حساب الرقم الهيدروجيني لمحلول منظم

حساب الرقم الهيدروجيني هو مورد مهم يجب على الطالب تحديد شخصيته. حمضية أو أساسية أو محايدة من أ المحلول. في هذا النص سوف نقترح نصائح لحساب الرقم الهيدروجيني لمحلول منظم بطريقة بسيطة.

من الجدير بالذكر أن أ محلول منظم يمكن تشكيلها بواسطة الخلائط التالية:

  • خليط ملح ذو قاعدة ضعيفة ، والذي يجب أن يكون له نفس كاتيون الملح. إنه مخزن مؤقت أساسي ؛

  • خلط الملح بحمض ضعيف ، والذي يجب أن يكون له نفس الأنيون مثل الملح. إنه عازلة حمضية.

دعنا نذهب إلى النصائح ؟!

النصيحة الأولى: الصيغ حسب نوع المحلول المنظم

  • عندما يكون لديك محلول عازل حمضي ، استخدم:

الرقم الهيدروجيني = pKa + السجل [ملح]
[حامض]

  • عندما يكون لديك محلول عازل أساسي ، استخدم:

pOH = pKb + سجل [ملح]
[يتمركز]

  • عندما يكون لديك محلول منظم أساسي و Kw مختلف (ثابت تأين الماء) ، استخدم:

الرقم الهيدروجيني = pKb - pKb - السجل [ملح]
[يتمركز]

النصيحة الثانية: عندما يقدم التمرين تركيزات المشاركين و ثابت التأين...

  • سيكون لدينا تركيز الحمض أو القاعدة التي تشكل المحلول ؛

  • سيكون لدينا تركيز الملح الذي يشكل المحلول ؛

  • سيكون لدينا ثابت التأين (Ka أو Kb) للحمض أو القاعدة التي تشكل المحلول.

مثال: (UNIFOR-CE-Adapted) خليط من حمض اللاكتيك (CH3CH (OH) COOH) ولاكتات الصوديوم (CH3يعمل CH (OH) COONa) في محلول مائي كمحلول منظم ، أي أنه عمليًا لا يغير الرقم الهيدروجيني عن طريق إضافة H+ أو أوه-. يحتوي المحلول المحتوي على 0.12 مول / لتر من حمض اللاكتيك و 0.12 مول / لتر من لاكتات الصوديوم على درجة حموضة يمكن حسابها بالمعادلة:

الرقم الهيدروجيني = pKa + السجل [ملح]
[حامض]

كا = 1.0x10-4 = ثابت التأين الحمضي. بإهمال كمية الحمض التي تخضع للتأين ، حدد قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول.

القرار:

في هذا المثال ، لدينا محلول منظم يتكون من الملح والحمض. البيانات المقدمة هي:

  • [ملح] = 0.12 مول / لتر

  • [حمض] = 0.12 مول / لتر

  • كا = 1.10-4

ملاحظة: أعطى التمرين Ka ، لكن في الصيغة نستخدم pKa ، وهو ببساطة - logKa.

نظرًا لأنه مخزن مؤقت للحمض ، ما عليك سوى استخدام التعبير:

الرقم الهيدروجيني = pKa + السجل [ملح]
[حامض]

الرقم الهيدروجيني = - سجل 1.10-4 + سجل 0,12
0,12

الرقم الهيدروجيني = - log10-4 + سجل 0,12
0,12

الرقم الهيدروجيني = 4.log 10 + سجل 1

الرقم الهيدروجيني = 4.1 + 0

الرقم الهيدروجيني = 4

النصيحة الثالثة: عندما يتطلب التمرين تغيير الرقم الهيدروجيني لمحلول عازل حصل على كمية من الحمض القوي أو القاعدة ...

