الدرس: 6-4 التحليل الوزني

التحليل الكيميائي الكمي الوزني يعتمد على عزل وقياس كتلة مادة معلومة التركيب الكيميائي تحوي المكون المراد تقديره بشكل نقي وكمي عن كتلة معلومة من العينة المراد تقديرها.

يمكن إنجاز خطوة عزل المادة التي تحتوي المركب المراد تقديره في عملية التحليل الوزني بعد طرق أهمها:

• طريقة التطاير.
• طريقة الترسيب.
• طرائق الترسيب الكهربائي.
• طرائق فيزيائية أخرى.

طرائق التطاير: هي مجموعة من طرائق التحليل الوزني والتي تعتمد على إزاحة المكون المتطاير الموجود في العينة ومن ثم إيجاد كتلته بطريقة مباشرة أو غير مباشرة.

ما المقصود بطريقة التطاير المباشرة؟

هي مجموعة من طرائق التحليل الوزني والتي تعتمد على إزاحة المكون المتطاير الموجود في العينة ومن ثم إيجاد كتلته عن طريق امتصاص المادة المتطايرة في وسط مذيب مناسب ومن خلال الزيادة في كتلة المذيب المناسب مثل تسخين ملح كلوريد الباريوم المائي ويتم امتصاص بخار الماء المتطاير في وسط مذيب مناسب.

ما المقصود بطريقة التطاير غير المباشرة؟

هي مجموعة من طرائق التحليل الوزني والتي تعتمد على إزاحة المكون المتطاير الموجود في العينة ومن ثم إيجاد كتلته عن طريق تسخين العينة حيث تحسب كتلة المكون المتطاير من العينة من الفرق الحاصل في كتلتها قبل وبعد التسخين، مثل تسخين كلوريد الباريوم المائي في جو مفتوح والسماح لبخار الماء من التطاير في الهواء ثم تزن كلوريد الباريوم وإيجاد كتلة الماء من الفرق بين كتلته قبل وبعد التطاير.

كتلة الجزء المتطاير = كتلة العينة قبل التسخين – كتلة العينة بعد التسخين.

كيف يمكنك تحليل محتوى ثنائي أوكسيد الكربون في عينة من كربونات الكالسيوم وزنياً؟

وذلك بمفاعلة العينة مع حامض الهيدروكلوريك وبعد ذلك يتم امتصاص غاز ثنائي أوكسيد الكربون المتطاير بوسط مناسب بعد تمرير الغاز المتحرر على مادة مجففة لإزالة الرطوبة ثم إيجاد كتلة الغاز من الزيادة الحاصلة في الوسط الماص.

كيفية حل مسائل التحليل الكمي بطريقة التطاير:

ترد في المسألة عينة أو نموذج معلوم الكتلة وتحتوي على مركب متطاير مكون مثلاً H₂O, CO₂, SO₂ بخار ويحتوي المركب المتطاير على عنصر مثلاً C, S, H الخ والمطلوب إيجاد النسبة المئوية أو الكتلة للمكون أو العنصر في العينة.

أولاً: كيفية إيجاد النسبة المئوية للمكون في العينة.

1. نجد كتلة المكون المتطاير عن طرق إحدى العلاقات الآتية:

• كتلة المكون المتطاير= كتلة العينة - كتلة الجزء غير المتطاير (حسب الطريقة غير المباشرة).
• كتلة المكون المتطاير = الزيادة في كتلة الوسط الماص (حسب الطريقة المباشرة).
• كتلة المكون المتطاير = كتلة الوسط الماص بعد الامتصاص - كتلة الوسط الماص قبل الامتصاص.

2. نطبق العلاقة الآتية:

$\%100x\frac{\mathrm{m}\mathrm{المكون}}{\mathrm{كتلة}\mathrm{العينة}}$=المكون %

ثانياً كيفية إيجاد النسبة المئوية لعنصر في عينة:

1. نجد كتلة المكون المتطاير.
2. نجد كتلة العنصر الموجود في المركب المتطاير وحسب العلاقة الآتية:

$\frac{\mathrm{m}\mathrm{المكون}\mathrm{المتطاير}}{\mathrm{M}\mathrm{لمكون}\mathrm{المتطاير}}$=$\frac{\mathrm{m}\mathrm{المكون}\mathrm{المتطاير}}{\mathrm{M}\mathrm{لمكون}\mathrm{المتطاير}}$

• m: تمثل الكتلة.
• M: الكتلة المولية.

