Uploaded by MscTamam Aljbori

الكيمياء التحليلية 2

advertisement
Analytical Chemistry
‫الكيمياء التحليلية‬
‫طرق التعبير عن تراكيز المحاليل‬
Methods for expressing the concentrations of solutions
MS.c: Tamam AL-Jbori
‫طرق التعبير عن تراكيز المحاليل‬
‫‪ -1‬الموالرية‬
‫‪Molarity‬‬
‫)𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔(𝐧‬
‫= 𝑴‬
‫)𝑳(𝑽‬
‫حيث ان ‪-:‬‬
‫‪ : M‬الموالرية‬
‫‪ : V‬الحجم‬
‫)‪ : n (solute‬عددد مدوالا المد ا‬
‫‪ : Wt‬الوزن‬
‫‪ :M.Wt‬الوزن الجزيئي‬
‫𝑡𝑊‬
‫𝑡𝑊‪𝑀.‬‬
‫𝟎𝟎𝟎𝟏‬
‫)𝒍𝒎(𝑽‬
‫×‬
‫=‪n‬‬
‫𝒕𝑾‬
‫=𝑴‬
‫𝒕𝑾 ‪𝑴.‬‬
-:‫مثال‬
‫ غررم مررم المررالب اللررلةة الاتيررة نررا لتررميم مررم‬24.15 ‫ُحضررم محلررول ييانررا لاتررماب البضررة ا ررة‬
‫يسرايي‬AgNO3 ‫ ماالتمكيز الموالري لهذا المحلول ؟ إ ا علمت ان الوزن الجزيئرا لـرـ‬. ‫المحلول‬
‫مول ؟‬/‫ غم‬169.9
A standard solution of silver nitrate was prepared by dissolving 24.15 g of
the pure solid in two liters of the solution. What is the molar concentration
of this solution? If you know that the molecular weight of AgNO3 is 169.9
g/mol?
-: ‫الحل‬
n(solut)
M =
V(L)
𝑊𝑡
24.15
n =
=
= 0.142 𝑚𝑜𝑙
𝑀. 𝑊𝑡
169.9
0.142
𝑀 =
= 0.071 𝑚𝑜𝑙/ 𝐿
2
‫‪ – 2‬المواللية‬
‫مثال‪-:‬‬
‫‪Molality‬‬
‫=المواللية‬
‫عدد موالا الم ا‬
‫كتلة الم ي كغم‬
‫ما التمكيز المواللا لمحلول هيدريكسيد اللوليوم الااتج مم ا ا ة ‪ 4‬غم ماها نا لترميم مرم المراء ؟ علمرا‬
‫ان الوزن الجزيئا لهيدريكسيد اللوليوم هو ‪ 40‬غم‪/‬مول‪ ،‬يان كثانة الماء تسايي (‪1‬غم‪/‬نم‪)3‬؟‬
‫‪What is the molar concentration of a solution of sodium hydroxide resulting from‬‬
‫‪dissolving 4 g of it in two liters of water? Note that the molecular weight of‬‬
‫?)‪sodium hydroxide is 40 g/mol, and the density of water is (1 g/cm3‬‬
‫الحل ‪-:‬‬
‫عدد موالا الم ا‬
‫=المواللية‬
‫كتلة الم ي كغم‬
‫‪Wt‬‬
‫‪4‬‬
‫‪n‬‬
‫‪‬‬
‫‪ 0.1 mol‬‬
‫‪M.Wt‬‬
‫‪40‬‬
‫‪Wt (water) = d × V‬‬
‫𝑔𝐾 ‪× 2 𝐿 = 2‬‬
‫‪ 0.05 mol Kg‬‬
‫𝑔𝐾‬
‫𝐿‬
‫‪=1‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Molality ‬‬
‫‪ – 3‬العيارية‬
‫‪Normality‬‬
‫‪No. of eq.‬‬
‫) ‪V( L‬‬
‫حيث ان ‪-:‬‬
‫‪N‬‬
‫𝑡𝑊‬
‫= 𝑞𝑒 𝑓𝑜 ‪𝑁𝑂.‬‬
‫𝑡𝑊 ‪𝑒𝑞.‬‬
‫‪ : N‬النورمالية او العيارية‬
‫‪ : Wt‬الوزن ‪.‬‬
‫‪ : V‬الحجم ‪.‬‬
‫‪M. Wt‬‬
‫‪‬‬
‫‪eq. Wt ‬‬
‫‪ :eq. Wt‬الوزن المكافئ ‪.‬‬
‫‪ : η‬التكافؤ ‪.‬‬
‫‪ :No. of eq‬عدد المكافئات ‪.‬‬
‫𝒕𝑾‬
‫𝟎𝟎𝟎𝟏‬
