منهج 2026 · نظام حديث

الباب الثاني: التحليل الكيميائي

كتالوج كامل للألوان والرواسب والمسائل — الكشف عن الأنيونات والكاتيونات، والتحليل الكمي الكتلي والحجمي، بكل التجارب الأساسية والتأكيدية.

4دروس
3مجموعات أنيونات
4مجموعات كاتيونات
4أدلة معايرة
📌 مقدمة الباب 01 · الكشف عن الأنيونات 02 · الكشف عن الكاتيونات 03 · التحليل الكمي الكتلي 04 · التحليل الكمي الحجمي

📌 مفهوم التحليل الكيميائي وأنواعه

التحليل الكيميائي ينقسم إلى شقين أساسيين يجب القيام بهما بالترتيب:

التحليل الكيفي (النوعي/الوصفي): يهدف للتعرف على نوع العناصر أو المجموعات الوظيفية المكوّنة للمادة — نعرف "إيه" هي المادة.

التحليل الكمي: يهدف لتقدير نسبة كل مكون من المكونات الأساسية في المادة — نعرف "كام" كميتها.

⚠️ زتونة النظام الحديث لا يمكن إجراء التحليل الكمي قبل الكيفي؛ لأنه يجب أولًا معرفة مكونات المادة لاختيار أنسب الطرق الكمية لتقديرها.
01

التحليل الكيفي — الكشف عن الأنيونات (الشقوق الحامضية)

Qualitative Analysis · Anions

الأنيونات هي الشقوق السالبة في الأملاح. فكرة الكشف هنا مبنية على قاعدة الثبات الكيميائي وليس القوة: الحمض الأكثر ثباتًا (الأعلى في درجة الغليان والأقل تطايرًا) يطرد الحمض الأقل ثباتًا من أملاحه الصلبة على هيئة غازات يمكن التعرف عليها بكواشف مميزة. تُقسم الأنيونات لثلاث مجموعات حسب الكاشف.

المجموعة الأولى

الكاشف: HCl مخفف — التجربة على الملح الصلب. تضم أملاح الأحماض غير الثابتة.
أ) الكربونات CO₃²⁻ والبيكربونات HCO₃⁻
أساسيةفوران وتصاعد غاز CO₂ يعكر ماء الجير الرائق (Ca(OH)₂) عند إمراره لفترة قصيرة (ST)، ويزول التعكر عند إمراره لفترة طويلة (LT) لتحول الراسب لبيكربونات كالسيوم ذائبة.

$$Ca(OH)_2 + CO_2 \xrightarrow{ST} CaCO_3\downarrow + H_2O$$

تأكيديةإضافة محلول كبريتات المغنسيوم (MgSO₄): مع الكربونات راسب أبيض على البارد، ومع البيكربونات راسب أبيض بعد التسخين — وهذا هو التمييز الدقيق بينهما.
ب) الكبريتيت SO₃²⁻
أساسيةيتصاعد غاز SO₂ نفاذ الرائحة، يُخضّر ورقة مبللة بمحلول ثاني كرومات البوتاسيوم (K₂Cr₂O₇) المحمض بحمض الكبريتيك.
تأكيديةمع محلول نترات الفضة (AgNO₃): راسب أبيض يسوّد بالتسخين.
ج) الكبريتيد S²⁻
أساسيةيتصاعد غاز H₂S كريه الرائحة (شبيه بالبيض الفاسد)، يُسوّد ورقة مبللة بأسيتات الرصاص II.
تأكيديةمع نترات الفضة AgNO₃: راسب أسود مباشرة (Ag₂S).
د) الثيوكبريتات S₂O₃²⁻
أساسيةيتصاعد غاز SO₂ نفاذ مع ظهور معلق أصفر في المحلول نتيجة ترسب الكبريت الحر (S).
تأكيديةيُزيل لون محلول اليود البني.
هـ) النيتريت NO₂⁻
أساسيةيتصاعد غاز NO عديم اللون، يتحول عند فوهة الأنبوبة لغاز NO₂ بني محمر نتيجة أكسدته بهواء الجو.
تأكيديةيُزيل لون محلول برمنجنات البوتاسيوم (KMnO₄) البنفسجية المحمضة.
فخ التمييز الكربونات والبيكربونات كلاهما يعطي CO₂ بالاختبار الأساسي — التفرقة الحقيقية بينهما تكون بالاختبار التأكيدي مع MgSO₄ (راسب على البارد ضد راسب بعد التسخين)، مش بمجرد ملاحظة الفوران.

