mqrr_251_kym.pptx
Download
Report
Transcript mqrr_251_kym.pptx
First Mid Term
(15 marks)
Lab
(30 marks)
Second Mid Term
(15 marks)
Mid term
(30 marks)
Final
(40 marks)
سعد الطمره.د. أ، مباديء الكيمياء التحليلية: المرجع
1
Instructor: Dr. Amal AL-Mohaimeed
Office location: Blg. 5, T floor, Room No. 188
Office hours: Sun, Tues, Thurs 9:00-10:00 Email address:
[email protected]
Total Contact Hours: 14 weeks x 2 hrs Theory
(Sun, Tues, 8-9)
14x 2 hrs Lab (Thurs 11-1)
Mid Term Exam: (First mid-term: Sun, 19/5, 8-9)
(Second mid-term: Sun, 25/6, 8-9)
فوائد الكيمياء التحليلية
التعرف على المواد الكيميائية العضوية وغير العضوية
وكذلك العناصر المختلفة.
تحديد شكل المركب وصيغته الكيميائية.
ايجاد األوزان الجزيئية للمركبات الكيميائية
خدمة الصناعة والزراعة والطب وغيرھا
فروع الكيمياء التحليلية
التحليل الكيفى
Qualitative Analysis
تحليل وزنى
Gravimetric Analysis
التحليل الكمى
Quantitative Analysis
تحليل حجمى
Volumetric Analysis
المحاليل
Solutions
تكوين المحلول Solution formation
المحلول خليط متجانس يتكون من مادتين أو أكثرحيث تتشتت
الجزيئات،ويتكون المحلول من مذيب solventومذاب solute
يعتبر الماء من أشهر المذيبات.
هناك مذيبات أخرى مثل األحماض المخففة والمذيبات العضوية
الذوبانية Solubility
عملية تسبق تكوين المحلول حيث يجب إذابة المادة في المذيب
المناسب.
وتعرف الذوبانية بأنها كمية المادة الالزمة إلشباع 100جرام من
ّ
المذيب عند درجة حرارة معينة.
العوامل المؤثرة على الذوبانية
درجة الحرارة
خواص المذاب والمذيب
الضغط
ذوبانية المحاليل المائية
الماء اهم المذيبات ،وهو وسط جيد لكثير من التفاعالت الكيميائية.
جزيء الماء يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين.
جزيء الماء قطبي نظرا ألختالف السالبية الكهربية بين األكسجين
والهيدروجين.
الروابط في جزيء الماء روابط هيدروجينية
في عملية األذابة تتحطم الروابط الهيدروجينية في الماء والشبكة
البلورية في المادة المذابة وتقترب جزيئات المذاب الى جزيء الماء.
اذا كان تجاذب جزيئات المذاب الى جزيء الماء أقل من انجذاب
ذرات المادة نفسها فإنها التذوب في الماء والعكس بالعكس.
هناك مركبات أيونية ( ايونات موجبة وسالبة ) ومركبات غير أيونية
ترتبط بقوى بين جزيئية Intermolecular forces
اإللكتروليتات والالإلكتروليتات
عندما تتأين المركبات األيونية في الماء ،فإنه ينتج أيونات موجبة وسالبة
ولذا فإن محاليلها موصلة للتيار الكهربائي وتسمى االلكتروليتات.
اإللكتروليتات Electrolytesنوعان:
الكتروليتات قوية تتأين تاين كامل ولها قوة توصيل كبيرة
الكتروليتات ضعيفة التتأين تأين كامل وقوة توصيلهاضعيفة
المركبات التي التتأين في الوسط المائي تسمى بالالإلكتروليتات
ومحاليلها غير موصلة.
