15.8:

15.8: المحاليل القاعدية الضعيفة

Weak Base Solutions

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Chemistry

Weak Base Solutions

15.7: Weak Acid Solutions

15.9: Mixtures of Acids

22,137 Views

•

03:21 min

•

September 24, 2020

Overview

تنتج بعض المركبات أيونات الهيدروكسيد عند إذابتها بالتفاعل الكيميائي مع جزيئات الماء. في جميع الحالات ، تتفاعل هذه المركبات جزئيًا فقط وبالتالي تُصنف على أنها قواعد ضعيفة. هذه الأنواع من المركبات هي أيضا وفيرة في الطبيعة والسلع الهامة في مختلف التقنيات. على سبيل المثال ، يبلغ الإنتاج العالمي للأمونيا القاعدية الضعيفة عادةً أكثر من 100 طن متري سنويًا ، حيث يتم استخدامها على نطاق واسع كسماد زراعي ، ومادة خام للتخليق الكيميائي للمركبات الأخرى ، ومكون نشط في المنظفات المنزلية. عند إذابتها في الماء ، تتفاعل الأمونيا جزئيًا لإنتاج أيونات الهيدروكسيد ، كما هو موضح هنا:

هذا ، بحكم التعريف ، تفاعل حمضي قاعدي ، في هذه الحالة يتضمن نقل أيونات H ⁺ من جزيئات الماء إلى جزيئات الأمونيا. في ظل الظروف النموذجية ، يوجد حوالي 1٪ فقط من الأمونيا الذائبة على هيئة أيونات NH ₄ ⁺

حساب تراكيز أيونات الهيدروكسيد و pOH في محلول قاعدة ضعيفة

أوجد تركيز أيون الهيدروكسيد ، و pOH ، ودرجة الحموضة لمحلول 0.25 M من ثلاثي ميثيل أمين ، وهو قاعدة ضعيفة:

جدول ICE لهذا النظام هو

	*(CH ₃) ₃ N ( عبد القدير* )**	(CH ₃) ₃ NH ⁺ ( aq )	OH ^{& # 8722؛} ( aq )
التركيز الأولي (M)	0.25	0	~ 0
تغيير (M)	& # 8722؛ x	+ x	+ x
تركيز التوازن (M)	0.25 & # 8722 ؛ x	0 + x	~ 0 + x

استبدال شروط تركيز التوازن في التعبير K _b يعطي

بافتراض x & # 60؛ & # 60؛ 0.25 وإيجاد عوائد x

هذه القيمة أقل من 5٪ من التركيز الأولي (0.25) ، لذا فإن الافتراض مبرر.

كما هو محدد في جدول ICE ، x تساوي تركيز توازن أيون الهيدروكسيد:

يُحسب pOH ليكون

استخدام العلاقة

يسمح

بحساب الرقم الهيدروجيني:

p> تحديد K _b من الرقم الهيدروجيني

إذا كان الرقم الهيدروجيني 0.28 M من محلول إيثيل أمين (C ₂ H ₅ NH ₂) هو 12.10 ، فما هو K _b؟

لحساب K _b لإيثيل أمين ، يجب أولاً تحديد pOH وتركيز أيون الهيدروكسيد. نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني هو 12.10 ، فيمكن حساب الأس الهيدروجيني على النحو التالي:

نظرًا لأن pOH هو 1.90 ، يمكن حساب تركيز أيون الهيدروكسيد في المحلول باستخدام الصيغة

يمكن إنشاء جدول ICE لهذا النظام على النحو التالي

	C ₂ H ₅ NH ₂ ( aq )	C ₂ H ₅ NH ₃ ⁺(aq)	OH ^{& # 8722؛}(aq)
التركيز الأولي (M)	0.28	0	~ 0
تغيير (M)	& # 8722؛ 0.0126	+ 0.0126	+ 0.0126
تركيز التوازن (M)	0.28 & # 8722 ؛ 0.0126	0.0126	0.0126

نظرًا لأن 0.0126 م هي 4.5٪ من 0.28 م ، 0.28 & # 8722 ؛ يمكن اعتبار 0.0126 مساوية تقريبًا لـ 0.28 م وفقًا لقاعدة 5٪.

