قانون النسب المتعددة: شرح ، طلبات وتمارين تم حلها
يعد قانون النسب المتعددة أحد مبادئ القياس المتكافئ وقد صاغه الكيميائي والعالم الرياضي جون دالتون لأول مرة في عام 1803 لتقديم شرح للطريقة التي تتحد بها العناصر الكيميائية لتشكل مركبات .
يذكر في هذا القانون أنه إذا تم الجمع بين عنصرين لتوليد أكثر من مركب كيميائي واحد ، فإن نسبة كتل العنصر رقم 2 عند دمجها مع كتلة ثابتة من العنصر رقم واحد ستكون بنسب عدد صحيح صغير.
وهكذا ، يمكننا أن نقول أنه من قانون النسب التي حددها بروست ، جاء قانون الحفاظ على الكتلة الذي اقترحه لافوازييه وقانون النسب المحددة لفكرة النظرية الذرية (معلم في تاريخ الكيمياء) ، وكذلك صياغة الصيغ للمركبات الكيميائية.
تفسير
يؤدي اتحاد عنصرين بنسب مختلفة دائمًا إلى مركبات فريدة بخصائص مختلفة.
هذا لا يعني أنه يمكن ربط العناصر في أي علاقة ، حيث يجب دائمًا أخذ التكوين الإلكتروني في الاعتبار لتحديد الروابط والهياكل التي يمكن تشكيلها.
على سبيل المثال ، بالنسبة لعناصر الكربون (C) والأكسجين (O) ، يمكن استخدام مجموعتين فقط:
- CO ، حيث تكون النسبة بين الكربون والأكسجين 1: 1.
- ثاني أكسيد الكربون ، حيث تكون نسبة الأكسجين إلى الكربون 2: 1.
تطبيقات
لقد ثبت أن قانون النسب المتعددة يتم تطبيقه بشكل أكثر دقة في المركبات البسيطة. وبالمثل ، يكون مفيدًا للغاية عندما يتعلق الأمر بتحديد النسبة اللازمة لدمج مركبين وتشكيل واحد أو أكثر من خلال تفاعل كيميائي.
ومع ذلك ، يحتوي هذا القانون على أخطاء ذات حجم كبير عند تطبيقها على المركبات التي ليس لها علاقة متكافئة بين عناصرها.
وبالمثل ، فإنه يظهر عيوب كبيرة عندما يتعلق الأمر باستخدام البوليمرات والمواد المماثلة بسبب تعقيد هياكلها.
تمارين حلها
التمرين الأول
تبلغ نسبة الكتلة من الهيدروجين في جزيء الماء 11.1٪ ، بينما في بيروكسيد الهيدروجين تبلغ 5.9٪. ما هو سبب الهيدروجين في كل حالة؟
حل
في جزيء الماء ، فإن نسبة الهيدروجين تساوي O / H = 8/1. في جزيء البيروكسيد يكون عند O / H = 16/1
وهذا موضح لأن العلاقة بين كلا العنصرين ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكتلته ، لذلك في حالة الماء ستكون هناك نسبة 16: 2 لكل جزيء ، أو ما يعادل 8: 1 ، كما هو موضح. وهذا هو ، 16 غرام من الأكسجين (ذرة واحدة) لكل 2 غرام من الهيدروجين (ذرتان).
التمرين الثاني
تشكل ذرة النيتروجين خمسة مركبات تحتوي على أكسجين ثابت في ظل ظروف الغلاف الجوي القياسية (25 درجة مئوية ، 1 ذرة). تحتوي هذه الأكاسيد على الصيغ التالية: N 2 O و NO و N 2 O 3 و N 2 O 4 و N 2 O 5 . كيف يتم تفسير هذه الظاهرة؟
حل
من خلال قانون ذو أبعاد متعددة ، من الضروري أن يرتبط الأكسجين بالنيتروجين مع نسبة كتلة ثابتة من هذا (28 جم):
- في N 2 O تكون نسبة الأكسجين (16 جم) بالنسبة للنيتروجين حوالي 1.
- في NO ، تبلغ نسبة الأكسجين (32 جم) بالنسبة للنيتروجين حوالي 2.
- في N 2 O 3 تبلغ نسبة الأكسجين (48 جم) بالنسبة للنيتروجين حوالي 3.
- في N 2 O 4 تبلغ نسبة الأكسجين (64 جم) بالنسبة للنيتروجين حوالي 4.
- في N 2 O 5 تبلغ نسبة الأكسجين (80 جم) إلى النيتروجين حوالي 5.
التمرين الثالث
يوجد زوج من أكاسيد المعادن يحتوي أحدها على 27.6٪ والآخر يحتوي على 30.0٪ من كتلة الأكسجين. إذا تم تحديد أن الصيغة الهيكلية للأكسيد رقم واحد هي M 3 O 4 . ماذا ستكون صيغة أكسيد رقم اثنين؟
حل
في الأكسيد رقم واحد ، يكون وجود الأكسجين 27.6 جزء من كل 100. لذلك ، يتم تمثيل كمية المعدن بالكمية الإجمالية ناقص كمية الأكسجين: 100-27.4 = 72 ، 4٪.
من ناحية أخرى ، في أكسيد رقم اثنين ، كمية الأكسجين تساوي 30 ٪. وهذا هو ، 30 أجزاء لكل 100. وبالتالي ، فإن كمية المعادن في هذا سيكون: 100-30 = 70 ٪.
يلاحظ أن صيغة الأكسيد رقم واحد هي M 3 O 4 ؛ هذا يعني أن 72.4 ٪ من المعدن يساوي ثلاث ذرات معدنية ، في حين أن 27.6 ٪ من الأكسجين يساوي أربعة ذرات أكسجين.
لذلك ، 70 ٪ من المعدن (M) = (3 / 72.4) × 70 M ذرات = 2.9 M ذرات ، وبالمثل ، 30 ٪ أكسجين = (4 / 72.4) × 30 ذرات يا = 4.4 ذرات.
وأخيراً ، فإن نسبة أو نسبة المعدن فيما يتعلق بالأكسجين في أكسيد رقم 2 هي M: O = 2.9: 4.4 ؛ أي أنه يساوي 1: 1.5 أو ، ما هو نفسه ، 2: 3. وبالتالي فإن صيغة الأكسيد الثاني ستكون M 2 O 3 .
