نسخة الفيديو النصية
يريد طالب أن يحدد كمية بيكربونات الصوديوم في عينة باستخدام التحليل الوزني بالتطاير. يفاعل الطالب العينة مع حمض الكبريتيك المخفف، منتجًا التفاعل الآتي: 2 NaHCO₃ (المائي) زائد H2SO4 (المائي) لإنتاج 2 CO2 (الغاز) زائد 2 H2O (السائل) زائد Na2SO4 (المائي). ما الجزيء المتطاير الذي يقيسه الطالب؟
للإجابة عن هذا السؤال، علينا أن نفهم المقصود بالتحليل الوزني بالتطاير، والجزيء المتطاير. التحليل الوزني بالتطاير هو طريقة لتحليل الكتلة باستخدام الطاقة الحرارية أو الكيميائية لفصل المواد لقياس كتلها. والمركب المتطاير مركب درجة غليانه منخفضة. تتضمن الجزيئات المتطايرة ثاني أكسيد الكربون أو غاز الكلور أو غاز النيتروجين. وتتحرر الجزيئات المتطايرة التي تتكون في تفاعل كيميائي من خليط التفاعل، أو يمكننا تسخين خليط التفاعل إذا لزم الأمر من أجل تحريرها.
في التحليل الوزني بالتطاير، يمكننا إما قياس الكمية المتحررة من الجزيء المتطاير، أو قياس كتلة الناتج النهائي لتحديد المقدار المفقود من الجزيء المتطاير. إذا كانت المتفاعلات أو النواتج صلبة، فمن السهل وزنها وقياسها. لكن إذا نظرنا إلى المعادلة الكيميائية المعطاة في السؤال، فسنلاحظ أن كلا المتفاعلين في الحالة المائية. وهذا يجعل قياس كتلتيهما صعبًا للغاية. والآن، دعونا نلق نظرة على التفاعل المعطى لتحديد الجزيء المتطاير الذي سيقيسه الطالب.
يوجد المتفاعلان NaHCO3 وH2SO4 في محلول مائي. والأنواع الكيميائية المذابة في الماء تجعل من الصعب قياس الكتلة كما نفعل مع المادة الصلبة. والآن، سنلقي نظرة على النواتج. عندما تتفاعل الأيونات في المحلول، يتكون CO2 وH2O وNa2SO4. وبما أن Na2SO4 يذوب في الماء لأنه مائي، فإن هذا سيجعل قياسه صعبًا. الماء هو المذيب في هذا التفاعل؛ حيث يذيب الأيونات. لذا، سيتعذر قياسه في هذه الحالة لأنه ليس ماء نقيًّا. يمكننا تقطير الماء وتكثيفه للحصول على ماء نقي، لكن هذه خطوة إضافية وتستغرق وقتًا أطول.
والآن، يتبقى لدينا CO2. إننا لا نحتاج إلى تسخين خليط التفاعل حتى يتصاعد CO2 لأنه غاز بالفعل. يمكننا ببساطة تجميع أي غاز ناتج عن التفاعل. وبما أنه يمكن تجميع ثاني أكسيد الكربون، يمكننا تحديد كتلة CO2 أو حجمه. بعد ذلك، يمكننا حساب عدد المولات الناتجة من CO2. باستخدام ذلك في المعادلة الكيميائية، يمكننا تحديد أنه لكل مولين من ثاني أكسيد الكربون الناتج، نحتاج إلى مولين من NaHCO3، وذلك بالنظر إلى المعاملات. وتتيح لنا هذه النسبة المولية حساب كتلة NaHCO3 في العينة.
إذن، في هذه التجربة، الجزيء المتطاير الذي يقيسه الطالب هو ثاني أكسيد الكربون.
