أبحاث خاصة لطلاب الكيمياء

الادارة نقاط : 13559

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

تنقسم الكيمياء عموماً إلى أربعة أقسام رئيسية :

الكيمياء العضوية Organic Chemistry: تهتم بدراسة المركبات العضوية ( الكحولاتalcohols – الفينولات Phenols – الاسترات Esters – الكيتونات Keton – الالدهيداتAldehydes - الاحماض الامينية Amino Acid – البروتين proteins ......و غيرها الكثير جداً ) و تشمل هذه الدراسة معرفة طرق التحضير و كيفية تحويل مادة الى أخرى و بعض فوائدها ....الخ و انطلاقاً من خبرتي المتواضعة أقول أن الكيمياء العضوية تحتاج الى الفهم لا الحفظ ( بغض النظر عن بعض الأمور البسيطة التي لابد من حفظها ) و تحتاج ايضاً الى التدريب و حل الكثير من الاسئلة في التحضير و التحويل لكي ترسخ المعلومة ..
--------------------------------------
الكيمياء الغير عضوية Inorganic Chemistry: و تهتم بدراسة عناصر الجدول الدوري ابتدأ من العناصر الغير انتقالية إلى الانتقالية و الانتقالية الداخلية ( اللانثنيدات – الااكتنيدات ) و هذه الدراسة تشمل معرفة التوزيع الالكتروني و حالات التأكسد و أكثرها استقراراً و صور تواجد العناصر في الطبيعة و دراسة هذه المركبات من حيث التحضير و التحويل و غير ذلك .. و بالنسبة لي تعتبر بعض مقررات الكيمياء الغير عضوية مقررات تعتمد على الحفظ بدرجة كبيرة ، الا إذا وفقت في الدراسة على يد دكتور رائع يستطيع أن يقلل من نسبة الحفظ و قد حدث هذا لي حيث استطاع بعضهم أن يجعلني أحفظ كل شيء و بدون أن اسأل و البعض الاخر جعلني أستخدم العقل الذي وهبنا الله إياة فجزاهم الله عني خير الجزاء ..
--------------------------------------
و الكيمياء الفيزيائية : و هي مقررات تشمل الديناميكا الحرارية ( قياس الانثالبي و الانتروبي ....الخ ) و تشمل ايضاَ دراسة حركية التفاعل و سرعة التفاعل و كذلك دراسة العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل ( الحرارة والتركيز و الحفز " سواء كان متجانس أو غير متجانس و الذي يشمل دراسة السطوح " ....الخ ) وغيرها الكثير ..
--------------------------------------
الكيمياء التحليلية : و تهتم بالإجابة على سؤالين مهمين هما :
1- ما نوع المادة ؟؟ و للإجابة على هذا السؤال لا بد من دراسة الكيمياء التحليلية الوصفية ( أو النوعية أو الكيفية ) و فيه تستخدم بعض التفاعلات البسيطة للكشف عن العناصر كما تستخدم الأجهزة للتعرف على ماهية المواد و من ذلك الطيف الذري حيث أن لكل عنصر طيف مميز لة ..

2- ماهية الكمية ؟؟ و يقصد بة التحليل الكمي أي معرفة كمية ( تركيز ) المادة .. و ينقسم هذا الفرع الى قسمين :
1- الطرق التقليدية (الكلاسيكية ) : و تشمل ..
التحليل الحجمي
التحليل الوزني
و تعتمد حساسية هذة الطريقة على المحلل نفسة ،، حيث يقوم المحلل بالتعرف على التركيز عن طريق قياس الحجوم أو الاوزان و تكون نتائج التحليل صحيحة كلما كان المحلل دقيقاً ،،

2- الطرق الآلية :
و تشمل ..الامتصاص الجزيئي ، الامتصاص الذرئ , الانبعاث الذري ، التألق ، اشعة X ، البولاروجرافي
، الكروماتوجرافي ، الطرق الكهربية ، الجهدية .. و غيرها
و تعتمد نتائج التحليل في هذه الطريقة ( بالاضافة الى دقة المحلل ) على حساسية الجهاز و تتميز الطرق الالية بحساسيتها العالية حيث يمكن من خلالها تقدير تراكيز صغيرة جداً جداً على عكس الطرق التقليدية و التي تكون ناجحة في حالة التراكيز العالية فقط ..

الادارة نقاط : 13559

الطرق الحجمية Volumetric Method

تعتمد الطرق الحجميه Volumetric Method لتقدير العناصر الغير عضوية على تفاعل محلول يحتوي على أيون العنصر المراد تقدير مع مادة أخرى معلومة التركيز وفقاَ لمعادلة كيميائية محددة ومتزنة ، ولكي تتضح لنا فكرة التحليل الحجمي Volumetric Analysis لابد من إيضاح بعض المفاهيم الأساسية والتي قد تم التعرض لها ودراستها مسبقاً ، والتي من أهمها :

المحلول القياسيStandard Solution :
تعتمد الطرق الحجمية أساساً على المحلول القياسي إذ لا يمكن تعيين أو تقدير العناصر سواء العضوية أو الغير عضوية حجمياً بدون استخدامه .. لذا أجد أنه من المهم تناول هذا الموضوع بشيء من الإيضاح ..
فالمحلول القياسي هو محلول الكاشف المعلوم التركيز ..

