الفصل 2 الأيونات في المحاليل المائية والخصائص التجميعية الصف الثاني عشر العلمي

المركبات في المحاليل المائية القسم ( 2 – 1 ) المركبات في المحاليل المائية

المركبات الصلبة أيونية جزيئية جزيئات أيونات روابط تساهمية بين الذرات روابط أيونية

المعنى الرمز صلب s سائل l g غاز aq محلول مائي

التفكك : عملية انفصال الأيونات لدى ذوبان المركب الأيوني . مثال : * تفكك كلوريد الصوديوم . * تفكك كلوريد الكالسيوم .

عدد مولات أيونات الكلوريد = عند تفكك 1molمن كلوريد الصوديوم : Na+(aq) Cl-(aq) NaCl(s) H2O + 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol عدد مولات أيونات الكلوريد = 1 mol عدد مولات أيونات الصوديوم= 2 mol العدد الكلي لمولات الأيونات الناتجة =

H2O Ca2+(aq) 2Cl-(aq) CaCl2(s) + 1 mol 1 mol 2 mol

مسألة نموذجية (2- 1 ) : 3SO42-(aq) Al2(SO4)3 + 2Al3+(aq) -اكتب معادلة تفكك كبريتات الألمنيوم في الماء H2O 3SO42-(aq) Al2(SO4)3 + 2Al3+(aq)

2 مول من أيونات الألمنيوم . 3 مول من أيونات الكبريتات . - كم مولاً من أيونات الألمنيوم وأيونات الكبريتات ينتج لدى إذابة 1mol من كبريتات الألمنيوم . من معادلة التفكك : H2O 3SO42-(aq) Al2(SO4)3 + 2Al3+(aq) 1 mol 2 mol 3 mol 2 مول من أيونات الألمنيوم . 3 مول من أيونات الكبريتات .

- ما العدد الكلي لمولات الأيونات الذي ينتج لدى إذابة 1mol من كبريتات الألمنيوم . 3SO42-(aq) + 2Al3+(aq) 2 mol 3 mol = 5 mol +

- حدد عدد مولات كل أيون لدى إذابة 1mol . تمارين تطبيقية ص 40 : -اكتب معادلة تفكك نيترات الباريوم في الماء H2O 2NO3- Ba(NO3)2 Ba2+ + + 1 mol 1 mol 2 mol - حدد عدد مولات كل أيون لدى إذابة 1mol .

- حدد عدد مولات كل أيون لدى إذابة 0.5 mol . H2O 2NO3- Ba(NO3)2 Ba2+ + 1 mol 1 mol 2 mol + × 1 mol Ba2+ = 0.5 mol Ba(NO3)2 0.5 mol Ba2+ 1 mol Ba(NO3)2 × 2 mol NO3- = 0.5 mol Ba(NO3)2 1 mol NO3- 1 mol Ba(NO3)2

- حدد العدد الكلي لمولات الأيونات . 0.5 mol Ba2+ 1 mol NO3- + 1.5 mol =

NH4Cl NH4+(aq) Cl-(aq) + 2Na+(aq) Na2S S2-(aq) + -اكتب معادلة التفكك في الماء لـ : * كلوريد الأمونيوم : NH4Cl H2O NH4+(aq) Cl-(aq) + * كبريتيد الصوديوم : H2O 2Na+(aq) Na2S S2-(aq) +

تفاعلات الترسيب

قواعد عامة للذوبانية : 1. مركبات الصوديوم والبوتاسيوم والأمونيوم قابلة للذوبان في الماء . 2- النيترات والأسيتات والكلورات قابلة للذوبان في الماء . 3- معظم الكلوريدات قابلة للذوبان في الماء ، عدا كلوريدات الفضة ةالزئبق ( I ) والرصاص ، كلوريد الرصاص(II) قابل للذوبان في الماء الساخن .

قواعد عامة للذوبانية : 4- معظم الكبريتات قابلة للذوبان في الماء ، عدا كبريتات الباريوم والسترونشيوم والرصاص والزئبق . 5- معظم الكربونات والفوسفات والسيليكات غير قابلة للذوبان، عدا مركبات الصوديوم والبوتاسيوم والأمونيوم . 6- معظم الكبريتيدات غير قابلة للذوبان، عدا مركبات الكالسيوم والسترونشيوم والصوديوم والبوتاسيوم والأمونيوم .

