مولات المركبات

5-3 مولات المركبات

Moles of Compounds

الفكرة الرئيسية

يمكن حساب الكتلة المولية للمركب من خلال صيغته الكيميائية، كما يمكن استعمال هذه الكتلة المولية للتحويل بين الكتلة والمولات للمركب نفسه.

الربط مع الحياة

تخيل حقيبتين فُحصتا في المطار، وتبين أن إحداهما قد تجاوزت حد الوزن المسموح به. ولأن وزن كل حقيبة يعتمد على جميع الأشياء الموجودة داخلها فإن إعادة توزيع هذه الأشياء على الحقيبتين يغير وزن كل منهما.

الأهداف

تتعرف العلاقات التي تربط المول بالصيغة الكيميائية.
تحسب الكتلة المولية لمركب.
تطبق عوامل التحويل لتحديد عدد الذرات أو الأيونات في كتلة معروفة من مركب.

مراجعة المفردات

الجسيم الممثل: ذرة أو جزيء أو وحدة صيغة كيميائية أو أيون.

---

الصيغ الكيميائية والمول

Chemical Formulas and the Mole

تعلمت أن الأنواع المختلفة من الجسيمات تُعد باستعمال المول، وكذلك تعلمت أن الكتل المولية تستعمل للتحويل بين المولات والكتلة، وعدد الجسيمات للعنصر. وللقيام بتحويلات مشابهة للمركبات والأيونات تحتاج إلى معرفة الكتلة المولية لها.

تذكر أن الصيغة الكيميائية للمركب تعبر عن عدد الذرات وأنواعها الموجودة في وحدة صيغة واحدة من مركب؛ فعلى سبيل المثال، يدل الرقم المكتوب أسفل رمز عنصر الفلور في صيغة الفريون المستخدم في عمليات التبريد، وصيغته CCl2F2، حيث تدل الأرقام في صيغة المركب على أن جزيئًا واحدًا من CCl2F2 يتكون من ذرة كربون C وذرتي كلور Cl وذرتي فلور F. وهذه الذرات مرتبطة معًا كيميائيًا، بنسبة:

F : Cl : C = 2 : 2 : 1

والآن، افترض أن لديك مولًا واحدًا من CCl2F2، وهذا يعني أنه يحتوي على عدد أفوجادرو من الجزيئات، وتبقى النسبة 2 : 2 : 1 بين ذرات F : Cl : C في مول من المركب كما هي في جزيء واحد. ويوضح الشكل 5-9 دزينتين من جزيئات CCl2F2، إذ تحتوي على دزينة واحدة من ذرات الكربون، ودزينتين من ذرات الكلور، ودزينتين من ذرات الفلور. فالصيغة الكيميائية CCl2F2 لا تمثل جزيئًا منفردًا من CCl2F2 فقط، بل تمثل أيضًا مولًا من المركب.

الشكل 5-9

يوضح دزينة من جزيئات CCl2F2 تحتوي على دزينة من ذرات الكربون، ودزينتين من ذرات الكلور، ودزينتين من ذرات الفلور.

استنتج

كم ذرة من الكربون، والكلور، والفلور توجد في مول واحد من CCl2F2؟

---

#

قد تحتاج في بعض الحسابات الكيميائية إلى التحويل بين مولات المركب ومولات إحدى الذرات المكونة له. فانسب أو عوامل التحويل الآتية يمكن كتابتها لاستعمالها في الحسابات لجزيء CCl2F2:

2 mol F / 1 mol CCl2F2

2 mol Cl / 1 mol CCl2F2

1 mol C / 1 mol CCl2F2

لإيجاد عدد مولات ذرات الفلور في 5.50 mol من الفريون CCl2F2، اضرب مولات الفريون في عامل التحويل الذي يربط بين مولات ذرات الفلور ومولات الفريون:

عدد مولات F = عدد مولات CCl2F2 × 2 mol F / 1 mol CCl2F2

عدد مولات F = 5.50 mol CCl2F2 × 2 mol F / 1 mol CCl2F2 = 11.0 mol F

يمكن استعمال عامل التحويل الرابط بين مولات العنصر ومولات المركب لسائر العناصر في المركب. وعدد مولات العنصر التي توضع في البسط تمثل الرقم الذي عن يمين رمز العنصر في الصيغة الكيميائية.

---

مثال 5-6

علاقات المول المرتبطة بالصيغة الكيميائية

أكسيد الألومنيوم Al2O3، الذي يسمى غالبًا الألومينا، هو المادة الخام الأساسية لإنتاج الألومنيوم Al. وتوجد الألومينا في معدن الكورندوم والبوكسيت. احسب عدد مولات أيونات الألومنيوم Al3+ في 1.25 mol من أكسيد الألومنيوم Al2O3.