تصنيف حسب حجم دقائق المذاب
تصنيف حسب كمية المادة
المذابة
تصنيف حسب طبيعة مكوناتها
تصنيف المحاليل Classification of solutions
المحلول الحقيقي
Real solution
تصنيف المحاليل
حسب حجم دقائق
المذاب
المحلول المعلق
Suspended solution
المحلول الغروي
Colloidal solution
تصنيف المحاليل Classification of solutions
المحلول غير المشبع
Unsaturated
solution
تصنيف المحاليل
حسب كمية المادة
المذابة
المحلول المشبع
Saturated
solution
المحلول فوق التشبع
Super saturated
solution
تصنيف المحاليل Classification of solutions
تصنيف المحاليل حسب
طبيعة مكوناتها
غاز في غاز (الهواء الجوي)
صلب في صلب (السبائك المعدنية)
غاز في سائل (ماء (CO2 +
غاز في صلب ((H2+ Pt
صلب في سائل( سكر +ماء)
سائل في سائل (ماء +كحول)
الطرق الفيزيائية Physical methods
التركيز جرام /لتر وهو يعبر عن عدد الجرامات من المذاب في لتر من
المحلول ،ويرمز له g/Lويسمى بالقوة Strengthويحسب من العالقة
التالية:
القوة = وزن المذاب بالجرام
حجم المحلول باللتر
التركيز بالجزء من المليون ppmوهو عدد المليجرامات من المذاب
في كيلوجرام من المحلول او عدد الميكروجرامات من المذاب في مللي
لتر من المذيب ويحسب من العالقة التالية:
الجزء من المليون = g\mlµوزن المذاب بالميكروجرام
حجم المحلول بالملى لتر
التركيز بالجزء من البليون ppbوهو عدد الميكروجرامات في
الكيلوجرام ويحسب من العالقة التالية
الجزء من البليون = g\kgµوزن المذاب بالميكروجرام
وزن المحلول بالكيلوجرام
النسبة المئوية Percentage
وهنا يكون حجم المذيب مئويا ً وينقسم الى عدة أقسام:
النسبة المئوية الحجمية ( )v/vوهي عدد ملل من المذاب في 100
جرام من المذيب.
النسبة المئوية الوزنية ( (w\wعدد الجرامات المذابة في 100جرام
من المذيب.
النسبة المئوية الوزنية الحجمية ( )w/vعدد الجرامات المذابة في 100
ملل من المحلول.
الطرق الكيميائية Chemical Methods
التركيز الفورمالي
التركيز العياري
التركيز الموالري
نستنتج مما سبق العالقات اآلتية :
عدد الموالت = التركيز الموالرى ×حجم المحلول باللتر
n= M × V
عدد الملليموالت = التركيز الموالري × حجم المحلول بالملليلتر
الوزن بالجرام = عدد الموالت × الوزن الجزيئي
الوزن بالجرام = التركيز الموالرى × حجم المحلول باللتر× الوزن الجزيئي
الوزن بالمللجرام = عدد الملليوالت × الوزن الجزيئي الجزيئي
الوزن بالملليجرام = التركيز الموالرى×حجم المحلول بالملليلتر× الوزن الجزيئي
التركيز الموالري= عدد الموالت
الحجم باللتر
التركيز الموالري= عدد الملليموالت
الحجم باللتر
ملجم من اليوريا20 احسب عدد المليموالت الموجودة في:1 تمرين
No. of moles = m/MM
Molar mass of NH2CONH2 = 60 mg/mmol
No. of moles = 20/60= 0.33 mmol
جم من كلوريد الصوديوم11.7 احسب عدد المليموالت الموجودة في:2 تمرين
No. of moles = m/MM
Molar mass of NaCl = 40 mg/mmol
No. of moles = 11.7× 1000/58.5= 200 mmol
تمرين :3احسب التركيز الموالري لمحلول كربونات الصوديوم
)(1.06 mg/mL
MM NaCO3 = 106 g/mol = mg/mmol
M = n/V
n= m/MM
n=1.06/106 = 0.01mmol
M= 0.01/1 = 0.01 molar
تمرين :4كم جراما ً من اليود يلزم لتحضير 100مل من محلول تركيزه 0.1
Nمن اليود
الوزن المكافيء = الوزن الجزيئي /عدد اإللكترونات
= 127 = 2 /254
عدد األوزان المكافئة = العيارية × الحجم بالملل
الوزن بالملجم = العيارية × الحجم بالملل × الوزن المكافيء
الوزن المكافيء
= 100 × 0.1 ×127
= 1270ملليجرام
الوزن بالجرام = 1270/1000
تمرين :5ماحجم الكحول في محلول يحتوي على 20منه إذا كان حجم
المحلول يساوي 250مل.