‫= 𝑵‬
‫×‬
‫𝒕𝒘 ‪𝒆𝒒.‬‬
‫)𝒍𝒎(𝑽‬
‫الوزن المكافئ‬
‫‪equivalent weight‬‬
‫أ‪ -‬الوزن المكافئ للحامض ‪ -:‬هو وزن الحامض ال ي يحرر غراما ريا واحدا من‬
‫ايون الهيدروجين ( بروتون واحد ) أي انه ‪:‬‬
‫الوزن المكافئ للحامض =‬
‫الوزن الجزيئي للحامض‬
‫عدد راا 𝑯 القابلة لالحالل‬
‫‪M.Wt‬‬
‫‪‬‬
‫‪𝐻3 𝑃𝑂4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪,‬‬
‫‪𝐻2 𝑆𝑂4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪,‬‬
‫𝐻𝑂𝑂𝐶 ‪𝐶𝐻3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪,‬‬
‫‪𝐻𝑁𝑂3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪eq.Wt ‬‬
‫‪,‬‬
‫𝑙𝐶𝐻‬
‫‪1‬‬
‫= 𝑡𝑤 ‪𝑒𝑞.‬‬
‫ب‪ -‬الوزن المكانئ للتاعدب ‪ -:‬هو وزن القاعدة الذي يحرر وزن مكافئ واحد من مجموعة الهيدروكسيل‬
‫( ‪ . ) OH‬او بتعبير آخر واشمل يمكن تعريف الوزن المكافئ للقاعدة بأنه وزن القاعدة الذي يكتسب او‬
‫يتفاعل مع بروتون واحد ‪ .‬أي انه ‪:‬‬
‫الوزن المكافئ للقاعدة =‬
‫‪𝐹𝑒(𝑂𝐻)3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪,‬‬
‫الوزن الجزيئي للقاعدة‬
‫عدد ايوناا الهيدروكسيل القابلة للتاين‬
‫‪Al(OH)3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪,‬‬
‫‪𝐶𝑎(𝑂𝐻)2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪,‬‬
‫𝐻𝑂𝑎𝑁‬
‫= 𝑡𝑤 ‪𝑒𝑞.‬‬
‫‪1‬‬
‫ج‪ -‬الوزن المكانئ لألمالح ‪ -:‬هو وزن الملح الذي يحرر او يكتسب بروتونا واحدا ‪ ،‬او‬
‫وزن الملح الذي يحتوي على وزن من الفلز يمكن ان يتحد او يحل محل وزن مكافئ‬
‫للهيدروجين ‪ .‬أي بتعبير آخر يمثل الوزن الجزيئي للملح مقسوما على عدد ذرات االيون‬
‫الموجب القابل لالستبدال بالهيدروجين‪.‬‬
‫الوزن المكافئ للملح =‬
‫‪𝐶𝑎𝐶𝑂3‬‬
‫‪2‬‬
‫الوزن الجزيئي للملح‬
‫عدد ذرات الفلز × شحنة الفلز‬
‫‪𝐵𝑎𝑆𝑂4‬‬
‫‪,‬‬
‫‪2‬‬
‫‪,‬‬
‫‪𝑁𝑎2 𝐶𝑂3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪,‬‬
‫𝑁𝐶𝐾‬
‫= 𝑡𝑤 ‪𝑒𝑞.‬‬
‫‪1‬‬
‫األيزان المكانئة للعوامل المؤكسدب يالمختزلة ‪-:‬‬
‫يعرف الوزن المكافئ للعامل المؤكسد او المختزل بانه الوزن الذي يكتسب او‬
‫يحرر الكترونا واحدا او الذي يعاني تغيرا بعدد التأكسد مقداره واحد ‪ .‬او بتعبير اخر‬
‫يمثل الوزن الجزيئي للمادة مقسوما على عدد االلكترونات المفقودة او المكتسبة اثناء‬
‫التفاعل ‪ .‬لذلك فهو غير ثابت يعتمد على نوع التفاعل ‪ ،‬مثال تفاعل ‪.KNnO4‬‬
‫‪𝑀𝑛𝑂 4−‬‬
‫‪5‬‬
‫‪𝑀𝑛𝑂 4−‬‬
‫‪3‬‬
‫= 𝑡𝑤 ‪𝑒𝑞.‬‬
‫= 𝑡𝑤 ‪𝑒𝑞.‬‬
‫‪+2‬‬
‫‪Mn + 4H2O‬‬
‫‪MnO2 + 2H2O‬‬
‫‾‪MnO4 ‾ + 8H + 5e‬‬
‫‪+‬‬
‫‾‪MnO4 ‾ + 4H + 3e‬‬
‫‪+‬‬
