المادة المحددة للتفاعل - الكيمياء2-1 - ثاني ثانوي

1-5 رابط الدرس الرقمي الأهداف المادة المحددة للتفاعل تحدد المادة المحددة للتفاعل في معادلة كيميائية. تعرف المادة الفائضة، وتحسب www.ien.edu.sa Limiting Reactants الفكرة الرئيسة يتوقف التفاعل الكيميائي عندما تُستنفد أي من المواد المتفاعلة كمية المتبقي منها عند انتهاء التفاعل. ) تحسب كتلة الناتج عندما تُعطى كتلًا لأكثر من مادة متفاعلة. مراجعة المفردات تماما. الربط مع الحياة إذا كان عدد الطلاب الراغبين في الجلوس أكبر من عدد المقاعد فإن عددًا من الطلاب سيبقى واقفًا. وهذا الموقف يشبه المواد المتفاعلة؛ إذ لا تشترك المواد الفائضة في التفاعل. لماذا تتوقف التفاعلات؟ Why do reactions stop? الكتلة المولية : كتلة مول واحد من نادرًا ما توجد المواد المتفاعلة في الطبيعة بالنسب التي تحددها معادلة التفاعل الموزونة. أي مادة بالجرام. المفردات الجديدة المادة المحددة للتفاعل المواد الفائضة استنفاد وعادة ما تكون واحدة أو أكثر من المواد فائضة. ويستمر التفاعل إلى أن يتم إحدى المواد أو جميعها . وينطبق هذا المبدأ على التفاعلات في المختبر ؛ إذ تكون إحدى المواد أو أكثر فائضة، في حين تكون مادة واحدة محددة للتفاعل. لذا فإن كمية المواد الناتجة تعتمد على كمية المادة المحددة للتفاعل. المواد المحددة للتفاعل والمواد الفائضة بالرجوع إلى التجربة الاستهلالية صفحة 11؛ وعند إضافة المزيد من كبريتيد الصوديوم الهيدروجيني إلى المحلول الشفاف الذي تكوّن لم يُلاحظ أي تغيّر ؛ وذلك لعدم وجود بر منجنات بوتاسيوم للتفاعل معه. لذا فإن برمنجنات البوتاسيوم مادة محددة للتفاعل والمادة المحددة للتفاعل هي المادة التي تستهلك كليًا في التفاعل وتحدد كمية المادة الناتجة. لذلك تبقى كميات من المواد المتفاعلة الأخرى بعد توقف التفاعل بدون استهلاك. وتُسمى هذه المواد المتبقية المواد الفائضة. ولمساعدتك على فهم المواد المحددة للتفاعل والفائضة انظر الشكل 11-1. يمكننا بناءً على المواد المتوافرة تكوين أربع مجموعات تتألف من كماشة ومطرقة ومفكين . وقد حُدّد عدد المجموعات بناءً على عدد المطارق لذا تبقى الكماشات والمفكات فائضة. الشكل -11-1- يجب أن تحتوي كل مجموعة على مطرقة ، لذا يمكن تشكيل أربع مجموعات. فسركم مطرقة يتطلب إكمال المجموعة الخامسة؟ OOOO TITT AINT AIT AIT ANT الأدوات المتوافرة مجموعات الأدوات مجموعة 1 مجموعة 2 مجموعة 3 مجموعة 4 أدوات فائضة 37 وافي Ministry of Education 2024-1446

3 molecules N, (6 atoms N) قبل التفاعل + 3 molecules H₂ (6 atoms H) 2 molecules NH3 (2 atoms N, 6 atoms H) بعد التفاعل + 2 molecules N₂ (4 atoms N) الشكل 12-1 إذا أمعنت النظر في الذرات الموجودة قبل التفاعل وبعده فستجد أن بعض جزيئات النيتروجين لم تتغير. وتسمى هذه الجزيئات المادة الفائضة. المطويات أدخل معلومات من هذا القسم في مطويتك. تعرُّف المادة المحددة للتفاعل بنيت الحسابات التي أجريتها في الأمثلة السابقة على وجود المواد المتفاعلة بالنسبة التي تحددها معادلة التفاعل الموزونة. وعندما لا تكون الحالة على هذا النحو فإن عليك معرفة المادة المحددة للتفاعل أولاً. فلننظر إلى التفاعل في الشكل -12-1 الذي يصف تفاعل ثلاثة جزيئات من النيتروجين N2 مع ثلاثة جزيئات من الهيدروجين H2 لتكوين غاز الأمونيا NH؛ إذ تتحلل جزيئات النيتروجين والهيدروجين في بداية التفاعل إلى ذرات منفصلة تتفاعل معا لتكوين جزيئات الأمونيا ، كما هو الحال في مثال الأدوات في الشكل 11-1. ما عدد جزيئات الأمونيا المتكوّنة؟ يمكن تكوين جزيئين من الأمونيا، وذلك بسبب وجود ستة ذرات هيدروجين، ترتبط كل ثلاث منها مع ذرة نيتروجين. ولذا يعد الشكل 13-1 يكون المطاط الهيدروجين مادة محددة للتفاعل، في حين يُعد النيتروجين مــادة فائضة. لذا من الطبيعي لينا ولزجا، لذا يعالج الضروري معرفة المادة المحددة للتفاعل والمادة الفائضة؛ لأنّ كمية المادة الناتجة بالفلكنة ليصبح أكثر صلابة. ترتبط الجزيئات في أثناء عملية الفلكنة تعتمد على ذلك. معا مكونة مادة ناعمة صلبة ک ماذا قرأت توسع ما عدد جزيئات الهيدروجين التي تلزم للتفاعل مع قليلة اللزوجة. لذا تجعل الفلكنة من المطاط الطبيعي مادة مثالية لصناعة بعض الأدوات، ومنها العجلة الظاهرة في الصورة. جزيئات النيتروجين الفائضة في الشكل 12-1 حساب الناتج بناءً على المادة المحددة للتفاعل Calculating the Product when a Reactant is Limiting كيف يمكنك حساب كمية الناتج عندما تكون إحدى المواد محددة للتفاعل؟ لنأخذ مثالا على ذلك مركب ثنائي كلوريد ثنائي الكبريت الذي يستخدم في صناعة جلفنة المطاط. يظهر الشكل 13-1 كيف تجعل الفلكنةُ المطاط صالحًا للاستعمالات الكثيرة، حيث يُحضّر هذا المركب بتفاعل مصهور الكبريت مع غاز الكلور حسب المعادلة: > 4S2Cl2(1) →> S80 + 4Cl2(g) مــــا مقدار ثنائي كلوريد ثنائي الكبريت الناتج عن تفاعل g 200.0 من مصهور الكبريت مع 100.08 من غاز الكلور؟ حساب المادة المحددة للتفاعل لقد أعطيت كتلتي المادتين المتفاعلتين، لذا عليك أن تحدد أولاً أيهما المادة المحددة للتفاعل ؛ لأن التفاعل سيتوقف عندما تستهلك هذه المادة تمامًا. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 38

مولات المواد المتفاعلة يتطلب تعرّف المادة المحددة للتفاعل إيجاد عدد مولات كل مادة متفاعلة؛ وذلك بتحويل كتل المواد إلى مولات. ويمكنك تحويل كتلة كل من الكلور والكبريت إلى مولات، بضرب كتلة كل مادة في عامل تحويل يساوي معكوس الكتلة المولية لكل منها. 1 mol Cl, 100.0 gel₂ x = 1.410 mol Cl₂ 70.91 gel₂ 2 1 mol Sa 0.7797 mol Sa 200.0 g 88 x 256.5 g 88 = مهن في الكيمياء الصيدلي إن معرفة تركيب الدواء، وكيفية استعماله، والمضاعفات الضارة المحتملة من استعماله تجعل الصيدلي قادرًا على نصح المريض استعمال نسب المولات تتطلب الخطوة الآتية معرفة النسبة المولية الصحيحة التي تربط بين وإرشاده. كما يقوم الصيدلي بمزج المادتين كما أعطيت في المعادلة الموزونة. تبين معاملات المعادلة الموزونة وجود mol 4 المواد الكيميائية لصناعة المساحيق من Cle لكل 1mol من S، أي أن النسبة بينهما .