- بعد دراستك لهذا الباب ينبغي أن تكون قادرًا على أن: تُعرّف المول؛
- وتحسب الكتل المولية للمركبات؛
- وتطبّق فرض أفوجادرو في الحسابات الخاصة بالغازات؛
- وتستخدم المعادلة الرمزية الموزونة في حساب الكتل وعدد المولات وعدد الجسيمات وحجوم الغازات؛
- وتحدد العامل المحدد للتفاعل؛
- وتفرّق بين الصيغة الأولية والجزيئية والبنائية وتستنتجها؛
- وتحسب التركيز المولاري للمحاليل وتتعامل مع التخفيف.
دروس هذا الباب:
- المول وعدد أفوجادرو والكتلة المولية
- حجم المول من الغازات (فرض أفوجادرو)
- الحساب الكيميائي بدلالة المعادلة الرمزية الموزونة
- العامل المحدد للتفاعل
- حساب الصيغ الكيميائية (الأولية والجزيئية والبنائية)
- تركيز المحاليل (المولارية) والتخفيف
🌳 شجرة المفاهيم
01 1-1 لماذا نحتاج إلى وحدة للعد؟
- الذرات والجزيئات والأيونات صغيرة إلى حد لا يمكّننا من عدّها واحدة واحدة، ولا يمكن وزن ذرة واحدة على ميزان المعمل.
- لذلك يجمعها الكيميائيون في «عبوة» كبيرة جدًا، تمامًا كما يبيع البقال البيض بالدستة والمطبعة تبيع الورق بالرزمة.
- والعبوة التي يستخدمها الكيميائيون هي المول.
- يُعبَّر عن كمية المادة في النظام الدولي للقياس (SI) بوحدة المول (mol).
- ويحتوي المول من أي مادة على عدد ثابت من الجسيمات (جزيئات أو ذرات أو أيونات أو وحدات صيغة أو إلكترونات).
- ويُسمّى هذا العدد الثابت عدد أفوجادرو:
عدد أفوجادرو = 6.02 × 10²³ جسيم لكل مول
والعلاقة الأساسية في هذا الدرس هي:
عدد الجسيمات = عدد المولات × عدد أفوجادرو
أي أن \[\begin{gathered}N = n \times 6.02 \times 10^{23}\end{gathered}\] ، ومنها \[\begin{gathered}n = N \div (6.02 \times 10^{23})\end{gathered}\].
ملاحظات مهمة:
- يجب دائمًا تحديد نوع الجسيم. فعبارة «مول من الهيدروجين» غامضة؛ فقد تعني مولًا من ذرات الهيدروجين H أو مولًا من جزيئات الهيدروجين H₂. ومول جزيئات H₂ يحتوي على 6.02 × 10²³ جزيء، لكنه يحتوي على ضعف هذا العدد من الذرات لأن الجزيء الواحد ذرتان.
- مول وحدات الصيغة لمركب أيوني (مثل NaCl) يحتوي على 6.02 × 10²³ وحدة صيغة، وهذه الوحدات تعطي عددًا معلومًا من الأيونات عند الذوبان في الماء أو الانصهار.
02 1-2 مولات الذرات داخل الجزيء أو وحدة الصيغة
- تدلّ الأرقام الصغيرة السفلية في الصيغة على عدد مولات كل نوع من الذرات في مول واحد من المركب.
- فمثلًا يحتوي مول واحد من الميثان CH₄ على 1 مول من ذرات الكربون و4 مول من ذرات الهيدروجين.
مثال محلول (1-1): عدد الذرات في مركب. كم ذرة أكسجين توجد في 0.5 mol من كبريتات الألومنيوم Al₂(SO₄)₃؟
- وحدة الصيغة الواحدة تحتوي على 3 × 4 = 12 ذرة أكسجين، فكل مول من Al₂(SO₄)₃ يحتوي على 12 mol من ذرات O.
- 0.5 mol من Al₂(SO₄)₃ تحتوي على \[\begin{gathered}0.5 \times 12 = 6 \,\text{mol}\end{gathered}\] من ذرات O.
- عدد ذرات الأكسجين = \[\begin{gathered}6 \times 6.02 \times 10^{23} = 36.12 \times 10^{23} = 3.612 \times 10^{24}\end{gathered}\] ذرة.
مثال محلول (1-2): ذرات الهيدروجين في الأمونيا. احسب عدد ذرات الهيدروجين في 3 mol من النشادر NH₃.
- 1 mol من NH₃ يحتوي على 3 mol من ذرات H، إذن 3 mol من NH₃ تحتوي على 9 mol من ذرات H.
- عدد الذرات = \[\begin{gathered}9 \times 6.02 \times 10^{23} = 54.18 \times 10^{23} = 5.418 \times 10^{24}\end{gathered}\] ذرة.
03 1-3 الكتلة المولية
الكتلة المولية
- هي كتلة مول واحد من المادة، وتساوي الكتلة الذرية النسبية الجرامية للذرة أو الكتلة الجزيئية الجرامية للجزيء، وتُقدَّر بوحدة \(\dfrac{g}{\,\text{mol}}\).
- وهي تساوي مجموع الكتل الذرية النسبية الجرامية لجميع الذرات التي يتكون منها الجزيء أو وحدة الصيغة.
مثال محلول (1-3): مركبات بسيطة. [H = 1 ، O = 16 ، C = 12 ، Ca = 40]
- الماء \[\begin{gathered}H_{2}O = (2 \times 1) + 16 = 18 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
- ثاني أكسيد الكربون \[\begin{gathered}\,\text{CO}_{2} = 12 + (2 \times 16) = 44 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
- كربونات الكالسيوم \[\begin{gathered}\,\text{CaCO}_{3} = 40 + 12 + (3 \times 16) = 100 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
مثال محلول (1-4): مركبات بها أقواس. كبريتات الأمونيوم \[\begin{gathered}(\,\text{NH}_{4})_{2}\,\text{SO}_{4} [N = 14\end{gathered}\] ، H = 1 ، S = 32 ، O = 16]
- المجموعة (NH₄) تتكرر مرتين: \[\begin{gathered}2 \times (14 + 4 \times 1) = 36\end{gathered}\].
