات هي مركيات عضوية ‪ ,‬تستخدم في الكيمياء التحليلية ‪ ,‬من‬
‫أجل التعرف على نقطة انتهاء تفاعل التعادل ‪ ,‬أو التعرف على طبيعة‬
‫وسط المحلول ‪ ,‬فيما إذا كان حمضيا أو قلويا‪.‬‬
‫‪… and red in‬‬
‫‪basic solution.‬‬
‫‪… orange in‬‬
‫… ‪neutral solution‬‬
‫‪… yellow in‬‬
‫‪acidic solution‬‬
‫…‬
‫حسابات التمديد‬
Dilution Calculations
Example:
How many ml of a concentrated solution of
sodium hydroxide 0.4 M , are needed to
prepare 1000 ml of 0.1 diluted solution.
Answer:
Mconc × Vconc = Mdil × Vdil
0.4 x Vconc = 0.1 x1000
Vconc= (0.1x1000)/0.4 = 250 ml
‫حسابات التمديد‬
Dilution Calculations
Example:
If we diluted 200 ml of 0.2M solution of
hydrochloric acid up to 1000 ml , what is
the molarity of the diluted solution.
Answer:
Mconc × Vconc = Mdil × Vdil
0.2 x 200 = Mdil x 1000
Mdil = 0.04 mol/lit
30
PH of Solutions
The PH:
Is the minus logarithm of the hydrogen ions
concentration(in moles).
PH= -log [ H⁺ ]
Example:
The hydrogen ions concentration of hydrochloric
acid solution is 0.001 mole , calculate the PH
value of the solution.
Solution:
PH= - log [10⁻³]
PH = 3
31
PH of Solutions
Example:
15- What the PH of 0.001 M solution of
hydrochloric acid?
Solution:
PH= - log [ H⁺ ]
PH= - log [ 10³⁻ ]
PH= 3
32
PH of Solutions
Example:
16- Calculate the PH value of a solution of
sulphuric acid containing 4.9 g per liter of
the acid?
solution
-the molar concentration of the acid = 4.9/98=0.05 mol/lit
-the molar concentration of hydrogen ions:
[ H⁺ ]=2 [ M ] = 0.05 x 2 = 0.1 mol/lit
PH = - log [ 10⁻¹]
PH= 1
33
PH of Solutions
Example:
17- Calculate the PH value of a solution of hydrochloric acid
containing 0.02 M of the acid?
solution
-since the hydrochloric acid is a strong acid, so the molar
concentration of acid is equal to the molar concentration
of hydrogen ions:
[ H⁺ ]=0.02
PH = - log [ 2x10⁻²]
PH=(-) [log2 + log10⁻²]
PH=(-) [ 0.30 – 2 ]
PH=(-) [ -1.7]
PH = 1.7
34
PH of Solutions
Example:
18- Calculate the PH value of 0.001 M solution of
sodium hydroxide?
Solution:
[ OH⁻ ] = 10⁻³
POH = - log [ OH⁻ ]
POH = - log [ 10⁻³ ]
POH = 3
We know that : PH + POH = 14
So we write:
PH + 3 = 14
PH = 11
35
Hydrates
A hydrate is an ionic compound in which the
formula unit includes a fixed number of water
molecules associated with cations and anions
Examples:
BaCl2 . 2 H2O
CuSO4 . 5 H2O
EOS
36
Hydrates
Notice:
-The water molecules in the hydrate compounds are
part of the formula, so when we calculate the
molecular mass of the hydrate compound, we should
add the mass of the water molecules to the molar mass
of the compound.
-We name here some of the hydrates:
-BaCl₂. 2H₂O : barium chloride dihydrate.
-CuSO₄. 5H₂O : copper sulphate penta hydrate.
-CoCl₃. 6H₂O : cobalt (III)chloride hexa hydrate.
