Back to chapter

16.7:

حسابات المعايرة: حمض ضعيف-قاعدة ضعيفة

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Titration Calculations: Weak Acid – Strong Base

Idiomas

COMPARTILHAR

قيمة pH عند المراحل المختلفة لمعايرة حمض أو قاعدة ضعيفين،تُحسب باستخدام طرق مختلفة خلال النقاط المختلفة لعملية المعايرة. إذا كان الحمض الضعيف أو القاعدة المُحدّد الرئيسي لقيمة pH،تُستخدم Ka أو Kb وجدول مراقبة التغير،أو تُستخدم معادلة هندرسون هاسلبالخ. إذا تواجد حمض قوي أو قاعدة بعد تفاعل التحييد،يُستخدم تركيز أيونات الهيدرونيوم أو الهيدروكسيد المتبقية لحساب قيمة pH.قيمة pH الأولية لـ50 مللتر من محلول حمض الخليك بتركيز 0.10 تساوي 2.87 وتُحسب باستخدام Ka وجدول مراقبة التغير ICE،لأن حمض الخليك هو المساهم الرئيسي. إذا جرت معايرة هذا المحلول الذي يحتوي على 0.0050 من الأسيتات مع هيدروكسيد الصوديوم بتركيز 0.10 مولار،تتفاعل أيونات الهيدروكسيد مع حمض الخليك لإنتاج الأسيتات،فينتج عن ذلك محلول منظّم. لذلك عند إضافة 10 مللتر من هيدروكسيد الصوديوم،تحتوي على 0.0010 مول من أيونات الهيدروكسيد،تتشكل 0.0010 مول من الأسيتات،وتبقى 0.0040 مول من حمض الخليك.يمكن حساب قيمة pH للمحلول المنظّم،باستبدال هذه القيم في معادلة هندرسون هاسلبالخ وتساوي 4.14. عند إضافة 25 مللتر من هيدروكسيد الصوديوم،يجري تحويل نصف مولات حمض الخليك الأولية إلى أسيتات. في هذه المرحلة تكون قيمة pH مساوية لقيمة pKa،لأن كمية أيونات حمض الخليك وأيونات الأسيتات متساوية.إضافة مزيد من هيدروكسيد الصوديوم لتصل إلى 50 مللتر،تحوّل جميع جزيئات حمض الخليك إلى أسيتات،ويتحقق الوصول إلى نقطة التكافؤ. بما أن أيونات الأسيتات قاعدية،فإن نقطة التكافؤ تقع في المنطقة القاعدية. يُحسب تركيز أيونات الأسيتات،بقسمة عدد المولات على كمية المحلول الإجمالية.تُحدد قيمة pH،باستخدام قيمة Kb لأيونات الأسيتات وجدول مراقبة التغيير ICE،لأن أيون الأسيتات هو المساهم الرئيسي في درجة pH عند نقطة التكافؤ. تُحسب قيمة Kb للأسيتات،باستخدام الصيغة:Kw تساوي Ka مضروبة في Kb وتساوي 5.6 10-¹. باستبدال قيم التركيز عند التوازن في معادلة Kb يعطي تركيز الهيدروكسيد،وتساوي 5.3 10⁻⁶ مولار.وتكون قيمة pOH وقيمة pH للمحلول 5.28 و 8.72،على التوالي. إضافة مزيد من هيدروكسيد الصوديوم إلى المحلول،تؤدي إلى خليط من أيونات الأسيتات وهيدروكسيد الصوديوم. إلّا أن التركيز النهائي لهيدروكسيد الصوديوم هو الذي يحدد قيمة pH للمحلول،لأنه قاعدة أقوى من الأسيتات.لذلك إذا أضيفت 70 مللتر من هيدروكسيد الصوديوم إلى المحلول،يمكن حساب التركيز النهائي لأيونات الهيدروكسيد بطرح العدد الإجمالي لمولات حمض الخليك،وهو 0.0050 مول من العدد الإجمالي لأيونات الهيدروكسيد وهو 0.0070،وقسمة الناتج على كمية المحلول الإجمالية،وهي 120 مللتر أو 0.12 لتر. بما أن تركيز أيونات الهيدروكسيد يساوي 0.017 مولار،تُحسب قيمة كل من pOH و PH للمحلول لتكون 1.78 و 12.22 على التوالي.

16.7:

حسابات المعايرة: حمض ضعيف-قاعدة ضعيفة

حساب الرقم الهيدروجيني لحلول المعايرة: حمض ضعيف/قاعدة قوية

لمعايرة 25.00 مل من 0.100 مول CH3CO2H، يمكن تمثيل التفاعل على النحو التالي:

Eq1

يمكن حساب الرقم الهيدروجيني لمحلول المعايرة بعد إضافة الأحجام المختلفة من معاير NaOH على النحو التالي:

(أ) يتم حساب الأس الهيدروجيني الأولي لمحلول حمض الأسيتيك في نهج ICE المعتاد:

Eq2

(ب) يعتبر كل من الحمض والمعاير أحادي الخلية والعينة ومحاليل المعايرة مركزة بشكل متساوٍ؛ وبالتالي، يمثل هذا الحجم من المعاير نقطة التكافؤ. على عكس مثال الحمض القوي، يحتوي خليط التفاعل في هذه الحالة على قاعدة مترافقة ضعيفة (أيون الأسيتات). يتم حساب الرقم الهيدروجيني للمحلول مع الأخذ في الاعتبار التأين الأساسي للأسيتات ، والذي يوجد بتركيز

Eq3

يتم تمثيل التأين الأساسي للأسيتات بالمعادلة

Eq4

بافتراض x << 0.0500، يمكن حساب الأس الهيدروجيني من خلال نهج ICE المعتاد:

Eq5

لاحظ أن الرقم الهيدروجيني عند نقطة التكافؤ لهذه المعايرة أكبر بكثير من 7، كما هو متوقع عند معايرة حمض ضعيف بقاعدة قوية.

(ج) حجم المعاير = 12.50 مل. يمثل هذا الحجم نصف كمية القياس المتكافئ للمعايرة، وبالتالي تم تحييد نصف حمض الأسيتيك لإنتاج كمية مكافئة من أيون الأسيتات. وبالتالي، فإن تراكيز تلك الأزواج المتقارنة من حمض-قاعدة متساوية. من الأساليب الملائمة لحساب الرقم الهيدروجيني استخدام معادلة هندرسون-هاسلبالخ:

Eq6

(pH = pKa عند نقطة نصف التكافؤ في معايرة حمض ضعيف)

(د) حجم المعاير = 37.50 مل. يمثل هذا الحجم فائضاً في القياس المتكافئ للمعايرة، ومحلول تفاعل يحتوي على منتج المعايرة، وأيون الأسيتات، والمعايرة القوية الزائدة. في مثل هذه المحاليل، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني للمحلول بشكل أساسي من خلال المقدار الزائد من القاعدة القوية:

Eq7

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 14.7: Acid-base Titrations.