المقصود بالحسابات الكيميائية

تقوم الحسابات الكيميائية على دراسة العلاقات الكمية بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في التفاعل الكيميائي اعتماداً على قانون حفظ الكتلة والمعادلة الكيميائية الموزونة. الفكرة الأساسية هي أن معاملات المعادلة تمثل عدد المولات، والتي يمكن تحويلها إلى كتل بالاستعانة بالكتلة المولية لكل مادة للتأكد من تساوي مجموع كتل المتفاعلات مع مجموع كتل النواتج. على سبيل المثال، في تفاعل إنتاج الماء من الهيدروجين والأكسجين طبقا للمعادلة $2H_{2} + O_{2} ightarrow 2H_{2}O$، تعني المعاملات أن مولين من الهيدروجين يتفاعلان مع مول واحد من الأكسجين لإنتاج مولين من الماء، ويمكن تحويل هذه المولات إلى كتل بالجرام لتطبيق قانون حفظ الكتلة وإثبات تساوي الطرفين.

الفكرة الأساسية

تقوم الحسابات الكيميائية على دراسة العلاقات الكمية بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في التفاعل الكيميائي اعتماداً على المعادلة الكيميائية الموزونة وقانون حفظ الكتلة.

الشرح

الحسابات الكيميائية هي دراسة العلاقات الكمية بين المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في التفاعل الكيميائي. وتعتمد على قانون حفظ الكتلة الذي ينص على أن المادة لا تفنى ولا تستحدث في التفاعل الكيميائي، وتساوي كمية المواد الناتجة عند نهاية أي تفاعل كميائي كمية المواد المستخدمة في بداية التفاعل، فإن مجموع كتل المواد المتفاعلة يساوي مجموع كتل المواد الناتجة. المعادلة الكيميائية الموزونة تعطينا معلومات مباشرة عن عدد الجسيمات وعدد المولات من خلال المعاملات، ولكنه لا تعطينا معلومات مباشرة عن كتل المواد، لذا نحول عدد المولات إلى كتلة بالضرب في الكتلة المولية عبر العلاقة: مولات المادة الناتجة أو المتفاعلة ضرب الكتلة المولية للمادة الناتجة أو المتفاعلة مقسومة على $1$ مول مادة متفاعلة أو ناتجة تساوي جرامات المواد المتفاعلة أو المواد الناتجة.

مثال محلول خطوة بخطوة

خذ تفاعل احتراق البروبان لتوضيح عدد الجسيمات وعدد المولات والكتلة وتطبيق قانون حفظ الكتلة: المعادلة: $C_{3}H_{8(g)} + 5O_{2(g)} ightarrow 3CO_{2(g)} + 4H_{2}O_{(g)}$ أولاً، عدد الجسيمات يمثل المعاملات: $1$ molecule $C_{3}H_{8} + 5$ molecules $O_{2} ightarrow 3$ molecules $CO_{2} + 4$ molecules $H_{2}O$ ثانياً، عدد المولات يمثل المعاملات أيضاً: $1$ mol $C_{3}H_{8} + 5$ mol $O_{2} ightarrow 3$ mol $CO_{2} + 4$ mol $H_{2}O$ ث ثالثاً، نحسب الكتل بالضرب في الكتلة المولية: حساب كتلة $C_{3}H_{8}$ المتفاعلة: $1$ mol $imes 44.09$ g/mol $= 44.09$ g حساب كتلة $O_{2}$ المتفاعلة: $5$ mol $imes 32.00$ g/mol $= 160.0$ g حساب كتلة $CO_{2}$ الناتجة: $3$ mol $imes 44.01$ g/mol $= 132.0$ g حساب كتلة $H_{2}O$ الناتجة: $4$ mol $imes 18.02$ g/mol $= 72.08$ g نجمع كتل المواد المتفاعلة: $44.09 + 160.0 = 204.1$ جرام نجمع كتل المواد الناتجة: $132.0 + 72.08 = 204.1$ جرام إذن مواد متفاعلة $204.1$ g تساوي مواد ناتجة $204.1$ g ويتأكد قانون حفظ الكتلة.

أخطاء شائعة

من الخطأ الشائع الاعتماد على كتل المواد المتفاعلة مباشرة من المعاملات دون ضربها في الكتلة المولية، أو نسيان وزن المعادلة الكيميائية قبل البدء بحساب عدد المولات والكتل والنسب المولية.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: حدد النسب المولية لجميع المواد في المعادلة الموزونة الآتية: $2HgO_{(s)} ightarrow 2Hg_{(l)} + O_{2(g)}$ الإجابة: النسب المولية الممكنة هي ست نسب تربط بين كل مادة والأخريين، وهي كالتالي: $\frac{2 ext{ mol HgO}}{2 ext{ mol Hg}}$ و $\frac{2 ext{ mol Hg}}{2 ext{ mol HgO}}$ و $\frac{2 ext{ mol HgO}}{1 ext{ mol O}_{2}}$ و $\frac{1 ext{ mol O}_{2}}{2 ext{ mol HgO}}$ و $\frac{2 ext{ mol Hg}}{1 ext{ mol O}_{2}}$ و $\frac{1 ext{ mol O}_{2}}{2 ext{ mol Hg}}$. السؤال الثاني: طبق المعادلة العامة لتفاعل كيميائي $xA + yB ightarrow zAB$ حيث يمثل $A$ و $B$ عنصرين، وتمثل $x$ و $y$ و $z$ المعاملات، حدد النسب المولية لهذا التفاعل. الإجابة: النسب المولية الممكنة هي: $\frac{x ext{ mol A}}{y ext{ mol B}}$ و $\frac{y ext{ mol B}}{x ext{ mol A}}$ و $\frac{x ext{ mol A}}{z ext{ mol AB}}$ و $\frac{z ext{ mol AB}}{x ext{ mol A}}$ و $\frac{y ext{ mol B}}{z ext{ mol AB}}$ و $\frac{z ext{ mol AB}}{y ext{ mol B}}.$