س: هل فوسفات الكالسيوم قابلة للذوبان في الماء ؟ حسب القاعدة 5: معظم الكربونات والفوسفات والسيليكات غير قابلة للذوبان، عدا مركبات الصوديوم والبوتاسيوم والأمونيوم . ج: فوسفات الكالسيوم غير قابلة للذوبان في الماء

س: هل يتكون راسب عند مزج محلولي كبريتيد الأمونيوم ونيترات الكادميوم ؟ التفاعل استبدال ثنائي والناتجان المحتملان هما : NH4NO3 وكبريتيد الكادميوم CdS نيترات الأمونيوم حسب القاعدتين 1 ,2 : تذوب نيترات الأمونيوم حسب القاعدة 6 : لا يذوب كبريتيد الكادميوم ( يترسب ) .

+ + تسمى السابقة بالمعادلة بالصيغ . المعادلة الأيونية الصرفة : س: اكتب معادلة التفاعل بين محلولي كبريتيد الأمونيوم ونيترات الكادميوم ؟ + + (NH4)2S Cd(NO3)2 CdS 2NH4NO3 تسمى السابقة بالمعادلة بالصيغ . المعادلة الأيونية الصرفة : تتضمن فقط المركبات والأيونات التي تتعرض لتغير كيميائي عند حدوث تفاعلات في محاليل مائية .

الأيونات المتفرجة : الأيونات التي لا تدخل في أي تفاعل كيميائي وتبقى في المحلول قبل عملية التفاعل وبعدها تحول المعادلة الأيونية العامة إلى صرفة بحذف الأيونات المتفرجة من طرفي المعادلة .

+ + + + + + + اكتب المعادلة الأيونية العامة. حدد الأيونات المتفرجة. 2NH4+ (NH4)2S Cd(NO3)2 Cd2+ 2NO3- CdS(s) CdS(s) 2NH4NO3 2NH4+ 2NO3- S2- اكتب المعادلة الأيونية العامة. + + + + + حدد الأيونات المتفرجة. NO3- NH4+

+ + + + + + اكتب المعادلة الأيونية الصرفة. 2NH4+ S2- S2- Cd2+ Cd2+ NO3- + 2NH4+ 2NO3- + CdS(s) CdS(s) تحول المعادلة الأيونية إلى صرفة بحذف الأيونات المتفرجة من طرفي المعادلة . NO3- NH4+ +

Ba2+ BaSO4(s) SO42- + الراسب هو : كبريتات الباريوم . اكتب المعادلة الأيونية الصرفة لتفاعل محلولي كبريتات البوتاسيوم ونيترات الباريوم . الناتجان المحتملان هما : نيترات البوتاسيوم وكبريتات الباريوم . الراسب هو : كبريتات الباريوم . Ba2+ BaSO4(s) SO42- +

اكتب المعادلة الأيونية الصرفة لترسب كبريتيد النيكل (II) . Ni2+ NiS(s) S2- +

+ اكتب المعادلة الأيونية الصرفة لترسب فوسفات النحاس (II) . Cu2+ PO43- Cu3(PO4)2(s)

التأين : (خاص بالمركبات الجزيئية القطبية ) عملية تكون الأيونات من جزيئات المذاب نتيجة لفعل المذيب . في التفكك تنفصل الأيونات المترابطة عن بعضها في التأين الأيونات غير موجودة أصلاً وتتكون عند تأين المركب الجزيئي .

* يعتمد مدى تأين مذاب في محلول معين على : 1- قوة الرابطة بين جزيئات المذاب . 2- قوة الرابطة بين جزيئات المذاب والمذيب . أقل من إذا كانت قوة التجاذب بين جزيئات المذاب قوة التجاذب بين جزيئات المذاب والمذيب تنكسر الرابطة التساهمية في المذاب وينفصل الجزيء إلى أيونات .

تتأين جزيئات كلوريد الهيدروجين في المحلول المائي : H2O HCl(g) H+(aq) + Cl-(aq) تأين كلوريد الهيدروجين في المحلول المائي ينتقل فيه بروتون من جزيءHCl إلى جزيء ماء ويتكون أيون هيدرونيوم H3O+.

