كيفية حساب الرقم الهيدروجيني لحمض قوي

إذا كنت تريد أن تصبح ناجحًا في الكيمياء ، فأنت بحاجة إلى فهم الأحماض والقواعد. يجب ألا تفهم ماهية هذه المركبات وكيف تتصرف في المحلول فحسب ، بل يجب أن تكون قادرًا أيضًا على الأداء حسابات بسيطة لدرجة الحموضة وإدراك سبب تبسيط سلوك الأحماض القوية للحسابات التي تنطوي عليها مواد.

بادئ ذي بدء ، يجب أن تعرف أنه في الكيمياء ، تركيز غالبًا ما يتم التعبير عنها في عدد المولات لكل وحدة حجم ، وعادةً ما يتم التعبير عنها باللتر (مول / لتر) بدلاً من وحدات الكتلة لكل لتر. يمكن تحديد عدد الجرامات في 1 مول من مادة ما من الكتل المولية أو الأوزان الجزيئية للذرات المكونة لها ، والمتاحة في الجدول الدوري للعناصر.

• عادةً ما تتم كتابة الكمية مول / لتر كرمز مفرد M.

الحمض مركب يتبرع ببروتون في محلول مائي. يتم تمثيل هذا البروتون أحيانًا في المعادلات كبروتون قائم بذاته (H⁺) أو كأيون الهيدرونيوم (بروتون بالإضافة إلى الماء: H₃ا⁺). المكون الآخر للحمض المذاب يسمى القاعدة المترافقة. الصيغة العامة لتفكك الحمض هي HA → H⁺ + أ^–، اين ا^– هي القاعدة المرافقة.

من ناحية أخرى ، تعمل القواعد كعوامل مزدوجة للأحماض: فهي تقبل البروتونات بسهولة ، وهو ما يعادل التبرع بأيونات الهيدروكسيد (OH

الرقم الهيدروجيني ، أو "قوة الهيدروجين" ، هو قيمة بشكل عام (ولكن ليس رياضيًا) مقيدة بالنطاق العددي من 0 إلى 14.0. المحاليل الحمضية لها درجة حموضة منخفضة ، والمحاليل المحايدة (مثل الماء النقي) لها درجة حموضة 7 ، والمحاليل الأساسية لها درجة حموضة أعلى القيم.

رياضياً ، الرقم الهيدروجيني هو فقط سالب اللوغاريتم للقاعدة 10 لتركيز H⁺ (أو H.₃ا⁺) الأيونات: الرقم الهيدروجيني = –log₁₀[ح +]. طالما أن لديك آلة حاسبة وكنت حريصًا على قوى العدد 10 ، فإن هذه الحسابات واضحة ومباشرة.

الحمض القوي هو الذي يتخلى عن البروتونات بسهولة ، ويفعل ذلك حتى عندما يكون الأس الهيدروجيني المحيط منخفضًا ، مما يعني أن هناك بالفعل الكثير من البروتونات تطفو حولها. لا تتخلى الأحماض الضعيفة عن بروتوناتها بهذه السهولة ، وتصبح منفصلة إلى حد ذي مغزى فقط عندما يكون الرقم الهيدروجيني أقرب إلى متعادل. وبالمثل ، فإن القواعد القوية تتخلى عن أيونات الهيدروكسيد بسهولة حتى في المحاليل عالية الأس الهيدروجيني.

يمكن تعيين قيمة لقوة الحمض والقواعد: pK_أ، أو ال ثابت التفكك الحمضي، وهي قيمة الرقم الهيدروجيني التي تبرع عندها نصف الحمض بالبروتونات بينما يظل النصف الآخر في حالة الاتحاد. (القواعد ، لقد خمنت ذلك ، pK_ب القيم.) وبالتالي فإن الأحماض القوية يكون لها pK أقل_أ القيم.

حمض الهيدروكلوريك ، أو حمض الهيدروكلوريك ، هو حمض قوي معروف وشائع. تشمل استخدامات حمض الهيدروكلوريك تخزين الكليات ومختبرات الكيمياء بالمدارس الثانوية حول العالم بالإضافة إلى مجموعة من التطبيقات الصناعية والتصنيعية.

مثال: احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.100 مولار من حمض الهيدروكلوريك.

نظرًا لأن حمض الهيدروكلوريك حمض قوي ، فإنه يتأين تمامًا ، ويمكن العثور على الرقم الهيدروجيني لـ HCl في المحلول من تركيز (مولارية) أيونات H + ، بتعريف يساوي 0.100 م. (القاعدة المترافقة للحمض ، وهي أيون الكلوريد Cl^–، سيكون له أيضًا تركيز 0.100 م.)

وبالتالي فإن الرقم الهيدروجيني هو –log (0.100) = 1.000.

من الواضح أن قيم المولارية الأعلى ستؤدي إلى انخفاض قيم الأس الهيدروجيني والعكس بالعكس لـ HCl (أو أي حمض).

إذا كنت لا ترغب في سحب آلة حاسبة وتريد معرفة المزيد عن السلوك الكيميائي لبعض الأحماض القوية ، فراجع الصفحة في الموارد.