العودة للمسار
الوحدة 2 • الفيزياء
الباب الثاني: التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي وأجهزة القياس
دليلك الشامل للتحليل الكيميائي — وصفي وكمي
🧪 10 درس
⚡ 250 XP إجمالية
🔬 4 مجموعات تحليلية
⏱ ~90 دقيقة
🎯
أهداف التعلم
بعد إتمام هذه الوحدة ستكون قادرًا على:
- ✓ شرح مفهوم التحليل الكيميائي وأنواعه (وصفي / كمي)
- ✓ الكشف عن الأنيونات (الشق الحامضي) بالكواشف المناسبة
- ✓ الكشف عن الكاتيونات (الشق القاعدي) بالكواشف المناسبة
- ✓ إجراء عملية المعايرة وحساب التركيز المجهول
- ✓ تطبيق معادلة المعايرة MₐVₐ/nₐ = M_bV_b/n_b
- ✓ التمييز بين الأدلة الكيميائية واستخداماتها
- ✓ حساب نسبة الماء في الأملاح المتهدوتة
- ✓ تنفيذ التحليل الكتلي بطريقة التطاير والترسيب
- ✓ التمييز بين أملاح متشابهة في كشوفات تحليلية
- ✓ تفسير نتائج التفاعلات بمعادلات كيميائية متزنة
🔬
ما هو التحليل الكيميائي؟
التحليل الكيميائي فرع أساسي من فروع الكيمياء يدرس التركيب الكيميائي للمواد ويُحدد مكوناتها ونسبها. يُستخدم في الطب والزراعة والصناعة وحماية البيئة.
الطب
تشخيص الأمراض بتقدير نسب السكر والبولينا والكوليسترول وتحديد جرعات الدواء
الزراعة
تحليل خواص التربة (حموضة/قاعدية) وتحديد نوع السماد المناسب
الصناعة
التحقق من مطابقة المنتجات للمواصفات القياسية
البيئة
قياس الملوثات في المياه والهواء: CO • SO₂ • NO_x
📖 نوعا التحليل الكيميائي
🔍 التحليل الوصفي (الكيفي): يُحدد نوع المكونات (ما هي المادة؟)
📏 التحليل الكمي: يُحدد نسبة كل مكون (كم كميته؟) — ولا بد من الوصفي أولًا
📏 التحليل الكمي: يُحدد نسبة كل مكون (كم كميته؟) — ولا بد من الوصفي أولًا
⚗️
الكشف عن الأنيونات — المجموعة الأولى (HCl المخفف)
يُضاف حمض الهيدروكلوريك المخفف للملح الصلب. HCl أثبت من أحماض هذه الأنيونات فيطردها على هيئة غازات يُكشف عنها بكواشف خاصة.
CO₃²⁻
الكربونات
🧪 التجربة:يتصاعد CO₂ ← يُعكّر ماء الجير الرائق
⚗️ تأكيدية:راسب أبيض مع MgSO₄ يذوب في HCl
CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O
HCO₃⁻
البيكربونات
🧪 التجربة:يتصاعد CO₂ ← يُعكّر ماء الجير الرائق
⚗️ تأكيدية:راسب أبيض مع MgSO₄ بعد التسخين فقط
مثل الكربونات — لكن لا راسب مع MgSO₄ على البارد
SO₃²⁻
الكبريتيت
🧪 التجربة:يتصاعد SO₂ (رائحة نفاذة) ← يُخضّر ورقة K₂Cr₂O₇ المحمضة
⚗️ تأكيدية:راسب أبيض مع AgNO₃ يسود بالتسخين (Ag₂SO₃)
