آخر تحديث: 2026-07-01

ما الذي تجيب عنه العلاقات الكمية للغازات

تبيّن المعادلة الكيميائية الموزونة كيف ترتبط كميات المتفاعلات والنواتج ببعضها. وعندما يكون أحد هذه النواتج غازًا، يطرأ سؤال طبيعي: كم مقدار الغاز — مقيسًا بالحجم — الذي ينتجه التفاعل؟ هذا بالضبط ما تجيب عنه العلاقات الكمية للغازات، إذ تصل بين حساب المولات في المعادلة والحجم الفيزيائي الذي يشغله الغاز.

يتكوّن الحساب من جزأين. أولًا، تحوّل النسبة المولية المأخوذة من المعادلة الموزونة كمية مادة معلومة إلى عدد مولات الغاز. ثم يحوّل قانون الغاز المثالي تلك المولات إلى حجم عند درجة الحرارة والضغط اللذين يُجمع عندهما الغاز.

الخطوتان

الخطوة 1 — النسبة المولية

إذا ظهرت المادة المعلومة بالمعامل $a$ والغاز الناتج بالمعامل $b$ في المعادلة الموزونة، فإن

تُقرأ النسبة $b/a$ مباشرةً من المعاملات؛ ولا يلزم شيء آخر من المعادلة في هذه الخطوة.

الخطوة 2 — قانون الغاز المثالي

بمعرفة عدد مولات الغاز، يعطي قانون الغاز المثالي الحجم:

حيث $R$ ثابت الغازات، و$T$ درجة الحرارة المطلقة، و$P$ الضغط. واستخدام $R = 0.082057$ L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ يبقي الحجم باللترات عندما يكون الضغط بالضغط الجوي ودرجة الحرارة بالكلفن.

مثال محلول

يتفكك بيروكسيد الهيدروجين وفق

كم لترًا من الأكسجين يتكوّن عند تفكك 2 مول من H₂O₂ عند 0 °م و1 atm؟

1. النسبة المولية: المعلومة هي H₂O₂ بمعامل 2، والغاز هو O₂ بمعامل 1، إذن n(O₂) = 2 × 1/2 = 1 مول.
2. قانون الغاز المثالي: V = (1 × 0.082057 × 273.15) / 1 = 22.41 لترًا.

وهكذا يطلق 2 مول من بيروكسيد الهيدروجين نحو 22.41 لترًا من الأكسجين عند الظروف المعيارية لدرجة الحرارة والضغط.

البدء من كتلة

كثيرًا ما تُوزن التفاعلات بدل قياسها بالمولات. للبدء من كتلة، حوّلها أولًا إلى مولات بقسمتها على الكتلة المولية، ثم أدخل الناتج كالكمية المعلومة. فمثلًا 68 غ من H₂O₂ (الكتلة المولية 34 غ/مول) تساوي 2 مول، وهي القيمة المستخدمة في المثال أعلاه. ثم تمضي النسبة المولية وقانون الغاز دون تغيير.

اختيار درجة الحرارة والضغط

يعتمد حجم الغاز على الظروف التي يُقاس عندها، لذا يجب أن تطابق درجة الحرارة والضغط المُدخلان المكان الذي يُجمع فيه الغاز. يظهر مرجعان باستمرار: STP القديم عند 0 °م و1 atm يعطي حجمًا موليًا 22.41 L/mol، بينما STP الخاص بالاتحاد الدولي للكيمياء عند 0 °م و100 ك.باسكال يعطي 22.71 L/mol. وإذا وصفت المسألة ظروف الغرفة فاستخدمها؛ فالحجم يزداد طرديًا مع درجة الحرارة المطلقة وعكسيًا مع الضغط.

متى تنهار فرضية الغاز المثالي

يعامل قانون الغاز المثالي الجزيئات كنقاط لا تجاذب بينها، وهو ما يصحّ جيدًا عند الضغط المنخفض ودرجة الحرارة المرتفعة. وقرب نقطة غليان الغاز أو عند الضغوط العالية، تسبّب القوى بين الجزيئية والحجم الجزيئي المحدود انحرافات قابلة للقياس، ويعطي نموذج غاز حقيقي مثل معادلة فان دير فالس تقديرًا أقرب. أما عند درجات الحرارة والضغوط الشائعة في مسائل الصف والمختبر، فنتيجة الغاز المثالي دقيقة بما يكفي.

حسابات ذات صلة

خطوة النسبة المولية هي جوهر كل مسألة في العلاقات الكمية، وخطوة قانون الغاز مشتركة مع حاسبتي الحجم المولي والغاز المثالي. وعندما تُعطى الكمية المعلومة ككتلة، يسبق هذا الحساب تحويلٌ بين الكتلة والمول؛ وعندما يكون الغاز أحد عدة نواتج تتنافس على متفاعل محدِّد، يسبقه تحليل المتفاعل المحدِّد.