- نضيف S و O₄: \[\begin{gathered}32 + 64 = 96\end{gathered}\].
- الكتلة المولية = \[\begin{gathered}36 + 96 = 132 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
- مثال محلول (1-5): البلورات المتهدرتة. في البلورات المتهدرتة يُحسب ماء التبلور ضمن الصيغة.
- كبريتات الماغنسيوم المتهدرتة \[\begin{gathered}\,\text{MgSO}_{4}\cdot 7H_{2}O [\,\text{Mg} = 24\end{gathered}\] ، S = 32 ، O = 16 ، H = 1]:
- \[\begin{gathered}\,\text{MgSO}_{4} = 24 + 32 + 64 = 120 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
- \[\begin{gathered}7H_{2}O = 7 \times 18 = 126 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
- الكتلة المولية = \[\begin{gathered}120 + 126 = 246 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
وبالمثل كربونات الصوديوم المتهدرتة \[\begin{gathered}\,\text{Na}_{2}\,\text{CO}_{3}\cdot 10H_{2}O [\,\text{Na} = 23\end{gathered}\] ، C = 12 ، O = 16 ، \[\begin{gathered}H = 1] = 106 + 180 = 286 g/\,\text{mol}.\end{gathered}\] (قارن بذلك الكتلة المولية لبلورات كبريتات النحاس الزرقاء CuSO₄·5H₂O وهي \(249.5 g/\,\text{mol}\)، وتُحسب بالطريقة نفسها.)
04 1-4 العلاقة بين الكتلة وعدد المولات
لأن الكتلة المولية هي كتلة مول واحد، فإن عدد المولات في أي عينة يُحسب من كتلتها:
عدد المولات (mol) = كتلة المادة (g) ÷ الكتلة المولية \(\left(\dfrac{g}{\,\text{mol}}\right)\)
ومنها: الكتلة = عدد المولات × الكتلة المولية.
وبدمج العلاقتين نستطيع الانتقال بين الكتلة وعدد المولات وعدد الجسيمات:
الكتلة (g) ⟷ (÷ أو × الكتلة المولية) ⟷ عدد المولات ⟷ (× أو ÷ 6.02 × 10²³) ⟷ عدد الجسيمات
- مثال محلول (1-6): سلسلة كاملة. عينة من كبريتات الصوديوم Na₂SO₄ كتلتها \[\begin{gathered}71 g [\,\text{Na} = 23\end{gathered}\] ، S = 32 ، O = 16].
- احسب: (أ) عدد مولات العينة، (ب) عدد مولات أيونات الصوديوم، (ج) عدد أيونات الصوديوم الناتجة عن ذوبان العينة في الماء.
- (أ) الكتلة المولية = \[\begin{gathered}2 \times 23 + 32 + 64 = 142 g/\,\text{mol}\end{gathered}\] ؛
- \[\begin{gathered}n = 71 \div 142 = 0.5 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- (ب) Na₂SO₄ → 2Na⁺ + SO₄²⁻ (في الماء).
- كل مول يعطي 2 mol من Na⁺، إذن عدد مولات \[\begin{gathered}\,\text{Na}^{+} = 2 \times 0.5 = 1 \,\text{mol}\end{gathered}\].
(ج) عدد أيونات \[\begin{gathered}\,\text{Na}^{+} = 1 \times 6.02 \times 10^{23} = 6.02 \times 10^{23}\end{gathered}\] أيون.
مثال محلول (1-7): الأيونات الناتجة من كلوريد الصوديوم. كم أيونًا ينتج عن ذوبان 5.85 g من NaCl في الماء؟ [Na = 23 ، Cl = 35.5]
- الكتلة المولية لـ \[\begin{gathered}\,\text{NaCl} = 58.5 g/\,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ \[\begin{gathered}n = 5.85 \div 58.5 = 0.1 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- NaCl → Na⁺ + Cl⁻ : المول الواحد يعطي 2 mol من الأيونات، فيكون الناتج 0.2 mol أيونات.
- عدد الأيونات = \[\begin{gathered}0.2 \times 6.02 \times 10^{23} = 1.204 \times 10^{23}\end{gathered}\] أيون.
مثال محلول (1-8): الكتلة من عدد الجزيئات. ما كتلة 3.01 × 10²³ جزيء ماء؟
- \[\begin{gathered}n = 3.01 \times 10^{23} \div 6.02 \times 10^{23} = 0.5 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- الكتلة = \[\begin{gathered}0.5 \times 18 = 9 g\end{gathered}\].
- مثال محلول (1-9): كتلة جزيء واحد. المول الواحد من الماء (18 g) يحتوي على 6.02 × 10²³ جزيء، فتكون كتلة الجزيء الواحد = \[\begin{gathered}18 \div (6.02 \times 10^{23}) \approx 2.99 \times 10^{-23} g\end{gathered}\].
- وهذا يبيّن لماذا يستحيل وزن الجزيئات منفردة.
أخطاء شائعة.
- (1) استخدام الكتلة المولية للذرة (مثل O = 16) عندما تكون المادة جزيئًا \[\begin{gathered}(O_{2} = 32).
- (2)\end{gathered}\] نسيان أن غازات مثل H₂ و N₂ و O₂ و Cl₂ ثنائية الذرة.
- (3) نسيان الضرب في عدد الأيونات الناتجة من وحدة الصيغة الواحدة.

05 2-1 فرض أفوجادرو
- تختلف أحجام المول من المواد الصلبة والسائلة لأن جسيماتها متقاربة ومختلفة في الحجم.
