ملخص مفاهيم الحموض والقواعد، الكيمياء (الفرع الزراعي)

1-3 الخواص العامة للحموض والقواعد

• أذب 1 غم من هيدروكسيد الصوديوم في كأس زجاجي يحوي 50 مل ماء مقطر.
• ضع 20 مل من محلول حمض $HCl$ في كأس زجاجي آخر.
• أحضر أنبوب اختبار زجاجي، وضع فيه 5 مل من حمض $HCl$ المخفف، ثم أضف في الأنبوب قطعة من المغنيسيوم $Mg$.

هيدروكسيد الباريوم $Ba(OH)_2$

• وجود بعض المركبات لها خواص قاعدية في المحاليل المائية، رغم أنها لا تحوي مجموعة ($OH^-$) مثل مركب الأمونيا $NH_3$.
• اقتصار المفهوم على المحاليل المائية، وعدم قدرته على تفسير تفاعلات الحموض والقواعد في المحاليل غير المائية.
• عدم قدرته على تفسير السلوك الحمضي أو القاعدي لمحاليل بعض الأملاح مثل $KF, NH_4Cl$.

3-3 التأين الذاتي للماء والرقم الهيدروجيني

• الماء المقطر.
• محلول حمض الهيدروكلوريك $HCl$ (0.5 مول/لتر).
• بما أن $K_w = [H_3O^+][OH^-] = 1 \times 10^{-14}$

$[OH^-] = [H_3O^+]$ في الماء المقطر

• حمض الهيدروكلوريك: تركيز أيونات $[H_3O^+]$ القادم من الماء = $1 \times 10^{-7}$ مول/لتر، وهو مقدار ضئيل جداً يمكن تجاهله.

وعليه يكون تركيز أيونات $OH^- = 0.02$ مول/لتر

• محلول حمض النيتريك $HNO_3$ تركيزه $2 \times 10^{-3}$ مول/لتر.
• حمض النيتريك من الحموض القوية التي تتأين كلياً في الماء حسب التفاعل الآتي:
• محلول ناتج عن إذابة $5 \times 10^{-3}$ مول من حمض البيركلوريك $HClO_4$ في لتر من الماء، جد قيمة $pH$ في المحلول المائي الناتج. علماً أن ($\log 5 = 0.7$)
• وجد أن الرقم الهيدروجيني لعينة من دم إنسان يساوي 7.4، احسب تركيز أيونات $[OH^-], [H_3O^+]$ في الدم.
• عينة من مضاد الحموضة تستخدم لعلاج قرحة المعدة لها $pH = 10$، احسب قيمة $[H_3O^+]$ فيها.

الاتزان في محاليل الحموض الضعيفة:

• أي الحموض فيه الرقم الهيدروجيني $pH$ هو الأعلى عند استخدام محاليل متساوية في التركيز؟ فسر إجابتك.

س قيمة صغيرة يمكن تجاهلها

• $\frac{[C_5H_5NH^+][OH^-]}{[C_5H_5N]} = K_b$

تميّه الأملاح

• تنتج الأملاح من تفاعلات تتم بين الحموض والقواعد، كما في التفاعلات الآتية: $KOH_{(aq)} + HCl_{(aq)} \rightarrow KCl_{(aq)} + H_2O_{(l)}$ $NaOH_{(aq)} + HCN_{(aq)} \rightarrow NaCN_{(aq)} + H_2O_{(l)}$ $NH_{3(g)} + HCl_{(g)} \rightarrow NH_4Cl_{(s)}$
• $NaCN_{(s)} \xrightarrow{H_2O} Na^+_{(aq)} + CN^-_{(aq)}$ $Na^+_{(aq)} + H_2O \rightarrow \text{لا تفاعل}$ $CN^-_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons HCN_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$
• رتب المحاليل المائية للمواد الآتية المتساوية في التركيز حسب تزايد رقمها الهيدروجيني ⁦pH⁩:

الأيون المشترك

• تعلمت سابقاً أن الحمض الضعيف يتأين جزئياً في الماء، وتحدث حالة اتزان كما في المعادلة الآتية: $HNO_{2(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + NO_{2(aq)}^-$
• $NaNO_{2(s)} \xrightarrow{H_2O} Na^+_{(aq)} + NO_{2(aq)}^-$
• وعليه فإن $K_a = \frac{[NO_2^-][H_3O^+]}{[HNO_2]}$، ومنه: $[H_3O^+] = \frac{[HNO_2]K_a}{[NO_2^-]} \text{ أي أن } [H_3O^+] = \frac{K_a [\text{الحمض}]}{[\text{الأيون المشترك}]}$

تأمل المثالين الآتيين

• الرقم الهيدروجيني ⁦pH⁩ للمحلول.
• التغير الحاصل في قيمة ⁦pH⁩ إذا أذيب في 1 لتر من محلول الحمض السابق 0.2 مول من ملح $KF$.

س قيمة صغيرة يمكن تجاهلها

• $\frac{[H_3O^+][F^-]}{[HF]} = K_a$

(0.2 مول/لتر)

• $NaA_{(S)} \xrightarrow{H_2O} Na^+_{(aq)} + A^-_{(aq)}$

(0. 1 مول/لتر)

• $[H_3O^+] = \frac{K_a [HA]}{[A^-]}$
• فسر اختلاف القيمتين.

المحلول المنظم

• إضافة 0.01 مول من حمض قوي ⁦(HCl)⁩ إلى 1 لتر من المحلول المنظم السابق (أهمل الزيادة في الحجم).
• إضافة 0.01 مول من قاعدة قوية ⁦(KOH)⁩ إلى 1 لتر من المحلول المنظم السابق (أهمل الزيادة في الحجم).
• عند إضافة الحمض القوي ⁦HCl⁩ إلى المحلول المنظم السابق، يزداد تركيز أيونات $H_3O^+$ في المحلول، وحسب قاعدة لوتشاتيليه ينحاز التفاعل نحو المواد المتفاعلة، بتنشيط التفاعل العكسي في النظام المتزن، وعليه: $HCOOH_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + HCOO^-_{(aq)}$ $HCl_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}$
• ويحسب $[H_3O^+]$ كالآتي: $[H_3O^+] = \frac{K_a [HCOOH]}{[HCOO^-]}$

7-3 المعايرة بين الحموض والقواعد

• استخدم الماصة لسحب 25 مل من محلول $HCl$ وانقلها إلى الدورق المخروطي.
• أضف قطرات من كاشف فينولفثالين إلى الدورق.
• ابدأ بإضافة القاعدة من السحاحة إلى الدورق بفتح صمام التحكم تدريجياً مع التحريك المستمر، حتى يظهر اللون بأقل حجم من محلول القاعدة المضافة.
• سجل حجم…