محاليل الحموض القوية

محاليل الحموض القوية

Strong Acids Solutions

ترتبط قوة الحموض بقدرتها على التأين في الماء، وهذا ما يعرف بقوة الحمض.

الحموض القوية (HCl , HBr , HI , HNO3 , HClO4) تتأين كلياً في الماء؛ وعند إضافة الحمض إلى الماء ينزاح الاتزان في معادلة تأين الماء نحو اليسار، فيقل تركيز OH- مع بقاء قيمة Kw ثابتة.

H2O(l) +  H2O(l)    H3O+(aq)  +  OH-(aq)

عند إضافة حمض قوي إلى الماء يكون للهيدرونيوم في المحلول مصدران، هما:

  1. التأين الذاتي للماء، وتهمل قيمته لضآلته.
  2. الحمض المضاف، ويعتبر المصدر الرئيس لأيونات H3O+ في المحلول؛ لأن الحمض القوي يتفكك كلياً. 

لذا عند حساب [H3O+] في محاليل الحموض القوية، نعتبر أن [H3O+] مصدره الحمض فقط، وتركيزه مساوٍ لتركيز الحمض قبل التأين.

أي أن:

[H3O+] = [acid]

 

مثال (1):

أحسب تركيز H3O+ وتركيز OH- في محلول يحتوي على 1 x 10-3 M من حمض الهيدروبروميك HBr .

الحل:

معادلة تأين الحمض:

HBr  +  H2O  →  H3O+  +  Br-

[H3O+] = [HBr] = 1 x 10-3 M

[H3O+] [OH-] = 1 x 10-14 Kw =

[OH-] = Kw[OH-] = 1 x 10-141 x 10-3 = 1 x 10-11 M

 

مثال (2):

محلول حمض HNO3 يبلغ [NO3-] فيه 1 x 10-2 M، فما تركيز محلول الحمض؟

الحل:

معادلة تأين الحمض:

HNO3  +  H2O  →  H3O+  +  NO3-

[H3O+] = [NO3-] = [HNO3] = 1 x 10-2 M

 

مثال (3):

أحسب تركيز H3O+ وتركيز OH- في محلول جرى تحضيره بإذابة 0.02 mol من حمض البيركلوريك HClO4 في 400 mL من الماء.

الحل:

معادلة تأين الحمض:

HClO4  +  H2O  →   H3O+  +  ClO4-

أحسب تركيز الحمض من عدد مولاته وحجم محلوله:

M =  nV =  0.02 mol0.4 L  = 5 x 10-2 M

[H3O+] = [HClO4] = 5 x 10-2 M

[H3O+] [OH-] = 1 x 10-14 Kw =

[OH-] = Kw[OH-] = 1 x 10-145 x 10-2 = 0.2 x 10-12 M

 

مثال (4):

أي المحلولين الآتيين أكثر حمضية:

محلول حمض HClO4 تركيزه M 1.5 x 10-2 أم محلول حمض HBr الذي تركيزهM  3 x 10-2    

الحل:

الحمضان قويان، ويتفككان كلياً في الماء، وعليه فإن:

[H3O+] = [HClO4] = 1.5 x 10-2 M

[H3O+] = [HBr] = 3 x 10-2 M

وبما أن تركيز محلول الحمض HBr أكبر من تركيز محلول الحمض HClO4 ، فإن محلول الحمض HBr أكثر حمضية.

 

مثال (5):

أحسب تركيز H3O+ وتركيز OH- في محلول تم تحضير بإذابة 12.7 g من HI في 500 mL الماء.

إذا علمت أن الكتلة المولية لـ HI = 127 g/mol،= 1 x 10-14   Kw.

الحل:

أحسب عدد مولات الحمض (n) في المحلول:

n =  mMr = 12.7 g127 g/mol = 0.1 mol

أحسب تركيز الحمض (M) في المحلول:

M = nV0.1 mol0.5 L = 0.2 M

معادلة تأين الحمض:

HI  +  H2O   →  H3O+  +  I-

[H3O+] = [HI] = 0.2 M

[H3O+] [OH-] = 1 x 10-14 Kw =

[OH-] = Kw[OH-] =  1 x 10-142 x 10-1 = 0.5 x 10-13 M

 

مثال (6):

كأس تحتوي على  400 mLمن الماء النقي، أضيف إليها 0.2 mol من حمض HCl . أحسب التغير الذي طرأ على تركيز H3O+ عند إضافة الحمض إلى الماء النقي (أهمل التغير في الحجم).

الحل:

في الماء النقي يكون:

[H3O+] = 1 x 10-7 M

عند إضافة الحمض القوي HCl إلى الماء النقي يهمل تركيز أيونات H3O+ القادمة من الماء النقي لضآلتها، وتحسب فقط من الحمض المضاف.

أحسب تركيز الحمض (M) في المحلول:

M =  nV = 0.2 mol0.4 L = 0.5 M

معادلة تأين الحمض:

HCl  +  H2O  →  H3O+  +  Cl-

[H3O+] = [HCl] = 0.5 M

التغير في تركيز H3O+ من 1 x 10-7 M إلى 5 x 10-1  .

إعداد : أ. أحمد الحسين

23 / 09 / 2022