- أما جسيمات الغاز فتفصل بينها مسافات كبيرة جدًا مقارنةً بحجم الجسيم نفسه؛
- ولذلك يعتمد حجم الغاز على الضغط ودرجة الحرارة وحدهما تقريبًا، ولا يعتمد على نوع الغاز.
- وهذا هو مضمون فرض أفوجادرو:
الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة، في نفس الظروف من الضغط ودرجة الحرارة، تحتوي على نفس العدد من الجزيئات.
ويترتب على ذلك أن المول من أي غاز يشغل نفس الحجم في نفس الظروف. وقد دلّت القياسات على أن:
- في الظروف القياسية STP (درجة حرارة 0°C أي 273 K ، وضغط جوي معتاد 1 atm أي 760 mmHg) يشغل المول من أي غاز حجمًا قدره 22.4 L.
- في درجة حرارة الغرفة rtp (25°C أي 298 K ، والضغط الجوي المعتاد) يشغل المول من أي غاز حجمًا قدره 24 L.
ويختلف الرقمان لأن الغاز يتمدد بالتسخين؛ فعند درجة حرارة الغرفة الأعلى تحتاج الجزيئات نفسها إلى حيز أكبر.

06 2-2 مقارنة بين غازات مختلفة
- 6.02 × 10²³
- 6.02 × 10²³
- 6.02 × 10²³
- 22.4 L
- 22.4 L
- 22.4 L
- 24 L
- 24 L
- 24 L
- \(32 g/\,\text{mol}\)
- \(28 g/\,\text{mol}\)
- \(2 g/\,\text{mol}\)
- تختلف الجزيئات في كتلتها، لكن مول كل منها يشغل الحجم نفسه.
- فحجم 22.4 L من الهيدروجين كتلته 2 g بينما حجم 22.4 L من الأكسجين كتلته 32 g (كلاهما عند STP).
07 2-3 العلاقات المستخدمة في الحل
حجم الغاز (L) = عدد المولات × حجم المول (22.4 L عند STP ؛ 24 L عند rtp)
عدد المولات = الحجم (L) ÷ 22.4 (عند STP) أو الحجم (L) ÷ 24 (عند rtp)
عدد الجزيئات = (V ÷ 22.4) × 6.02 × 10²³.
مثال محلول (2-1). احسب حجم 8.8 g من ثاني أكسيد الكربون عند (أ) STP و(ب) \[\begin{gathered}\,\text{rtp}. [C = 12\end{gathered}\] ، O = 16]
- الكتلة المولية لـ \[\begin{gathered}\,\text{CO}_{2} = 44 g/\,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ \[\begin{gathered}n = 8.8 \div 44 = 0.2 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- (أ) \[\begin{gathered}V = 0.2 \times 22.4 = 4.48 L\end{gathered}\] عند STP.
- (ب) \[\begin{gathered}V = 0.2 \times 24 = 4.8 L\end{gathered}\] عند rtp.
مثال محلول (2-2). احسب كتلة 11.2 L من الأكسجين مقاسة عند \[\begin{gathered}\,\text{STP}. [O = 16]\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}n = 11.2 \div 22.4 = 0.5 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ الكتلة المولية لـ \[\begin{gathered}O_{2} = 32 g/\,\text{mol}\end{gathered}\].
- الكتلة = \[\begin{gathered}0.5 \times 32 = 16 g\end{gathered}\].
مثال محلول (2-3). احسب عدد الجزيئات في 5.6 L من النيتروجين عند STP.
- \[\begin{gathered}n = 5.6 \div 22.4 = 0.25 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- عدد الجزيئات = \[\begin{gathered}0.25 \times 6.02 \times 10^{23} = 1.505 \times 10^{23}\end{gathered}\] جزيء (وضعف هذا العدد، أي 3.01 × 10²³، من ذرات النيتروجين).
- مثال محلول (2-4): الكتلة المولية لغاز مجهول. غاز كثافته \(1.25 g/L\) عند STP.
- كتلة 22.4 L (أي مول واحد) = \[\begin{gathered}1.25 \times 22.4 = 28 g\end{gathered}\]، فتكون كتلته المولية \(28 g/\,\text{mol}\) (وقد يكون N₂ أو CO).
مثال محلول (2-5): الكثافة. كثافة غاز الميثان CH₄ عند STP = الكتلة المولية ÷ حجم المول = \[\begin{gathered}16 \div 22.4 = 0.714 g/L\end{gathered}\].
08 2-4 ملاحظات
- حجم المول 22.4 L ينطبق على الغازات فقط. لا تستخدمه أبدًا مع الماء السائل أو الصوديوم الصلب.
- تأكد دائمًا من الظروف المذكورة في السؤال: STP تعني 22.4 ، و rtp تعني 24.
- يمكن مقارنة حجوم الغازات المتفاعلة أو الناتجة مباشرةً بنسبة معاملات المعادلة، كما سنرى في الدرس الثالث.
09 3-1 ماذا تخبرنا المعادلة الموزونة؟
- تحدد المعادلة الرمزية الموزونة النسب التي تتفاعل بها المواد أو تتكون.
- فالمعاملات تدل على عدد المولات (وعلى حجوم الغازات بنفس النسبة، وعلى عدد الجسيمات بنفس النسبة).
- ويُستفاد منها في حساب:
- كتل المواد،
- عدد المولات،
- عدد الجسيمات،
- حجوم الغازات،
- العامل المحدد للتفاعل (الدرس الرابع).
- فمثلًا المعادلة 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g) (التحليل الكهربي للماء المحمض) تعني: 2 mol من الماء تعطي 2 mol هيدروجين و1 mol أكسجين؛
- ومن حيث الكتلة 36 g من الماء تعطي 4 g من H₂ و32 g من O₂ (حفظ الكتلة: 36 = 4 + 32)؛
- ومن حيث الجسيمات جزيئان من الماء يعطيان جزيئين من H₂ وجزيئًا واحدًا من O₂.
