Kw ، pH ، pOH: المفهوم ، كيفية الحساب ، التمارين

ال ثابت التأين يعطي ماء(كو) ، ا إمكانات الهيدروجين(الرقم الهيدروجيني) انها ال الجهد الهيدروكسيليوني (pOH) هم انهم الإجراءات مهم للحسابات التي تنطوي على التوازن الكيميائي في المحاليل الحمضية والقاعدية ، وكذلك في تحديد تركيز أيونات الهيدروجين⁺ وأوه^- من الحلول المعنية.

ما هو Kw؟

المنتج الأيوني للماء ، أو Kw (this ثيعني ماء - الماء ، باللغة الإنجليزية) ، هو الثابت المستخدم لتمثيل التوازن الناتج عن التأين الذاتي للماء. حتى بمعدل ضئيل جدًا ، يتأين الماء وينتج أيونات H⁺ وأوه^-، وفقًا للمعادلة الكيميائية التالية:

توازن الماء الأيوني.

عند تحليل المعادلة ، ندرك أنه عندما يكون ملف التأين من جزيء من الماء النقي يتم إنشاء أيون H.⁺ وأيون OH^-، وهذا هو سيكون تركيز هذه الأيونات هو نفسه دائمًا. حتى عندما تكون هناك زيادة في درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى زيادة معدل التأين ، تظل التركيزات كما هي.

اقرأ أيضا:طاقة التأين

بناءً على القياسات التجريبية ، تم حساب تركيز أيونات H⁺ وأوه^- (الناتج عن التأين الذاتي للماء) عند 25 درجة مئوية وقيمة 1. 10^-7 مول / لتر. هذا هو، من إجمالي 1 مليار جزيء ماء، فقط اثنان يخضعان للتأين. هذا يدل على أن الماء النقي يحتوي على درجة منخفضة من التأين ويفسر الانخفاض الشديد

الموصلية الكهربائية من الماء النقي.

بالنظر إلى ما تم عرضه أعلاه ، يمكننا كتابة التعبير من ثابت توازن الماء:

ثابت تأين الماء (K_ث).

استخدام قيم تركيز أيون الهيدروجين⁺ وأوه^- عند 25 درجة مئوية ، يمكننا حساب قيمة K._ث:

كما ذكرنا سابقًا ، هذه القيمة ك_ث يتغير مع زيادة درجة الحرارةكما هو موضح في الجدول أدناه:

T (درجة مئوية)	كث
10	0,29. 10^-14
20	0,68. 10^-14
25	1,00. 10^-14
30	1,47. 10^-14
40	2,92. 10^-14
60	9,40. 10^-14

لمعرفة المزيد حول هذا الموضوع ، اقرأ نصنا: منتج الماء الأيوني.

ما هو الرقم الهيدروجيني و pOH؟

يحدد الرقم الهيدروجيني ، أو الكمون الأيوني للهيدروجين ، من خلال مقياس ما إذا كانت المادة حمضية أو أساسية أو محايدة.

اختصار الرقم الهيدروجيني يعني إمكانات الهيدروجين وتم إنشاؤه بواسطة عالم الكيمياء الحيوية الدنماركي سورين سورنسن، في عام 1909 ، لتسهيل العمل مع تركيزات أيون الهيدروجين [ح⁺] ، والتي يتم التعبير عنها عادة بالأرقام العشرية. لمعرفة المزيد حول هذا الموضوع ، اقرأ نصنا: ما هو الرقم الهيدروجيني؟

هذا النوع من التدوين يشير إلى محتوى أيون H⁺ موجود في الحل ويتم تعريفه بالتعبير الرياضي:

وبالمثل ، يمكننا تحديد pOH أو الكمون الهيدروكسي ، الذي يخبرنا محتوى أيون OH^- موجود في الحل. تعبيرها الرياضي هو:

في محلول مائي سيكون هناك دائمًا H أيونات⁺ وأوه^- (بسبب التأين الذي يعاني منه الماء) والذي سيتم استخدامه لتوصيف محلول في حمضي أو أساسي. كلما زاد عدد أيونات H⁺ يوجد في المحلول ، كلما كانت حمضية أكثر. وبالتالي ، فإن وجود أيونات OH^- في الحل ستجعله أكثر أساسية. إذا كان هناك توازن في كمية هذه الأيونات ، فسيتم تصنيف المحلول على أنه حيادي.