‫أي انه الوزن المكانئ لتباعالب التأكسد ياالختزال يحسب طةتا للمعاللة اآلتية ‪-:‬‬
‫الوزن المكافئ =‬
‫الوزن الجزيئي للمادة‬
‫عدد االلكتروناا المفقودة او المكتسبة‬
-: ‫مثال‬
) 0.2 N ( ‫ الذي عياريته‬Na2CO3 ‫ مل ) مم محلول كار وناب اللوليوم‬250 ( ‫ما عدل الغماماب المذا ة نا‬
.) Na = 23 , C = 12 , O = 16 ( ‫علما ان األيزان الذرية ها‬
How many grams are dissolved in (250 ml) of a solution of sodium carbonate Na2CO3
whose standard is (0.2 N), knowing that the atomic weights are (Na = 23, C =-:12,
‫الحل‬O = 16).
𝑊𝑡 =
𝑁 ×𝑉 𝑚𝑙 ×𝑒𝑞.𝑊𝑡
1000
𝑒𝑞. 𝑊𝑡(𝑁𝑎2𝐶𝑂3)
𝑀. 𝑊𝑡
=
ɳ
M. Wt (Na 2 CO 3 ) = 2 × 23 + 1 × 12 + 3 × 16 = 106
eq. Wt (Na2CO3) =
106
= 53
2
0.2 × 250 × 53
Wt =
= 2.65 g
1000
‫‪ – 4‬الاسةة المئوية‬
‫‪Percent‬‬
‫أ‪ -‬الاسةة المئوية الوزنية ( ‪)w/w %‬‬
‫حيث ان ‪:‬‬
‫𝑡𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑊 ‪ :‬وزن المذاب ‪.‬‬
‫𝑡𝑛𝑒𝑣𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑊 ‪ :‬وزن المذيب ‪.‬‬
‫𝟎𝟎𝟏‬
‫‪Percent by Weight‬‬
‫×‬
‫𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔 𝒕𝑾‬
‫= ‪𝑾/𝑾 %‬‬
‫𝒕𝒏𝒆𝒗𝒍𝒐𝒔 𝒕𝑾 ‪𝑾𝒕 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕 +‬‬
‫مثال ‪ -:‬احسب النسبة المئوية الوزنية لمحلول ُحضر بإذابة (‪ 5‬غم ) من نترات الفضة في (‪100‬‬
‫مل ) من الماء علما ان كثافة الماء تساوي (‪ 1‬غم‪ /‬سم‪) 3‬؟‬
‫)‪Calculate the percentage by weight of a solution made by dissolving (5 g‬‬
‫‪of silver nitrate in (100 ml) of water, given that the density of water is (1‬‬
‫?)‪g/cm3‬‬
‫الحل ‪-:‬‬
‫وزن المذيب = الكثافة × الحجم‬
‫= ‪ 100 = 100 × 1‬غم وزن المذيب‬
‫‪100‬‬
‫×‬
‫𝑡𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑊‬
‫𝑡𝑛𝑒𝑣𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑊 ‪𝑊𝑡 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡 +‬‬
‫‪100‬‬
‫×‬
‫= ‪𝑊/𝑊 %‬‬
‫‪5‬‬
‫‪5 + 100‬‬
‫‪= 4.761 %‬‬
‫=‬
‫ب ‪ -‬الاسةة المئوية الحجمية ( ‪) V/V %‬‬
‫‪Volume‬‬
‫حيث ان ‪:‬‬
‫𝟎𝟎𝟏 ×‬
‫𝑡𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑉 ‪ :‬حجم المذاب ‪.‬‬
‫𝑡𝑛𝑒𝑣𝑙𝑜𝑠 𝑉 ‪ :‬حجم المذيب ‪.‬‬
‫‪Percent by‬‬
‫𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔‬
‫𝒕𝒏𝒆𝒗𝒍𝒐𝒔‬
‫𝑽‪+‬‬
‫𝑽‬
‫𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔‬
‫𝑽‬
‫= ‪𝑽/𝑽 %‬‬
‫مثال ‪-:‬‬
‫احسب النسبة المئوية الحجمية لمحلول ُحضر بإضافة (‪ 125‬مل ) من الكحول المثيلي الى (‪ 500‬مل)‬
