يعتبر تحضير المحاليل الكيميائية من المهارات الأساسية لكل طالب وباحث داخل مختبر الكيمياء. سواء كنت تدرس الكيمياء التحليلية أو تعمل في مختبر تحاليل، فإن فهم الفروقات الدقيقة بين المولارية (Molarity) والعيارية (Normality)، وكيفية حساب الوزن الجزيئي (M.WT) والوزن المكافئ (Eq.WT) يُعد حجر الأساس للنجاح في تجاربك.

في هذا الدرس العملي، سنقوم بحل مجموعة من المسائل والتمارين الاحترافية التي تغطي كافة جوانب تحضير المحاليل وحساباتها الرياضية بالتفصيل.

---

1. حساب الوزن الجزيئي (M.WT) والوزن المكافئ (Eq.WT) للمركبات الشائعة

لحساب الوزن المكافئ (Eq.WT) لأي مركب، نستخدم العلاقة التالية:

حيث أن (η) تمثل عامل التكافؤ (الوزن المكافئ الفعّال):

• في الأحماض: عدد بروتونات الهيدروجين القابلة للاستبدال (H⁺).
• في القواعد: عدد مجموعات الهيدروكسيل القابلة للاستبدال (OH^-).
• في الأملاح: شحنة الكاتيون الكلية (عدد ذرات الفلز × تكافؤ الفلز).
• في العوامل المؤكسدة والمختزلة: عدد الإلكترونات المكتسبة أو المفقودة.

*ملاحظة: لحساب الأوزان الجزيئية بدقة، نعتمد على الأوزان الذرية التقريبية التالية: H=1, O=16, Na=23, C=12, Cl=35.5, K=39, Mn=55, P=31, Al=27, Ca=40, S=32.

جدول الحسابات التفصيلي:

---

2. حساب المولارية والعيارية للمحاليل المركزة السائلة

المسألة: احسب المولارية والعيارية لحمض الكبريتيك H₂SO₄ المركز إذا علمت أن النسبة المئوية له هي 98% والكثافة النوعية 1.69 g/ml.

الحل خطوة بخطوة:

أولاً: حساب الوزن الجزيئي لحمض الكبريتيك H₂SO₄:
M.WT = (1 × 2) + 32 + (16 × 4) = 98 g/mol

ثانياً: حساب المولارية (M) للمحلول المركز:
نستخدم القانون السريع للمحاليل المركزة السائلة:

حيث أن: % = 98 (النسبة المئوية)، d = 1.69 (الكثافة النوعية).

M = (98 × 1.69 × 10) / 98 = 16.9 M

ثالثاً: حساب العيارية (N):
بما أن حمض الكبريتيك ثنائي البروتون (η = 2):

N = 16.9 × 2 = 33.8 N

---

3. شرح طرق تحضير المحاليل المخففة والقياسية

أ) تحضير 250 mL من محلول NH₄OH بتركيز 0.10 M من محلول مركز بتركيز 14.8 M

الحسابات: نطبق قانون التخفيف (M₁V₁ = M₂V₂):

14.8 × V₁ = 0.10 × 250
V₁ = 25 / 14.8 = 1.69 mL

طريقة التحضير: نسحب بدقة 1.69 mL من المحلول المركز بواسطة ماصة مخبرية، ونضيفها ببطء إلى دورق حجمي سعة 250 mL يحتوي مسبقاً على قليل من الماء المقطر، ثم نكمل بالماء حتى العلامة ونرج المحلول.

ب) تحضير 500 ml من محلول Na₂CO₃ بتركيز 0.02 N

الحسابات: بما أنها مادة صلبة، نستخدم قانون الكتلة للعيارية:

W = 0.02 × 53 × 0.5 = 0.53 g

طريقة التحضير: نزن 0.53 g من المادة الجافة، ونذيبها تماماً في كمية قليلة من الماء المقطر، ثم ننقل المحلول لدورق حجمي سعة 500 ml ونكمل بالماء المقطر حتى العلامة.

ج) تحضير 1000 ml من محلول حمض H₂SO₄ بتركيز 1 N من حمض مركز (98% والكثافة 1.69)

الحسابات: عيارية الحمض المركز حسبناها سابقاً وكانت N₁ = 33.8 N. نطبق قانون التخفيف للعيارية:

N₁V₁ = N₂V₂
33.8 × V₁ = 1 × 1000
V₁ = 1000 / 33.8 = 29.58 mL

طريقة التحضير: نضع حوالي 500 mL من الماء المقطر في دورق حجمي سعة 1000 mL أولاً، ثم نضيف 29.58 mL من الحمض المركز ببطء شديد لمنع التناثر الفجائي، ثم نكمل الحجم الكلي بالماء المقطر.

د) تحضير 500 ml من محلول HCl بتركيز 0.1 M من حمض مركز (37% والكثافة 1.08)

الحسابات:
1. حساب مولارية الحمض المركز: M = (37 × 1.08 × 10) / 36.5 = 10.95 M.
2. تطبيق قانون التخفيف للحجم المطلوب:

10.95 × V₁ = 0.1 × 500
V₁ = 50 / 10.95 = 4.57 mL

طريقة التحضير: نسحب بـالماصة 4.57 mL من حمض الهيدروكلوريك المركز ونضيفها بحذر شديد داخل دورق حجمي سعة 500 mL يحتوي على ماء مقطر، ثم نضبط الحجم النهائي عند العلامة الدائرية.

---

خلاصة الدرس

إن التحضير الصحيح للمحاليل الكيميائية يعتمد بالدرجة الأولى على الدقة في الحسابات الرياضية وتطبيق قواعد السلامة المخبرية؛ وخاصة عند التعامل مع الأحماض المركزة (تذكر دائماً: أضف الحمض إلى الماء وليس العكس).