التحليل الكمي

1. التحليل الكمي اسم المقرر: تحليل كمي الوحدات الدراسية (نظري + عملي): (2+2)

2. أنواع التحليل الكيميائي • ينقسم التحليل الكيميائي الي: 1- التحليل الكيفي(الوصفي) 2- التحليل الكمي: ينقسم الي - تحليل كمي كيميائي - تحليل كمي آلي

3. تعريف التحليل الكيميائي أهميته يعرف التحليل الكيميائي بأنه التحليل المستخدم لتحديد المادة كيفما كانت طبيعتها تحديدا كيفيا أو كميا(بمعنى تحديد مكون المادة ونسبة كل مكون) أهمية دراسة التحليل الكيميائي تحديد شكل المركب والتعرف على المركبات المحضرة وتصنيع العقاقير واكتشاف المنتجات الطبيعية. تقدير الملوثات الموجودة في مياه الشرب والهواء الجوى تقدير أوزان مكوناته الجزيئية.

4. مجالات تطبيق التحليل الكيميائي مجال الصناعة: مثل مصانع المشروبات الغازية– مصانع السيارات– البويات– مستحضرات التجميل وكذلك صناعة العطور مجال الصحة: معامل التحاليل الطبية والبحثية. مجال العقاقير: تحضير العقاقير – الكشف عن مدى صلاحية الدواء واحتوائه على المادة الفعالة وصلاحيته قبل عرضة للتداول في الأسواق. مجال سلامة البيئة: تلوث الماء ونقاء مصدرها – التلوث الهوائي- اثر إضافة الأسمدة على التربة والمحاصيل الزراعية.

5. Qualitative analysis التحليل الكيفي التحليل الكيميائيهو دراسة الطرق الخاصة بالكشف عن العناصر أو المجموعات والتعرف على مكونات أي مركب أو خليط من مركبات في الحالة الصلبة أو الحالة السائلة. في التحليل الوصفي تستخدم عدد من الأجهزة التي نقيس بواسطتها الخواص الطبيعية لهذه العناصر ومن أهمها طيف الانبعاث الذرى أو اختبار اللهب Emission Spectroscopy and Atomic Absorption Spectroscopy كما يمكن التعرف على تركيب العينة المراد تحليلها ونستخدم الأجهزة التي تقيس الخواص الطبيعية أو الكيميائية مثل Nuclear Magnetic Resonance and IR and UV-visible

6. خطوات ما قبل التحليل تحديد الهدف من عملية التحليل توفير الوسائل المتاحة للتحليل اختيار أكثر الطرق التحليلية مناسبة لتحقيق هدف التحليل الحصول على نتائج دقيقة يستخدمها في حساباته إعداد تقرير مفصل يحتوى على الحسابات

7. خطوات التحليل الكيميائي 1. اخذ العينة • هي العينة المطلوب تحليلها ويجب عند اخذ العينة أن تكون معبرة وممثلة تمام التمثيل لنفس مكونات الكمية الكلية.الاحتفاظ بمعدل محتوياتها ثابتا قدر الإمكان.

8. 2. تجفيف ووزن العينة إذا كانت المادةصلبة يجب تجفيفها داخل فرن درجة حرارته تتراوح بين(110-120 م) لمدة ساعة أو أكثر ثم وضعها داخل مجفف بداخلة مادة تمتص الماء - مثل كبريتات الصوديوم اللامائية - وذلك لضمان جفاف العينة حتى تتمكن من وزنها بدقة

9. 3. استخدام المذيب المناسب • أولا: الماء المقطر: اهم المذيب--- سواء كان ماء بارد أو ساخن. • لإذابة المركبات العضوية:استخدام مذيب عضوي • إذا كانت المادة عضوية قطبية نستخدم مذيب قطبي مثل (الكحوليات أو الأسيتون أو الكلوروفورم). • وإذا كانت عضوية غير قطبية نستخدم مذيب غير قطبي (مثل الايثر البترولي أو الهكسان أو ثنائي مثيل الايثر). • لإذابة المركبات الغير العضوية:استخدام مذيب غيرعضوي • إذا كانت العينة المراد تحليلها غير ذائبة في الماء نستخدم الأحماض المخففة (مثل حمض الهيدروكلوريك أو النيتريك سواء على البارد أو على الساخن )

