الكيمياء الجامعية — السنة الأولى · Bachelor Year 1

29التقنيات المخبرية (1): السلامة والقياس والفصل

يعيد طالبان بلورة الدفعة نفسها من الأسبرين ويقيسان درجة انصهارها على المنصة الساخنة نفسها. فيقرأ أحدهما $134\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، والآخر $136\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . هل يختلفان؟ وهل الناتج نقي؟ لا يمكن الإجابة عن أي من السؤالين بالعددين وحدهما: فالقياس لا قيمة له إلا مع عدم يقينه، والمقارنة لا قيمة لها إلا مع قاعدة. يجمع هذا الفصل الأخير الجانب العملي من السنة: كيف تُقرأ أخطار ما على طاولة العمل، وكيف تُذكر قيمة مقيسة وعدم يقينها وتُقارن بقيمة أخرى، وكيف تفصل العمليات الكلاسيكية في المختبر العضوي — الاستخلاص، والترشيح، وإعادة التبلور، والتقطير — ناتجًا عما يحيط به، ثم تتحقق من نقاوته.

ما تعرفه من قبل

الذوبانية والامتزاج انطلاقًا من القوى بين الجزيئية، والمذيبات القطبية واللاقطبية (الفصل 4)؛ والسحاحات والماصّات ونقطة نهاية المعايرة (الفصل 15). وقد قدّم المجلد المدرسي (الصف العاشر) الاستخلاص سائل–سائل، وإعادة التبلور، وكروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة ومردود التخليق؛ وهنا تُعطى أرقامها.

ترشيح على الساخن أثناء إعادة تبلور: نظارات واقية، وقفازات ومئزر مخبري؛ يمر المحلول الساخن عبر ورقة ترشيح مطوية، التي تحتجز الشوائب غير الذوابة. وتنتظر إبر ناتج أُعيدت بلورته في الطبق على اليمين.

29.1 الأخطار وبطاقاتها

تعريف 29.1 (الخطر والخطورة)

الخطر هو الخاصية الذاتية لمادة (أو لوضع ما) التي يمكن أن تُحدث ضررًا: قابلية الاشتعال، والتآكل، والسمية. والخطورة هي احتمال وقوع الضرر فعلًا، وشدته، في ظروف الاستعمال المعطاة: وهي تتعلق بالخطر وبالتعرّض (الكمية، والتركيز، والمدة، والطريق، والوقاية).

لا يمكن تغيير الخطر دون تغيير المادة؛ أما الخطورة فتُخفض بالعمل على التعرّض: كمية أصغر، أو محلول أكثر تخفيفًا، أو خزانة غازات، أو قفازات ونظارات، أو كاشف أقل خطرًا للمهمة نفسها.

تعريف 29.2 (وسم GHS)

تتبع بطاقات المواد الكيميائية النظام المنسَّق عالميًا (GHS).

الرسم التحذيري للخطر رمز أسود على معيّن أبيض بإطار أحمر؛ وهي تسعة، من GHS01 إلى GHS09.
كلمة التنبيه هي خطر لفئات الخطر الأشد وتحذير للأقل شدة؛ ولا تحمل البطاقة إلا كلمة واحدة، هي الأشد.
بيان الخطر عبارة معيارية، مرمّزة بالحرف H متبوعًا بثلاثة أرقام، تصف خطرًا: H2xx الأخطار الفيزيائية، وH3xx الأخطار الصحية، وH4xx الأخطار البيئية.
البيان الاحتياطي، المرمّز بالحرف P وثلاثة أرقام، يعطي تدبيرًا يُتخذ: P1xx عام، وP2xx الوقاية، وP3xx الاستجابة، وP4xx التخزين، وP5xx التخلص.
صحيفة بيانات السلامة هي الوثيقة التي يقدمها المورّد مع المنتج، في أقسام معيارية: التعريف، والأخطار، والتركيب، والإسعافات الأولية، ومكافحة الحريق، والتداول والتخزين، وضبط التعرّض والوقاية، والخواص الفيزيائية والكيميائية، والثبات، والسمية، والتخلص والنقل.

GHS01 متفجر	GHS02 قابل للاشتعال	GHS03 مؤكسد	GHS04 غاز تحت الضغط	GHS05 أكّال
GHS06 سمية حادة	GHS07 ضار، مهيّج	GHS08 خطر صحي	GHS09 البيئة

الرسوم التحذيرية التسعة في GHS: قنبلة متفجرة، ولهب، ولهب فوق دائرة، وأسطوانة غاز، وتآكل، وجمجمة وعظمتان متقاطعتان، وعلامة تعجب، وخطر صحي (آثار طويلة الأمد: السرطان، والطفرات، والإنجاب، وتحسس المسالك التنفسية، والاستنشاق الرئوي) والبيئة.

مثال 29.3 (قراءة بطاقة الإيثانول)

تحمل قارورة الإيثانول الرسمين التحذيريين GHS02 وGHS07، وكلمة التنبيه خطر، والبيانين H225 (سائل وبخار شديدا الاشتعال، وهو خطر فيزيائي تستدعي فئته خطر) وH319 (يسبب تهيجًا شديدًا للعين، وهو خطر صحي، يستدعي وحده تحذير). ومن بياناته الاحتياطية P210 (يُحفظ بعيدًا عن الحرارة والشرر واللهب المكشوف؛ ممنوع التدخين)، وP233 (يُحفظ الوعاء محكم الإغلاق)، وP280 (ارتدِ القفازات ووقاية العينين)، وP305+P351+P338 (في حالة دخوله العينين: اشطفهما بحذر بالماء لعدة دقائق، وانزع العدسات اللاصقة، وواصل الشطف) وP403+P235 (يُخزَّن في مكان جيد التهوية، ويُحفظ باردًا). والعواقب العملية: لا لهب على طاولة العمل حيث يُستعمل الإيثانول، ونظارات، وقارورة مغلقة.

طريقة 29.4 (تحضير حصة عملية من صحائف بيانات السلامة)

لكل مادة مستعملة أو متكوّنة:

اقرأ رسومها التحذيرية، وكلمة التنبيه وبيانات H (القسم 2 من الصحيفة)، ودوّن الأخطار الفيزيائية (الحريق، والضغط، والتفاعلية) بمعزل عن الأخطار الصحية والبيئية؛
قدّر التعرّض لكل عملية (الوزن، والتسخين، والنقل، والترشيح): الكمية، والحالة (فالسائل المتطاير أو المسحوق الناعم يبلغ الرئتين)، والمدة؛
اختر التدابير: الاستعاضة بكاشف أقل خطرًا، وتصغير السلّم، وخزانة الغازات، ثم الوقاية الشخصية (بيانات P2xx)؛
خطّط للاستجابة لحادث (P3xx: العينان، والجلد، والبلع، والحريق) ولوجهة كل نفاية (P5xx).