% of alchol= 20
20= Vml/250 × 100
V=20×250/100 = 50 mL
تمرين :6كم عدد جرامات كلوريد الصوديوم في اللتر الواحد لمحلول
تركيزه 0.2M
0.2M = 0.2 moles/L
m= MM × M × V
58.5 ×0.2 × 1 = 117 g/L
االتزان الكيميائي
Chemical Equilibrium
نستدل على انتهاء التفاعل بـــ :
تنتج مادة صلبة
يتصاعد غاز
انواع التفاعالت :
تفاعالت عكسية Irreversible reactions
تفاعالت غير عكسية Reversible reactions
R1
A+B
C+ D
R2
التفاعل الكيميائي إما ان يكون عكسي أو غير عكسي
ثايت االتزان اليعطي فكرة عن سرعة التفاعل وانما يدل على اكتمال
التفاعل
ثابت االتزان قيمة ثابته بحيث اذا زاد احد التراكيز قل اآلخر
الوصول الى حالة االتزان يعتمد على سرعة التفاعل وتختلف من تفاعل
الى آخر
درجة الحرارة
زيادة درجة الحراة تزيد الطاقة الحركية للمواد المتفاعلة وتزاد
فرص التصادم
الحوافز
الحفاز مادة تضاف الى المتفاعالت لزيادة سرعة التفاعل ويمكن ان
تقلل من سرعة التفاعل
التركيز
زيادة تركيز المواد المتفاعلة يزيد من سرعة التفاعل
التركيز
زيادة التركيز أو نقصانه التُغير من قيمة ثابت االتزان ولكن وضع االتزان
سوف يتغير
درجة الحرارة
درجة الحرارة تؤثر على السرعة وبالتالي تؤثر على قيمة ثابت االتزان
عندما يكون التفاعل االمامي ماص للحرارة endothermic
تزداد قيمة ثابت االتزان بزيادة درجة الحرارة والعكس صحيح للتفاعالت
الطاردة للحرارة exothermic
الحوافز
لها تأثير على سرعة التفاعل وبالتالي سرعة الوصول الى حالة االتزان اال
أنها التؤثر على قيمة ثابت االتزان النهائية
الضغط
يؤثر على قيمة ثابت االتزان وعلى وضعه وخاصة في تفاعالت الغازات
حيث يتجه التفاعل مع زيادة الضغط الى تقليل الحجم
األمالح
تزيد األمالح من تفكك اإللكتروليتات الضعيفة وذوبانية الرواسب نتيجة
للتجاذب األيوني
المذيب
تعتمد قيمة ثابت االتزان على طبيعة المذيب
ينص قانون فعل الكتلة لـ جيلدبرج-واجي Guldberg and waage
على أن معدل سير التفاعل يتناسب تناسبا طرديا مع حاصل ضرب تراكيز
المواد المتفاعلة كل مرفوع الى قوة تساوي عدد الجزيئات أو األيونات
الظاهرة في معادلة التفاعل
R1
A+B
C+ D
R2
تعرض أي تفاعل في حالة اتزان
تنص هذه القاعدة على أنه اذا َ
كيميائي الى تأثير خارجي مثل تغيير أحد تراكيزالمواد المتفاعلة أو
الضغط أو درجة الحرارة فإن التفاعل سيحفظ اتزانه الحقيقي ويُزيل هذا
التأثيروتبقى Kثابتة
قانون فعل الكتلة
لديك التفاعل التالي:
احسب ثابت االتزان Kله عندما:
تمرين 2يتأين حمض الخل بنسبة %1.73فإذا كان تركيز الحمض
يساوي ،0.058 Mاحسب قيمة ثابت االتزان ka
معادلة االتزان:
تركيز الخالت
ومن المعادلة يتضح:
تركيز الحمض المتبقي= تركيز الحمض األصلي – تركيز الخالت
ونحسب Ka
R1
aA + bB
R2
cC+ dD
االتزان في األحماض والقواعد
Acid-Base Equilibrim
يوسانوفيتش
أرهينيوس
األحماض
والقواعد
برونستد
ولوري
لويس
األحماض والقواعد Acids & Bases
األحماض من أھم المواد الكيميائية وتم دراستها وتعريفها
تعريف أرھينيوس
تعريف برونستد ولوري لألحماض
األمالح Salts
ملح مشتق من حمض قوي
وقاعدة قوية ((NaCl
ملح مشتق من حمض قوي
وقاعدة ضعيفة ((NH4Cl
ملح مشتق من حمض
ضعيف وقاعدة قوية
((CH3COONa
ملح مشتق من حمض
ضعيف وقاعدة ضعيفة
((NH4CH3COO