10 3-2 طريقة الحل
- اكتب المعادلة وزنها.
- اكتب تحت المواد المطلوبة الكمية المأخوذة من المعادلة (عدد المولات، أو الكتلة = المعامل × الكتلة المولية، أو الحجم = المعامل × 22.4 L).
- اكتب فوق المادة المعلومة الكمية المعطاة وعلامة «؟» فوق المادة المطلوبة.
- اضرب طرفين في وسطين، ثم حوّل الوحدات في النهاية.
ويضمن قانون حفظ الكتلة أن مجموع كتل المتفاعلات يساوي مجموع كتل النواتج؛ فاستخدم ذلك للتأكد من الحل.
- مثال محلول (3-1): الكتلة من الكتلة. يحترق الماغنسيوم في الأكسجين: 2Mg + O₂ → 2MgO.
- احسب كتلة أكسيد الماغنسيوم الناتجة من 6 g ماغنسيوم.
- [Mg = 24 ، O = 16]
- \[\begin{gathered}n(\,\text{Mg}) = 6 \div 24 = 0.25 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- 2 mol Mg تعطي 2 mol MgO، إذن \[\begin{gathered}n(\,\text{MgO}) = 0.25 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- الكتلة المولية لـ \[\begin{gathered}\,\text{MgO} = 40 g/\,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ الكتلة = \[\begin{gathered}0.25 \times 40 = 10 g\end{gathered}\].
- تحقق: كتلة الأكسجين المتحدة = \[\begin{gathered}10 - 6 = 4 g = 0.125 \,\text{mol}\end{gathered}\] من O₂، وهي نصف 0.25 mol كما تتطلب المعادلة.
- مثال محلول (3-2): حجم الغاز من الكتلة. يتحلل الحجر الجيري بالحرارة: CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g).
- ما حجم CO₂ عند STP الناتج من 50 g من CaCO₃؟
- [Ca = 40 ، C = 12 ، O = 16]
- الكتلة المولية لـ CaCO₃ = 100 ؛ n = 0.5 mol.
- 1 mol CaCO₃ يعطي 1 mol CO₂، إذن \[\begin{gathered}n(\,\text{CO}_{2}) = 0.5 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- \[\begin{gathered}V = 0.5 \times 22.4 = 11.2 L\end{gathered}\].
- مثال محلول (3-3): عدة مطلوبات معًا. تُحضَّر الأمونيا من التفاعل N₂ + 3H₂ → 2NH₃.
- لتحضير 3.4 g من NH₃ احسب: (أ) عدد مولات H₂ اللازمة، (ب) حجم H₂ عند STP، (ج) عدد جزيئات \[\begin{gathered}\,\text{NH}_{3}.
- [N = 14\end{gathered}\] ، H = 1]
- الكتلة المولية لـ NH₃ = 17 ؛ \[\begin{gathered}n(\,\text{NH}_{3}) = 3.4 \div 17 = 0.2 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- (أ) 3 mol H₂ تعطي 2 mol NH₃، إذن \[\begin{gathered}n(H_{2}) = \dfrac{0.2 \times 3}{2} = 0.3 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- (ب) \[\begin{gathered}V = 0.3 \times 22.4 = 6.72 L\end{gathered}\].
- (ج) عدد الجزيئات = \[\begin{gathered}0.2 \times 6.02 \times 10^{23} = 1.204 \times 10^{23}\end{gathered}\] جزيء.
- مثال محلول (3-4): غاز عند rtp ومتفاعل ثانٍ. الخارصين وحمض الهيدروكلوريك: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂.
- تفاعل 13 g من الخارصين تفاعلًا تامًا.
- احسب (أ) حجم الهيدروجين عند rtp و(ب) كتلة HCl المستهلكة.
- [Zn = 65 ، H = 1 ، Cl = 35.5]
- \[\begin{gathered}n(\,\text{Zn}) = 13 \div 65 = 0.2 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- (أ) \[\begin{gathered}n(H_{2}) = 0.2 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ \[\begin{gathered}V = 0.2 \times 24 = 4.8 L\end{gathered}\].
- (ب) \[\begin{gathered}n(\,\text{HCl}) = 2 \times 0.2 = 0.4 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ الكتلة = \[\begin{gathered}0.4 \times 36.5 = 14.6 g\end{gathered}\].
- مثال محلول (3-5): من عدد مولات المادة الأولى (نمط نترات البوتاسيوم). 2KNO₃(s) → 2KNO₂(s) + O₂(g) بالتسخين.
- عند تسخين 3 mol من KNO₃ يكون \[\begin{gathered}n(O_{2}) = \dfrac{3 \times 1}{2} = 1.5 \,\text{mol}\end{gathered}\] أي 33.6 L عند STP أو 36 L عند rtp.
- مثال محلول (3-6): النسبة الحجمية (غاز – غاز). 2CO(g) + O₂(g) → 2CO₂(g).
- بحسب فرض أفوجادرو تتفاعل الحجوم بنسبة المعاملات (عند نفس الضغط ودرجة الحرارة): فكل 10 L من CO تحتاج 5 L من O₂ وتعطي 10 L من CO₂، دون الحاجة إلى التحويل إلى مولات.
- مثال محلول (3-7): الموازنة أولًا. يُختزل أكسيد الحديد III بغاز أول أكسيد الكربون: Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂.
- وبعد الموازنة: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂.
- احسب كتلة الحديد الناتجة من 80 g من \[\begin{gathered}\,\text{Fe}_{2}O_{3}.
- [\,\text{Fe} = 56\end{gathered}\] ، O = 16] الكتلة المولية لـ Fe₂O₃ = 160 ؛
- n = 0.5 mol ؛
- \[\begin{gathered}n(\,\text{Fe}) = 1 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛
- الكتلة = 56 g.