‫تفاعالت حمض‪-‬أساس والمعادالت األيونية الصافية‬
‫‪Acid–Base Reactions:‬‬
‫‪Net Ionic Equations‬‬
‫‪HCl + NaOH  H2O + NaCl + Q‬‬
‫في التفاعل المب ّين أعاله ‪ ,‬نالحظ أن كال من حمض كلور الماء ‪,‬‬
‫وهيدروكسيد الصوديوم هي مركبات كهرليتية قوية تتأين تأينا‬
‫كامال في المحليل ‪ ,‬وبالتالي فإن المعادلة الفعلية تكتب بشكل‬
‫أيوني‬
‫–‪H+ + Cl– + Na+ + OH–  H2O + Na+ + Cl‬‬
‫‪H+ + OH–  H2O + Q‬‬
‫‪Q= 57.3 J/lit , it is the same for all neutralization reactions.‬‬
‫حساب التراكيز األيونية في المحاليل‬
Calculating Ion Concentrations in
Solution
In 0.010 M Na2SO4:
-two moles of Na+ ions are formed for each mole
of Na2SO4 in solution, so [Na+] = 0.020 M.
-one mole of SO42– ion is formed for each mole of
Na2SO4 in solution, so [SO42–] = 0.010 M.
-An ion can have only one concentration in a
solution, even if the ion has two or more sources.
‫حساب التراكيز األيونية في المحاليل‬
Calculating Ion Concentrations in
Solution
How many moles of Na+ ions are in a solution containing
0.24 mole of Na2SO4 and 0.46 mole of NaCl.
Na2SO4  2 Na+ + SO42–
1 mol
2mol
0.24 mol
x mol
X= 0.48 mol
NaCl  Na+ + Cl –
1 mol
0.46 mol
Y= 0.46 mol
1 mol
y mol
The number of moles of Na+
: 0.48 + 0.46 = 0.94 mol
‫التفاعالت المشكلة للرواسب‬
‫‪Reactions that Form‬‬
‫‪Precipitates‬‬
‫هناك حد النحاللية كمية من المادة المذابة في كمية محددة من‬
‫الماء‪.‬‬
‫ فإذا كان التركيز المولي األعظمي للمادة المذابة في المحلول‬‫أقل من ‪ , 0.01 M‬فإننا نسمي المادة المذابة غير منحلة‬
‫‪insoluble‬في الماء‪ ,‬وهكذا إذا تشكلت مثل هذه المادة غير‬
‫المنحلة نتيجة تفاعل ما ‪ ,‬فإن المادة تترسب وتنفصل عن‬
‫المحلول ‪ ,‬ونسميها راسب ‪.precipitate‬‬
‫نواظم في الترسيب ‪Guide Line in Precipitation‬‬
‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫كافة مركبات أيونات النترات )‪(NO₃⁻‬والخالت ) ‪ (acetate ch₃coo⁻‬والكلورات‬
‫ذوابة) ‪. soluble‬‬
‫)‪(ClO₃⁻‬وبيركلورات )‪ (perchlorate ClO₄⁻‬هي مركبات منحلة ( ّ‬
‫ذوابة‬
‫كافة مركبات المجموعة األولى )‪ group (l‬في الجدول الدوري هي مركبات ّ‬
‫‪soluble‬وكذلك مركبات أيون األمونيوم )‪.(NH₄⁺‬‬
‫ذوابة ‪soluble‬عدا‬
‫معظم مركبات أيون الكلور )‪ (Cl⁻‬والبروم )‪ (Br⁻‬واليود )‪ (I⁻‬هي مركبات ّ‬
‫مركبات هذه األيونات مع أيونات الفضة ‪Ag⁺‬والرصاص ‪ Pb²⁺‬والزئبق األحادي‪ Hg₂²⁺‬فهي‬
‫غير منحلة‪.‬‬
‫ذوابة ‪ soluble‬عدا مركبات أيونات‬
‫معظم مركبات أيون الكبريتات ‪ sulfate‬هي مركبات ّ‬
‫المجموعة الثانية ‪ group ll‬في الجدول الدوري ‪ ,‬كذلك مركبات أيونات الفضة ‪Ag⁺‬‬
‫والرصاص‪ Pb²⁺‬والزئبق األحادي ‪ , Hg₂²⁺‬فهي غير منحلة ‪.insoluble‬‬
‫معظم مركبات أيونات الهيدروكسيل ‪( OH⁻),‬والكبريت )‪ sulfide (S²⁻‬والفوسفات‬
‫)‪(PO₄³⁻‬والكربونات )‪ (CO₃⁻⁻‬هي مركبات غير منحلة ‪.insoluble‬‬
‫نواظم في الترسيب ‪Guide Line in Precipitation‬‬
‫ طبقا لقواعد ونواظم الترسيب يصبح بمقدورنا التنبؤ بتفاعالت الترسيب ‪.‬‬‫أمثلة ‪:‬‬
‫ عندما يتمازج محلول لكربونات الصوديوم ‪ sodium carbonate‬مع‬‫محلول لنترات الحديد الثالثي ‪ ,iron(III) nitrate‬فإنه يتشكل راسب من‬