في المختبر — النفايات

لا يذهب شيء إلى المغسلة افتراضيًا. فتُجمع المذيبات العضوية في وعاءين، المهلجنة (ثنائي كلورو الميثان، والكلوروفورم) وغير المهلجنة (الإيثانول، والبروبانون، والهكسان الحلقي، وإيثانوات الإيثيل)، لأنها تُعالج بطرق مختلفة؛ وتُعادل المحاليل المائية الحمضية والقاعدية قبل التخلص منها؛ ولمحاليل أيونات الفلزات الثقيلة (الكروم، والنحاس، والفضة) أوعيتها الخاصة؛ ويُحفظ الزجاج المكسور والأجسام الصلبة الملوثة بمعزل عن القمامة العادية. والبيان P273، «تجنَّب إطلاقه في البيئة»، على البطاقة يذكّر بأن وعاء النفايات، لا البالوعة، هو نهاية التجربة.

29.2 القياس وعدم اليقين

القيمة المقيسة ليست أبدًا القيمة الدقيقة للمقدار المقيس: أعد القياس فتتغير النتيجة قليلًا؛ واقرأ التدريج فيكون الرقم الأخير تخمينًا. ويبيّن عدم اليقين إلى أي حد يمكن معقولًا أن تبعد القيمة الحقيقية عن القيمة المقيسة.

تعريف 29.5 (عدم يقين القياس)

عدم يقين القياس وسيط يميّز تشتت القيم التي يمكن معقولًا أن تُنسب إلى المقدار المقيس.
عدم اليقين المعياري $u(x)$ هو عدم اليقين ذاك معبَّرًا عنه بانحراف معياري.
التقييم من النوع A يعطي $u$ من التحليل الإحصائي لسلسلة من القياسات المكررة؛ والتقييم من النوع B يعطيه بأي وسيلة أخرى: تدريج أداة، أو التفاوت الذي يذكره صانعها، أو شهادة معايرة، أو عدد أرقام قيمة مجدولة.
عدم اليقين الموسَّع $U = k\,u$ هو عدم اليقين المعياري مضروبًا في معامل تغطية $k$ ، يساوي عادةً $k = 2$ ؛ وفي التوزيع الطبيعي يحتوي المجال $x \pm 2u$ القيمة الحقيقية باحتمال يبلغ نحو $95\,\%$ .
عدم اليقين النسبي هو $u(x)/|x|$ ، ويُعطى غالبًا بالنسبة المئوية.

قضية 29.6 (التقييم من النوع A)

إذا أُجري $n$ قياسًا مستقلًا $x_1, \dots, x_n$ للمقدار نفسه، فأفضل تقدير هو متوسطها $\bar x$ ؛ والانحراف المعياري التجريبي هو

s = \sqrt{\frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n} (x_i - \bar x)^2},

ويكون عدم اليقين المعياري للمتوسط $u(\bar x) = s/\sqrt{n}$ .

برهان. نقبله في هذا المستوى؛ أما إحصاء القياسات المكررة، ومنه معامل ستيودنت المستعمل حين يكون $n$ صغيرًا، فيُعالج في مجلد السنة الثانية. ∎

يمينًا: عشرون قراءة لنقطة نهاية المعايرة نفسها (معطيات توضيحية)، مقروءة بدقة 0.05\, mL، مع المنحنى الطبيعي ذي المتوسط نفسه V = 12.455\, mL والانحراف المعياري نفسه s = 0.071\, mL. يسارًا: التوزيع المستطيل لتقييم من النوع B، لقيمة لا يُعرف عنها إلا أنها تقع بين x_0 - a وx_0 + a؛ وانحرافها المعياري a/√3. — يمينًا: عشرون قراءة لنقطة نهاية المعايرة نفسها (معطيات توضيحية)، مقروءة بدقة $0.05\,\mathrm{mL}$ ، مع المنحنى الطبيعي ذي المتوسط نفسه $\bar V = 12.455\,\mathrm{mL}$ والانحراف المعياري نفسه $s = 0.071\,\mathrm{mL}$ . يسارًا: التوزيع المستطيل لتقييم من النوع B، لقيمة لا يُعرف عنها إلا أنها تقع بين $x_0 - a$ و $x_0 + a$ ؛ وانحرافها المعياري $a/\sqrt3$ .

مثال 29.7 (عشرون نقطة نهاية)

من أجل القراءات العشرين في الشكل، $\bar V = 12.455\,\mathrm{mL}$ ، و $s = 0.071\,\mathrm{mL}$ و $u(\bar V) = 0.071/\sqrt{20} = 0.016\,\mathrm{mL}$ . فالقراءة الواحدة غير يقينية بنحو $s$ ؛ ومتوسط عشرين قراءة بنحو $s/\sqrt{20}$ ، أي أقل بأربع مرات ونصف. والنتيجة $V = 12.46\,\mathrm{mL}$ مع $U = 2u = 0.03\,\mathrm{mL}$ .

قضية 29.8 (التقييم من النوع B لتوزيع مستطيل)

إذا كان كل ما يُعرف عن مقدار أنه يقع، باحتمال متساوٍ، في أي موضع بين $x_0 - a$ و $x_0 + a$ ، فإن عدم يقينه المعياري هو

u = \frac{a}{\sqrt3}.

برهان. كثافة الاحتمال $1/(2a)$ على $[x_0 - a, x_0 + a]$ ومنعدمة خارجه؛ ومتوسطها $x_0$ بالتناظر وتباينها هو

u^2 = \int_{x_0-a}^{x_0+a} (x - x_0)^2 \frac{\mathrm{d}x}{2a} = \frac{1}{2a} \left[\frac{t^3}{3}\right]_{-a}^{a} = \frac{1}{2a}\cdot\frac{2a^3}{3} = \frac{a^2}{3}. \qedhere

∎

مثال 29.9 (قراءة وتفاوت)

سحاحة مدرّجة كل $0.1\,\mathrm{mL}$ تُقرأ بدقة نصف تدريجة: فتقع القراءة ضمن $\pm0.05\,\mathrm{mL}$ من القيمة المدوّنة، ومن ثم $u = 0.05/\sqrt3 = 0.029\,\mathrm{mL}$ . وماصّة $20\,\mathrm{mL}$ يذكر صانعها تفاوتًا قدره $\pm0.03\,\mathrm{mL}$ تعطي حجمها مع $u = 0.03/\sqrt3 = 0.017\,\mathrm{mL}$ . والقيمة المجدولة المعطاة على هيئة $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ معروفة ضمن $\pm0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : $u = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .

قضية 29.10 (تركيب أوجه عدم اليقين)

من أجل مقادير مستقلة: إذا كان $y = x_1 + x_2$ أو $y = x_1 - x_2$ ، فإن $u(y)^2 = u(x_1)^2 + u(x_2)^2$ ؛ وإذا كان $y = x_1 x_2$ أو $y = x_1/x_2$ ، فإن

\left(\frac{u(y)}{y}\right)^2 = \left(\frac{u(x_1)}{x_1}\right)^2 + \left(\frac{u(x_2)}{x_2}\right)^2 .

وتتركب المصادر المتعددة لعدم اليقين في المقدار نفسه (جزء من النوع A وأجزاء من النوع B) بالطريقة نفسها، مجموعًا للمربعات.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

المربعات، لا أوجه عدم اليقين نفسها، هي التي تُجمع: فخطآن مستقلان نادرًا ما يدفعان في الاتجاه نفسه بكامل قيمتهما. والحجم المعاير فرق بين قراءتين للسحاحة، فيكون عدم يقين قراءته $\sqrt2 \times 0.029\,\mathrm{mL} = 0.041\,\mathrm{mL}$ ؛ ويطغى مصدر كبير واحد لعدم اليقين على المصادر الأخرى، وهناك ينبغي التماس التحسين. أما القاعدة العامة، بالمشتقات الجزئية، فمكانها مجلد السنة الثانية.

طريقة 29.11 (إعلان نتيجة)

اذكر مصادر عدم اليقين؛ وقيّم كلًّا منها على هيئة عدم يقين معياري (من النوع A انطلاقًا من سلسلة، ومن النوع B على هيئة $a/\sqrt3$ انطلاقًا من نصف عرض).
ركّبها مجموعًا للمربعات (القضية 29.10).
أعطِ عدم اليقين الموسَّع $U = 2u$ برقم معنوي واحد أو اثنين، وقرّب القيمة إلى المنزلة العشرية نفسها: $x = (\text{القيمة} \pm U)$ الوحدة، $k = 2$ .

تعريف 29.12 (الانحراف المطبَّع)

الانحراف المطبَّع (أو القيمة $z$ ) بين قيمتين مستقلتين $x_1$ و $x_2$ للمقدار نفسه، عدما يقينهما المعياريان $u_1$ و $u_2$ ، هو

z = \frac{|x_1 - x_2|}{\sqrt{u_1^2 + u_2^2}} .

وتُعدّ القيمتان متوافقتين حين يكون $z \le 2$ ؛ وتكون القيمة المقيسة متوافقة مع قيمة مرجعية بالشرط نفسه.

مثال 29.13 (الطالبان)

درجتا الانصهار في مطلع الفصل، $134\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ و $136\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، حُصل على كل منهما بعدم يقين معياري قدره $0.8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (القراءة ومعايرة المنصة). عندئذ $z = 2/\sqrt{0.8^2 + 0.8^2} = 1.8 \le 2$ : فالطالبان متفقان. ومتوسطهما، $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، متوافق أيضًا مع درجة الانصهار المجدولة للأسبرين، $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ بتسخين سريع. والقيمة المجدولة المعطاة إلى الوحدة لها $u = 0.5/\sqrt3 = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، فتكون القراءة الواحدة ذات $u = 0.8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ متوافقة معها ما دامت تقع ضمن $2\sqrt{0.8^2 + 0.29^2} = 1.7\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ منها: فالقراءة التي تقل عن نحو $133\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ كانت ستدل على ناتج غير نقي.

29.3 الفصل

تعريف 29.14 (معامل التوزيع)

حين يتوزع مذاب A، عند التوازن، بين مذيبين غير ممتزجين، طور عضوي وطور مائي، فإن نسبة تركيزيه

K = \frac{[\mathrm{A}]_{\mathrm{org}}}{[\mathrm{A}]_{\mathrm{aq}}}

تكون، في المحاليل المخففة عند درجة حرارة معطاة، ثابتًا: هو معامل التوزيع للمادة A بين المذيبين.

قضية 29.15 (عدة استخلاصات خير من استخلاص واحد)

يُستخلص حجم $V_a$ من محلول مائي $n$ مرة، كل مرة بحجم جديد $V_o$ من مذيب عضوي. فيكون كسر A الباقي في الطور المائي

f_n = \left(1 + K \frac{V_o}{V_a}\right)^{-n}.

ومن أجل حجم كلي ثابت من المذيب، تستخلص $n$ أجزاء صغيرة أكثر مما يستخلصه جزء واحد كبير.

برهان. لتكن $m$ كمية A في الطور المائي قبل استخلاص ما، و $m'$ بعده. عند التوازن يحتوي الطور العضوي $m - m'$ ، و $K = \dfrac{(m - m')/V_o}{m'/V_a}$ ، ومن ثم $m - m' = K\dfrac{V_o}{V_a} m'$ و $m' = m\big/\bigl(1 + K V_o/V_a\bigr)$ . وكل استخلاص يضرب الكمية الباقية في العامل نفسه؛ وبعد $n$ منها، يكون $f_n$ القوة ذات الأس $n$ لذلك العامل. ومع حجم كلي $V$ مقسَّم إلى $n$ جزءًا حجم كل منها $V/n$ ، $\ln f_n = -n \ln(1 + KV/(nV_a))$ ؛ ولأن $\ln(1+t)/t$ تتناقص مع $t$ ، فإن $n \ln(1 + t/n)$ تتزايد مع $n$ من أجل $t = KV/V_a > 0$ ، و $f_n$ تتناقص، نحو النهاية $\mathrm{e}^{-KV/V_a}$ . ∎

مثال 29.16 (جزء واحد أم ثلاثة)

مذاب له $K = 4$ يُستخلص من $100\,\mathrm{mL}$ من الماء بمقدار $60\,\mathrm{mL}$ من إيثانوات الإيثيل. بجزء واحد، $f_1 = 1/(1 + 4 \times 0.6) = 0.29$ : يُستخلص $71\,\%$ . وبثلاثة أجزاء من $20\,\mathrm{mL}$ ، $f_3 = (1 + 4 \times 0.2)^{-3} = 0.17$ : $83\,\%$ . وإيثانوات الإيثيل ( $\rho = 0.90\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ ) هي الطبقة العليا في قمع الفصل؛ أما ثنائي كلورو الميثان ( $\rho = 1.33\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ ) فسيكون الطبقة السفلى.