10. استخدام المذيب المناسب • ثانيا: الأحماض المركزة: وفى حالة عدم ذوبان العينة في الاحماض المخففة نستخدم الاحماض المركزة. • إذا لم تذب العينة نستخدم الماء الملكي --- <مخلوط من حمض الهيدروكلوريك المركز وحمض النيتريك المركز(بنسبة 1:3) • إذا لم تذاب العينة في الأحماض المخففة أو المركزة نلجأ إلى:

11. استخدام المذيب المناسب • ثالثا: الصهر: يتم صهر العينة المراد تحليلها مع مركبات كيميائية معينة عند درجات حرارة عالية يختلطا وينتج مادة سهلة الإذابة. مثال لهذه المركبات المستخدمة في عملية الصهر: • بيرو كبريتات البوتاسيوم K2S2O7 • كربونات الصوديوم Na2CO3 • فوق أكسيد الصوديوم Na2O2 • بعد الصهر يمكن إذابة العينة الناتجة بعد تبريدها في محلول مائي أو حمض مخفف.

12. 4. فصل الشوائب أو المتداخلات: • بعد ذوبان العينة يتم فصل كل العناصر أو المكونات التي تتداخل مع العنصر المراد تقديره والتعرف علية.ويتم الفصل عن طريق: • ترسيب الشوائب:مثل بطريقة الترسيب الكهربائي )Electrodepositing • بواسطة طرق الفصل الكروماتوجرافيةChromatographic Methods )مثل التبادل الأيوني( • أو الاستخلاص Extraction • أو عن طريق الحجب الكيميائي .Masking

13. 5. اختيار طريقة التحليل • بعد فصل المتداخلات(الشوائب) عن المادة المراد تقديرها يتم اختيار طريقة التحليل بحيث تكون الأنسب للإجابة عن السؤال المطروح وهو ما هي مكونات العينة المقدمة؟ • هناك عدة اعتبارات تساعد المحلل الكيميائي على اختيار انسب هذه الطرق من أهمها: • السرعة. في حالات التسمم ( معرفة طبيعة السم) • الدقة والمصداقية. ( تحليل العناصر السامة في الجسم) • سهولة تطبيق الطريقة وتوفر الأجهزة والمواد الكيميائية. • عدد التحاليل المطلوبة: (الكثيرة – طرق سهلة)

14. الطرق المختلفةللتعبير عن التركيز • تعريف التركيز Concentration يعرف بأنه النسبة بين كمية المذاب إلى كمية المذيب. فمثلا يعتبر الماء مذيب بينما كلوريد الصوديوم مذاب NaCl / H2O. هناك طريقتان للتعبير عن التركيز حسب الوحدات المستخدمة لكل من المذيب و المذاب 1- طريقة طبيعية Physical methods 2- طريقة كيميائية Chemical methods

15. Physical methodsطريقة طبيعية • جم / لتر: ويعبر عن عدد الجرامات المذابة من المذيب فى لتر من المحلول ( مثل الجزء فىالمليونppm): • الجزء فى المليون (ppm) = وزن المذاب بالمليجرام • وزن المحلول باللتر الجزء في المليون (ppm) =وزن المذاب بالجرام وزن المحلول بالجرام ا كجم = 1 لتر كثافة الماء= 1 جم/ ميللتر 1 كجم= 1000,000 مليجرام 1 ميلليجرام = 1000 ميكروجرام

16. ب- النسب المئوية: ثلاث انواع: • النسب المئوية الوزنية w/w % : هي النسبة بين عدد الجرامات من المادة المذابة الى عدد الجرامات من المذيب في 100 • النسبة المئوية الوزنية= وزن المذاب x 100 وزن المذيب • النسب المئوية الحجمية v/v % : هي النسبة بين عدد الملليترات من المادة المذابة الى عدد الملليترات من المذيب فى 100 • النسبة المئوية الوزنيه= حجم المذاب x 100 حجم المذيب

17. النسب المئوية الوزنيه – الحجمية w/v % : هى النسبة بين عدد الجرامات من المادة المذابة الى عدد الملليترات من المذيب فى 100 النسبة المئوية الوزنيه = وزن المذاب x 100 حجم المذيب مثال : ما معنى قولنا محلول من 2w/v % من نتريت الصوديوم الحل: يوجد 2 جرام من نتريت الصوديوم في 100 مليلتر من المحلول.