أو

$\frac{\mathrm{m}\mathrm{المكون}\mathrm{المتطاير}}{\mathrm{M}\mathrm{لمكون}\mathrm{المتطاير}}$ mx (المكون المتطاير) = m العنصر.

وإذا كان عدد ذرات العنصر في المركب أكثر من ذرة فنضرب الكتلة المولية للعنصر في عدد ذراته التي تظهر في المركب.

$mH=m{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \mathrm{x}\frac{{\displaystyle \mathrm{MH}\times 2}}{{\displaystyle \text{ M }{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}}$

$\%100x\frac{\mathrm{m} \mathrm{المكون}}{\mathrm{كتلة}\mathrm{العينة}}$=العنصر%

تم تحليل سبيكة النيكروم وزنياً بطريقة التطاير وذلك بحرق 1.4g منها بوجود الأوكسجين وقد وجد أن كتلة غاز CO₂ المتحرر الذي تم جمعه بعد انتهاء عملية الحرق تساوي 2.2mg احسب النسبة المئوية لعنصر الكربون في السبيكة.

$$\begin{gathered} \text{ C }\to {\mathrm{CO}}_2 \\ {m}_c=m_{\mathrm{cO}2}\times \frac{{\mathbf{M}}_c}{{\mathbf{M}}_{\mathrm{CO}2}} \end{gathered}$$

$m_c=2.2\times \frac{12}{44}=0.6\mathrm{mg}$

$\mathrm{\%}\mathrm{C}=\frac{{\displaystyle {\mathrm{m}}_c}}{{\displaystyle \mathrm{m}}}\mathrm{x}100\%$

$\mathrm{\%}\mathrm{C}=\frac{0.6 \mathrm{mg}}{1400 \mathrm{mg}}\times 100\%$

$\mathrm{\%}C=0.043\mathrm{\%}$

تم تحليل عينة كتلتها 1.451g من BaCl₂2H₂O النقي باتباع طريقة التطاير غير المباشر، ثم تسخين العينة لمدة كافية عند درجة حرارة 125c وبعد التبريد في محيط جاف، وجد أن كتلة الجزء غير المتطاير كانت تساوي 1.236g احسب النسبة المئوية لماء التبلور في العينة؟

$\begin{array}{r}{\mathrm{BaCl}}_2\cdot 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{BaCl}}_2+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\\ \\ m_{\mathrm{H}2\mathrm{O}}=m_{\mathrm{BaCl}2}\cdot 2{\mathrm{H}}_{2O}-m_{\mathrm{BaCl}2}\\ \\ {\mathrm{m}}_{\mathrm{H}2\mathrm{O}}=1.451-1.236=0.215\mathrm{g}\end{array}$

$$\begin{gathered} \mathrm{\%}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}=\frac{m_{\mathrm{H}2\mathrm{O}}}{m_{\mathrm{BaCl}2\cdot 2\mathrm{H}2\mathrm{O}}}\times 100\mathrm{\%} \\ \mathrm{\%}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}=\frac{0.215\mathrm{g}}{1.451\mathrm{g}}\times 100\mathrm{\%} \\ \mathrm{\%}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}=14.81\mathrm{\%} \end{gathered}$$