K₂Cr₂O₇ + SO₂ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ (أخضر)
S²⁻
الكبريتيد
🧪 التجربة:يتصاعد H₂S (رائحة بيض فاسد) ← يُسوّد ورقة أسيتات الرصاص
⚗️ تأكيدية:راسب أسود مع AgNO₃ (Ag₂S)
(CH₃COO)₂Pb + H₂S → PbS↓ (أسود) + CH₃COOH
S₂O₃²⁻
الثيوكبريتات
🧪 التجربة:يتصاعد SO₂ + راسب كبريت أصفر
⚗️ تأكيدية:يُزيل لون اليود البني
Na₂S₂O₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + SO₂ + S↓
NO₂⁻
النيتريت
🧪 التجربة:يتصاعد NO عديم اللون ← يتحول عند الفوهة إلى NO₂ بني
⚗️ تأكيدية:يزول لون KMnO₄ المحمضة (أكسدة)
2NO + O₂ → 2NO₂ (بني محمر)
🧫
الكشف عن الأنيونات — المجموعة الثانية (H₂SO₄ المركز)
يُضاف حمض الكبريتيك المركز للملح الصلب ثم يُسخَّن. H₂SO₄ المركز أثبت يطرد أحماض هذه الأنيونات: Cl⁻ • Br⁻ • I⁻ • NO₃⁻
| الأنيون | الغاز/المنتج | الكشف عنه | الكاشف التأكيدي (AgNO₃) |
|---|---|---|---|
| Cl⁻ | HCl (أبيض نفاذ) | دخان أبيض مع NH₃ | راسب أبيض AgCl — يذوب في NH₄OH — يُعكّر بالضوء البنفسجي |
| Br⁻ | HBr (أصفر بني) | بخار بني مع ورقة النشا | راسب أبيض مصفر AgBr — يذوب ببطء في NH₄OH |
| I⁻ | I₂ (بنفسجي) + HI + SO₂ | أبخرة بنفسجية + يُزرّق ورق النشا | راسب أصفر AgI — لا يذوب في NH₄OH |
| NO₃⁻ | NO₂ (بني محمر) | أبخرة بنية تزداد مع نشارة النحاس | اختبار الحلقة البنية: FeSO₄ + H₂SO₄ → FeSO₄·NO (بني) |
اختبار الحلقة البنية للنترات
$$\text{FeSO}_4 + \text{NO} \longrightarrow [\text{FeSO}_4 \cdot \text{NO}] \quad \text{(مركب الحلقة البنية)}$$
ترتيب ذوبان رواسب الفضة في NH₄OH:
AgCl (يذوب بسهولة) > AgBr (يذوب ببطء) > AgI (لا يذوب) > Ag₂S (لا يذوب مطلقًا)
AgCl (يذوب بسهولة) > AgBr (يذوب ببطء) > AgI (لا يذوب) > Ag₂S (لا يذوب مطلقًا)
🧲
الكشف عن الأنيونات — المجموعة الثالثة (BaCl₂)
لا تتفاعل هذه الأنيونات مع HCl أو H₂SO₄ المركز، لكنها تُكوّن رواسب مع كلوريد الباريوم BaCl₂.
| الأنيون | مع BaCl₂ | مع AgNO₃ | ملاحظة |
|---|---|---|---|
| PO₄³⁻ (فوسفات) | راسب أبيض Ba₃(PO₄)₂ يذوب في HCl المخفف | راسب أصفر Ag₃PO₄ يذوب في NH₄OH وHNO₃ | — |
| SO₄²⁻ (كبريتات) | راسب أبيض BaSO₄ لا يذوب في الأحماض | لا راسب | عدم الذوبان في الأحماض = دليل التأكيد القاطع |
🔭
الكشف عن الكاتيونات (الشق القاعدي)
المجموعة التحليلية الثانية — كاشف: H₂S في وسط حامضي
Cu²⁺ (النحاس II): راسب أسود CuS مع H₂S. يذوب في HNO₃ الساخن.