18. Chemical methodsالطرق الكيميائية 1- المول Mol : وهو عبارة عن الوزن الجزيئي للمادة أوالوزنالذري للذرات أو الايونات (الوزن الذري الجرامي للذرات أو الوزن الأيونى للايونات). ويحتوى المول الواحد للمادة على عدد افوجادرو من الجزيئات 6.02 x 1023 و يأخذ وحدات الوزن الجرامية. 2- المولاريةMolarity: عدد مولات المادة المذابة في واحد لترمن المحلول. المولارية= عدد مولات المذاب / حجم المحلول باللتر

19. أمثلة : حضري محلول 1 molNaClفي واحد لتر( 1000 مللي لتر). أولا نحسب عدد الجرامات وهو = عدد المولاتx الوزن الجزيئي للمادة الوزن الجزيئي لمادةNaCl = 1 مول x الوزن الجزيئي= 58ز5 جرام الوزن الذري للصوديوم(23) + الوزن الذري للكلور (35.5) = 58.5 جرام. ثانيا نزن على الميزان الحساس 58.5 جرام من المادة ثم تنقل في إناء وتذاب في 1000 مللي.

20. Normality 3- العيارية هو عدد الجراماتالمكافئة من المادة المذابة في واحد لتر من المحلول. العيارية = عدد الغرامات / ( الحجم باللتر * الوزن المكافئ ) • أمثلة: • حضري محلول 1 N H2SO4فى واحد لتر. • أولا نحسب الوزن المكافئ للحمض = • الوزن الجزيئي لحمض الكبريتيك (96) ÷ عدد ذرات الهيدروجين البدول (2)= 48 • الوزن المكافئ Equivalent weight: هو الوزن الجزيئي للمادة المذابة مقسوما على التكافؤ.

21. التكافؤ • تكافؤ الحمض: عبارة عن عدد ذرات الهيدروجين البدول(التي يمكن استبدالها) • HCl 1 H , H2SO4  2 H , H3PO4  3 H • تكافؤ القاعدة: عبارة عن عدد مجموعات الهيدروكسيلالبدول. • NaOH 1 OH , Mg(OH)2  2 OH • تكافؤ الملح: عبارة عن تكافؤ احد شقي الملح في عدد وحداتهذا الشق. • NaCl 1 Na2SO4  2 Na3PO4  3

22. مبدأ التوازن الكيميائي التفاعلات العكسية والاتزان الكيميائي معظم التفاعلات الكيميائية تفاعلاتالتفاعلات العكسية )أي متزنة ) أي أنها تتم في اتجاهين: 3 H2+ n2 2 nH3 • اتجاه السهم يحددجهة التفاعل, فإذا كان اتجاهه نحو اليمين(الطردي) دل على أن التفاعل يسير في اتجاه تكوين النواتج ويكون تفاعل مباشر . • أما إذا كان اتجاهه نحو اليسار(العكسي) فانه يدل على أن النواتج تتفكك لتعطى المتفاعلات. • هذه التفاعلات تصل إلى حالة الاتزان عندما يكون سرعة التفاعل الأمامي (الطردي) مساوية لسرعة التفاعل الخلفي (العكسي).

23. الاتزان الكيميائي تفاعل انعكاسي التفاعل الامامي التفاعل الخلفي النواتج المتفاعلات عند الاتزان معدل التفاعل الامامي= معدل التفاعل الخلفي المعدل R يعتمد على التركيز ] المتفاعلات [ R1α [A]a [B]bالتفاعل الامامي R2α [C]c [D]d التفاعل الخلفي

24. الاتزان الكيميائي k1: ثابت سرعة التفاعل الامامي k2: ثابت سرعة التفاعل الخلقي R1= k1 [A]a [B]b R2= k2 [C]c [D]d عند الاتزان معل سرعة التفاعل الامامي = معدل سرعة التفاعل الخلفي k1[A]a [B]b = k2 [C]c [D]d بترتيب المعادلة:نجد ان ثابت الاتزانKeq يساوي: المعادلة (1)

25. قانون فعل الكتلة • المعدلة (1) هي التعبير الرياضي لقانون فعل الكتلة • ينص على أنه: في حاله التفاعلات المتزنة ( العكسية ) عند ثبوت درجة الحرارة فان معدل سرعة التفاعل الكيميائي تتناسب تناسب طردي مع حاصل ضرب تركيز الكتلة الفعالة ( عدد مولات المادة) للمواد المتفاعلة.

26. العوامل المؤثرة على ثابت الاتزان الكيميائي • التركيز • الضغط ( في حالة الغازات) • درجة الحرارة • تأثير الأملاح على ثابت الاتزان • طبيعة المذيب • العوامل الحافزة