11 4-1 المفهوم
- في المعمل أو المصنع نادرًا ما تُخلط المتفاعلات بالنسبة المضبوطة التي تقتضيها المعادلة.
- فيُستهلك أحد المتفاعلات كله أولًا ويتوقف التفاعل، رغم بقاء جزء من المتفاعل الآخر.
- العامل المحدد للتفاعل هو المادة التي تُستهلك تمامًا في التفاعل، وهو الذي يحدد كمية النواتج المتكوِّنة.
- أما المتفاعل الآخر فهو المتفاعل الفائض، ويتبقى منه جزء بدون تفاعل.
- مثال: في التفاعل H₂ + F₂ → 2HF (النسبة 1 : 1 : 2) إذا أضفنا 6 mol من الهيدروجين إلى 4 mol من الفلور تُستهلك كمية الفلور (4 mol) كاملةً في الاتحاد مع 4 mol من الهيدروجين لتكوين 8 mol من HF، ويتبقى 2 mol من الهيدروجين بدون تفاعل.
- فالفلور هو العامل المحدد للتفاعل.

12 4-2 كيف نعيّنه؟
نحسب لكل متفاعل النسبة:
النسبة = عدد المولات الموجودة (المعطاة) ÷ عدد مولاته في المعادلة الموزونة (المعامل)
- والمتفاعل الذي نسبته أقل هو العامل المحدد للتفاعل.
- ثم نبني جميع حسابات النواتج على العامل المحدد، وليس على الفائض أبدًا.
- ولحساب كتلة الفائض المتبقية نحسب أولًا ما استُهلك منه (من العامل المحدد) ثم نطرحه من الكمية المعطاة.
تحذير: ليس بالضرورة أن يكون الأكبر عددًا في المولات هو الفائض؛ قارن دائمًا بالنسب.
- مثال محلول (4-1): بالمولات. N₂ + 3H₂ → 2NH₃.
- تفاعل خليط من 2 mol من N₂ و4 mol من H₂.
- أوجد العامل المحدد وعدد مولات NH₃ الناتجة وعدد مولات الفائض المتبقية.
- نسبة \[\begin{gathered}N_{2} = 2 \div 1 = 2\end{gathered}\] . نسبة \[\begin{gathered}H_{2} = 4 \div 3 = 1.33\end{gathered}\] .
- نسبة H₂ هي الأقل، إذن H₂ هو العامل المحدد.
- \[\begin{gathered}n(\,\text{NH}_{3}) = \dfrac{4 \times 2}{3} = 2.67 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- المستهلك من \[\begin{gathered}N_{2} = \dfrac{4 \times 1}{3} = 1.33 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ المتبقي من \[\begin{gathered}N_{2} = 2 - 1.33 = 0.67 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- مثال محلول (4-2): بالكتل. 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃.
- تفاعل خليط من 5.4 g من Al و10.65 g من Cl₂.
- أوجد العامل المحدد وكتلة AlCl₃ الناتجة وكتلة الفائض المتبقية.
- [Al = 27 ، Cl = 35.5]
- \[\begin{gathered}n(\,\text{Al}) = 5.4 \div 27 = 0.2 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ \[\begin{gathered}n(\,\text{Cl}_{2}) = 10.65 \div 71 = 0.15 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- نسبة \[\begin{gathered}\,\text{Al} = 0.2 \div 2 = 0.1\end{gathered}\] . نسبة \[\begin{gathered}\,\text{Cl}_{2} = 0.15 \div 3 = 0.05\end{gathered}\] .
- Cl₂ هو العامل المحدد (النسبة الأصغر).
- \[\begin{gathered}n(\,\text{AlCl}_{3}) = \dfrac{0.15 \times 2}{3} = 0.1 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ الكتلة المولية لـ \[\begin{gathered}\,\text{AlCl}_{3} = 133.5\end{gathered}\] ؛ الكتلة = 13.35 g.
- المستهلك من \[\begin{gathered}\,\text{Al} = \dfrac{0.15 \times 2}{3} = 0.1 \,\text{mol} = 2.7 g\end{gathered}\] ؛ المتبقي من \[\begin{gathered}\,\text{Al} = 5.4 - 2.7 = 2.7 g\end{gathered}\].
- تحقق: الكتلة قبل التفاعل \[\begin{gathered}5.4 + 10.65 = 16.05 g\end{gathered}\] ؛ وبعده \[\begin{gathered}13.35 + 2.7 = 16.05 g\end{gathered}\] ✓.
- مثال محلول (4-3): حجوم الغازات. CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.
- أُحرق 6 L من الميثان في 8 L من الأكسجين (كلاهما عند STP).
- الحجوم متناسبة مع المولات: نسبة \[\begin{gathered}\,\text{CH}_{4} = 6 \div 1 = 6\end{gathered}\] ؛
- نسبة \[\begin{gathered}O_{2} = 8 \div 2 = 4\end{gathered}\].
- إذن O₂ هو العامل المحدد.
- حجم CO₂ الناتج = \[\begin{gathered}\dfrac{8 \times 1}{2} = 4 L\end{gathered}\] ؛
- المستهلك من CH₄ = 4 L ؛
- المتبقي من CH₄ = 2 L.
- مثال محلول (4-4): نمط مسألة الهيدروجين والأكسجين. 2H₂ + O₂ → 2H₂O.
- خُلط 12 L من الهيدروجين مع 9.6 L من الأكسجين عند \[\begin{gathered}\,\text{rtp}.
- n(H_{2}) = 12 \div 24 = 0.5 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛
- \[\begin{gathered}n(O_{2}) = 9.6 \div 24 = 0.4 \,\text{mol}\end{gathered}\].
- النسب: \[\begin{gathered}H_{2} = 0.5 \div 2 = 0.25\end{gathered}\] ؛
- \[\begin{gathered}O_{2} = 0.4 \div 1 = 0.4\end{gathered}\].
- إذن H₂ هو العامل المحدد.
