يبني هذا الدرس حكمك على محلول الملح من مصدر أيوناته، ثم يربط ذلك بتأثير الأيون المشترك وبالمحاليل المنظمة التي تقاوم تغير الرقم الهيدروجيني عند إضافة كمية قليلة من حمض قوي أو قاعدة قوية.
آخر تحديث:
تبدأ الفكرة من تعريف الملح: مركب أيوني ينتج بوجه عام من تفاعل محلول حمض مع محلول قاعدة، وعند إذابته في الماء يتفكك إلى أيونات موجبة وأخرى سالبة. ليست كل الأيونات متساوية؛ بعض الأيونات ينتشر في الماء دون تفاعل، وبعضها يتفاعل مع الماء في عملية التميّه فيزيد H3O+ أو OH-، ولهذا قد يكون محلول الملح حمضيا أو قاعديا أو متعادلا.
التميّه هو تفاعل أيونات الملح مع الماء بعد التفكك، بحيث تنتج H3O+ أو OH- ويتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول. أما الذوبان وحده فهو تفكك وانتشار للأيونات دون أن تتفاعل مع الماء.
إذا كان الملح ناتجا من حمض قوي وقاعدة قوية، كما في NaBr الناتج من HBr و NaOH، فإن الأيونين لا يؤثران في تراكيز H3O+ أو OH-؛ لذلك يكون المحلول متعادلا و pH يساوي 7. أما إذا كان الملح ناتجا من حمض قوي وقاعدة ضعيفة، مثل NH4Cl، فإن الأيون الموجب NH4+ يسلك حمضا مرافقا قويا نسبيا للقاعدة الضعيفة NH3، فيمنح بروتونا للماء وينتج H3O+، فيصبح المحلول حمضيا.
في الجهة الأخرى، ينتج الملح القاعدي من قاعدة قوية وحمض ضعيف، مثل KNO2. أيون K+ مصدره قاعدة قوية فلا يتفاعل مع الماء، بينما NO2- قاعدة مرافقة قوية نسبيا لحمض HNO2 الضعيف، فيستقبل بروتونا من الماء وينتج OH-، لذلك يزداد الرقم الهيدروجيني ويكون المحلول قاعديا.
اسأل عن مصدر الأيونين: حمض قوي + قاعدة قوية = متعادل؛ حمض قوي + قاعدة ضعيفة = حمضي؛ قاعدة قوية + حمض ضعيف = قاعدي. لا تحكم من اسم الملح وحده.
قد يذوب الملح كليا في الماء ومع ذلك لا يغيّر pH. التميّه يعني أن أحد الأيونات تفاعل فعلا مع الماء وأنتج H3O+ أو OH-.
| مصدر أيونات الملح | تأثير محلول الملح |
|---|---|
| حمض قوي + قاعدة قوية | متعادل |
| حمض قوي + قاعدة ضعيفة | حمضي |
| حمض ضعيف + قاعدة قوية | قاعدي |
في تجربة تميّه الأملاح تُختبر محاليل NaCl و NH4Cl و NaHCO3 و CH3COONa وماء مقطر باستخدام محلول أو أوراق الكاشف العام. الهدف ليس حفظ ألوان مجردة، بل ربط تغير لون الكاشف بطبيعة المحلول: حمضي أو قاعدي أو متعادل، ثم تفسير السلوك بمعادلة كيميائية مناسبة لكل ملح.
إذا تشابه لون محلول NaCl مع لون الكاشف في الماء المقطر، فهذا يعني أن Na+ و Cl- لا يتميهان ولا يغيران pH. أما أملاح مثل NH4Cl أو CH3COONa فتغير لون الكاشف لأن أحد أيوناتها يتفاعل مع الماء.
خطوات العمل في المصدر تبدأ بوسم الكؤوس بأسماء الأملاح وصيغها، ثم وضع 20 mL من الماء المقطر في كل كأس، وإضافة قطرتين من الكاشف العام وتسجيل اللون. بعد ذلك تضاف 3 g من كل ملح إلى كأسه، ويحرك المحلول وتسجل الملاحظات، ثم تصنف المحاليل بحسب اللون الناتج وقيم pH المتوقعة من الألوان المعيارية للكاشف العام.
إذا طلب منك تفسير لون محلول ملح، فاكتب أولا مصدر الأيون النشط، ثم معادلة التميّه. مثال: NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+ لذلك يكون محلول NH4Cl حمضيا.
أسئلة التحليل في التجربة تطلب وصف ألوان محاليل الأملاح، تفسير تشابه NaCl مع الماء المقطر، تصنيف المحاليل إلى حمضية أو قاعدية أو متعادلة، توقع pH اعتمادا على ألوان الكاشف، ثم كتابة معادلة كيميائية تفسر السلوك الحمضي أو القاعدي لكل محلول.
محاليل الحموض الضعيفة والقواعد الضعيفة توجد في حالة اتزان ديناميكي. عندما تضيف مادة تزود المحلول بأيون موجود أصلا في الاتزان، فإنك تضيف أيونا مشتركا، فيزاح موضع الاتزان وفق مبدأ لوتشاتلييه وتقل درجة تأين الحمض أو القاعدة الضعيفة.