1 تحليل المسألة

لقد أعطيت عدد مولات Al2O3، وعليك أن تحسب عدد مولات أيونات Al3+ مستعملًا عامل التحويل المبني على الصيغة الكيميائية، والذي يربط بين مولات أيونات Al3+ ومولات Al2O3. كل مول من Al2O3 يحتوي على مولين من أيونات Al3+، لذا يجب أن تكون الإجابة ضعف مولات Al2O3.

المعطيات

عدد مولات Al2O3 = 1.25 mol

المطلوب

عدد المولات Al3+ = ؟

2 حساب المطلوب

استعمل العلاقة:

1 mol Al2O3 يحتوي على 2 mol Al3+

عامل التحويل:

2 mol Al3+ / 1 mol Al2O3

1.25 mol Al2O3 × 2 mol Al3+ / 1 mol Al2O3 = 2.5 mol Al3+

3 تقويم الإجابة

عدد مولات أيونات Al3+ ضعف عدد مولات Al2O3، كما هو متوقع.

---

#

مسائل تدريبية

• يستعمل كلوريد الخارصين ZnCl2 بوصفه مسكة لحام لربط فلزين معًا. احسب عدد مولات أيونات Cl- في 2.50 mol من ZnCl2.

• يحتوي جزيء السكروز C12H22O11 على 12 ذرة كربون، ويعد مصدرًا للطاقة. احسب عدد مولات كل عنصر في 1.25 mol من السكروز.

• احسب عدد مولات أيونات الكبريتات الموجودة في 3.00 mol من Fe2(SO4)3.

• ما عدد مولات ذرات الأكسجين الموجودة في 5.00 mol من P2O5؟

• تحفيز: احسب عدد مولات ذرات الهيدروجين في 1.15 × 10^1 mol من الماء.

---

الكتلة المولية للمركبات

The Molar Mass of Compounds

كتلة مول واحد من المركب تساوي مجموع كتل الجسيمات التي يتكون منها المركب.

افترض أنك ترغب في تعيين الكتلة المولية لمركب كرومات البوتاسيوم K2CrO4. ابدأ بالبحث عن الكتل المولية لكل عنصر في K2CrO4، ثم اضرب الكتلة المولية لكل عنصر في عدد مولات العنصر الممثلة بالصيغة الكيميائية، ثم اجمع كتل العناصر كافة لتحصل على الكتلة المولية للمركب K2CrO4.

2 mol K × 39.10 g K / 1 mol K = 78.20 g

1 mol Cr × 52.0 g Cr / 1 mol Cr = 52.0 g

4 mol O × 16.0 g O / 1 mol O = 64.0 g

الكتلة المولية لـ K2CrO4 = 194.20 g

توضح الكتلة المولية للمركب قانون حفظ الكتلة؛ فالكتلة الكلية للمتفاعلات تساوي كتلة المركب المتكون. ويوضح الشكل 5-10 كتلًا متكافئة لمول واحد من كرومات البوتاسيوم، وكلوريد الصوديوم، والسكروز.

الشكل 5-10

لأن كل مادة تحتوي على أعداد وأنواع مختلفة من الذرات، فإن كتلها المولية مختلفة. فالكتلة المولية لكل مركب هي حاصل مجموع كتل جميع العناصر المكونة له.

أمثلة الشكل:
كرومات البوتاسيوم K2CrO4.
كلوريد الصوديوم NaCl.
السكروز C12H22O11.

مسائل تدريبية

• احسب الكتلة المولية لكل مركب أيوني من المركبات الآتية:

a. NaOH
b. CaCl2
c. KC2H3O2

• احسب الكتلة المولية لكل مركب تساهمي من المركبات الآتية:

a. C2H5OH
b. HCN
c. CCl4

• تحفيز: صنف كلًا من المركبات الآتية بوصفه مركبًا جزيئيًا أو أيونيًا، ثم احسب كتلته المولية:

a. Sr(NO3)2
b. (NH4)3PO4
c. C12H22O11

---

#

تحويل مولات المركب إلى كتلة

Converting Moles of a Compound to Mass

إذا أردت إيجاد عدد مولات مركب لعمل تجربة ما، فعليك أولًا أن تحسب الكتلة المطلوبة بالجرامات من خلال عدد المولات، ثم يمكنك قياس هذه الكتلة بالميزان. في المثال 5-2 تعلمت كيفية تحويل عدد مولات عنصر إلى كتلة باستعمال الكتلة المولية بوصفها عامل تحويل. وتستعمل الطريقة نفسها مع المركبات، إلا أنه يتعين عليك حساب الكتلة المولية للمركب.