ويحضر المحلول القياسي بطريقين أساسيتين :
1- يمكن تحضــير المحلول القياسي بـأخذ وزن معين من المادة الأولية Primary Standard وإذابتها في حجم معين وتعيين تركيزها بالتعويض في القانون.

N = W(gm) / eq .wt ´ V (l)

2- يمكن تحضير محلول قياسي باستخدام مادة غير أولية ومن ثم معايرتها بمحلول قياسي لمادة أخرى أولية .. وتسمى هذه الطريقة بـــ standardization

وللمادة الأولية شروط من أبرزها
1- أن تكون نقية أو يمكن تنقيتها بسهولة..
2- أن يكون وزنها الجزئي كبير..
3- أن تكون ثابتة مع مرور الزمن أي لا تمتص رطوبة أو ثاني أكسيد الكربون أو أن يحصل لها أكسدة في جو المعمل ..
4- تستخدم المادة الأولية في عمليات المعايرة وبالتالي لابد أن يتوفر في تفاعلها الشروط الواجب توافرها في تفاعل المعايرة..

المعايرات الكيميائية Chemical Titrations:
تعتمد المعايرة على مبدأ علمي بسيط وهو أنه يكتمل تفاعل المركبات الكيميائية مع بعضها البعض عند تفاعل أعداد متساوية من أو زانها المكافئة أو عدد مولاتها وبالتالي يمكننا القول بأنة عند انتهاء التفاعل فإنه لا يوجد فائض من المواد المتفاعلة وذلك لتحولها جميعا إلى نواتج ويعبر عن هذه المرحلة بنقطة النهاية ( End Point) والتي يمكن الكشف عنها بالدليل المناسب ، ويمكن التعبير عن المبدأ العلمي للمعايرة بأحد العلاقتين التاليتين:

no of Moles of Titrant ( standard solution ) = no of Moles af sample
M.V=M´ .V´
or
no of Equivalent weight of Titrant ( standard solution ) = no of Equivalent weight of sample
N.V = N´.V´

كما أنه من الضروري التنويه أو التذكير بأن تفاعل المعايرة لا يتم إلا في تفاعلات معينه والتي تتوفر فيها الشروط التالية :

1- أن يكون التفاعل إتحادياStoichiometric reaction أي يتم التفاعل وفقاً لمعادلة كيميائية متزنة ومحددة مثل تفاعل ( NaOH) sodium hydroxide مــع hydrochloric acid (HCl) وفقاً للمعادلة:

NaOH+ HCl g NaCl + H2O

2- أن يكون التفاعل سريعاً rapid أو يمكن إسراعه سواء برفع درجة الحرارة أو بإضافة Catalyst وذلك لأنه كلما كان التفاعل سريعا أصبح من السهل تحديد نقطة النهاية end point .
3- إمكانية تحديد نقطة التكافؤ Equivalent point بسهولة وذلك يتطلب حدوث تغير حاد ومفاجئ في الخواص الطبيعية ( مثل تغير لون المحلول كما في المعايرات الحجمية Volumetric titration) أو التوصيل الكهربي كما في المعايرات التوصيلية Conductimetric titration .
4- يفضل أن يكون التفاعل مميزاً specific بحيث يتفاعل الكاشف مع المادة المراد تقديرها فقط وذلك تحت أي ظرف وفي وجود أي مادة أخرى أو أن يكون التفاعل على الأقل انتقائياً Selective أي لديه القدرة على الاختيار .
5- أن يكون التفاعل تاماً complete وذلك يتطلب أن يتجه التفاعل إلى الأمام وهذا يتم في التفاعلات التي ثابت الاتزان equilibrium constants لهاk ³10⁸ .

منحنى المعايرة Titration curve :
يمكن الحصول على منحنى المعايرة عن طريق رسم العلاقة بين تركيز المادة المعايرة وتركيز (أو حجم ) محلول الكاشف وتبرز أهمية منحنى المعايرة في الحكم على فشل ونجاح المعايرة وفي اختيار الدليل المناسب و من المهم لطالب الكيمياء التحليلية أن يفهم منحنى المعايرة فهماً جيداً ..