مقياس درجة الحموضة

يتم عرض مقياس الأس الهيدروجيني بقيم تتراوح من 0 إلى 14 (تم قياس القيم عند 25 درجة مئوية). انظر إلى مقياس الأس الهيدروجيني في الصورة أدناه:

انخفض الرقم الهيدروجينيمن الحل ،أكبر حموضته ، وكلما اقتربنا من نهاية المقياس ، أي أقرب إلى 14 ، كلما زاد طابعه الأساسي. على سبيل المثال ، يحتوي عصير الليمون على درجة حموضة 2 ، بينما تحتوي مواد التبييض على درجة حموضة 12.

كيفية حساب الأس الهيدروجيني و الأس الهيدروجيني

معرفة تركيز الأيونات، في وسعنا احسب القيم من الأس الهيدروجيني و الأس الهيدروجيني للحلول ، ومعرفة القيم المحتملة ، نحسب تركيز الأيونات في المحاليل. لهذا الغرض ، يتم استخدام التعبيرات التالية:

دعنا نذهب إلى الأمثلة:

مثال 1

إذا أردنا معرفة الرقم الهيدروجيني لمحلول مع [H⁺] = 0.001 مول / لتر ، فقط استخدم الصيغة المعروضة مسبقًا:

مثال 2

الآن ، لمعرفة ما هو تركيز OH^- لحل مع pOH = 5 ، فقط استبدل القيمة في الصيغة التالية:

إذا طبقنا نفس مقياس الإمكانات للتوازن الأيوني للماء ، فسنحصل على:

كما هو مذكور ، عند 25 درجة مئوية ، Kw = 10^-14. لذلك:

باستخدام هذا ، يمكننا حساب الأس الهيدروجيني لمحلول بناءً على الرقم الهيدروجيني. إذا كان لدينا محلول برقم هيدروجيني 3 ، فسيكون الرقم الهيدروجيني له 11.

تعرف أكثر: وسائط محايدة وحمضية وقاعدية

تمارين حلها

السؤال 1 (UEFS-BA) تركيز أيونات OH^–_(هنا) في محلول هيدروكسيد الأمونيوم ، عند 25 درجة مئوية ، يساوي 1.10^–3 مول / لتر. الرقم الهيدروجيني لهذا الحل هو:

أ) 0

ب) 1

ج) 3

د) 11

هـ) 13

القرار: الحرف ج. إذا كان لدينا [OH^–] = 10^–3 مول / لتر ، لذلك سيكون pOH الخاص بك يساوي 3.

نظرة:

السؤال 2 (UEA-AM) ضع في اعتبارك المعلومات التالية ، التي تم الحصول عليها من ملصق المياه المعدنية في مدينة بورتو سيجورو (BA):

نترات 1.45 مجم / لتر
درجة الحموضة عند 25 درجة مئوية 4.51

هذه المياه المعدنية

أ) حامضي وله [H⁺] –].

ب) حامضي وله [H⁺]> [أوه^–].

ج) محايد وله [H⁺] = [أوه^–].

د) أساسية ولها [H⁺]> [أوه^–].

هـ) أساسية ولها [H.⁺] –].

القرار: حرف الباء. نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني للمياه المعدنية الموضح على الملصق أقل من 7 ، يمكننا القول أنه محلول حمضي ، وبالتالي ، تركيز H أيونات⁺ أكبر من OH^-.

السؤال 3 (UEA-AM) تتمثل إحدى طرق إنتاج الهيدروجين الغازي بسرعة في المختبر في تفاعل مسحوق الزنك المعدني مع حمض الهيدروكلوريك (HCl) ، بتركيز 1.0 مول / لتر:

الزنك (ق) + 2 حمض الهيدروكلوريك (عبد القدير) _→ زنكل₂ (عبد القدير) + ح₂ (ز)

بالنظر إلى أن حمض الهيدروكلوريك مؤين بنسبة 100 ٪ وأن المحلول عند 25 درجة مئوية ، فمن الصحيح أن نذكر أن الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض الهيدروكلوريك المذكور في النص هو

1. 0
2. 1
3. 3
4. 13
5. 14

القرار:الحرف ا. يمكننا حساب الرقم الهيدروجيني للمحلول باستخدام تركيز حمض الهيدروكلوريك الموضح في النص ، نظرًا لأنه مؤين بنسبة 100٪ ، فإن تركيز [H⁺] سيكون هو نفسه ، لأنه لكل جزيء HCl مؤين ، أيون H واحد⁺ سيتم إنشاؤه. لذلك:

بقلم فيكتور فيريرا
مدرس كيمياء