<b> التوازن الكيميائي تبادل البروتونات في المحاليل عامل ديناميكي فجزيئات من حمض الخل يمكنها التخلي عن بروتونات لجزيئات الماء و فق التفاعل التالي:
و في نفس الوقت إن شوارد الخلات تضم شوارد الهيدرونيوم لتعطي حمض الخل من جديد
يتطور التفاعل الكيميائي في الاتجاهين (1) و(2) لينتهي إلى توازن كيميائي
حيث سرعة التفاعل (1) تساوي سرعة التفاعل الثاني (2) و نعبر في هذه الحالة بالمعادلة الكيميائية
و بنفس الطريقة لمحلول مائي أساسي
أي إذا أخذنا محلول مائي أساسي مثل NaOH في أنبوب اختبار رائع و أضفنا إليه كمية من NH4Cl يحدث التفاعل وفق المعادلة الكيميائية التالية:
يسخن أنبوب الاختبار رائع بلطف حتى يطرد غاز النشادر المتشكل NH3 و منه نقرب إلى فوهة الأنبوب قضيب مبلل بمحلول حمض كلور الهيدروجين فيتشكل ضباب أبيض من NH4Cl ، وكذلك عند تقريب ورق الـpH المبللة بالماء من فوهة الأنبوب يتغير لونها إلى لون الأزرق دلالة على تشكل مادة أساسية كما في التجربة شكل (8)
شكل ( 8 ) أساسية NH 3
إن غاز النشادر محلول مائي أساسي ، و لكن ذرة الآزوت في جزيء النشادر هي من شكل أمين بحيث لها زوج إلكترون حر التي يمكنها أن تكسب شاردة الهيدروجين مما جعلها تمتاز بخاصية الأساس بحيث استبدالالهيدروجينات المرتبطة بذرة الآزوت ينتج NH3 غاز النشادر أي أن هناك أحماض و أسس أمينية
إن تعدد الأحماض تتعدد الأسس المرافقة ، و أن تعدد الأسس تتعدد الأحماض المرافقةفأسس برونستد لها أحماض مرافقة وأن كل أحماض برونستد لها أسس مرافقة كما في الجدول (1)جدول (1)الأسس و الأحماض المرافقةإن توازن برونستد من الشكل
فبذلك يكون ثابت التوازن Kc
و هكذا نجد أن جزيئات و شوارد يمكن أن تكون أحماضا أو أسسا لبر ونستد، ففي التفاعلين
نجد أن شاردة الخلاتCH3 COO- يسلك سلوك أساس فهي أساس برونستد لأنها يمكنها أن تستقبل بروتونا، و من هذا يمكن أن تقول أن في محلول ما يمكن أن تكون هناك شوارد على شكل أحماض في المحلول كما يمكن أن تكون هناك شوارد على شكل أسس في المحلول مثل شاردة الأمونيوم ( NH4+ ) الذي يمكنه أن يحرر بروتونا
و منه يمكن أن نقول للشوارد السالبة أو الموجبة خاصية الحموضة أو أساسية فهذه االشوارد هي أحماض أو أسس برونستد في المحلول
لنضع كاشف معين في محاليل هذه الشوارد الموجودة في أنابيب الاختبار رائع ( كل شاردة في أنبوب ) مثل (CH3 COO- ،CO3-2،NO3- ، NH4+ ،2SO4- ، Cu+2 ،MnO4- ، H2PO4- ) فنجد أن كل شاردة و لونها الخاص كما تبينه الصورة ( 3 )
اختلاف لون الكاشف في المحاليل المائية التي تحوي شوارد مختلفة
صورة ( 3 )
مثال
الشوارد الموجبة و السالبة يمكن أن تكون أحماض أو أسس في محاليل مائية حسب مفهوم برونستد كما تبينه الكواشف الملونة في الأنابيب المحتواة على الشوارد الصورة رقم 4
NH4+ ، CH3COO- ، CO3-2 ، PO4-3 من اليسار إلى اليمين
الماء يسلك سلوك حمض و أساس حسب نظرية برونستد يكون
صورة رقم ( 4 ) اختلاف لون الكاشف في شوارد معينة
وثابت الجداء الشاردي للماء يكون