بعد استبدال القيم أعلاه في التعبير عن K _b لإيثيل أمين ،

هذا النص مقتبس من Openstax، Chemistry 2e القسم 4.2: تصنيف التفاعلات الكيميائية و 14.3 القوة النسبية للأحماض والقواعد.

Transcript

القاعدة الضعيفة،مثل الأمونيا،هي من قواعد برونستيد،التي تستقبل بروتونًا من الماء لتنتج أيون الهيدروكسيد. تتفاعل القواعد الضعيفة جزئيًا مع الماء،وفقًا لثابت التفكك الأساسي لها Kb،وهو 1.76 10⁻⁵ للأمونيا. يمكن التعبير عن Kb للأمونيا،على أنه تركيز أيونات الأمونيوم مضروبًا في تركيز أيونات الهيدروكسيد وقسمة الناتج على تركيز الأمونيا،عند حالة التوازن.

يمكن استخدام Kb لتحديد تركيز أيونات الهيدروكسيد في محلول قاعدي ضعيف،وبالتالي،تحديد قيمة pOH و pH في المحلول. يمكن تحديد تركيز أيونات الهيدروكسيد وقيمة pH لـ 0.23 مولار من الأمونيا،باستخدام ثابت التفكك القاعدي لها،وبإعداد جدول مراقبة التغير ICE و يشمل القيم الأولية وقيم حالة التوازن لأيونات الأمونيا،وأيونات الأمونيوم وأيونات الهيدروكسيد. باستبدال تركيزات حالة التوازن في معادلة Kb،فإن Kb تساوي x مضروبة في x ويقسم الناتج على 0.23 ناقص x.

بما أن القواعد الضعيفة تُظهر تفككًا جزئيًا،يمكن اعتبار 0.23 ناقص x على أنها تساوي تقريبًا 0.23. عند حل المعادلة،تكون x تساوي 2 10-³ مولار. التقريب القائل إن 0.23 ناقص x يساوي 0.23،صحيح هنا،لأن تركيز أيونات الهيدروكسيد يساوي فقط 0.86%من 0.23 مولار.

لحساب قيمة pH لهذا المحلول،نحدد أولًا قيمة pOH بأخذ اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدروكسيد،الذي يساوي 2.70. يمكن تحديد قيمة pH باستخدام الصيغة:pH زائد pOH تساوي 14 وتُحسب لتكون 11.30. يمكن حساب قيمة Kb لمحلول قاعدي ضعيف،إذا كانت قيمة pH للمحلول القاعدي الضعيف معروفة.

الميثيل أمين قاعدة ضعيفة تتفكك جزئيًا في الماء إلى أيونات ميثيل أمونيوم وأيونات هيدروكسيد. يمكن التعبير عن Kb لميثيل أمين على أنها تساوي تركيز أيونات الميثيل أمونيوم مضروبة في تركيز أيونات الهيدروكسيد ويُقسم الناتج على تركيز الميثيل أمين،عند حالة التوازن. لحساب Kb لمحلول المثيل أمين الذي تركيزه 0.040 مولار وقيمة pH فيه 11.6،بداية يجب أن تُحسب قيمة pOH وبعدها يُحسب تركيز أيونات الهيدروكسيد.

بما أن pH يساوي 11.60،تكون قيمة pOH تساوي 2.40،ويكون تركيز الهيدروكسيد 4.0 10-³. يمكن بناء جدول مراقبة التغير من التركيز الأولي والتركيز في حالة التوازن لكل من الميثيل أمين،والميثيل أمونيوم،والهيدروكسيد. باستبدال قيم التركيز عند حالة التوازن في معادلة Kb،ليعطي قيمة Kb،وهي 4.4 10-⁴.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

قاعدة ضعيفة ، أمونيا ، قاعدة برونستد ، بروتون ، أيون هيدروكسيد ، ثابت تفكك القاعدة ، كيلو بايت ، تركيز أيون الأمونيوم ، التوازن ، POH ، PH ، طاولة الجليد ، التقريب ، المولار