يفصل الترشيح صلبًا عن سائل. فبالجاذبية، عبر ورقة مطوية في قمع، يحتجز شائبة غير ذوابة من محلول ساخن يجب ألا يبرد في الطريق (الترشيح على الساخن، كما في الصورة في مطلع الفصل). وتحت ضغط منخفض، في قمع بوخنر على دورق ذي ذراع جانبية (كما رُسم في المجلد المدرسي)، يجمع صلبًا بسرعة ويتركه شبه جاف؛ ويُغسل الصلب على المرشح بقليل من المذيب البارد.

تعريف 29.17 (إعادة التبلور)

إعادة التبلور تنقّي صلبًا بإذابته في أدنى كمية من مذيب ساخن يكون فيه شديد الذوبان ساخنًا وقليل الذوبان باردًا، ثم تركه يتبلور عند التبريد؛ والشوائب إما تبقى ذائبة في المذيب البارد (السائل الأم) وإما، لكونها غير ذوابة، تُزال مسبقًا بالترشيح على الساخن.

طريقة 29.18 (إعادة تبلور صلب)

اختر المذيب: الناتج شديد الذوبان ساخنًا وقليل الذوبان باردًا، والشوائب الذوابة ذوابة حتى باردًا، ولا تفاعل مع الناتج، ودرجة غليان أدنى من درجة انصهار الناتج؛ ويمكن ضبط خليط من مذيبين ممتزجين (الإيثانول والماء) على الناتج.
أذب الصلب الخام في أدنى كمية من المذيب المغلي، مضافًا على دفعات صغيرة، مع الارتداد إذا كان المذيب متطايرًا أو قابلًا للاشتعال.
إذا بقيت شائبة غير ذوابة، فرشّح على الساخن.
دع المحلول يبرد ببطء، ثم في الثلج: فالتبريد البطيء يعطي بلورات أكبر وأنقى، تحتجز قدرًا أقل من السائل الأم.
رشّح تحت ضغط منخفض، واغسل بقليل من المذيب المثلَّج، وجفّف، وزِن؛ وتحقق من النقاوة (درجة الانصهار، TLC).

مثال 29.19 (ثمن النقاوة)

يذوب الأسبرين في الماء بنحو $3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ و $10\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ عند $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، وأكثر بكثير قرب درجة الغليان. فإذا غادر المرشحَ $40\,\mathrm{mL}$ من السائل الأم و $10\,\mathrm{mL}$ من ماء الغسل عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، حملا معهما نحو $0.050\,\mathrm{L} \times 3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L} = 0.17\,\mathrm{g}$ من الأسبرين، مهما كانت نقاوته. وكل مليلتر من المذيب يزيد على الحد الأدنى يكلّف من المردود.

يُنقّى السائل، أو يُفصل سائلان درجتا غليانهما متباعدتان، بالتقطير البسيط: يُغلى الخليط، ويُكثَّف البخار، الأغنى بالمكوّن الأكثر تطايرًا، ويُجمع. ودرجة الحرارة عند الذراع الجانبية هي درجة حرارة البخار الذي يتقطر؛ وما دامت ثابتة، فإن مادة نقية تعبر. أما السوائل ذات درجات الغليان المتقاربة فتحتاج إلى التقطير التجزيئي، أي إلى عمود بين الدورق والرأس، ويُعالج بمخططات سائل–بخار في مجلد السنة الثانية.

التقطير البسيط. يقرأ المحرار درجة حرارة البخار الداخل إلى المكثف؛ ويدخل ماء التبريد من الطرف السفلي للمكثف كي يبقى الغلاف ممتلئًا؛ وتمنع حصى الغليان الفوران العنيف؛ والجهاز مفتوح على الهواء عند المستقبِل.

السلامة

لا يُغلق جهاز التقطير أبدًا: فالجملة المحكمة الإغلاق تنفجر إذا سُخّنت. وتُضاف حصى الغليان إلى السائل البارد، لا إلى سائل ساخن أبدًا (فقد يفور فورًا). ويُجمع المقطَّر القابل للاشتعال بعيدًا عن أي لهب، والمستقبِل في الثلج إن لزم.

29.4 التعرّف والتحقق من النقاوة

تعريف 29.20 (معامل الاحتجاز)

في كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC)، توضع بقعة من العيّنة على خط الأساس قرب أسفل صفيحة مغطاة بطور ثابت (السيليكا)؛ وتقف الصفيحة في حوض مغلق في قليل من الطور المتحرك، الذي يصعد عبر الطبقة بالخاصية الشعرية ويحمل الأنواع الكيميائية بسرعات مختلفة. ومعامل الاحتجاز لنوع كيميائي هو

R_f = \frac{\text{المسافة التي قطعتها البقعة}} {\text{المسافة التي قطعتها جبهة المذيب}},

وكلتاهما مقيسة من خط الأساس؛ $0 \le R_f \le 1$ ، ومن أجل طور ثابت وطور متحرك ودرجة حرارة معطاة فإنه يميّز النوع الكيميائي.

على السيليكا القطبية، يُحتجز النوع القطبي بقوة أكبر من النوع الأقل قطبية فيكون له $R_f$ الأصغر؛ والطور المتحرك الأكثر قطبية يُبعد كل بقعة أكثر. وقد يختلف نوعان لهما $R_f$ نفسه على صفيحة واحدة؛ أما قيمتا $R_f$ المختلفتان فتثبتان أنهما مختلفان. والناتج النقي يعطي بقعة واحدة.

صفيحة TLC بعد التطوير: المرجعان A وB والخليط M، موضوعة على خط الأساس. R_f( A) = d_ A/d_ front = 0.30، R_f( B) = 0.65؛ ويُظهر الخليط البقعتين كلتيهما، على الارتفاعين نفسيهما. — صفيحة TLC بعد التطوير: المرجعان A وB والخليط M، موضوعة على خط الأساس. $R_f(\mathrm{A}) = d_{\mathrm{A}}/d_{\mathrm{front}} = 0.30$ ، $R_f(\mathrm{B}) = 0.65$ ؛ ويُظهر الخليط البقعتين كلتيهما، على الارتفاعين نفسيهما.

