نسخة الفيديو النصية
يمكن إنتاج فلز التيتانيوم من خلال تفاعل كلوريد التيتانيوم مع فلز المغنيسيوم. ينتج عن التفاعل أيضًا كلوريد المغنيسيوم، MgCl2. صيغة كلوريد التيتانيوم يمكن أن تكون في صورة TiCl أو TiCl2 أو TiCl3 أو TiCl4. إذا نتج عن 6.1 كيلوجرامات من المغنيسيوم 6.0 كيلوجرامات من التيتانيوم، فما الصيغة الصحيحة لكلوريد التيتانيوم في هذا التفاعل؟ الكتلة المولية للتيتانيوم هي 48 جرامًا لكل مول، والمغنيسيوم 24 جرامًا لكل مول، والكلور 35.5 جرامًا لكل مول.
لكي نتمكن من حل هذا السؤال، دعونا نبدأ بكتابة معادلة كيميائية للتفاعل. في الجملة الأولى من السؤال، يمكننا ملاحظة أن المتفاعلين هما كلوريد التيتانيوم وفلز المغنيسيوم. ولأننا في هذا السؤال لا نعرف الصيغة الكيميائية الدقيقة لكلوريد التيتانيوم، دعونا نكتب 𝑥 بعد Cl في الصيغة. الرمز الكيميائي لفلز المغنيسيوم هو Mg. وفقًا للسؤال، ناتجا التفاعل هما فلز التيتانيوم وكلوريد المغنيسيوم.
الرمز الكيميائي للتيتانيوم هو Ti. ولدينا الصيغة الكيميائية لكلوريد المغنيسيوم، وهي MgCl2. ولأننا لا نعرف الصيغة الكيميائية للمتفاعل الأول، وهو كلوريد التيتانيوم، فلا يمكننا وزن المعادلة بعد. لكننا نعلم أنه عند تفاعل 6.1 كيلوجرامات من المغنيسيوم، ينتج 6.0 كيلوجرامات من التيتانيوم. عادة نستخدم الجرام وحدة للكتلة في مسائل الحسابات الكيميائية التكافئية. دعونا نبدأ إذن بتحويل كل كتلة إلى جرامات. يمكننا فعل ذلك بأخذ الكتلة بالكيلوجرام وضربها في 1000 جرام لكل كيلوجرام. هذا يعطينا 6100 جرام من المغنيسيوم و6000 جرام من التيتانيوم.
والآن، إذا أردنا تحويل كتلتي المغنيسيوم والتيتانيوم إلى مولات، فيمكننا تحديد النسبة المولية للمغنيسيوم إلى التيتانيوم، والبدء في وزن المعادلة الكيميائية. النسبة المولية نسبة بالمول لكمية مادتين مشاركتين في تفاعل كيميائي. ويمثل مقدار مولات كل مادة بالمعاملات التكافئية المستخدمة لوزن المعادلة.
للتحويل من جرامات المغنيسيوم إلى مولات المغنيسيوم، علينا القسمة على متوسط الكتلة المولية للمغنيسيوم المذكورة في المسألة، وهو 24 جرامًا لكل مول. بعد القسمة والتقريب لأقرب عدد صحيح، يكون الناتج 254 مولًا من المغنيسيوم. لتحويل جرامات التيتانيوم إلى مولات التيتانيوم، نقسم على متوسط الكتلة المولية للتيتانيوم المذكورة في المسألة، وهو 48 جرامًا لكل مول. بعد القسمة والتقريب لأقرب عدد صحيح، يكون الناتج 125 مولًا من التيتانيوم.
والآن، دعونا نكتب النسبة المولية للمغنيسيوم إلى التيتانيوم. يمكننا البدء بكتابة النسبة 254 إلى 125. بعد ذلك، نقسم طرفي النسبة على أصغر كمية بالمول، وهي 125. بعد القسمة والتقريب لأقرب عدد صحيح، تصبح النسبة المختزلة اثنين إلى واحد. يمكننا الآن كتابة المعامل اثنين أمام المغنيسيوم، والمعامل واحد أمام التيتانيوم في المعادلة. لكن لا نحتاج إلى كتابة المعامل واحد لأن عدم وجود قيمة أمام النوع الكيميائي يعني أن المعامل يساوي واحدًا. والآن، دعونا نزن بقية المعادلة الكيميائية.
دعونا نلق نظرة على عدد ذرات المغنيسيوم أولًا. في طرف المتفاعلات من المعادلة، توجد ذرتا مغنيسيوم. وفي طرف النواتج، توجد ذرة مغنيسيوم واحدة فقط. ومن ثم، علينا كتابة المعامل اثنين أمام كلوريد المغنيسيوم. والآن، دعونا نوازن ذرات التيتانيوم. في طرف النواتج من المعادلة، نعلم أن هناك ذرة واحدة فقط من التيتانيوم. ومن ثم، فإن المعامل الموجود أمام كلوريد التيتانيوم في طرف المتفاعلات يجب أن يكون واحدًا أيضًا.
أخيرًا: دعونا نوازن ذرات الكلور. في طرف النواتج، يوجد إجمالي اثنين في اثنين أو أربع ذرات كلور. وفي طرف المتفاعلات، بما أننا نعلم أن هناك معاملًا مقداره واحد أمام كلوريد التيتانيوم، فهذا يعني أن 𝑥 في صيغة كلوريد التيتانيوم يجب أن يكون أربعة.
ومن ثم، فإن الصيغة الكيميائية الصحيحة لكلوريد التيتانيوم في التفاعل الموصوف في هذا السؤال هي TiCl4.
