Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.10: الأيونات كأحماض وقواعد
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Ions as Acids and Bases
 
نسخة طبق الأصل

15.10: الأيونات كأحماض وقواعد

أملاح مع أيونات حمضية

الأملاح عبارة عن مركبات أيونية تتكون من الكاتيونات والأنيونات ، وقد يكون أي منهما قادرًا على الخضوع لتفاعل حمض أو تأين قاعدي مع الماء. لذلك ، قد تكون محاليل الملح المائية حمضية أو قاعدية أو متعادلة ، اعتمادًا على القوة النسبية الحمضية للأيونات المكونة للملح. على سبيل المثال ، يؤدي إذابة كلوريد الأمونيوم في الماء إلى تفككه ، كما هو موضح في المعادلة:

Eq1

أيون الأمونيوم هو الحمض المترافق لأمونيا القاعدة ، NH 3 ؛ يتم تمثيل تفاعل التأين الحمضي (أو التحلل المائي الحمضي) بواسطة

Eq2

نظرًا لأن الأمونيا قاعدة ضعيفة ، فإن K b قابلة للقياس و K a & # 62؛ 0 (أيون الأمونيوم حمض ضعيف).

إن أيون الكلوريد هو القاعدة المترافقة لحمض الهيدروكلوريك ، وبالتالي يتم تمثيل تفاعل تأين قاعدته (أو التحلل المائي الأساسي) بواسطة

Eq3

نظرًا لأن حمض الهيدروكلوريك حمض قوي ، فإن K a كبير بما لا يقاس و K b & # 8776؛ 0 (أيونات الكلوريد لا تخضع لتحلل مائي ملموس). وبالتالي ، فإن إذابة كلوريد الأمونيوم في الماء ينتج عنه محلول من الكاتيونات الحمضية الضعيفة (NH 4 + ) والأنيونات الخاملة (Cl & # 8722؛ ) ، مما ينتج عنه محلول حمضي.

أملاح ذات أيونات أساسية

كمثال آخر ، فكّر في إذابة أسيتات الصوديوم في الماء:

Eq4

لا يخضع أيون الصوديوم للتأين الحمضي أو الأساسي بشكل ملموس وليس له أي تأثير على الرقم الهيدروجيني للمحلول. قد يبدو هذا واضحًا من صيغة الأيونات ، التي تشير إلى عدم وجود ذرات هيدروجين أو أكسجين ، ولكن بعض أيونات المعادن المذابة تعمل كأحماض ضعيفة ، كما سيتم تناوله لاحقًا في هذا القسم. أيون الأسيتات ، CH 3 CO 2 & # 8722؛ ، هو القاعدة المترافقة لحمض الخليك ، CH 3 CO 2 H ، ولذا يتم تمثيل تفاعل تأين قاعدته (أو التحلل المائي الأساسي) بواسطة

Eq5

نظرًا لأن حمض الأسيتيك حمض ضعيف ، فإن K a قابل للقياس و K b & # 62 ؛ 0 (أيون الأسيتات هو قاعدة ضعيفة). ينتج عن إذابة أسيتات الصوديوم في الماء محلول الكاتيونات الخاملة (Na + ) وأنيونات القاعدة الضعيفة (CH 3 CO 2 & # 8722؛ ) ، مما أدى إلى حل أساسي.

أملاح مع أيونات حمضية وأساسية

تتكون بعض الأملاح من كل من الأيونات الحمضية والقاعدية ، وبالتالي فإن درجة الحموضة في محاليلها تعتمد على القوة النسبية لهذين النوعين. بالنسبة لمثل هذه الأنواع من الأملاح ، تتيح المقارنة بين قيم K a و K b توقع الحل & # 8217 ؛ حالة القاعدة الحمضية.

تأين أيونات المعادن الرطبة

على عكس المجموعة 1 و 2 أيونات المعادن في الأمثلة السابقة (Na + ، Ca 2+ ، إلخ) ، تعمل بعض أيونات المعادن كأحماض في المحاليل المائية . لا يتم فقط إذابة هذه الأيونات بشكل فضفاض بواسطة جزيئات الماء عند إذابتها ؛ بدلاً من ذلك ، يتم ربطهم تساهميًا بعدد ثابت من الماء تنتج الجزيئات أيونًا معقدًا (انظر الفصل الخاص بكيمياء التنسيق). على سبيل المثال ، عادةً ما يتم تمثيل انحلال نترات الألومنيوم في الماء على أنه

Eq6

ومع ذلك ، يتفاعل أيون الألومنيوم (III) فعليًا مع ستة جزيئات ماء لتكوين أيون مركب مستقر ، وبالتالي فإن التمثيل الأكثر وضوحًا لعملية الذوبان هو

Eq7

تشتمل أيونات Al (H 2 O) 6 3+ على روابط بين ذرة Al مركزية وذرات O في الماء الست الجزيئات. وبالتالي ، فإن جزيئات الماء المترابطة & # 39 ؛ روابط O & # 8211 ؛ H هي أكثر قطبية مما هي عليه في جزيئات الماء غير المربوطة ، مما يجعل الجزيئات المرتبطة أكثر عرضة للتبرع بأيون الهيدروجين:

Eq8

تحتوي القاعدة المترافقة التي تنتجها هذه العملية على خمسة جزيئات ماء مرتبطة أخرى قادرة على العمل كأحماض ، وبالتالي فإن النقل المتسلسل أو التدريجي للبروتونات ممكن كما هو موضح في المعادلات القليلة أدناه:

Eq9

بصرف النظر عن الفلزات القلوية (المجموعة 1) وبعض الفلزات القلوية الترابية (المجموعة 2) ، فإن معظم أيونات المعادن الأخرى سوف تخضع للتأين الحمضي إلى حد ما عند إذابتها في الماء. تزداد القوة الحمضية لهذه الأيونات المعقدة عادةً مع زيادة الشحن وتقليل حجم أيونات المعادن. معادلات التأين الحمضي للخطوة الأولى لعدد قليل من أيونات المعادن الحمضية موضحة أدناه:

معادلات التأين بالخطوة الأولى p K a
Fe (H 2 O) 6 3+ < / sup> ( aq ) + H 2 O (l) & # 8652؛ H 3 O + ( aq ) + Fe (H 2 O) 5 (OH) 2+ ( aq ) 2.74
Cu (H 2 O) 6 2+ < / sup> ( aq ) + H 2 O (l) & # 8652؛ H 3 O + ( aq ) + Cu (H 2 O) 5 (OH) + ( aq ) ~ 6.3
& # 160؛ Zn (H 2 O) 4 2+ ( aq ) + H 2 O ( l ) & # 8652؛ H 3 O + ( aq ) + Zn (H 2 O) 3 (OH) + ( aq ) & # 160؛ 9.6

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 14.4: Hydrolysis of Salts.

Tags

Ions Acids Bases Anions Cations Strong Acids Weak Acids Strong Bases Weak Bases Proton Water PH Neutral Conjugate Base Conjugate Acid Ionize Salts Acidic Solutions Basic Solutions Ammonium Bromide Sodium Acetate Neutral Solutions

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

Waiting X
Simple Hit Counter