Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.2: قوى الحمض/القاعدة وثوابت التفكّك
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Acid/Base Strengths and Dissociation Constants
 
نسخة طبق الأصل

15.2: قوى الحمض/القاعدة وثوابت التفكّك

القوة النسبية لحمض أو قاعدة هي مدى تأينه عند إذابته في الماء. إذا اكتمل تفاعل التأين بشكل أساسي، يُطلق على الحمض أو القاعدة اسم قوي؛ في حالة حدوث تأين قليل نسبيًا، يكون الحمض أو القاعدة ضعيفًا. هناك الكثير من الأحماض والقواعد الضعيفة أكثر من الأحماض والقواعد القوية. أكثر الأحماض والقواعد القوية شيوعًا مذكورة أدناه:

أحماض قويةأحماض ضعيفة
HClO4LiOH
HClNaOH
HBrKOH
HICa(OH)2
HNO3Sr(OH)2
H2SO4Ba(OH)2

يمكن قياس القوة النسبية للأحماض عن طريق قياس ثوابت التوازن في المحاليل المائية. في المحاليل التي لها نفس التركيز، تتأين الأحماض الأقوى إلى حد أكبر وبالتالي تنتج تركيزات أعلى من أيونات الهيدرونيوم مقارنة بالأحماض الأضعف. يسمى ثابت التوازن للحمض ثابت التأين الحمضي، Ka. لتفاعل حمضHA:  

Eq1

تتم كتابة ثابت التأين الحمضي بالشكل  

Eq2

حيث تكون التركيزات في حالة توازن. على الرغم من أن الماء مادة متفاعلة في التفاعل، إلا أنه مذيبة أيضاً، لذلك لا نقوم بتضمين [H2O] في المعادلة. كلما زادت قيمة Ka للحمض، زاد تركيز H3O+ و A نسبةً إلى تركيز الحمض غير المؤين، HA، في خليط التوازن، كلما كان الحمض أقوى. يصنف الحمض على أنه “قوي” عندما يخضع للتأين الكامل، وفي هذه الحالة يكون تركيز HA صفراً ويكون ثابت التأين الحمضي كبيراً بما لا يقاس (Ka ≈ ∞). تسمى الأحماض المتأينة جزئياً “ضعيفة,” وثوابت التأين الحمضي الخاصة بهم يمكن قياسها تجريبياً.

لتوضيح هذه الفكرة، يتم عرض ثلاث معادلات للتأين الحمضي و قيم Ka مذكورة أدناه. تزداد ثوابت التأين من الأول إلى الأخير من المعادلات المدرجة، مما يشير إلى زيادة قوة الحمض النسبية بالترتيب CH3CO2H < HNO2 < HSO4.

Eq3-5

مقياس آخر لقوة الحمض هو نسبة التأين. يتم تحديد نسبة التأين في الحمض الضعيف من حيث تكوين خليط التوازن:  

Eq6

حيث تكون قيمة البسط مكافئة لتركيز القاعدة المترافقة للحمض (لكل قياس كيميائي للعناصر المتفاعلة، [A] = [H3O+]). على عكس قيمة Ka، فإن النسبة المئوية لتأين الحمض الضعيف تختلف باختلاف التركيز الأولي للحمض، وعادة ما تنخفض مع زيادة التركيز.

كما هو الحال بالنسبة للأحماض، تنعكس القوة النسبية للقاعدة في مقدار ثابت التأين الأساسي (Kb) في المحاليل المائية. في المحاليل من نفس التركيز، تتأين القواعد الأقوى إلى حد أكبر، وبالتالي تنتج تركيزات أعلى من أيونات الهيدروكسيد مقارنة بالقواعد الأضعف. القاعدة الأقوى لها ثابت تأين أكبر من القاعدة الأضعف. لتفاعل القاعدة، B: 

Eq7

تتم كتابة ثابت التأين بالشكل  

Eq8

يوضح فحص البيانات لثلاث قواعد ضعيفة الموضحة أدناه زيادة قوة القاعدة بالترتيب NO2 < CH2 CO2 < NH3.

Eq9-11

بالنسبة للأحماض، تنعكس القوة النسبية للقاعدة أيضًا في نسبة التأين المئوية، والتي يتم حسابها على أنها

Eq12

ولكنها ستختلف اعتماداً على ثابت التأين الأساسي والتركيز الأولي للمحلول.

تم اقتباس هذا النص من Openstax, Chemistry 2e, Section 14.3: Relative Strengths of Acids and Bases.

Tags

Acid/Base Strengths Dissociation Constants Strong Acid Strong Base Weak Acid Weak Base Hydrochloric Acid Sodium Hydroxide Acetic Acid Acetate Equilibrium Constant Acid Dissociation Constant (Ka) Concentration Of Products Concentration Of Reactants Water Exclusion Nitrous Acid Kb Base Dissociation Constant

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter