الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي

الأسس و الأحماض
التوازن الكيميائي

تبادل البروتونات في المحاليل عامل ديناميكي فجزيئات من حمض الخل يمكنها التخلي عن بروتونات لجزيئات الماء و فق التفاعل التالي:

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.2

و في نفس الوقت إن شوارد الخلات تضم شوارد الهيدرونيوم لتعطي حمض الخل من جديد

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.3

يتطور التفاعل الكيميائي في الاتجاهين (1) و(2) لينتهي إلى توازن كيميائي

حيث سرعة التفاعل (1) تساوي سرعة التفاعل الثاني (2) و نعبر في هذه الحالة بالمعادلة الكيميائية

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.4

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.4

و بنفس الطريقة لمحلول مائي أساسي

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.6

أي إذا أخذنا محلول مائي أساسي مثل NaOH في أنبوب اختبار و أضفنا إليه كمية من NH4Cl يحدث التفاعل وفق المعادلة الكيميائية التالية:

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.7

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.7

يسخن
أنبوب الاختبار بلطف حتى يطرد غاز النشادر المتشكل NH3 و منه نقرب إلى
فوهة الأنبوب قضيب مبلل بمحلول حمض كلور الهيدروجين فيتشكل ضباب أبيض من
NH4Cl ، وكذلك عند تقريب ورق الـ pH المبللة بالماء من فوهة الأنبوب يتغير
لونها إلى لون الأزرق دلالة على تشكل مادة أساسية كما في التجربة شكل ( الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Cool

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image002

شكل ( 8 ) أساسية NH 3

إن
غاز النشادر محلول مائي أساسي ، و لكن ذرة الآزوت في جزيء النشادر هي من
شكل أمين بحيث لها زوج إلكترون حر التي يمكنها أن تكسب شاردة الهيدروجين
مما جعلها تمتاز بخاصية الأساس بحيث استبدال الهيدروجينات المرتبطة بذرة
الآزوت ينتج NH3 غاز النشادر أي أن هناك أحماض و أسس أمينية

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image004

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image004

إن تعدد الأحماض تتعدد الأسس المرافقة ، و أن تعدد الأسس تتعدد الأحماض المرافقة

فأسس برونستد لها أحماض مرافقة وأن كل أحماض برونستد لها أسس مرافقة كما في الجدول (1)

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image006

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image006

جدول (1)

الأسس و الأحماض المرافقة

إن توازن برونستد من الشكل

فبذلك يكون ثابت التوازن Kc

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image008

و هكذا نجد أن جزيئات و شوارد يمكن أن تكون أحماضا أو أسسا لبر ونستد، ففي التفاعلين

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.9

نجد
أن شاردة الخلاتCH3 COO- يسلك سلوك أساس فهي أساس برونستد لأنها يمكنها
أن تستقبل بروتونا، و من هذا يمكن أن تقول أن في محلول ما يمكن أن تكون
هناك شوارد على شكل أحماض في المحلول كما يمكن أن تكون هناك شوارد على شكل
أسس في المحلول مثل شاردة الأمونيوم ( NH4+ ) الذي يمكنه أن يحرر بروتونا

و منه يمكن أن نقول للشوارد السالبة أو الموجبة خاصية الحموضة أو أساسية فهذه االشوارد هي أحماض أو أسس برونستد في المحلول

لنضع
كاشف معين في محاليل هذه الشوارد الموجودة في أنابيب الاختبار ( كل شاردة
في أنبوب ) مثل (CH3 COO- ، CO3-2، NO3- ، NH4+ ، 2 SO4- ،
Cu+2 ، MnO4- ، H2PO4- ) فنجد أن كل شاردة و لونها الخاص كما
تبينه الصورة ( 3 )

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image010

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image010

اختلاف لون الكاشف في المحاليل المائية التي تحوي شوارد مختلفة
صورة ( 3 )

مثال

الشوارد
الموجبة و السالبة يمكن أن تكون أحماض أو أسس في محاليل مائية حسب مفهوم
برونستد كما تبينه الكواشف الملونة في الأنابيب المحتواة على الشوارد
الصورة رقم 4

NH4+ ، CH3COO- ، CO3-2 ، PO4-3 من اليسار إلى اليمين

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image012

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image012

صورة رقم ( 4 ) اختلاف لون الكاشف في شوارد معينة

الماء يسلك سلوك حمض و أساس حسب نظرية برونستد يكون

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.10

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image014

وثابت الجداء الشاردي للماء يكون

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image016

و
في الحسابات و المناقشة في المعادلات المطبقة للأحماض و الأسس نطبق و نعبر
عن القيم Ke بتابع لوغاريتمي. ونستعمل الكمية ( pke ) و التي تعين من :

