ملخص الفصل ٢: الأحماض والقواعد

أهم أفكار كل درس في سطور، ومثال محلول، ورقم الصفحة في كتاب الطالب لتعود إليه. افتح الفصل في الكتاب (صفحة ٥٤)

2-1 مقدمة في الأحماض والقواعد

الأحماض طعمها لاذع وتحوّل ورق تباع الشمس الأزرق إلى الأحمر وتتفاعل مع بعض الفلزات منتجة غاز الهيدروجين ومع الكربونات منتجة CO2، أما القواعد فطعمها مر وملمسها زلق وتحوّل الورق الأحمر إلى الأزرق، ومحاليل كليهما توصل الكهرباء.
وفق نظرية أرهينيوس الحمض مادة تنتج أيونات الهيدروجين في الماء والقاعدة تنتج أيونات الهيدروكسيد، ووفق نظرية برونستد ولوري الحمض مانح لأيون الهيدروجين والقاعدة مستقبلة له.
في نظرية برونستد ولوري يكوّن كل حمض وقاعدته المرافقة زوجًا مترافقًا، والمادة المترددة (الأمفوتيرية) تسلك سلوك الحمض أو القاعدة كالماء، وفي نظرية لويس الحمض مستقبل لزوج إلكترونات والقاعدة مانحة له.

الحمض القوي يتأين في المحلول تأينًا كليًا مثل HCl وHNO3 فيوصل الكهرباء جيدًا، أما الحمض الضعيف فيتأين جزئيًا مثل حمض الإيثانويك CH3COOH فينتج أيونات أقل ويوصل الكهرباء بدرجة أضعف.
ثابت تأين الحمض Ka هو ثابت الاتزان لتأين الحمض الضعيف، وكلما صغرت قيمته كان الحمض أضعف، وبالمثل يعبر ثابت تأين القاعدة Kb عن قوة القاعدة الضعيفة.
القاعدة القوية مثل NaOH تتفكك كليًا إلى أيونات، والقاعدة الضعيفة مثل الأمونيا تتأين جزئيًا، وكلما كان الحمض أقوى كانت قاعدته المرافقة أضعف.

يتأين الماء النقي ذاتيًا بدرجة قليلة، وثابت تأين الماء Kw = [H+][OH-] ويساوي 1.0 × 10^-14 عند 298 K، فإذا زاد تركيز أحد الأيونين نقص الآخر وفق مبدأ لوتشاتلييه.
الرقم الهيدروجيني pH = -log[H+] والرقم الهيدروكسيدي pOH = -log[OH-]، ومجموعهما يساوي ١٤ عند 298 K.
المحلول الذي قيمة pH له أقل من ٧ حمضي، والذي قيمته أكبر من ٧ قاعدي، والذي قيمته ٧ متعادل، ويُقاس pH بالكواشف أو بمقياس pH.

تفاعل التعادل تفاعل بين حمض وقاعدة ينتج ملحًا وماءً، والملح مركب أيوني من أيون موجب مصدره القاعدة وأيون سالب مصدره الحمض، والمعادلة الأيونية النهائية لتعادل حمض قوي مع قاعدة قوية هي: H+ مع OH- ينتج H2O.
المعايرة طريقة لتحديد تركيز محلول حمض أو قاعدة بتفاعل حجم معلوم منه مع محلول قياسي معلوم التركيز، ونقطة التكافؤ هي النقطة التي تتساوى عندها مولات H+ ومولات OH-، ونقطة النهاية هي التي يتغير عندها لون الكاشف.
تميّه الأملاح تفاعل أيونات الملح مع الماء فيكون المحلول حمضيًا أو قاعديًا أو متعادلًا، والمحلول المنظِّم يقاوم تغيّر pH عند إضافة كميات محدودة من حمض أو قاعدة، وسعته هي الكمية التي يتحملها قبل أن يتغير pH كثيرًا.

محلول مائي تركيز أيونات الهيدروجين فيه [H+] = 1.0 × 10^-3 M عند 298 K. احسب pH وpOH وحدد هل المحلول حمضي أم قاعدي.

المعطيات: [H+] = 1.0 × 10^-3 M، والمطلوب pH وpOH ونوع المحلول.
نطبق العلاقة pH = -log[H+] = -log(1.0 × 10^-3) = 3.00.
نستعمل pH + pOH = 14 فيكون pOH = 14 - 3.00 = 11.00، وبما أن pH أقل من ٧ فالمحلول حمضي.
تحقق: [OH-] = 10^-11 M، و[H+][OH-] = (1.0 × 10^-3)(1.0 × 10^-11) = 1.0 × 10^-14 وهي قيمة Kw.

الإجابة: pH = 3.00 وpOH = 11.00، والمحلول حمضي.

ملخص من إعداد هلا سكول، راجعه فيصل عزيز. المرجع الأساسي هو كتاب الطالب؛ ارجع إلى الصفحات المذكورة.