أظهرت التجارب بأن الماء النقي موصل ضعيف جداً للتيار الكهربائي؛ ما يدل على وجود عدد قليل جداً من الأيونات فيه، فما مصدر تلك الأيونات؟
H2O(l)+H2O(l)⇌OH(aq)−+H3O(aq)+
شكل (3-3): ظاهرة التأين الذاتي للماء
وما ثابت الاتزان لهذا التفاعل؟
ثابت تأين الماء: حاصل ضرب تركيزَي الأيونين
التفاعل في حالة اتزان كيميائي، فله ثابت اتزان Kc.
Kc=[H2O]2[H3O+][OH−]
تركيز الماء ثابت، فإن [H2O]2 ثابت.
Kc×[H2O]2=[H3O+][OH−]=Kw
تستخدم هذه العلاقة في إيجاد تركيز أيونات H3O+ و OH− في المحاليل المائية.
فكيف نطبّقها على الماء المقطر وعلى محلول حمض؟
كيف نحسب تركيز الأيونين في الماء وفي المحاليل القوية؟
ويبين الجدول (1-3) بعض الحموض القوية وبعض القواعد القوية.
الحمض القوي
القاعدة القوية
HClO4
LiOH
H2SO4
NaOH
HI
KOH
HCl
Sr(OH)2
HNO3
Ba(OH)2
يستخدم حمض الكبريتيك H2SO4 كمحلول كهربلي في بطاريات السيارات (المركم الرصاصي)، احسب تركيز أيونات H3O+ في المحلول المائي للحمض عند تأينه في الماء بشكل تام، إذا أذيب 5×10−3 مول منه في لتر من الماء.
الرقم الهيدروجيني: مقياس حموضة المحلول
pH=−log[H3O+]
وهو مقياس لتحديد تركيز أيونات H3O+ في المحلول المائي.
يُظهر الشكل (3-4) تدريج الرقم الهيدروجيني من صفر إلى 14 لبعض المحاليل المائية عند درجة 25∘س.
الشكل (3-4): الرقم الهيدروجيني pH لبعض المحاليل المائية (ليس للحفظ)
المادة
قيمة pH
بطارية السيارة
0 - 1
عصارة المعدة
1 - 2
عصير الليمون
2 - 4
الخل
3
عصير العنب
3.1
عصير البرتقال
3.5
عصير البندورة
4.2
البول
4.8 - 7.5
القهوة
5.5
الحليب
6.5
اللعاب
6.4 - 6.9
الماء النقي
7
الدم
7.35 - 7.45
الدموع
7.4
مضادات الحموضة
8.5
صودا الغسيل
9.5
صابون سائل
9.8
الأمونيا
11.5
مسلك المجاري
13.5
لقياس pH يستخدم عادة جهاز مقياس الرقم الهيدروجيني (pH meter) حيث يعطي قيماً دقيقة.
ويمكن استخدام الكاشف العالمي Universal indicator وهو خليط من مجموعة من الكواشف لتقدير قيم الرقم الهيدروجيني.
ما الرقم الهيدروجيني لكل من عصير البندورة وعصير العنب؟ أيهما فيه تركيز أيونات H3O+ أعلى؟
ما الرقم الهيدروجيني لكل من الصابون السائل والأمونيا؟
كيف يتغير الرقم الهيدروجيني مع زيادة تركيز أيونات H3O+؟
كيف نحسب الرقم الهيدروجيني من التركيز وبالعكس؟
إذا كان [H3O+]=أ×10−ن فإن pH=ن−logأ
إذا كان تركيز أيونات الهيدروكسيد (OH−) في القهوة يساوي 1×10−9 مول/لتر، جد قيمة pH لمحلول القهوة، وهل القهوة حمضية أم قاعدية؟
محلول ناتج عن إذابة 5×10−3 مول من حمض البيركلوريك HClO4 في لتر من الماء، جد قيمة pH في المحلول المائي الناتج. علماً أن (لو 5 = 0.7)
وجد أن الرقم الهيدروجيني لعينة من دم إنسان يساوي 7.4، احسب تركيز أيونات [OH−],[H3O+] في الدم.
عينة من مضاد الحموضة تستخدم لعلاج قرحة المعدة لها pH=10، احسب قيمة [H3O+] فيها.
تعريفات أساسية
التأين الذاتي للماء
تقوم بعض جزيئات الماء بمنح بروتونات، تستقبلها جزيئات ماء أخرى، وتسمى هذه الظاهرة التأين الذاتي للماء
الرقم الهيدروجيني pH
يعرف الرقم الهيدروجيني pH بأنه سالب لوغاريتم تركيز أيون الهيدرونيوم [H3O+] في المحاليل المائية
الكاشف العالمي
الكاشف العالمي Universal indicator وهو خليط من مجموعة من الكواشف لتقدير قيم الرقم الهيدروجيني
معاينة موضوع «التأين الذاتي للماء والرقم الهيدروجيني» من وحدة «الحموض والقواعد» في مادة الكيمياء (الفرع العلمي). أقسام الشرح: ١، التعريفات: ٣.