طريقة 29.21 (إجراء TLC)

ارسم خط الأساس بقلم الرصاص على بعد نحو $1\,\mathrm{cm}$ من الأسفل؛ وضع بقعًا صغيرة من محاليل مخففة للعيّنة وللمراجع جنبًا إلى جنب.
ضع بضعة مليمترات من الطور المتحرك في الحوض (تحت خط الأساس)، وأغلقه، ودع الجو يتشبّع؛ ثم أوقف الصفيحة فيه.
أخرج الصفيحة حين تصير الجبهة على بعد نحو $1\,\mathrm{cm}$ من الأعلى؛ وعلّم الجبهة فورًا؛ وجفّف.
أظهر البقع عديمة اللون (مصباح فوق بنفسجي على صفيحة متفلورة، أو بخار اليود، أو كاشف تلوين)؛ وأحِطها بقلم الرصاص.
قِس المسافات من خط الأساس واحسب كل $R_f$ ؛ وقارن العيّنة بالمراجع على الصفيحة نفسها.

منصة ساخنة (منصة كوفلر): شريط فلزي مسخَّن من أحد طرفيه، فيه تدرّج في درجة الحرارة على امتداده؛ والصلب المنثور على الشريط ينصهر بعد خط حاد، يُقرأ على التدريج بالمؤشر. ويحتوي الصندوق مواد مرجعية معلومة درجة الانصهار، تُستعمل لمعايرته. الصورة: HBR، CC BY-SA 3.0، ويكيميديا كومنز.

طريقة 29.22 (قياس درجة انصهار على منصة ساخنة)

شغّل المنصة قبل وقت كافٍ: فالتدرّج يحتاج إلى وقت كي يستقر.
عايرها بمادة مرجعية نقية تنصهر قرب القيمة المتوقعة، منثورة على الشريط؛ واضبط المؤشر بحيث يقرأ التدريج درجة انصهارها على الخط.
انثر بضع بلورات من العيّنة الجافة من الطرف البارد نحو الطرف الساخن؛ وادفعها ذهابًا وإيابًا بالملعقة وضع المؤشر على الحد الذي ينصهر الصلب بعده فورًا.
اقرأ، وكرّر، ونظّف الشريط؛ وخذ متوسط القراءات واذكر عدم اليقين (الطريقة 29.11).

تنصهر المادة البلورية النقية انصهارًا حادًا عند درجة انصهارها؛ أما غير النقية فتبدأ بالانصهار عند درجة أدنى وتنصهر على مجال من درجات الحرارة، لأن الشائبة تخفض درجة الحرارة التي يتعايش عندها الصلب والسائل (والسبب، أي الجهد الكيميائي لمذيب يخفضه مذاب، موجود في مجلد السنة الثانية). فدرجة الانصهار الأدنى بكثير من القيمة المجدولة، أو مجال الانصهار العريض، يكشف إذن عن الشوائب؛ والقيمة المتوافقة مع القيمة المجدولة، بمعنى الانحراف المطبَّع، تدعم النقاوة دون أن تثبتها.

في المختبر — معايرة المنصة

تُختار المراجع بحيث تحيط بالقيمة المتوقعة. فالأسيتانيليد، الذي ينصهر عند $114.3\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، وحمض البنزويك، عند $122.4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، معياران كلاسيكيان للنواتج التي تنصهر بين $110\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ و $130\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ؛ ومن أجل الأسبرين، يكون المعيار القريب من $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ أفضل. والأسبرين نفسه يتفكك أثناء انصهاره، فتتعلق درجة انصهاره المرصودة بسرعة تسخينه: وتعطي الجداول $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ للتسخين السريع، وهو ما تفعله المنصة.

يُتعرّف السائل، ويُتحقق من نقاوته، بمعامل انكساره $n_D$ ، وهو نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في السائل، ويُقاس بخط الصوديوم الأصفر D عند درجة حرارة مذكورة (عادةً $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ )، بأربعة أرقام عشرية. فللماء $n_D = 1.333$ ، وللإيثانول 1.3611 وللهكسان الحلقي 1.4266 عند $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . وينخفض المعامل قليلًا بارتفاع درجة الحرارة، ولذلك يُضبط حرارة الجهاز بمنظِّم حراري.

مقياس انكسار آبي: تُفرد قطرة من السائل بين موشورين؛ وتُظهر العدسة العينية حقلًا نصفه مضيء ونصفه مظلم، والحد بينهما، إذا وُضع على الشعرتين المتصالبتين، يعطي معامل الانكسار على التدريج. الصورة: فوريد، CC BY-SA 4.0، ويكيميديا كومنز.

29.5 تمارين

تمرين 29.1 ★

تحمل قارورة البروبانون الرسمين التحذيريين GHS02 وGHS07 والبيانات H225 وH319 وH336. فأي كلمة تنبيه تحمل؟ وأي البيانات تصف خطرًا فيزيائيًا، وأيها خطرًا صحيًا؟ واذكر احتياطين تستدعيهما.

حل

حل التمرين 29.1.

خطر: يستدعيها H225 (سائل شديد الاشتعال، الفئة 2)، وتحمل البطاقة الكلمة الأشد. وH225 خطر فيزيائي؛ أما H319 (تهيج شديد للعين) وH336 (نعاس أو دوار) فخطران صحيان. الاحتياطات: لا لهب ولا شرر بالقرب، وقارورة مغلقة؛ ونظارات؛ والعمل في مكان مهوّى أو في خزانة غازات.

تمرين 29.2 ★

خطر أم خطورة؟ (أ) يسبب حمض الكبريتيك المركّز حروقًا شديدة. (ب) وزن $50\,\mathrm{mg}$ من مسحوق سام في خزانة غازات مع القفازات لا يعرّض المشغّل إلا قليلًا. (ج) يطلق الصوديوم الهيدروجين مع الماء. (د) المذيب نفسه أشد خطرًا إذا استُعمل ساخنًا في كأس مفتوحة منه باردًا في قارورة مغلقة.

حل

حل التمرين 29.2.

(أ) خطر، وهو خاصية للحمض. (ب) خطورة، صغيرة لأن التعرّض صغير. (ج) خطر. (د) خطورة: الخطر نفسه، والتعرّض أكبر (البخار، والرذاذ) حين يكون ساخنًا ومفتوحًا.

تمرين 29.3 ★

على صفيحة TLC تقع جبهة المذيب على ارتفاع $6.0\,\mathrm{cm}$ فوق خط الأساس؛ وتعطي العيّنة بقعتين عند $2.1\,\mathrm{cm}$ و $4.2\,\mathrm{cm}$ . احسب قيمتي $R_f$ لهما. ويصعد مرجع موضوع على الصفيحة نفسها إلى $4.2\,\mathrm{cm}$ : فما الذي يمكن استنتاجه وما الذي لا يمكن؟

حل

حل التمرين 29.3.