المجموعة الثانية

الكاشف: H₂SO₄ مركز ساخن — التجربة على الملح الصلب. تضم أنيونات الأحماض متوسطة الثبات.
أ) الكلوريد Cl⁻
أساسيةيتصاعد غاز HCl عديم اللون، يكوّن سحبًا بيضاء عند تقريب ساق مبللة بمحلول النشادر NH₃.
تأكيديةمع AgNO₃: راسب أبيض (AgCl) يصير بنفسجيًا في الضوء، ويذوب بسرعة في محلول النشادر المركز.
ب) البروميد Br⁻
أساسيةتتصاعد أبخرة بروم برتقالية حمراء تُصفّر ورقة مبللة بالنشا.
تأكيديةمع AgNO₃: راسب أبيض مصفر (AgBr) يذوب ببطء في محلول النشادر.
ج) اليوديد I⁻
أساسيةتتصاعد أبخرة يود بنفسجية تُزرّق ورقة مبللة بالنشا.
تأكيديةمع AgNO₃: راسب أصفر (AgI) لا يذوب في محلول النشادر.
د) النيترات NO₃⁻
أساسيةتتصاعد أبخرة بني محمر من غاز NO₂ مباشرة، وتزداد كثافة الأبخرة عند إضافة خُراطة النحاس.
تأكيديةاختبار الحلقة البنية: إضافة كبريتات حديد II حديثة التحضير، ثم قطرات H₂SO₄ مركز بحذر على جدار الأنبوبة، تتكون حلقة بنية عند السطح الفاصل تزول بالرج أو التسخين.

المجموعة الثالثة

الكاشف: محلول كلوريد الباريوم BaCl₂ — التجربة على محلول الملح. تضم أنيونات الأحماض عالية الثبات التي لا تتفاعل مع الأحماض السابقة.
أ) الفوسفات PO₄³⁻
أساسيةراسب أبيض مع BaCl₂، يذوب في حمض HCl المخفف.
تأكيديةمع AgNO₃: راسب أصفر يذوب في كل من محلول النشادر وحمض النيتريك.
ب) الكبريتات SO₄²⁻
أساسيةراسب أبيض مع BaCl₂، لا يذوب في حمض HCl المخفف.
تأكيديةمع محلول أسيتات الرصاص II: راسب أبيض.

أهم المعادلات الكيميائية للتجارب التأكيدية والتصاعد الغازي (حفظ ومراجعة):

1) تجربة الحلقة البنية للنترات (NO₃⁻):

$$2NaNO_3 + 6FeSO_4 + 4H_2SO_4 \longrightarrow Na_2SO_4 + 3Fe_2(SO_4)_3 + 4H_2O + 2NO$$

المركب المكوّن للحلقة البنية عند السطح الفاصل هو مركب إضافي: FeSO₄·NO (تزول الحلقة بالرج أو التسخين).

2) زوال لون برمنجنات البوتاسيوم مع النيتريت (NO₂⁻):

$$5NaNO_2 + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 \longrightarrow 5NaNO_3 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 3H_2O$$

3) أكسدة غاز NO إلى NO₂ عند فوهة الأنبوبة:

$$2NO + O_2 \longrightarrow 2NO_2\uparrow \quad \text{(غاز بني محمر)}$$

02

التحليل الكيفي — الكشف عن الكاتيونات (الشقوق القاعدية)

Qualitative Analysis · Cations

الكاتيونات هي الشقوق الموجبة. الكشف عنها أكثر تعقيدًا من الأنيونات بسبب كثرة أعدادها، وتداخلها، وتعدد حالات تأكسدها. تعتمد فكرة الكشف هنا على اختلاف ذوبان أملاح هذه الكاتيونات في الماء، عبر نظام مجموعات تحليلية متسلسل.

المجموعة التحليلية الأولى

الكاشف: HCl مخفف. تترسب على هيئة كلوريدات شحيحة الذوبان في الماء.

أهم الكاتيونات: الفضة Ag⁺، الزئبق Hg⁺، الرصاص II Pb²⁺.

المجموعة التحليلية الثانية

الكاشف: غاز H₂S في وسط حمضي (باستخدام HCl). تترسب على هيئة كبريتيدات في وسط حامضي.

النحاس II Cu²⁺ → راسب أسود من CuS، يذوب في حمض النيتريك الساخن.

