الدرس الرابع ... المحلول المولارى

المحلول المولارى :
 تعريف المحلول المولارى
- محلول يحتوى اللتر منه على واحد مول من المذاب مقدراً بالجرامات
- محلول يحتوى النصف لتر منه على نصف مول من المذاب
- المحلول المولارى لحمض الهيدروكلوريك HCl
- محلول يحتوى اللتر منه على واحد مول من غاز كلوريد الهيدروجين ويساوى = 35.5 × 1 + 1= 36.5 جرام جم من حمض الهيدروكلوريك
- محلول 4 مولارى من هيدروكسيد الصوديوم :
- محلول يحتوى اللتر منه على واحد 4 مول ( 160 جم )من هيدروكسيد الصوديوم
- محلول ¼ مولر من هيدروكسيد الصوديوم :
- محلول يحتوى اللتر منه على 10 جرام ( ربع مول ) من هيدروكسيد صوديوم
 المــول هو الكتلة الجزيئية مقدرة بالجرامات
 الكتلة الجزيئية الجرامية
هى الكتلة الجزيئية للمادة مقدرة بالجرامات
قوانيــــن هامـــــــة
- عدد المولات (عدد الجزئيات الجرامية) = الكتلــة المذابــة
الكتلـة الجزيئيـة
الكتلة المذابة ( وزن المادة المذابة ) =
المولارية × الوزن الجزيئى × حجم المحلول باللتر
مسائل على المحلول المولارى :
1- اذا علمت ان Na = 23 & C = 12 &S=32، O = 16احسب كتلة جزىء من كربونات الصوديوم وحمض الكبرتيك
-كربونات الصوديوم Na2CO3 = 23 × 2 + 1 × 12 + 3 × 16 = 46 + 12 + 48 = 106 جرام
-حمض الكبريتيك H2SO4= 2×1 + 1×32 +4×16 =98 جم
=====================================================
2-اذا كانت الكتلة الذرية للكبريت =32 والأكسجين =16 على الترتيب فأن صيغة أكسيد الكبريت الذي يحتوى المول منة على 32 جم كبريت و32 جم أكسجين هى (S2O,SO3,SO2,SO)
=====================================================
3-اختر : إذا كانت الكتلة الذرية للهيدروجين =1 والأكسجين =16 وكتلة المول من المركب M(OH)3 تساوى 78 جم فأن الكتلة الذرية للعنصر M تساوى ( 17 -27 -61- 78 )
-* اذا علمت ان كتلة مول من X2SO4 = 98 وان كتلة مول من Y2CO3 =106 اوجد كتلة كل من X,Y علما بان (C=12,O=16,S=32)
X2SO4 = 98
2 X +1×32 + 4×16 = 98 جم
2 X + 32 + 64 = 98 جم
2 X = 98 – 96 = 2 جم
X = 2/2 = 1 جم Y2CO3 =106
2 Y + 1×12 + ×16 = 106 جم
2 Y+ 12 + 48 = 106 جم
2 Y = 106-60 = 46 جم
Y = 46 /2 =23 جم
=====================================================
4– إذا علمت أن O = 16’ S=32 ' H = 1
1 – احسب كتلة المول من حمض الكبريتيك H2SO4 = 2×1+1×32+4×16= 98 جم
2 – ما تركيز الحمض إذا أذيب مول منه ى كمية الماء تكفى لعمل نصف لتر محلول
المولارية = الكتلـــــة المذابة = 98 = 2 مولر
الحجم × الكتلة الجزيئية 0.5 × 98
3 – ما كتلة الحمض المذابة فى 200 مللي محلول نصف مولارى
الكتلة المذابة = المولارية × الكتلة الجزيئية × الحجم
= 0.5 × 98 × 0.2 = 9.8 جم
4 – ما عدد مولات الحمض التى توجد فى 4.9 جم من الحمض
عدد المولات = الكتلة المذابة / الكتلة الجزيئية = 4.9 ÷98 = 0.05 مول
=====================================================
5 – إذا علمت أن 35.5= Cl ' 23 = Na
1 – احسب كتلة نصف مول من كلوريد الصوديوم NaCl =5,0( 1×23 + 1×35.5 )
= 5, 29 جم
2 – ما تركيز المحلول إذا أذيب 2 جم فى محلول 100 مل
المولارية = الكتلــــة المذابة = 2 = 0.34 مولر