‫كربونات الحديد الثالثي ‪.Fe(CO₃)₃‬‬
‫ عندما يتمازج محلول لخالت الرصاص ‪ lead acetate‬مع محلول لكلوريد‬‫الكالسيوم ‪ , calcium chloride‬فإنه يتشكل راسب من كلوريد‬
‫الرصاص ‪. PbCl₂‬‬
Guide Line in Precipitation ‫نواظم في الترسيب‬
Example:
Assign the insoluble compounds out of the
following compounds:
(a)Ca(OH)₂ , (b)Na₂SO₄, (c)K₂S, (d)PbCl₂,
(e)HgCl₂
Answer:
(a) and (d) only
Guide Line in Precipitation ‫نواظم في الترسيب‬
Example:
One cup (about 240 g) of a certain clear chicken broth
yields 4.302 g AgCl when excess AgNO3(aq) is added to
it. Assuming that all the Cl– is derived from NaCl, what is
the mass of NaCl in the sample of broth?
Answer:
AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃
1 mol
1 mol 1 mol
X
4.302/143.32
Moles of NaCl : x= 0.03 mol
Mass of NaCl = 0.03 x 58.5 = 1.755 g
‫تفاعالت األكسدة واإلرجاع‬
‫‪Reactions Involving‬‬
‫‪Oxidation and Reduction‬‬
‫األكسدة ‪:oxidation‬‬
‫األكسدة هي خسارة إلكترون أو أكثر أو الزيادة في رقم الشحنة‬
‫‪ oxidation number‬باالتجاه الموجب‪.‬‬
‫اإلرجاع ‪:reduction‬‬
‫اإلرجاع هو اكتساب إلكترون أو أكثر ‪ ,‬أو االنخفاض في رقم‬
‫الشحنة‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫إن عمليتي األكسدة واإلرجاع تحدثان معا ‪.simultaneously‬‬
‫‪Historically: “oxidation” used to mean “combines with‬‬
‫‪oxygen”; the modern definition is much more general.‬‬
‫أرقام األكسدة‬
Oxidation Numbers
An oxidation number is the charge on an ion, or a
hypothetical charge assigned to an atom in a
molecule or polyatomic ion.
Examples: in NaCl, the oxidation number of Na is +1,
that of Cl is –1 (the actual charge).
In CO2 (a molecular compound, no ions) the oxidation
number of oxygen is –2, because oxygen as an ion
would be expected to have a 2– charge.
The carbon in CO2 has an oxidation number of +4
(Why?)
Rules for Assigning Oxidation Numbers
- The oxidation number of any atom in the neutral state is 0
- The oxidation number of any compound is 0 and it is equal
to the sum of the oxidation numbers of the atoms in the
formula.
- The sum of the oxidation numbers of the atoms in an ion is
equal to the charge on the: equal to the charge on the
ion. Such as NH₄+
- In compounds, the group 1A metals all have an oxidation
number of +1 and the group 2A metals all have an
oxidation number of +2.
- In binary ionic compounds, the oxidation number of
fluorine is –1.( F, Cl, Br, I )
- In compounds, hydrogen has an oxidation number of
+1.(except in the Hydrides like CaH₂ , Hydrogen has an
oxidation number -1 ).
Rules for Assigning Oxidation Numbers
-In most compounds, oxygen has an oxidation number of
–2. ( except in hydrogen peroxide and its compounds
where oxygen has oxidation number -1, such as H₂O₂ ,
Na₂O₂ )
-In binary compounds with metals, group 7A elements have
an oxidation number of –1, group 6A elements have an
oxidation number of –2, and group 5A elements have an
oxidation number of –3.