H+ + OH• تأين المـــاء
• يتفاعل الماء كحمض وكقاعدة
• ]pH= -log[H+
• ]Kw = [H+] [OH-
• pKw = pH + pOH
• pH=pOH=7
H2O
الماء
الرقم
الهيدروجيني
الرقم
الهيدروجيني
للماء
تأين األحماض
تأين األحماض
القوية
تأين األحماض
الضعيفة
تأين األحماض
عديدة القاعدة
تأين القواعد
تأين القواعد
القوية
تأين القواعد
الضعيفة
تأين القواعد
عديدة
الحامضية
تأين األمالح
األمالح
المشتقة من
حمض قوي
وقاعدة قوية
األمالح
المشتقة من
حمض قوي
وقاعدة
ضعيفة
األمالح
المشتقة من
حمض ضعيف
وقاعدة قوية
األمالح المشتقة
من حمض
ضعيف وقاعدة
ضعيفة
األمالح
الهيدروجينية
محلول
منظم
حمضي
محلول
منظم
قاعدي
المحاليل المنظمة
•
تعريفها
أنواعها
• المنظم الحمضي
:حمض ضعيف
وملحه لقاعدة قوية
• المنظم القاعدي:
قاعدة ضعيفة
وملحها لحمض قوي
• محلول منظم حمضي
• محلول منظم قاعدي
• هي محاليل تتميز
بمقاومتها للتغير
الهيدروجيني عند
اضافة حمض قوي
أو قاعدة قوية
المحاليل المنظمة
الترسيب وحاصل اإلذابة
Precipitation and Solubility product
• تتم بتكوين مادة صلبة من تفاعل معين
يحدث بين مادتين أو أكثر في الحالة
السائلة وعند ظروف معينة
• ترسيب كلوريد
الهيدروكلوريك
• ترسيب كبريتات الباريوم بمحلول
الكبريتات
الفضة
بحمض
عملية
الترسيب
أمثلة
المرسبات
العضوية
المرسبات الغير
عضوية
ترسيب
الفلزات
ترسيب أمالح
الحموض الضعيفة
شحيحة الذوبان
ثنائي ميثيل
الجليوكسيم
H2S
HCl
NH4OH
حاصل الضرب
أكبر من حاصل
اإلذابة = ترسيب
ھو حاصل
ضرب تركيز
األيونات السالبة
في الموجبة
حاصل الضرب
أكبر من حاصل
اإلذابة = ترسيب
حاصل
اإلذابة
حاصل الضرب
يساوي حاصل
اإلذابة = محلول
مشبع
ترسةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةيب
الهيدروكسةةةيدات:تترسةةةب
العناصةةةر ضةةةمن مجةةةاميع
كنيةةةةةةةةةرة علةةةةةةةةةى هيئةةةةةةةةةة
هيدروكسةةةةةيدات بإضةةةةةافة
هيدروكسيد األمونيوم
ترسةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةةيب
الكبريتيدات:
تترسةةةةةب عناصةةةةةر
المجموعةةة النانيةةة
والرابعةةةةةةةة علةةةةةةةى
هيئةةةةةةة كبريتةةةةةةدات
بواسةةةةطة كبريتيةةةةد
الهيدروجين
أهميةةةةةةةةة حاصةةةةةةةةل
اإلذابةةةةةةةةة :فصةةةةةةةةل
العناصةةةةر بمعرفةةةةة
قيم حاصل اإلذابة
العوامل المؤثرة على الذوبانية
تأثير االيون المشترك
تأثير المرسب
تأثير األمالح
تأثير المذيب
تأثير المركبات المعقدة
تأثير اإلذابة الجزيئية
تأثير درجه الحرارة
تأثير الرقم الهيدروجيني
.1الترسيب
.2الهضم
.6الوزن
.3الترشيح
.5التجفيف
والحرق
.4الغسيل
• العملية النهائية لحساب
التركيز للمادة المراد تقديرها
وذلك بعد معرفة وزن الراسب
ومعامل التحليل الوزني
• الوزن الذري أو الوزن
الجزيئي للمكون مقسوما ً على
الوزن الجزيئي للراسب
الحسابات
معامل
التحليل
الوزني
تقدير الكلوريد
تقديرالنيكل
تطبيقات الترسيب
تقدير
الكالسيوم
تقدير
الرصاص
تقدير
المغنيسيوم
تقديرالنحاس
تقدير
الكبريتات
تقدير
الحديد
إذا كانت قيمة ذوبانية فوسفات الفضة تساوي 6.5×10-11احسب حاصل
إذابتها.
احسب ذوبانية هيدروكسيد المغنيسيوم إذا كان حاصل إذابته يساوي
1.2×10-11 g/Lعند درجة حرارة º25م ثم احسب التركيز بالجرام100/مل
حاصل اإلذابة ليوديد الفضة يساوي 8.5×10-17عند درجة حرارة º25م.
