الدرس: 6-5-3 التركيب الكيميائي للراسب والحسابات في التحليل الكمي الوزني

التركيب الكيميائي للراسب والحسابات في التحليل الكمي الوزني.

ذكرنا سابقاً أن التحليل الكيميائي الكمي يتضمن نوعين من طرائق التحليل هما طرائق التحليل الوزني وطرائق التحليل الحجمي، وإن عملية التحليل الكمي الوزني تعتمد على عزل وقياس كتلة مادة بشكل نقي وكمي وإن خطوة العزل هذه تحتوي على المكون المراد تقديره يمكن أن تتم بعدة طرائق، فقط أخذنا منها طرائق الترسيب وطرائق التطاير. ولا بد من الإشارة إلى أن خطوة التطاير تعتمد على إزاحة المكون المتطاير بعد الحرق أو المعاملة بكاشف كيميائي، أما طرائق الترسيب فتعتمد على تفاعلات الترسيب، إن الخطوة النهائية في عملية التحليل الوزني بطريقة الترسيب هي عملية وزن الراسب بشكل دقيق، حيث لا تكون الكتلة النهائية للمكون المراد تقديره بل لمادة أخرى تحوي هذا المكون في تركيبها، فمثلاً في عملية تحليل وزني لتقدير الباريوم في عينة يتم ترسيب Ba على هيئة كبريتات الباريوم BaSO₄ وبعد إتمام الترسيب يتم وزنه على هيئة كبريتات الباريوم BaSO₄.

انتبه:

• المقصود بالصيغة الوزنية هي صيغة المكون المراد تقديره أو صيغة المركب الذي يحتوي في تركيبه على المكون المراد تقديره والناتج بعد عملية الفصل أو التجفيف أو الحرق لصيغة الترسيب.
• المقصود بصيغة الترسيب مركب ناتج بعد ترسيب المكون المراد تقديره بعامل مرسب مناسب وكما توضحه المعادلات أعلاه.

حسابات التحليل الكمي الوزني:

• إن الحسابات الكيميائية لمعرفة كمية المادة المراد تقديرها تعتمد أساساً على قوانين النسبة والتناسب والمعتمدة أصلاً على المعادلة الكيميائية الموزونة أو مجموعة التفاعلات، ومن أجل تعميم العلاقة بين كتلة المكون المراد تقديره وبين كتلة الصيغة الوزنية تظهر الحاجة إلى تعريف وهو المعامل الوزني.
• المعامل الوزني Gf: هو النسبة بين الكتلة المولية الوزنية أو الجزيئية للمكون المراد تقديره إلى الكتلة المولية للصيغة الوزنية (الراسب) بشرط أن تحتوي كلتا الصيغتين على نفس العدد من ذرات العنصر (عدا الأوكسجين والهيدروجين) أو جزيئات المكون المراد تقديره بموجب هذا التعريف يمكننا الآن صياغة العلاقة على الهيئة الآتية:

a وb تمثلان أصغر الأعداد لجعل البسط والمقام يحتويان على نفس العدد من ذرات المكون المراد تقديره.

احسب المعامل الوزني للكلور (مكون يراد تقديره M = 33.5 g/mole) في راسب كلوريد الفضة صيغة وزنية M = 143.5 g/mole؟

$$\begin{gathered} G_{fcl}\mathit{ }\mathit{=}\frac{\mathit{a}}{\mathit{b}}\mathit{=}\frac{{\displaystyle \mathit{\text{ M Cl }}}}{{\displaystyle \mathit{\text{ M AgCl }}}} \\ {G}_{\mathit{f}\mathit{c}\mathit{l}}\mathit{ }\mathit{=}\frac{{\displaystyle \mathit{1}}}{{\displaystyle \mathit{1}}}\mathit{=}\frac{{\displaystyle \text{ 35.5 }}}{{\displaystyle \text{143.5}}}\mathit{=}\mathit{0}\mathit{.}\mathit{25} \end{gathered}$$

احسب المعامل الوزني للفسفور M = 31g/ mol في M = 224 g / mol Mg₂P₂O₇ من السؤال فإن P هو المكون المراد تقديره في راسب Mg₂P₂O₇

$$\begin{gathered} G_{fcl}\mathit{ }\mathit{=}\frac{a}{b}\mathit{=}\frac{{\displaystyle \mathit{\text{ M p}}}}{{\displaystyle \mathit{\text{M Mg2 P2 O7 }}}} \\ {G}_{fcl}\mathit{ }\mathit{=}\frac{{\displaystyle \mathit{2}}}{{\displaystyle \mathit{1}}}\mathit{=}\frac{{\displaystyle \text{ 31 }}}{{\displaystyle \text{224}}}\mathit{=}\mathit{0}\mathit{.}\mathit{276} \end{gathered}$$

جد المعامل الوزني ل SO₂ (64g/mol) في راسب BaSO₄ (M = 233 g/mol) من السؤال فإن SO₂ هو المادة المراد تقديرها في الراسب.

$$\begin{gathered} \mathrm{Gf} \mathrm{so}2 = \frac{\mathrm{a}}{\mathrm{b} }= \frac{\mathrm{M} \mathrm{تقديره} \mathrm{المراد} \mathrm{المكون} }{\mathrm{M} \mathrm{الوزنية} \mathrm{الصيغة} } \\ \mathrm{Gf} \mathrm{so}2 = \frac{1}{1 }= \frac{\mathrm{M} \mathrm{so}4 }{\mathrm{M} \mathrm{Baso}4 } \\ \mathrm{Gf} \mathrm{so}2 = \frac{64 }{233 }=0.27 \end{gathered}$$

