في النهاية ستتمكن من
- التعرف على مزدوجة حمض وقاعدة مترافقة.
- حساب pH ضمن الفرضيات المعطاة.
- التمييز بين الحمض القوي والحمض المركز.
قبل أن تبدأ
التركيز المولي وقوى العدد عشرة واللوغاريتم العشري وانحفاظ المادة.
افهم
انتقال البروتون
حمض برونستد يمنح بروتوناً H⁺ والقاعدة تستقبله. يختلف عنصرا المزدوجة المترافقة ببروتون واحد، مثل AH/A⁻ أو NH₄⁺/NH₃. في الماء نكتب مثلاً AH+H₂O⇌A⁻+H₃O⁺. يجب حفظ الذرات والشحنات.
ربط pH بالتركيز
يعتمد pH بدقة على نشاط H₃O⁺. في المحاليل المائية المخففة بما يكفي نستعمل pH≈−log₁₀([H₃O⁺]/c°) حيث c°=1 mol/L. إذا عبر عن التركيز بوحدة mol/L نكتب غالباً pH≈−log₁₀[H₃O⁺]. انخفاض pH بوحدة واحدة يقابل تضاعف تركيز H₃O⁺ بعامل 10.
تحديد الفرضيات
لحمض أحادي البروتون قوي يتفكك كلياً، ومع إهمال التأين الذاتي للماء، نجد [H₃O⁺]≈C. لا يصح هذا التقريب لكل حمض ضعيف أو محلول شديد التخفيف. عند 25 °C يكون pH المحلول المائي المتعادل حوالي 7، وتتغير هذه القيمة مع الحرارة. القوة تصف التفكك، والتركيز يصف كمية المادة في الحجم.
مثال محلول خطوة بخطوة
يحتوي محلول مائي على حمض قوي أحادي البروتون بتركيز C=2,0×10⁻³ mol/L. احسب pH ثم قيمته بعد تخفيف المحلول عشر مرات.
- ضمن فرضيات النموذج نجد [H₃O⁺]≈2,0×10⁻³ mol/L.
- pH≈−log₁₀(2,0×10⁻³)=3−log₁₀(2,0)≈2,70.
- بعد التخفيف بعامل 10 يصبح C=2,0×10⁻⁴ mol/L.
- القيمة الجديدة pH≈3,70، أي تزداد بوحدة واحدة ولا تضرب في 10.
حان دورك
تمرين 1
حدد القاعدة المترافقة للنوع NH₄⁺.
تلميح
احذف بروتوناً H⁺ وتحقق من الشحنة.
عرض التصحيح
يمنح NH₄⁺ بروتوناً فيعطي NH₃. المزدوجة هي NH₄⁺/NH₃.
تمرين 2
عند pH=4,0، قدر [H₃O⁺] وفق نموذج المحلول المخفف.
تلميح
اعكس اللوغاريتم باستعمال قوة للعدد عشرة.
عرض التصحيح
[H₃O⁺]≈1,0×10⁻⁴ mol/L.
تمرين 3
قارن تركيزي H₃O⁺ في محلولين لهما pH يساوي 3 و5.
تلميح
كل وحدة pH تقابل عاملاً يساوي 10.
عرض التصحيح
تركيز H₃O⁺ في المحلول ذي pH=3 أكبر بحوالي 10²=100 مرة من تركيزه في المحلول ذي pH=5.
أخطاء ينبغي تجنبها
- لا تستعمل اللوغاريتم النيبيري عوض اللوغاريتم العشري.
- لا تخلط بين الحمضية والتركيز الكلي للمذاب.
- لا تطبق [H₃O⁺]=C على حمض ضعيف دون تبرير.
اختبر فهمك
مرجع علمي
بطاقة أصلية من Dars +. المراجع للتحقق من المفاهيم دون إعادة نشر دروس أو تمارين الغير. تغطي هذه المجموعة مفاهيم مختارة ولا تمثل مقرراً رسمياً شاملاً. تأكد مع أستاذك من ملاءمتها لمقرر قسمك.
OpenStax — الكيمياء ↗المرجع بالإنجليزية. الشروح والتمارين الأصلية بالعربية والفرنسية.