$$\text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{S} \longrightarrow \text{CuS}{\downarrow} \text{(أسود)} + \text{H}_2\text{SO}_4$$
المجموعة التحليلية الثالثة — كاشف: NH₄OH (هيدروكسيد الأمونيوم)
| الكاتيون | راسب مع NH₄OH | مع NaOH | صفة مميزة |
|---|---|---|---|
| Al³⁺ الألومنيوم | أبيض جيلاتيني Al(OH)₃ | يذوب في وفرة NaOH → NaAlO₂ (ألومينات) | يذوب في الأحماض والقلويات القوية (مادة أمفوتيرية) |
| Fe²⁺ الحديد II | أبيض → أبيض مخضر بالهواء | راسب أبيض مخضر Fe(OH)₂ | يتحول بالهواء إلى Fe(OH)₃ البني (مؤكسد بـ O₂) |
| Fe³⁺ الحديد III | بني محمر جيلاتيني Fe(OH)₃ | راسب بني محمر Fe(OH)₃ | لا يذوب في وفرة القلوي — دليل تمييزه عن Al³⁺ |
الكشف عن Fe³⁺ بـ NaOH
$$\text{FeCl}_3 + 3\text{NaOH} \longrightarrow 3\text{NaCl} + \text{Fe(OH)}_3{\downarrow} \text{(بني محمر)}$$
المجموعة التحليلية الخامسة — كاشف: (NH₄)₂CO₃ (كربونات الأمونيوم)
Ca²⁺ (الكالسيوم): راسب أبيض CaCO₃ مع (NH₄)₂CO₃. يذوب في HCl المخفف. اختبار اللهب: لون أحمر طوبي مميز.
$$\text{CaCl}_2 + (\text{NH}_4)_2\text{CO}_3 \longrightarrow \text{CaCO}_3{\downarrow} + 2\text{NH}_4\text{Cl}$$
📐
التحليل الكمي الحجمي — المعايرة
المعايرة: إضافة محلول قياسي معلوم التركيز تدريجيًا لمحلول مجهول التركيز حتى نقطة النهاية (تغير لون الدليل).
⚖️ معادلة المعايرة الذهبية
$$\frac{M_a \times V_a}{n_a} = \frac{M_b \times V_b}{n_b}$$
معنى الرموز
| Mₐ | تركيز الحمض (mol/L) |
| Vₐ | حجم الحمض (mL) |
| nₐ | عدد مولات الحمض في المعادلة المتزنة |
| M_b | تركيز القاعدة (mol/L) |
| V_b | حجم القاعدة (mL) |
| n_b | عدد مولات القاعدة في المعادلة المتزنة |
الأدلة الكيميائية المستخدمة في المعايرة
| الدليل | اللون في الحامضي | اللون في القاعدي | أفضل استخدام |
|---|---|---|---|
| الميثيل البرتقالي | أحمر | أصفر | حمض قوي ← قاعدة ضعيفة |
| الفينولفتالين | عديم اللون | أحمر/وردي | حمض ضعيف ← قاعدة قوية |
| عباد الشمس | أحمر | أزرق | تعادلات عامة |
| أزرق بروموثيمول | أصفر | أزرق | حمض قوي ← قاعدة قوية |
📝 مثال محلول (1)
المسألة: عَيِّن تركيز Ca(OH)₂ إذا استهلك 20 mL منه لتعادل 25 mL من HCl بتركيز 0.5 mol/L
الحل:
التفاعل: 2HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2H₂O
nₐ = 2، n_b = 1
الحل:
التفاعل: 2HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2H₂O
nₐ = 2، n_b = 1
$$\frac{0.5 \times 25}{2} = \frac{M_b \times 20}{1} \quad \Rightarrow \quad M_b = \frac{12.5}{20} = 0.3125 \text{ mol/L}$$
📝 مثال محلول (2)
المسألة: مخلوط 0.1 g من NaOH + NaCl. استهلك في معايرته 10 mL من HCl (0.1 mol/L). احسب نسبة NaOH.
الحل:
مول HCl = (0.1 × 10) / 1000 = 0.001 mol = مول NaOH
كتلة NaOH = 0.001 × 40 = 0.04 g
النسبة % = (0.04 / 0.1) × 100 = 40%
الحل:
مول HCl = (0.1 × 10) / 1000 = 0.001 mol = مول NaOH
كتلة NaOH = 0.001 × 40 = 0.04 g
النسبة % = (0.04 / 0.1) × 100 = 40%
⚖️
التحليل الكمي الكتلي
يعتمد على فصل المكون المراد تقديره ثم قياس كتلته. طريقتان رئيسيتان:
طريقة التطاير
تطاير المكون بالتسخين ثم قياس النقص في الكتلة. مثال: تحديد ماء التبلر في BaCl₂·xH₂O
طريقة الترسيب
ترسيب المكون كمركب نقي شحيح الذوبان، ترشيحه وحرقه، ثم وزنه. مثال: ترسيب Ba²⁺ كـ BaSO₄
📝 مثال: ماء التبلر في BaCl₂·xH₂O
كتلة العينة = 2.6903 g ، كتلة بعد التسخين = 2.2923 g
كتلة الماء = 0.3980 g ← نسبة الماء = (0.398/2.6903) × 100 = 14.79%
كتلة BaCl₂ المولية = 208 g/mol → ترتبط مع 36.1 g ماء → عدد مولات الماء = 36.1/18 ≈ 2
الصيغة الجزيئية: BaCl₂·2H₂O
كتلة الماء = 0.3980 g ← نسبة الماء = (0.398/2.6903) × 100 = 14.79%
كتلة BaCl₂ المولية = 208 g/mol → ترتبط مع 36.1 g ماء → عدد مولات الماء = 36.1/18 ≈ 2
الصيغة الجزيئية: BaCl₂·2H₂O
📝 مثال: ترسيب كبريتات الباريوم
BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl
208 g BaCl₂ → 233 g BaSO₄
كتلة الراسب = 2 g ← كتلة BaCl₂ = (2 × 208) / 233 = 1.785 g
208 g BaCl₂ → 233 g BaSO₄
كتلة الراسب = 2 g ← كتلة BaCl₂ = (2 × 208) / 233 = 1.785 g
🎯
التمييز بين الأملاح المتشابهة
| الزوج | الكاشف المميِّز | نتيجة الأول | نتيجة الثاني |
|---|---|---|---|
| كربونات ← بيكربونات | MgSO₄ | راسب أبيض على البارد | راسب أبيض بعد التسخين فقط |
| كبريتيت ← كبريتات | HCl مخفف | SO₂ (رائحة نفاذة) | لا غاز |
| كبريتات ← فوسفات | BaCl₂ ثم HCl | لا يذوب الراسب | يذوب الراسب |
| Fe²⁺ ← Fe³⁺ | NaOH | أبيض مخضر | بني محمر |
| Al³⁺ ← Fe³⁺ | NaOH بوفرة | يذوب (NaAlO₂) | لا يذوب |
| Cl⁻ ← Br⁻ ← I⁻ | AgNO₃ ثم NH₄OH | يذوب بسهولة | يذوب ببطء / لا يذوب |
📋
خريطة الدروس
١- اكتشاف أورستد والمجال المغناطيسي للسلك
ابدأ →
٢- المجال المغناطيسي لملف دائري
ابدأ →
٣- المجال المغناطيسي للملف اللولبي (السولينويد)
ابدأ →
٤- القوة المغناطيسية على سلك يمر به تيار
ابدأ →
٥- القوة بين سلكين متوازيين وعزم الملف
ابدأ →
٦- الجلفانومتر ذو الملف المتحرك
ابدأ →
٧- تحويل الجلفانومتر إلى أميتر
ابدأ →
٨- الفولتميتر والأوميتر
ابدأ →
٩- المتر المتعدد وتطبيقات القياس
ابدأ →
🏆 مراجعة شاملة للفصل الثاني
ابدأ →
💡 ملخص سريع — النقاط الأهم
- 🔹 CO₃²⁻ و HCO₃⁻ كلاهما يعطي CO₂ — لكن الكربونات تعطي راسب مع MgSO₄ على البارد
- 🔹 SO₄²⁻ — الكاشف الأمثل هو BaCl₂ (راسب أبيض لا يذوب في الأحماض)
- 🔹 AgI (أصفر) > AgBr (أبيض مصفر) > AgCl (أبيض) في الترتيب التصاعدي للذوبان بـ NH₄OH
- 🔹 الحلقة البنية = FeSO₄·NO — اختبار النترات الحصري
- 🔹 Al(OH)₃ يذوب في وفرة NaOH (أمفوتيري) — Fe(OH)₃ لا يذوب
- 🔹 معادلة المعايرة: MₐVₐ/nₐ = M_bV_b/n_b — احفظها!
