فيديو السؤال: وزن المعادلة الأيونية الصافية الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

انظر المعادلة الآتية: ‪Fe3+‬‏ المائي زائد ‪𝑋OH−‬‏ المائي يتفاعلان لتكوين ‪𝑌‬‏، مادة صلبة. ما التعويضات الصحيحة لقيمة ‪𝑋‬‏ و‪𝑌‬‏ لإكمال المعادلة الأيونية الجزئية الموضحة ووزنها؟ ‏ (أ) 𝑋 يساوي واحدًا، ‪𝑌‬‏ يساوي ‪FeOH‬‏. ‏ (ب) 𝑋 يساوي ثلاثة، ‪𝑌‬‏ يساوي ‪Fe2O3‬‏. ‏ (ج) 𝑋 يساوي اثنين، ‪𝑌‬‏ يساوي ‪Fe(OH)2‬‏. ‏ (د) 𝑋 يساوي ثلاثة، ‪𝑌‬‏ يساوي ‪Fe(OH)3‬‏. ‏ (هـ) 𝑋 يساوي واحدًا، ‪𝑌‬‏ يساوي ‪Fe(OH)3‬‏.

دعونا نبدأ بالنظر جيدًا إلى المعادلة الأيونية الجزئية المعطاة. يمثل الرمز «‪aq‬‏» الموجود بجانب كل أيون محلولًا مائيًّا، وهو ما يعني أن الأيونات مذابة في محلول بالماء. في طرف النواتج في المعادلة، يشير الرمز «‪s‬‏» الموجود بجانب ‪𝑌‬‏ إلى تكون مادة صلبة عند تفاعل الأيونات. ويسمي الكيميائيون هذه المادة الصلبة «الراسب».

نوع المركب الذي يتكون عند تفاعل أيونين يسمى «المركب الأيوني». وفي هذا السؤال، مطلوب منا إيجاد التعويضات الصحيحة لقيمة كل من ‪𝑋‬‏ و‪𝑌‬‏ في المعادلة المعطاة. ‏‪𝑋‬‏ معامل، وهو عدد صحيح يستخدم لوزن المعادلة الكيميائية. من ناحية أخرى، ‪𝑌‬‏ هو الصيغة الكيميائية للمركب الأيوني المتكون في التفاعل.

دعونا ندقق النظر إلى المعادلة الأيونية الجزئية المعطاة. تعرف المعادلة الأيونية الجزئية أيضًا باسم «المعادلة الأيونية الصافية». ويوضح هذا النوع من المعادلات الأيونات المتضمنة في التغير الكيميائي. ما الأيونات المتفاعلة في المعادلة المعطاة؟ ‏‪Fe‬‏ هو الرمز الكيميائي للحديد. وأيون الحديد هذا شحنته ثلاثة موجب؛ لذا يسمى أيون الحديد الثلاثي. ‏‪OH−‬‏ هو الصيغة الكيميائية لأيون الهيدروكسيد. وهذا الأيون شحنته واحد سالب.

عندما تتفاعل الأيونات، فإنها تتحد معًا بنسبة محددة لتكوين مركب متعادل. دعونا نحدد عددي هذين الأيونين اللذين سيتحدان معًا لتكوين المركب المتعادل. يمكننا تجربة بعض النسب. عندما يتحد أيون ‪Fe3+‬‏ واحد مع أيون هيدروكسيد واحد، تكون الشحنة الصافية موجب اثنين. لا بد أن يكون المركب متعادلًا؛ لذا يجب أن تساوي شحنته صفرًا. لكن هذه ليست النسبة الصحيحة. إذا اتحد أيون ‪Fe3+‬‏ واحد مع أيوني هيدروكسيد، فإن الشحنة الصافية تساوي موجب واحد. وهذه النسبة لا تعطينا الشحنة الصافية التي تساوي صفرًا. إذن، هذه أيضًا ليست النسبة الصحيحة. إذا اتحد أيون ‪Fe3+‬‏ واحد مع ثلاثة أيونات هيدروكسيد، فإن الشحنة الصافية تساوي صفرًا. ومن ثم، فإن النسبة الصحيحة للأيونات في المركب هي أيون ‪Fe3+‬‏ واحد إلى ثلاثة أيونات ‪OH−‬‏.

علينا الآن كتابة صيغة كيميائية صحيحة للمركب الأيوني. عند كتابة الصيغ الكيميائية للمركبات الأيونية، يكتب الكاتيون الفلزي دائمًا أولًا، ثم يكتب بعده الأنيون اللافلزي. ويكتب عدد الأيونات في المركب على صورة عدد سفلي على الجانب الأيمن من كل أيون. وبما أن المركب يحتوي على كاتيون حديد واحد، فليس علينا استخدام عدد سفلي على الجانب الأيمن من أيون الحديد. ولكن، يحتوي المركب على ثلاثة أنيونات هيدروكسيد. ومن ثم، علينا استخدام عدد سفلي على الجانب الأيمن من أيون الهيدروكسيد في الصيغة الكيميائية.

أيون الهيدروكسيد هو أيون متعدد الذرات. فهو يتكون من ذرتين؛ ذرة أكسجين وذرة هيدروجين. علينا استخدام الأقواس عندما يكون لدينا أكثر من أيون متعدد الذرات في الصيغة الكيميائية. الصيغة الكيميائية للمركب الأيوني المتكون هي ‪Fe(OH)3‬‏. وبمعرفة ذلك، يمكننا استبعاد خيارات الإجابة (أ) و(ب) و(ج)؛ لأن هذه الخيارات لا تتضمن الصيغة الكيميائية الصحيحة.

علينا الآن التركيز على وزن المعادلة الأيونية الصافية. في الطرف الأيسر من المعادلة، يوجد حاليًّا أيون حديد واحد. وفي الطرف الأيمن من المعادلة، يوجد أيضًا أيون حديد واحد. توجد ذرة أكسجين واحدة في الطرف الأيسر من المعادلة، وتوجد ثلاث ذرات أكسجين في الطرف الأيمن. يوزع العدد ثلاثة المكتوب خارج القوسين على كل من الذرتين الموجودتين داخل القوسين. في الطرف الأيسر من المعادلة، توجد حاليًّا ذرة هيدروجين واحدة. وتوجد ثلاث ذرات هيدروجين في الطرف الأيمن من المعادلة.

ذرات الحديد موزونة حاليًّا في المعادلة. لكن ذرات الأكسجين والهيدروجين ليست كذلك. إذن، علينا ضرب كل من ذرات الأكسجين والهيدروجين في الطرف الأيسر في المعامل ثلاثة. هذا يعني أن ‪𝑋‬‏ المكتوب أمام أيون ‪OH−‬‏ في المعادلة يساوي ثلاثة.

وبذلك، نكون قد حددنا التعويضات لقيمة كل من ‪𝑋‬‏ و‪𝑌‬‏. ‪‏𝑋‬‏ يساوي ثلاثة، و‪𝑌‬‏ يساوي ‪Fe(OH)3‬‏. إذن، الإجابة الصحيحة هي الخيار (د).