و في الحسابات و المناقشة في المعادلات المطبقة للأحماض و الأسس نطبق و نعبر عن القيم Ke بتابع لوغاريتمي. ونستعمل الكمية ( pke ) و التي تعين من :
و باعتبار أن تركيز الماء يبقى ثابتا فإن من العلاقة السابقة نتوصل إلى ثابت جديد Ka يسمى ثابت الحموضة حيث : [H2O ] ×Ka = Kc
مثال
في حالة وجود حمض الخل في الماء يكون ثابت الحموضة كالتالي:
و يمكن حساب pKa من العلاقة
و كذلك من مفهوم برونستد - لوري تقاس قوة الحمض بمقدار فقدانه للبروتون H+ بينما الأساس تقاس قوتها بمقدار ميلها لكسب البروتون H+ ، و لكن هناك فرق في كتاب كاملة المعادلة الكيميائية و دراستها في حالة الحمض القوي و الحمض الضعيف كما هو موضح في المعادلتين الكيميائيتين التاليتين :
من المعادلة الكيميائية رقم (1 ) نجد أن هناك حمض قوي الذي يتشرد تقريبا كليا أي لا توجد حالة توازن لذلك في المعادلة الكيميائية . يكتب سهم واحد و في اتجاه واحدو كون الحمض HCl حمض قوي فإن أساسه المرافقة Cl- أساس ضعيف
بينما في المعادلة الكيميائية رقم (2 ) هناك حمض ضعيف أي لا يتشرد تشردا كاملا بل جزئيا هناك حالة توازن و تكتب المعادلة الكيميائية بسهمين، و من قيمة Ka يمكن تعيين قوة هذا الحمض الضعيف ضمن الأحماض الضعيفة الأخرى
أما ثابت توازن الأساس الضعيف تعالج بطريقة مماثلة للأحماض الضعيفة
و لا تظهر عبارة ( H2 O ) في العلاقة السابقة لأنها مقدار يعتبر ثابتا ، و كما أشرنا في الأحماض الضعيفة عن كتاب كاملة التفاعل الكيميائي ، كذلك يكون كتاب كاملة التفاعل الكيميائي في حالة
من المعادلة الكيميائية ( 1 ) نجد أن NaOH تتشرد كليا فبذلك لا يوجد ثابت التأين كما أن المعادلة الكيميائية تكتب بسهم واحد
بينما في المعادلة الكيميائية ( 2 ) فهي أساس ضعيف لذلك فإن التشرد يكون جزئيا وبذلك نكتب المعادلة الكيميائية بسهمين
و يمكن أن نجد قوة الأساس الضعيف وفق العلاقة Kb أو Pkb بحيث
pkb = - lg Kb
و إذا أخذنا الجداء ( ka × kb ) نجد ما يلي :
Ke = [ OH- ] [H3 O+ ] = ka . kb
حدد الأحماض و الأسس في التفاعلات الكيميائية التالية ?
اختبر نفسك :
الحل :
أ) التفاعل ( أ ) ننتبه إلى :ـ الأحماض أو الأسس المعروفة نجد C H3COOH(حمض1) يمثل حمضا
ـ نعلم أن C H3COOH كونه حمضا فهو يفقد بروتونا معطيا أساسا مرافقا و في هذه الحالة الأساس المرافق هو CH3 COO- ( أساس 1 ) و الذي بدوره يستقبل بروتونا
ـ و منه CH3 COO- ( أساس 1 ) لأنه بدوره يمكن أن يستقبل بروتونا
ـ نعلم أن H2 O مذبذب أي يمكنه أن يكون حمضا أو أساسا، و لكن في هذه يتفاعل مع الحمض C H3COOH إذن H2 O هو أساس ( 2 )
ـ نعلم أن شاردة الهيدرونيوم هي حمض أي H3O+ حمض 2
ومنه الحل للسؤال (أ)
الحمضين هما C H3COOH و H3O+
الأساسين هماH2 Oو CH3 COO-
الجواب على السؤالين ( ب ) و ( ج )
ب) الحمضين هما (H2 O ) و ( NH4 + ) و الأساسين هما ( NH3) و (OH-)
ج ) الحمضين ( H3O+) و (H2S O4 ) و الأساسين (HSO4- ) و ( H2O )</b>
©المشاركات المنشورة تعبر عن وجهة نظر صاحبها فقط، ولا تُعبّر بأي شكل من الأشكال عن وجهة نظر إدارة المنتدى©
رد مع اقتباس
