مثال 4-5 - كتاب الكيمياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 التحويل بين الكتلة والذرات

المفاهيم الأساسية

التحويل المكون من خطوتين: عملية حسابية لا يمكن فيها التحويل مباشرة من الكتلة إلى عدد الذرات، بل يجب تحويل الكتلة أولاً إلى مولات، ثم تحويل المولات إلى عدد الذرات.

خريطة المفاهيم

```markmap

المول (The Mole)

5-1 قياس المادة

يستعمل لعد الجسيمات

• الذرات
• الأيونات
• الجزيئات
• وحدات الصيغ الكيميائية

وحدة عد غير مباشرة

• لأن الجسيمات (ذرات، جزيئات) متناهية الصغر
• العد المباشر لها مستحيل

يشبه وحدات العد اليومية

#### الزوج

• يمثل: 2
• مثال: قفازات، جوارب

#### الدزن

• يمثل: 12
• مثال: أقلام، بيض

#### الرزمة

• يمثل: 500
• مثال: أوراق

5-2 الكتلة والمول

يحتوي المول دائمًا على نفس العدد من الجسيمات

مولات المواد المختلفة لها كتل مختلفة

#### الفكرة الرئيسية

• يحتوي المول على العدد نفسه من الجسيمات دائماً.
• مولات المواد المختلفة لها كتل مختلفة.

#### السبب

• لأن كتلة ذرات المواد تختلف عن بعضها.
• مثال: كتلة 6.02 \times 10^{23} ذرة كربون ≠ كتلة 6.02 \times 10^{23} ذرة نحاس.

#### تشبيه

• مثل شراء درزن بيض بأحجام مختلفة (صغيرة، متوسطة، كبيرة).
• الحجم لا يؤثر في العدد (12 بيضة)، لكنه يؤثر في الكتلة الكلية.

5-3 مولات المركبات

حساب الكتلة المولية من الصيغة الكيميائية

التحويل بين الكتلة والمولات للمركب

5-4 تعريف المول وعدد أفوجادرو

تعريف المول

• وحدة قياس كمية المادة في النظام الدولي
• عدد ذرات الكربون-12 في 12 جرامًا منه

عدد أفوجادرو

• القيمة: 6.022 \times 10^{23}
• هو عدد الجسيمات في المول الواحد
• مناسب لعد الجسيمات المتناهية الصغر (كالذرات)
• غير مناسب لعد الأجسام الكبيرة (مثل كرات اللعب)

الجسيمات الممثلة في المول

• تختلف حسب المادة

#### الماء (H₂O)

• الجسيم الممثل: الجزيء

#### كلوريد الصوديوم (NaCl)

• الجسيم الممثل: وحدة الصيغة الكيميائية

5-5 التحويل بين المولات والجسيمات

فكرة التحويل

• تشبه التحويل بين الدزائن والورد
• 1 دزن = 12 وردة

استخدام عوامل التحويل

• يتم اختيار العامل المناسب بناءً على الوحدات
• الوحدات غير المطلوبة تُلغى

التحويل بين المولات والجسيمات

• العلاقة الأساسية: 1 \text{ mol} = 6.02 \times 10^{23} \text{ جسيم ممثل}
• عوامل التحويل:

- \frac{1 \text{ mol}}{6.02 \times 10^{23} \text{ جسيم}}

- \frac{6.02 \times 10^{23} \text{ جسيم}}{1 \text{ mol}}

• مثال: حساب عدد جزيئات السكر في 3.5 mol

- عدد الجسيمات = عدد المولات × عدد أفوجادرو

- 3.5 \text{ mol} \times \frac{6.02 \times 10^{23} \text{ جزيء}}{1 \text{ mol}} = 2.11 \times 10^{24} \text{ جزيء}

التحويل من الجسيمات إلى المولات