---

مثال 5-7

التحويل من مول إلى كتلة في المركبات

تعود الرائحة المميزة للثوم إلى وجود المركب (C3H5)2S. فما كتلة 2.50 mol من (C3H5)2S؟

1 تحليل المسألة

لقد أعطيت عدد مولات (C3H5)2S، وعليك أن تحول المولات إلى كتلة باستعمال الكتلة المولية بوصفها عامل تحويل. والكتلة المولية هي حاصل مجموع الكتل المولية لكل العناصر في (C3H5)2S.

المعطيات

عدد مولات (C3H5)2S = 2.50 mol

المطلوب

الكتلة المولية لـ (C3H5)2S = ؟
كتلة (C3H5)2S = ؟

2 حساب المطلوب

احسب الكتلة المولية لـ (C3H5)2S:

1 mol S × 32.07 g S / 1 mol S = 32.07 g S

6 mol C × 12.01 g C / 1 mol C = 72.06 g C

10 mol H × 1.008 g H / 1 mol H = 10.08 g H

الكتلة المولية = 32.07 g + 72.06 g + 10.08 g = 114.21 g/mol (C3H5)2S

استعمل عامل التحويل الذي يربط الجرامات بالمولات:

كتلة (C3H5)2S = عدد مولات (C3H5)2S × الكتلة المولية لـ (C3H5)2S / 1 mol (C3H5)2S

كتلة (C3H5)2S = 2.5 mol × 114.21 g / 1 mol = 286 g (C3H5)2S

مسائل تدريبية

• ما كتلة 3.25 mol من حمض الكبريتيك H2SO4؟

• ما كتلة 4.35 × 10^-2 mol من كلوريد الخارصين ZnCl2؟

• تحفيز: اكتب الصيغة الكيميائية لبرمنجنات البوتاسيوم، ثم احسب كتلة 2.55 mol منها بالجرامات.

---

#

تحويل كتلة المركب إلى مولات

Converting the Mass of a Compound to Moles

إذا نتج عن إحدى التجارب التي أجريتها في المختبر 5.55 g من مركب ما، فما عدد المولات في هذه الكتلة؟ لتحديد ذلك افترض أنك حسبت الكتلة المولية للمركب ووجدتها 185.0 g/mol، ولأن الكتلة المولية تربط الجرامات بالمولات، فإنك تحتاج في هذه الحالة إلى مقلوب الكتلة المولية بوصفه عامل تحويل.

5.50 g من المركب × 1 mol من المركب / 185 g من المركب = 0.0297 mol من المركب

---

مثال 5-8

التحويل من الكتلة إلى مولات

يستعمل مركب هيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)2 لإزالة ثاني أكسيد الكبريت من غازات العادم المنبعثة من محطات الطاقة، وفي معالجة عسر الماء لإزالة أيونات Ca2+ و Mg2+. احسب عدد مولات هيدروكسيد الكالسيوم في 325 g منه.

1 تحليل المسألة

لديك 325 g من Ca(OH)2، والمطلوب إيجاد عدد مولات Ca(OH)2. احسب أولًا الكتلة المولية لـ Ca(OH)2.

المعطيات

كتلة Ca(OH)2 = 325 g

المطلوب

الكتلة المولية لـ Ca(OH)2 = ؟
عدد المولات Ca(OH)2 = ؟

2 حساب المطلوب

احسب الكتلة المولية للمركب Ca(OH)2:

1 mol Ca × 40.08 g Ca / 1 mol Ca = 40.08 g

2 mol O × 16.0 g O / 1 mol O = 32.0 g

2 mol H × 1.00 g H / 1 mol H = 2.016 g

الكتلة المولية = 40.08 g + 32.00 g + 2.016 g = 74.10 g/mol Ca(OH)2

استعمل عامل التحويل، وهو مقلوب الكتلة المولية، الذي يربط المولات بالجرامات:

325 g Ca(OH)2 × 1 mol Ca(OH)2 / 74.10 g Ca(OH)2 = 4.39 mol Ca(OH)2

3 تقويم الإجابة

للتحقق من صحة الإجابة، قرب الكتلة المولية لـ Ca(OH)2 إلى 75 g/mol، وكذلك الكتلة المعطاة من Ca(OH)2 إلى 300 g. ولأن العدد 300 أربعة أضعاف العدد 75، لذا فالإجابة مقبولة. كما أن الوحدة صحيحة، وهي المول.

