صيغ الكيمياء الأساسية: دليل مرجعي كامل

الكيمياء مبنية على مجموعة صغيرة من الصيغ الأساسية. أتقنها ويمكنك حل الغالبية العظمى من مسائل المستوى الجامعي الأول.

المول والمولارية

كل شيء في الكيمياء الكمية يبدأ بالمول. يحتوي مول واحد من أي شيء على 6.022 × 10²³ جسيمًا (عدد أفوجادرو).

n = m / M

حيث n هي المولات، m هي الكتلة بالجرام، M هي الكتلة المولية.

المولارية:

M = n / V

التركيز بالمول/لتر يساوي المولات مقسومة على الحجم باللترات.

صيغة التخفيف

عند إضافة مذيب، تبقى مولات المذاب ثابتة:

C₁V₁ = C₂V₂

مثال: 50 مل من محلول HCl 2M تحتاج للتخفيف إلى 0.5M:

2 × 50 = 0.5 × V₂
V₂ = 200 مل

قوانين الغاز

الثلاثة قوانين الكلاسيكية للغاز:

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

قانون الغاز المثالي: PV = nRT حيث R = 8.314 J/mol·K

ملاحظة هامة: يجب أن تكون درجة الحرارة دائمًا بالكلفن.

Law	Constant	Relationship
Boyle's	Temperature	P₁V₁ = P₂V₂
Charles's	Pressure	V₁/T₁ = V₂/T₂
Gay-Lussac's	Volume	P₁/T₁ = P₂/T₂

الحسابات الكيميائية: طريقة نسبة المول

لحساب كتلة المتفاعلات والمنتجات:

وازن المعادلة
حوّل الكتلة المعطاة → مولات
استخدم نسبة المول
حوّل مرة أخرى → كتلة

مثال: كم جرامًا من الماء يتكون عند تفاعل 18 جرامًا من H₂؟

2H₂ + O₂ → 2H₂O
18 g ÷ 2 g/mol = 9 mol H₂ → 9 mol H₂O → 162 g

النسبة المئوية للمردود

% مردود = (المردود الفعلي / المردود النظري) × 100

إذا كانت الحسابات تتوقع 162 جرامًا وجمعت 145:

% مردود = (145 / 162) × 100 = 89.5%

الإنثالبية وقانون هيس

q = m × c × ΔT

حيث c للماء = 4.18 J/g·°C.

قانون هيس: ΔH مستقل عن المسار — يمكنك جمع المعادلات وقيم ΔH للحصول على الإنثالبية.

طاقة غيبس الحرة

المعادلة الأكثر أهمية في الديناميكا الحرارية:

ΔG = ΔH - TΔS

ΔG < 0: التفاعل تلقائي
ΔG > 0: غير تلقائي
ΔG = 0: النظام في حالة توازن

ΔH	ΔS	Spontaneous?
−	+	Always
+	−	Never
−	−	Only at low T
+	+	Only at high T

ثابت التوازن

للتفاعل القابل للعكس aA + bB ⇌ cC + dD:

Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ

Kc >> 1: المنتجات مفضلة. Kc << 1: المتفاعلات مفضلة.

معادلة هندرسون-هاسيلبالش للمحاليل العازلة

المحاليل العازلة تقاوم تغييرات الرقم الهيدروجيني:

pH = pKa + log([A⁻] / [HA])

عندما [A⁻] = [HA]: pH = pKa.

معادلة نيرنست

E = E° - (0.0592/n) × log Q     (عند 25°C)

الأرقام الأساسية للحفظ

الثوابت المهمة:

Constant	Value
Avogadro's number	6.022 × 10²³ /mol
Gas constant R	8.314 J/mol·K
Faraday constant F	96,485 C/mol
Speed of light c	3.00 × 10⁸ m/s
Kw (water, 25°C)	1.0 × 10⁻¹⁴