• العلاقة: عدد المولات = عدد الجسيمات \times \frac{1 \text{ mol}}{6.02 \times 10^{23} \text{ جسيم}}
• مثال: حساب مولات السكروز في 2.11 \times 10^{24} جزيء

- عدد المولات = 2.11 \times 10^{24} \text{ جزيء} \times \frac{1 \text{ mol}}{6.02 \times 10^{23} \text{ جزيء}}

- النتيجة: 3.5 mol

#### مثال تطبيقي (مثال 1-5)

##### المسألة

• احسب عدد مولات النحاس (Cu) التي تحتوي على 4.50 \times 10^{24} ذرة.

##### خطوات الحل

تحليل المسألة: مقارنة العدد المعطى بعدد أفوجادرو لتوقع أن الإجابة أقل من 10 مول.

المعطيات: عدد ذرات النحاس = 4.50 \times 10^{24}

المطلوب: عدد مولات النحاس.

الحساب:

- استخدم عامل التحويل (مقلوب عدد أفوجادرو).

- عدد المولات = 4.50 \times 10^{24} \text{ ذرة} \times \frac{1 \text{ mol}}{6.02 \times 10^{23} \text{ ذرة}}

- النتيجة: 7.48 \text{ mol}

تقويم الإجابة: التأكد من أن عدد الأرقام المعنوية صحيح وأن الوحدات ملغاة بشكل صحيح.

5-6 الكتلة المولية

العلاقة بين الكتلة الذرية والكتلة المولية

• الكتلة المولية لأي عنصر تساوي عددياً كتلته الذرية، ووحدتها g/mol.
• مثال: كتلة ذرة الحديد = 55.845 amu، لذا كتلته المولية = 55.845 g/mol.

العلاقة بين الكتلة المولية وعدد أفوجادرو

• كتلة 1 مول من ذرات الكربون-12 هي 12 g تماماً.
• قياس الكتلة المولية لعنصر (بالجرامات) يعني عد عدد أفوجادرو من ذراته بشكل غير مباشر.
• مثال: 55.845 g من الحديد تحتوي على 6.02 \times 10^{23} ذرة حديد.

5-7 استخدام الكتلة المولية

تحويل المولات إلى كتلة

#### العلاقة

• الكتلة (g) = عدد المولات (mol) × الكتلة المولية (g/mol)

#### مثال تطبيقي

• تحويل 3.00 mol من النحاس (Cu) إلى جرامات.
• الكتلة المولية للنحاس (من الجدول الدوري): 63.546 g/mol.
• الحساب:

3.00 \text{ mol Cu} \times \frac{63.546 \text{ g Cu}}{1 \text{ mol Cu}} = 191 \text{ g Cu}

#### التطبيق العملي

• يمكن قياس الكتلة المحسوبة (191 g) باستخدام ميزان رقمي.

التحويل من الكتلة إلى المولات

• يستخدم مقلوب الكتلة المولية (1/الكتلة المولية) كعامل تحويل.

#### مثال تطبيقي (مثال 3-5)

##### المسألة

• ما عدد مولات الكالسيوم في 525 g منه؟

##### خطوات الحل

تحليل المسألة: تحويل الكتلة إلى مولات. كتلة العينة أكبر من الكتلة المولية أكثر من عشر مرات، لذا الإجابة متوقعة أن تكون أكبر من 10 mol.

المعطيات:

- الكتلة = 525 g Ca

- الكتلة المولية لـ Ca = 40.08 g/mol

الحساب:

- استخدم عامل التحويل (مقلوب الكتلة المولية).

- مولات الكالسيوم (mol) = كتلة الكالسيوم (g) \times \frac{1 \text{ mol Ca}}{40.08 \text{ g Ca}}

- = 525 \text{ g Ca} \times \frac{1 \text{ mol Ca}}{40.08 \text{ g Ca}} = 13.1 \text{ mol Ca}

