كيفية حساب كمية المادة

القواعد الأربعة الأساسية للكيمياء هي:

1. قانون الحفظ في المادة: ينص هذا القانون على أنه لا يمكن إنتاج أو تدمير المادة، لكنها يمكن تحويلها من شكل إلى آخر، وبالتالي يجب أن تحافظ كمية المادة على نفسها خلال العمليات الكيميائية.

2. قانون التراكيز الذي ينص على أن خليطًا متجانسًا من المواد يتألف من جزيئات تتواجد بنفس الكمية في حجم محدد، ويمكن قياس تركيز المواد الكيميائية بالعديد من الطرق.

3. قانون النشاط الكيميائي الذي يصف الابتعاد عن التوازن الكيميائي، حيث تؤدي الاختلافات في ضغط ودرجة الحرارة وتركيز المواد إلى تخلق تفاعلات كيميائية بينها.

4. قانون التفاعل الكيميائي الذي يصف العلاقة بين الكميات الموجودة من المواد الكيميائية التي تشارك في رد فعل كيميائي معين، والمنتجات التي يتم إنتاجها على نتيجة هذا الرد فعل. يمكن تطبيق هذا القانون على الكيمياء العضوية وغير العضوية.

التحليل الإشعاعي في الكيمياء الحرارية هو عملية قياس شعاعية لتحديد كمية المادة الموجودة في عينة معينة. يستخدم التحليل الإشعاعي لتحديد التراكيز النسبية للعناصر الموجودة في المواد الكيميائية ولقياس نسبة المواد المشعة في العينات. يتم ذلك عن طريق تعريض العينة لإشعاعات مشعة باستخدام مصدر مشع مثل الراديون أو الثوريوم. يتفاعل الإشعاع المشع مع العينة ويتم تسجيل الإشعاع الناتج عن هذا التفاعل. بالنظر إلى تداخل الشعاع وقابلية العينة للامتصاص والانبعاث الإشعاعي، يمكن حساب كمية المواد الموجودة في العينة.

التغير الحراري هو الكمية الحرارية التي تطلق أو تمتصها النظام الكيميائي خلال تفاعل كيميائي ويعرف أيضا باسم تغير الانتالبي. يمكن حسابه بإجراء تجربة الكالوريمتريا، حيث يتم قياس درجات الحرارة في النظام الأولي والنهائي ومن ثم حساب التغير الحراري عبر العلاقة:

ΔH = Q/m

حيث ΔH هو التغير الحراري، Q هي كمية الحرارة اللازمة أو المفرجة خلال التفاعل، و m هو كمية المادة في النظام.

يمكن حساب التغير الحراري أيضًا باستخدام قوانين الحسابات الحرارية، حيث يمكن تحويل التغيرات في الحرارة إلى تغيرات في الطاقة عن طريق معادلة ثابت بلانك-إينشتاين:

ΔH = ΔE + PΔV

حيث ΔE هو تغير الطاقة الحرارية الداخلية، P هو الضغط و ΔV هو تغير الحجم.

يستخدم التغير الحراري في الكيمياء الحرارية لتقييم درجة تفاعلية reacctio ولحساب ثوابت التفاعل وكفاءة الكتابة.

تحليل النسبة الحرجة هو إجراء يستخدم في الكيمياء التحليلية لتحديد المكونات الكيميائية في عينة ما. وتتضمن هذه الطريقة استخدام مواد كيميائية معينة، مثل السوائل الحامضية والقاعدية والأملاح، لفصل مكونات العينة. ثم يتم حساب النسبة الحرجة، وهي النسبة بين كمية المادة التي تم تحليلها وعدد مرات التحليل. ويتم استخدام النسبة الحرجة في الحصول على تحليل دقيق للمكونات الكيميائية للعينة، وهو عملية أساسية في الكيمياء التحليلية.

تحليل نوعي: هو عملية تحديد التركيب الكيميائي لمادة معينة دون حساب كمية المادة ، الأساليب التالية من أساليب التحليل النوعي:

1- الاختبار بالشمع: يتم في هذه الطريقة تسخين عينة المادة المراد تحليلها في لهب شمع حتى تكون اللهب المحيط بالعينة تكون باللون وهذا الاختبار يسمى اختبار اللهب.

2- اختبارات الرصاص: يتم تفاعل العامل الكيميائي المستخدم مع عينة المادة وفي حال كانت النتيجة سلبية فإن المادة المراد تحليلها لا تحتوي على العنصر المراد البحث عنه.

3- اختبار الصوديوم: يتم في هذه الطريقة إضافة عينة المادة المراد تحليلها إلى محلول صودا كاوية بطريقة تسبب تفاعلا كيميائيا يؤدي إلى الظهور اللون.

تحليل كمي: يتم خلالها حساب كمية المادة الموجودة في الحل وذلك من خلال المقايسة بينها وبين عينة معروفة الكمية ، الأساليب التالية هي من أساليب التحليل الكمي:

1- التحليل الكمي الحجمي، وتشمل طرق التحليل الحجمي : التحليل بالمعايرة الحجمية، و التحليل الحجمي بالرقم اللوني ، و هناك العديد من الطرق التي تعتمد على المقايسة بالحجم.

2- التحليل الكمي الوزني، وتشمل طرق التحليل الوزني : التحليل بالمعايرة الوزنية و التحليل الوزني بالرقم اللوني.

الجرم السماوي هو أي جسم طبيعي في الفضاء الخارجي، ويمكن دراسته باستخدام الفيزياء الرياضية. وتشمل هذه الدراسات العديد من المعلومات، مثل:

– الحركة: حركة الجرم السماوي يمكن أن تصف بواسطة قوانين الحركة التي وضعها نيوتن، وتتضمن هذه القوانين السرعة والتسارع والقوة.

– الجاذبية: تؤثر الجاذبية على حركة الأجسام السماوية، ويمكن دراسة هذا التأثير باستخدام نظرية الجاذبية التي وضعها نيوتن، أو بإستخدام نظرية النسبية التي وضعها ألبرت أينشتاين.

– الكتلة: الكتلة هي كمية المادة التي يحويها الجرم السماوي، وتؤثر على حركته وتفاعلاته مع الجرم السماوي الآخر.

– الطاقة: يمكن حساب الطاقة المخزنة في الجرم السماوي وكيفية تحولها من شكل إلى آخر، وهذا يتعلق بمفهوم الطاقة الحركية والطاقة الكامنة.

– الزخم: الزخم هو كمية الحركة التي يحويها الجرم السماوي، ويمكن حسابه باستخدام كمية الكتلة والسرعة.

– الإشعاع: يمكن دراسة الإشعاع الذي ينبعث من الجرم السماوي، ويشمل ذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية والإشعاع الحراري.

إيقاع تدفق الموائع هو سرعة تدفق المواد السائلة أو الغازية في اتجاه محدد. وهو يشير إلى كمية المادة التي تتحرك في وحدة الزمن من خلال قناة أو ماسورة أو أي نوع آخر من الجسور الذي يحتوي على مواد سائلة أو غازية. يمكن قياس إيقاع تدفق الموائع بوحدات مختلفة مثل اللتر/الدقيقة أو الجالون/الدقيقة. يستخدم هذا المصطلح في الصناعة والهندسة لتصميم وتحليل أنظمة التدفق السائل والغازي.

ميكانيكا الموائع هي فرع من فروع الفيزياء الذي يدرس الموائع، سواء كانت سائلة أم غازية. وتتضمن المفاهيم والمبادئ الأساسية لميكانيكا الموائع ما يلي:

1- الضغط: هو قوة واحدة تعمل على وحدة المساحة، ويتأثر بالأمور مثل العمق والارتفاع والكثافة.

2- الاحتكاك: هذه المفهوم يعني المقاومة التي يواجهها جسم عندما يتحرك في داخل الماء، ويمكن أن يعرف بأنه الاحتكاك الذي يحدث بين سطح السائل وسطح الجسم المتحرك.

3- التدفق: هو عملية تحرك المواد السائلة باتجاه معين، ويمكن تحقيق ذلك بالتبادل بين الضغط والسرعة في الموائع.

4- كثافة: هي كمية المادة التي تملأ الفراغ ثلاثي الأبعاد، وتتوزع على عدة وحدات مثل الحجم النوعي والكثافة النووية.

5- تذبذبات: يتمثل هذا المفهوم في عملية تذبذب الموائع، مثل الموجات، والضغط والتردد والتوتر هي مؤشرات على التذبذبات.

6- الانسيابية: يعدّ الخصائص الديناميكية للسوائل، ويمكن حساب الحركة والتذبذبات عند دراسة تأثيرات الانسيابية.

7- قوة الطفو: هي القوة الموجودة على الكائن عندما يوضع في سائل، وتختلف وتتأثر بالكثافة.

8- الزمرد: هو مصطلح يشير إلى تدفق المواد المائية لتشكيل أشكال منبسطة، مثل سدود السدود والألسنة الرملية في الساحل.

9- حركة السوائل: وهو مفهوم يشير إلى الحركة المختلفة التي تنشأ عندما يتحرك السائل. يمكن لهذه الحركة أن تؤثر على الأشياء الموجودة داخلها مثل الطفو والغرق.

10- ميكانيكا الرياح: يشير إلى الدراسة العميقة لكيفية حركة الرياح والقوى التي تفعلها. يمكن لميكانيكا الموائع أن تدرس كيف يتم استخدام الرياح كمصدر للطاقة والتنقل.

التركيز في الموائع هو كمية المادة المذابة في وحدة الحجم من المحلول. ويتم قياس التركيز بوحدات مختلفة مثل النسبة المئوية، الجزء في المليون، الجزء في البليون، الجزء في الألف، الجزء في العشرة آلاف، المولارية، والمولية السطحية. ويعتمد التركيز على كمية المادة المذابة وحجم المذيب.

أساسيات علم الخواص الفيزيائية للموائع تشمل النقاط التالية:

1- اللزوجة: وهي قوة المقاومة التي يمثلها المائع لتدفقه أثناء تطبيق قوة عليه.

2- الكثافة: وتشير إلى كمية المادة الموجودة في الوحدة الحجمية من المائع.

3- التوتر السطحي: وهو القوة التي تحدث عند تلاقي سطحين مختلفين، ويحاول المائع التدفق من المنطقة ذات التوتر السطحي الأعلى إلى منطقة التوتر الأقل.

4- اللزوجة الحرارية: وتشير إلى مقدار التغير في لزوجة المائع بالتغير في درجة الحرارة.

5- قوة السيولة: وهي القوة التي يتم بها تحريك المائع إلى الأمام والخلف.

6- التشتت: وهو القابلية للمائع لتفتيت جسيمات أو سوائل أخرى داخلهم إذا تم تطبيق تكهنات أو قوى على المادة الموجودة في المائع.