في النهاية ستتمكن من
- التمييز بين المواصلة والموصلية.
- تفسير فرعي معايرة حمض قوي بقاعدة قوية.
- استغلال التكافؤ وتصحيح التخفيف.
قبل أن تبدأ
كمية المادة n=CV والتفاعل الحمضي القاعدي وقراءة مستقيمين.
افهم
ربط القياس بالمحلول
المواصلة G=I/U وحدتها السيمنس. الموصلية σ بوحدة S/m تخص المحلول، وتحقق σ=Kcell G حيث Kcell=ℓ/A بوحدة m⁻¹ لخلية مثالية مسافتها ℓ ومساحتها A. في نموذج مخفف، σ=Σλᵢ[Xᵢ] حيث λᵢ بوحدة S·m²/mol والتراكيز بوحدة mol/m³. لا نخلط هذه الوحدة بmol/L دون تحويل.
تفسير دور الأيونات
لمعايرة حمض قوي مثل HCl بواسطة NaOH، التفاعل H₃O⁺+HO⁻→2H₂O. قبل التكافؤ تستهلك H₃O⁺ وتعوض تدريجياً بNa⁺ الأقل موصلية، فتنخفض الموصلية وفق النموذج. بعد التكافؤ يؤدي فائض HO⁻ وإضافة Na⁺ إلى ارتفاعها. تبقى Cl⁻ متفرجة لكنها تساهم في الموصلية.
تحديد التكافؤ
يمكن تقدير VE من تقاطع الفرعين الخطيين الملائمين للمعطيات. إذا كانت الحجوم تجميعية، فتصحيح شائع للتخفيف هو σcorr=σmes(VA+V)/VA، حيث VA الحجم البدئي وV المضاف. نفترض ثبات الموصلية المولية الأيونية تقريباً؛ تؤثر الحرارة واختيارات النقط في الملاءمة. للتفاعل 1:1 نجد CA VA=CB VE.
مثال محلول خطوة بخطوة
نعاير VA=20,0 mL من حمض قوي بقاعدة تركيزها CB=0,0100 mol/L. يعطي تقاطع الفرعين VE=12,0 mL. احسب CA وفسر الفرعين.
- عند التكافؤ تكون كميتا الحمض والقاعدة وفق التناسب الستوكيومتري: CA VA=CB VE.
- CA=0,0100×12,0/20,0=0,00600 mol/L.
- قبل VE تختفي H₃O⁺ وتعوض بNa⁺، مما يفسر الفرع المتناقص وفق النموذج.
- بعد VE تتراكم HO⁻ ويصبح الفرع متزايداً. لا تغير طريقة تعيين الحجم العلاقة الستوكيومترية.
حان دورك
تمرين 1
لخلية Kcell=100 m⁻¹ وG=1,0 mS. احسب σ.
تلميح
حول الميليسيمنس إلى السيمنس.
عرض التصحيح
G=0,0010 S، ومنه σ=100×0,0010=0,10 S/m.
تمرين 2
مع VA=20 mL وV=5 mL وσmes=0,080 S/m، احسب σcorr حسب التصحيح المعطى.
تلميح
اضرب في نسبة الحجم الكلي إلى الحجم البدئي.
عرض التصحيح
σcorr=0,080×25/20=0,100 S/m.
تمرين 3
في معايرة HCl بNaOH، لا تتفاعل Cl⁻. هل نهملها في حساب σ؟
تلميح
متفرج في التفاعل لا يعني غياب الدور الكهربائي.
عرض التصحيح
لا. تساهم Cl⁻ في الموصلية ويتغير تركيزها بالتخفيف رغم ثبات كميتها.
أخطاء ينبغي تجنبها
- لا تخلط G بوحدة S وσ بوحدة S/m.
- استعمل وحدات منسجمة لحجوم النسبة.
- النوع المتفرج يساهم في التوصيل الكهربائي.
اختبر فهمك
مرجع علمي
بطاقة أصلية من دراسة. 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.