شرح التأين الذاتي للماء والرقم الهيدروجيني

آخر تحديث: ٢ تشرين الثاني 2026

شرح الموضوع

إذن $[H_3O^+] = [OH^-] = \sqrt{1 \times 10^{-14}} = 1 \times 10^{-7}$ مول/لتر.

التأين الذاتي للماء

الماء النقي: من أين تأتي أيوناته القليلة؟

أظهرت التجارب بأن الماء النقي موصل ضعيف جداً للتيار الكهربائي؛ ما يدل على وجود عدد قليل جداً من الأيونات فيه، فما مصدر تلك الأيونات؟

\text{H}_2\text{O}_{(\text{l})} + \text{H}_2\text{O}_{(\text{l})} \rightleftharpoons \text{OH}^-_{(\text{aq})} + \text{H}_3\text{O}^+_{(\text{aq})}

وما ثابت الاتزان لهذا التفاعل؟

ثابت تأين الماء: حاصل ضرب تركيزَي الأيونين

التفاعل في حالة اتزان كيميائي، فله ثابت اتزان $K_c$ .

K_c = \frac{[H_3O^+][OH^-]}{[H_2O]^2}

تركيز الماء ثابت، فإن $[H_2O]^2$ ثابت.

K_c \times [H_2O]^2 = [H_3O^+][OH^-] = K_w

تستخدم هذه العلاقة في إيجاد تركيز أيونات $\mathrm{H_{3}O+}$ و $\mathrm{OH-}$ في المحاليل المائية.

فكيف نطبّقها على الماء المقطر وعلى محلول حمض؟

كيف نحسب تركيز الأيونين في الماء وفي المحاليل القوية؟

مثال

المثال 2: احسب تركيز أيونات كل من $[OH^-]$ و $[H_3O^+]$ في كل مما يأتي:

الماء المقطر.
محلول حمض الهيدروكلوريك ⁦HCl (0.5⁩ مول/لتر).
الماء المقطر:

$K_w = [H_3O^+][OH^-] = 1 \times 10^{-14}$ في الماء المقطر $[H_3O^+] = [OH^-]$ $[H_3O^+] = [OH^-] = \sqrt{1 \times 10^{-14}}$ $= 1 \times 10^{-7}$ مول/لتر. حمض الهيدروكلوريك: تركيز أيونات $[H_3O^+]$ القادم من الماء = $1 \times 10^{-7}$ مول/لتر، وهو مقدار ضئيل جداً يمكن تجاهله. أما تركيز أيونات $[H_3O^+]$ القادمة من الحمض = 0.5 مول/لتر؛ لأن الحمض قوي ويتأين كلياً. $HCl_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightarrow H_3O^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}$ التركيز قبل التأين: 0.5 مول/لتر، صفر، صفر التركيز بعد التأين: صفر، 0.5 مول/لتر، 0.5 مول/لتر من المعادلة السابقة يتضح أن تركيز أيونات $H_3O^+ = 0.5$ مول/لتر. تركيز $\mathrm{OH-}$ : $[OH^-] = \frac{K_w}{[H_3O^+]}$ $= \frac{1 \times 10^{-14}}{0.5} = 2 \times 10^{-14}$ مول/لتر.

ويبين الجدول (1-3) بعض الحموض القوية وبعض القواعد القوية.

الحمض القوي	القاعدة القوية
$\mathrm{HClO_{4}}$	$\mathrm{LiOH}$
$\mathrm{H_{2}SO_{4}}$	$\mathrm{NaOH}$
$\mathrm{HI}$	$\mathrm{KOH}$
$\mathrm{HCl}$	$Sr(OH)_2$
$\mathrm{HNO_{3}}$	$\mathrm{Ba(OH)_{2}}$

مثال

المثال 3: احسب $[H_3O^+]$ في المحلول المائي الناتج من إذابة 0.855 غم من هيدروكسيد الباريوم $\mathrm{Ba(OH)_{2}}$ الذي يتفكك كلياً في 500 مل من الماء، علماً أن الكتلة المولية لهيدروكسيد الباريوم = 171 غم/مول. عدد المولات: عدد مولات هيدروكسيد الباريوم = $\frac{الكتلة}{الكتلة المولية}$ $= \frac{0.855}{171} = 0.005$ مول. التركيز: تركيز هيدروكسيد الباريوم = $\frac{عدد المولات}{حجم المحلول باللتر}$ $= \frac{0.005}{0.5} = 0.01$ مول/لتر. التأين: وبما أن هيدروكسيد الباريوم من القواعد القوية التي تتأين كلياً حسب المعادلة الآتية: $Ba(OH)_{2(s)} \xrightarrow{H_2O} Ba^{2+}_{(aq)} + 2OH^-_{(aq)}$ التركيز قبل التأين: 0.01 مول/لتر، صفر، صفر التركيز بعد التأين: صفر، 0.01 مول/لتر، $2 \times 0.01 = 0.02$ مول/لتر وعليه يكون تركيز أيونات $OH^- = 0.02$ مول/لتر تركيز أيونات $H_3O^+ = \frac{1 \times 10^{-14}}{0.02} = 5 \times 10^{-13}$ مول/لتر.