الحجم × الكتلة الجزيئية .1 × 58.5
3 – ما كتلة NaCl المذابة فى 50 مللي محلول 1 مولا ر
الكتلة المذابة = المولارية × الكتلة الجزيئية × الحجم
= 1 × 58.5 × 0.050 = جم
4 – ما عدد مولات كلوريد الصوديوم الموجودة 5 جم
عدد المولات = الكتلة المذابة = 5 = 0.085 مول
الكتلة الجزيئية 58.5
=====================================================
6- إذا علمت أن الوزن الذرى لـ N=14 , C=12 , K=39 ,O=16 , H=1 , وأنة عند ذوبان 13.8 جم من مادة (أ) فى واحد لتر كان تركيز المحول 0.1 مولر تكون المادة المذابة هى (كربونات بوتاسيوم –نترات بوتاسيوم- بيكربونات بوتاسيوم –نتريت بوتاسيوم )
الكتلة الجزيئية = الكتلــــة المذابة = 13.8 = 138 جم
الحجم × المولارية 1× 0.1
KNO3 = 1×39 + 1×14 +3×16 =101 جم
KHCO3=1×39 + 1×1+1×12+3×16 = 100 جم
K2CO3 = 2×39 + 1×12 + 3×16
= 138 جم المادة هى كربونات البوتاسيوم
=========================================================
7 – احسب عدد ايونات الكلوريد والصوديوم الموجودة فى 50 مللي محلول 1 مولا ر
الكتلة المذابة = المولارية × الكتلة الجزيئية × الحجم
= 1 × 58.5 × 0.050 =925,2 جم
حساب عدد ايونات الصوديوم
NaCl Na+ + Cl-
58.5 23 35.5
2.925 A B
A = 2.925 x23 /58.5 =1.15
23 جم Na+ 02,6 × 10 23
15,1 س
س= 009, × 10 23
B = 2.925x 35.5/58.5=1.775
كل 5,35 جم ايون Cl- بة 02,6 × 10 23
775,1 ص
ص=29, × 10 23

حــــرارة الـــذوبان
 تعريف حرارة الذوبان :
مقدار التغير الحرارى الناتج عن إذابة واحد مول من المذاب فى كمية معلومة من المذيب
مصدر حرارة الذوبان
1- طاقة الشبكة البلورية :
- كمية الطاقة اللازمة لكسر الروابط الأيونية فى الشبكة البلورية
- كمية الطاقة اللازمة للتغلب على قوة الجذب بين الأيون الموجب والأيون السالب
- تظهر طاقة الشبكة البلورية فى صورة طاقة ممتصة من السائل المذيب وذلك للتغلب على قوى الجذب الكهربية بين الأيون الموجب والسالب
2- طاقة تميه الأيونات :
- كمية الطاقة المنطلقة نتيجة ارتباط الأيونات المفردة مع جزيئات الماء
ملاحظات
- إذا كان حجم المذيب لتر يسمى التغير الحرارى فى هذه الحالة بحرارة الذوبان المولارية
- إذا كان السائل المذيب هو الماء تسمى عمليه الذوبان بالإماهة
- التغيرات الحرارية المصاحبة للتغيرات الفيزيقية مثل :-
- حرارة الذوبان وحرارة التخفيف
- نكتب aq بدلاً H2O لأن H2O تدل على واحد مول من الماء فقط
عملية الإماهة :
- ارتباط ايونات المذاب بجزيئات الماء
 حرارة الذوبان المولارية :
مقدار التغير الحرارى الناتج عن إذابة واحد مول من المذاب فى كمية من المذيب تكفى لعمل لتر

 حرارة الذوبان :
تساوى المجموع الجبري لطاقة الشبكة البلورية وطاقة تميه الأيونات
حرارة الذوبان
= + طاقة الشبكة البلورية+(- طاقة تميه الأيونات )
كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة
= الكتلة بالجرام × الحرارة النوعية × فرق درجات الحرارة
قارن بين الذوبان الماص والذوبان الطارد
الـــــــــــــذوبان الماص الــــــــــــذوبان الطارد
تعريف الذوبان الذي يكون مصحوب بامتصاص حرارة وانخفاض فى درجة حرارة الإناء الذوبان الذي يكون مصحوب بانطلاق حرارة وارتفاع فى درجة حرارة الإناء