أيون الهيدرونيوم : HCl + H2O H3O+ + Cl-

الإلكتروليتات القوية والضعيفة الإلكتروليت القوي : المحلول الذي يوصل محلوله المائي المخفف التيار الكهربائي بصورة جيدة . لماذا ؟ لأن جميع أو معظم جسيمات المذاب موجودة بشكل أيونات .

الإلكتروليت الضعيف : المحلول الذي يوصل محلوله المائي المخفف التيار الكهربائي بصورة ضعيفة لماذا ؟ لوجود كمية قليلة من المذاب موجودة بشكل أيونات .

F- HF H2O + H3O+ + H2O CH3COOH + CH3COO- H3O+ +

تختلف الإلكتروليتات القوية عن الضعيفة تبعاً لنسبة تأينها أو تفككها . تختلف المحاليل المركزة عن المخففة تبعاً لكمية المذاب في كمية معينة من المذيب .

حمض الهيدروكلوريك هو إلكتروليت قوي دائماً حمض الهيدروكلوريك هو إلكتروليت قوي دائماً .حتى وإن كان مخففاً جداً (تركيز 0.00001 M مثلاً ) حمض الأسيتيك هو إلكتروليت ضعيف دائماً حتى وإن كان عالي التركيز(10 M مثلاً)

أقل من 47/3: ما الذي يحدد إمكانية تأين مركب جزيئي في محلول قطبي ؟ إذا كانت قوة التجاذب بين جزيئات المذاب أقل من قوة التجاذب بين جزيئات المذاب والمذيب تنكسر الرابطة التساهمية في المذاب وينفصل الجزيء إلى أيونات .

47/4 : لماذا HClإلكتروليت قوي و HF إلكتروليت ضعيف ؟

47/5 : أي من أزواج المحاليل التالية يحتوي على قدر أكبر تركيز للأيونات : 0.05 M HCl , 0.10 M HCl أ- قوي ، 2 مول قوي، 2 مول 0.10 M HF , 0.10 M HCl ب- ضعيف قوي،2 مول 0.10 M CaCl2 , 0.10 M HCl ج- قوي، 3 مول قوي، 2 مول ج-عدد المولات الكلي أكبر(5 مول)فيكون التركيز أكبر.

الخصائص التجميعية للمحاليل القسم ( 2 – 2 ) الخصائص التجميعية للمحاليل

الخصائص التجميعية للمحاليل خصائص المحلول التي تعتمد على تركيز جسيمات المذاب وليس على طبيعة ( نوعية)هذه الجسيمات.

الخصائص التجميعية للمحاليل 1- انخفاض الضغط البخاري . 2- انخفاض درجة التجمد . 3- ارتفاع درجة الغليان . 4- الضغط الأسموزي .

1-انخفاض الضغط البخاري الضغط البخاري ضغط الجزيئات في الحالة الغازية وهي في حالة اتزان مع الحالة السائلة. المادة غير المتطايرة : المادة التي لها ميل ضعيف لتصبح غازاً تحت الظروف القائمة .

محلول مائي يحتوي مذاب غير متطاير ماء نقي رمز السكروز رمز الماء

علل :الضغط البخاري للمحلول أقل من الضغط البخاري للماء النقي . الضغط البخاري للمذيب الذي يحتوي على مذاب غير متطاير أقل من الضغط البخاري للمذيب النقي عند نفس درجة الحرارة . علل :الضغط البخاري للمحلول أقل من الضغط البخاري للماء النقي . لأن جسيمات المذاب تحتل جزءاً من سطح المحلول فيقل عدد جزيئات الماء على السطح فينتفلت (يتبخر) عدد أقل منها إلى الطور الغازي .

في المحاليل اللاإلكتروليتية ذات التركيز المولالي الواحد ( نفس المولالية ) : يكون للجسيمات نفس التركيز . في المحاليل اللاإلكتروليتية المخففة ذات التركيز المولالي الواحد والتي يحتوي على أي مذاب لاإلكتروليتي في نفس المذيب : يقل الضغط البخاري بنفس المقدار ( الدرجة )

مثلاً : مقدار الانخفاض في الضغط البخاري محلول لاإلكتروليتي التركيز m جلوكوز atm 10-4×5.5 1m سكروز atm 10-4×5.5 1m

علل :انخفاض الضغط البخاري خاصة تجميعية . لأنه يعتمد على تركيز المذاب اللاإلكتروليتي وليس له علاقة بنوعية ( طبيعة ) المذاب .

