فيديو السؤال: تحديد الصيغة الأولية لملح مماه بمعلومية كتلة العينة قبل التسخين وبعده الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يحاول طالب تحديد عدد جزيئات الماء في مركب ‪CoSO4⋅𝑥H2O‬‏ المماه؛ حيث ‪𝑥‬‏ يمثل عددًا صحيحًا. وزن الطالب عينة من المركب، ثم سخنها حتى أصبحت الكتلة ثابتة. باستخدام نتائج التجربة الآتية، حدد قيمة ‪𝑥‬‏. الكتلة المولية للكوبالت هي 59 جرامًا لكل مول، وللكبريت 32 جرامًا لكل مول، وللأكسجين 16 جرامًا لكل مول، وللهيدروجين جرام واحد لكل مول.

في هذا السؤال، علمنا أن لدينا عينة من كبريتات الكوبالت الثنائي المماهة. وتشير كلمة «مماهة» إلى أن لدينا ملحًا مماهًا. الملح المماه هو مادة تحتوي على ماء التبلور. وماء التبلور هو جزيئات الماء الموجودة ضمن بنية البلورة. نلاحظ من الصيغة الكيميائية أنه لكل وحدة من كبريتات الكوبالت الثنائي في البنية البلورية، يوجد عدد ‪𝑥‬‏ من جزيئات الماء المرتبطة بها.

المطلوب منا في هذا السؤال إيجاد معامل ‪H2O‬‏، الذي يمثله ‪𝑥‬‏. إحدى طرق تحديد كمية ماء التبلور هي التحليل الوزني بالتطاير، وهي طريقة لتحليل الكتلة باستخدام الطاقة الحرارية أو الكيميائية لفصل المواد من أجل قياس كتل مكوناتها.

يوضح السؤال أن الملح المماه تعرض للتسخين حتى أصبحت كتلته ثابتة. عند النظر إلى جدول البيانات لدينا، نلاحظ بوضوح أن كتلة العينة انخفضت بعد تسخينها. لقد بدأ الطالب بـ 4.97 جرامات من الملح المماه. وبعد التسخين، تبقى 2.74 جرام من الملح اللامائي. حدث الانخفاض في الكتلة بسبب التخلص من الماء أثناء التسخين. ويمكن تحديد كتلة الماء المفقود من خلال حساب الفرق بين كتلة العينة قبل التسخين وكتلة العينة بعد التسخين.

بعد التعويض بقيمتي الكتلة الموضحتين بالجدول، يصبح لدينا 4.97 جرامات ناقص 2.74 جرام، وهو ما يساوي 2.23 جرام. وبهذا نجد أنه قد فقد 2.23 جرام من الماء أثناء التسخين.

ولكي نحدد قيمة ‪𝑥‬‏، علينا إيجاد النسبة بين عدد مولات الماء وعدد مولات كبريتات الكوبالت الثنائي، أو ‪CoSO4‬‏. حسنًا، دعونا نبدأ بتحويل 2.23 جرام من الماء إلى مولات من الماء. بعد ذلك يمكننا تحويل 2.74 جرام من ‪CoSO4‬‏ إلى مولات من ‪CoSO4‬‏.

في كلتا الخطوتين، يمكننا استخدام هذه الصيغة؛ حيث ‪𝑛‬‏ هو عدد المولات، والحرف الصغير ‪𝑚‬‏ هو الكتلة بالجرام، والحرف الكبير ‪𝑀‬‏ هو الكتلة المولية بالجرام لكل مول. سنبدأ بحساب الكتلة المولية للماء، التي يمكن إيجادها عن طريق جمع متوسط الكتلة المولية للأكسجين ومثلي متوسط الكتلة المولية للهيدروجين. وسنجد بذلك أن الكتلة المولية للماء تساوي 18 جرامًا لكل مول. إننا نعلم أن كتلة الماء المفقود تساوي 2.23 جرام. وعلينا أن نقسمها على 18 جرامًا لكل مول. والناتج هو 0.124 مول من الماء تقريبًا.

والآن سنكرر هذه العملية مع ‪CoSO4‬‏. يمكن حساب الكتلة المولية لـ ‪CoSO4‬‏ من خلال جمع متوسط الكتلة المولية للكوبالت والكبريت وأربعة أمثال متوسط الكتلة المولية للأكسجين. ومن ثم فإن الكتلة المولية لـ ‪CoSO4‬‏ هي 155 جرامًا لكل مول.

يمكننا الآن إيجاد عدد مولات ‪CoSO4‬‏ بقسمة 2.74 جرام على 155 جرامًا لكل مول. والناتج هو 0.0177 مول من ‪CoSO4‬‏ تقريبًا. لتحديد نسبة العدد الصحيح لمولات ‪CoSO4‬‏ إلى عدد مولات الماء، علينا قسمة طرفي النسبة على الكمية الأصغر من المولات، وهي 0.0177 مول تقريبًا. والنسبة الناتجة هي مول واحد من ‪CoSO4‬‏ إلى 7.0083 مولات من الماء تقريبًا. لكن ‪𝑥‬‏ يجب أن يكون عددًا صحيحًا. ومن ثم بما أن الجزء العشري من العدد 7.0083 أقل من 0.1، فإن النسبة النهائية هي مول واحد من ‪CoSO4‬‏ إلى سبعة مولات من الماء.

وفي النهاية، نجد أن نسبة كبريتات الكوبالت الثنائي إلى الماء في الملح المماه هي واحد إلى سبعة. إذن الصيغة الكيميائية لكبريتات الكوبالت الثنائي المماهة هي ‪CoSO4 7H2O‬‏، وقيمة ‪𝑥‬‏ هي سبعة.