الحمض الضعيف: نتتبّع البداية والتغيّر والاتزان
سؤال من الحياة
إذا ذوبنا 0.1 مول من حمض ضعيف في لتر، هل يتكوّن 0.1 مول من H₃O⁺؟ كلمة «ضعيف» تغيّر طريقة الحساب.
لاحظ الصورة ثم فسّر العلاقة
سمّ الأداة، وحدّد ماذا تساعدك الصورة على فهمه، ثم قارن بالرسم العلمي.
الكتلة أولًا؛ نحتاج المولات والحجم النهائي.
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
- الاتزان ليس توقف الجسيمات؛ السرعتان الأمامية والعكسية متساويتان.
- ثابت الاتزان لا يتغير بإضافة تركيز عند نفس الحرارة؛ تتغير التراكيز المتزنة.
- الجذر التربيعي لـ 10⁻⁶ هو 10⁻³.
الفكرة بكلمات بسيطة
للحمض HA:HA+H₂O ⇌ H₃O⁺+A⁻. عند إهمال تأين الماء ووجود حمض منفرد، إذا تأين x منتركيز C يصبح HA=C−x و H=A=x؛ Ka=x²/(C−x). للقاعدة الضعيفة نستخدم Kb ونحسب OH أولًا.
- اكتب المعادلة ومعاملاتها؛ لا تدخل الماء السائل النقي في تعبير Ka المدرسي.
- أنشئ صفوفًا:ابتدائي، تغيّر، اتزان؛ ربط x يحفظ كمية المادة.
- Ka الأكبر يدل على حمض أحادي البروتون أقوى عند المقارنة بنفس الظروف.
- إذا كان x صغيرًا جدًا مقابل C يمكن C−x≈C ثم x≈√(KaC).
- تحقق بعد الحساب:إذا x/C≤5% يكون هذا التقريب المدرسي مناسبًا عادةً؛ وإلا حل المعادلة التربيعية.
- التخفيف يزيد نسبة التأين عادةً، لكنه يقلل تركيز H؛ النسبة والتركيز شيئان مختلفان.
- Kb=OH²/(C−OH) للقاعدة المنفردة؛ بعد pOH استخرج pH عند 25°C.
- للزوج الملازم KaKb=Kw؛ الحمض الأضعف له قاعدة ملازمة أقوى نسبيًا.
- هذه الحسابات تستبعد ماءً مهمًا عند التخفيف الشديد ولا تمثل محاليل متعددة البروتونات دفعة واحدة.
مثال محلول: لماذا فعلنا كل خطوة؟
HA بتركيز 0.1M و Ka=10⁻⁵: x≈10⁻³M، نسبة التأين≈1%، pH≈3؛ لا نضع H=C.
- البداية:HA=0.1 و H=A≈0 ضمن تقريب إهمال الماء.
- التغيّر:−x,+x,+x؛ الاتزان 0.1−x,x,x.
- 10⁻⁵=x²/(0.1−x).
- بالتقريب x≈√10⁻⁶=0.001M.
- النسبة 0.001/0.1×100≈1%؛ أقل من 5%، فيُقبل التقريب.
- pH≈3؛ الحل التربيعي يغيّر الرقم قليلًا إلىنحو 3.002.
انتبه لهذا الخلط الشائع
- Ka ليس تركيز H نفسه.
- ضعيف لا يعني أن نسبة التأين ثابتة لكل تركيز.
- الحمض والقاعدة الملازمان ترتبط ثوابتهما بـ Kw لا بالمساواة.
تدريب متدرج: من الأساس إلى التطبيق
اختر، اقرأ السبب، وعدّل إجابتك دون عقوبة.
جرّب فكرة جديدة واشرح بكلماتك
حمضان لهما التركيز نفسه:Ka الأول 10⁻⁴ والثاني 10⁻⁶. أيهما يعطي H أكثر و pH أقل؟
هذا التفسير للتفكير الذاتي؛ لا نصححه آليًا ولا نحفظه. هل ذكرت السبب والعلاقة؟