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 عازل ، 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 + السجل 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) للحامض 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) للحامض أو القاعدة التي تشكل المحلول ؛
من الضروري حساب الكتلة المولية وكمية المادة الخاصة بالمشارك التي أعطيت 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
كتلة الملح المستخدمة = 24.6 جم
أولا: يجب أن نحسب الكتلة المولية (م1) 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
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-ph-uma-solucao-tampao.htm