  • ستوفر التمرين تركيز الحمض أو القاعدة التي تشكلها ؛

  • سيكون لدينا تركيز الملح الذي يشكل المحلول ؛

  • سيكون لدينا ثابت التأين (Ka أو Kb) للحمض أو القاعدة التي تشكل المحلول ؛

  • سيوفر التمرين قيمة الأس الهيدروجيني للعازل بعد إضافة الحمض أو القاعدة القوية ؛

  • من الضروري إيجاد قيمة الأس الهيدروجيني للعازل قبل إضافة الحمض أو القاعدة القوية ؛

  • ثم يجب أن نطرح الرقم الهيدروجيني بعد الجمع من الرقم الهيدروجيني قبل الإضافة.

مثال: (Unimontes-MG) يحتوي لتر واحد من المحلول المنظم على 0.2 مول / لتر من أسيتات الصوديوم و 0.2 مول / لتر من حمض الأسيتيك. بإضافة هيدروكسيد الصوديوم ، يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول إلى 4.94. بالنظر إلى أن pKa لحمض الأسيتيك هو 4.76 عند 25 درجة مئوية ، ما هو التغير في الرقم الهيدروجيني للمحلول المنظم؟

القرار: في هذا المثال لدينا محلول منظم من الملح والحمض. البيانات المقدمة هي:

  • الرقم الهيدروجيني بعد إضافة قاعدة قوية = 4.94

  • [ملح] = 0.2 مول / لتر

  • [حمض] = 0.2 مول / لتر

  • pKa = 4.76

في البداية يجب أن نحسب الرقم الهيدروجيني للعازل قبل إضافة القاعدة القوية. لهذا ، يجب أن نستخدم تعبير المخزن المؤقت للحمض:

الرقم الهيدروجيني = pKa + السجل [ملح]
[حامض]

الرقم الهيدروجيني = 4.76 + سجل 0,2
0,2

الرقم الهيدروجيني = 4.76 + سجل 1

الرقم الهيدروجيني = 4.76 + 0

الرقم الهيدروجيني = 4.76

أخيرًا ، نطرح الأس الهيدروجيني بعد إضافة القاعدة من الأس الهيدروجيني قبل الإضافة:

ΔpH = بعد - قبل إضافة القاعدة

ΔpH = 4.94 - 4.76

ΔpH = 0.18

النصيحة الرابعة: حساب الرقم الهيدروجيني للعازل عندما يوفر التمرين كتلة أحد المشاركين

  • ستوفر التمرين تركيز أو كمية المادة الحمضية أو القاعدية أو الملح التي تشكلها ؛

  • عندما يوفر التمرين كمية المادة (مول) ، فإنه سيوفر أيضًا الحجم ، لأنه في حساب الأس الهيدروجيني نستخدم التركيز (قسمة المول على الحجم) ؛

  • سيكون لدينا ثابت التأين (Ka أو Kb) للحمض أو القاعدة التي تشكل المحلول ؛

  • من الضروري حساب الكتلة المولية ومقدار المادة الخاصة بالمشارك التي تم إعطاؤها الكتلة في التمرين.

مثال: (UFES - مقتبس) تم تحضير محلول بإضافة 0.30 مول من حمض الأسيتيك و 24.6 جرام من أسيتات الصوديوم بكمية كافية من الماء لإكمال 1.0 لتر من المحلول. نظام CH3COOH و CH3يشكل COONa محلولًا عازلًا يكون فيه هذا النظام في حالة توازن. وبالتالي ، حدد الرقم الهيدروجيني للمحلول المحضر. (البيانات: Ka = 1.8 × 10-5، سجل 1.8 = 0.26)

القرار:

البيانات التي قدمها التمرين هي:

  • كا = 1.8 × 10-5

  • سجل 1.8 = 0.26

  • الحجم = 1 لتر

  • عدد مولات الحمض 0.30 مول

  • بما أن الحجم 1 لتر ، فإن [حمض] = 0.30 مول / لتر

    لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

  • كتلة الملح المستخدمة = 24.6 جم

أولا: يجب أن نحسب الكتلة المولية 1) من الملح:

CH3كونا

م1 = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23

م1 = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23

م1 = 82 جم / مول

ثانية: الآن دعونا نحدد عدد مولات الملح بقسمة الكتلة التي يوفرها التمرين على الكتلة المولية وجدت:

ن = 24,6
82

ن = 0.3 مول

ثالث: يجب أن نحسب التركيز المولي من الملح بقسمة عدد المولات على الحجم المزود:

م = لا
الخامس

م = 0,3
1

م = 0.3 مول / لتر

غرفة: يجب أن نحسب الرقم الهيدروجيني باستخدام التعبير عن محلول المخزن المؤقت الحمضي:

الرقم الهيدروجيني = pKa + السجل [ملح]
[حامض]

الرقم الهيدروجيني = -log 1.8.10-5 + تسجيل 0.3
0,3

الرقم الهيدروجيني = 5 - سجل 1.8 + سجل 1

الرقم الهيدروجيني = 5 - 0.26 + 0

الرقم الهيدروجيني = 4.74

النصيحة الخامسة: حساب الرقم الهيدروجيني لمحلول منظم تم تحضيره بخلط حمض وقاعدة

  • سيكون لدينا التركيز المولي وحجم المحلول الحمضي ؛

  • سيكون لدينا التركيز المولي وحجم المحلول الأساسي ؛

  • سيكون لدينا ثابت التأين للحمض أو القاعدة ؛

  • تحديد عدد مولات الحمض والقاعدة المستخدمة في التحضير (ضرب التركيز المولي بالحجم) ؛

  • احترم النسبة المتكافئة ، أي لكل H + من الحمض ، يتم استخدام OH- للقاعدة لتحييد ؛

  • بما أن الحمض والقاعدة يبطلان بعضهما البعض ويشكلان ملحًا ، يجب أن نعرف ما إذا كان هناك أي حمض (عازلة حمضية) أو قاعدة (عازلة أساسية) متبقية ؛

  • حدد التركيز المولي للبقايا والملح بقسمة أعداد المولات على الحجم (مجموع الأحجام المستخدمة في التحضير).

مثال: (UEL) المحاليل العازلة هي حلول تقاوم التغيير في الأس الهيدروجيني عند إضافة الأحماض أو القواعد أو عند حدوث التخفيف. هذه الحلول مهمة بشكل خاص في العمليات الكيميائية الحيوية ، حيث أن العديد من النظم البيولوجية تعتمد على الرقم الهيدروجيني. على سبيل المثال ، تم ذكر اعتماد الأس الهيدروجيني على معدل انقسام رابطة الأميد للحمض الأميني التربسين بواسطة الإنزيم. الكيموتربسين ، حيث يؤدي التغيير في وحدة واحدة من الرقم الهيدروجيني 8 (الرقم الهيدروجيني الأمثل) إلى 7 إلى انخفاض بنسبة 50 ٪ في العمل الأنزيمية. لكي يكون للمحلول العازل إجراء تخزين مؤقت كبير ، يجب أن يحتوي على كميات مماثلة من الحمض المترافق والقاعدة. في معمل الكيمياء ، تم تحضير محلول منظم عن طريق خلط 0.50 لتر من حمض الإيثانويك (CH3COOH) 0.20 مول L-1 مع 0.50 لتر من هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) 0.10 مول L-1. (معطى: pKa لحمض ethanoic = 4.75)

القرار:

البيانات التي يوفرها التمرين هي:

  • [حمض] = 0.20 مول / لتر

  • حجم الحمض = 0.5 لتر

  • [القاعدة] = 0.10 مول / لتر

  • الحجم الأساسي = 0.5 لتر

  • pKa = 4.75

أولا: حساب عدد مولات الحمض (نا):

غ = 0.20. 0,5

غ = 0.1 مول

ثانية: حساب عدد مولات القاعدة:

ملحوظة = 0.10. 0,5

نب = 0.05 مول

ثالث: حدد من تبقى في الحل:

يحتوي حمض الإيثانويك على هيدروجين مؤين واحد فقط ، والقاعدة بها مجموعة هيدروكسيل ، وبالتالي فإن النسبة بينهما هي 1: 1. لذا يجب أن يكون عدد المولات متساويًا ، لكن لدينا كمية أكبر (0.1 مول) من الحمض عن كمية القاعدة (0.05 مول) ، مما يترك 0.05 مول من الحمض.