(4:1) . ويتطلب تحديد النسب الصحيحة والأقراص، والدهون والمحاليل. المقارنة بين النسبة (4:1) ونسب المولات الفعلية للمواد المتفاعلة. ولإجراء ذلك نقسم عدد مولات الكلور الفعلية على مولات الكبريت الفعلية أيضًا. 1.808 mol Cl₂ 1 mol Sa = 1.410 mol Cl₂ 0.7797 mol S8 المفردات الاستعمال العلمي والاستعمال تظهر الحسابات أن النسبة هي : mol 1.808 من Cle لكل 1mol من S بدلاً من mol 4 من Cle كما تظهر المعادلة. ولذلك يكون الكلور هو المادة المحددة للتفاعل. الشائع. الناتج حساب كمية الناتج المتكوّن يمكنك بعد حساب مولات المادة المحددة للتفاعل أن تحسب مولات المادة الناتجة عن طريق ضرب مولات المادة المحددة للتفاعل (1.410mol) في نسبة الاستعمال العلمي: مادة جديدة مولات ثنائي كلوريد ثنائي الكبريت، ثم تحويل مولات SCL إلى جرامات، وذلك بضرب تتكون في أثناء التفاعل الكيميائي. عدد المولات في كتلتها المولية كما هو مبين أدناه: كان الناتج الوحيد عن التفاعل غازًا عديم اللون. 1.410 moletz x 4 mol S,Cl2 4 mol Cl₂ X 135.0 g S₂Cl₂ 1 mol S₂Cl₂ = 190.4 g S2Cl2 وهذا يعني تكوّن 190.48 من SC2 عند تفاعل mol 1.410 من Cl مع كمية فائضة من S. المادة الفائضة بعد أن حددت المادة المحددة للتفاعل وكمية الناتج المتكوّن قد ترغب في معرفة ما حدث للمادة الفائضة، والكمية التي تفاعلت من الكبريت؟ المولات المتفاعلة عليك تحويل المولات إلى كتلة لمعرفة كتلة الكبريت التي تلزم لتتفاعل تمامًا مع mol 1.410 من Cle ، لذا ابدأ أولاً حساب مولات الكبريت بضرب مولات الكلور بالنسبة المولية لـ Sa / C2 = 1 mol Sa 0.3525 mol S8 4 mol Clz 1.410 mol Cl x الكتلة المتفاعلة لحساب كتلة الكبريت تضرب mol S 0.3525 في الكتلة المولية لـ S 0.3525 mol Sa X 256.52 g Sg 1 mol Sa = 90.423 g Sa 8 8 الكمية الفائضة يمكن حساب الكمية المتبقية بعد التفاعل من S بطرح كتلة المادة المتفاعلة من كتلة المادة الكلية على النحو الآتي: الكمية الفائضة = كتلة المادة - الكمية التي تفاعلت الاستعمال الشائع: شيء ينتج عند قسمة عددين أحدهما على الآخر 39 واحات عليم Ministry of Education 2024-1446 - 200.0 g S. – 90.423 g Sg = 109.57 g SÅ

مثال 10-1 المادة المحددة للتفاعل يتفاعل الفوسفور الصلب الأبيض مع الأكسجين لتكوين مركب صلب يُسمّى عاشر أكسيد رابع الفوسفور 10,P، ويطلق على هذا المركب أحيانًا اسم خامس أكسيد ثنائي الفوسفور؛ لأن صيغته الأولية هي P2O5. a. احسب كتلة P10 الناتجة عن تفاعل 25.0g من الفوسفور مع 50.08 من الأكسجين. b. ما مقدار المادة الفائضة بعد انتهاء التفاعل؟ تحليل المسألة بما أن لديك كتلتي المادتين المتفاعلتين لذا يمكنك تعرّف المادة المحددة للتفاعل، ثم حساب كتلة الناتج . ويمكن معرفة عدد مولات المادة الفائضة بناءً على معرفة مولات المادة المحددة للتفاعل، وحساب عدد مولات المادة الفائضة التي تفاعلت وتحويلها إلى كتلة، ثم طرح هذه الكتلة من الكتلة المتوافرة قبل بدء التفاعل. المعلوم كتلة الفوسفور = g 25.0 كتلة الأكسجين = g 50.0 2 حساب المطلوب حساب المادة المحددة للتفاعل اكتب المعادلة الموزونة، وحدد المعطيات والمطلوب المطلوب كتلة عاشر أكسيد رابع الفوسفور = P4010 g كتلة المادة الفائضة = g؟ 