أمثلة ذوبان كلوريد الصوديوم و كلوريد الأمونيوم و نترات الأمونيوم فى الماء ذوبان الأحماض المركزة والصودا الكاوية و البوتاسا الكاوية فى الماء
طاقة التمية وطاقة الشبكة البلورية طاقة الشبكة البلورية اكبر من طاقة تمية الأيونات طاقة الشبكة البلورية أقل من طاقة تمية الأيونات
H موجبة سالبة
المعادلة NaOH(s)+ Water  NaOHaq H = - 51 Kj NH4NO3(s) + Water  NH4. NO3 (aq) H = 25 kj
المخطط
ملاحظات
- الجرام والحرارة النوعية جول / كجم درجة مئوية ودرجة الحرارة بالدرجة المئوية
- الحرارة النوعية للماء = 18,4 جول /كجم درجة مئوية
- يمكن اعتبار أن الحرارة النوعية للمحاليل المخففة هى نفسها الحرارة النوعية للماء
- فالحرارة النوعية لمحلول مخفف من كبريتات النحاس =18,4 جول /كجم درجة مئوية
- يمكن اعتبار كتلة 1 سم 3 من الماء والمحاليل المخففة = 1 جرام
- عندما يصاحب التفاعل الكيميائي تغير حراري فأن حرارة كل من المتفاعلات والإناء الذي يحتويها يتأثران بهذا التغير
- يمكن إهمال التغير الحرارى الذي يحدث للإناء إذا استخدمنا مسعر من البولي ستيرين ( البلاستيك ) وغلفناة بطبقة من القطن ووضعنا فى كأس من الزجاج وحث أن التوصيل الحرارى للبلاستيك صغير جدا كما أن الحرارة النوعية لمادة البولي ستيرين صغيرة جدا لذلك يعتبر كوب البلاستيك عازلا جيدا فى هذة الحالة يمكننا قصر حساب التغير الحرارى على مكونات التفاعل دون الإناء مما سهل حساباتنا كثيرا
مامعنى أن طاقة تمية ايونات حمض الكبريتيك تساوى 20 ك ج /مول
كمية الطاقة المنطلقة نتيجة ارتباط أيونات حمض الكبريتيك المفردة مع
جزيئات الماء تساوى 20 ك ج / مول
مامعنى أن طاقة الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم = 2000 جول /مول
- كمية الطاقة اللازمة لكسر الروابط الأيونية فى الشبكة البلورية لمول من كلوريد الصوديوم = 2000 جول
 علل ذوبان كلوريد الصوديوم و كلوريد الأمونيوم و نترات الأمونيوم فى الماء ماص للحرارة
لأنة مصحوب بامتصاص حرارة وانخفاض فى درجة حرارة الإناء طاقة الشبكة البلورية اكبر من طاقة تمية الأيونات وقيمة H موجبة
 علل ذوبان الأحماض المركزة والصودا الكاوية و البوتاسا الكاوية فى الماء طارد للحرارة
لأنة يكون مصحوب بانطلاق حرارة وارتفاع فى درجة حرارة الإناء طاقة الشبكة البلورية أقل من طاقة تمية الأيونات ، H سالبة

*ذوبان كبريتات النحاس المائية CuSO45H2O واللامائية فى الماء CuSO45H2O
CuSO4 + aq → Cu+2 (aq)+SO4-2(aq) H = -57 KJ
CuSO4 5H2O + aq Cu+2 (aq)+SO4-2(aq) H =+10 KJ
من خلال المعادلات نجد أن ذوبان كبريتات النحاس المائية ماص للحرارة واللامائية طارد للحرارة
 علل : ذوبان كبريتات النحاس اللا مائية فى الماء طارد للحرارة
- لأن طاقة تميه الأيونات > طاقة تفكك الشبكة البلورية
- لأن جزيئات كبريتات النحاس ترتبط بأكبر عدد من جزيئات الماء
 علل : ذوبان كبريتات النحاس المائية فى الماء ماص للحرارة
- لأن طاقة تفكك الشبكة البلورية > طاقة تميه الأيونات
- ترتبط كبريتات النحاس المائية بعدد قليل من جزيئات الماء لأن كل جزىء من كبريتات النحاس المائية مرتبط بخمس جزيئات من الماء .
