Back to chapter

15.9:

مخاليط الأحماض

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Mixtures of Acids

Languages

Share

في خليط من حمض قوي وآخر ضعيف،يتفكك الحمض القوي كليًا ويزيد بشكل ملحوظ تركيز أيونات الهيدرونيوم،فيما يتفكك الحمض الضعيف جزئيًا فقط. وعلى ذات المنوال،في خليط من حمضين قويين،فإن الحمض،الأقوى نسبيًا،ينتج أيونات الهيدرونيوم بكمية أكبر من الحمض الأضعف. في كلتا الحالتين،يُكبح تفكك الحمض الأضعف في حضور الحمض الأقوى.يوضح مبدأ لو شاتليه،أن تشكّل أيونات الهيدرونيوم بفعل الحمض الأقوى يحرك التوازن باتجاه المواد المتفاعلة،وبالتالي،يقلل تفكك الحمض الأضعف. وعليه فإن قيمة pH،لخليط من الأحماض يتحدد بشكل أساسي بتركيز الحمض الأقوى. على سبيل المثال،في خليط يحتوي على تركيز 0.15 مولار من حمض الهيدروكلوريك وتركيز 0.30 من حمض الهيدروسيانيك،فإن حمض الهيدروكلوريك وهو حمض أقوى ينتج أيونات هيدرونيوم بتركيز 0.15 مولار.وعلى العكس،فإن حمض الهيدروسيانيك وهو حمض أضعف يتفكك جزئيًا فقط. يمكن حساب تركيز أيونات الهيدرونيوم،الذي أنتجه حمض الهيدروسيانيك،من ثابت تفكك الحمض الخاص به Ka،وجدول مراقبة التغير ICE. التركيز الأولي لأيونات الهيدرونيوم،يساوي التركيز الأولي لحمض الهيدروكلوريك،وهو 0.15 مولار،والتركيز الأولي لأيونات السيانيد يساوي صفر.التغير في تركيز أيونات الهيدرونيوم والسيانيد،يُشار إليه بالرمز x. بما أن x رقم صغير نسبيًا،فإن 0.30 ناقص x يمكن تقريبها إلى 0.30،و0.15 زائد x يمكن تقريبها إلى 0.15 باستخدام قاعدة الـ 5%قيمة Ka لحمض الهيدروسيانيك تساوي 4.9 10-¹،وهي مساوية لتركيز أيونات الهيدرونيوم مضروبًا في تركيز أيونات السيانيد ويقسم الناتج على تركيز حمض الهيدروسيانيك. باستبدال القيم من جدول مراقبة التغير ICE في معادلة Ka،يعطي تركيز أيونات الهيدرونيوم التي ينتجها حمض الهيدروسيانيك،وهي ضئيلة،مقارنة بتركيز أيونات الهيدرونيوم التي ينتجها حمض الهيدروكلوريك.يمكن حساب قيمة pH،بأخذ اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدرونيوم فيكون 0.15 مولار. بالتالي فإن قيمة pH للخليط،تُحدد فقط من خلال تركيز حمض الهيدروكلوريك،وهو الحمض القوي. وعلى المنوال ذاته،فإن قيمة pH لخليط من حمضين ضعيفين بمقدارين متساويين،سيحددها أساسًا تركيز الحمض الأقوى نسبيًا.على سبيل المثال،خليط من حمض الهيدروفلوريك والهيدروسيانيك،سيكون الهيدروفلوريك المحدد الرئيسي لقيمة pH في الخليط،لأن قيمة Ka له تساوي 3.5 10⁻⁴،وتعادل تقريبًا مليون ضعف قيمة Ka لحمض الهيدروسيانيك.

15.9:

مخاليط الأحماض

يمكن تحديد الرقم الهيدروجيني لمحلول يحتوي على حمض باستخدام ثابت تفكك الحمض وتركيزه الأولي. إذا احتوى المحلول على حمضين مختلفين ، فيمكن تحديد الرقم الهيدروجيني باستخدام إحدى الطرق المتعددة اعتمادًا على القوة النسبية لـ الأحماض وثوابت تفككها.

مزيج من حمض قوي وحمض ضعيف

في خليط من حمض قوي وحمض ضعيف ، ينفصل الحمض القوي تمامًا ويصبح مصدرًا لجميع أيونات الهيدرونيوم الموجودة في المحلول تقريبًا. في المقابل ، يظهر الحمض الضعيف تفككًا جزئيًا وينتج تركيزًا ضئيلًا من أيونات الهيدرونيوم. يقلل التركيز العالي لأيونات الهيدرونيوم التي ينتجها الحمض القوي من تفكك الحمض الضعيف. يحدث هذا لأنه ، وفقًا لو شاتيليير’s principle –؛ “عندما يتم اضطراب نظام كيميائي في حالة توازن ، يتحول النظام في اتجاه يقلل من الاضطراب.” إن أيونات الهيدرونيوم الزائدة الناتجة عن الحمض القوي تخل بالتوازن ، وبالتالي فإن التفاعل يتحرك في الاتجاه العكسي حتى يتحقق التوازن. هذا يؤدي إلى انخفاض في تفكك الحمض الضعيف. وبسبب هذا النقص ، يمكن حساب الرقم الهيدروجيني لمزيج من حمض قوي وضعيف من تركيز الحمض القوي فقط. على سبيل المثال ، يمكن تحديد الرقم الهيدروجيني لمزيج بتركيز متساوٍ من حمض الهيدروكلوريك (HCl) ، وحمض قوي ، وحمض الفورميك (HCHO 2 ) ، وهو حمض ضعيف ، من تركيز حمض الهيدروكلوريك فقط. إذا كان تركيز HCl في الخليط هو 0.0020 M ، فيمكن حساب الرقم الهيدروجيني على النحو التالي.

هنا ، تركيز أيونات الهيدرونيوم الناتج عن HCHO 2 والتأين الذاتي للماء لا يكاد يذكر ، وبالتالي يمكن تجاهله.

خليط من حمضين ضعيفين مع ثوابت تفكك مختلفة

في خليط من حمضين ضعيفين ، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني للخليط بواسطة الحمض الأقوى إذا كان ثابت تفككه أعلى بكثير من الحمض الأضعف. على سبيل المثال ، في خليط بتركيز متساوٍ من حمض النيتروز (HNO 2 ) وحمض هيبوكلوروس (HClO) ، سيكون HNO 2 هو المحدد الرئيسي للرقم الهيدروجيني لـ الخليط باعتباره K a (4.6 & # 215؛ 10 & # 8722؛ 4 ) أعلى بنحو 10000 مرة من K a (2.9 & # 215؛ 10 & # 8722؛ 8 ) من HClO. وفقًا لمبدأ Le Chatelier & # 8217 ؛ يظهر HClO تفككًا منخفضًا في وجود HNO 2 .