حسابات الحموض الضعيفة

حسابات الحموض الضعيفة

في الحموض الضعيفة يكون تأين الحمض جزئياً، وعليه يمكن حساب [H3O+] عن طريق ثابت الاتزان لتأين الحمض الضعيف في الماء.

                         

ثابت الاتزان    

وبما أن  [H2O]ثابتاً في المحاليل المائية، لذا يمكن دمجه مع ثابت الاتزان في ثابت جديد هو Ka

Ka : ثابت تأين الحمض الضعيف، ويتغير من حمض ضعيف لآخر.

 

وللتسهيل تهمل قيمة (س) المتفككة من الحمض HA ، ويصبح[HA]  عند الاتزان = ص

 

وبما أن [A-] = [H3O+] = س عند الاتزان فإن العلاقة السابقة تصبح:

حيث:

س : تركيز أيون الهيدرونيوم أو تركيز الأيون السالب الناتج من تفكك الحمض.

ص : تركيز الحمض الأصلي (تركيزه لا يتغير بعد التفكك).

Ka : ثابت تأين الحمض.

 

وعليه يمكن إطلاق التعميم التالي:

وتستخدم العلاقة السابقة لحساب [H3O+] في محاليل الحموض الضعيفة.

تعد قيمة Ka مقياساً لقدرة الحمض على تكوين أيونات [H3O+] ، فكلما زادت قيمة Ka زاد [H3O+] وزادت قوة الحمض مع ملاحظة أن الحموض القوية ليس لها قيم ثوابت تأين.

 

ومن الضروري حفظ العلاقات التالية:

 

سؤال 1 :

احسب [H3O+] في محلول حمض الميثانويك HCOOH بتركيز 0,1 مول/لتر (Ka = 1,6 × 10-4).

 

الحل:

وبما أن [HCOO-][H3O+]  = س عند الاتزان فإن العلاقة السابقة تصبح :

وبإهمال (س) المتفككة من الحمض تصبح العلاقة السابقة على النحو التالي:

                            

وبالتعويض في ثابت التأين:

        

سؤال 2 :

يبين الجدول التالي قيم ثوابت التأين (Ka) لبعض الحموض الضعيفة عند درجة 25هس، ادرس الجدول ثم أجب عن الأسئلة التي تليه:

  1. اكتب صيغة الحمض الأقوى والحمض الأضعف في الجدول، ثم اكتب صيغة القاعدة المرافقة لكل منهما.
  2. أي الحمضين: H2CO3 أم  HNO2المتساويين في التركيز يكون تركيز H3O+ أعلى؟
  3. أيهما له أعلى رقم هيدروجيني: HF أم HOCl (لهما التركيز نفسه)؟
  4. أيّ الحمضين: HCOOH أم C6H5COOH أكثر تأيناً في الماء؟
  5. هل تتوقع أن تكون قيمة pH لمحلول حمض الإيثانويك الذي تركيزه 0,01 مول/لتر أكبر أم أقل من 2 ؟ ولماذا؟

 

سؤال 3 :

يبين الجدول التالي قيم ثوابت التأين (Ka) لحمضين، أجب عن الأسئلة الآتية:

  1. أي الحمضين أقوى؟
  2. في أي محلولي الحمضين يكون تركيز أيون الهيدرونيوم أعلى؟
  3. أي محلولي الحمضين أعلى pH ؟

 

سؤال 4 :

يبين الجدول المجاور تركيز أيون الهيدرونيوم لثلاثة حموض ضعيفة متساوية التركيز. ادرس الجدول ثم أجب عن الأسئلة التالية:

  1. اكتب صيغة الحمض الأقوى.
  2. ما القاعدة المرافقة لكل من الحموض المذكورة؟
  3. أي محاليل الحموض المذكوره تمتلك قيمة pH أعلى؟
  4. رتب محاليل الحموض الموجودة في الجدول حسب [OH-] .
  5. أي محاليل الحموض يوصل التيار الكهربائي بشكل أكبر؟
  6. اكتب صيغ الدقائق الموجودة في محلول HZ عند الاتزان.

 

سؤال 5 :

احسب قيمة الرقم الهيدروجيني pH لمحلول HF تركيزه 0,05 مول/لتر. (لــو 6 = 0,78)

علماً بأن ثابت تأين الحمض (Ka) يساوي 7,2 × 10-4

 

سؤال 6 :

احسب تركيز محلول حمض HNO2 الذي رقمه الهيدروجيني pH 2,4

علماً بأن ثابت تأين الحمض (Ka) يساوي 4 × 10-4 . (لــو 4 = 0,6)

 

سؤال 7 :

احسب قيمة Ka لمحلول الحمض الضعيف HZ الذي تركيزه 0,2 مول/لتر، ورقمه الهيدروجيني يساوي 4

 

سؤال 8 :

محلول الحمض الضعيف HY تركيزه (1) مول/لتر، وتركيز أيون H3O+ فيه 2 × 10-2 مول/لتر، احسب قيمة pH لمحلول تركيزه (0,01) مول/لتر من الحمض. (لو 2 = 0,3)

 

سؤال 9 :

أذيب (1,22) غ من حمض البنزويك (C6H5COOH) في لتر من الماء فتبين أن [H3O+] يساوي 8 ×10-4 مول/لتر. احسب قيمة Ka (الكتلة المولية للحمض = 122 غ/مول).

 

سؤال 10 :

يبين الجدول المجاور بعض الحموض الضعيفة بتركيز 0,2 مول/لتر لكل منها. أجب عن الأسئلة التالية: (لـو 5 = 0,7)

  1. أي الحمضين: HD أم HC هو الأقوى؟
  2. أي الحمضين: HZ أم HB+ يمتلك محلوله [OH-] أعلى؟
  3. أي الحمضين: HQ أم HX يمتلك قيمة Ka أعلى؟
  4. أي الحمضين: HQ أم HZ يمتلك قيمة pH أقل؟
  5. أي الحمضين: HX أم HZ أكثر تأيناً في الماء؟
  6. كم تبلغ قيمة pH لمحلول الحمض HB+ ؟

 

سؤال 11 :

يبيّن الجدول الآتي عدداً من محاليل الحموض الافتراضية الضعيفة متساوية التركيز (0,1) مول/لتر وقيم pH لها، ادرسه ثمّ أجب عن الأسئلة التي تليه:                                                              

  1. أي الحمضين أقوى: HY أم HQ ؟
  2. اكتب معادلة تفاعل B- مع H2A .
  3. أي حموض الجدول يمتلك قيمة Ka أعلى؟
  4. كم تبلغ قيمة Ka للحمض HZ ؟
  5. ما صيغة القاعدة المرافقة لكل من الحمضين H2A و XH+ ؟

 

سؤال 12 :

رتب محاليل الحموض التالية تصاعدياً وفق زيادة قيمة pH إذا كانت تراكيزها متساوية:

CH3COOH (Ka =  1,8 × 5-10) ،   HCl ،   HCOOH  (Ka = 1,7× 4-10)

 

سؤال 13 : سؤال موضوعي وزاري

إذا كانت قيمة pH تساوي (3) لمحلول من الحمض الضعيف HA تركيزه (0,1) مول/لتر . فإن قيمة Ka لهذا الحمض تساوي:

أ) 1 × 10-5                    ب) 1 × 10-6                   ج) 1 × 10-7                   د) 1 × 10-8

 

إجابات أسئلة الدرس في الملفات المرفقة.

إعداد : أ. أحمد الحسين

27 / 09 / 2019