عندما نتحدث عن الرقم الهيدروجيني، نشير إلى الإمكانات الهيدروجينية للمحلول ، أي كمية كاتيونات الهيدرونيوم (H+ أو H.3ا+) التي تشتت في مذيب المحلول.
الكاتيونات الهيدرونيوم معروفة جيدًا بسبب التعريف الذي اقترحه العالم أرهينيوس لحمض. هذا العالم يدعي ذلك حامض كل مادة قادرة على تأين وتنتج أيونات الهيدرونيوم في وسط مائي.
معادلة حمض التأين
اختصار الرقم الهيدروجيني يعمل كمرجع لتحديد مستوى الحموضة للوسط. ومع ذلك ، لفترة طويلة ، استخدم الكيميائيون أيضًا الرقم الهيدروجيني كمرجع لتحديد ، بالإضافة إلى الحموضة ، ما إذا كان الوسط أساسيًا أم محايدًا.
هذا ممكن لأن الكيميائيين يدركون الآن أن الماء يخضع للتأين الذاتي ، أي أنه ينتج الهيدرونيوم (H+) والهيدروكسيدات (OH-). وبالتالي ، فإن المحلول المائي لا يحتوي أبدًا على الهيدرونيوم أو الهيدروكسيد فقط ، ولكن كلاهما ، كما يمكننا أن نرى من المعادلة التالية:
معادلة تأين الماء
تستخدم القيم كمرجع للرقم الهيدروجيني
القيم المستخدمة لـ الرقم الهيدروجيني الرجوع إلى ثابت التأين (Kw) للماء عند درجة حرارة 25اC تساوي 10-14. عند درجة الحرارة هذه ، تكون تركيزات أيونات الهيدرونيوم والهيدروكسيد الناتجة عن الماء متساوية تمامًا ، أي 10-7 مول / لتر.
[ح+] = [أوه-]= 10-7
من هذا المرجع ، تتراوح القيم المستخدمة للرقم الهيدروجيني من 0 إلى 14.
صيغ لحساب الرقم الهيدروجيني
أ) الحساب من التركيز بالمول / لتر من كاتيونات الهيدرونيوم
يمكن حساب قيمة الأس الهيدروجيني مباشرة ، طالما أننا نعرف تركيز الهيدرونيوم ([H+]). نظرة:
الرقم الهيدروجيني = -log [H.+]
أو
10-س = [ح+]
ب) الحساب من تركيز أنيون الهيدروكسيد (OH-)
pOH = -log [OH-]
أو
10-أبو = [أوه-]
بعد حساب قيمة الأس الهيدروجيني ، تحتاج إلى استخدامها في التعبير التالي لتحديد قيمة الأس الهيدروجيني.
الرقم الهيدروجيني + الرقم الهيدروجيني = 14
تفسير قيم الأس الهيدروجيني
بمعرفة قيمة الأس الهيدروجيني ، يمكننا تحديد ما إذا كان الحل المعني له طابع حمضي أو أساسي أو محايد. لهذا ، ما عليك سوى استخدام العلاقة التخطيطية التالية:
لقيم الأس الهيدروجيني أقل من 7 = وسط حمضي ؛
بالنسبة إلى الرقم الهيدروجيني بقيمة تساوي 7 = وسط محايد ؛
لقيم الأس الهيدروجيني أعلى من 7 = الوسط الأساسي.
أمثلة
المثال الأول: مع العلم أن تركيز كاتيونات الهيدرونيوم في محلول هو 2.10-4 مول / لتر ، ما هي قيمة الرقم الهيدروجيني لهذا المحلول؟
لتحديد قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول من تركيز الهيدرونيوم (H+), 2.10-4 mol / L ، يجب أن نستخدم التعبير التالي:
الرقم الهيدروجيني = -log [H.+]
الرقم الهيدروجيني = -log [2.10-4 ]
الرقم الهيدروجيني = - (سجل 2 + سجل 10-4)
الرقم الهيدروجيني = -log2 - log10-4
الرقم الهيدروجيني = –log 2 - 4.log 10
الرقم الهيدروجيني = –0.3 + 4. (1)
الرقم الهيدروجيني = -0.3 + 4
الرقم الهيدروجيني = 3.7
المثال الثاني: محلول يتكون من مادة مذابة معينة له تركيز أيون هيدروكسيد يساوي 10-11 مول / لتر. من هذا التركيز ، يمكننا القول أن قيمة الرقم الهيدروجيني لهذا المحلول تساوي كم؟
لتحديد قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول من تركيز الهيدروكسيد ، 10-11 مول / لتر ، يجب علينا القيام بما يلي:
1ا خطوة: احسب قيمة الأس الهيدروجيني.
10-أبو = [أوه-]
10-أبو = 10-11
يجب أن نضرب المقدار في -1 لأن pOH دائمًا موجب مجهول.
-pOH = -11. (- 1)
pOH = 11
2ا خطوة: احسب قيمة الأس الهيدروجيني.
الرقم الهيدروجيني + الرقم الهيدروجيني = 14
الرقم الهيدروجيني + 11 = 14
الرقم الهيدروجيني = 14-11
الرقم الهيدروجيني = 3
بي ديوغو لوبيز دياس
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-ph.htm