س : ما معنى حرارة ذوبان حمض الكبريتيك فى الماء – 71 ك ج لكل مول
- معنى ذلك أنه عند ذوبان واحد مول من حمض الكبريتيك فى الماء ينطلق كمية حرارة = -71 كيلو جول

قياس التغير الحرارى الناتج عن ذوبان كبريتات النحاس اللا مائية
 الأدوات :
1- مسعر أو كوب من البولي ستيرين مغلف بطبقة من القطن
2- ترمومتر مقسم تدريجه إلى 0.1  م 3- ماء مقطر
 خطوات العمل :
1- ضع فى المسعر 50 سم3 ماء مقطر وعين درجة حرارتها الابتدائية
2- زن 0.1 مول من كبريتات النحاس اللا مائية  16 جرام
3- أضف كبريتات النحاس اللا مائية إلى الماء وقلب جيدا باستخدام الترمومتر حتى تمام الذوبان وعين درجة الحرارة النهائية
 الحسابات
-درجة الحرارة الابتدائية = 000 -درجة الحرارة النهائية = 000
-التغير فى درجة الحرارة = 00000
-كمية الحرارة = الكتلة × الحرارة النوعية × فرق درجات الحرارة
حــــرارة التخفيف :
 تعريف حرارة التخفيف
مقدار التغير الحرارى الناتج لكل مول من المذاب عند تخفيف محلول من تركيز أعلى إلى تركيز أقل
 مصدر حرارة التخفيف
1- امتصاص طاقة
لان زيادة جزيئات الماء أثناء التخفيف تعمل على إبعاد ايونات المذاب عن بعضها فى المحلول المركز
2-انطلاق طاقة
طاقة منطلقه نتيجة ارتباط أيونات المذاب مع عدد كبير من جزيئات الماء (المذيب)
-تتوقف حرارة التخفيف على المجموع الجبري لهاتين الخطوتين
حرارة التخفيف = + طاقة إبعاد + (- طاقة الارتباط)
 علل : لا يحدث تغير حراري عند التخفيف اللانهائي
- لأن أيونات المذاب تكون بعيدة جدا عن بعضها وتكون مرتبطة بعدد كبير من جزيئات المذاب
مسائل على حرارة الذوبان والتخفيف
1- أذيب مول من ملح الطعام فكانت طاقة الشبكة البلورية 21005 ك ج وطاقة تميه الأيونات 3785 ك ج احسب حرارة ذوبان ملح الطعام . هل هو ذوبان ماص أم طارد .
حرارة الذوبان = طاقة الشبكة البلورية + (- طاقة تمية الأيونات )
= 21005 – 3785 = 17220
=====================================================
2 – أذيب 5.85 جم من كلوريد الصوديوم في الماء فكانت حرارة الذوبان 1722 ك ج احسب حرارة ذوبان واحد مول من كلوريد الصوديوم
NaCl = 1×23 + 1×35.5 = 58.5 جم
5.85 جم  1722
58.5 جم  س
س= 1722 ×58.5 / 5.85 = 17220 ك ج
=====================================================
3-التفاعل التالي إذا علمت لان كمية الحرارة الناتجة عن ذوبان 5.6 جم من المادة A =5.58 كيلو جول فما هى هذة المادة
A solid +ماء  A aq ∆ H=58.5 KJ
( Na=23,K=39,N=14,O=16,H=1)
5.6 جم  5.85 ك ج
س  58.5
س= 58.5 × 5.6 / 5.85 = 56 جم
NaNO3 = 23 + 14 + 48 = 85 جم NaNO2 = 69 جم
KNO3 = 39 + 14 + 48 = 101 KNO2 = 39 +14 +32= 85 جم
KOH = 39 + 1+ 16 = 56 جم (المادة هى هيدروكسيد بوتاسيوم )
=====================================================
4 – أذيب مول من نترات الأمونيوم فى ربع لتر ماء فانخفضت درجة الحرارة بمقدار 24 م احسب كمية الحرارة الممتصة .
