عدد مولات الأكسجين التي نحتاج إليها لحرق 5مول من البيوتان المستخدم في الولاعة لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء.

عدد مولات الأكسجين التي نحتاج إليها لحرق 5مول من البيوتان المستخدم في الولاعة لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء. لمعرفة عدد مولات الاوكسجين المطلوبة لا بد بداية من فهم أساسيات المعادلات الكيميائية وطرق موازنتها، بالإضافة إلى طرق استنتاج عدد مولات كل مكون من مكوناتها اللازمة لإنجاز التفاعل، وهي أحد أساسيات العلوم الكيميائية لطلاب المراحل الثانوية.

مفهوم المعادلات الكيميائية

المعادلة الكيميائية هي عبارة عن رموز وأرقام مكتوبة تمثل التفاعل الذي يحدث بشكل كيميائي، حيث توضع المواد الداخلة إلى التفاعل إلى يسار السهم، بينما توضع نواتج التفاعل إلى يمين السهم، وبعض التفاعلات لها اتجاهين، كما يتم الفصل بإشارة زائد بين مكونات التفاعل، ومكونات النواتج، وتمثل الأرقام إلى جانبي المكونات الأعداد النسبية لكل مكون. وتقسم المعادلات الكيميائية إلى:

• معادلات غير متوازنة تحوي مكونات التفاعل والنواتج بدون ذكر النسبة بينها .
• معادلات متوازنة تحوي نفس أعداد ذرات المواد، وفي حال وجود أيونات يكون مجموع الشحنات السالبة والموجبة متساوية في طرفي المعادلة. [1]

شاهد أيضًا: التفاعل بين الحمض والقاعدة يسمى

عدد مولات الأكسجين التي نحتاج إليها لحرق 5مول من البيوتان المستخدم في الولاعة لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء

لحل هذه المسألة  التي قد يظن الطلاب أنها معقدة، لا بدَ بداية من معرفة المعادلة الأساسية التي أدت لحدوث تفاعل الاحتراق الموجود في نص المسألة، والمعادلة الكيميائية المعبرة عن المسألة السابقة هي:

2C4H10 + 13O2 -> 10H2O + 8CO2

المعادلة السابقة معادلة موزونة، ونلاحظ أنه في الطرف اليساري للتفاعل لدينا مقابل كل جزيئين للبيوتان لدينا 13 جزيء من غاز الأوكسجين، بالتالي يمكننا إجراء التناسب التالي:

كل 2 مول من البيوتان      يحتاج 13 مول من الأوكسجين

كل 5 مول من البيوتان    يحتاج س مول من الأوكسجين

س= 5 × 13 / 2 =65/2 = 32.5 مول من الأوكسجين مطلوبة لحرق 5 مولات من البيوتان، بالتالي إن  الإجابة هي:

• 32.5 مول من الأوكسجين.

شاهد أيضًا:مادة لا يمكن تقسيمها إلى مواد أبسط بواسطة تفاعل كيميائي

استنتاج معادلة احتراق البيوتان بغاز الأوكسجين لإعطاء الماء وغاز ثاني أوكسيد الكربون وموزانتها

لاستنتاج المعادلة المعبرة عن التفاعل لا بد من حفظ بعض رموز العناصر الأساسية مثل رمز الأوكسجين ورمز الماء ورمز غاز ثاني أوكسيد الكربون ورمز البيوتان، ومن ثم يتم اتباع الخطوات التالية:[2]

• نقوم بكتابة المعادلة المبدئية المعبرة عن التفاعل وهي C4H10 + O2 ->  H2O+ CO2.
• نلاحظ أن عدد ذرات الكربون هي 4 في الطرف الأول، وواحدة في الطرف الثاني لذلك يمكن أن يضرب عدد جزيئات غاز ثاني أوكسيد الكربون ب 4، ليصبح لدينا 4 ذرات كربون داخلة للمعادلة و4 ذرات كربون خارجة منها التفاعل، تصبح المعادلة C4H10 + O2 ->  H2O+ 4CO2
• عدد ذرات الهيدروجين هي 10 في الطرف الأول، بينما هي 2 فقط في الطرف الثاني في الماء، لذا يضرب عدد جزيئات الماء ب 5 ليصبح لدينا 10 ذرات هيدروجين في دخل المعادة وفي خرجها تصبح المعادلة: C4H10 + O2 -> 5H2O+ 4CO2
• تحسب عدد ذرات الأوكسجين نلاحظ أنه لدينا ذرتين من الأوكسجين في الدخل تشكلان جزئ غاز الأوكسجين، بينما ذرة أوكسجين في الماء مضروبة ب 5، وذرتين أوكسجين من غاز ثاني أوكسيد الكربون مضروبة ب 4، والناتج هو 5+8= 13 ذرة في الخرج.
• لذل يتم ضرب جزيء الأوكسجين ب 13/2 ليصبح هنالك 13 ذرة أوكسجين في الدخل و13 ذرة أوكسجين في الخرج.
• تصبح المعادلة على الشكل C4H10 +13/2 O2 ->5 H2O+ 4CO2
• ولكن من الصعب إدخال عدد غير صحيح من المواد، لذلك يتم كل مكونات طرفي المعادلة بالعدد 2 ليصبح هنالك عدد صحيح من جزيئات الأوكسجين.

شاهد أيضًا: ليس من علامات حدوث التفاعل الكيميائي

وفي الختام تم حل المسألة الكيميائية عدد مولات الأكسجين التي نحتاج إليها لحرق 5مول من البيوتان المستخدم في الولاعة لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء. وقد تبين عدد مولات الأوكسجين المطلوبة وهي 32.5 كما تم شرح مفهوم المعادلات الكيميائية بالإضافة إلى شرح طريقة استنتاج المعادلة الكيميائية المعبرة عن احتراق البيوتان وتوضيح خطوات طريقة موازنتها.