ما هي تكافؤات العناصر الكيميائية

الموسوعة » كيمياء » مفاهيم كيميائية » ما هي تكافؤات العناصر الكيميائية

إن الكيمياء هي العلم الذي يتعامل مع خواص المواد وتركيبها وهيكلها (الذي ندعوه بالعناصر والمركبات) والتحولات التي تمر بها والطاقة التي يتم إطلاقها أو امتصاصها أثناء هذه العمليات، كل مادةٍ تتكون من واحدٍ أو أكثر من الأنواع الفردية من الذرات التي تم تحديدها على أنها عناصر. يوجد لعلم الكيمياء العديد من الموضوعات المشوقة، وسنتكلم في هذا المقال عن واحدٍ من أهم الموضوعات ألا وهو تكافؤات العناصر الكيميائية.

ما هي تكافؤات العناصر الكيميائية

المُكافئ الكيميائي هو مفهومٌ في علم الكيمياء ويشير إلى وزن العنصر المقابل لوحدة وزن الهيدروجين إما كبديلٍ له أو مع دمجه، ويشمل كمية المادة التي تتفاعل مع جزيءٍ واحدٍ من الهيدروجين.

هذا ويتم استخدام التكافؤات في الحسابات الكهروكيميائية في كثيرٍ من الأحيان لتجنب ضرورة القسمة على التكافؤ عند استخدام الأوزان الذرية. ومن المثير للاهتمام أن الأوزان الذرية كانت تعرف في النظام القديم للتسمية الكيميائية على أنها تكافؤات العناصر الكيميائية.§

قانون تكافؤات العناصر الكيميائية

إن قانون التكافؤ هو باختصارٍ الجوهر الأساسي لأي معايير تتم عبر التحليل الكيميائي، وتتألف قوانين التكافؤ من قسمين هما التركيز المولي “M” الذي يتم تعريفه على أنه عدد مولات المذابة الموجودة في لترٍ واحدٍ من المحلول، أي يتم حسابه بقسمة عدد المولات (وحدة قياس كمية المادة في الكيمياء) على حجم المحلول باللتر.

أما القسم الثاني هو العيارية “N” ويتم تعريفه على أنه عدد التكافؤات المذابة الموجودة في لترٍ واحدٍ من المحلول، أي تم حسابه بقسمة عدد التكافؤات المذابة في الحلول على حجم المحلول باللتير.

ومن الجدير بالذكر أن المُكافئ أيضًا هو المصطلح المستخدم لكمية المادة مثل المول مع اختلاف أن المكافئ الواحد للمادة في التفاعلات المختلفة قد يكون مختلفًا وكذلك المكافئ الواحد لكل مادةٍ مختلفٌ أيضًا.§

التعديلات في قانون تكافؤات العناصر الكيميائية

هناك بعض التعديلات المطلوبة المرتبطة باستخدام قانون التكافؤ، وتشتمل هذه التعديلات على الفرضيات التالية :

  • تكافؤات المادة الناتجة والمتفاعلة قد لا تكون هي نفسها بالضرورة، إذا كان عامل n للمادة في التفاعل الذي تم إنتاجه فيه مختلفًا عن عامل n للمادة نفسها عندما يكون متفاعلًا، فسيكون مكافئ المادة المنتجة والمفاعلة مختلفًا.
  • يمكن إضافة أو معادلة تكافؤات العناصر الكيميائية من نفس المواد فقط عندما تكون من عامل n مماثل.
  • تكون تكافؤات العوامل المؤكسدة في التفاعل دائمًا مساويةً لتكافؤات عوامل الاختزال، بصرف النظر عن عدد العوامل المستخدمة في التفاعل.§

الوزن المكافئ للمادة وتجارب إيجاده

قد تكون هناك حاجةٌ إلى معرفة وزن المكافئ أو كتلة المكافئ لإجراء العمليات الحسابية الصحيحة في تفاعلٍ كيميائيٍّ بين المواد، وميزة الاعتماد على وزن المكافئ هي أنه يمكننا الحصول على قيمةٍ صحيحةٍ بدون صيغ طويلة من التفاعلات الكيميائية، نظرًا لأن المواد الكيميائية تتفاعل معًا أو أن المادة هي نتاج تفاعلٍ كيميائيٍّ.

هذا وتعتمد صيغة تحديد الوزن المكافئ للمادة على فئة المركب الذي ندرسه، حيث يمكننا ملاحظة هذا في مركبات الأكاسيد على سبيل المثال، فمن السهل العثور على الكتلة المكافئة أو الوزن المكافئ لهذه المركبات عبر قسمة الكتلة المولية للمركب على تكافؤ العنصر الذي يختلف عن الأكسجين بعدد ذراته.

هذا ويمكننا رؤية دقة هذه القوانين ونتائجها في اختباراتٍ مباشرةٍ داخل المختبرات، وبالطبع هذه التجارب والاختبارات تتطلب منطقةً مخصصةً وحضور خبراءَ ومختصين لتجنب أي مخاطر، ولكنها بأية حالٍ تتطلب لإتمامها وجود وعاءٍ زجاجيٍّ خاصٍ (لا يصلح سوى نوع خاص ومحدد للتجارب) وآلة حاسبة والجدول الدوري للعناصر الكيميائية، وحمض الهيدروكلوريك، ولوحات معدنية، وأداة لقياس الضغط، وأداة لقياس الحرارة وغيره من مستلزماتٍ أخرى.

تشتمل خطوات التجربة على إضافة كميةٍ قليلةٍ من حمض الهيدروكلوريك داخل أنبوبٍ خاصٍ ثم وصله مع السحاحة والقمع بأنابيبَ خاصة أخرى، واستخدام اللوح المعدني لمنع حدوث التماس بين السائل وأنبوب الاختبار، وعند إغلاق أنبوب الاختبار بعنايةٍ وهزّه سنرى في النتائج الأولية كيف سيبدأ الهيدروجين في إجبار الماء على الخروج من السحاحة.

أما عندما ينتهي التفاعل فيجب جعل كمية الماء متساويةً داخل السحاحة والقمع، وأيضًا يجب تسجيل معلوماتٍ عن درجات الحرارة والضغط خلال التجربة باستخدام الأدوات الخاصة التي تم تجهيزها للقياس، ولا بد من القيام ببعض الخطوات الأخرى قبل العودة إلى قانون وزن التكافؤ.§

1٬480 مشاهدة