2- انخفاض درجة التجمد درجة تجمد أي محلول مائي لمذاب لاإلكتروليتي تركيزه 1mأقل من درجة تجمد الماء بـ 1.86 oC . درجة تجمد الماء = صفر oC . عند إذابة 1mol من مذاب لاإلكتروليتي في 1Kg من الماء تصبح درجة تجمد المحلول -1.86 oC

ثابت درجة التجمد المولالي Kƒ مقدار انخفاض درجة تجمد مذيب في محلول تركيزه 1 مولل ويحتوي على مذاب غير متطاير ولاإلكتروليتي .

انخفاض درجة التجمد Δtƒ: الفرق بين درجتي تجمد المذيب النقي ومحلول مذاب لاإلكتروليتي في المذيب . - درجة تجمد المذيبt1 Δtƒ = t2 - t1

انخفاض درجة التجمد Δtƒ يتناسب طردياً مع التركيز المولالي . m Δtƒ Kƒ = m Δtƒ m وحدة: oC وحدة: mol/Kg Kƒ وحدة: oC/m

ثابتا درجتي التجمد والغليان المولالي ثابت درجة الغليان المولالي Kb ثابت درجة التجمد المولالي Kƒ درجة التجمد العادية C المذيب درجة الغليان العادية C 3.07 117.9 -3.90 16.6 الأسيتيك 5.61 207.4 -39.7 178.8 الكافور 2.02 34.6 -1.79 -116.3 الإيثر 5.80 217.7 -6.94 80.2 نفثالين 3.60 181.8 --7.40 40.9 فينول 0.51 100.0 -1.86 0.00 الماء

3- ارتفاع درجة الغليان درجة الغليان : درجة الحرارة التي يتساوى فيها ضغط بخار السائل مع الضغط الجوي . فسر : درجة غليان المحلول أعلى من درجة غليان المذيب النقي . لأن الضغط البخاري للمحلول الذي يحتوي على مذاب غير متطاير أقل من الضغط البخاري للمذيب النقي فيلزم طاقة أكبر لرفع الضغط البخاري للمحلولحتى يتساوى مع الضغط الجوي .

درجة غليان أي محلول مائي لمذاب لاإلكتروليتي تركيزه 1mأكبر من درجة غليان الماء بـ 0.51 oC . عند إذابة 1mol من مذاب لاإلكتروليتي في 1Kg من الماء تصبح درجة تجمد المحلول 100.51 oC

ثابت درجة الغليان المولالي Kb مقدار الارتفاع في درجة الغليان لمذيب في محلول تركيزه 1 مولل ويحتوي على مذاب غير متطاير ولاإلكتروليتي .

ارتفاع درجة الغليان Δtb : الفرق بين درجتي غليان المذيب النقي ومحلول مذاب لاإلكتروليتي في ذلك المذيب . ارتفاع درجة الغليان درجة غليان المحلول= t2 - درجة غليان المذيبt1 Δtb = t2 - t1

ارتفاع درجة الغليان Δtb يتناسب طردياً مع التركيز المولالي . m Δtb Kb = m Δtb m وحدة: oC وحدة: mol/Kg Kƒ وحدة: oC/m

4- الضغط الأسموزي الغشاء شبه المنفذ : غشاء يسمح بمرور بعض الجزيئات فقط . الغشاء شبه المنفذ يسمح بمرور جزيئات المذيب ( الماء ) ولا يسمح بمرور جزيئات المذاب .

شكل أ شكل ب محلول ماء غشاء شبه منفذ ماء مذاب

الأسموزية أو التناضح حركة انتقال جزيئات المذيب عبر الغشاء شبه المنفذ من جهة التركيز المذاب الأقل إلى جهة تركيزه الأعلى . الضغط الأسموزي : الضغط الخارجي اللازم لإيقاف عملية الأسموزية

الإلكتروليتات والخصائص التجميعية : H2O عدد المولات الكلي C12H22O11(s) C12H22O11(aq) 1 mol 1 mol 1 mol H2O Na+(aq) Cl-(aq) NaCl(s) + 1 mol 1 mol + 1 mol 2 mol H2O Ca2+(aq) 2Cl-(aq) CaCl2(s) + 3 mol 1 mol 1 mol + 2 mol

هل تُخفض المذابات في المحاليل السابقة ( لها نفس التركيز ) درجة تجمد الماء بنفس المقدار ؟ لا لماذا ؟ بسبب اختلاف عدد مولات الجسيمات الناتجة وبالتالي يختلف تركيزها المولالي ( رغم تساوي تركيز المحاليل الأصلية ) .