أكمل الجدول (جد قيمة Gf للمكون المراد تقديره في الصيغة الوزنية):

كم هي كتلة أوكسيد الكالسيوم CaO 56g/mol الناتج من حرق 3.164g من أوكزالات الكالسيوم M = 128 g / mol) CaC₂O₄) حرقاً تاماً حسب التفاعل:

CaC₂O₄ $\to$ CaO + CO₂ + CO

$\begin{array}{r}{G}_f=\frac{a}{b}\times \frac{M_{\mathrm{CaO}}}{M_{{\mathrm{CaC}}_2{\mathrm{o}}_4}}=\frac{1}{1}\times \frac{56\mathrm{g}/\mathrm{mol}}{128\mathrm{g}/\mathrm{mol}}=0.437\\ \\ m_{\mathrm{CaO}}\left(g\right)=G_f\times m_{{\mathrm{CaC}}_2{o}_4}\left(g\right)\\ \\ m_{\mathrm{CaO}}\left(g\right)=0.437\times 3.164\mathrm{g}=1.384\mathrm{g}\end{array}$

تمت معاملة 120g من مركب عضوي مع حامض النتريك ثم أضيف إلى المحلول الناتج كمية من نترات الفضة لترسيب محتوى المركب من الكلور كمياً على هيئة كلوريد الفضة (M=143.5g/mol)( AgCl)

احسب النسبة المئوية للكلور Cl (M= 35.5 g/mol) في المركب إذا علمت أن كتلة كلوريد الفضة المترسبة بلغت 153g.

$\begin{array}{r}{G}_f=\frac{a}{b}\times \frac{M_{Cl}(g/\mathrm{mol})}{M_{AgCl}(g/\mathrm{mol})}=\frac{1}{1}\times \frac{35.5(\mathrm{g}/\mathrm{mol})}{143.5(\mathrm{g}/\mathrm{mol})}=0.247\\ \\ m_{Cl}\left(mg\right)=G_f\times m_{AgCl}\left(\mathrm{mg}\right)\\ \\ m_{Cl}\left(mg\right)=0.247\times 153\mathrm{mg}=37.8\mathrm{mg}\\ \\ \mathrm{\%}Cl=\frac{m_{Cl}}{m_{AgCl}}\times 100\\ \\ \mathrm{\%}Cl=\frac{37.8\mathrm{mg}}{120\mathrm{mg}}\times 100=31.5\mathrm{\%}\end{array}$

تم ترسيب محتوى الألمنيوم الموجود في عينة كتلتها 0.764g بعد إذابتها على هيئة Al₂O₃. XH₂O باستعمال زيادة من محلول الأمونيا المائي NH₄OH وبعد فصل الراسب المتكون وغسله ثم تجفيفه ليتحول إلى Al₂O₃

1. عين صيغة الترسيب والصيغة الوزنية في عملية التحليل.

صيغة الترسيب Al₂O₃ . XH₂O الصيغة الوزنية فهي Al₂O₃

2. هل يمكن استعمال صيغة الترسيب كصيغة وزنية؟

لا يمكن الاعتماد على صيغة الترسيب Al₂O₃ . XH₂O كصيغة وزنية لإيجاد كمية المكون المراد تقديره (Al₂O₃ او Al ) وذلك لأنها صيغة مجهولة التركيب الكيميائي الدقيق حيث إن عدد جزيئات ماء التبلور غير معلومة على وجه الدقة وبالتالي لا يمكن تحويل كتلتها إلى كتله Al₂O_{3 أ}و Al المطلوبتين.

3. احسب النسبة الوزنية ل (Al₂O₃ (M= 102 g / mol في العينة إذا علمت أن الكتلة النهائية للصيغة الوزنية التي تم الحصول عليها كان مساوياً ل 0.127g

$\begin{array}{r}\mathrm{\%}{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3=\frac{0.127\left(g\right)}{0.764\left(g\right)}\times 100\\ \\ \mathrm{\%}{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3=16.62\mathrm{\%}\\ \end{array}$

4. احسب النسبة المئوية للألمنيوم (M = 27 g / mol)

$\begin{array}{r}{G}_f=\frac{a}{b}\times \frac{M_{Al}(g/\mathrm{mol})}{M_{A{l}_2{o}_3}(g/\mathrm{mol})}\\ \\ G_f=\frac{2}{1}\times \frac{27\mathrm{g}/\mathrm{mol}}{102\mathrm{g}/\mathrm{mol}}=0.5294\\ \\ m_{Al}\left(g\right)=G_f\times m_{A{l}_2{o}_3}\left(g\right)\\ \\ m_{Al}\left(g\right)=0.5294\times 0.127\mathrm{g}=0.0672g\\ \\ \mathrm{\%}Al=\frac{m_{Al}\left(g\right)}{m_{\text{ietl }}\left(g\right)}\times 100\\ \\ \mathrm{\%}Al=\frac{0.0672\left(g\right)}{0.764\left(g\right)}\times 100\\ \\ \mathrm{\%}Al=8.8\mathrm{\%}\end{array}$