$R_f = 2.1/6.0 = 0.35$ و $4.2/6.0 = 0.70$ . للبقعة الثانية $R_f$ المرجع نفسه: فقد تحتويه العيّنة (وهذا متسق)، لكن تساوي $R_f$ بطور متحرك واحد لا يثبت التطابق؛ وطور متحرك ثانٍ، أو بقعة مشتركة من العيّنة والمرجع تبقى بقعة واحدة، يعزّز الاستنتاج. أما البقعة عند 0.35 فهي يقينًا نوع كيميائي آخر.

تمرين 29.4 ★

سحاحة مدرّجة كل $0.1\,\mathrm{mL}$ تُقرأ بدقة نصف تدريجة. احسب عدم اليقين المعياري لقراءة واحدة، ثم لحجم مُسال، وهو فرق بين قراءتين.

حل

حل التمرين 29.4.

نصف العرض $0.05\,\mathrm{mL}$ ، توزيع مستطيل: $u = 0.05/\sqrt3 = 0.029\,\mathrm{mL}$ . ومن أجل فرق بين قراءتين مستقلتين، $u = \sqrt{2} \times 0.029 = 0.041\,\mathrm{mL}$ .

تمرين 29.5 ★★

تعطي خمس وزنات للعيّنة نفسها $0.2512\,\mathrm{g}$ ، و $0.2508\,\mathrm{g}$ ، و $0.2515\,\mathrm{g}$ ، و $0.2510\,\mathrm{g}$ و $0.2505\,\mathrm{g}$ . احسب المتوسط، والانحراف المعياري التجريبي، وعدم اليقين المعياري للمتوسط، وأعلن النتيجة مع $k = 2$ .

حل

حل التمرين 29.5.

المتوسط $0.251\,00\,\mathrm{g}$ ؛ والانحرافات $+2$ ، $-2$ ، $+5$ ، 0، $-5$ (بالوحدة $10^{-4}\,\mathrm{g}$ )، ومجموع المربعات $58 \times 10^{-8}\,\mathrm{g}^{2}$ ، $s = \sqrt{58 \times 10^{-8}/4} = 3.8 \times 10^{-4}\,\mathrm{g}$ ؛ $u = s/\sqrt5 = 1.7 \times 10^{-4}\,\mathrm{g}$ ؛ $U = 3.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{g}$ : $m = (0.25100 \pm 0.00034)$ g، $k = 2$ .

تمرين 29.6 ★★

مذاب معامل توزيعه $K = 3$ بين مذيب عضوي والماء يُستخلص من $50\,\mathrm{mL}$ من الماء بمقدار $30\,\mathrm{mL}$ من المذيب إجمالًا. احسب الكسر المستخلص بجزء واحد، وبجزأين من $15\,\mathrm{mL}$ ، وبثلاثة من $10\,\mathrm{mL}$ .

حل

حل التمرين 29.6.

بجزء واحد: $f = 1/(1 + 3 \times 30/50) = 0.357$ ، أي $64.3\,\%$ مستخلصًا. وبجزأين من $15\,\mathrm{mL}$ : $f = 1.9^{-2} = 0.277$ ، أي $72.3\,\%$ . وبثلاثة من $10\,\mathrm{mL}$ : $f = 1.6^{-3} = 0.244$ ، أي $75.6\,\%$ .

تمرين 29.7 ★★

تعطي معايرة تركيزًا قدره $0.1012\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ بعدم يقين معياري $0.0006\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ ؛ وقد حُضّر المحلول بتركيز $0.1000\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ بعدم يقين معياري $0.0002\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ . فهل القيمتان متوافقتان؟ وماذا لو كان عدم يقين المعايرة $0.0004\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ ؟

حل

حل التمرين 29.7.

$z = 0.0012/\sqrt{0.0006^2 + 0.0002^2} = 0.0012/0.00063 = 1.9 \le 2$ : متوافقتان، بالكاد. ومع $0.0004\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ : $z = 0.0012/0.00045 = 2.7$ ، غير متوافقتين: فالمعايرة الأدق تكشف فرقًا حقيقيًا (خطأ في التحضير، أو في المعايرة).

تمرين 29.8 ★★

ذوبانيات صلب (قيم توضيحية، بالوحدة $\mathrm{g}$ لكل $100\,\mathrm{mL}$ ) في ثلاثة مذيبات هي: المذيب P، 1.5 باردًا و2.0 مغليًا؛ والمذيب Q، 0.3 باردًا و12 مغليًا؛ والمذيب R، 9 باردًا و25 مغليًا. أي مذيب يلائم إعادة التبلور، ولماذا لا يلائمها الآخران؟ ومع المذيب الملائم، ما أكبر كسر من $5.0\,\mathrm{g}$ من الصلب يمكن استرجاعه، إذا استُعملت أدنى كمية من المذيب المغلي ثم بُرّد الخليط؟

حل

حل التمرين 29.8.

Q: قليل الذوبان باردًا، شديد الذوبان ساخنًا. أما P فلا يذيب الصلب ساخنًا أفضل بكثير منه باردًا (فلا يتبلور شيء عند التبريد)؛ وR يُبقي الكثير ذائبًا باردًا (خسائر كبيرة). ومع Q، يحتاج $5.0\,\mathrm{g}$ إلى ما لا يقل عن $5.0/12 \times 100 = 42\,\mathrm{mL}$ من المذيب المغلي، تُبقي $0.3 \times 0.417 = 0.13\,\mathrm{g}$ ذائبًا باردًا: فيمكن استرجاع $4.9\,\mathrm{g}$ على الأكثر، أي $97.5\,\%$ (قبل أي فقد على المرشح).

تمرين 29.9 ★★

سائل عديم اللون، مضبوط الحرارة عند $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، له $n_D = 1.3612$ . فأي من الماء والإيثانول والهكسان الحلقي يمكن أن يكون؟ ولماذا تُذكر درجة الحرارة؟ وعلامَ تدل قيمة قدرها 1.350؟

حل

حل التمرين 29.9.

الإيثانول ( $n_D = 1.3611$ عند $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ )؛ فالماء (1.333) والهكسان الحلقي (1.4266) مستبعدان. ويتغير المعامل مع درجة الحرارة، فلا معنى للقيمة دونها. أما القيمة 1.350، الواقعة بين الماء والإيثانول، فتوحي بخليط، كإيثانول يحتوي ماء.

تمرين 29.10 ★★★

مستعملًا معطيات التمرين 29.6، بيّن أنه مهما دقّ تقسيم المذيب البالغ $30\,\mathrm{mL}$ ، فلا يمكن استخلاص أكثر من الكسر $1 - \mathrm{e}^{-KV/V_a}$ من المذاب، واحسبه. وكم جزءًا يلزم لبلوغ $99\,\%$ من تلك النهاية؟

حل

حل التمرين 29.10.