- المستهلك من \[\begin{gathered}O_{2} = 0.25 \,\text{mol} (= 8 g)\end{gathered}\] ؛
- المعطى من \[\begin{gathered}O_{2} = 0.4 \times 32 = 12.8 g\end{gathered}\] ؛
- الفائض من \[\begin{gathered}O_{2} = 12.8 - 8 = 4.8 g\end{gathered}\].
- كتلة الماء الناتجة: \[\begin{gathered}0.5 \,\text{mol} = 9 g\end{gathered}\].
- مثال محلول (4-5): الخليط الغازي بعد التفاعل. C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O.
- عند تفاعل 3 mol من C₂H₄ مع 6 mol من O₂: النسب 3 ÷ 1 = 3 و6 ÷ 3 = 2 ، إذن O₂ هو العامل المحدد.
- \[\begin{gathered}\,\text{CO}_{2} = \dfrac{6 \times 2}{3} = 4 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛
- H₂O = 4 mol ؛
- المستهلك من \[\begin{gathered}C_{2}H_{4} = 2 \,\text{mol}\end{gathered}\] ويتبقى 1 mol.
ما أهمية ذلك؟ في الصناعة يُستخدم المتفاعل الأرخص بزيادة (فائضًا) كي يتحول المتفاعل الغالي بالكامل إلى نواتج.
13 5-1 أنواع الصيغ
تُصنَّف الصيغ الكيميائية للمركبات حسب نوع المعلومات التي تعطيها إلى ثلاثة أنواع رئيسية:
- الصيغة الأولية: تعبر عن أبسط نسبة عددية صحيحة بين ذرات (أو أيونات) العناصر المكونة للمركب.
- الصيغة الجزيئية: تعبر عن نوع وعدد كل من الذرات التي يتكون منها الجزيء فعلًا.
- الصيغة البنائية: تعبر عن نوع وعدد ذرات كل عنصر في الجزيء وطريقة ارتباط الذرات بعضها ببعض.
- CH₃
- C₂H₆
- H₃C–CH₃
- HO
- H₂O₂
- H–O–O–H
- NH₂
- N₂H₄
- H₂N–NH₂
- الصيغة الجزيئية = مضاعف صحيح للصيغة الأولية: الصيغة الجزيئية = (الصيغة الأولية)ₙ.
- وفي بعض المركبات (مثل الماء H₂O والميثان CH₄) تتطابق الصيغتان.
- أما المركبات الأيونية (مثل NaCl) فلا يعبر عنها إلا بالصيغة الأولية (وحدة الصيغة).
14 5-2 استنتاج الصيغة الأولية
تدل النسبة المئوية لعناصر المركب على كتلة كل عنصر في كل 100 g من المركب. والخطوات:
- اكتب كتلة كل عنصر (النسبة المئوية = عدد الجرامات في عينة كتلتها 100 g). وإن كانت إحدى النسب مجهولة فاطرح مجموع النسب الأخرى من 100.
- اقسم كتلة كل عنصر على كتلته الذرية لتحصل على عدد مولات ذراته.
- اقسم جميع القيم على أصغر عدد من المولات.
- إذا لم تكن النسبة عددًا صحيحًا فاضرب الجميع في أصغر عدد صحيح يجعلها صحيحة: 0.5 ← ×2 ؛ 0.33 أو 0.67 ← ×3 ؛ 0.25 أو 0.75 ← ×4 ؛ 0.2 ← ×5. ولا تقرّب نسبًا مثل 1.5 أو 2.33 إلى أقرب عدد صحيح.
- مثال محلول (5-1): نمط المركب X. مركب يحتوي على 85.7% كربون و14.3% هيدروجين [C = 12 ، H = 1].
- C: \[\begin{gathered}85.7 \div 12 = 7.14\end{gathered}\] ؛
- H: \[\begin{gathered}14.3 \div 1 = 14.3\end{gathered}\].
- بالقسمة على 7.14: C = 1 ، H = 2.0.
- الصيغة الأولية CH₂.
- مثال محلول (5-2): ثلاثة عناصر. مركب يحتوي على 40% C و6.67% H و\[\begin{gathered}53.33\% O [C = 12\end{gathered}\] ، H = 1 ، O = 16].
- C: 3.33 ؛
- H: 6.67 ؛
- O: 3.33.
- النسبة 1 : 2 : 1 ← CH₂O.
- وإذا كانت الكتلة المولية \(180 g/\,\text{mol}\) فإن \[\begin{gathered}n = 180 \div 30 = 6\end{gathered}\] والصيغة الجزيئية C₆H₁₂O₆ (الجلوكوز).
- مثال محلول (5-3): الحاجة إلى مضاعف. أكسيد الألومنيوم: 52.94% Al و\[\begin{gathered}47.06\% O [\,\text{Al} = 27\end{gathered}\] ، O = 16].
- Al: 1.96 ؛
- O: 2.94.
- نسبة \[\begin{gathered}O \div \,\text{Al} = 1.5\end{gathered}\] ، أي Al : O = 1 : 1.5 ← ×2 ← Al₂O₃.
- مثال محلول (5-4): أكسيد الفوسفور. 43.7% P و\[\begin{gathered}56.3\% O [P = 31\end{gathered}\] ، O = 16].
- P: 1.41 ؛
- O: 3.52 ؛
- النسبة 1 : 2.5 ← ×2 ← P₂O₅.
- وإذا كانت الكتلة المولية \(284 g/\,\text{mol}\) فإن كتلة الصيغة الأولية = 142 ، n = 2 ، والصيغة الجزيئية P₄O₁₀.
- مثال محلول (5-5): الكتل معطاة مباشرة. اتحد 1.2 g من الكربون مع 0.3 g من الهيدروجين: C = 0.1 mol ، H = 0.3 mol ← CH₃.
