قياس العناصر الكيميائية هو فرع من فروع الكيمياء يشير إلى حساب كميات المواد المتفاعلة والمنتجات في التفاعلات الكيميائية. ويعتمد على مبدأ حفظ الكتلة حيث أن الكتلة الإجمالية للمواد المتفاعلة تساوي الكتلة الإجمالية للمنتجات في التفاعل الكيميائي. يسمح قياس العناصر الكيميائية للكيميائيين بالتنبؤ بكميات المواد المطلوبة أو المنتجة في تفاعل معين.
الشامات: المول هو وحدة أساسية في الكيمياء للتعبير عن كميات المادة الكيميائية. يتم تعريفه على أنه كمية أي مادة تحتوي على عدد من الكيانات (الذرات والجزيئات والأيونات وما إلى ذلك) تعادل عدد الذرات الموجودة في 12 جرامًا من الكربون النقي 12.
رقم أفوجادرو: رقم أفوجادرو، \(6.022 \times 10^{23}\) ، هو عدد الوحدات في مول واحد من أي مادة. ويمثل عدد الذرات الموجودة في 12 جرامًا من الكربون 12.
الكتلة المولية: الكتلة المولية للمادة هي كتلة مول واحد من تلك المادة. وحدات الكتلة المولية هي جرام لكل مول (جم/مول).
المعادلات الكيميائية: توفر المعادلات الكيميائية تمثيلاً رمزيًا للتفاعل الكيميائي، حيث توضح المواد المتفاعلة والمنتجات ومعاملاتها، والتي تمثل الأعداد النسبية لمولات كل مادة تدخل في التفاعل.
لإجراء حسابات متكافئة، يجب أولاً موازنة المعادلة الكيميائية للتفاعل. تتوافق المعادلة المتوازنة مع قانون حفظ الكتلة وتسمح بإجراء مقارنة مباشرة بين المواد المتفاعلة والمنتجات من حيث عدد مولاتها.
مثال: فكر في التفاعل حيث يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز الأكسجين لإنتاج الماء. المعادلة الكيميائية الموزونة هي: \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
تخبرنا هذه المعادلة أن 2 مول من غاز الهيدروجين يتفاعل مع 1 مول من غاز الأكسجين لإنتاج 2 مول من الماء. باستخدام قياس العناصر الكيميائية، يمكننا حساب كمية المياه المنتجة من كمية معينة من الهيدروجين أو الأكسجين، والعكس بالعكس.
تسمى الأرقام الموجودة أمام الصيغ الكيميائية في المعادلة الكيميائية الموزونة بالمعاملات المتكافئة. إنها تمثل النسبة التي تتفاعل بها المواد وتتشكل. هذه المعاملات ضرورية لإجراء العمليات الحسابية المتكافئة.
في التفاعل الكيميائي، المادة المتفاعلة المقيدة هي المادة المتفاعلة التي يتم استهلاكها بالكامل أولاً، مما يحد من كمية المنتجات التي يمكن تكوينها. المادة المتفاعلة الزائدة هي المادة المتفاعلة التي تبقى بعد انتهاء التفاعل.
يعد تحديد المادة المتفاعلة المحددة خطوة حاسمة في الحسابات المتكافئة لأنها تحدد الحد الأقصى للعائد النظري للمنتج.
العائد النظري هو الحد الأقصى لكمية المنتج التي يمكن إنتاجها من كمية معينة من المواد المتفاعلة، بافتراض التحويل الكامل، كما يتم حسابه من خلال قياس العناصر الكيميائية. العائد الفعلي هو كمية المنتج المنتجة فعليًا عند إجراء التفاعل الكيميائي. المحصول المئوي هو مقياس لكفاءة التفاعل، ويتم حسابه بقسمة المردود الفعلي على المردود النظري وضربه في 100.
لا يقتصر قياس العناصر الكيميائية على الحسابات النظرية. وله تطبيقات عملية في العديد من المجالات، مثل:
يعد قياس العناصر الكيميائية مفهومًا أساسيًا في الكيمياء وهو ضروري لفهم التفاعلات الكيميائية وإجراء تنبؤات كمية دقيقة حول كميات المواد المتفاعلة والمنتجات المعنية. ويجد التطبيق في مختلف المجالات، مما يجعله أداة حاسمة للعلماء والمهندسين.