كمية الحرارة = ك × ن × فرق درجات الحرارة
= 250 ×4.18 × 24= 25080 جول
=====================================================
احسب كمية الحرارة المنطلقة من تفاعل 47,0 جم من الماغنسيوم مع 200 مللي من حمض الهيدروكلوريك المخفف جدا فى مسعر معزول حراريا علما بان درجة الحرارة ارتفعت بمقدار 10 درجات مئوية
كمية الحرارة = ك × ن × فرق درجات الحرارة
= 200 ×4.18 × 10= 8360 جول
=====================================================
5-احسب كتلة هيدروكسيد الصوديوم NaOH اللازم لرفع درجة حرارة 100 جم من الماء المقطر 10 درجة مئوية علما بان حرارة ذوبان 0.1 مول من هيدروكسيد الصوديوم = -5.1 كيلو جول
كمية الحرارة = ك × ن× ∆ ء = 100 ×4.18 × 10
= 4180 جول = 4.18 ك ج
0.1 مول هيدروكسيد صوديوم  -5.1 ك ج
س هيدروكسيد صوديوم  4.18 ك ج
كتلة هيدروكسيد الصوديوم = 4.18 × 0.1 / -5.1 = 0.09 مول
1 مول هيدروكسيد صوديوم  40 جم
0.09 مول هيدروكسيد صوديوم  س
كتلة هيدروكسيد صوديوم = 0.09 ×40 /1 = 3.27 جم
=====================================================
6-من المعادلات الآتية احسب حرارة ذوبان كلوريد الصوديوم فى الماء
NaCl(s)  Na+1(g) + Cl-1(g) H= 1787 Kj
Na+1(g) + Cl-1(g)  Na+1(aq) + Cl-1(aq) H= -784 Kj
حرارة الذوبان = طاقة الشبكة البلورية +( - طاقة تمية الايونات )
=1787+ (-784 ) = 1003 كيلو جول
7-أذيب 0.5 مول من غاز بروميد الهيدروجين فى 20 مل من الماء المقطر فكان التغير الحرارى الناتج -393.2 ك ج وعندما أذيب مول من بروميد الهيدروجين فى 100 مل من الماء المقطر كان التغير الحرارى الناتج -894.2 ك ج / مول احسب حرارة التخفيف
0.5 مول - 393.3
ا مول س
س= 1×-393.3 / 0.5 = 3933 / 5=-746.6 ك ج
حرارة التخفيف = حرارة التخفيف والذوبان –حرارة الذوبان
=- 894.2 - -746.6=- 894.2 +746.6= 187.6 ك ج
=====================================================
8-أذيب مول من حمض الهيدروكلوريك فى 10 مول من الماء فكان التغير الحرارى -69.49 ك ج /مول وعند ذوبان واحد مول من حمض الهيدروكلوريك فى 55 مول من الماء فكان التغير الحرارى -75.14 ك ج /مول احسب حرارة التخفيف
حرارة التخفيف =حرارة الذوبان والتخفيف –حرارة الذوبان
=- 69.49 - - 75.14 = 69.49 + 75.14 =5.89 ك ج
=====================================================
9-احسب حرارة ذوبان كلوريد الصوديوم طبقا للمعادلة التالية موضحا هل الذوبان ماص أم طارد علما بأن طاقة تفكك الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم 787 كيلو جول / مول وطاقة تمية ايونات الصوديوم = - 444 كيلو جول / مول و الكلور يد -340 كيلو جول / مول
NaCl(s)  Na+ + Cl-(aq)
طاقة الإماهة = -444 + (- 340) = - 784 كيلو جول / مول
طاقة تفكك الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم 787 كيلو جول / مول
حرارة الذوبان (H) = طاقة الشبكة البلورية + (- طاقة تمية الأيونات )
= 787 -784 = + 3 كيلو جول / مول
نوع الذوبان ماص للحرارة لان قيمة (H) موجبة