‫من الماء ؟‬
‫‪Calculate the volume percentage of a solution prepared by adding (125 ml) of methyl‬‬
‫?‪alcohol to (500 ml) of water‬‬
‫الحل ‪-:‬‬
‫‪100‬‬
‫𝑡𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑉‬
‫= ‪𝑉/𝑉 %‬‬
‫𝑡𝑛𝑒𝑣𝑙𝑜𝑠 𝑉 ‪𝑉 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡 +‬‬
‫×‬
‫‪100 = 20 %‬‬
‫×‬
‫‪125‬‬
‫‪125 + 500‬‬
‫=‬
‫‪ -5‬الكسم المولا‬
‫حيث ان ‪:‬‬
‫𝑡𝑢𝑙𝑜𝑠 ‪ : X‬الكسر المولي للمذاب ‪.‬‬
‫𝑡𝑛𝑒𝑣𝑙𝑜𝑠‬
‫‪Mole Fraction‬‬
‫𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔‬
‫𝒕𝒏𝒆𝒗𝒍𝒐𝒔‬
‫𝐧‪+‬‬
‫𝐧‬
‫𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔‬
‫𝐧‬
‫=‬
‫𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔‬
‫𝐗‬
‫‪: X‬الكسر المولي للمذيب‬
‫𝑡𝑢𝑙𝑜𝑠 ‪ : n‬عدد موالت المذاب ‪.‬‬
‫𝑡𝑛𝑒𝑣𝑙𝑜𝑠 ‪ : n‬عدد موالت المذيب ‪.‬‬
‫𝒕𝒏𝒆𝒗𝒍𝒐𝒔‬
‫𝒕𝒖𝒍𝒐𝒔‬
‫𝐧‪+‬‬
‫𝐧‬
‫𝒕𝒏𝒆𝒗𝒍𝒐𝒔‬
‫𝐧‬
‫=‬
‫𝒕𝒏𝒆𝒗𝒍𝒐𝒔‬
‫𝐗‬
‫مالحظة ‪ -:‬ان مجموع الكسم المولا للمذاب يالكسم المولا للمذيب يجب ان يسايي ياحدا صحيحا ‪.‬‬
‫) من كلوريد الصوديوم‬5 mol( ‫ احسب الكسر المولي لكلوريد الصوديوم في محلول يحتوي على‬-: ‫مثال‬
‫)؟‬H = 1, O = 16( ‫ علما ان االوزان الذرية‬،‫) من الماء‬1000 g( ‫مذابة في‬
According to the molar fraction of sodium chloride in a solution containing (5
mol) of sodium chloride dissolved in (1000 g) of water, given that the atomic
weights are (H = 1, O = 16)?
: ‫الحل‬


𝐗
𝐗
𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕
n =
𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕
=
=
𝐧
𝐧
𝑊𝑡
𝑀.𝑊𝑡
𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕
=
𝟓
𝟓+𝟓𝟓.𝟓
𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕
+𝐧
𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕
1000
18
= 55.5 mole
= 𝟎.𝟎𝟖𝟐


part per million
) ppm ( ‫ جزء مم مليون‬-6
ppm = mg /L
𝑾𝒕(𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕)
𝒑𝒑𝒎 =
× 106
𝑾𝒕(𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒊𝒐𝒏)
part per billion
) ppb ( ‫ جزء مم ليون‬-7
ppb = μ g /L
𝑾𝒕(𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕)
: ‫حيث ان‬
9
𝒑𝒑𝒃 =
× . 10
‫ وزن المذاب‬: 𝑊𝑡(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡)
𝑾𝒕(𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒊𝒐𝒏)
‫ وزن المحلول‬: 𝑊𝑡(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛)
.
