شرح مادة الحموض و القواعد

[الوسادة]

13. لو كان محلول حمض الخل لوحده لكان تركيز أيون الخلات = تركيز أيون الهيدرونيوم ولكن نتيجة مزج المحلولين يرتفع كثيراً تركيز أيون الخلات ، مما يجعل المتفاعل في المعادلة السابقة يتجه إلى اليسار أي أن جزءاً من أيونات الهيدرونيوم يتحول إلى جزيئات حمض الخل وهذا معناه أن وجود أيون .......... أضعف تفكك حمض الخل أكثر .

14. ولكن لنفرض أن ص ترمز لتركيزأيون الهيدرونيوم .

فيكون تركيز أيون الخلات = ص + 0.1 = 0.1 تقريباً لأن ص صغيرة جداً بالمقارنة مع 0.1 .
ويكون تركيز حمض الخل = 0.1 ـ ص = 0.1 تقريباً ص صغيرة جداً كما ذكرنا أعلاه .

إذن .....

َ

1.8 × 10-5 = ص

إذن تركيز أيون الهيدرونيوم = 1.8 × 10-5 مول / لتر .

15. ولكن تركيز أيون الهيدرونيوم في محلول حمض الخل وهو منفرد كان = 1.35 × 10^-3 مول / لتر وبعد المزج أصبح
1.8 × 10^-5 مول / لتر .

أي أن التركيز انخفض بمقدار = 77 مرة عما كان عليه .


ملاحظة هامة : لقد افترضنا أننا حافظنا على تركيز حمض الخل وخلات الصوديوم ولم نغيره أي أبقيناه بعد المزج
0.1 مول / لتر لكليهما .

16. ما الذي سبب هذا الإنخفاض في تركيز أيون الهيدرونيوم ؟
ما الذي جعل تفكك حمض الخل أقل بكثير مما هو عليه ( كما كان في الوعاء 1)

17. كم درجة حموضة محلول حمض خل تركيزه 0.5 مول / لتر . (ثابت تفكك حمض الخل كما هو معطى أعلاه ).

[الوسادة]

إجابة الأسئلة


13. الخلات .
16. أيون الخلات .
17. تحليل السؤال :
أجب عن الأسئلة التالية بنفسك ( حينما لا تجد جواباً ) .
ـ اكتب معادلة تأين حمض الخل في الماء .
ـ ما العلاقة بين تركيز أيون الهيدرونيوم وأيون الخلات ؟
ـ أكمل معادلة ثابت تفكك حمض الخل :

ـ تركيز حمض الخل عند الاتزان = ........

وبعد إجراء العمليات الحسابية
س = 3 × 10^-3 مول / لتر تركيز أيون الهيدرونيوم .
ـ ما علاقة درجة الحموضة بتركيز أيون الهيدرونيوم ؟
درجة الحموضة pH = ـ لــو 3 × 10^-3
= ـ لـو 3 ـ لـو 10^-3
= -0.5 ـ ( -3 )
= 2.5 تقريباً .

[الوسادة]

18. مزيج من حمض الخل وخلات الصوديوم فيه تركيز حمض الخل 0.5 مول / لتر وتركيز خلات الصوديوم 0.09 مول / لتر . احسب: أ. تركيز أيون الهيدرونيوم .
ب. درجة حموضة المحلول .
ج. لماذا ارتفعت درجة حموضة المحلول عما هي من في سؤال (17) .

19. فيما يلي مجموعة من العبارات ولكل عبارة منها ثلاث إجابات واحدة فقد منها صحيحة ، اختر الاجابة الصحيحة بنفسك قبل أن تنظر نموذج الإجابة :
1. ما نوع حمض الخل ؟ إنه حمض ..........

ج. ضعيف .

ب. متوسط .

أ.قوي .

2. يتأين حمض الخل في الماء وينتج عن تأينه كل الأيونات التالية عدا واحد هو :

ج. CH3COO- .

ب.OH- .

أ.H3O+ .

3. عندما يتأين حمض الخل ينتج مقابل كل جزء من أيون من الخلات جزيء من :

ج. H2O .

ب.OH- .

أ.H3O+ .

4. إذا أضفنا ملعقة من خلات البوتاسيوم الصلب إلى كأس يحوي محلول حمض الخل وحركنا المزيج حتى ذاب الملح ، فإن واحداً مما يلي يزداد تركيزه في المحلول :

ج.H3O+ .

ب.H2O.

أ.CH3COOH-.

5. يعتمد ثابت تفكك حمض الخل عند درجة حرارة المختبر على تركيز أيوني CH₃COO^- ، H₃O⁺ بحيث إذا زاد أحدهما فإن الآخر :

ج. لا يتغير .

ب. يزداد .