مع $t = KV/V_a$ و $n$ جزءًا، $\ln f_n = -n\ln(1 + t/n)$ ؛ وحين $n \to \infty$ ، يكون $n \ln(1 + t/n) \to t$ (لأن $\ln(1 + \varepsilon) \sim \varepsilon$ )، و $f_n$ تتناقص نحو $\mathrm{e}^{-t}$ (القضية 29.15). وهنا $t = 3 \times 30/50 = 1.8$ ، $\mathrm{e}^{-1.8} = 0.165$ : أي $83.5\,\%$ على الأكثر. وثلاثة أجزاء تعطي من قبل $75.6\,\%$ ، أي $91\,\%$ من النهاية؛ وبلوغ $99\,\%$ منها يتطلب 32 جزءًا حجم كل منها أقل من $1\,\mathrm{mL}$ : فبعد جزأين أو ثلاثة، لا يستحق الكسب العناء.

تمرين 29.11 ★★★

يُعرف أن مقدارًا يقع بين $x_0 - a$ و $x_0 + a$ ، والقيم القريبة من $x_0$ أرجح: فكثافته مثلثية، $(a - |x - x_0|)/a^2$ . تحقق من أنها مستنظَمة وبيّن أن عدم يقينها المعياري هو $a/\sqrt6$ . وقارن بالحالة المستطيلة.

حل

حل التمرين 29.11.

مع $t = x - x_0$ : $\int_{-a}^{a} (a - |t|)/a^2 \,\mathrm{d}t = 2 \int_0^a (a - t)/a^2 \,\mathrm{d}t = 2 (a^2/2)/a^2 = 1$ . والمتوسط $x_0$ بالتناظر؛ والتباين $2 \int_0^a t^2 (a - t)/a^2 \,\mathrm{d}t = \frac{2}{a^2}\left(\frac{a^4}{3} - \frac{a^4}{4}\right) = \frac{a^2}{6}$ ، ومن ثم $u = a/\sqrt6 = 0.41\,a$ ، مقابل $a/\sqrt3 = 0.58\,a$ في الحالة المستطيلة: فمعرفة أن الوسط أرجح تخفض عدم اليقين.

تمرين 29.12 ★★★

يُحضَّر محلول معياري بإذابة عيّنة التمرين 29.5 (كتلتها المولية $204.2\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ، وعدم يقينها مهمل) في دورق معياري سعته $100.00\,\mathrm{mL}$ لحجمه عدم يقين معياري قدره $0.06\,\mathrm{mL}$ . احسب التركيز وعدم يقينه النسبي والموسَّع. وأي مصدر يطغى؟

حل

حل التمرين 29.12.

$c = m/(MV) = 0.25100/(204.2 \times 0.10000) = 0.012\,292\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ . أوجه عدم اليقين النسبية: الكتلة $1.7 \times 10^{-4}/0.2510 = 6.8 \times 10^{-4}$ ، والحجم $0.06/100.00 = 6.0 \times 10^{-4}$ ؛ والمركّب $\sqrt{(6.8^2 + 6.0^2)} \times 10^{-4} = 9.1 \times 10^{-4}$ ، أي $0.091\,\%$ ؛ $u(c) = 1.1 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ ، $U = 2.2 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ : $c = (0.012292 \pm 0.000022)$ mol/L، $k = 2$ . ويطغى الوزن، قليلًا؛ فالمصدران من الحجم نفسه.

29.6 مسألة: تنقية الأسبرين

مسألة 29.1

مسألة نهاية الأسبوع — أخطار تخليق، وإعادة تبلور الأسبرين الخام ومردودها، ودرجة انصهار مع عدم يقينها من النوعين A وB، والانحراف المطبَّع عن القيمة المجدولة

يحضّر طالب الأسبرين بتسخين $2.00\,\mathrm{g}$ من حمض الساليسيليك مع فائض من أنهيدريد الإيثانويك، ثم يعيد بلورة الناتج الخام. الكتل المولية ( $\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ): حمض الساليسيليك $\ce{C7H6O3}$ 138.0، والأسبرين $\ce{C9H8O4}$ 180.0، وأنهيدريد الإيثانويك $\ce{C4H6O3}$ 102.0. البطاقات: حمض الساليسيليك GHS05، GHS07، H302، H318؛ وأنهيدريد الإيثانويك GHS02، GHS05، GHS06، GHS07، H226، H302، H314، H332؛ والأسبرين GHS07، H302. ذوبانية الأسبرين في الماء: $3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . ودرجة انصهار الأسبرين المجدولة (تسخين سريع): $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .

الجزء الأول — الأخطار.

ماذا يعني كل رسم تحذيري على بطاقة أنهيدريد الإيثانويك؟
أي كلمة تنبيه تحملها بطاقة حمض الساليسيليك؟ وبطاقة الأسبرين؟
لأنهيدريد الإيثانويك الأخطار الأشد. فاشرح كيف يمكن مع ذلك جعل خطورة تداول $5\,\mathrm{mL}$ منه صغيرة.
أي بيانات الأنهيدريد تستدعي النظارات والقفازات، وأيها تستدعي خزانة الغازات وغياب اللهب؟
ماذا يُفعل فورًا إذا بلغت قطرة من الأنهيدريد عينًا؟
يحتوي راشح إعادة التبلور على حمض الإيثانويك وقليل من الإيثانول في الماء. فأين يذهب؟

الجزء الثاني — التخليق وإعادة التبلور.

اكتب معادلة التخليق، مع حمض الإيثانويك $\ce{C2H4O2}$ ناتجًا جانبيًا، وتحقق من أنها موزونة.
احسب كمية حمض الساليسيليك والكتلة العظمى من الأسبرين.
يزن الناتج الخام الجاف $2.41\,\mathrm{g}$ . لماذا لا يمكن الاستغناء عن إعادة التبلور مع أن هذا يمثّل $92\,\%$ من الحد الأعظمي؟
يُعاد تبلور الأسبرين من قليل من الإيثانول يُكمَّل بماء ساخن. لماذا كانت الذوبانية في الماء عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، مقارنةً بالذوبانية قرب درجة الغليان، هي الخاصية المهمة؟
لماذا يُذاب الصلب الخام في أدنى كمية من المذيب الساخن؟
لماذا يُبرَّد المحلول ببطء، ثم في الثلج؟
يغادر القمعَ $40\,\mathrm{mL}$ من الراشح عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، ثم $5\,\mathrm{mL}$ من ماء الغسل. قدّر كتلة الأسبرين المفقودة معهما.
يزن الناتج النقي الجاف $1.95\,\mathrm{g}$ . احسب المردود.