-: ‫مثال‬
‫غم ) من‬1.7×10-4 ( ‫ غم) وجد انها تحوي‬155.3( ‫عينة لمحلول مائي تزن‬
‫الفوسفات ما هو تركيز الفوسفات بالجزء من مليون ؟‬
A sample of an aqueous solution weighing (155.3 g) was
found to contain (1.7 x 10-4 g) of phosphate. What is the
concentration of phosphate in parts per million?
-: ‫الحل‬
𝑊𝑡(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡)
𝑝𝑝𝑚 =
× 106
𝑊𝑡(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛)
1.7 × 10−4
=
× 106
155.3
= 1.1 ppm
‫عض العالياب المهمة نا حسا اب التحليل‬
‫العالية يم الموالرية يالعيارية ‪:‬‬
‫𝑡𝑊‬
‫‪1000‬‬
‫×‬
‫𝑡𝑤 ‪𝑒𝑞.‬‬
‫)𝑙𝑚(𝑉‬
‫‪1000‬‬
‫×‬
‫)𝑙𝑚(𝑉‬
‫حيث ان ‪ ɳ‬تمثل ‪:‬‬
‫عدل راب الهيدريجيم التا لة للتأيم الاسةة للحامض‬
‫عدل مجاميع الهيدريكسيل التا لة للتأيم الاسةة للتاعدب‬
‫𝑡𝑊‬
‫𝑡𝑊 ‪𝑀.‬‬
‫‪ɳ‬‬
‫= 𝑁‬
‫𝑡𝑊‬
‫‪1000‬‬
‫(= 𝑁‬
‫×‬
‫‪)ɳ‬‬
‫𝑡𝑤 ‪𝑀.‬‬
‫𝑙𝑚 𝑉‬
‫عدل االلكتميناب المبتولب اي المكتسةة لتباعالب األكسدب ياالختزال‬
‫التكانؤ لأليون الموجب مضمي ا عدل راته الاسةة لألمالح‬
‫= 𝑁‬
‫‪N = ɳ × M‬‬
‫مثال ‪ -:‬احسب عيارية المركب ‪ Fe(NO3)3‬الذي موالريته تساوي ( ‪ ) 0.2‬؟‬
‫?)‪Calculate the molarity of Fe(NO3)3, which has a molarity of (0.2‬‬
‫الحل ‪:‬‬
‫‪× M‬‬
‫‪× 0.2 = 0.6 N‬‬
‫‪N = ɳ‬‬
‫‪= 3‬‬
‫العالية يم الموالرية ي ‪: ppm‬‬
‫‪ppm = M × M.Wt × 103‬‬
‫العالية يم الموالرية ي الاسةة المئوية ‪:‬‬
‫𝑾‬
‫𝟎𝟎𝟎𝟏 × ‪𝑽 %‬‬
‫𝒕𝑾 ‪𝑴.‬‬
‫=𝑴‬
-: ‫انئلة ياجب‬
‫ ما عيارية المحلول‬. ‫ مل ) من الماء المقطر‬100 ( ‫ في‬NaOH ‫ غم ) من‬80 ( ‫ اُذيب‬/1‫س‬
(Na =23, O = 16, H = 1) ‫الناتج ؟ علما ان االوزان الذرية‬
Dissolve (80 g) of NaOH in (100 ml) of distilled water. What is the
standard of the resulting solution? Note that the atomic weights (Na = 23,
O = 16, H = 1)
) 20 ‫( ج‬
‫ مل ) من محلولها الذي تركيزه‬500 ( ‫الالزمة لتحضير‬AgNO3 ‫ ما عدد غرامات‬/2‫س‬
‫ ؟‬169.9 ‫ يساوي‬AgNO3 ‫) موالري ؟ علما ان الوزن الجزيئي لــ‬0.125(
How many grams of AgNO3 are needed to prepare (500 ml) of its
solution, which has a concentration of (0.125) molar? Note that the
molecular weight of AgNO3 is 169.9?
)10.618 ‫(ج‬
Download