50.0 g 25.0 g ? g P4O10(s) 502(g) Pa(s) + احسب عدد مولات المواد المتفاعلة بضرب كتلة كل منها في عامل التحويل الذي يربط عدد المولات مع الكتلة معكوس الكتلة المولية لكل منها. احسب مولات P احسب مولات 02 احسب النسبة المولية الفعلية لمولات PO2 احسب نسبة مولات 2 إلى مولات P حدد النسبة المولية للمواد المتفاعلة النسبة المولية 5 mol 02 mol P4 = 25.0 g P4 × 1 mol P4 123.9 gP4 0.202 mol P4 50.0 go2 × 1 mol 02 32.00 02- = 1.56 mol 02 4 1.56 mol 02 0.202 mol P4 7.72 mol 02 = 1 mol Pa من المعادلة الموزونة من P4010، وبما أنه يتوافر mol 7.72 من الأكسجين، في حين أن التفاعل يحتاج إلى mol من الأكسجين لتتفاعل مع 1mol من 10 فالأكسجين هو المادة الفائضة، ويكون هو المادة المحددة للتفاعل . لذا تستعمل مولات الحساب مولات P4010 الناتجة. P4O10 P4 4 اضرب عدد مولات P في النسبة المولية 2010 4 احسب مولات 10 الناتجة. 0.202 mol P4x 1 mol P4010 1 mol P4 = 0.202 mol P4010 40 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

ولحساب كتلة P4010 نضرب مولات P4010 في عامل التحويل الذي يربط الكتلة بالمولات. احسب كتلة 410 الناتجة. 283.9 g P4O10 0.202 mol P4010 X = 57.3 g P4010 1 mol P4010 وبما أن 0 هو المادة الفائضة فإن جزءًا منه فقط يتفاعل . لذا استخدم المادة المحددة للتفاعل P لحساب عدد مولات O2 الداخل في التفاعل وكتلته. اضرب عدد مولات المادة المحددة للتفاعل في النسبة المولية لتحديد مولات المادة الفائضة التي تفاعلت والتي بقيت. حوّل مولات الداخلة في التفاعل إلى كتلة. اضرب عدد مولات 02 في الكتلة المولية. احسب كمية 0 الفائضة. 32.3 g 02 - 50.0 g O2 = 17.7 g 02 0.202 mol P4 × 5 mol 02 1 mol P = 1.01 mol 02 1.0 mol 02 × 32.0g 02 1 mol 02 = 32.3 g O2 و تقويم الإجابة أعطيت جميع القيم بثلاث أرقام معنوية، وكذلك أعطيت قيمة PO10 . وينطبق ذلك على جميع الحسابات والأرقام الداخلة في المسألة. حسبت كتلة الأكسجين الفائضة (177) بطرح رقمين في كل منهما منزلة عشرية واحدة. لذا فإن الكتلة الفائضة من الأكسجين صحيحة؛ لأنها تحتوي على منزلة عشرية واحدة. مسائل تدريبية 51. يتفاعل الصوديوم مع أكسيد الحديد (III) وفق المعادلة الكيميائية: 3Na2O(s) + 2Fe(s) 6Na(s) + Fe2O3(s) → إذا تفاعل g 100 من Na مع g 100.0 من Fe2O3 ، فاحسب كلًا مما يأتي: a. المادة المحددة للتفاعل. b. المادة الفائضة. . كتلة الحديد الناتجة. .d. كتلة المادة الفائضة المتبقية بعد انتهاء التفاعل. 52. تحفيز يستعمل تفاعل البناء الضوئي في النباتات ثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج السكر CH2O6، وغاز الأكسجين. فإذا توافر لنبتة ما g 88.0 من ثاني أكسيد الكربون، و 64.0g من الماء للقيام بعملية البناء الضوئي: .a. فاكتب معادلة التفاعل الموزونة. .b .. وحدد المادة المحددة للتفاعل C. وحدد المادة الفائضة. d . واحسب كتلة المادة الفائضة. e. واحسب كتلة السكر الناتج. 41 وارفت عليم Ministry of Education 2024-1446

الشكل 14-1 عندما لا يتوافر الأكسجين بكميات كافية يشتعل لهب بنزن بلهب أصفر مليء بالسناج، كما يظهر الشكل الأيمن. أما إذا توافرت كميات كافية فيشتعل موقد بنزن بلهب أزرق شديد الحرارة، خال من السناج كما في الشكل الأيسر. تجربة عملية ملاحظة المادة المحددة للتفاعل لماذا نستخدم فائضًا من مادة متفاعلة؟ يتوقف كثير من التفاعلات عن الحدوث على الرغم من بقاء جزء من المواد المتفاعلة في خليط التفاعل . وقد يؤدي ذلك إلى هدر المواد الأولية . لذا وجد الكيميائيون أن ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة استعمال مادة واحدة بكميات فائضة - وهي عادة المادة الأقل ثمنًا ـ يدفع التفاعل للاستمرار لحين نفاد المادة المحددة للتفاعل تمامًا، كما أن ذلك يزيد من سرعة التفاعل عين الإثرائية الكيميائي. يبين الشكل 14-1 كيف يؤدي التحكم في المادة المتفاعلة إلى زيادة فاعلية التفاعل. وكما تعلم فإن موقد بنزن يستعمل في المختبرات المدرسية، ويمكن التحكم في كمية الهواء الممزوجة بالغاز عن طريق فتحات الهواء الخاصة بذلك، مما يساعد على تعديل كمية الأكسجين الممزوج بغاز الميثان. وتعتمد فاعلية اللهب على نسبة غاز الأكسجين، فعندما تكون كمية الهواء محدودة يكون اللهب أصفر اللون بسبب عدم احتراق جزء من الغاز، مما يؤدي إلى تراكم السناج (الكربون) على الأدوات الزجاجية، فينتج عن ذلك هدر في استعمال الوقود؛ لأن الطاقة الناتجة أقل من الطاقة التي يمكن الحصول عليها. وعند توافر الأكسجين بكميات فائضة يحترق المزيج منتجا لهبًا حارا في صورة لهب أزرق باهت، ولكن لا يتكون السناج؛ بسبب احتراق الوقود تمامًا. الربط مع علم الأحياء يحتاج الجسم إلى الفيتامينات والأملاح المعدنية والعناصر إساءة استخدام بكميات قليلة للمساعدة على حدوث التفاعلات الأيضية بيسر ويؤدي العقاقير الطبية هوله . نقص هذه المواد إلى إعاقات في النمو، وخلل في وظائف خلايا الجسم. فالفوسفور على سبيل المثال ضروري جدا لعمل الأجهزة الحيوية، كما توجد مجموعة الفوسفات في المادة الوراثية DNA . ويحتاج الجسم إلى البوتاسيوم ليؤدي كل من الأعصاب وضغط الدم والعضلات عملها بصورة صحيحة. فإذا احتوت الوجبات الغذائية على كميات كبيرة من الصوديوم وكميات أقل من البوتاسيوم فإن ذلك يؤدي إلى ارتفاع ضغط الدم. ولا يستطيع الجسم دون وجود فيتامين B12 تكوين المادة الوراثية DNA على صحيح، مما يؤثر في إنتاج خلايا كرات الدم الحمراء. نحو وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 42

التقويم 5-1 الخلاصة 53. الفكرة الرئيسة صف لماذا يتوقف التفاعل بين مادتين؟ المادة المحددة للتفاعل هي المادة : 54. حدد المادة المحددة للتفاعل والمادة الفائضة في كل من التفاعلات الآتية: التي تستهلك تماما في أثناء التفاعل الكيميائي. أما المادة التي لم تستهلك جميعها وتبقى بعد انتهاء التفاعل فتسمى المادة الفائضة ينبغي لتحديد المادة المحددة للتفاعل مقارنة النسبة المولية الفعلية للمواد المتفاعلة المتوافرة بالنسبة المولية لمعاملات المعادلة الموزونة. تعتمد الحسابات الكيميائية على المادة المحددة للتفاعل. a. احتراق الخشب. b. تفاعل كبريت الهواء مع ملعقة من الفضة لتكوين كبريتيد الفضة. c تحلّل صودا الخبز في العجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون. 55 حلل يستخدم ثالث كبريتيد رابع الفوسفور PS3 في صناعة بعض أنواع أعواد الثقاب. ويحضر هذا المركب بالتفاعل. 8P4+ 3S8—8P4S3 حدّد أي الجمل الآتية غير صحيحة، وأعد كتابتها لتصبح صحيحة: a. يتفاعل mol 4 من 14 مع mol 1.5 من S لتكوين 4mol من P4S3 b. عند تفاعل mol 4 من 24 مع 4mol من S يكون الكبريت هو P4 المادة المحددة للتفاعل. c. يتفاعل mol 6 من مع mol من S لتكوين g 1320 من P4 6 43 وناوات عليم Ministry of Education 2024-1446 P4S3