أ. ينقص .

6. ينخفض تأين CH₃COOH في الماء بدرجة كبيرة إذا أضفنا لمحلوله ملح خلات البوتاسيوم لوجود أيون الخلات المشترك بينهما مما يؤدي إلى نقص في تركيز أيون :

ج. H3O+ .

ب.OH- .

أ.CH3COOH-.

7. إن الأيون المشترك بين حمض الخل وحمض الكلوريدريك هو :

ج. H3O+.

ب.OH- .

أ.Cl-.

8. عند إضافة محلول حمض الكلوريدريك إلى محلول حمض الخل فإن تركيز أيون الخلات :

ج. لا يتغير .

ب. ينقص .

أ. يزداد .

9. ماذا يحدث لتأين حمض الخل إذا اضفنا لمحلوله كمية صغيرة من حمض الخل ذاته :

ج. ينقص .

ب. لا يتغير .

أ. يزداد .

10. لا يتاثر تأين محلول حمض الخل في الماء إذا أضيف له كمية صغيرة من أحد الأملاح التالية :

ج. خلات الفضة .

ب. كلوريد الأمونيوم.

أ. خلات الأمونيوم .

[الوسادة]

الإجابات


18. تحليل السؤال : أجب عن الأسئلة غير الموضوعة إجاباتها بنفسك .


ـ تركيز أيون الخلات هنا لا يساوي تركيز أيون الهيدرونيوم لأن الملح كامل التأين والحمض ضعيف التأين .
ـ إذن تركيز أيون الخلات = تقريباً 0.09 مول / لتر بإهمال ما ينتج عن تحلل الحمض لأنه كمية ضئيلة بالمقارنة مع تركيز الملح .
ـ نفرض أن تركيز أيون الهيدرونيوم = س مول / لتر .
ـ اكتب معادلة تأين حمض الخل .
أ. لحساب تركيز أيون الهيدرونيوم .

ب. درجة الحموضة (pH) = ......... = 5

ج. كان درجة الحموضة في السؤال (17) = 2.5 تقريباً . بينما أصبحت في المزيج (5) إن ارتفاع درجة الحموضة يعني أن حموضة المحلول قد نقصت . إن الذي سبب هذا النقص هو وجود أيون الخلات بتركيز عال مما جعل تاين الحمض ينخفض حوالي 300 مرة عما كان عليه أصلاً .
( كيف وصلنا إلى الرقم 300 جد ذلك بنفسك ) .


19 .

10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	رقم السؤال
ب	أ	ب	ج	ج	أ	أ	أ	ب	ج	رمز الإجابة

[الوسادة]

تحتوي نواة ذرة الهيدروجين على بروتون واحد إضافة إلى إلكترون يدور حولها ¬ H : 1s¹
وعند تكوين أيون الهيدروجين تخسر هذه الذرة الكترونها الوحيد، ويبقى منها البروتون فقط .

وبمعنى آخر فإن أيون الهيدروجين (⁺H) = بروتون (P) .

وبما أن البروتون صغير الحجم ، فإن كثافة الشحنة عالية جداً ، لذلك يوجد البروتون في الوسط المائي مرتبطاً برابطة تناسقية بعدد من جزيئات الماء أقلها أربعة جزيئات ، ولكن العلماء اتفقوا على كتابته بصيغة مبسطة هي الصورة ⁺H₃O ويسمى أيون الهيدرونيوم .

وتنشأ الرابطة التساهمية التناسقية بين البروتون والماء عندما يقدم الماء زوجا ً من الالكترونات ، ويقدم البروتون فلكا ً فارغا ً .

[الوسادة]

الحمض : مادة لها القدرة على منح بروتون (proton donner) لمادة أخرى.

ويجب أن يحتوي الحمض على هيدروجين (بروتون) حسب تعريف برونستد ـ لوري.

قد يكون حمض برونستد – لوري

حمض أرهينيوس مثل :

HCl

،

HCN

،

HF

،

H2CO3

،

CH3COOH

أيونا موجبا ً مثل :

NH4+

،

H3O+

،

CH3NH3+

أيوناً موجباً مثل :

أيوناً سالباً يحتوي على هيدروجين مثل :

HS-

،

HSO4-

،

HCO3-

[الوسادة]

القاعدة : مادة لها القابلية على تقبل بروتون (proton acceptor) من مادة أخرى.


قد تكون قاعدة برونستد – لوري :


قاعدة أرهينيوس مثل

NaOH

،

KOH

قاعدة أرهينيوس مثل:

جزيئاً متعادلاً مثل:

NH3

،

CH3NH2

،

N2H4

،

C6H5NH2

جزيئاً متعادلاً مثل:

أيوناً سالباً مثل:

CO3-2	،	OH-1	،	CH3COO-	أيوناً سالباً مثل:
HSO4-1	،	HS-1	،	S-2

ملاحظة : هنالك مواد تسلك سلوكاً حمضياً وسلوكاً قاعدياً مثل الماء والأيونات السالبة التي تحتوي على هيدروجين يمكن منحه مثل HSO4- .

