شرح مادة الحموض و القواعد

[الوسادة]

7. إذا كان ثابت تميه الأمونيا ( ثابت تفكك القاعدة ) = 1.8×10-5 فاحسب ثابت تميه أيون NH4+ عند الدرجة 25 ْ م . Kw عند الدرجة 25 ْم = 10-14 .
الحل :

ثابت تميه أيون الأمونيوم




8. احسب درجة حموضة محلول لملح كلوريد الأمونيوم تركيز 0.5 مول / لتر .
تحليل السؤال :
ـ اكتب معادلة تميه كلوريد الأمونيوم الصلب .



ـ أيون الكلوريد Cl-(aq) يبقى سابحاً في المحلول أما أيون NH4+ فيتميه جزئياً في الماء حسب المعادلة :




ما ثابت تميه أيون NH4+؟
لقد حسبناه في السؤال السابق وهو = 5.56 × 10-10 .
من المعادلة (I) أعلاه : كلما تميه جزيء من NH4+ كلما نتج جزيء من H3O+ وجزيء NH3 أي أن
[NH3] = [NH4+] = [ عدد جزيئات NH4+ المتميهة ]
لكن عدد جزيئات NH4+ المتميهة قليلة جداً بالمقارنة مع التركيز الابتدائي ( 0.2 مول / لتر ) فإذا فرضنا أن
عدد جزيئات NH4+ المتميهة = س جزيئة .
إذن تركيز NH4+ عند التوازن = [ 0.2 ـ س ]
= 0.2 تقريباً .
والآن بالعودة إلى معادلة (I):



س2 = 1.112 × 10-10 َ س= 1.05 × 10-5 مول / لتر .

لكن درجة حموضة المحلول (pH) = ـ لــو [H3O+]
= ـ لـو 1.05 × 10-5
= ـ لـو 10-5 ـ لـو 1.05
= ـ (-5) ـ 0.02
= 5 ـ 0.02 = 4.98 .

[الوسادة]

مسائل حسابية تطبيقية :

1. محلول ملح ناتج عن تفاعل حمض قوي وقاعدة ضعيفة . وتركيز المحلول 0.5 مول / لتر . إذا كان ثابت تفكك القاعدة
5 × 10^-7 ، فأجب عما يلي :
أ. ما نوع محلول الملح أهو حامضي أم قاعدي . فسر إجابتك .
ب. إذا فرضنا أن صيغة الملح هي MX وأنه يتأين في الماء حسب المعادلة :

فاذكر أي الأيونين هو الذي يتميه . اكتب معادلة التميه .
ج. احسب درجة حموضة المحلول .

إجابة السؤال

2. محلول ملح صوديوم لحمض ضعيف وقاعدة قوية ( لنفرض أن صيغة الملح الصلب هي NaX) تركيزه 0.5 مول / لتر . إذا كان ثابت تفكك الحمض = 10^-8 ، فالمطلوب :
أ. ما نوع المحلول الناتج ؟

ب. أكمل المعادلة :

ج. ما الأيون الذي يتميه ؟ اكتب معادلة التيمه .
د. احسب درجة حموضة المحلول .

إجابة السؤال

3. إذا كان ثابت تفكك الهيدرازين ( NH₂NH₂ ) كقاعدة = 3 × 10^-6 فاحسب درجة حموضة محلول من هيدروكلوريد الهيدرازين (NH₂NH₃)⁺Cl^- إذا كان تركيزه 0.2 مول / لتر.

إجابة السؤال

4. ما درجة حموضة محلول تركيزه 0.1 مول / لتر من ملح نملات الصوديوم(HCOONa (Sodium Formate ، إذا علمت أن

ثابت تفكك حمض النمل HCOOH(Formic Acid) = 1.8 × 10-4 .

إجابة السؤال

5. محلول ملحي لحمض قوي وقاعدة ضعيفة تركيزه 0.2 مول/لتر إذا كانت درجة حموضة المحلول 5 ، فاحسب ثابت تفكك القاعدة .( افترض أن صيغة الملح MX_(s) وأن أيوناته M¹⁺X^1-).
إجابة السؤال

6. محلول ملح صوديوم لحمض ضعيف تركيزه 0.1 مول /لتر ودرجة حموضته 9.35 . ما ثابت تفكك الحمض الضعيف(افرض أن صيغة الملح الصلب هي NaX ) .

[الوسادة]

تمهيد :
نعرف أن الماء يذيب الملح والسكر والكثير من المواد الأخرى ، وأن عملية الذوبان تتوقف عند حد معين ونقول عندها أن المحلول قد أصبح مشبعاً . وكمية المادة الذائبة تعتمد كما تعرفون على نوعها وعلى أمرين آخرين هما : كمية الماء التي نذيب بها أهي كبيرة أم صغيرة ، والأمر الثاني هو درجة الحرارة . فمن المعروف أنه كلما زادت درجة الحرارة كلما زادت قدرة الماء على إذابة المواد الصلبة .

