الكيمياء11 فصل أول

1 - الفكرةُ الرئيسة: أوضِّحُ المقصودَ بكلٍّ من:

♦ الارتفاع في درجة الغليان: الفرق بين درجة غليان المذيب النقي والمحلول.

♦ الانخفاض في درجة التجمّد: الفرق بين درجة تجمد المحلول ودرجة تجمد المذيب النقي.

♦ الانخفاض في الضغط البخاريّ: انخفاض الضغط البخاري لمذيب نقي متطاير بإذابة مادة غير متطايرة فيه.

2 - أحسُبُ درجةَ غليان المحلول الناتج من إذابة 3.33g من CaCl₂ في 600g منَ الماء النقيّ.علمًا أنّ الكتلة الموليّة للمُذاب ( Mr = 111 g/mol ) وثابتَ الارتفاع في درجة غليان الماء 0.52 C°.Kg/mol

الحل: 

1- حساب عدد مولات المذاب:

$\mathbf{n}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{Mr}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{3}\mathbf{.}\mathbf{33}\mathbf{ }\mathbf{g}}{\mathbf{111}\mathbf{ }\mathbf{g}\mathbf{/}\mathbf{mol}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{03}\mathbf{ }\mathbf{mol}$

2- حساب التركيز المولالي للمحلول :

$\mathbf{m}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{n}}{\mathbf{m}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{03}\mathbf{ }\mathbf{mol}}{\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{6}\mathbf{ }\mathbf{Kg}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{05}\mathbf{ }\mathbf{mol}\mathbf{/}\mathbf{Kg}$

3- حساب الارتفاع في درجة الغليان :

$\mathbf{∆}{\mathbf{T}}_{\mathbf{b}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }{\mathbf{K}}_{\mathbf{b}}\mathbf{ }\mathbf{\times }\mathbf{ }\mathbf{m}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{52}\mathbf{ }\mathbf{\times }\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{05}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{03}\mathbf{ }$

4- درجة غليان المحلول:

$\mathbf{∆}\mathbf{T}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{100}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{03}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{100}\mathbf{.}\mathbf{03}\mathbf{ }\mathbf{°}\mathbf{C}$

3 - أُفَسِّر:
أ . الضغطُ البخاريّ للمحلول أقلُّ منه للمُذيب النقي.

الإجابة: انخفاضُ الضغط البخاريّ للمحلول يزدادُ بزيادة تركيز المحلول، ويمكنُ تفسيرُ ذلك بأنّه عند إذابة مادّة غيرِ مُتَطايرة، مثل السُّكّر في الماء، فإنّ جُزيئاتِ المُذاب سوف تحتلُّ جزءًا من سطح الماء (المُذيب)، فيقلُّ عددُ جُزيئات الماء عند السطح ويقلُّ تبخُّرُها، إضافةً إلى نُشوءِ تجاذبٍ بين بعض جُسيمات المُذيب وَجُسيمات المُذاب وهذا أيضًا يُقَلِّلُ عددَ جُسيمات المُذيب، التي يمكنُها أن تفلتَ منَ السطح لتتحوَّلَ إلى الحالة الغازيّة، مقارنةً بعدد جُسيمات المُذيب النقيِّ المتبخّرة، ونتيجةً لذلك يقلُّ الضغط البخاريُّ للمحلول عنه للمُذيب النقيّ. وكلّما ازداد عددُ جُسيمات المُذاب في حجم معيّن منَ المحلول يزدادُ تركيزُهُ ويقلُّ ضغطُهُ البخاريّ؛ لذلك فالمحلولُ المُرَكَّزُ أقلُّ ضغطًا بخاريًّا منَ المحلول المُخَفَّف، في حين أنّ الضغط البخاريَّ للمُذيب النقيِّ أعلى من كليهما. وعليه، فإنّ الانخفاضَ في الضغط البخاريّ يعتمدُ على عدد جُسيمات المُذاب في المحلول.

ب. درجةُ غليان المحلول أعلى منها للمُذيب النقيّ.

الإجابة: يمكن تفسيرُ ذلك بأنّ إضافة كميّة منَ السُّكّر(المُذاب) ستجعلُ عددًا من جُزيئاته تحتلُّ جزءًا من مِساحة سطح الماء (المُذيب)؛ ممّا يُقَلِّلُ من جُسيمات الماء على السطح، إضافةً إلى نُشوءِ تجاذبٍ بين بعض جُسيمات الماء وَجُسيمات السُّكّر، وهذا أيضًا يُقَلِّلُ من عدد جُسيمات الماء التي يمكنُها أن تفلتَ منَ السطح لتتحوَّلَ إلى الحالة الغازيّة، وبهذا سوف يقلُّ الضغطُ البخاريُّ للمحلول، وعند وصول المُذيبِ إلى درجة الغليان يكونُ الضغطُ البخاريُّ أقلَّ منَ الضغط الجويّ؛ ممّا يتطلّبُ زيادةَ درجة الحرارة.

4 - أحسُبُ مقدارَ الانخفاض في درجة التجمّد لمحلول حُضِّرَ بإذابة 2mol من مادّة غير متأينة في 250g منَ الإيثانول. علمًا أنّ ثابتَ الانخفاض في درجة تجمّد الإيثانول 1.99C.Kg/mol

حل: 

1- حساب التركيز المولالي:

$\mathbf{m}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{n}}{\mathbf{m}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{2}\mathbf{ }\mathbf{mol}}{\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{250}\mathbf{ }\mathbf{Kg}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{8}\mathbf{ }\mathbf{Molal}$

2- حساب الانخفاض في درجة التجمد:

$\mathbf{∆}{\mathbf{K}}_{\mathbf{f}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }{\mathbf{K}}_{\mathbf{f}}\mathbf{ }\mathbf{\times }\mathbf{ }\mathbf{m}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{99}\mathbf{ }\mathbf{\times }\mathbf{ }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{8}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{6}\mathbf{ }$

5 - أميِّزُ بين ثابتِ الارتفاع في درجة الغليان وثابتِ الانخفاض في درجة التجمّد.

الإجابة: 

ثابت الارتفاع K_b : مقدار الارتفاع في درجة غليان المذيب عند إذابة 1mol من المذاب في 1Kg من المذيب النقي، وتعتمد قيمته على طبيعة المذيب.

ثابت الانخفاض K_f : مقدار الانخفاض في درجة تجمد المذيب عند إذابة 1mol من المذاب في 1Kg من المذيب النقي. وتعتمد قيمته على طبيعة المذيب.

 

6 - استنتج منَ الشكل الآتي المنحنى الذي يمثِّلُ كُلًّ من:
الماء النقيّ، محلول مادّة غير متأيِّنة وغير مُتَطايرة، محلول مادّة متأيِّنة وغير مُتَطايرة.

أ) الماء النقي
ب) محلول مادة غير متأينة وغير متطايرة
ج) محلول مادة متأينة وغير متطايرة