المجموعة التحليلية الثالثة مهمة جدًا

الكاشف الأساسي: محلول هيدروكسيد الأمونيوم NH₄OH. الكاشف التأكيدي: محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH. تترسب على هيئة هيدروكسيدات.
الكاتيونلون الراسبملاحظة
حديد II Fe²⁺أبيض يتحول لأبيض مخضر في الهواء، يذوب في الأحماض
حديد III Fe³⁺بني محمر جيلاتيني يذوب في الأحماض
ألومنيوم Al³⁺أبيض جيلاتيني يذوب في الأحماض، ويذوب في وفرة NaOH مكوّنًا ميتالومينات الصوديوم الذائبة
فخ امتحانات شهير راسب هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)₃ يذوب في الأحماض (لأنه قاعدة) وأيضًا يذوب في وفرة زائدة من NaOH (خاصية أمفوتيرية) مكوّنًا ميتالومينات الصوديوم NaAlO₂ الذائبة — وهذه النقطة بالذات هي أكثر ما يُختبر فيه الطالب بفخ.

المجموعة التحليلية الخامسة

الكاشف: محلول كربونات الأمونيوم (NH₄)₂CO₃. تترسب على هيئة كربونات.

الكالسيوم Ca²⁺ → راسب أبيض، يذوب في الأحماض، ويزول (يذوب) في الماء المحتوي على غاز CO₂ الزائد.

الكشف الجاف (كشف اللهب) كاتيون الكالسيوم المتطاير يكسب لهب بنزن غير المضيء لونًا أحمر طوبيًا مميزًا.

التفسير العلمي للكشف الجاف (كشف اللهب - Flame Test):

عند تعريض ملح الكالسيوم المتطاير (أو أي عنصر انتقالي/مماثل) للمنطقة غير المضيئة من لهب بنزن، تمتص إلكترونات الكاتيون طاقة حرارية وتكتسب إثارة وتنتقل لمستويات طاقة أعلى. وعند عودتها لمستواها الأصلي تفقد هذه الطاقة على هيئة طيف إشعاع مرئي (طيف انبعاث) ذو لون مميز يُعرف به الكاتيون (مثل الأحمر الطوبي لكاتيون الكالسيوم Ca²⁺).

03

التحليل الكمي الكتلي (الوزني)

Quantitative Mass Analysis

يعتمد على فصل المادة المراد تقديرها ثم تعيين كتلتها باستخدام ميزان حساس. له طريقتان أساسيتان.

1) طريقة التطاير (Volatilization Method)

تعتمد على تطاير العنصر أو المركب المراد تقديره (غالبًا ماء التبلر في الأملاح المتهدرتة). نحسب كتلة الملح قبل التسخين (متهدرت)، وكتلته بعد التسخين حتى ثبات الوزن (جاف)، والفرق بينهما يمثل كتلة ماء التبلر.

💡 قوانين الحل كتلة ماء التبلر = كتلة العينة المتهدرتة − كتلة العينة الجافة.

$$\text{النسبة المئوية لماء التبلر} = \dfrac{\text{كتلة ماء التبلر}}{\text{كتلة العينة المتهدرتة}} \times 100$$

لإيجاد عدد مولات الماء ($X$) في الصيغة $Salt \cdot XH_2O$:

$$X = \dfrac{\text{عدد مولات ماء التبلر}}{\text{عدد مولات الملح الجاف}} = \dfrac{\left(\dfrac{\text{كتلة الماء}}{18}\right)}{\left(\dfrac{\text{كتلة الملح الجاف}}{\text{الكتلة المولية للملح}}\right)}$$

2) طريقة الترسيب (Precipitation Method)

تعتمد على تحويل المادة المراد تقديرها إلى مركب نقي غير ذائب (راسب) ذو تركيب كيميائي ثابت ومعلوم. يُفصل الراسب بالترشيح على ورق ترشيح عديم الرماد، ثم يُوزن الراسب، وبمعرفة الحساب الكيميائي ونسب العناصر (المِقَص الكيميائي)، يتم حساب كتلة المادة المجهولة.

ليه "عديم الرماد"؟ لأنه يحترق تمامًا دون ترك أي رماد يؤثر على الكتلة المحسوبة في البوتقة — لو ترك رمادًا، هذا الرماد كان سيُضاف خطأً لوزن الراسب النقي ويفسد دقة النتيجة الكمية.
04

التحليل الكمي الحجمي (المعايرة)

Volumetric Analysis · Titration

المعايرة هي عملية تعيين تركيز محلول مجهول (يسمى المحلول المراد تحليله) بمعلومية حجم وتركيز محلول آخر معلوم بدقة يسمى المحلول القياسي.

