Back to chapter

15.6:

حمض قوي ومحاليل أساسية

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Strong Acid and Base Solutions

Languages

Share

الأحماض القوية تتفك كليًا في الماء. على سبيل المثال،حمض النيتريك يتفكك بالكامل إلى أيونات هيدرونيوم وأيونات نترات. بما أن أيونات الهيدرونيوم،الناشئة عن تأين الماء التلقائي،ضئيلة جدًا،يكون تركيز أيونات الهيدرونيوم في الماء مساويًا لتركيز الحمض القوي.يمكن تحديد قيمة pH لهذه المحاليل باستخدام التركيز الأولي للحمض القوي. على سبيل المثال،في محلول HCl ذو تركيز 0.10 مولار،سيتفكك HCl بالكامل إلى أيونات هيدرونيوم وأيونات كلوريد،وبالتالي سيكون تركيز الهيدرونيوم في المحلول 0.10 مولار. بأخذ اللوغاريتمات السالبة لهذا التركيز فإن قيمة pH لهذا المحلول تساوي واحد.وعلى العكس،يمكن استخدام قيمة pH لمحلول،لتحديد تركيز أيونات الهيدرونيوم في المحلول. على سبيل المثال،محلول فيه pH يساوي 3.60،يمكن تحديد تركيز أيونات الهيدرونيوم فيه بحل المعادلة بحيث 3.60 تساوي اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدرونيوم. لإيجاد قيمة التركيز،نضرب الطرفين في سالب واحد،ثم نأخذ مضاد اللوغاريثم للطرفين.تركيز أيونات الهيدرونيوم يساوي 2.5 10⁻⁴ مولار. القواعد القوية،وهي هيدروكسيدات فلزية مثل هيدروكسيد الصوديوم،وهيدروكسيد البوتاسيوم،تتفك بالكامل في المحلول. على سبيل المثال،0.20 مولار من هيدروكسيد الصوديوم ستتفكك كليًا في الماء وتنتج 0.20 مولار من أيونات الصوديوم،و0.20 مولار من أيونات الهيدروكسيد.غير أن الهيدروكسيدات الفلزية من الفئة الثانية،مثل هيدروكسيد الباريوم،وهيدروكسيد الكالسيوم،تنتج 2 مول من أيونات الهيدروكسيد مقابل كل مول من القاعدة. على سبيل المثال،0.020 مولار من هيدروكسيد الكالسيوم ستتفكك كليًا في الماء وستنتج 0.020 مولار من أيونات الكالسيوم،و0.040 مولار من أيونات الهيدروكسيد. الأكسيدات الفلزية الأيونية،كأكسيد الصوديوم وأكسيد الكالسيوم،هي الأخرى قواعد قوية.تتفاعل أيوناتها الأكسيدية مع الماء وتنتج أيونات هيدروكسيد. تركيز أيونات الهيدروكسيد،يمكن استخدامه لحساب قيمة pOH و pH للمحلول. على سبيل المثال،محلول هيدروكسيد البوتاس الذي تركيز أيوناته 5 10⁻⁵ مول،يحتوي كمية مساوية من أيونات الهيدروكسيد،باعتباره قاعدة قوية وبالتالي تكون قيمة pOH فيه 4.30.قيمة pOH في المحلول،يمكن استخدامها مثل قيمة pH لتحديد تركيز أيونات الهيدروكسيد بحل المعادلة:pOH تساوي اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدروكسيد. بما أن pH زائد pOH تساوي 14 وبما أن pOH يساوي 4.3،تكون قيمة pH للمحلول 9.7.

15.6:

حمض قوي ومحاليل أساسية

الحمض القوي مركب ينفصل تمامًا في محلول مائي وينتج تركيز أيونات الهيدرونيوم يساوي التركيز الأولي للحمض. على سبيل المثال ، سينفصل حمض الهيدروبروميك 0.20 مولار تمامًا في الماء وتنتج 0.20 م من أيونات الهيدرونيوم و 0.20 م من أيونات البروميد.

من ناحية أخرى ، القاعدة القوية عبارة عن مركب ينفصل تمامًا في محلول مائي وينتج أيونات الهيدروكسيد. على سبيل المثال ، 0.015 M KOH، وهي مجموعة هيدروكسيد فلز من المجموعة 1 ، سوف تنفصل تمامًا وتنتج 0.015 M من OH و 0.015 M من K + .

هيدروكسيدات المعادن من المجموعة 2 ، مثل هيدروكسيد الباريوم [Ba (OH) 2 ] وهيدروكسيد السترونشيوم [Sr (OH) 2 ] ، هي أيضًا قواعد قوية وتمتلك اثنين أيونات الهيدروكسيد. هذا يجعلهم ينتجون محلولًا أكثر أساسية مقارنة بـ NaOH أو KOH بنفس التركيز. على سبيل المثال ،Ba(OH) ينتج 0.015 M Baand 0.030 M hydroxide.

نظرًا لانفصال الأحماض والقواعد القوية تمامًا ، يمكن استخدام النسب المولية لتحديد تركيزات الهيدرونيوم والهيدروكسيد ، والتي يمكن استخدامها بدورها لحساب الأس الهيدروجيني أو الأس الهيدروجيني لمحلول ما. على سبيل المثال ، سينتج محلول حمض الهيدروكلوريك 0.030 مولار 0.03 مولار من أيونات الهيدرونيوم. لذلك سيكون الرقم الهيدروجيني لهذا المحلول

يمكن تحديد الرقم الهيدروجيني لنفس المحلول باستخدام الصيغة

نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني للمحلول هو 1.52 ، يمكن حساب الأس الهيدروجيني الخاص به على أنه

وبالمثل ، يمكن استخدام تركيز أيونات الهيدروكسيد الناتجة عن قواعد قوية لتحديد الأس الهيدروجيني لمحلول باستخدام المعادلة

يمكن أيضًا استخدام المعادلة أعلاه لتحديد تركيز أيون الهيدروكسيد عندما يكون الهيدروكسيد معروفًا. على سبيل المثال ، إذا كان الرقم الهيدروجيني للحل هو 3.00 ،

ضرب كلا الجانبين بـ & # 8722 ؛ 1 يعطي

الآن ، خذ مضاد كلا الجانبين

وبالتالي ، فإن تركيز أيون الهيدرونيوم للمحلول مع pOH 3 هو 1.0 & # 215 ؛ 10 & # 8722؛ 3 M. يمكن استخدام طريقة مماثلة لتحديد تركيز أيون الهيدرونيوم لمحلول إذا كان الرقم الهيدروجيني معروفًا.