الأيون المشترك هو أيون يدخل في تركيب مادتين في المحلول نفسه، مثل CH3COO- الناتج من تأين CH3COOH ومن تفكك CH3COONa.
في الحمض الضعيف HF مثلا، ينتج الاتزان F- و H3O+. عند إضافة NaF يزداد تركيز F-، فيزاح الاتزان نحو اليسار، يقل تأين HF، يقل تركيز H3O+، ويزداد pH. لذلك يسمى هذا الأثر القاعدي للأيون المشترك لأنه يخفف حموضة محلول الحمض الضعيف.
في القاعدة الضعيفة NH3 يحدث العكس العددي مع OH-. عند إضافة NH4Cl يزداد تركيز NH4+، فيزاح الاتزان نحو اليسار، يقل تأين NH3، يقل تركيز OH-، يزداد تركيز H3O+، وينخفض pH. لذلك يسمى هذا الأثر الحمضي للأيون المشترك لأنه يقلل قاعدية محلول القاعدة الضعيفة.
في مسائل حمض ضعيف مع ملحه استخدم Ka = [H3O+][A-] / [HA] واعتبر تركيز A- من الملح غالبا. وفي قاعدة ضعيفة مع ملحها استخدم Kb = [OH-][BH+] / [B].
إضافة ملح الحمض الضعيف إلى حمض ضعيف ترفع pH، أما إضافة ملح القاعدة الضعيفة إلى قاعدة ضعيفة فتخفض pH. كلاهما يقلل التأين، لكن نوع المحلول يحدد اتجاه الرقم الهيدروجيني.
المحلول المنظم يقاوم التغير الكبير في pH عند إضافة كمية قليلة من حمض قوي أو قاعدة قوية. يتكون المحلول المنظم الحمضي من حمض ضعيف وقاعدته المرافقة، مثل HCOOH/HCOO- أو CH3COOH/CH3COO-. ويتكون المحلول المنظم القاعدي من قاعدة ضعيفة وحمضها المرافق، مثل NH3/NH4+.
محلول يحتوي زوجا مرافقا بتراكيز مناسبة؛ حمض ضعيف مع ملحه أو قاعدة ضعيفة مع ملحها، فيستهلك معظم الحمض أو القاعدة القوية المضافة ويبقي تغير pH صغيرا.
في المحلول المنظم الحمضي CH3COOH/CH3COO-، إذا أضيفت قاعدة قوية فإن OH- تستهلك الحمض CH3COOH فينقص تركيز الحمض ويزداد تركيز القاعدة المرافقة. وإذا أضيف حمض قوي فإن H3O+ يستهلك القاعدة المرافقة CH3COO- فينقص تركيزها ويزداد تركيز الحمض. في الحالتين تتغير النسبة بين الحمض وقاعدته المرافقة قليلا فقط.
في المحلول المنظم القاعدي NH3/NH4+، إذا أضيفت قاعدة قوية فإن OH- يستهلك الحمض المرافق NH4+ فتزداد NH3 وينقص NH4+. وإذا أضيف حمض قوي فإن H3O+ يستهلك القاعدة NH3 فتقل NH3 ويزداد NH4+. لذلك يتغير pH بمقدار صغير يقارب 0.02 عند إضافة 0.01 mol إلى 1 L من محلول منظم متساوي التركيز.
في مسائل المحلول المنظم بعد إضافة HCl أو NaOH، لا تعوض بالتراكيز الأصلية. اطرح كمية المضاف من الطرف الذي يستهلكها، وأضفها إلى الطرف الناتج، ثم استخدم Ka أو Kb.
يحتوي الدم نظام H2CO3/HCO3- الذي يحافظ على pH قريب من 7.4، لأن الدم يحمل موادا حمضية وقاعدية دون أن يتغير رقمه الهيدروجيني بصورة كبيرة.
| الحالة | ما يستهلك المضاف؟ | أثر مباشر على الزوج المنظم |
|---|---|---|
| منظم حمضي + قاعدة قوية | الحمض الضعيف HA | ينقص HA وتزداد A- |
| منظم حمضي + حمض قوي | القاعدة المرافقة A- | تنقص A- ويزداد HA |
| منظم قاعدي + قاعدة قوية | الحمض المرافق BH+ | ينقص BH+ وتزداد B |
| منظم قاعدي + حمض قوي | القاعدة الضعيفة B | تنقص B ويزداد BH+ |
تفاعل أيونات الملح مع الماء لإنتاج أيونات H3O+ أو OH-.
أيون ينتج من تأين الحمض الضعيف (أو القاعدة الضعيفة) ومن تفكك الملح المضاف إليه، ويدخل في تركيب كل منهما.
محاليل يمكنها مقاومة التغير في الرقم الهيدروجيني (pH) عند إضافة كمية قليلة من حمض قوي أو قاعدة قوية إليها.
تغير تراكيز المواد في المحلول الناتج عن إضافة أيون مشترك، مما يؤدي إلى إزاحة موضع الاتزان.