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image018

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image018

و باعتبار أن تركيز الماء يبقى ثابتا فإن من العلاقة السابقة نتوصل إلى ثابت جديد Ka يسمى ثابت الحموضة حيث : [H2O ] ×Ka = Kc

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image020

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image020

في حالة وجود حمض الخل في الماء يكون ثابت الحموضة كالتالي:

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.11

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image022

و يمكن حساب pKa من العلاقة

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image024

و
كذلك من مفهوم برونستد - لوري تقاس قوة الحمض بمقدار فقدانه للبروتون H+
بينما الأساس تقاس قوتها بمقدار ميلها لكسب البروتون H+ ، و لكن هناك فرق
في كتابة المعادلة الكيميائية و دراستها في حالة الحمض القوي و الحمض
الضعيف كما هو موضح في المعادلتين الكيميائيتين التاليتين :

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image026

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image026

من
المعادلة الكيميائية رقم (1 ) نجد أن هناك حمض قوي الذي يتشرد تقريبا كليا
أي لا توجد حالة توازن لذلك في المعادلة الكيميائية . يكتب سهم واحد و في
اتجاه واحد الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.1

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.1

و كون الحمض HCl حمض قوي فإن أساسه المرافقة Cl- أساس ضعيف

بينما
في المعادلة الكيميائية رقم (2 ) هناك حمض ضعيف أي لا يتشرد تشردا كاملا
بل جزئيا هناك حالة توازن و تكتب المعادلة الكيميائية بسهمين الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.7

، و من قيمة Ka يمكن تعيين قوة هذا الحمض الضعيف ضمن الأحماض الضعيفة الأخرى

أما ثابت توازن الأساس الضعيف تعالج بطريقة مماثلة للأحماض الضعيفة

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.10

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image028

و
لا تظهر عبارة ( H2 O ) في العلاقة السابقة لأنها مقدار يعتبر ثابتا ، و
كما أشرنا في الأحماض الضعيفة عن كتابة التفاعل الكيميائي ، كذلك يكون
كتابة التفاعل الكيميائي في حالة

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image030

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image030

من المعادلة الكيميائية ( 1 ) نجد أن NaOH تتشرد كليا فبذلك لا يوجد ثابت التأين كما أن المعادلة الكيميائية تكتب بسهم واحد الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.1

بينما في المعادلة الكيميائية ( 2 ) فهي أساس ضعيف لذلك فإن التشرد يكون جزئيا وبذلك نكتب المعادلة الكيميائية بسهمين الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.7

و يمكن أن نجد قوة الأساس الضعيف وفق العلاقة Kb أو Pkb بحيث

pkb = - lg Kb

و إذا أخذنا الجداء ( ka × kb ) نجد ما يلي :

Ke = [ OH- ] [H3 O+ ] = ka . kb

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image032

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Image032

اختبر نفسك :

حدد الأحماض و الأسس في التفاعلات الكيميائية التالية :

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.4

الحل :

أ) التفاعل ( أ ) ننتبه إلى :

الأسس و الأحماض التوازن الكيميائي Page5.12

ـ الأحماض أو الأسس المعروفة نجد C H3COOH(حمض1) يمثل حمضا

ـ نعلم أن C H3COOH كونه حمضا فهو يفقد بروتونا معطيا أساسا مرافقا و في
هذه الحالة الأساس المرافق هو CH3 COO- ( أساس 1 ) و الذي بدوره يستقبل
بروتونا

ـ و منه CH3 COO- ( أساس 1 ) لأنه بدوره يمكن أن يستقبل بروتونا

ـ نعلم أن H2 O مذبذب أي يمكنه أن يكون حمضا أو أساسا، و لكن في هذه يتفاعل مع الحمض C H3COOH إذن H2 O هو أساس ( 2 )

ـ نعلم أن شاردة الهيدرونيوم هي حمض أي H3O+ حمض 2

ومنه الحل للسؤال (أ)

الحمضين هما C H3COOH و H3O+

الأساسين هما H2 Oو CH3 COO-

الجواب على السؤالين ( ب ) و ( ج )

ب) الحمضين هما (H2 O ) و ( NH4 + ) و الأساسين هما ( NH3) و (OH-)

ج ) الحمضين ( H3O+) و (H2S O4 ) و الأساسين (HSO4- ) و ( H2O )

» الأحماض و القواعد
» التوازن الغذائي
» العنصر الكيميائي-توزيع الإلكترونات
» التوازن في الاقتصاد الكلي عند كينز
» تعرف على التركيب الكيميائي