مسائل تدريبية

• احسب عدد المولات لكل من المركبات الآتية:

a. 22.6 g من نترات الفضة AgNO3.
b. 6.5 g من كبريتات الخارصين ZnSO4.

• تحفيز: صنف كلًا من المركبين الآتيين إلى أيوني أو جزيئي، ثم حول الكتل المعطاة إلى مولات:

a. 2.50 kg من أكسيد الحديد III Fe2O3.
b. 25.4 mg من كلوريد الرصاص IV PbCl4.

---

#

تحويل كتلة مركب إلى عدد جسيمات

Converting the Mass of a Compound to Number of Particles

تعرفت كيفية إيجاد عدد المولات في كتلة معينة من المركب. الآن سوف تتعلم كيفية حساب عدد الجسيمات الممثلة، الجزيئات أو الأيونات أو الذرات أو وحدات الصيغة الكيميائية، الموجودة في كتلة معينة.

تذكر أنه لا يمكنك التوصل مباشرة من كتلة المادة إلى عدد الجسيمات المكونة لها؛ إذ لا بد أن تحول الكتلة المعطاة إلى عدد المولات في البداية، وذلك بالضرب في مقلوب الكتلة المولية. ويمكنك بعد ذلك تحويل عدد المولات إلى عدد جسيمات بالضرب في عدد أفوجادرو.

ولتحديد عدد الذرات أو الأيونات في المركب سوف تحتاج إلى عوامل تحويل تعطي نسبة أعداد الذرات أو الأيونات في المركب إلى مول واحد منه، وهي تعتمد على الصيغة الكيميائية. والمثال 5-9 يبين كيفية حل هذا النوع من المسائل.

المطويات

ضمن مطويتك معلومات من هذا القسم.

---

مثال 5-9

التحويل من كتلة إلى مولات ثم إلى جسيمات

يستعمل كلوريد الألومنيوم AlCl3 لتكرير البترول وصناعة المطاط والشحوم. فإذا كان لديك عينة من كلوريد الألومنيوم كتلتها 35.6 g فأوجد:

a. عدد أيونات الألومنيوم الموجودة فيها.
b. عدد أيونات الكلور الموجودة فيها.
c. الكتلة بالجرامات لوحدة صيغة واحدة من كلوريد الألومنيوم.

1 تحليل المسألة

لديك 35.6 g من AlCl3 وعليك أن تحسب عدد أيونات كل من Al3+ و Cl- وكتلة وحدة صيغة واحدة من AlCl3 بالجرامات. عليك أولًا إيجاد الكتلة المولية وعدد أفوجادرو والنسب من الصيغة الكيميائية، وهي عوامل التحويل المطلوبة. ولأن نسبة أيونات Al3+ إلى أيونات Cl- في الصيغة هي 3 : 1 فإن عدد أيونات Cl- المحسوبة يجب أن تكون بالنسبة نفسها.

المعطيات

كتلة AlCl3 = 35.6 g

المطلوب

عدد أيونات Al3+ = ؟
عدد أيونات Cl- = ؟
كتلة AlCl3 لكل وحدة صيغة = ؟

2 حساب المطلوب

احسب الكتلة المولية للمركب AlCl3:

1 mol Al × 26.98 g Al / 1 mol Al = 26.98 g Al

3 mol Cl × 35.45 g Cl / 1 mol Cl = 106.35 g Cl

الكتلة المولية لـ AlCl3 = 26.98 g + 106.35 g = 133.33 g/mol AlCl3

---

#

طبق عامل التحويل:

مولات AlCl3 = كتلة AlCl3 × 1 mol AlCl3 / الكتلة المولية لـ AlCl3

35.6 g AlCl3 × 1 mol AlCl3 / 133.33 g AlCl3 = 0.267 mol AlCl3

حوّل المولات إلى عدد وحدات صيغة:

0.267 mol AlCl3 × 6.02 × 10^23 وحدة صيغة / 1 mol AlCl3 = 1.61 × 10^23 وحدة صيغة AlCl3

احسب عدد أيونات الألومنيوم:

1.61 × 10^23 وحدة صيغة AlCl3 × 1 Al3+ / 1 وحدة صيغة AlCl3 = 1.61 × 10^23 Al3+

احسب عدد أيونات الكلور:

1.61 × 10^23 وحدة صيغة AlCl3 × 3 Cl- / 1 وحدة صيغة AlCl3 = 4.83 × 10^23 Cl-

احسب كتلة AlCl3 باستعمال مقلوب عدد أفوجادرو:

133.33 g AlCl3 / 1 mol × 1 mol / 6.02 × 10^23 وحدة صيغة = 2.21 × 10^-22 g لكل وحدة صيغة من AlCl3

3 تقويم الإجابة

عدد أيونات Cl- يساوي ثلاثة أضعاف عدد أيونات Al3+، كما هو متوقع. ويمكن حساب كتلة وحدة صيغة كيميائية من AlCl3 بطريقة مختلفة؛ اقسم كتلة 35.6 g من AlCl3 على عدد وحدات الصيغة الكيميائية الموجودة في الكتلة 1.61 × 10^23 لحساب كتلة وحدة صيغة كيميائية واحدة. الإجابتان متطابقتان.

مسائل تدريبية

• يستعمل الإيثانول C2H5OH مصدرًا للوقود، ويخلط أحيانًا مع الجازولين. إذا كان لديك عينة من الإيثانول كتلتها 45.6 g فأوجد:

a. عدد ذرات الكربون الموجودة فيها.
b. عدد ذرات الأكسجين الموجودة فيها.
c. عدد ذرات الهيدروجين الموجودة فيها.

• عينة من كبريتيت الصوديوم Na2SO3 كتلتها 2.25 g. أوجد:

a. عدد أيونات Na+ الموجودة فيها.
b. الكتلة بالجرامات لوحدة صيغة واحدة من Na2SO3 في العينة.
c. عدد أيونات SO3^2- الموجودة فيها.

• عينة من ثاني أكسيد الكربون CO2 كتلتها 52.0 g. أوجد:

a. عدد ذرات الكربون الموجودة فيها.
b. كتلة جزيء واحد من CO2 بالجرامات.
c. عدد ذرات الأكسجين الموجودة فيها.

• ما كتلة كلوريد الصوديوم NaCl التي تحتوي على 4.59 × 10^24 وحدة صيغة؟

• تحفيز: عينة من كرومات الفضة كتلتها 25.8 g:

a. اكتب صيغة كرومات الفضة.
b. ما عدد الأيونات السالبة فيها؟
c. ما عدد الأيونات الموجبة فيها؟
d. ما مقدار الكتلة بالجرامات لوحدة صيغة واحدة منها؟

---

#

الشكل 5-11

لاحظ الأسهم المركزية العليا في الشكل. إذا تحركت من يمين الشكل أو يساره أو أعلاه إلى أي مكان آخر وجب أن تمر من خلال المول، وتزودنا عوامل التحويل المكتوبة على الأسهم معلومات عن عملية التحويل.

يتضمن الشكل 5-11 ملخصًا للتحويل بين الكتلة والمولات وعدد الجسيمات. لاحظ أن الكتلة المولية ومقلوبها هما عاملا التحويل بين الكتلة وعدد المولات، وأن عدد أفوجادرو ومقلوبه هما عاملا التحويل بين المولات وعدد الجسيمات الممثلة.

وللتحويل بين المولات وعدد مولات الذرات أو الأيونات الموجودة في المركب، استعمل نسب مولات الذرات أو الأيونات إلى مول واحد من المركب أو مقلوبها، كما هو مبين على الأسهم المتجهة إلى أعلى وإلى أسفل في الشكل 5-11. وهذه النسب تستقى من الصيغة الكيميائية.

تجربة عملية

النسب المولية.
ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية.

---

التقويم 5-3

الخلاصة

تدل الأرقام في الصيغ الكيميائية على عدد مولات العنصر في مول واحد من المركب.

تحسب الكتلة المولية للمركب من الكتل المولية لجميع عناصره.

تستعمل عوامل التحويل المبنية على الكتلة المولية للمركب للتحويل بين مولات المركب وكتلته.

أسئلة التقويم

• الفكرة الرئيسية: صف كيف تحدد الكتلة المولية للمركب؟

• حدد عوامل التحويل المطلوبة للتحويل بين عدد مولات المركب وكتلته.

• وضح كيف يمكنك أن تحدد عدد الذرات أو الأيونات في كتلة معينة من المركب؟

• طبق: ما عدد مولات ذرات كل من K و C و O في مول واحد من K2C2O4؟

• احسب الكتلة المولية لبروميد المغنيسيوم MgBr2؟

• احسب ما عدد مولات Ca2+ الموجودة في 1000 mg من CaCO3؟

• صمم رسمًا بيانيًا بالأعمدة يظهر عدد مولات كل عنصر موجود في 500 g من الدايوكسين C12H4Cl4O2 الشديد السمية.