تقويم الإجابة: الإجابة (13.1 mol) أكبر من 10 mol كما هو متوقع، والوحدة صحيحة (mol).

5-8 التحويل بين الكتلة والذرات

الفكرة الرئيسية

• لا يمكن التحويل مباشرة من الكتلة إلى عدد الذرات.
• العملية تتكون من خطوتين:

1. تحويل الكتلة إلى مولات (باستخدام الكتلة المولية).

2. تحويل المولات إلى عدد الذرات (باستخدام عدد أفوجادرو).

مثال تطبيقي (مثال 4-5)

#### المسألة

• ما عدد ذرات الذهب (Au) في عملة ذهبية كتلتها 31.1 g؟

#### خطوات الحل

##### 1. تحليل المسألة

• لا يمكن التحويل مباشرة من الكتلة إلى الذرات.
• يجب أولاً تحويل الكتلة إلى مولات، ثم المولات إلى ذرات.
• توقع: بما أن الكتلة المعطاة (31.1 g) هي سدس الكتلة المولية للذهب (196.97 g/mol)، فعدد الذرات يجب أن يكون سدس عدد أفوجادرو تقريباً.

##### 2. المعطيات

• الكتلة = 31.1 g Au
• الكتلة المولية للذهب = 196.97 g/mol

##### 3. حساب المطلوب

• الخطوة الأولى: تحويل الكتلة إلى مولات.

عدد مولات الذهب (mol) = 31.1 \text{ g Au} \times \frac{1 \text{ mol Au}}{196.97 \text{ g Au}} = 0.158 \text{ mol Au}

• الخطوة الثانية: تحويل المولات إلى عدد ذرات.

عدد ذرات الذهب = 0.158 \text{ mol Au} \times \frac{6.02 \times 10^{23} \text{ ذرة Au}}{1 \text{ mol Au}} = 9.51 \times 10^{22} \text{ ذرة Au}

##### 4. تقويم الإجابة

• الإجابة (9.51 \times 10^{22} ذرة) تساوي سدس عدد أفوجادرو تقريباً، كما هو متوقع.
• الوحدة صحيحة (ذرة).

الربط مع علم الأحياء

تطبيق الكتلة المولية

• يستخدم علماء الأحياء مطياف الكتلة لتحديد الكتلة المولية للمركبات الحيوية المكتشفة حديثاً.
• تساعد هذه التقنية في الكشف عن التركيب الكيميائي للمركب.

أهمية التقنيات الحيوية

• تشكل التقنيات الحيوية مستقبل الرعاية الصحية والرفاهية.
• مجالات التركيز: العلاج الجيني، علم الجينوم، أبحاث الخلايا الجذعية، تقنية النانو الحيوية، الهندسة الحيوية.

مثال 5-2: التحويل من المول إلى الكتلة

العنصر: الكروم (Cr)

• عنصر انتقالي.
• يستخدم في طلاء الحديد والفلزات لمنع التأكل.

خطوات الحل

#### 1. تحليل المسألة

• لديك عدد مولات الكروم (0.0450 mol) وتريد حساب كتلته.
• بما أن العينة أقل من 0.1 mol، يجب أن تكون الإجابة أقل من 0.1 من الكتلة المولية.

#### 2. المعطيات

• عدد المولات = 0.0450 mol
• الكتلة المولية للكروم = 52.00 g/mol

#### 3. العلاقة المستخدمة

• كتلة الكروم (g) = مولات الكروم (mol) \times الكتلة المولية للكروم (g/mol)

#### 4. الحساب

• 0.0450 \text{ mol Cr} \times \frac{52.00 \text{ g Cr}}{1 \text{ mol Cr}} = 2.34 \text{ g Cr}

#### 5. تقويم الإجابة

• الإجابة (2.34 g) أقل من 0.1 من الكتلة المولية (5.2 g) كما هو متوقع.
• الوحدة صحيحة (g).