- The maximum oxidation number of a nonmetal is equal to the group
number.
For nitrogen, +5.
For sulfur, +6.
For chlorine, +7.
The minimum oxidation number is equal to the (group number – 8).
Examples in assigning the oxidation number
Example:
What are the oxidation numbers assigned to the under lined
atoms of the following:
(a)KClO4
(b) Cr2O72–
(c) CaH2
Answer:
(a)K+1,O-2,
so Cl = +7
(d) Na+-O-O-Na+ just like H2O2
(b) 2Cr + ( 7x-2 ) = -2
2Cr-14 = -2
2Cr = +12
Cr = 6
(d) Na2O2
(e) Fe3O4
(e) Fe3O4 = FeO+ Fe2O3
Fe=2 ,Fe=3
(c) Ca = +2 , so H = -1
Identifying Oxidation–
Reduction Reactions
In a redox reaction, the oxidation number of a
species changes during the reaction.
Oxidation occurs when the oxidation number
increases (species loses electrons).
Reduction occurs when the oxidation number
decreases (species gains electrons).
If any species is oxidized or reduced in a
reaction, that reaction is a redox reaction.
Examples of redox reactions: displacement of
an element by another element; combustion;
incorporation of an element into a compound,
etc.
Oxidizing and Reducing Agents
An oxidizing agent causes another substance
to be oxidized.
The oxidizing agent is reduced.
A reducing agent causes another substance to
be reduced.
The reducing agent is oxidized.
Mg + Cu2+  Mg2+ + Cu
What is the oxidizing agent? What is the
reducing agent? Mg  Mg²⁺ + 2eoxidation
Cu²⁺ +2e = Cu
reduction
Oxidation Numbers of
Nonmetals
The maximum
oxidation number of
a nonmetal is equal
to the group
number.
For nitrogen, +5.
For sulfur, +6.
For chlorine, +7.
The minimum
oxidation number is
equal to the (group
number – 8).
Activity Series
of Some Metals
In the activity series, any metal above
another can displace that other metal.
Mg metal can
react with …
… Cu2+ ions to
form Cu metal.
Will lead metal react
with Fe3+ ions?
Will iron metal
dissolve in an acid
to produce H2 gas?
Oxidation–Reduction
OxidationReduction
Example:
Balance the following equation using the redox method:
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O+Fe2 (SO4) 3
Answer :
To balance the equation , let’s display first the oxidation and the reduction
in the equation :
- then we have to multiply each oxidized or reduced element by the
number of oxidation change of the other, then we balance the
equation:
Oxidation–Reduction
OxidationReduction
- then we have to multiply each oxidized or reduced element by the
number of oxidation change of the other, then we balance the
equation:
-Then :
Typical Example
Example:
Balance the following equation using the redox method:
HNO 3 + Zn → Zn(NO3) 2 + NO + H2O
Answer:
1- We have to assign the elements where the oxidation and reduction
are occurred, we notice that nitrogen element changed from oxidation
number 5 to oxidation number 2 , and zinc changed from oxidation
number 0 to oxidation number 2.
2- we have to multiply the number of change of the zinc by the
nitrogen monoxide NO , and the number of change of the nitrogen by
the zinc nitrate Zn(NO3) 2
Typical Example
Oxidation–Reduction
3- we have to multiply the zinc in the left side of the equation by 3 to
get it equal to the zinc in the right side of the equation, and since the
total number of the nitrogen atoms in the right side of the equation is
8 we should multiply nitric acid by 8.
4- we have to multiply the water in the right side of the equation by
four to get the number of hydrogen atoms equal to the number of
hydrogen atoms in the left side.
Class Practice Problem
Balance the following equations: •
(a) Na(s) + H2O(l)
2Na(s) + 2H2O(l)
(b) Al(s) + HCl(aq)
2Al(s) + 6HCl(aq)
(c) C2H4(g) + O2(g)
C2H4(g) + 3O2(g)
NaOH(aq) + H2(g)
2NaOH(aq) + H2(g)
AlCl3(aq) + H2(g)
2AlCl3(aq) + 3H2(g)
CO2(g) + H2O(l)
2CO2(g) + 2H2O(l)