التحليل الحجمي:

عند تحليل العينة بالطرق الحجمية فإنه لابد من اختيار الطريقة السليمة في عملية التحليل والتي تتلاءم مع المادة المراد تقديرها ويمكن ترتيب هذه الطرق كالتالي ...

uمعايرات الأحماض القواعدAcid - Base Titration ) ) :
وتسمى أيضاً بمعايرات التعادل neutalization Titration وتستخدم هذه المعايرات في تقدير الأحماض والقواعد وباستخدام دليل حساس للتغير في الرقم الهيدروجيني .

vمعايرات الترسيب Precipitation Titration ) ) :
يعتمد هذا النوع من المعايرات على التفاعلات الكيميائية القادرة على تكوين رواسب غير قابلة للذوبان حيث يتحد الكاشف مع المادة المعايرة ليتكون راسب شحيح الذوبان ويمكن الكشف عن نقطة النهاية باستخدام دليل مناسب حسب كل تفاعل .

wمعايرات تكوين المعقدات Titration) Compleximetric and chelometric )
يتم في هذه المعايرات ارتباط الأيونات المعدنية مع عدد من المركبات والتي تحتوي على عناصر تحمل أزواج من الالكترونات الحرة وتكوين مركب معقد .

الادارة نقاط : 13559

xمعايرات الأكسدة و الإخترالOxidation - Reduction Titration) ) :
تعتمد هذه المعايرات على تفاعل عامل مؤكسد مع عامل مختزل أو العكس ويتم الكشف عن نقطة النهاية end point عند طريق استخدام دليل مناسب.

أولاً : معايرات التعادل Neutralization Titration
الأحماض والقواعد Acids and Bases
عرف أرهينيوس الحامض بأنه مركب يتأين بشكل كلي أو جزئي عند أذابته في الماء ويعطي أيونات الهيدروجين ( البروتونات ) التي لا تلبث أ ن تتفاعل مع الماء مكونة أيون الهيدرونيوم (H3O+) حسب المعادلة :

AH D H3O+ +A-

أما القاعدة فإنه يمكن تعريفها حسب هذه النظرية بأنها أي مركب يتأين بشكل كلي أو جزئي عند إذابته في الماء ويعطي أيون الهيدروكسيل ( OH-) وأيون موجب حسب المعادلة :

BH+OH - DO+H2- B

وقد عرف برونستد ( Bronsted) الحمض بأنه أي مركب يتبرع بأيونات الهيدروجين أما القاعدة فهي أي مركب يجذب أيونات الهيدروجين ويمكننا كتابه المعادلة كالتالي :

H + +base Acid D

ونستطيع أن نقول أن هناك تقارب في مفهوم كلاً من النظريتين وإستمر هذا المفهوم حتى إقترح لويس Lewis تعريف أوسع وأشمل للأحماض والقواعد حيث عرف الحامض بأنه أي مركب قادر على تكوين رابطة باكتساب زوج من الإلكترونات والقاعدة بأنها أي مركب قادر على تكوين رابطة تساهمية بمنح زوج من الإلكترونات وعلى هذا فإن البروتون ليس هو الحمض الوحيد بل هناك أصناف متعددة تعتبر أحماض وهي لا تحتوي على بروتون (H+)

مثلAlCL3و BF3 ويمكن تمثيل تفاعل مثل هذه الأحماض مع قاعدة مثل NH 3كما في المعادلة التالية :

وبين هذا وذاك تأتى المواد المترددة amphotric وهي المواد التي تتصرف كأحماض أو قواعد تبعاً للظروف الكيميائية مثل الماء حيث أنه يتفكك إلى هيدرونيوم وهيدروكسيل حسب المعادلة التالية:

2H2 O D OH-+H3O+

ويمكن كتابه ثابت الاتزان على الصورة
K= [H+] [OH-]

[H2O ]

وبماأن تركيزالماء ثابت فأنه يمكن كتابه ثابت الأتزان على الصورة:
KW =[H+] [OH-]=10 -14
حيث Kw هي ثابت تفكك الماء..

[OH-]= [H+] ∵

1.......... ∴ [H+] = [OH-] = √K W = 10-⁷M

الرقم الهيدروجيني : PH Measurement
يعتبر الرقم الهيدروجيني هوالميزان الذي نتمكن من خلالة قياس حمـــــضية المحاليل وكلنا نعرف أن الرقم الهيدروجيني PH هوعبارة عن ..
PH = - log [ H+]
وكذلك فإن ..

]POH = - log [OH-

وعليه يمكن أن نكتب العلاقة(1)على الصورة :
Pk w = PH+ POH
_- logkw = - log [ H+ ] +( - log [OH-])
14 = 7+7

وعلى هذا نلاحظ أن أي زيادة في تركيز أيون الهيدروجين [H+] يصحبة نقص في تركيز أيون الهيدروكسيل [OH-] والعكس صحيح
فمثلاً لو كان لدينا حمض قوي تركيزه 0.1M فإن قيمة PH تكون كالتالي :

PH =- Log [H+]= - Log [o.1] =1

وعلى هذا يكون الوسط حمضي قوي حيث أنه كلما قلت قيمة PH كلما زادت الحمضية

المحاليل المنظمة : Buffer solutions

تتميز المحاليل المنظمة بمقاومتها للتغير في الرقم الهيدورجيني وتتكون المحاليل المنظمة من حمض ضعيف وملحه مثل :
CH3COOH D CH3COO- + H +
CH3COONa ¨Na+ +CH3COO-
أو يتكون من قاعدة ضعيفة وملحها
NH4OH+4OH-D NH4++OH-
NH4CL¨ NH4++CL-
ويمكن شرح ميكانيكية عمل المحلول المنظم بإيجاز كالتالي :
لو كان لدينا محلول منظم مكون من قاعدة ضعيفة مثلNH4OH وملحها NH4Cl فإن كلا منهماسيتفكك كالتالي:
NH4OH+4OH-D NH4++OH-
NH4Cl¨ NH4++Cl-