كل ما ذكرناه أعلاه معروف للدارس . ولكن ماذا لو حاولنا أن نذيب السكر في محلول سكري وليس في ماء نقي ؟ ماذا لو كان المحلول مشبعاً أو غير مشبع ؟ ماذا لو حاولنا أن نذيب ملح كلوريد البوتاسيوم في محلول مشبع أو غير مشبع بملح الطعام ( كلوريد الصوديوم ) ، ماذا يحدث لو أذبنا ملح خلات الصوديوم في محلول حمض الخل ؟ إن هذه التساؤلات الأخيرة ليست من قبيل الخيال فهي تحدث في الطبيعة دائماً . تحدث في ماء البحر ومياه الأنهار والبحيرات ، وتحدث في أجسام الكائنات الحية ، ففي دم الإنسان يتحكم في ذوبان أيون ما وجود أو عدم وجود أيونات أخرى وكم كميتها في حال وجودها .

تهدف ورقتنا هذه إلى الإجابة عن هذه الاسئلة وغيرها ، مع إعطاء اهتمام خاص بما يحدث عندما نذيب مادة في محلول مادة أخرى بينهما أيون أو جزء مشترك ، مثلاً ذوبان ملح نيترات المغنيسيوم في محلول ملح نيترات الكالسيوم ، أو إذابة ملح كبريتيد الصوديوم في محلول كبريتيد الكالسيوم ، أو ذوبان سكر العنب (Glucose) في محلول سكر القصب ( سكر المائدة ) .
ولمساعدتك على إدراك الموضوع وفهمه سنبدأ بمعالجته بتجارب عملية بسيطة يمكنك القيام بها في المنزل أو في مختبر المدرسة مهما كان صغيراً أو متواضعاً .

[الوسادة]

النشاط الأول

الهدف : كيف يتأثر ذوبان ملح الطعام في الماء النقي عنه في محلول ملحي ؟

ـ حضر الكؤوس التالية بوضع حوالي 10 سم³ في كل واحد منها من المادة المعينة . حضر أيضاً كمية صغيرة من الملح وملعقة أو قضيب تحريك .
ـ أضف لكل كأس منها كميات صغيرة من ملح الطعام بشكل تدريجي ( بضع حبات في كل مرة ) مع التحريك حتى يصل كل واحد منها حد الإشباع ، تصل إلى مرحلة لا تعود تذوب فيها حبات الملح مهما حركتها في الكأس.
بناءً على معلوماتك ومشاهداتك أكمل الفراغات في العبارات التالية .

1. يتكون ملح الطعام من أيونين هما أيون ......... الموجب وأيون الكلوريد ............ .
2. أكبر كمية من الملح تذوب في الكأس رقم ....... الذي يحتوي على ................. .
3. لا تذوب أي كمية من الملح في الكأس رقم ......... الذي يحتوي على ........... .
4. تعتمد كمية الملح التي تذوب في الكأس رقم 4 على كمية ......... المذابة أصلاً فيه .
5. تذوب كمية قليلة من الملح في الكأس رقم (2) لأن ماء البحر يحتوي على أيونات ذائبة فيه منها أيون الصوديوم وأيون ......... وهما الأيونان اللذان يتكون منهما .............. .

[الوسادة]

النشاط الأول

6. تعتمد كمية ملح الطعام التي تذوب في محلول مائي على كمية المواد الأخرى المذابة فيه خاصة تلك المواد التي يدخل في تكوينها أيون الكلوريد أو أيون ........... .
7. وجود أيون الكلوريد أو أيون الصوديوم أو كلاهما في المحلول المائي يقلل من ذوبان .......... فيه .
8. إذا كان لدينا كأس خامس به نفس الحجم من محلول كلوريد البوتاسيوم ، فإن كمية ملح الطعام التي تذوب فيه تكون أقل من الكمية التي تذوب في الماء النقي بالنظر لأن كلا الملحين يحتويان على أيون مشترك هو أيون ........... السالب .


إجابة الأسئلة

ـ كرر النشاط الأول مستخدماً السكر ومحاليل سكرية مختلفة .
وأجب عن أسئلة مشابهة للسابقة .
ـ كرر النشاط الأول بحيث تجرب ذوبان الملح في محاليل سكرية .
ـ كرر النشاط الأول بحيث تجرب ذوبان السكر في محاليل ملحية .

الخلاصة : يتأثر ذوبان أي مادة صلبة في الماء بوجود مواد أخرى ذائبة فيه خاصة تلك المواد التي يدخل في تركيبها جزء أو ........ يكون مشتركاً مع المادة الصلبة موضع الاختبار.