[الوسادة]

أهمية مفهوم برونستد – لوري:

ـ يمكن لتعريف برونستد – لوري أن يفسر الحموض والقواعد التي فسرها أرهينيوس، فحموض وقواعد أرهينيوس هي أيضاً حموض وقواعد برونستد – لوري.

ـ يمكن لتعريف برونستد – لوري أن يفسر القواعد التي لا تحتوي على OH مثل الأمونيا NH₃ ، أو الأيونات
CO₃^-2 ، HS^-1 .

ـ لا يشترط التعريف توفر الوسط المائي .
ـ يمكن للتعريف أن يفسر الخواص الحمضية والقاعدية للأملاح بعد تفككها في الماء.

تدريب :

تمثل المعادلات الآتية تفاعل عدد من الأيونات في الماء :

	1.
	2.
	3.

حدد الحمض أو القاعدة في كل منها وفقاً لمفهوم برونستد ـ لوري.
وضح سلوك الماء (كحمض أو كقاعدة) في كل منها.


إجابة السؤال :

1. الحمض هو الماء والقاعدة هي CO₃^-2 .
2. الحمض هو الماء والقاعدة هي^-F .
3. الحمض هو^- HSO₄ والقاعدة هي الماء .
الماء سلك كحمض في التفاعلين الأول والثاني ، وسلك كقاعدة في التفاعل الثالث .

[الوسادة]

يعتبر مفهوم برونستد ـ لوري لكل من الحمض والقاعدة أعم من تعريف أرهينيوس لأنه نجح في تفسير الكثير من التفاعلات، إلاّ أنه لم يستطع تفسير السلوك الحمضي أو القاعدي في بعض التفاعلات، كتفاعل الحمض (BF₃) مع القاعدة (NH₃) والذي يتم بدون انتقال بروتونات . لذلك جاء مفهوم لويس ليكون أكثر شمولاً للتفاعلات ، وذلك اعتماداً على التركيب الالكتروني للمركب .

تعريف الحمض : هي كل مادة تستطيع أن تتقبل زوجاً ( أو أكثر ) من الإلكترونات.
تعريف القاعدة : هي كل مادة تستطيع أن تعطي زوجاً ( أو أكثر ) من الإلكترونات.

استنتاج : وفقاً لمفهوم لويس فإن تفاعل حمض ـ قاعدة يشتمل على منح زوج من الإلكترونات من مادة لأخرى. والآن دقق النظر في التفاعلات التالية والتي تمثّل تفاعلات بين قواعد وحموض برونستد ـ لوري.

[الوسادة]

1. حموض برونستد ـ لوري هي أيضاً حموض لويس.
2. قواعد برونستد ـ لوري هي أيضاً قواعد لويس.
ولتوضيح ذلك نقول في تفاعل الأمونيا والماء أنه :

وفقاً لمفهوم برونستد ـ لوري : فإن الحمض(H2O) منح بروتوناً استقبلته القاعدة (NH3). وفقاً لمفهوم لويس : فإن ذرة النيتروجين في(NH3)منح زوج الإلكترونات غير الرابطة الموجودة في الفلك المهجن SP3 إلى البروتونH+ بتكوين رابطة تناسقية بينهما فتكوّن NH4+ وعليه فإن NH3 هو القاعدة و +H هو الحمض .

أهمّية مفهوم لويس
1. تفسير تفاعلات لا تشمل انتقال بروتونات.

مثال :

لنفسّرهذا التفاعل وفق مفهوم لويس
ندرس الجزيء BF₃ : فهو مثلث مسطح، وتهجين الذرة المركزية SP² . كما أن عدد الإلكترونات في مستوى التكافؤ للذرة المركزية (B) يحتوي (6) إلكترونات ( لم يحقق قاعدة الثمانية ) لذلك فبإمكان البورون أن يستقبل زوج من الإلكترونات في فلك
( أ ) غير المهجّن والمتعامد مع سطح الجزيء. لذلك فهو حمض لويس.

أما الجزيء NH₃ : فهو هرمي ثلاثي، ويمتلك زوج من الإلكترونات غير المرتبطة الموجودة في الفلك المهجّن SP³ وعليه فإن الذرة المركزية قادرة على منح زوج من الإلكترونات.لذلك فهو قاعدة لويس. دقق في التفاعل التالي :

أي أن كليهما يصبح له شكل رباعي أوجه منتظم .