صيغ الأملاح المائية

5-2

صيغ الأملاح المائية

Formulas of Hydrates

الأهداف

• توضح المقصود بالملح المائي وتربط اسمه بتركيبه.
• تحدد صيغة ملح مائي من البيانات المختبرية.

مراجعة المفردات

الشبكة البلورية: الترتيب الهندسي الثلاثي الأبعاد للجسيمات.

المفردات الجديدة

• الملح المائي.

الفكرة الرئيسية

الأملاح المائية مركبات أيونية صلبة فيها جزيئات ماء محتجزة.

الربط مع الحياة

تعتمد بعض المنتجات، ومنها المعدات الإلكترونية في صناديق مع أكياس صغيرة مكتوب عليها "مجفف". وتستعمل هذه الأكياس الرطوبة بامتصاص الماء. ويحتوي بعضها على مركبات أيونية تسمى الأملاح المائية.

---

تسمية الأملاح المائية

Naming Hydrates

هل راقبت يومًا بلورات تتكون ببطء من محلول مائي؟ تلتصق جزيئات الماء أحيانًا بالأيونات خلال تكون المادة الصلبة. وتسمى جزيئات الماء التي تصبح جزءًا من البلورة ماء التبلور.

وتسمى المواد الأيونية الصلبة التي تحتجز فيها جزيئات ماء أملاحًا مائية.

فالملح المائي هو مركب يحتوي على عدد معين من جزيئات الماء المرتبطة بذراته.

يوضح الشكل 5-5 الحجر الكريم المعروف بالأوبال، وهو ثاني أكسيد السيليكون المائي SiO₂ الذي يحتوي على ماء. والألوان الفريدة ناتجة عن وجود الماء في المعدن.

الشكل 5-5

الصورة التابعة: صفحة172_الشكل_5_5_وجود_الماء_في_الأملاح_المائية_وتغير_لون_الأحجار_الكريمة.png

وجود الماء في مكونات المعادن المختلفة يفسر التنوع الكبير لأحجار الأوبال الكريمة. وتحدث تغيرات أخرى في اللون عندما يجف.

---

يكتب في صيغة الملح المائي عدد جزيئات الماء المرتبطة بوحدة الصيغة للمركب تاليًا لنقطة.

مثال:

CoCl₂ · 6H₂O

ويُسمى هذا المركب:

كلوريد الكوبلت II السداسي الماء

أي يحتوي على 6 جزيئات ماء.

وتدخل كتلة جزيئات الماء المرتبطة بوحدة الصيغة في حساب الكتلة المولية.

ويختلف عدد جزيئات ماء التبلور من ملح إلى آخر، ويبين الجدول 5-1 بعض الأملاح المائية الشائعة.

الجدول 5-1

صيغ الأملاح المائية

الصورة التابعة: صفحة172_الجدول_5_1_صيغ_الأملاح_المائية.png

| المقطع | عدد جزيئات الماء | الصيغة | الاسم |
| ------ | ---------------: | ---------------- | ------------------------------- |
| أحادي | 1 | (NH₄)₂C₂O₄ · H₂O | أوكسالات الأمونيوم أحادية الماء |
| ثنائي | 2 | CaCl₂ · 2H₂O | كلوريد الكالسيوم ثنائي الماء |
| ثلاثي | 3 | NaC₂H₃O₂ · 3H₂O | أسيتات الصوديوم ثلاثية الماء |
| رباعي | 4 | FePO₄ · 4H₂O | فوسفات الحديد III رباعية الماء |
| خماسي | 5 | CuSO₄ · 5H₂O | كبريتات النحاس II خماسية الماء |
| سداسي | 6 | CoCl₂ · 6H₂O | كلوريد الكوبلت II سداسي الماء |
| سباعي | 7 | MgSO₄ · 7H₂O | كبريتات الماغنسيوم سباعية الماء |
| ثماني | 8 | Ba(OH)₂ · 8H₂O | هيدروكسيد الباريوم ثماني الماء |
| عشاري | 10 | Na₂CO₃ · 10H₂O | كربونات الصوديوم عشارية الماء |

---

الشكل 5-6

الصورة التابعة: صفحة173_الشكل_5_6_تسخين_كلوريد_الكوبلت_المائي_وتغير_اللون.png

يمكن إزالة ماء التبلور بتسخين الملح المائي، لتكوين ملح لا مائي قد يبدو مختلفًا جدًا عن الملح المائي.

الصور توضح:

a. كلوريد الكوبلت II سداسي الماء الزهري.
b. يمكن تسخين الناتج الثاني لطرد ماء التبلور.
c. كلوريد الكوبلت II اللامائي أزرق.

---

تحليل الأملاح المائية

Analyzing a Hydrates

عند تسخين ملح مائي تطرد جزيئات الماء، تاركة وراءها الملح اللامائي. انظر الشكل 5-6؛ حيث توضح سلسلة الصور أنه عند تسخين كلوريد الكوبلت II السداسي الماء الزهري اللون ينتج كلوريد الكوبلت II اللامائي الأزرق اللون.

كيف يمكنك تحديد صيغة ملح مائي؟

يجب أن تحسب عدد مولات الماء المرتبطة بمول واحد من الملح المائي.

افترض أن لديك عينة مكونة من 5.00 g من كلوريد الباريوم المائي. ولأنك تعرف أن صيغة الملح هي:

BaCl₂ · xH₂O

فإنه يجب أن تحدد قيمة x، وهي معامل H₂O في صيغة الملح المائي، والتي تشير إلى عدد مولات جزيئات الماء المرتبطة بمول واحد من BaCl₂.

وحتى تعرف قيمة x يجب أن تسخن العينة لطرد الماء من ماء التبلور. وافترض أنك بعد تسخينها وجدت أن كتلة الملح اللامائي BaCl₂ هي 4.26 g.

إذن كتلة ماء التبلور تساوي الفرق بين كتلة الملح المائي وكتلة الملح اللامائي:

5.00 g - 4.26 g = 0.74 g H₂O

وبعد أن عرفت كتلة كل من BaCl₂ و H₂O في العينة، يمكنك تحويل هذه الكتل إلى مولات باستعمال الكتل المولية:

الكتلة المولية لـ BaCl₂ = 208.23 g/mol
الكتلة المولية للماء = 18.02 g/mol

4.26 g BaCl₂ × 1 mol BaCl₂ / 208.23 g BaCl₂ = 0.0205 mol BaCl₂

0.74 g H₂O × 1 mol H₂O / 18.02 g H₂O = 0.041 mol H₂O

x = mol H₂O / mol BaCl₂

x = 0.041 mol H₂O / 0.0205 mol BaCl₂ = 2.0 mol H₂O / 1.00 mol BaCl₂ = 2 / 1

إذن نسبة مولات H₂O إلى مولات BaCl₂ هي 2 إلى 1، لذا فإن 2 mol H₂O ترتبط بـ 1 mol BaCl₂.

أي إن قيمة المعامل x هي 2، وصيغة الملح المائي هي:

BaCl₂ · 2H₂O

ما اسم هذا الملح؟

ماذا قرأت؟

فسر لماذا تستعمل النقطة في صيغة الملح المائي؟

---

مثال 5-5

تحديد صيغة الملح المائي

الصورة التابعة: صفحة174_مثال_5_5_تحديد_صيغة_كبريتات_النحاس_المائية.png

المسألة

وُضعت عينة من كبريتات النحاس المائية:

CuSO₄ · xH₂O

كتلتها 2.50 g في جفنة، وسخنت، وبقي بعد التسخين 1.59 g من كبريتات النحاس اللامائية CuSO₄. ما صيغة الملح المائي؟ وما اسمه؟

1. تحليل المسألة

لقد أعطيت كتلة كبريتات النحاس المائية، وكبريتات النحاس اللامائية، كما أنك تعرف صيغة المركب ما عدا قيمة x، وهي معامل H₂O في صيغة الملح المائي، والتي تشير إلى عدد مولات ماء التبلور.

المعطيات

كتلة الملح المائي CuSO₄ · xH₂O = 2.50 g
كتلة الملح اللامائي CuSO₄ = 1.59 g
الكتلة المولية للماء H₂O = 18.02 g/mol
الكتلة المولية لـ CuSO₄ = 159.6 g/mol

المطلوب

صيغة الملح المائي = ؟
اسم الملح المائي = ؟

2. حساب المطلوب

حدد كتلة الماء المفقود:

كتلة الماء المفقود = كتلة الملح المائي - كتلة الملح اللامائي

2.50 g - 1.59 g = 0.91 g

حوّل الكتلة المعلومة للماء والملح المائي إلى مولات، باستعمال معامل التحويل الذي يربط المولات بالكتلة، مقلوب الكتلة المولية.

1.59 g CuSO₄ × 1 mol CuSO₄ / 159.6 g CuSO₄ = 0.00996 mol CuSO₄

0.91 g H₂O × 1 mol H₂O / 18.02 g H₂O = 0.050 mol H₂O

احسب أبسط نسبة عددية بالتعويض بعدد مولات H₂O وعدد مولات CuSO₄:

x = mol H₂O / mol CuSO₄

x = 0.050 mol H₂O / 0.00996 mol CuSO₄ ≈ 5 mol H₂O / 1 mol CuSO₄ = 5

إذن صيغة الملح المائي هي:

CuSO₄ · 5H₂O

واسمه:

كبريتات النحاس II الخماسية الماء.

3. تقويم الإجابة

كبريتات النحاس II الخماسية الماء، ملح شائع، ومدون في الجدول 5-1.

---

مسائل تدريبية

الصورة التابعة: صفحة175_مسائل_تدريبية_على_صيغ_الأملاح_المائية.png

• يظهر في الشكل المجاور تركيب أحد الأملاح المائية. فما صيغة هذا الملح المائي؟ وما اسمه؟

الرسم الدائري يوضح:

• MgSO₄ = 48.8%
• H₂O = 51.2%

• سخنت عينة كتلتها 11.75 g من ملح مائي شائع لكلوريد الكوبلت II. وبقي بعد التسخين 0.0712 mol من كلوريد الكوبلت اللامائي. ما صيغة هذا الملح المائي؟ وما اسمه؟

---

استعمالات الأملاح المائية

Uses of Hydrates

للأملاح المائية استعمالات مهمة في مختبر الكيمياء. فكلوريد الكالسيوم يكون ثلاثة أملاح مائية:

• أحادي الماء.
• ثنائي الماء.
• سداسي الماء.

ويوضع كلوريد الكالسيوم اللامائي في قوارير محكمة الإغلاق تسمى المجففات، كما في الشكل 5-7. يقوم بامتصاص الرطوبة من الهواء في داخل المجفف، ويضع جوًا جافًا مناسبًا لحفظ المواد.

وتضاف كبريتات الكالسيوم أحيانًا إلى المذيبات العضوية كالإيثانول والإيثيل إيثر للحفاظ عليها خالية من الماء.

إن قدرة الملح اللامائي على امتصاص الماء لها أيضًا بعض التطبيقات التجارية. فالمعدات الإلكترونية والبصرية، وبخاصة تلك التي تشحن عبر البحار، غالبًا ما تباع مع أكياس من المجففات التي تمنع تأثير الرطوبة في الدوائر الإلكترونية الدقيقة.

وتستعمل بعض الأملاح المائية مثل كبريتات الصوديوم المائية Na₂SO₄ · 10H₂O لتخزين الطاقة الشمسية. فعندما تُسخن الشمس الملح المائي إلى أكثر من 32°C تذوب Na₂SO₄ في مولات ماء التبلور العشرة، وخلال ذلك يمتص الملح المائي الطاقة، وهذه الطاقة تطلق عندما تنخفض درجة الحرارة ويتبلور الملح المائي ثانية.

الشكل 5-7

الصورة التابعة: صفحة175_الشكل_5_7_كلوريد_الكالسيوم_كمجفف_لحفظ_المواد_الكيميائية.png

يجفف كلوريد الكالسيوم اللامائي جزيئات الماء من الهواء الجوي في المجفف، ويحفظ المواد الكيميائية من رطوبة الجو.

---

التقويم 5-2

الخلاصة

الصورة التابعة: صفحة175_التقويم_5_2_الخلاصة_والأسئلة.png

الخلاصة

• تتكون صيغة الملح المائي من صيغة المركب الأيوني وعدد جزيئات ماء التبلور المرتبطة بوحدة الصيغة.
• يتكون اسم الملح المائي من اسم المركب مسبوقًا بمقطع يدل على عدد جزيئات الماء المرتبطة بمول واحد من المركب.
• يتكون الملح اللامائي عند تسخين الملح المائي.

أسئلة التقويم 5-2

• الفكرة الرئيسية: وضح تركيب الملح المائي.

• سم المركب الذي صيغته:

SrCl₂ · 6H₂O

• صف الخطوات العملية لتحديد صيغة الملح المائي معدلًا كل خطوة.

• طبق: يحتوي ملح مائي على:

0.050 mol من الماء لكل 0.00998 mol من المركب الأيوني.

اكتب صيغة الملح المائي.

• احسب كتلة الملح اللامائي إذا سخن ملح مائي كتلته 0.025 mol من الماء عند تسخينه.

• رتب الأملاح المائية الآتية تصاعديًا بحسب تزايد النسبة المئوية للماء فيها:

MgSO₄ · 7H₂O
Ba(OH)₂ · 8H₂O
CoCl₂ · 6H₂O

• طبق: فسر كيف يمكن استعمال الملح المائي في الشكل 5-7 بوصفه طريقة تقريبية لتحديد احتمال سقوط المطر؟