شرح مادة الحموض و القواعد

[الوسادة]

التميه ( أو الإماهة ) Hydrolysis


تمهيد : حسب مفهوم أرينيوس " الأصلي " فإن الحمض مركب يدخل في تكوينه الهيدروجين ويجب أن يطلق أيون الهيدروجين في المحلول المائي ، فماذا عن المركبات والوحدات الكيميائية الأخرى التي تزيد تركيز الهيدروجين في المحلول المائي مع أن الهيدروجين لا يدخل في تركيبها .


مثال :

أو تلك التي يدخل الهيدروجين في تركيبها ولكنها أيونية .


مثال :

وماذا عن الوحدات الكيميائية التي ترفع تركيز أيون الهيدروكسيد ولا يدخل في تركيبها الهيدروكسيد نفسه .


مثال :

التميه أو الإماهة : لقد عرف أرينيوس هذه الحالات في زمانه ولذلك عالجها وأدخل مفهوماً جديداً هو مفهوم التميه ، وعرّفه على النحو التالي :

التميه أو الإماهة :
هو التفاعل بين أي ملح والماء بحيث ينتج عن هذا التفاعل زيادة في أيونات الهيدروجين أو في أيونات الهيدروكسيد .



مثال (1): ة


مثال (2):

[الوسادة]

أما التميه بمفهومه الواسع فهو ذوبان المادة في الماء أو تفاعلها معه . ونحن هنا سنركز اهتمامنا على التفاعل بين أي وحدة كيميائية والماء بحيث ينتج عن هذا التفاعل زيادة في تركيز أيون الهيدروجين أو أيون الهيدروكسيد . ولإدراك أهمية التميه بمعناه الواسع نعطيك الأمثلة التالية :

1. التميه هو العملية الأساسية في صناعة الصابون .
2. يلعب التميه الدور الأساسي في عملية هضم الطعام في جسم الإنسان .


أ.
يبدأ الهضم في الفم ويتم في المعدة بفعل أنزيم الأميلاز الذي يصل إلى المعدة من البنكرياس .




ب.
يفرز أنزيم الببسين في المعدة





مصدر الأنزيمات من :
1. المعدة . 2. البنكرياس .
3. المرارة . 4. الأمعاء الدقيقة



ج.

3. التميه في النباتات يدخل في عمليات انتاج المواد المعقدة " النشويات والبروتينات " .

[الوسادة]

متى يحدث التميه ؟؟؟


ينتج التميه عندما يذوب في الماء ملح لحمض ضعيف وقاعدة قوية مثل خلات الصوديوم CH3COONa (وهي ملح حمض الخل وهو حمض ضعيف وقاعدة قوية هي هيدروكسيد الصوديوم )، أو ملح لقاعدة ضعيفة وحمض قوي مثل كلوريد الأمونيوم NH4Cl ( والقاعدة الضعيفة هنا هي هيدروكسيد الأمونيوم والحمض القوي هو حمض الكلوريدريك ) ، أو ملح ناتج عن حمض ضعيف وقاعدة ضعيفة مثل كربونات الأمونيوم (NH4)2CO3 وهو ملح ناتج عن قاعدة ضعيفة ، ما هي ؟؟؟؟؟ وحمض سريع التحلل
" التفكك " إلى مكونيه وهو حمض الكربون H2CO3 ( يتفكك سريعاً إلى CO2 + H2O ) .

تجارب عملية بسيطة على التميه :

يمكنك إجراء الاختبارات البسيطة التالية التي ستساعدك في استيعاب مفهوم التميه .
ـ ضع في أنبوب اختبار نظيف قليلاً من الماء النقي ( إن وجد ماء مقطراً يكون أحسن ولكن الماء العادي يكفي).
ـ ضع في الأنبوب ورقتي عباد شمس صغيرتين واحدة زرقاء والأخرى حمراء . ماذا تلاحظ على لونها ؟؟؟
ـ أضف بضع قطرات من المادة المراد اختبارها إذا كانت سائلة ، وبضع حبات إذا كانت صلبة .
ـ خض الأنبوب جيداً واملأ الجدول التالي بنتائج اختباراتك .

[الوسادة]

اعتمد على مشاهداتك في التجارب التي أجريتها وعلى معلوماتك وعلى البحث عن المعلومات في الإجابة عما يلي من أسئلة :
1. ما هو الاتزان الموجود في الماء النقي ؟ أكمل الفراغ في المعادلة .