أنواع تفاعلات المعايرة الثلاثة:

النوعالوصف
تفاعلات التعادللمعايرة الأحماض والقواعد (تكوين ماء وملح)
تفاعلات الأكسدة والاختزالللمواد المؤكسدة والمختزلة
تفاعلات الترسيبللمواد التي تعطي نواتج شحيحة الذوبان

الأدلة الكيميائية (المشيرات): مواد يتغير لونها بتغير نوع وسط المحلول، وتُستخدم لتحديد نقطة نهاية التفاعل (End Point)، وهي النقطة التي يتم عندها تمام التفاعل بين الحمض والقاعدة.

الدليلالوسط الحامضيالوسط المتعادلالوسط القاعدي
عباد الشمسأحمر أرجواني أزرق
الميثيل البرتقاليأحمر برتقالي أصفر
الفينولفثالينعديم اللونعديم اللونأحمر وردي
أزرق البروموثيمولأصفر أخضر فاتح أزرق
فخ مهم لاحظ أن لكل دليل 3 ألوان وليس اثنين فقط (حامضي / متعادل / قاعدي) — الفينولفثالين استثناء لأن لونه في الوسطين الحامضي والمتعادل متطابق (عديم اللون)، فيتغير فقط عند الوصول للوسط القاعدي.

3) القانون الرياضي للمعايرة (دستور المسائل)

عند نقطة التعادل يتساوى عدد مولات أيونات $H^+$ من الحمض مع عدد مولات أيونات $OH^-$ من القاعدة:

$$\dfrac{M_a \cdot V_a}{n_a} = \dfrac{M_b \cdot V_b}{n_b}$$

  • $M_a, M_b$: تركيز الحمض والقاعدة (بالمولارية $M$).
  • $V_a, V_b$: حجم الحمض والقاعدة المستخدم (باللتر أو المليلتر بشرط توحيد الوحدات في الطرفين).
  • $n_a, n_b$: عدد مولات الحمض والقاعدة من المعادلة الكيميائية الموزونة حتمًا.
⚠️ فخ المادة الزائدة ونوع الوسط إذا طُلب تحديد نوع الوسط عند خلط كميات دون معايرة كاملة، نحسب قيمة النسبة $\dfrac{M_a V_a}{n_a}$ للحمض منفصلة، والنسبة $\dfrac{M_b V_b}{n_b}$ للقاعدة منفصلة: الطرف الأكبر هو الذي يحدد نوع الوسط، والفرق بينهما يعطي عدد المولات الزائدة التي يمكن استخدامها لحساب المادة المتبقية بدون تفاعل.

دستور مسائل العينات غير النقية والمخاليط (فخ الامتحانات)

لحساب كتلة أو نسبة المادة النقية داخل عينة غير نقية أو مخلوط:

$$\text{الكتلة (جم)} = \text{التركيز (مول/لتر)} \times \text{الحجم الكلي (لتر)} \times \text{الكتلة المولية (جم/مول)}$$

$$\text{النسبة المئوية للمادة} = \left(\dfrac{\text{كتلة المادة النقية المحسوبة}}{\text{الكتلة الكلية للعينة غير النقية}}\right) \times 100$$

⚠️ قاعدة ذهبية للمسائل كتلة العينة غير النقية أو المخلوط المُعطاة في بداية المسألة لا تُستخدم إطلاقًا في الحسابات أو المعايرة، بل تُترك حتى الخطوة الأخيرة فقط لتقسيم كتلة النواتج عليها لحساب النسبة المئوية للنقاء.

ملخص الباب الثاني

التحليل الكيميائي ينقسم لكيفي (نوع المادة) وكمي (نسبتها)، ولازم الكيفي يسبق الكمي. الأنيونات تُكشف بثلاث مجموعات حسب ثبات الحمض المطرود: HCl مخفف (كربونات، بيكربونات، كبريتيت، كبريتيد، ثيوكبريتات، نيتريت)، H₂SO₄ مركز ساخن (كلوريد، بروميد، يوديد، نيترات)، وBaCl₂ (فوسفات، كبريتات). الكاتيونات تُكشف بأربع مجموعات متسلسلة (HCl، H₂S، NH₄OH، (NH₄)₂CO₃) بسبب تعقيدها. التحليل الكمي الكتلي يعتمد على التطاير (حساب ماء التبلر) أو الترسيب (ورق ترشيح عديم الرماد). التحليل الكمي الحجمي (المعايرة) يعتمد على أربعة أدلة كيميائية لكل منها 3 ألوان مختلفة حسب وسط المحلول.