المحاليل متساوية التركيز (0.1 m) عدد المولات الكلي مقدار الانخفاض الذي يحدثه محلول السكروز في درجة تجمد الماء المحلول 1 NaCl ضعفي ( 2 ) 2 ثلاثة أضعاف (3) CaCl2 3

قيم محسوبة لمحاليل إلكتروليتية : الخصائص التجميعية تعتمد على التركيز الكلي لجسيمات المذاب بغض النظر عن نوعيته . محلول كلوريد الصوديوم NaClفي الخصائص التجميعية يؤثر ضعف تأثير محلول السكروز بالتركيز نفسه .

محلول نيترات الباريوم Ba(NO3)2في الخصائص التجميعية يؤثر Ba(NO3)2(s) H2O Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) 1 mol 1 mol 2 mol + 3 3 mol عدد المولات الكلي

من المتوقع أن تقلل نيترات الباريوم Ba(NO3)2 الذائبة في محلول معين ذي مولالية معينة درجة تجمد المذيب بمقدار ثلاثة أمثال ما يقلله مذاب لاإلكتروليتي عند ذوبانه في نفس المذيب وبالتركيز نفسه .

KCl قيم فعلية لمحاليل إلكتروليتية : Δtƒ للمحلول Δtƒ لمحلول لاإلكتر Δtƒ المقيسة التركيز m المذاب Δtƒ لمحلول لاإلكتر 1.85 -0.186 -0.345 0.1 KCl 1.94 -0.0186 -0.0361 0.01 1.97 -0.00186 -0.00366 0.001 كلما قل تركيز محلول KCl كلما اقتربت قيمة الانخفاض في درجة التجمد من ضعفي قيمة الانخفاض لمحلول لاإلكتروليتي .

ما السبب ؟ لأن قوى التجاذب بين الأيونات المتفككة في المحاليل العالية التركيز أكبر منها في المحاليل المخففة . تزداد قوى التجاذب بين الأيونات المتفككة في المحاليل بزيادة التركيز.

1.85 1.21 قيم فعلية لمحاليل إلكتروليتية : Δtƒ للمحلول Δtƒ لمحلول لاإلكتر Δtƒ المقيسة التركيز m المذاب Δtƒ لمحلول لاإلكتر KCl 1.85 -0.186 -0.345 0.1 MgSO4 1.21 -0.186 -0.225 0.1 لاحظ مقدار الانخفاض لدرجة التجمد في المحلولين الإلكتروليتيين والمتساويين في التركيز .هل هما متساويتان ؟ ولماذا ؟

لا ، بسبب اختلاف شحنات الأيونات في الأول (+1 ،-1 ) والثاني (+2 ،-2 ) ، وكلما زادت الشحنة تزداد قوة تجاذب الأيونات فتتجمع أكثر ويكون لها تركيز مؤثر أقل .

مراجعة القسم 2 - 2: ص60 1- ما الخصائص المتوقع ظهورها في الحالات التالية ؟ أ- إضافة مادة مضادة للتجمد إلى نظام تبريد السيارة عندما تنخفض درجة حرارة الهواء إلى ما دون 0oC * انخفاض درجة التجمد

ب- انصهار الثلج على جانبي الطرقات بعد رش الملح فوقه . * انخفاض درجة التجمد

5- تبلغ قيم انخفاض درجات تجمد المحاليل أ ، ب ، ج ، على التوالي( -2 5- تبلغ قيم انخفاض درجات تجمد المحاليل أ ، ب ، ج ، على التوالي( -2.3 (oC ، -1.2 ، -4.1 ، توقع تسلسل ارتفاع درجات غليان هذه المحاليل من القيمة الصغرى إلى القيمة الكبرى ، مع التفسير . ج- الأصغر : ب ، أ ، ج ( الأكبر )، لأنه كلما كان الانخفاض أكبر في درجة التجمد يكون التركيز أعلى وبالتالي يكون الارتفاع في درجة الغليان أكبر .