أملاح تنتج من تعادل حمض قوي مع قاعدة قوية، ولا تتفاعل أيوناتها مع الماء، وتكون محاليلها متعادلة (pH = 7).
أملاح تنتج من تفاعل حمض قوي مع قاعدة ضعيفة، حيث يسلك الأيون الموجب الناتج سلوك حمض مرافق قوي ويتفاعل مع الماء لينتج أيون الهيدرونيوم H3O+.
أملاح تنتج من تفاعل قاعدة قوية مع حمض ضعيف، حيث يسلك الأيون السالب الناتج سلوك قاعدة مرافقة قوية ويتفاعل مع الماء لينتج أيون الهيدروكسيد OH-.
محلول منظم يتكون من حمض ضعيف وقاعدته المرافقة (ملحه).
محلول منظم يتكون من قاعدة ضعيفة وحمضها المرافق (ملحها).
عرّف الملح والتميه، ثم فرّق بين الذوبان والتميه.
الملح مركب أيوني ينتج بوجه عام من تفاعل محلول حمض مع محلول قاعدة، ويتفكك عند إذابته في الماء إلى أيونات موجبة وسالبة. الذوبان يعني تفكك الملح وانتشار أيوناته بين جزيئات الماء دون أن تتفاعل معها. أما التميه فهو تفاعل بعض أيونات الملح مع الماء، فيتغير تركيز أو ومن ثم يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول.
صنّف أملاح و و حسب طبيعة محاليلها، واكتب معادلة التميه للأيون المؤثر في كل من الملحين الحمضي والقاعدي.
ملح متعادل لأنه ناتج من حمض قوي وقاعدة قوية ، ولا تتميه أيوناته بصورة مؤثرة. ملح حمضي؛ إذ إن من حمض قوي فلا يتميه، بينما حمض مرافق لقاعدة ضعيفة ويتفاعل مع الماء: . ملح قاعدي؛ إذ إن من قاعدة قوية فلا يتميه، بينما قاعدة مرافقة لحمض ضعيف ويتفاعل مع الماء: .
حدد مصدر الأيونات, ثم صنّف المحلول ل و و و.
: من قاعدة قوية و من حمض قوي، فالمحلول متعادل. : حمض مرافق للقاعدة الضعيفة و من حمض قوي، فالمحلول حمضي. : من قاعدة قوية و قاعدة مرافقة لحمض البنزويك الضعيف، فالمحلول قاعدي. : من قاعدة قوية و قاعدة مرافقة لحمض ضعيف ، فالمحلول قاعدي.
حدد الأملاح التي تتميه من بين و و و و، وبيّن طبيعة محلول كل ملح.
يتميه لأن قاعدة مرافقة لحمض ضعيف؛ محلوله قاعدي. لا يتميه بصورة مؤثرة لأن أيوناته من قاعدة قوية وحمض قوي؛ محلوله متعادل. يتميه لأن حمض مرافق لقاعدة ضعيفة؛ محلوله حمضي. يتميه لأن قاعدة مرافقة لحمض ضعيف؛ محلوله قاعدي. متعادل لأن و من قاعدة قوية وحمض قوي.
في تجربة تميه الأملاح استُخدم الكاشف العام مع و و و وماء مقطر. صنّف هذه المحاليل، وفسّر تشابه لون مع الماء المقطر.
متعادل، لذلك يشبه لون الكاشف في الماء المقطر لأن و لا يتميهان ولا يغيران بصورة مؤثرة. حمضي لأن يتميه مولدًا . قاعدي لأن أيون يعطي أثرًا قاعديًا في الماء. قاعدي لأن يتميه مولدًا . والماء المقطر متعادل تقريبًا.
بطاقات مهمة
مركب أيوني ينتج بوجه عام من تفاعل محلول حمض مع محلول قاعدة، ويتفكك في الماء إلى أيونات موجبة وسالبة.
الذوبان تفكك الملح وانتشار أيوناته في الماء دون تفاعل مؤثر. التميه تفاعل أيونات الملح مع الماء مولدة أو ومغيرة pH.
إذا كانت أيوناته من حمض قوي وقاعدة قوية، مثل أو ؛ فلا تتميه بصورة مؤثرة ويكون pH قريبا من 7.
إذا احتوى كاتيونًا حمضا مرافقا لقاعدة ضعيفة، مثل ؛ فيتميه مولدا .
إذا احتوى أنيونًا قاعدة مرافقة لحمض ضعيف، مثل أو أو ؛ فيتميه مولدا .
؛ لذلك يكون ملح مثل حمضيا.
؛ لذلك يكون قاعديا.
متعادل، حمضي، و و قاعديان؛ لأن تأثير الأيونات المميهة فيها يجعل قريبًا من التعادل بينما يولد الآخران أثرًا حمضيًا أو قاعديًا واضحًا.
أيون ينتج من مصدرين في المحلول نفسه، مثل من ومن .
يزداد تركيز الأيون المشترك، فيزاح اتزان تأين الحمض نحو اليسار، فينقص وتزداد قيمة pH.
نصائح للمراجعة