2. ما المواد التي رفعت تركيز أيون الهيدروكسيد حينما أضيفت للماء وانحلت فيه ؟
3. أي هذه المواد قواعد حسب تعريف أرينيوس " الأصلي " للقاعدة ؟
4. أكمل المعادلات التالية التي تمثل ذوبان بعض المواد في الماء :

أ.


ب.


ج.


د.


5. ما المواد التي رفعت تركيز أيون الهيدرونيوم حينما أضيفت للماء وانحلت فيه ؟
6. أي هذه المواد حموض حسب تعريف أرينيوس " الأصلي " للحمض ؟
7. أكمل المعادلات التالية التي تمثل ذوبان بعض المواد في الماء :

أ.


ب.


ج.

8. ما المواد التي أبقت الماء على حاله من التعادل ( أي أبقت تركيز أيون H3O+ = تركيز أيون OH- ) ؟؟
9. أكتب تعريفاً مختصراً للتميه بكلماتك الخاصة مستعيناً بأمثلة مناسبة لتوضيح التعريف .


إجابة الأسئلة :


1.

2. بيكربونات الصوديوم ( مسحوق الخبيز ).
حبة علاج مضاد الحموضة .... الخ .

3. القواعد حسب تعريف أرينيوس " الأصلي " يجب أن يكون شقها السالب هيدروكسيد أي أن صيغتها العامة هي M(OH)n حيث n = 1 ، 2 ، 3 ، ... الخ ، M هي الشق الموجب .

4.

أ.


ب.


ج.


د.

5. نيترات الأمونيوم .
نيترات الألومنيوم.
كلوريد الأمونيوم .... الخ .

[الوسادة]

تكملة الإجابات

6. الحموض حسب تعريف أرينيوس " الأصلي " هي مركبات شقها الموجب هيدروجين وتطلق أيون الهيدروجين في المحلول المائي .
في المواد الموضوعة في الجدول لا يوجد أي حمض حمض حسب مفهوم أرينيوس " الأصلي " .

7.

أ.


ب.


ج.

8. المواد هي : ملح الطعام ، سكر المائدة ، زيت الزيتون ، الكحول ، النشاء ... الخ .

9. التميه : تفاعل ضعيف بين أيون( ناتج عن ذوبان ملح في الماء ) والماء بحيث يؤدي هذا التفاعل إلى زيادة تركيز أيون الهيدرونيوم أو أيون الهيدروكسيد .

مثال (1) :



عدد قليل جداً من جزيئات أيون الأمونيوم (NH41+) يتفاعل مع الماء رافعاً تركيز أيون الهيدرونيوم .


مثال (2) :



واضرب أمثلة أخرى من عندك .
عدد قليل جداً من جزيئات أيون الكربونات (CO32-) يتفاعل مع الماء رافعاً تركيز أيون الهيدروكسيد .

[الوسادة]

تفسير التميه / ثابت التميه
Explaining hydroloysis / Hydrolysis Constant



ولكن دعنا نرى ماذا يحدث من تغير حينما نذيب كمية من خلات الصوديوم (CH3COONa) في الماء النقي عند الدرجة 25 ْ م . أجب عما يلي :
أ. ما الأيونات التي تنتج عن ذوبان ملح CH3COONa في الماء ؟



ب. أكمل المعادلة :



ج. أكمل المعادلة :

د. أكمل الفراغ :
حدث تفاعل بين الماء وبعض أيونات .......... حيث اتحدت مع بعض البروتونات الناتجة عن تحلل الماء وكونت جزيئات حمض الخل الضعيف التأين .

هـ. ما نوع المحلول الناتج ؟


الإجابات

أ. الإجابة : أيون الصوديوم Na+1(aq) وأيون الخلات (CH3COO-1)aq.



ب. الإجابة :



ج. الإجابة :

د. الإجابة : الخلات .

هـ. الإجابة : قاعدي .

[الوسادة]

و. لنكتب الآن معادلة تفكك حمض الخل حينما يذوب في الماء :



ومن المعادلة السابقة :





حيث [ ] تعني تركيز الأيون المعني .



