فيديو السؤال: تذكر الصيغة العامة لمجموعة من المركبات باستخدام صيغة توضيحية الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

ما الصيغة العامة لمجموعة المركبات التي تنتمي إليها الصيغة التوضيحية الآتية؟

بداية، علينا معرفة المقصود بالصيغة العامة. الصيغة العامة هي صيغة رياضية بسيطة تصف وفرة العناصر المختلفة التي يحتوي عليها مركب ما. دعونا نبدأ بالتعرف على الصيغة العامة للألكانات. فيما يلي صيغ توضيحية لثلاثة أمثلة من الألكانات. وبحساب عدد ذرات الكربون، نجد أن أسماء هذه الألكانات هي الميثان والإيثان والهكسان. كل جزيء من هذه الجزيئات له صيغة جزيئية مختلفة. يحتوي الميثان على ذرة كربون واحدة وأربع ذرات هيدروجين. لذا فالصيغة الجزيئية للميثان هي ‪CH4‬‏. والصيغة الجزيئية للإيثان هي ‪C2H6‬‏، والصيغة الجزيئية للهكسان هي ‪C6H14‬‏.

هذه الصيغ المشتقة تخص كل جزيء بعينه. لكننا نبحث عن الصيغة العامة. الصيغة العامة للألكانات الخطية والمتفرعة هي ‪C𝑛H2𝑛+2‬‏؛ حيث ‪𝑛‬‏ عدد ذرات الكربون. وهذا يعني أنه في جزيء الألكان الخطي، يكون عدد ذرات الهيدروجين ضعف عدد ذرات الكربون زائد اثنين.

دعونا نتحقق من أن هذه الصيغة العامة تنطبق على أمثلة من جزيئات الألكانات. يحتوي الميثان على ذرة كربون واحدة، ما يعني أن ‪𝑛‬‏ يساوي واحدًا. وعندما نعوض عن ‪𝑛‬‏ بواحد، نحصل على ‪C1H2×1+2‬‏ وهذا يعطينا ‪C1H2+2‬‏، الذي يكافئ ‪CH4‬‏. ‏‪CH4‬‏ هي الصيغة الجزيئية للميثان. وبذلك نعلم أن هذه الصيغة العامة تنطبق بالفعل على الميثان. وبالمثل، إذا عوضنا عن ‪𝑛‬‏ باثنين في حالة مركب الإيثان، فسنحصل على ‪C2H6‬‏. وهذه هي الصيغة الجزيئية للإيثان. وبذلك نعلم أن الصيغة العامة تنطبق على هذا الألكان أيضًا.

وبالتعويض عن ‪𝑛‬‏ بستة في الصيغة العامة، نحصل على الصيغة الجزيئية للهكسان. وبذلك فالصيغة العامة تنطبق على هذه الجزيئات الثلاثة وجميع الألكانات الخطية الأخرى. عند رسم الصيغ التوضيحية بهذا الشكل، سيسهل علينا كثيرًا تحديد مصدر الصيغة العامة. إذا كان لدينا عدد ‪𝑛‬‏ من ذرات الكربون، فسيكون لدينا أيضًا ‪𝑛‬‏ من ذرات الهيدروجين أعلى ذرات الكربون هذه، و‪𝑛‬‏ من ذرات الهيدروجين تحت ذرات الكربون هذه، ما يعطينا اثنين ‪𝑛‬‏ من ذرات الهيدروجين حتى الآن. وكل جزيء يحتوي على ذرة هيدروجين إضافية مرتبطة بكلا الطرفين، وهذا ما يعطينا زائد اثنين.

لقد تأكدنا الآن من أن الصيغة العامة للألكانات الخطية هي ‪C𝑛H2𝑛+2‬‏. لكن الجزيء المعطى في السؤال ينتمي إلى الألكينات؛ لأنه مركب هيدروكربوني يحتوي على رابطة كربون-كربون مزدوجة. وهو مركب غير مشبع أحادي؛ لأنه يحتوي على رابطة كربون-كربون مزدوجة واحدة. دعونا نرسم الصيغ التوضيحية لبعض الألكينات غير المشبعة الأحادية.

تحتوي الألكينات الموضحة على ذرتين وثلاث وأربع وتسع ذرات من الكربون على الترتيب. إذن الجزيء الأول هو الإيثين. والثاني هو البروبين. والثالث هو البيوتين. والرابع هو النونين. إذا حسبنا أيضًا عدد ذرات الهيدروجين التي تحتوي عليها هذه الجزيئات، فسنجد أن الصيغ الجزيئية لهذه الجزيئات هي ‪C2H4‬‏ و‪C3H6‬‏ و‪C4H8‬‏ و‪C9H18‬‏. وإذا انتبهنا جيدًا إلى هذه الصيغ الجزيئية، فسنلاحظ أن عدد ذرات الهيدروجين يساوي ضعف عدد ذرات الكربون. إذن، لكل ‪𝑛‬‏ من ذرات الكربون، يوجد اثنان ‪𝑛‬‏ من ذرات الهيدروجين. وبذلك، الصيغة العامة للألكينات غير المشبعة الأحادية هي ‪C𝑛H2𝑛‬‏.

وبما أن هذه هي الصيغة العامة لمجموعة المركبات التي ينتمي إليها الجزيء المعطى في السؤال، فهذه هي إجابتنا. لكن لمجرد التأكد، دعونا نتحقق من أن هذه الصيغة العامة تنطبق على الجزيء المعطى في السؤال. يحتوي الجزيء المذكور في السؤال على ست ذرات من الكربون. إذن ‪𝑛‬‏ يساوي ستة. إذا عوضنا عن ‪𝑛‬‏ بستة في الصيغة العامة، فسنحصل على ‪C6H6×2‬‏. وهذا يكافئ ‪C6H12‬‏. وإذا حسبنا جميع ذرات الهيدروجين في هذا الجزيء، فسنجد أنه يوجد 12 ذرة. وبذلك يمكننا التأكد من أن الصيغة العامة ‪C𝑛H2𝑛‬‏ هي الصيغة العامة للألكينات غير المشبعة الأحادية، وهي مجموعة المركبات التي تنتمي إليها الصيغة التوضيحية المعطاة في السؤال. إذن إجابتنا النهائية هي ‪C𝑛H2𝑛‬‏.