بحث عن الصيغة الأولية والصيغة الجزيئية

تعتبر الكيمياء العلم الذي يدرس المادة، بما في ذلك العناصر والمركبات، ويحدد خصائصها وتكوينها وهياكلها وتحولاتها والطاقة التي تولد خلال التفاعلات الكيميائية. تنقسم الكيمياء إلى عدة فروع، بما في ذلك الكيمياء التحليلية والكيمياء الفيزيائية والكيمياء العضوية والكيمياء غير العضوية والكيمياء الحيوية .

ما هي الصيغة الأولية

تعني الصيغة الأولية أبسط نسبة عددية صحيحة لذرات العناصر المكونة للمركب، ولحساب تلك الصيغة يجب أولاً حساب عدد مولات كل عنصر ثم حساب عدد الذرات الموجودة لكل عنصر عن طريق قسمة عدد المولات للذرة عنصر على أصغر قيمة لعدد المولات .

مثال للتوضيح

تم تحليل عينة نقية من مركب هيدروكربوني مجهول وكانت كتلتها 5 غرامات، وتحتوي على 3..75 غرامات من الكربون، فما هي الصيغة الكيميائية للمركب الذي يتألف منه العينة؟

الحل

كتلة المركب = 5، وكتلة الكربون = 3.75 غم، وكتلة الهيدروجين = 1.25 غم (5 – 3.75) .

الخطوة الأولى : حساب عدد المولات

يتم حساب عدد مولات الكربون عن طريق قسمة كتلة الكربون في العينة على الكتلة المولية للكربون، ويساوي 0.3125 مول .

عدد مولات الهيدروجين في العينة = كتلة الهيدروجين ÷ الكتلة المولية للهيدروجين = 1.25 ÷ 1 = 1.25 مول .

لاحظ أن القيمة 0.3125 تمثل القيمة الأقل في عدد المولات .

الخطوة الثانية : حساب عدد الذرات

لاستنتاج عدد الذرات لكل عنصر، يتم قسمة عدد المولات لكل ذرة من العنصر على القيمة الأدنى لعدد المولات، وذلك على النحو التالي:

يساوي عدد ذرات الكربون عدد المولات المقسوم على 0.3125، أي 1 ÷ 0.3125 = 1 .
عدد ذرات الهيدروجين = عدد المولات ÷ 0.3125 = 1.25 ÷ 0.3125 = 4 .

ومن هنا فإن نسبة عدد ذرات الكربون إلى عدد ذرات الهيدروجين تساوى 1 : 4 ، وبذلك فإن الصيغة الأولية للمركب هي CH₄ ( الميثان ) .

ما هي الصيغة الجزيئية

توضح هذه الصيغة العدد الفعلي للذرات لكل عنصر في المركب، وقد تكون مساوية للصيغة الأولية أو إحدى مضاعفاتها، حيث تبقى النسب العددية بين أنواع الذرات في الصيغة الأولية مساوية لها في الصيغة الجزيئية .

المثال الأول

إذا كانت الكتلة المولية لمركب ما هي 30 غ / مول ، وكانت صيغته الأولية هي CH₃ ، فما هي صيغته الجزيئية ؟

الحل

– الكتلة المولية للصيغة الأولية CH₃ تساوي 15 غ / مول .
الكتلة المولية المطلوبة للصيغة الجزيئية هي 30 غ/مول .
يتم حساب نسبة الكتلة المولية بتقسيم كتلة الصيغة الجزيئية على كتلة الصيغة الأولية
أي 30 ÷ 15 = 2 .

لاحظ أن عدد الذرات في الصيغة الجزيئية يكون ضعف عدد الذرات في الصيغة الأولية
– إذاً فإن الصيغة الجزيئية هي : C₂H₆ .

المثال الثاني

ما هي الصيغة الجزيئية لمركب أكسيد الفسفور ( كتلة المولية تساوي 284 غ / مول ) ، مع العلم بأن الصيغة الأولية لهذا المركب هي P₂O₅ ؟

الحل

– الكتلة المولية للصيغة الأولية P₂O₅ = (5× 16) + (2×31) = 142 غ / مول .
الكتلة المولية المطلوبة للصيغة الجزيئية هي 284 غ / مول .

يتم حساب عدد الجزيئات بقسمة الكتلة المولية للصيغة الجزيئية على الكتلة المولية للصيغة الأولية: 284 ÷ 142 = 2 .
لاحظ أن عدد الذرات في الصيغة الجزيئية يقل إلى النصف من عدد الذرات في الصيغة الأولية
– إذا فإن الصيغة الجزيئية للمركب هي P₄O₁₀ .

ما هي المعادلة الكيميائية

المعادلة الكيميائية تمثل صورة لتوضيح المواد التي تشارك في التفاعل الكيميائي والمواد التي تتكون نتيجة لهذا التفاعل، بالإضافة إلى التغير الذي يحدث في عدد المولات. يتم تمييزهما بسهم، كما هو موضح في المثال التالي. عادة ما يتم كتابة المواد المتفاعلة على الجانب الأيسر، والمواد المتكونة على الجانب الأيمن. تقرأ المعادلة من اليسار إلى اليمين .

المواد الناتجة →  المواد المتفاعلة

Reactants  → Products

تتميز المعادلة الكيميائية بأنها تقوم بتحديد العلاقات الكمية بين المواد المتفاعلة والمنتجة من التفاعل، ويجب أن تكون المعادلة موزونة بمعنى أنها تتبع قانون الحفاظ على الكتلة لإجراء الحسابات الكيميائية اللازمة .

كيفية كتابة المعادلة الكيميائية

1- يتم تسجيل المواد المتفاعلة والمواد المتكونة بشكل كلامي ، ويتم فصلهما بسهم ، كما هو موضح في المثال التالي لتفاعل الألومنيوم مع الأكسجين لتكوين أكسيد الألومنيوم .

أكسيد الألومنيوم →  أكسجين + الألومنيوم

يجب كتابة المعادلة باستخدام الرموز والصيغ للمواد المتفاعلة والمنتجات التي تنتج عن التفاعل، ويجب ألا تكون المعادلة موزونة .

Al + O₂  → Al₂O₃

يتم توازن المعادلة عن طريق وضع معاملات بجانب المواد الداخلة والمواد الناتجة، حتى يكون عدد ذرات عنصر ما متساويا في العدد على الجانبين .

Al + 3O₂  → 2Al₂O₃

وزن المعادلة الكيميائية

عند موازنة المعادلة الكيميائية، يتم تغيير أعداد الجزيئات وليس تغيير نسب الذرات المكونة للصيغة الكيميائية بالجزء الواحد، حيث يصبح عدد الذرات في الجزء الأيسر من المعادلة يساوي عدد الذرات في الجزء الأيمن، وذلك يحقق العلاقة:

كتلة المواد الداخلة المشاركة في التفاعل تساوي كتلة المواد الناتجة عن التفاعل

كقاعدة عامة، يتم موازنة جميع الذرات وترك الأكسجين في النهاية لضبط عملية الموازنة. عند توازن معادلات احتراق الهيدروكربونات مع الأكسجين، يتم موازنة الكربون (C) في البداية، ثم الهيدروجين، مع ترك الأكسجين في النهاية حتى اكتمال وزن المعادلة تماما .