احسب تركيز أيون الفضة واليوديد في محلول مشبع من AgIثم احسب
اإلذابة الموالرية ليوديد الفضة
ماتركيز الفضة الالزم اضافته لبدء عملية الترسيب ليوديد الفضة من محلول
يوديد الصوديوم ذي التركيز 1.2×10-4 Mعلما ً بأن حاصل إذابة يوديد
الفضة 1.2×10-4 M
معقدات ناتجة من اتحاد الكاتيونات بأنيون غير عضوى
مثل [AgCl3 ] 2- [HgI4 ] 2- [Fe(CN)6 ] 3-
معقدات ناتجة من اتحاد الكاتيونات بمادة عضوية
مثل EDTAاو الجاليوكسيمات والكوينولين
معقدات ناتجة من اتحاد الكاتيونات بجزئ
مثل [Zn(H2O) ] 2+ [Na(NH3)4 ] + [Al(H2O)6 ] 3+
معقدات احادية االسنان (فيها الليجند يحتوى على مجموعة واحدة له القدرة على منح زوج
من االلكترونات لاليون الفلزى وترتبط معه برابطة تناسقية واحدة ) مثل [Fe(CN)6 ] 3-
معقدات ثنائية االسنان (فيها الليجند يحتوى على مجموعتين مانحتين لالالكترونات لاليون
الفلزى وترتبط معه برابطتين تناسقيتين ) مثل اتحاد العناصر مع -8ھيدروكسى كوينولين
معقدات عديدة االسنان (فيها الليجند يحتوى على اكثر من مجموعتين مانحتين لالالكترونات
لاليون الفلزى وترتبط معه بأكثر من رابطة تناسقية) مثل اتحاد العناصر مع EDTA
منع التداخل
التقدير اللونى
االستخالص
التبادل االيونى
الكشف عن العناصر
الفصل
عندما يتكون المعقد فأنة يمر بعدة خطوات ولكل خطوة ثابت اتزان خاص بها
مثال المعادلة العامة *لتكوين معقدا رباعيا من يوديد الكادميوم CdI42-
Cd2+ + 4ICdI42Cd 2 I CdI
الخطوة االولى
Cd
Cd I
الخطوة الثانية
2
K1
CdI I CdI 2
CdI 2
CdI I
K2
CdI 2 I CdI 3
الخطوة الثالثة
CdI
CdI I
3
K3
2
الخطوة الرابعة
CdI 3 I CdI 42
CdI
Cd I
2
4
4
2
K4
لحساب ثابت التكوين للمعقد بضرب ثوابت التكوين للخطوات االربع
K K1 K 2 K 3 K 4
ويمكن حسابة من المعادلة العامة للتكوين *
CdI
Cd I
2
4
4
2
كلما كانت قيمة ثابت التكوين كبيرة كلما كان المعقد الناتج اكثر ثباتا
K4
عملية األكسدة oxidation
فقد العنصر لإللكترونات
عملية األختزال Reduction
اكتساب العنصر لإللكترونات
Electrochemical cell الخلية الكهروكيميائية
يمكن حساب جهد القطب بشكل عام من معادلة نيرنست
Aox
RT
E E
log
Ared
nF
Aox
RT
E E
ln
Ared
nF
وبالتعويض عن قيمة الثوابت نحصل على
Aox
0.0591
E E
log
Ared
n
التركيز
الرقم الهيدروجيني
المواد المعقدة
تأثير
المذيب
وعند تطبيق معادلة األتزان
Ecell = Ecathode –Eanode
at equilibrium
Ecell = 0
من المعادلة التالية يمكن حساب قيمة ثابت االتزان Kألي تفاعل
اكسدة واختزال
n EC E a
log K
0.059
حدد التفاعل العام للخلية التي يمكن تكوينها من انصاف التفاعالت
التالية:
احسب جهد الخلية ؟
محلول يحتوي على ايون الكرومات بتركيز يساوي 0.002M
بتركيز يساوي 0.02Mفإذا كانت قيمة الرقم
وعلى ايون
الهيدروجيني لهذا المحلول تساوي = 3كم تكون قيمة جهد نصف هذا
التفاعل؟
احسب جهد نصف الخلية التي تتكون من قطي الكادميوم المغموس في
محلول من ايونات الكادميوم تركيزه 0.01Mحيث:
احسب ثابت األتزان للتفاعل التالي :
حيث