```

نقاط مهمة

• التحويل من الكتلة إلى عدد الذرات يتطلب خطوتين، ولا يمكن إجراؤه مباشرة.
• الخطوة الأولى: استخدم الكتلة المولية لتحويل الكتلة (g) إلى مولات (mol).
• الخطوة الثانية: استخدم عدد أفوجادرو لتحويل المولات (mol) إلى عدد الذرات.
• يمكن تقييم صحة الإجابة بمقارنتها بتوقع مبدئي (مثل: هل الكتلة المعطاة جزء من الكتلة المولية؟).

لا تستطيع أن تقوم بتحويل الكتلة إلى عدد المولات في المادة، إذ لا بد أن تحول الكتلة إلى عدد المولات في البداية، وهذه العملية المكونة من خطوتين موضحة في المثال 4-5.

التحويل من الكتلة إلى الذرات الذهب Au هو أحد فلزات العملة (الذهب، الفضة، النحاس). ما عدد ذرات الذهب في عملة ذهبية كتلتها 31.1 g؟

عليك أن تحسب عدد الذرات في كتلة معينة من الذهب. ولأنك لا تستطيع التحويل مباشرة من الكتلة إلى عدد الذرات، فعليك أولاً أن تحول الكتلة إلى مولات باستخدام الكتلة المولية، ثم تحول المولات إلى عدد الذرات باستخدام عدد أفوجادرو. ولأن كتلة الذهب المعطاة هي سدس الكتلة المولية للذهب (196.97 g/mol)، لذا فعدد ذرات الذهب يجب أن يكون سدس عدد أفوجادرو تقريباً.

الكتلة = 31.1 g Au الكتلة المولية = 196.97 g/mol

استخدم عامل التحويل (مقلوب الكتلة المولية) الذي يربط مولات الذهب بجراماته.

عدد مولات الذهب (mol) = كتلة الذهب (Au) × 1 mol من الذهب الكتلة المولية للذهب (g) = 31.1 g Au × 1 mol Au 196.97 g Au = 0.158 mol Au

لتحويل المولات إلى عدد ذرات، اضرب في عدد أفوجادرو.

عدد ذرات الذهب = عدد مولات الذهب (mol) × 6.02 × 1023 ذرة من الذهب 1 mol من الذهب = 0.158 mol Au × 6.02 × 1023 ذرة من الذهب 1 mol Au = 9.51 × 1022 ذرة من الذهب

الإجابة تساوي سدس عدد أفوجادرو تقريباً، كما هو متوقع. والوحدة صحيحة، وهي ذرة (atom).

لا تستطيع أن تقوم بتحويل الكتلة إلى عدد المولات في المادة، إذ لا بد أن تحول الكتلة إلى عدد المولات في البداية، وهذه العملية المكونة من خطوتين موضحة في المثال 4-5. --- SECTION: مثال 4-5 --- التحويل من الكتلة إلى الذرات الذهب Au هو أحد فلزات العملة (الذهب، الفضة، النحاس). ما عدد ذرات الذهب في عملة ذهبية كتلتها 31.1 g؟ --- SECTION: 1 تحليل المسألة --- عليك أن تحسب عدد الذرات في كتلة معينة من الذهب. ولأنك لا تستطيع التحويل مباشرة من الكتلة إلى عدد الذرات، فعليك أولاً أن تحول الكتلة إلى مولات باستخدام الكتلة المولية، ثم تحول المولات إلى عدد الذرات باستخدام عدد أفوجادرو. ولأن كتلة الذهب المعطاة هي سدس الكتلة المولية للذهب (196.97 g/mol)، لذا فعدد ذرات الذهب يجب أن يكون سدس عدد أفوجادرو تقريباً. --- SECTION: المعطيات --- الكتلة = 31.1 g Au الكتلة المولية = 196.97 g/mol --- SECTION: 2 حساب المطلوب --- استخدم عامل التحويل (مقلوب الكتلة المولية) الذي يربط مولات الذهب بجراماته. عدد مولات الذهب (mol) = كتلة الذهب (Au) × 1 mol من الذهب الكتلة المولية للذهب (g) = 31.1 g Au × 1 mol Au 196.97 g Au = 0.158 mol Au لتحويل المولات إلى عدد ذرات، اضرب في عدد أفوجادرو. عدد ذرات الذهب = عدد مولات الذهب (mol) × 6.02 × 1023 ذرة من الذهب 1 mol من الذهب = 0.158 mol Au × 6.02 × 1023 ذرة من الذهب 1 mol Au = 9.51 × 1022 ذرة من الذهب --- SECTION: 3 تقويم الإجابة --- الإجابة تساوي سدس عدد أفوجادرو تقريباً، كما هو متوقع. والوحدة صحيحة، وهي ذرة (atom).