الادارة نقاط : 13559

فأنه عند إضافة قاعدة قوية مثل (NaOH) sodium hydroxide فإنـه من المتوقع أنها سترفع الرقم الهيدروجيني بشكل واضح وملحوظ ولكن في وجودالمحلول المنظم فإن أيونات OH- الناتجه من تفكك NaOH تتفاعل مع أيون NH+4 الايون المشترك وتعطي NH4OH وبذلك نكون قد حولنا القـاعده القويه من NaOH إلى قاعده ضعيفه مما يحد من الارتفاع الكبير في الرقم الهيدروجيني ويستمر تاثير الايون المشترك حتي تستهلك أيوناتNH4+ومن ثم يبدأ الارتفاع في الرقم الهيدورجيني ..
أما عند إضافة حمض قوي مثل hydrochloricacid[HCl] فإن أيونات H+ الناتجة سوف تؤدي إلى خفض الرقم الهيدروجيني بشكل واضح وملحوظ في حالة عدم وجود المحلول المنظم ولكن في وجود المحلول المنظم فإن أيونات H+تتفاعل معOH- وتعطي الماء والذي لا يؤثر على الرقم الهيدروجيني (متعادل) ويستمر هذا التأثير حتى تستهلك القاعدة والتي هي مصدر أيوناتOH-التي تتفاعل مع H + .
ويمكن شرح ميكانيكية عمل المحلول المنظم ( المتكون من حمض ضعيف وملحه) بنفس الطريقة .

منحنى المعايرة في معايرات التعادل :

عملية المعايرة هي من أكثر العمليات تطبيقاً ، وهي عملية دقيقة وسهلة وفي نفس الوقت سريعة بل وممتعة ، ويمكن رسم منحنى المعايرة كما ذكرت سابقاً بين الرقم الهيدروجيني لمحلول المعايرة وكميةالكاشف Titrant حيث يقاس PH الرقم الهيدرجيني بإستخدام جهازPH-meter ، ويمكن رسم منحنى المعايرة بوضوح وذلك عن طريق حساب قيمة PH نظرياً بعد كل إضافة من الكاشف ودراسه التغير في الرقم الهيدروجيني عند معايرة حمض قوي مع قاعدة قوية ، وذلك لأن التغير في الرقم الهيدروجيني يكون كبير جداً حيث ينتقل الوسط من الحمضي القوي إلى القاعدي القوي حيث يكتمل تكون الملح..
ويمكن الاستفادة من منحى المعايرة في اختيار الدليل المناسب ويختلف شكل منحنى المعايرة حسب قوة المواد المتفاعلة وعلى هذا يمكن تقسيم المعايرات إلى :
معايرة حمض قوي مع قاعدة قوية والعكس:
يمكن تقديرأوتعيين تركيز hydrochloric acid مثلاً بمعايرته مع Sodium hydroxide المعلوم التركيز حيث يتم ذلك عملياً بأخذ حجم معلوم من HCl المجهول التركيز وفي وجود الدليل المناسب يتم معايرته بـ NaOH المعلوم التركيز وبمعرفة الحجم عند نقطة التكافؤ ومن ثم التعويض في العلاقة

(HCl)M´.V´ = M.V (NaOH)

وأما إذا كانت القاعدة هي المعايرة والكاشف حمض فسيختلف الشكل حيث يتحول الوسط من القاعدي إلى الحامضي ..

معايرة حمض ضعيف بقاعدة قوية والعكس :
في هذه المعايرة يتفاعل الحمض الضعيف مع القاعدة القوية لتعطي الملح وعليه فإن نقطة التكافؤ تقع في الجزء القاعدي ويكون التغير في الرقـــم الهيدروجيني عند نقطة التكافؤ (Equivalent point ) صغير مقارنة مع التغير في الرقم الهيدروجيني عند معايرة حمض قوي مع قاعدة قوية أماعند معايرة قاعدة ضعيفة بحمض قوي فإنه سيتم عكس المنحنى وتكون نقطة التكافؤ (Equivalentpoint) تقع في الجزء الحمضي ويكون التغير في الرقم الهيدروجيني صغير أيضاً بمقارنته مع التغير في الرقم الهيدروجيني عند معايرة قاعدة قوية بحمض قوي..
وحيث أن هذا التغير في الرقم الهيدروجيني هو الذي يحدد لنا الدليل ( Indicators) المناسب في كل حالة..فان هذا يسوقنا ويدفعنا إلى دراسة الأدلة وسبب وجودها وكيف يمكن اختبارالدليل المناسب لكل حالة ..؟

