بحث عن صيغ الأملاح المائية

مقدمة البحث

الحمد لله الذي جعل من الماء كل شيء حي، والصلاة والسلام على نبينا محمد. أما بعد، فإن الماء لا يوجد في الطبيعة سائلًا وبخارًا وجليدًا فقط، بل يدخل أيضًا في تركيب بعض البلورات الصلبة، فيصبح جزءًا ثابتًا من بنيتها دون أن يظهر عليها البلل. ومن أشهر الأمثلة بلورات كبريتات النحاس الزرقاء، فإذا سخنّاها فقدت لونها لأن الماء الداخل في بنائها يخرج منها. وفي هذا البحث نتعرف على الأملاح المائية وطريقة كتابة صيغها وتسميتها وحساب الماء فيها.

تعريف الموضوع

الملح المائي هو مركب أيوني صلب بلوري يحتوي على عدد ثابت من جزيئات الماء مرتبطة بأيونات الملح داخل الشبكة البلورية. ويسمى هذا الماء ماء التبلور أو ماء التميؤ. وإذا فقد الملح هذا الماء بالتسخين صار ملحًا لامائيًا، أي خاليًا من ماء التبلور.

وتُكتب صيغة الملح المائي بوضع صيغة الملح اللامائي أولًا، ثم نقطة وسطية، ثم عدد جزيئات الماء، كما في الصيغة التالية:

CuSO₄ · 5H₂O

وتعني أن كل وحدة صيغة من كبريتات النحاس ترتبط بخمسة جزيئات ماء.

أهمية الموضوع

تظهر أهمية الأملاح المائية في أنها تدخل في الصناعة والطب والزراعة والبناء، وتساعد على فهم كيفية احتفاظ المواد بالماء، كما أن حساب نسبة الماء فيها تدريب مهم على الحسابات الكيميائية والمولات والصيغ الكيميائية الحقيقية، ويستخدم في المختبرات لتحديد عدد جزيئات الماء في بلورة مجهولة.

أهداف البحث

• تعريف الملح المائي وماء التبلور.
• تعلّم قواعد كتابة صيغ الأملاح المائية وتسميتها.
• التعرف على أمثلة شائعة من الأملاح المائية واستخداماتها.
• حساب النسبة المئوية للماء في ملح مائي، وإيجاد عدد جزيئات الماء من نتائج التجربة.
• التمييز بين الأملاح المتزهرة والمتميعة والمجففة للهواء.

عناصر البحث

أولًا: تسمية الأملاح المائية

نسمّي الملح المائي باسم الملح اللامائي، ثم نضيف بادئة عددية تدل على عدد جزيئات الماء، ثم كلمة «ماء» أو «مائي». والبادئات المستعملة هي: أحادي، ثنائي، ثلاثي، رباعي، خماسي، سداسي، سباعي، ثماني، تساعي، عشاري. فالصيغة السابقة تسمى كبريتات النحاس الثنائية خماسية الماء.

ثانيًا: أمثلة على أملاح مائية

ثالثًا: خواص الأملاح المائية

• فقد الماء بالتسخين: عند تسخين الملح المائي يتبخر ماء التبلور، وغالبًا يتغير لون الملح، كما في كبريتات النحاس. ويمكن إعادة الماء إلى الملح اللامائي فيعود لونه الأصلي.
• التزهر: بعض الأملاح المائية تفقد ماءها تلقائيًا إذا تُركت في هواء جاف، فتتحول بلوراتها إلى مسحوق، ومنها كربونات الصوديوم المائية.
• التميع: بعض الأملاح اللامائية أو المائية تمتص بخار الماء من الجو بقوة حتى تذوب فيه كلية، مثل هيدروكسيد الصوديوم وكلوريد الكالسيوم، وتسمى مواد متميعة.
• المجففات: تستعمل الأملاح اللامائية الشرهة للماء، مثل كلوريد الكالسيوم اللامائي، في مجففات الغازات والمختبرات لامتصاص الرطوبة.

رابعًا: حساب النسبة المئوية للماء

لحساب نسبة الماء في الملح المائي نقسم كتلة الماء في وحدة الصيغة على الكتلة المولية للملح المائي كله ثم نضرب في مئة. ولنأخذ كبريتات النحاس المائية، ونقرب الكتل الذرية إلى أعداد صحيحة: النحاس ٦٤ والكبريت ٣٢ والأكسجين ١٦ والهيدروجين ١ تقريبًا.

M(CuSO₄) = 64 + 32 + 4 × 16 = 160 g/mol

M(5H₂O) = 5 × 18 = 90 g/mol

M(CuSO₄ · 5H₂O) = 160 + 90 = 250 g/mol

% H₂O = (90 ÷ 250) × 100 = 36 %

إذن تبلغ نسبة الماء في هذا الملح ست وثلاثين بالمئة تقريبًا من كتلته.

خامسًا: إيجاد عدد جزيئات الماء من التجربة

مثال: سُخّنت عينة كتلتها ٢٫٥ جرام من ملح مائي لكبريتات النحاس حتى ثبتت كتلتها، فكانت كتلة المتبقي ١٫٦ جرام. ما قيمة x في الصيغة CuSO₄ · xH₂O؟

• كتلة الماء المفقود = ٢٫٥ − ١٫٦ = ٠٫٩ جرام.
• مولات الماء = ٠٫٩ ÷ ١٨ = ٠٫٠٥ مول.
• مولات الملح اللامائي = ١٫٦ ÷ ١٦٠ = ٠٫٠١ مول.
• النسبة = ٠٫٠٥ ÷ ٠٫٠١ = ٥ أي أن x تساوي خمسة، والصيغة CuSO₄ · 5H₂O.

سادسًا: ماذا يحدث عند التسخين؟

CuSO₄ · 5H₂O (s)  ⟶  CuSO₄ (s) + 5H₂O (g)

يخرج الماء على شكل بخار، ويتحول الملح الأزرق إلى مسحوق أبيض. وإذا أضفنا قطرات من الماء إلى المسحوق الأبيض عاد أزرق وسخن قليلًا، ولهذا يُستعمل كاشفًا يدل على وجود الماء.

النتائج

• الملح المائي مركب بلوري يحتوي على عدد ثابت من جزيئات ماء التبلور.
• تُكتب الصيغة بوضع نقطة وسطية بين الملح وعدد جزيئات الماء، وتُسمى بإضافة بادئة عددية.
• تفقد الأملاح المائية ماءها بالتسخين ويتغير لونها غالبًا.
• يمكن حساب نسبة الماء وعدد جزيئاته باستخدام الكتل المولية والمولات.

التوصيات

• إجراء تجربة عملية آمنة لتسخين كبريتات النحاس مع ارتداء النظارات الواقية بإشراف المعلم.
• حفظ الأملاح المتميعة في أوعية محكمة الإغلاق حتى لا تمتص رطوبة الجو.
• الاهتمام بتدريب الطلاب على المسائل الحسابية المتعلقة بالصيغ الكيميائية.

الخاتمة

تعرفنا في هذا البحث على الأملاح المائية وأنها بلورات تحتفظ بعدد ثابت من جزيئات الماء، وتعلمنا كتابة صيغها وتسميتها وحساب نسبة الماء فيها، ورأينا أمثلة منها واستخداماتها في حياتنا. وهذا العلم يذكّرنا بدقة نظام الخلق، فحتى البلورة الصغيرة تحمل نسبًا ثابتة محكمة.

المراجع

• كتب الكيمياء للمرحلتين المتوسطة والثانوية، وزارة التعليم في المملكة العربية السعودية.
• كتاب Chemistry لمؤلفه Raymond Chang، وهو مرجع جامعي مشهور في الكيمياء العامة.
• كتاب Chemistry: The Central Science لمؤلفيه Brown, LeMay, Bursten.

كلمات دليلية

بحث، بحث عن، بحث علمي، بحوث، صيغ الأملاح المائية