المحلول المنظّم: مخزون يستقبل الإضافة
سؤال من الحياة
لماذا تتغير حموضة الماء كثيرًا بإضافة صغيرة، بينما يتغير منظّم مناسب قليلًا؟
لاحظ الصورة ثم فسّر العلاقة
سمّ الأداة، وحدّد ماذا تساعدك الصورة على فهمه، ثم قارن بالرسم العلمي.
الإسفنجة الأكبر تشبّه مخزونًا أكبر للاستيعاب.
مرجع الصور المختبرية والوقاية
هوية المادة وتركيزها قبل الاستعمال.
نظارات ومعطف وقفازات مناسبة.شاهد الفكرة خطوة بخطوة
قبل قراءة الحل:صف الذي تغيّر، وما الذي بقي ثابتًا.
أحتاج أساسًا بسيطًا قبل الدرس
- المول n=C×V مع V باللتر؛ الحساب بالمولات يسبق القسمة على الحجم.
- معادلة الاستهلاك H⁺+A⁻→HA أو OH⁻+HA→A⁻+H₂O.
- pKa=−logKa، وللمنظّم المناسب pH≈pKa+log([A⁻]/[HA]).
الفكرة بكلمات بسيطة
المنظّم الحمضي مزيج HA وقاعدته الملازمة A⁻ بكميتين كافيتين. A⁻ يستهلك حمضًا قويًا مضافًا و HA يستهلك قاعدةقوية. نقوم بالتفاعل أولًا ثم نحسب النسبة؛ المنظّم يقاوم تغير pH ولا يمنعه تمامًا.
- نتحقق من وجود حمض ضعيف وقاعدته الملازمة؛ ملحمتعادل وحمض قوي ليسا منظّمًا منهذا النوع.
- إذا كان المكونان في الحجم نفسه يمكن استخدام نسبة المولات بدل التراكيز.
- احسب مولات الحمض أو القاعدة القوية المضافة، ثم عدّل HA و A⁻ ستوكيومتريًا.
- بعد الاستهلاك احسب pH بمعادلة هندرسون ضمن تقريب المنظّم، لا قبله.
- عند كميتين متساويتين يكون pH≈pKa.
- النسبة القريبة من 1 مفيدة؛ المنظّم يعمل أفضل غالبًا في مدى pKa±1 مع كميات كافية.
- إذا استهلك أحد المكونين لا نطبق معادلة المنظّم؛ يلزم حساب الفائض واتزان الحالة الجديدة.
- التخفيف المعتدل لا يغير النسبة كثيرًا، لكنه يقلل السعة؛ المنظّم شديد التخفيف يحتاجمعالجةأدق.
- منظّم قاعدي مثل NH₃/NH₄⁺ يعمل بالمنطق نفسه؛ يمكن حساب pOH مع pKb.
مثال محلول: لماذا فعلنا كل خطوة؟
HA و A⁻ كل منهما 0.010mol و Ka=10⁻⁵. أضف 0.001mol H⁺:تصير HA=0.011 و A=0.009، ثم pH≈4.913.
- H⁺ يستهلك A⁻ ولا يهاجم HA باعتباره المخزون المستقبل.
- A:0.010−0.001=0.009mol.
- HA:0.010+0.001=0.011mol.
- pKa=5؛ النسبة 0.009/0.011≈0.818.
- pH≈5+log0.818≈4.913.
- التغير قليل لكنه ليس صفرًا؛ السعة ليست لا نهائية.
انتبه لهذا الخلط الشائع
- المنظّم لا يحافظ على pH مهما كانت كمية الإضافة.
- تساوي pH لمنظّمين لا يعني تساوي سعتيهما.
- لا نستعمل لوغاريتم صفر إذا استُهلك مكون؛ المعادلة لم تعدصالحة.
تدريب متدرج: من الأساس إلى التطبيق
اختر، اقرأ السبب، وعدّل إجابتك دون عقوبة.
جرّب فكرة جديدة واشرح بكلماتك
منظّمان بنسبة 1:1، أحدهما أكثر تركيزًا عشرة أضعاف. أيهما يتحمّل كمية حمض أكبر، وهل pH الابتدائي مختلف كثيرًا؟
هذا التفسير للتفكير الذاتي؛ لا نصححه آليًا ولا نحفظه. هل ذكرت السبب والعلاقة؟