نكتب الآن معادلة تميه أيون الخلات :



أوجد حاصل ضرب ( جداء ) ثابت تفكك حمض الخل ( سنعطيه الرمز Ka ) في ثابت تميه أيون الخلات ( سنعطيه الرمز Kh) .



ز. إن معادلة تفكك الماء النقي عند الدرجة 25 ْ م هي :



ثابت تفكك الماء = [OH-] [ H3O+]
= 10-14 .

Kw

فإن

Kw

فإذا رمزنا لثابت تفكك الماء عند الدرجة 25 ْ م بالرمز
أكمل العلاقة (1) والعلاقة (2) :
إذن Ka = Kw × ــــ .....................(1)
10-14 = ــــ × ـــــ .............(2)

[الوسادة]

ح. إذا كان ثابت تفكك حمض الخل 1.8 × 10-5 فاحسب ثابت تميه أيون الخلات عند الدرجة 25 ْ م مع العلم أن

Kw = 10-14 .



الإجابة :
احسب درجة حموضة محلول خلات الصوديوم تركيزه 0.1 مول / لتر .
الحل : ما ثابت تميه خلات الصوديوم .
لقد حسبناه أعلاه = 5.56 × 10-10 .

ما معادلة تميه أيون الخلات ؟



اكتب العلاقة الرياضية لتميه أيون الخلات اعتماداً على المعادلة أعلاه :



من المعادلة الكيميائية أعلاه كلما نتج أيون OH- ينتج مقابله جزيء CH3COOH أي [CH3COOH] الناتج عن التميه= [OH-].
ولكن ما تركيز أيون [CH3COO-] عند الاتزان .
تدل قيمة ثابت التميه الصغيرة 5.56 × 10-10 على أن كمية ضئيلة منه تتأين ، ولنفرض أن هذه الكمية هي س جزيء .
إذن تركيز أيون الخلات عند الاتزان = [ 0.1 ـ س ] = 0.1 مول / لتر تقريباً لأن س صغيرة جداً بالمقارنة مع التركيز الأصلي 0.1 .
ما تركيز [OH-] عند الاتزان ؟ إنه = س مول / لتر لأنه كلما تميه جزيء من أيون الخلات ينتج جزيء من الهيدروكسيد .

[الوسادة]

ما تركيز [CH3COOH] عند الاتزان ؟ إنه = س ( لماذا ) ؟؟؟؟؟



س2 = 5.56 × 10-10 × 0.1 = 0.556 × 10-10 .
س = 0.74 × 10-5 مول / لتر بأخذ الجذر التربيعي للطرفين .
وهذا هو تركيز أيون (OH-).
لكن.....

Kw =[OH-] [ H3O+]


10-14 = ( 0.74 × 10-5 ) × [H3O+]



درجة الحموضة pH = ـ لـو 1.35 × 10-9
= ـ لــو 10-9 ـ لـو 1.35
= - ( -9) ـ 0.13
= 9 ـ 0.13 = 8.87
ومن الواضح أن المحلول قاعدي فدرجة حموضته أكبر من (7).

[الوسادة]

ـ وإليك الآن مثالاً آخر عن تميه الأملاح : ماذا يحدث عندما نذيب ملح NH4NO3 في الماء ؟ إن الملح يذوب في الماء ويتأين كما يلي:




إن أيون النيترات يبقى في الماء دون أن يتفاعل معه .




أما أيون NH4+ فيتميه حسب المعادلة :



إذن تميه أيون الأمونيوم يزيد من تركيز أيون الهيدرونيوم أي أنه ينتج محلولاً حامضياً .

والآن أجب عما يلي من أسئلة :
1. اكتب العلاقة الرياضية لثابت تميه أيون NH4+1 من معادلة تميه NH4+ ؟؟

2. اكتب معادلة تميه NH3 .

3. اكتب ثابت تفكك الأمونيا ( قاعدة ضعيفة ) اعتماداً على المعادلة السابقة (2) .

4. أوجد حاصل ضرب Kh × Kb



5. إذن


وهي نفس النتيجة التي حصلنا عليها حينما أذبنا خلات الصوديوم في الماء ، والفرق الوحيد بين الحالتين هو أن محلول خلات الصوديوم قاعدي بينما محلول نيترات الأمونيوم حامضي .


6.

الإجابات


1.


الإجابة :

2.


الإجابة :

3.


الإجابة :

4.
Kw=[OH-][H3O+]Kh × Kb =