تم حرق 15.24mg من مركب عضوي بوجود الأوكسجين وامتصاص غاز في وسط مناسب وجد أن كتلة غاز CO₂ تساوي 22.36mg احسب النسبة المئوية لعنصر الكربون في المركب العضوي؟

$$\begin{gathered} \mathrm{C}\to {\mathrm{CO}}_2 \\ {m}_c=m_{\mathrm{co}2}x\frac{{\displaystyle {\mathit{M}}_{\mathit{c}}}}{{\displaystyle {\mathit{M}}_{\mathit{CO}\mathit{2}}}} \\ {m}_{\mathit{c}}=22.36x\frac{{\displaystyle 12}}{{\displaystyle 44}}\mathit{=}\mathit{ }\mathit{6}\mathit{.}\mathit{1}\mathit{ }mg \\ \mathrm{\%}C=\frac{{\mathit{m}}_{\mathit{C}}}{\mathit{\text{العينة }}\mathit{m}}\times 100\mathrm{\%} \\ \mathrm{\%}\mathrm{C}=\frac{6.1}{15.24}\times 100\mathrm{\%} \\ \mathrm{\%}C=40\mathrm{\%} \end{gathered}$$

تم حرق 30mg من مركب عضوي بوجود الأوكسجين وامتصاص غازCO₂ في وسط مناسب فإذا علمت أن النسبة المئوية لعنصر الكربون في المركب تساوي %40 احسب كتلة غاز CO₂ الممتص؟

$\text{ C }\to {\mathrm{CO}}_2$

$\mathrm{\%}\mathrm{C}=\frac{{\displaystyle {\mathrm{m}}_c}}{{\displaystyle \mathrm{m}}}\mathrm{x}100\%$

$40\mathrm{\%}=\frac{m_c}{30\mathrm{mg}}\times 100\mathrm{\%}$

${\mathrm{m}}_{\mathrm{c}}=12\mathrm{mg}$

$m_c=m_{\mathrm{co}2}x\frac{{\displaystyle {\mathit{M}}_{\mathit{c}}}}{{\displaystyle {\mathit{M}}_{\mathit{CO}\mathit{2}}}}$

$$\begin{gathered} 12=m_{\mathit{co}\mathit{2}}x\frac{{\displaystyle 12}}{{\displaystyle \mathit{44}}}=0.6\mathrm{mg} \\ {m}_{{\mathrm{CO}}_2}=44\mathrm{mg} \end{gathered}$$

تم تحليل سبيكة فلزية وزنياً بطريقة التطاير وذلك بحرق كتلة معينة منها بوجود الأوكسجين وقد وجد أن كتلة غاز CO₂ المتحرر الذي تم تجميعه بعد انتهاء عملية الحرق تساوي 4mg احسب كتلة السبيكة الفلزية إذا علمت أن النسبة المئوية لعنصر الكربون في السبيكة تساوي %0.04.

$\text{ C }\to {\mathrm{CO}}_2$

$m_c=m_{\mathrm{co}2}x\frac{{\displaystyle {\mathit{M}}_{\mathit{c}}}}{{\displaystyle {\mathit{M}}_{\mathit{CO}\mathit{2}}}}$

$m_c=4x\frac{{\displaystyle 12}}{{\displaystyle \mathit{44}}}=1.1\mathrm{mg}$

$\mathrm{\%}\mathrm{C}=\frac{{\displaystyle {\mathrm{m}}_c}}{{\displaystyle \mathrm{m}}}\mathrm{x}100\%$

$0.04=\frac{1.1}{\text{ السبيكة m }}\times 100\mathrm{\%}$

$\text{ السبيكة m = }2750\text{ mg }$

تم تحليل مركب عضوي بطريقة التطاير وبعد حرق 15.24mg منه وجدان كتلة الماء (M = 18g/mol) الناتج من الاحتراق 9.13mg احسب النسبة المئوية للهيدروجين في المركب.

$$\begin{gathered} \mathrm{H}\to {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \\ mH=m{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \mathrm{x} \frac{{\displaystyle M_{н}\times 2}}{{\displaystyle {\mathbf{M}}_{\text{H2O }}}} \\ \mathrm{mH}=1.01\mathrm{mg} \\ \mathrm{\%}\mathrm{H}= \frac{{\displaystyle \text{ m H }}}{{\displaystyle \text{ العضوي m }}}\times 100\mathrm{\%} \\ \mathrm{\%}\mathrm{H}=\frac{1.01\mathrm{mg}}{15.24\mathrm{mg}}\times 100\mathrm{\%}=6.6\mathrm{\%} \end{gathered}$$