الجزء الثالث — درجة الانصهار.

تعطي ست قراءات على المنصة، المعايَرة قبل ذلك مباشرة، 134 و135 و133 و135 و134 و $136\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . احسب المتوسط.
احسب الانحراف المعياري التجريبي.
استنتج عدم اليقين المعياري من النوع A للمتوسط.
تُجرى كل قراءة إلى أقرب درجة. احسب عدم اليقين من النوع B للقراءة.
معايرة المنصة مضمونة ضمن $\pm1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . احسب عدم اليقين الموافق من النوع B، ثم عدم اليقين المعياري المركّب.
أعلن درجة الانصهار مع عدم يقينها الموسَّع ( $k = 2$ ).
ينصهر الناتج الخام لزميل بين 120 و $128\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . علامَ يدل ذلك؟

الجزء الرابع — المقارنة بالمرجع.

القيمة المجدولة معطاة إلى الوحدة. فأي عدم يقين معياري يقتضيه ذلك؟
على صفيحة TLC (الجبهة $6.0\,\mathrm{cm}$ )، يُظهر الناتج الخام بقعتين عند $2.3\,\mathrm{cm}$ و $3.3\,\mathrm{cm}$ ، ويُظهر حمض الساليسيليك بقعة واحدة عند $2.3\,\mathrm{cm}$ ، والناتج المعاد تبلوره بقعة واحدة عند $3.3\,\mathrm{cm}$ . احسب قيم $R_f$ واستنتج.
لماذا تتعلق درجة انصهار الأسبرين بسرعة التسخين؟
احسب الانحراف المطبَّع $z$ بين درجتي الانصهار المقيسة والمجدولة، وبيّن هل هما متوافقتان.

حل

حل المسألة 29.1.

1. GHS02 قابل للاشتعال، GHS05 أكّال، GHS06 سمية حادة، GHS07 ضار أو مهيّج. 2. حمض الساليسيليك: خطر، بسبب H318 (ضرر شديد للعين، الفئة 1). الأسبرين: تحذير (H302 وحده). 3. الخطر ثابت، أما التعرّض فلا: حجم صغير، يُقاس ويُستعمل في خزانة غازات، مع القفازات والنظارات والمئزر، والقارورة تُغلق فورًا، ولا لهب بالقرب. 4. H314 (حروق جلدية شديدة وضرر للعين): النظارات والقفازات. وH332 (ضار إذا استُنشق) وH226 (سائل وبخار قابلان للاشتعال): خزانة الغازات وغياب اللهب. 5. اشطف بحذر بالماء لعدة دقائق، مع نزع العدسات اللاصقة إن أمكن، وواصل الشطف (P305+P351+P338)؛ ثم اطلب المشورة الطبية. 6. إلى النفايات المائية، بعد المعادلة، لا إلى المغسلة. 7. $\ce{C7H6O3 + C4H6O3 -> C9H8O4 + C2H4O2}$ : C $7 + 4 = 9 + 2$ ، H $6 + 6 = 8 + 4$ ، O $3 + 3 = 4 + 2$ . 8. $2.00/138.0 = 1.449 \times 10^{-2}\,\mathrm{mol}$ ؛ على الأكثر $1.449 \times 10^{-2} \times 180.0 = 2.61\,\mathrm{g}$ من الأسبرين. 9. يحتوي الصلب الخام على حمض ساليسيليك لم يتفاعل، وحمض الإيثانويك والماء: فكتلته ليست كتلة الأسبرين، ونقاوته مجهولة. 10. ما يبقى ذائبًا بعد التبريد يُفقد: فالذوبانية الصغيرة باردًا والكبيرة ساخنًا تعني أن الناتج يذوب ساخنًا ويعود كله تقريبًا باردًا. 11. كل مليلتر إضافي يُبقي حصته من الناتج ذائبة باردًا. 12. النمو البطيء يعطي بلورات أكبر وأكثر انتظامًا تحتجز قدرًا أقل من السائل الأم والشوائب؛ والثلج يخفض الذوبانية، ومن ثم الفقد. 13. $0.045\,\mathrm{L} \times 3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L} = 0.15\,\mathrm{g}$ . 14. $1.95/2.61 = 75\,\%$ ( $74.7\,\%$ ). 15. $807/6 = 134.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . 16. الانحرافات $-0.5$ ، $0.5$ ، $-1.5$ ، $0.5$ ، $-0.5$ ، $1.5$ ؛ ومجموع المربعات 5.5؛ $s = \sqrt{5.5/5} = 1.05\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . 17. $u_A = 1.05/\sqrt6 = 0.43\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . 18. نصف العرض $0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : $0.5/\sqrt3 = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . 19. $1/\sqrt3 = 0.58\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ؛ $u = \sqrt{0.428^2 + 0.289^2 + 0.577^2} = \sqrt{0.600} = 0.77\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . 20. $U = 2 \times 0.775 = 1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : $T = (134.5 \pm 1.5)$ ${}^{\circ}\mathrm{C}$ ، $k = 2$ . 21. ينصهر عند درجة منخفضة وعلى مجال قدره $8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : فهو غير نقي (حمض الساليسيليك، وحمض الإيثانويك، والماء). 22. لكونها معطاة إلى الوحدة، تقع القيمة ضمن $\pm0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : $u_{\mathrm{ref}} = 0.5/\sqrt3 = 0.29\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . 23. $2.3/6.0 = 0.38$ و $3.3/6.0 = 0.55$ . فالناتج الخام كان يحتوي حمض الساليسيليك (القيمة $R_f$ نفسها للمرجع) والأسبرين؛ وبعد إعادة التبلور لا تبقى إلا بقعة الأسبرين: فقد أُزيل حمض الساليسيليك، على الأقل إلى ما دون ما تكشفه الصفيحة. 24. يتفكك الأسبرين أثناء انصهاره؛ وإذا سُخّن ببطء، كان لديه وقت كي يتفكك، فينصهر الخليط المتكوّن عند درجة أدنى. والقيمة المجدولة تخص التسخين السريع، كما على المنصة. 25. $z = |134.5 - 135|/\sqrt{0.600 + 0.083} = 0.5/0.827 =$ 0.60: أدنى بكثير من 2، فدرجتا الانصهار المقيسة والمجدولة متوافقتان.

المصطلحات المعرَّفة في هذا الفصل

عرض كل المصطلحات (852) في المسرد