الادارة نقاط : 13559

مــــقــــدمــــة عـــــامــــــة:

التحليل الكيميائي هو التعرف على المادة من خلال معرفة مكوناتها ( نوعية المكونات ) ونسب مكونات المادة ( العينة ) 0
يصنف التحليل الكيميائي لنوعين هما :

1- التحليل النوعي ( الوصفي ) . ومن خلاله يمكن معرفة مكونات العينة 0
2- التحليل الكمي ( الحجمي ) . ومن خلاله يمكن تحديد نسب مكونات العينة 0

ينقسم التحليل النوعي لقسمين هما
التحليل النوعي العضوي وَ التحليل النوعي غير العضوي 0

ينقسم التحليل الكمي لقسمين هما
التحاليل الكلاسيكية ( القديمة ) وَ التحاليل الحديثة ( الآلية ) ومنها التحليل الطيفي – الكهروكيميائي – طرق الفصل التحليلية 0
المحلل الكيميائي هو الكيميائي المسؤول عن اتخاذ القرار التحليلي العادل والمأمون والموثق والحكيم 0
للتحليل الكيميائي عدة مجالات منها الصحة العامة – الصناعة – التجارة – الزراعة – التلوث البيئي 0

من أدوار وفاعـلية المحلل الكيميائي مايلي :
1- معرفة التكوين الكيميائي للمنتجات الصناعية والمواد الأولية 0
2- مسؤول عن تحاليل الجودة وحماية المستهلك من الغش التجاري 0
3- مسؤول عن التحاليل البيئية والتلوث البيئي 0
4- الصحة العامة ( من خلال التحاليل الطبية وَ صناعة الأدوية ) 0
5- الصناعة والتصنيع 0
6- المساعدة في القبض على المجرمين ( من خلال البصمات والتسمم ) 0
7- مساعدة المزارع ( من خلال تحاليل المياه والتربة والأسمدة والمبيدات الحشرية والعشبية ) 0
8- المساعدة في إنقاذ حياة الإنسان 0
9- المساعدة في اللعب العادل في المسابقات الرياضية الدولية ( من خلال الكشف عن المنشطات ) 0

العملية التحليلية : هي سلسلة من الخطوات التحليلية تؤدي إلى القرار التحليلي " تبدأ بالمشكلة وتنتهي بالقرار التحليلي " ، ومن خطواتها مايلي :

1- تحديد المشكلة 0
2- أخذ العينة الممثلة للكل 0
3- إعداد العينة للتحليل ( تعتمد على نوعية المادة ) 0
4- فصل المتداخلات ( الهدف منها هو التخلص من المتداخلات الكيميائية لتجنب الأخطاء التحليلية ) 0
5- انتقاء الطريقة التحليلية والقياس 0
6- الحصول على نتائج تحليلية ومعالجتها إحصائيا 0
7- الحسابات التحليلية 0

طرق إعـداد العينة للتحليـل
1- التحليل المباشر . ويستخدم للمشروبات كالماء والعصائر 0
2- الإذابة في حمض معدني . ويستخدم للمواد غير العضوية الذائبة في الأحماض ، كالفلزات والسبائك 0
3- الصهر . ويستخدم للمواد غير العضوية الغير ذائبة في الأحماض وتحتوي على السيلكا مثل الإسمنت والزجاج والصخور 0
4- هدم ( أكسدة ) المادة العضوية 0

طرق هـدم المادة العـضـوية
1- الطريقة الجافة . حرق العينة في اللهب ثم في فرن حراري مرتفع حيث تتأكسد المادة العضوية إلى غازات متطايرة ولا يبقى إلا الرماد 0
2- الطريقة الرطبة . تسخين العينة مع حمض قوي مركز أو مخلوط من الأحماض حيث تتأكسد العينة وتتحول لمحلول رائق في دورق كيلدال0
أسس انتـقاء الطريقة التحليلية المثلى هي السرعة – الدقة – المصداقية – الحساسية – البساطة والتكلفة المنخفضة 0
طرق التعـبـيـر عن التركيـز
كمية المحلول = كمية المذيب + كمية المذاب
التركيز = كمية المذاب ÷ كمية المحلول ، كمية المذاب ÷ كمية المذيب

