اقرأ تغير الكتلة والتركيز
سؤال من الحياة
أي صفيحة تذوب وأي صفيحة تتغطى بالمعدن؟
أحتاج أساسًا بسيطًا قبل الدرس
- شحنة الأيون والإلكترون
- التمييز بين الفلز الصلب وأيونه المذاب
الفكرة بكلمات بسيطة
في مثال Zn/Cu تتأكسد ذرات Zn إلى أيونات، فتقل كتلة صفيحته ويزداد Zn²⁺. تختزل Cu²⁺ إلى Cu مترسب، فتزداد كتلة قطبه وينقص Cu²⁺.
- اكتب نصفي التفاعل.
- حدد حامل الشحنة واتجاه حركته.
- راجع الذرات والشحنة والإشارات قبل الحساب.
الشرح خطوة بخطوة
نربط نصف التفاعل بالتغير المرئي
قطب الزنك يفقد ذرات تتحول إلى Zn²⁺، فتقل كتلته ويزداد مقدار أيوناته في محلوله. عند قطب النحاس تستهلك Cu²⁺ وتترسب ذرات Cu، فتزداد كتلة القطب ويقل مقدار أيونات النحاس. هذه النتائج نقرأها مباشرة من نصفي التفاعل.
لا تعمم نقصان كتلة كل مصعد أو زيادة كتلة كل مهبط على أقطاب خاملة وتفاعلات أخرى. الاستنتاج هنا خاص بقطبي فلز وأيوناتهما في Zn/Cu. راقب ما يدخل المعادلة وما يخرج منها؛ قد يشارك محلول أو غاز دون استهلاك مادة القطب في خلايا مختلفة.
نستخدم عدد المولات قبل الكتلة
إذا عرفت مولات الإلكترونات فاقسمها على عدد الإلكترونات في نصف التفاعل لتحصل على مولات الفلز. ثم اضرب مولات الفلز في كتلته المولية. تساوي مولات الزنك والنحاس في هذه الخلية لا يعني تساوي كتلتيهما لأن الكتلتين الموليتين مختلفتان.
لحساب التركيز نقسم مولات الأيون على حجم المحلول باللتر. عندما نفترض ثبات الحجم، زيادة مولات Zn²⁺ تزيد تركيزه ونقص مولات Cu²⁺ يقلله. في مسائل المحاكاة نذكر افتراض ثبات الحجم حتى لا نستنتج تغير تركيز من كمية وحدها في حالة تغير الحجم.
مثال جديد: نفهم سبب كل خطوة
انتقل 0.20 mol من الإلكترونات في خلية Zn/Cu. احسب تغير الكتلة، باستخدام Zn=65.4 وCu=63.5 g/mol.
- كل مول فلز يقابل مولين من الإلكترونات؛ مولات كل فلز 0.20÷2=0.10 mol.
- الزنك المستهلك: 0.10×65.4=6.54 g.
- النحاس المترسب: 0.10×63.5=6.35 g.
- كتلة الزنك تنقص، وكتلة النحاس تزيد؛ الإشارتان مختلفتان.
Δm(Zn)=−6.54 g، وΔm(Cu)=+6.35 g.
مسألة موجّهة: جرّبها على ورقة
إذا كان كل محلول حجمه 1.00 L وتركيزه أولًا 1.00 M، فما التركيزان بعد هذا الانتقال؟
أحتاج خطوة تساعدني
أضف 0.10 mol لأيونات الزنك واطرحها من أيونات النحاس، مع ثبات الحجم.
أقارن حلي بالتفسير
[Zn²⁺]=1.10 M و[Cu²⁺]=0.90 M؛ الحساب يفترض ثبات حجم كل محلول.
مثال محلول: لماذا فعلنا كل خطوة؟
Zn(s) → Zn²⁺(aq)، وCu²⁺(aq) → Cu(s). التغيران متزامنان أثناء عمل الخلية.
- أيونات النحاس تكتسب الإلكترونات وتترسب على القطب.
- اربط كل نتيجة بنصف التفاعل؛ لا تعتمد على موضع القطب في الرسم.
انتبه لهذا الخلط الشائع
- نعمم تغير كتلة قطب فلزي على جميع الأقطاب.
تدريب متدرج: من الأساس إلى التطبيق
اختر، اقرأ السبب، وعدّل إجابتك دون عقوبة.
جرّب فكرة جديدة واشرح بكلماتك
هل كل مصعد في كل خلية تقل كتلته؟
هذا التفسير للتفكير الذاتي؛ لا نصححه آليًا ولا نحفظه. هل ذكرت السبب والعلاقة؟