يستخدم حمض الكبريتيك $\mathrm{H_{2}SO_{4}}$ كمحلول كهربلي في بطاريات السيارات (المركم الرصاصي)، احسب تركيز أيونات $\mathrm{H_{3}O+}$ في المحلول المائي للحمض عند تأينه في الماء بشكل تام، إذا أذيب $5 \times 10^{-3}$ مول منه في لتر من الماء.

الرقم الهيدروجيني: مقياس حموضة المحلول

pH = -\log[H_3O^+]

وهو مقياس لتحديد تركيز أيونات $\mathrm{H_{3}O+}$ في المحلول المائي.
يُظهر الشكل (3-4) تدريج الرقم الهيدروجيني من صفر إلى 14 لبعض المحاليل المائية عند درجة $25^\circ$ س.

الشكل (3-4): الرقم الهيدروجيني pH لبعض المحاليل المائية (ليس للحفظ) — 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 $\mathrm{H_{3}O+}$ أعلى؟

ما الرقم الهيدروجيني لكل من الصابون السائل والأمونيا؟

كيف يتغير الرقم الهيدروجيني مع زيادة تركيز أيونات $\mathrm{H_{3}O+}$ ؟

كيف نحسب الرقم الهيدروجيني من التركيز وبالعكس؟

مثال

المثال 4: احسب الرقم الهيدروجيني ⁦pH⁩ في كل مما يأتي:

الماء المقطر.
محلول حمض النيتريك $\mathrm{HNO_{3}}$ تركيزه $2 \times 10^{-3}$ مول/لتر.
الماء المقطر: عرفت سابقاً أن $[H_3O^+] = [OH^-] = 1 \times 10^{-7}$ مول/لتر في الماء المقطر.

$pH = -\log[H_3O^+]$ $= -\log(1 \times 10^{-7}) = 7$ حمض النيتريك: حمض النيتريك من الحموض القوية التي تتأين كلياً في الماء حسب التفاعل الآتي: $HNO_{3(aq)} + H_2O_{(l)} \rightarrow H_3O^+_{(aq)} + NO^-_{3(aq)}$ التركيز قبل التأين: $2 \times 10^{-3}$ مول/لتر، صفر، صفر التركيز بعد التأين: صفر، $2 \times 10^{-3}$ مول/لتر، $2 \times 10^{-3}$ مول/لتر $[H_3O^+] = 2 \times 10^{-3}$ مول/لتر $pH = -\log(2 \times 10^{-3})$ $pH = -(\log 2 + \log 10^{-3})$ $pH = 3 - \log 2$ $= 3 - 0.3 = 2.7$

إذا كان $[H_3O^+] = أ \times 10^{-ن}$ فإن $pH = ن - \log أ$

إذا كان تركيز أيونات الهيدروكسيد ( $\mathrm{OH-}$ ) في القهوة يساوي $1 \times 10^{-9}$ مول/لتر، جد قيمة ⁦pH⁩ لمحلول القهوة، وهل القهوة حمضية أم قاعدية؟

محلول ناتج عن إذابة $5 \times 10^{-3}$ مول من حمض البيركلوريك $\mathrm{HClO_{4}}$ 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 $[OH^-], [H_3O^+]$ في الدم.

عينة من مضاد الحموضة تستخدم لعلاج قرحة المعدة لها $pH = 10$ ، احسب قيمة $[H_3O^+]$ 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 $[H_3O^+]$ 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.

المصدر: التأين الذاتي للماء والرقم الهيدروجيني (ص ٦٧–٧٢)

التأين الذاتي للماء والرقم الهيدروجيني

شرح الموضوع

التأين الذاتي للماء

الماء النقي: من أين تأتي أيوناته القليلة؟

ثابت تأين الماء: حاصل ضرب تركيزَي الأيونين

كيف نحسب تركيز الأيونين في الماء وفي المحاليل القوية؟

الرقم الهيدروجيني: مقياس حموضة المحلول

كيف نحسب الرقم الهيدروجيني من التركيز وبالعكس؟

تعريفات أساسية

موضوعات أخرى في الوحدة

تابع الدراسة

النتائج والمعدل

الامتحانات

الدراسة

روابط رسمية

المنصة

المواد

النتائج والمعدل

الامتحانات

الدراسة

روابط رسمية

المنصة

المواد