تعتمد طرق التعبير عن التركيز على وحدات فيزيائية ( كالجرام ومشتقاته أو المليليتر ومشتقاته ) وعلى وحدات كيميائية ( كالمول ومشتقاته أو المكافئ ومشتقاته ) 0
القانون رياضياً القانون نصاً المصطلح
M = mol / VLM = mmol / VmL عدد مولات المذاب ÷ حجم المحلول باللتر المولارية
m = mol / kg عدد مولات المذاب ÷ كمية المذيب بالكيلوجرام المولالية
N = Eq / VL عدد الأوزان الجرامية المكافئة من المذاب÷ حجم المحلول باللتر العيارية
% = w / w . V / V وزن ÷ وزن أو حجم ÷ حجم النسبة المئوية
Xn = na / nt عدد مولات أي مادة ÷ عدد مولات المحلول الكسر المولي
F = mol / VL عدد الأوزان الصيغية ÷ حجم المحلول باللتر الفورمالية
تستخدم الفورمالية في حالة المركبات الإلكتروليتية ( المتأينة ) 0
المول = عدد الجرامات ÷ الوزن الجزيئي mol = g / Mw . mmol = mg / Mw
المول = المولارية × حجم المحلول باللتر mol = M × VL
الأوزان المكافئة = عدد الجرامات ÷ الوزن المكافئ Eq = g / Ew . meq = mg / Ew
الأوزان المكافئة = العيارية × حجم المحلول باللتر Eq = N × VL
هناك قانونان يستخدمان لتحضير المحاليل ذات التراكيز المولارية أو العيارية من مادة صلبة وهما
1- g = M × Mw × VL أو mg = M × Mw × VmL ( الوزن بالجرام = المولارية × الوزن الجزيئي × حجم المحلول باللتر ) 0
2- g = N × Ew × VL أو mg = N × Ew × VmL ( الوزن بالجرام = العيارية × الوزن المكافئ × حجم المحلول باللتر ) 0
تراكيز النسب
جزء في المائة pph pph = ( g / g ) × 10 or ( g / ml ) × 10
جزء في الألف ppt ppt = ( g / g ) × 10 or ( g / ml ) × 10
جزء في المليون ppm ppm = ( g / g ) × 10 or ( g / ml ) × 10
هناك قانونان يستخدمان لتحضير المحاليل من مواد سائلة وهما
1- M = ( % × d × 1000 ) / Mw
2- N = ( % × d × 1000 ) / Ew
نسبة النقاوة = ( وزن المادة النقية ÷ وزن المادة الشائبة ) × 100
Eq = mol × n وَ N = M × n وَ meq = mmol × n وَ Ew = Mw / n حيث n هو عدد الوحدات الفعالة ( النشطة ) 0

الادارة نقاط : 13559

الحساب الكيميائي و الاتحادية
الاتحادية هي اتحاد المواد بنسب متساوية وثابتة 0
aA + bB cC
حيث a – b – c تمثل المعاملات ( عدد المولات ) أما A – B – C فتمثل المواد المتفاعلة 0
mol A = ( a / b ) mol B or mol B = ( b / a ) mol A
mol C = ( c / a ) mol A or mol A = ( a / c ) mol C
meq A = meq B and meq A = meq C

استخدام الطرق الإحصائية في التحليل الكيميائي

الدقة هي مدى قرب النتائج ( القراءات ) التجريبية من بعضها البعض 0

المصداقية هي مدى قرب النتائج ( القراءات ) من القيمة الحقيقية 0

هناك نوعان من الأخطاء التحليلية
1- خطأ منتظم . وينتج بسبب عجز في الطريقة المتبعة أو خلل في الجهاز المستخدم أو في المحلل نفسه ويؤثر بشكل مباشر على مصداقية التجربة ولكنه قد لا يؤثر على الدقة 0

2- خطأ عشوائي . ومصدره مجهول وقيمه صغيرة جدا تمتاز بالعشوائية 0

دلائل ( معايير أو مقاييس ) الدقة و المصداقية
أولاً : دلائل الدقة 0
1- المجال ( المدى ) . وهو عبارة عن أعلى قراءة – أقل قراءة 0 w = xh - xl
2- معدل الحيود di = xi - x ، d = ( di ) / n
3- الحيود القياسي . إذا كانت القيمة الحقيقية معروفة فالقانون هو
أما إذا كانت القيمة الحقيقية غير معروفة فالقانون هو
المعدل ( x ) = حاصل جمع القراءات مقسوما على عددها 0

ثانياً : دلائل المصداقية 0
1- الخطأ المطلق . xi - μ حيث xi هي قيمة تجريبية أما μ فهي حقيقية 0
2- الخطأ النسبي . ( xi - μ ) / μ

مـبـادئ الـتـحـلـيـل الـحـجـمـي
المعايرة هي إضافة محلول قياسي معلوم التركيز إلى محلول مجهول التركيز لمعرفة تركيزه عن طريق معلومية حجم المحلول القياسي والمجهول 0

نقطة التكافؤ هي النقطة التي تتكافأ عندها كمية المحلول القياسي مع المحلول المجهول ( يكون عندها التفاعل تاما ) 0
نقطة النهاية هي النقطة التي يتغير فيها لون الدليل 0 ( نقطة النهاية = نقطة التكافؤ ) 0

يتم الكشف عن نقطة النهاية بطريقتين هي
1- طريقة نظرية ( الأدلة ) . تغير مفاجئ يحدث في لون الدليل من وسط لآخر 0
2- طريقة آلية . مثل المعايرات الطيفية ( تعتمد على الضوء ) 0