النشاط الثاني

الهدف : ماذا يحدث لتفكك ( تأين ) حمض الخل في المحلول المائي إذا أذيب فيه كمية صغيرة من بلورات خلات الصوديوم .

[الوسادة]

تمهيد :

تعلم أن حمض الخل هو من الحموض الضعيفة (أي قليلة ) التفكك إلى أيونات في المحلول المائي لها ) وأنه عند ذوبانه في الماء ينتج كميات قليلة ولكنها متساوية من أيونات الهيدروجين ( الهيدرونيوم ) الموجبة وأيونات الخلات السالبة . ويتضح لك الأمر أكثر من معادلة التأين وهي :





وعند الاتزان في هذا المحلول يكون معظم حمض الخل على شكل جزيئات متميهة CH3COOH(aq) وكمية قليلة على شكل أيونات خلات وهيدرونيوم .
ومن الواضح من المعادلة أنه كلما تفككت جزيئة من حمض الخل ينتج جزيئة من أيون الهيدرونيوم وجزيئة من أيون الخلات .
وعموماً إذا تفككت س جزيئة من حمض الخل تنتج س جزيئة من أيون الهيدرونيوم وس جزيئة من أيون الخلات .
ولكن عدد الجزيئات المتفككة س هو عدد صغير بالمقارنة مع عدد جزيئات حمض الخل المتميه (CH3COOH(aq)) الموجودة في المحلول . أي أن تركيز حمض الخل عند الاتزان يساوي تقريباً تركيزه الأصلي في المحلول ، وسنبرهن على ذلك بمثال عملي نناقشه تالياً بغرض توضيح ما هو تأثير الأيون المشترك؟

[الوسادة]

تأثير الأيون المشترك :

المحاليل الثلاثة عند درجة حرارة المختبر ( 25 ْ م ) وثابت تأين حمض الخل عند هذه الدرجة = 1.8 × 10^-5 .
أجب بنفسك عن الأسئلة التي لا تجد لها جواباً في دراسة ما يحدث في كل وعاء من الأوعية الثلاثة .
1. في الوعاء الأول (1) : ما معادلة تفكك ( تأين ) حمض الخل ؟

؟

CH3COO-

ـ ما اسم الأيون

2. من المعادلة إذا تفكك جزيء من حمض الخل ينتج جزيء من أيون الهيدرونيوم وجزيء من أيون ........

3. إذا تفكك (أ) جزيء من الحمض فينتج عن ذلك ........ جزيء من أيون الهيدرونيوم و .......... جزيء من أيون الخلات .

4. إذن تركيز أيون الخلات عند الاتزان = تركيز أيون الهيدرونيوم ولنفرض أن هذا التركيز = س مول / لتر .

5. لكن عدد الجزيئات الناتج عن تفكك حمض الخل الضعيف هو عدد صغير جداً بالمقارنة مع التركيز الأصلي
( 0.1 مول / لتر ) ، إذن التركيز س مول / لتر صغير جداً بالمقارنة مع 0.1 مول / لتر ، وتركيز حمض الخل عند الاتزان = 0.1 ـ س مول / لتر = تقريباً 0.1 مول / لتر لأن قيمة س صغيرة جداً بالمقارنة مع 0.1 .

[الوسادة]

إجابة الأسئلة :

1.

اسم الأيون ..... أيون الخلات.

2. الخلات .
3. ( أ ، أ ) .

[الوسادة]

7.في الوعاء الثاني (2) يذوب ملح خلات الصوديوم ذوباناً تاماً منتجاً :

ـ ينتج عن الذوبان عدد متساو من أيونات الصوديوم وأيونات .............. .

8. كم تركيز أيون الخلات في الوعاء الثاني (2) ؟

9. ما الأيونات الموجودة في الوعاء (3) ؟

ـ إنها أيون الصوديوم (Na⁺) وأيون الخلات (CH₃COO^-) وايون الهيدروكسيد السالب وأيون ......... الموجب .

10. ما الأيون المشترك الموجود في كلا المحلولين ( محلول حمض الخل ومحلول خلات الصوديوم ) قبل مزج المحلولين وبعد مزجهما ؟

11. في الوعاء (3) : أكمل العبارة التالية بوضع إشارة > أو < أو =
ـ تركيز أيون الخلات .... من تركيز أيون الهيدرونيوم .

12. في الواقع أن تركيز أيون الخلات في الوعاء (3) أكبر بكثير من تركيز أيون الهيدرونيوم ذلك لأن قيمة ثابت تفكك حمض الخل وهي 1.8 × 10^-5 عند درجة حرارة المختبر قيمة ثابتة .

[الوسادة]

إجابة الأسئلة :


7. الخلات .
9. أيون الهيدرونيوم .

10. أيون الخلات

CH₃COO^-

11. ( > ) .