- وإذا كانت الكتلة المولية \(30 g/\,\text{mol}\) فإن كتلة الصيغة الأولية 15 و n = 2 ← C₂H₆.
15 5-3 من الصيغة الأولية إلى الصيغة الجزيئية
عدد وحدات الصيغة الأولية (n) = الكتلة المولية للمركب ÷ الكتلة المولية للصيغة الأولية
الصيغة الجزيئية = (الصيغة الأولية)ₙ.
مثال محلول (5-6). المركب X: صيغته الأولية CH₂ (كتلتها 14) وكتلته المولية 28 ← n = 2 ← C₂H₄.
- مثال محلول (5-7): هيدروكربون من نسبة الكربون (نمط). هيدروكربون نسبة الكربون فيه 82.76% وكتلته المولية \[\begin{gathered}58 g/\,\text{mol}.
- [C = 12\end{gathered}\] ، H = 1] نسبة \[\begin{gathered}H = 17.24\%.
- C\end{gathered}\]: 6.897 ؛
- H: 17.24 ؛
- نسبة H ÷ C = 2.5 ← ×2 ← C₂H₅ (كتلتها 29) ؛
- \[\begin{gathered}n = 58 \div 29 = 2\end{gathered}\] ← C₄H₁₀.
16 5-4 التحليل بالاحتراق
عند احتراق مركب عضوي احتراقًا تامًا يتحول كل ما فيه من كربون إلى CO₂ وكل ما فيه من هيدروجين إلى H₂O. ولذلك:
كتلة C = كتلة CO₂ × (12 ÷ 44) ، كتلة H = كتلة H₂O × (2 ÷ 18).
- فإذا كان المركب هيدروكربونيًا (C و H فقط) فإن مجموع الكتلتين يساوي كتلة العينة.
- وإذا كان المجموع أقل فالفرق هو كتلة الأكسجين (يُحسب بالفرق).
- مثال محلول (5-8): هيدروكربون (نمط الكتاب). هيدروكربون كتلته المولية \(78 g/\,\text{mol}\) وكتلة العينة 3.9 g ينتج من احتراقها 13.2 g من CO₂ و2.7 g من \[\begin{gathered}H_{2}O [\,\text{CO}_{2} = 44\end{gathered}\] ، H₂O = 18].
- كتلة \[\begin{gathered}C = \dfrac{13.2 \times 12}{44} = 3.6 g\end{gathered}\] ؛
- كتلة \[\begin{gathered}H = \dfrac{2.7 \times 2}{18} = 0.3 g\end{gathered}\] (المجموع 3.9 g فلا يوجد أكسجين).
- عدد المولات: C = 0.3 ؛
- H = 0.3 ← CH (كتلتها 13) ؛
- \[\begin{gathered}n = 78 \div 13 = 6\end{gathered}\] ← C₆H₆.
- مثال محلول (5-9): مركب به أكسجين. 2.3 g من مركب عضوي (C و H و O) أعطت 4.4 g من CO₂ و2.7 g من H₂O.
- كتلة \[\begin{gathered}C = \dfrac{4.4 \times 12}{44} = 1.2 g\end{gathered}\] ؛
- كتلة \[\begin{gathered}H = \dfrac{2.7 \times 2}{18} = 0.3 g\end{gathered}\] ؛
- كتلة \[\begin{gathered}O = 2.3 - 1.5 = 0.8 g\end{gathered}\].
- عدد المولات: C = 0.1 ، H = 0.3 ، O = 0.05.
- بالقسمة على 0.05: C₂H₆O (الصيغة الأولية).
- وبالكتلة المولية 46 تكون هي نفسها الصيغة الجزيئية.
- مثال محلول (5-10): إيجاد x و y. هيدروكربون \(C_{x}H_{y}\) كتلته المولية 44 ، أعطت 4.4 g منه 13.2 g من CO₂ و7.2 g من H₂O.
- كتلة \[\begin{gathered}C = \dfrac{13.2 \times 12}{44} = 3.6 g\end{gathered}\] ، كتلة \[\begin{gathered}H = \dfrac{7.2 \times 2}{18} = 0.8 g\end{gathered}\].
- عدد المولات: C = 0.3 ؛
- H = 0.8 ← النسبة 1 : 2.67 ← ×3 ← C₃H₈ (كتلته 44).
- إذن x = 3 و y = 8.
طريقة أخرى للهيدروكربون من مول واحد.
- إذا علمنا أن مولًا من الهيدروكربون يعطي عند احتراقه كتلة معلومة من CO₂ وH₂O فإن كتلة الكربون في CO₂ هي كتلة الكربون في مول الهيدروكربون، وكذلك الهيدروجين؛
- فنحوّلهما إلى مولات ثم نبسّطهما إلى أقل نسبة صحيحة.
17 6-1 التركيز المولاري
يُعبَّر عن تركيز المحاليل بعدة طرق، أهمها التركيز المولاري (المولارية) وهو عدد مولات المذاب في لتر واحد من المحلول:
المولارية \(M \left(\dfrac{\,\text{mol}}{L}\right) =\) عدد مولات المذاب n (mol) ÷ حجم المحلول V (L)
- وحدتها \(\dfrac{\,\text{mol}}{L}\) أو M.
- وإذا أُعطي الحجم بوحدة mL أو cm³ فاقسمه على 1000.
- ومنها أيضًا \[\begin{gathered}n = M \times V (L)\end{gathered}\] ، وكتلة المذاب = M × V (L) × الكتلة المولية.
- ولاحظ أن V هو حجم المحلول وليس حجم المذيب.
- مثال محلول (6-1). احسب مولارية محلول حُضِّر بإذابة 4.9 g من حمض الكبريتيك في الماء حتى صار الحجم \[\begin{gathered}250 \,\text{mL}.
- [H = 1\end{gathered}\] ، S = 32 ، O = 16]
- الكتلة المولية لـ H₂SO₄ = 98 ؛ \[\begin{gathered}n = 4.9 \div 98 = 0.05 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛ V = 0.25 L.
- \[\begin{gathered}M = 0.05 \div 0.25 = 0.2 \,\text{mol}/L\end{gathered}\].
- مثال محلول (6-2): الكتلة اللازمة. احسب كتلة Na₂CO₃ اللازمة لتحضير 500 mL من محلول تركيزه \[\begin{gathered}0.2 M.
- [\,\text{Na} = 23\end{gathered}\] ، C = 12 ، \[\begin{gathered}O = 16] n = 0.2 \times 0.5 = 0.1 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛
- الكتلة = \[\begin{gathered}0.1 \times 106 = 10.6 g\end{gathered}\].
- مثال محلول (6-3): نمط مسألة هيدروكسيد الصوديوم. أُذيب 2 g من NaOH (40) لتكوين 500 mL من المحلول: \[\begin{gathered}n = 0.05 \,\text{mol}\end{gathered}\] ؛
- \[\begin{gathered}M = 0.05 \div 0.5 = 0.1 M\end{gathered}\].

18 6-2 تركيز الأيونات
المذاب الأيوني القوي يتأين كليًا، فيكون تركيز كل أيون = مولارية المذاب × عدد هذا الأيون في الصيغة.
- مثال محلول (6-4). محلول Al₂(SO₄)₃ تركيزه 0.3 M ← \[\begin{gathered}2\,\text{Al}^{3+} + 3\,\text{SO}_{4}^{2-}.
- [\,\text{Al}^{3+}] = 2 \times 0.3 = 0.6 M\end{gathered}\] ؛
- \[\begin{gathered}[\,\text{SO}_{4}^{2-}] = 3 \times 0.3 = 0.9 M\end{gathered}\].
- مثال محلول (6-5): الحجم الذي يحتوي على عدد معين من المولات. ما حجم محلول CaCl₂ تركيزه 0.2 M الذي يحتوي على 1 mol من أيونات الكلوريد؟
- كل CaCl₂ يعطي 2Cl⁻ فيكون \[\begin{gathered}[\,\text{Cl}^{-}] = 0.4 M.
- V = 1 \div 0.4 = 2.5 L\end{gathered}\].
- مثال محلول (6-6): التركيز المطلوب لأيون معين (نمط تمرين الباب). ما حجم محلول Na₂SO₄ تركيزه 0.3 M اللازم لتحضير 2 L من محلول تركيز أيونات Na⁺ فيه 0.4 M؟
- [Na₂SO₄] المطلوب = \[\begin{gathered}0.4 \div 2 = 0.2 M\end{gathered}\].
- من M₁V₁ = M₂V₂ : \[\begin{gathered}0.3 \times V_{1} = 0.2 \times 2\end{gathered}\] ← V₁ = 1.33 L.
19 6-3 التخفيف
عند إضافة الماء إلى محلول يزداد حجمه بينما تظل كمية (عدد مولات) المذاب ثابتة، فيقل التركيز. وبما أن n = M × V ثابتة فإن:
\[\begin{gathered}M_{1} \times V_{1} = M_{2} \times V_{2}\end{gathered}\]
حيث (1) قبل التخفيف (المركز) و(2) بعد التخفيف. وحجم الماء المضاف = V₂ − V₁. (يجب أن يكون V₁ و V₂ بنفس الوحدة: كلاهما mL أو كلاهما L.)
- مثال محلول (6-7). خُفِّف 20 mL من HCl تركيزه 5 M بالماء حتى صار الحجم \[\begin{gathered}250 \,\text{mL}.
- M_{2} = 5 \times 20 \div 250 = 0.4 M\end{gathered}\].
- حجم الماء المضاف = \[\begin{gathered}250 - 20 = 230 \,\text{mL}\end{gathered}\].
- مثال محلول (6-8). ما حجم محلول NaOH تركيزه 2 M اللازم لتحضير 500 mL من محلول تركيزه 0.1 M؟
- \[\begin{gathered}V_{1} = 0.1 \times 500 \div 2 = 25 \,\text{mL}\end{gathered}\] ؛
- حجم الماء المضاف = 475 mL.
- مثال محلول (6-9): حجم الماء المضاف (نمط مثال كربونات الصوديوم). إلى أي حجم يجب تخفيف 250 mL من محلول NaCl تركيزه 0.6 M ليصبح تركيزه 0.2 M؟
- \[\begin{gathered}V_{2} = 0.6 \times 250 \div 0.2 = 750 \,\text{mL}\end{gathered}\] ؛
- حجم الماء المضاف = \[\begin{gathered}750 - 250 = 500 \,\text{mL}\end{gathered}\].
- مثال محلول (6-10): التركيز معطى بوحدة كتلة/حجم. محلول يحتوي كل 10 mL منه على 0.4 g من NaOH.
- في اللتر: \[\begin{gathered}40 g = 1 \,\text{mol}\end{gathered}\] فالتركيز 1 M.
- وإذا أضيف إلى لتر منه 3 L من الماء فإن V₂ = 4 L و \[\begin{gathered}M_{2} = 1 \times 1 \div 4 = 0.25 M\end{gathered}\].
20 6-4 نصائح أخيرة للباب
- اكتب الكتل المولية أولًا.
- راجع الوحدات (g أم mg ؟ mL أم L ؟).
- زن المعادلة قبل أي حساب كيميائي.
- العامل المحدد: احسب النسب ثم ابنِ كل شيء على النسبة الأصغر.
- الصيغة الأولية: مولات ← اقسم على الأصغر ← اضرب للحصول على أعداد صحيحة.
- حجوم الغازات: 22.4 L عند STP و24 L عند rtp.
اختبر نفسك على هذا الدرس
تم توزيع أسئلة بنك الدرس على نقاط الشرح أعلاه، وكل نقطة تحتها أسئلتها. ولحل البنك كاملًا في صفحة واحدة: