ملخص الحسابات الكيميائية، الكيمياء

اقتصاد الذرة ⁦Atom Economy⁩

• تُجرَى التفاعلات الكيميائية في المختبرات والمصانع بناءً على حساب كميات المواد وفقاً لنسبها المولية في المعادلة الموزونة.
• درستُ سابقاً كيفية إجراء الحسابات الكيميائية بمعرفة كمية إحدى المواد المتفاعلة أو الناتجة.
• يحدث خلط كميات معلومة من المواد المتفاعلة بنسبة تختلف عن النسبة التي تُحدِّدها المعادلة الموزونة.
• يتوقَّف التفاعل عند استهلاك كمية إحدى المواد المتفاعلة كلياً.
• تُسمَّى المادة التي تُحدِّد نهاية التفاعل المادة المُحدِّدة للتفاعل ⁦(Limiting Reactant)⁩.
• تُعدُّ المادة المُحدِّدة للتفاعل هي المادة المتفاعلة التي تُستهلك كلياً في التفاعل وتحدِّدُ كمية المادة الناتجة.

الحلُّ

• أحسبُ عدد مولات ⁦(n)⁩ البوتاسيوم ⁦K⁩ اللازمة للتفاعل اعتماداً على معطيات السؤال كما يأتي:
• يبلغ عدد مولات البوتاسيوم ⁦K⁩ المطلوبة للتفاعل ⁦10 mol⁩.
• يبلغ عدد المولات المتوافرة من البوتاسيوم ⁦K 8 mol⁩ وهي أقلّ ممّا يلزم للتفاعل.
• يُعدّ البوتاسيوم ⁦K⁩ المادة المُحدِّدة للتفاعل.
• يُعدّ الكلور $Cl_2$ المادة الفائضة.
• تبلغ قيمة عدد المولات $n \text{ K} = n \text{ KCl} = 8 \text{ mol}$.

المثال 16

• يحترق غاز الإيثين بوجود الأكسجين احتراقاً تاماً وفقاً للمعادلة الكيميائية الموزونة الآتية:
• يُضاف ⁦18.7 g⁩ من غاز الإيثين $C_2H_4$ إلى ⁦7.4 g⁩ من الأكسجين $O_2$.
• يُستنتج المادة المُحدِّدة للتفاعل بناءً على الكتل المولية الآتية بوحدة ⁦g/mol⁩:

أحسبُ عدد مولات الأكسجين اللازمة للتفاعل

• يبلغ عدد مولات الأكسجين المطلوبة للتفاعل ⁦2.01 mol⁩.
• يبلغ عدد مولات الأكسجين المتوافرة ⁦0.23 mol⁩.
• تعد الكمية المتوافرة أقل مما يلزم للتفاعل.
• يعد الأكسجين $O_2$ المادة المُحدِّدة للتفاعل.
• يعد الإيثين $C_2H_4$ المادة الفائضة.

أحسبُ عدد مولات الأكسجين اللازمة للتفاعل

• $\text{mol O}_2 = \frac{5 \text{ mol O}_2}{1 \text{ mol P}_4} \times 0.40 \text{ mol P}_4 = 2 \text{ mol O}_2$
• يبلغ عدد مولات الأكسجين المطلوبة للتفاعل ⁦2 mol⁩.
• يبلغ عدد مولات الأكسجين المتوافرة ⁦3.13 mol⁩.
• تعد كمية الأكسجين المتوافرة أكبر ممّا يلزم للتفاعل، ويُعد الأكسجين المادة الفائضة.
• يُعد الفسفور الأبيض $P_4$ المادة المُحدِّدة للتفاعل.
• أحسبُ عدد مولات المادة الناتجة $P_4O_{10}$ بمعرفة عدد مولات المادة المُحدِّدة للتفاعل $P_4$.

أحسبُ الكتلة التي تفاعلت من $O_2$

• أحسبُ كتلة $O_2$ الفائضة عن التفاعل بإيجاد الفرق بين الكتلة المتوافرة والكتلة المتفاعلة.
• أحسبُ المردود المئوي ⁦(Y%)⁩ للأكسيد $P_4O_{10}$ بقسمة المردود الفعلي ⁦(Ay)⁩ على المردود النظري ⁦(Py)⁩ مضروباً في 100.

أحسبُ عدد مولات كلَّ مادَّةٍ متفاعلة

• $\frac{0.1 \text{ mol AgNO}_3}{1 \text{ L AgNO}_3} \times 0.1 \text{ L AgNO}_3 = 0.01 \text{ mol AgNO}_3$
• $\frac{0.05 \text{ mol NaCl}}{1 \text{ L NaCl}} \times 0.1 \text{ L NaCl} = 0.005 \text{ mol NaCl}$
• أُحدِّدُ النسبة المولية للمواد المتفاعلة من المعادلة الموزونة:
• يمثل عدد مولات نترات الفضة اللازمة للتفاعل أو كلوريد الصوديوم:
• يبلغ عدد مولات كلوريد الصوديوم ⁦NaCl⁩ المطلوبة للتفاعل ⁦0.01 mol⁩ وعدد المولات المتوافرة ⁦0.005 mol⁩.
• يُعد ⁦NaCl⁩ هو المادة المُحدِّدة للتفاعل.

أعدُّ فيلماً قصيراً باستخدام برنامج صانع الأفلام ⁦(Movie maker)⁩، يوضح سلسلة الحسابات الكيميائية في تحديد المادة المُحدِّدة للتفاعل، وحساب كتلة المادة الناتجة عنه، وكتلة المادة الناتجة استناداً إلى المادة المُحدِّدة، ثم أشاركه زملائي/زميلاتي في الصف.

• أُضيفُ ⁦40 g⁩ من الصوديوم ⁦Na⁩ إلى ⁦40 g⁩ أكسيد الحديد ⁦(III)⁩ $Fe_2O_3$ لإنتاج الحديد ⁦Fe⁩ وأكسيد الصوديوم $Na_2O$ وفقاً للمعادلة الموزونة الآتية:
• ما المقصود باقتصاد الذرة؟