هناك أربعة أنواع للمعايرات المستخدمة في التحليل الحجمي وهي
1- معايرات الحموض والقواعد ( معايرات التعادل ) . وتتضمن اتحاد أيونات الهيدروجين مع أيونات الهيدروكسيل لتكوين الماء ويمكن الكشف عن نقطة النهاية باستخدام دليل حساس للتغير في الرقم الهيدروجيني أو عن طريق قياس التغير في الرقم الهيدروجيني باستخدام جهاز مقياس الرقم الهيدروجيني 0
2- معايرات الترسيب . وفيها يتحد الكاشف مع المادة المعايرة ليكون راسب شحيح الذوبان ويتم الكشف عن نقطة النهاية فيها باستخدام دليل مناسب يتغير لونه في المحلول بتغير تركيز إحدى المواد المتفاعلة أو عن طريق قياس التغير في جهد المحلول 0
3- معايرة المتراكبات ( المعقدات ) . وفيها يتحد الكاشف (غالبا ما يكون عامل تعقيد كلابي) مع المادة المعايرة ( أيون الفلز ) لينتج مركب معقد ذائب في الماء ويتم الكشف عن نقطة النهاية فيها باستخدام الأدلة الفلزية 0
4- معايرات الأكسدة والاختزال . وفيها يعاير محلول عامل مؤكسد بمحلول قياسي من عامل مختزل أو العكس ويتم الكشف عن نقطة النهاية فيها باستخدام دليل مناسب أو بقياس التغير في جهد محلول المعايرة باستخدام جهاز مقياس الجهد 0
المحلول القياسي هو محلول مرجعي معلوم التركيز بدقة يحضر من مادة قياسية أولية 0
المادة القياسية الأولية هي مادة ذات درجة نقاوة عالية جدا ولها مواصفات أو اشتراطات أو متطلبات هي :
1- أن تكون نقية 100 % 0
2- أن تكون مستقرة ( ثابتة في الهواء وعند التجفيف ولا تمتص Co2 أو الرطوبة ولا تتأكسد ولا تتحلل عند التجفيف 110 ْم في الفرن ) 0
3- أن تكون ذات وزن جزيئي عالي لتلافي ( لتقليل ) الخطأ التحليلي 0
4- أن تكون متوفرة وذات تكلفة منخفضة 0
5- أن تكون لها الخواص اللازمة للمعايرة 0

المتطلبات الأساسية لتفاعل المعايرة
1- تفاعل اتحادي ( اتحاد الكاشف مع المادة تحت الاختبار بنسبة معينة ثابتة ومحددة في تفاعل موزون ) 0
2- تفاعل سريع 0
3- تفاعل مميز أو انتقائي 0
4- تغير حاد وواضح عند نقطة النهاية 0
5- تفاعل تام وكمي 0

مــقــدمــة عــن مـعـايـرات الـتـعـادل

نـظـريات الأحــمـاض والـقـواعــد
1- نظرية أرهينيوس .
الحمض هو مادة ( جزيء ) تتأين جزئيا أو كليا في الماء لتعطي بروتون يتحد مع جزيء الماء ليعطي أيون الهيدرونيوم ( البروتون المماء ) 0 H + H2O H3O

القاعدة هي مادة ( جزيء ) تتأين جزئيا أو كليا في الماء لتعطي أيون الهيدروكسيل 0

2- نظرية برونشتد – لاوري 0
الحمض هو مادة ( جزيء أو أيون ) تتأين كليا أو جزئيا في المحلول وتمنح البروتون 0

القاعدة هي مادة ( جزيء أو أيون ) تتأين كليا أو جزئيا في المحلول مستقبله للبروتون 0

3- نظرية لويس 0
الحمض هو مادة لها الميل لاكتساب زوج من الإلكترونات 0
القاعدة هي مادة لها الميل لمنح زوج من الإلكترونات لتكوين رابطة تساهمية بغض النظر عن شمولية البروتون 0
إذا كانت pH = pOH = 7 فالمحلول متعادل أما إذا كانت pH < 7 فالمحلول حمضي وإذا كانت pH > 7 فالمحلول قاعدي 0
المحلول المنظم هو المحلول الذي ينظم pH في الوسط ويثبتها عند القيمة المرغوب فيها أو هو المحلول المقاوم لإضافة حمض أو قاعدة ، ويتكون من خليط من ( حمض ضعيف + ملحه من قاعدة قوية ) أو من خليط من ( قاعدة ضعيفة + ملحها من حمض قوي ) 0

سعة المحلول المنظم ( سعة التنظيم ) هي مقدرة المحلول المنظم لعملية التنظيم أو هو مدى تحمله للمواد الحمضية أو القاعدية المضافة 0

منحنى المعايرة هو علاقة بيانية بين حجم المحلول القياسي المضاف من السحاحة ( ml ) وقيمة pH للمحلول الناتج في الدورق المخروطي 0
من فوائد منحنى المعايرة مايلي
1- تحديد نقطة التكافؤ 0
2- تحديد حجم المحلول القياسي المستهلك وبالتالي حساب التراكيز 0
3- تحديد pH للمحلول عند نقطة التكافؤ 0
4- اختيار الدليل المناسب 0
5- تحديد اكتمال التفاعل 0

منقول

الادارة نقاط : 13559

طرق الكروماتوجرافي عالي الكفاءة ( عالي السرعه ) للسوائل :
High Performance Liquid_Chromatography(HPLC)

تعتبر هذه الطريقه أهم تطوير في طرق الفصل الكروماتوجرافي للسوائل وفيها يكون الوسط الساكن على هيئة جسيمات دقيقه الحجم ويدفع بالوسط المتحرك ( السائل ) خلال العمود المملوء بالوسط الساكن بإستخدام مضخه عند ضغوط تصل إلى 8000 رطل على البوصه المربعه (Psi ) وتستخدم المضخه لتيسير سريان الوسط المتحرك خلال العمود بسرعات تتراوح بين 50،0ــ 5 مل/ دقيقه بالرغم من أن جسيمات الوسط الساكن يصل قطرها إلى عدة ميكرو مترات فقط . وقد أمكن بالفعل الحصول على سرعات سريان تتراوح بين 1ــ4 مل/ دقيقه بإستخدام أعمدة مملؤه بجسيمات يصل نصف قطرها إلى 5 ميكرو متر . وبهذه الطريقه يمكن فصل المركبات صعبة التطاير أو تلك التي تتأثر بالحراره .

ويمكن في هذه الطريقه إستخدام جسيمات دقيقه من مادة صلبه لها خاصية الإدمصاص كوسط ساكن أومواد لها خاصية الإستبدال الأيوني وكذلك المواد الهلاميه ذات المسامات المحدده . ويمكن أيضاً إستخدام سائل محمل على جسيمات دقيقه من مادة صلبه .

وهناك ثلاثة طرق عامه لتحضير الأوساط الساكنه التي تناسب العمل بهذه الطريقه وقد كان لإكتشاف هذه الطرق الفضل في سرعة إنتشار إستخدام هذه الطريقه وهذه الطرق هي :

1- ربط السائل المستخدم كوسط ساكن برابطه كيميائيه مع جسيمات الماده الصلبه الخامله مثل رابطة C-Si التي تقاوم التميه( hydrolysis ) . وتستخدم هذه الطريقه لتحميل الهيدرو كربونات المشبعه طويلة السلسله والاثيرات المفلوره على هلام السيليكا .

2- تحميل الوسط الساكن كطبقه رقيقه جداً (stationary phase ( Pellicular على سطح جسيمات الماده الصلبه وذلك لتقليل ممرات الإنتشار والإنتقال خلال الوسط الساكن ، وهذا بالطبع يزيد من سرعة عملية الفصل . وقد أمكن بإستخدام هذه الطريقه تحميل أوساط ساكنه على شكل طبقه رقيقه من مادة هلام السيليكا أو مبادل أيوني أو سوائل مرتبطه كيميائياً مع الطبقه المساميه الخارجيه . ولكن من عيوب هذه الطريقه قلة سعة الوسط الساكن ( Capacity ) مما يستلزم إستخدام تركيزات منخفضه جداً من العينه لضمان عدم تحميل عمود الفصل فوق طاقته ( Overloading ) .

3- إستخدام الوسط الساكن على شكل جسيمات مساميه كرويه منتظمه ذات أنصاف أقطار صغيره جداً مثل 20،15،10،5 ميكرومتر ، وفي هذه الحاله يمكن إستخدام أعمدة قصيره ( 10ـ25 سم ) حيث ثبت أن كفاءتها أعلى وسعتها أكبر من الأوساط الساكنه القشريه .

والمضخه المستخدمه لدفع الوسط المتحرك مصممه بحيث تعطي ضغطاً ثابتاً أوسرعة سريان ثابته ويستخدم في نهاية العمود كشافات عالية الحساسيه . ويتراوح طول أعمدة الفصل عادة من 25 سم إلى 2 متر ، ونصف قطرها بين 1ـ5 مم ، وهي تصنع إما من الزجاج أو من الحديد الصلب المقاوم(عديم الصدأ ) ( Stainless steel ) . ويكشف عادة عن المكونات المفصوله من العمود بصوره مستمره وذلك بملاحظة الإمتصاص الطيفي لمحاليل المذابات المفصوله أو بمتابعة معامل إنكسارها . كما يمكن إستخدام كشاف يعتمد على خاصية تأين المذابات في اللهب ( Flame ionization detector ) وذلك بعد تبخير المذيب منها . وبالرغم من حداثة هذه الطريقه من طرق الفصل إلا أن إستخدامها ينتشر بسرعه كبيره نظراً لكفاءتها المتميزه وسرعتها العاليه . فمثلاً يمكن فصل خمس مركبات عطرية هيدروكسيليه في أقل من 60 ثانيه . وتعتبر درجة الحراره من المتغيرات التي يمكن التحكم فيها في هذه الطريقه للحصول على كفاءه أعلى للفصل . وقد نجحت هذه الطريقه في فصل العديد من المخاليط التي لم يكن فصلها سهلاً بالطرق العادية .