=====================================================
10-احسب طاقة اماهة الليثيوم من المعادلة التالية علما بان طاقة الشبكة البلورية لفلوريد الليثيوم = 1046 كيلو جول / مول وطاقة اماهة ايونات الفلوريد -483 كيلو جول / مول
LiF(S)  Li(aq) + F- H = + 409 KJ
حرارة الذوبان (H) = طاقة الشبكة البلورية + (- طاقة تمية الأيونات )
طاقة الإماهة = 9,4 -1046 = -1,1041 كيلو جول
طاقة الإماهة = طاقة اماهة ايونات الليثوم + طاقة اماهة ايونات الفلوريد
طاقة اماهة ايونات الليثوم = طاقة الإماهة = طاقة اماهة ايونات الفلوريد
=-1,1041 –(-483) = -1,558 كيلو جول /مول
=====================================================
11-عند اضافة 10 مول من الماء إلى 1 مول من حمض الهيدروكلوريك نتج طاقة مقدارها 69 كيلو جول تنج طاقة مقدارها 73 كيلو جول عند اضافة 40 مول من الماء إلى 1 مول من حمض الهيدروكلوريك احسب التغير الحرارى الناتج عن هذة العملية موضحا اسم هذة العملية
التغير الحرارى = 73 – ( -69) = 73 -69 =142 كيلو جول

12 – عند ذوبان 0.1 مول من كبريتات النحاس اللامائية فى كوب من بولي ستيرين المعزول به 150 سم3 من الماء والتقليب كان الارتفاع في درجة الحرارة 9.1 س . وعند ذوبان0.1 مول من كبريتات النحاس المائية الزرقاء فى كوب من البولي استيرين به 150 سم3 ماء والتقليب كان الانخفاض فى درجة الحرارة 1.6 م
1 – احسب التغير فى المحتوى الحرارى فى كل حالة للذوبان فى كل حالة
2 – اكتب المعادلة الحرارية فى كل حالة
3 – ارسم مخطط الطاقة للذوبان فى كل حالة .
أولا كبريتات النحاس اللامائية ثانيا كبريتات النحاس المائية
كمية الحرارة = ك × ن ×  ء
= 150 ×4.18 ×9.1 = 57057 جول
0.1 مول  57057
1 مول  س
س= 1 × 57057 = 570570 جول
0.1
CuSO4+aq→Cu+2(aq)+SO4-2(aq)
CuSO4+aq

Cu+2(aq)+SO4-2(aq) كمية الحرارة = ك× ن× ء=
150 ×4.18 ×1.6 = 1003.2 جول
0.1 مول  1003.2
1 مول  س
س= 1× 1003.2 = 10032 جول
0.1
CuSO45H2O+aq→Cu+2(aq)+SO4-2(aq)
Cu+2(aq)+SO4-2(aq)

CuSO45H2O+aq
=====================================================
13-احسب حرارة ذوبان 20 جم من نترات الأمونيوم فى الماء إذا كانت حرارة ذوبان نترات الأمونيوم =08,5 كيلو جول /مول وان [N=14 ,O=16,H=1]
كتلة مول من NH4OH = 1 ×14 + 5×1 + 1×16 = 80 جم
عند ذوبان (1 موال ) 80 جم  08,5 كيلو جول
20 جم  س
س ( حرارة ذوبان 20 جم من نترات الأمونيوم ) = 2 × 08,5 / 80 = 27,1 كيلو جول
=====================================================
13-احسب التغير الحرارى الناتج عن تخفيف كلوريد الصوديوم تبعا للتفاعلين
-NaCl(s) + 9H2O(l)  NaCl(aq)  H = 410 Cal
-NaCl(s) +325 H2O(l)  NaCl(aq)  H = 1010 Cal
التغير الحرارى الناتج عن تخفيف كلوريد الصوديوم = 1010 -410 = 600 كيلو سعر

» الدرس الثالث ... المحلول
» الدرس الرابع ... غاز الاوكسجين
» الدرس الرابع ... المغناطيسيه
» الدرس الرابع ... الحديد
» الدرس الرابع ... قانون اوم