غرفة: تحديد عدد مولات الملح

نظرًا لأن كمية الملح المتكونة ترتبط دائمًا بمكونات ذات نسبة متكافئة أصغر (موازنة) ، في هذا المثال ، تتبع كمية الملح المعامل 1 ، أي أن رقم مولها هو أيضًا 0.5 مول.

خامسا: تحديد التركيز المولي للحمض والملح

تم خلط 0.5 لتر من الحمض مع 0.5 لتر من القاعدة ، مما ينتج عنه حجم 1 لتر. وبالتالي ، فإن تركيز الحمض والملح يساوي 0.05 مول / لتر.

السادس: تحديد الرقم الهيدروجيني

نظرًا لأن المخزن المؤقت حمضي ، ما عليك سوى استخدام القيم في التعبير التالي:

الرقم الهيدروجيني = pKa + السجل [ملح]
[حامض]

الرقم الهيدروجيني = 4.75 + سجل 0,05
0,05

الرقم الهيدروجيني = 4.75 + سجل 1

الرقم الهيدروجيني = 4.75 + 0

الرقم الهيدروجيني = 4.75

النصيحة السادسة: عندما يتساءل التمرين عن قيمة الأس الهيدروجيني الجديدة بعد إضافة كمية من الحمض أو القاعدة القوية ...

  • سيكون لدينا قيمة التركيز المولي للحمض أو القاعدة التي تمت إضافتها إلى المخزن المؤقت ؛

  • يجب أن يكون لدينا التركيز المولي للملح أو الحمض أو القاعدة التي تشكل المخزن المؤقت. في حالة عدم وجودها ، ما عليك سوى حسابها كما هو موضح في النصائح السابقة ؛

  • سيُطرح التركيز المضاف دائمًا من تركيز الحمض أو القاعدة ؛

  • سيضاف التركيز المضاف دائمًا إلى تركيز الملح.

مثال: حدد الرقم الهيدروجيني للمحلول المنظم بعد إضافة 0.01 مول من هيدروكسيد الصوديوم مع العلم أنه في 1.0 لتر من المحلول المحضر ، لدينا 0.05 مول / لتر من حمض الأسيتيك و 0.05 مول / لتر من أسيتات الصوديوم. البيانات: (pKa = 4.75 ، تسجيل 0.0666 = 0.1765)

القرار:

البيانات المقدمة:

  • [ملح] = 0.05 مول / لتر

  • [حمض] = 0.05 مول / لتر

  • [تمت إضافة القاعدة إلى المخزن المؤقت] = 0.01 مول / لتر

  • pKa = 4.75

الرقم الهيدروجيني = pKa - سجل (ملح - قاعدة)
(حمض + قاعدة)

الرقم الهيدروجيني = 4.75 - سجل (0,05 - 0,01)
(0,05 + 0,01)

الرقم الهيدروجيني = 4.75 - سجل 0,04
0,06

الرقم الهيدروجيني = 4.75 - تسجيل 0.666

الرقم الهيدروجيني = 4.75 + 0.1765

الرقم الهيدروجيني = 4.9265


بي ديوغو لوبيز دياس

العوامل التي تغير سرعة ردود الفعل

العوامل التي تغير سرعة ردود الفعل

هناك أربعة عوامل رئيسية تغير سرعة ردود الفعل ، انظر ما هي:1-سطح الاتصالا:كلما زاد حجم سطح التلامس...

read more
حساب Kps. كيفية إجراء حساب Kps

حساب Kps. كيفية إجراء حساب Kps

ا حساب Kps (منتج قابلية الذوبان) مرتبط بتوازن كيميائيين يحدث عندما أ المنحل بالكهرباء (ملح ، قاعد...

read more

بطاريات. درس الخلايا والبطاريات في الكيمياء الكهربائية

الخلايا والبطاريات هي أجهزة تمت دراستها في الكيمياء الكهربائية والتي تحول الطاقة الكيميائية إلى ط...

read more