الوحدة 4 تطور حالة جملة كيميائية خلال تحول كيميائي نحو حالة التوازن
المحاليل المائية الممددة pH
1. التركيز المولي
B المذاب ) في جسم مذيب ) A نحصل على محلول بإذابة جسم ·
في حالة المحلول المائي المذيب هو الماء ·
الفرد الكيميائي جزيئ او شاردة : A
mol.L- التركيز المولي ألحجمي يقاس ب 1 : [A]
mol كمية المادة للمذاب بال : nA
L حجم المحلول يقاس باللتر : V
2. الحمض و اساس حسب برونستد
H+ الحمض هو كل فرد كيميائي قادر على التخلي عن بروتون ·
H+ الأساس هو كل فرد كيميائي قادر على تثبيت بروتون ·
Acide = Base + H+ : المعادلة النصفية الموافقة هي من الشكل
المعادلة حمض أساس تكون من الشكل :
Acide1 + Base2 ® Base1 + Acide2
Acide/Base إن الحمض و الأساس يتوافقان ويشكلان الثنائية
Acide1/Base1 Acide2/Base2
المحلول المائي الممدد pH.3
و التركيز المولي مرتبطان بالعلاقة : PH ال ·
pH = - Log [H3O+ [H3O+]=10-pH [ و منه
المحاليل المعتدلة
pH 14 المحاليل الأساسية المحاليل الحمصية 0
<10-7 mol.L-1 > 10 -7 mol.L-1 [H3O + ]
يكون مرتفعاً [H3O+] ضعيفاً فإن pH إدا كان ال
pH قياس ال ·
متر وذلك بالقراءة pH، بدقة نستعمل ال pH لقياس ال
عليه pH المباشرة لقيمة ال
pH بالستعمال ورق ال
1
nA
V
[A] =
الصفحة 2
ا و
ات ا
ة ا "#$ ا "%& :
ا ي ذ : ا
الوحدة 4 تطور حالة جملة كيميائية خلال تحول كيميائي نحو حالة التوازن
@ @ðÕïjm@ßbrà
1 من الماء L الغازي في (HCl) نذيب كلور الهيدروجين
1. ما هو التفاعل الحادث ؟ أكتب معادلته.
حدد التركيز المولي ، H3O+ من شوارد ns=4,3 x 10-4 mol من المحلول المتحصل عليه تحتوي Vs= 100 mL 2. إن حجماً
هذا المحلول. pH و أحسب H3O+ للمحلول بشوا رد
1 من الماء L 3. أحسب كمية المادة لجزيئات كلور الهيدروجين في المحلول و استنتج حجم الغاز المذاب في
25 °C في Vm= 24 mol.L- يعطى : الحجم المولي 1
تصحيح بالتعاليق :
( H2O + H+ = H3O+ ) و أخرى كأساس ( H2O = HO- + H+) 1. توجيهات : الماء متذبذب ، يتصرفا مرةً كحمض
قابل للتخلي عن بروتون عند الانحلال حسب المعادلة النصفية حمض-أساس التالية : HCl الجزيء
HCl = Cl- + H+
الماء في هذه الحالة سيتصرف كأساس . وبالتالي الانحلال هو تفاعل حمض-أساس بين الحمض من الثنائية
HCl(aq)/Cl-و معادلة التفاعل تكتب كالتالي : H3O+/H2O و الأساس من الثنائية (aq)
HCl(aq) + H2O ® Cl-(aq) + H3O+
pH باللتر قبل تطبيق علاقة التركيز المولي للفرد الكيميائي بدلالة ال Vs 2. نصائح : يعبر عن الحجم
بالآلة الحاسبة و النتيجة تكون أقل من 7 لأن المحلول الناتج هو حمض كلور الماء Log باستعمال الدالة pH نحسب ال
Vs = 10-1 L , ns = 4,3 x 10-3 mol.L- بالعلاقة 1 H3O+ نحسب تركيز شوارد
[H3O +] = 4,3 x 10-4 mol.L-1 إذن
pH = -log([H3O +]) = -log (4,3 x 10-4) = -(-2,4) ⇒ pH= 2,4
1 من هذا الغاز mol هو الحجم الذي يشغله Vm 3. توجيهات : الحجم المولي لغاز
الحجم المولي لا يتعلق بطبيعة الغاز بل بالشروط درجة الحرارة والضغط الجوي
المختفية. HCl المتشكلة تساوي كمية المادة لجزيئات H3O+ حسب التفاعل ، كمية المادة لجزيئات
n و ليكن HCl أي لجزيئات H3O+ نحسب كمية المادة لجزيئات
n = [H3O +] x V = 4,3 x 10-3 x 1 = 4,3 x 10-3 mol
هو الحجم المولي فإن : Vm وبما أن n = من غاز يحتوي كمية مادة V حجم
V = n x Vm = 4,3 x 10 -3 x 24 V = 0,10 L 100 cm3
Ns
vS
[H3O+] =
4,3 . 10-4
10-1
[H3O+] =
Vm
V
الصفحة 3
ا و
ات ا
ة ا "#$ ا "%& :
ا ي ذ : ا
الوحدة 4 تطور حالة جملة كيميائية خلال تحول كيميائي نحو حالة التوازن
هل التفاعل دائماً تام ؟
1. التحول الكيميائي المتوقع :
و في الحالة النهائية pHi يقاس في الحالة الإبتدائية pH أثناء التحول . ال pH إن متابعة التفاعل تتم بقياس ال ·
pHf
هي : Acide/Base التفاعل الكيميائي الموافق هو تفاعل حمص-أساس ، لتمديد حمض بالماء الثنائيات
H3O+ AH/A- , /H2O
AH + H2O ® A- + H3O+ : معادلة التفاعل هي ·
: c 2. متابعة التفاعل بدلالة التقدم
في الحالة الإبتدائية : ·
c تتشكل نختار Base مول من 1 c خلال التحول ، Acide هو عدد مولات 1 n ، نحسب كمية المادة لكل متفاعل
ci = كتقدم للتفاعل ، في الحالة الإبتدائية 0
هو متفاعل محد. AH في محلول مائي الماء موجود بوفرة (بزيادة) إذن المتفاعل الثاني
في الحالة النهائية : ·
هو كمية المادة للأساس المشكل خلال التحول الكيميائي. cf التقدم النهائي
AH + H2O ® A- + H3O+ المعادلة
كمية المادة بالمول التقدم حالة الجملة
الإبتدائية ci = 0 n 0 بوفرة 0
أثناء التحول c n - c بوفرة c c
cc f النهائية cf n - cf بوفرة f
3. الخلاصة : هل التحول تام ؟
عند النفاذ التام للمتفاعل المحد إذن : c هو قيمة cmax التقدم ألأعظمي هو
cf = cmax ⇒ n - cmax = 0 ⇒ cmax = n
pHmax الأعظمي وليكن pH نحسب ال
[H3O+]max = = ⇒ pHmax = - Log ([H3O+ ]max)
و التحول تام ويسمى الحمض حمضاً قوياً pHf = pHmax فإن cf = cmax - إذا كان
جزيئات الحمض لم تتفاعل كلياً ، المتفاعلات و النواتج متواجدة معاً في الحالة pHf < pHmax فإن cf < cmax - إذا كان
النهائية و التحول ليس تاماً ويسمى الحمض حمضاً ضعيفاً.
2
cmax
V
n
V
الصفحة 4
ا و
ات ا
ة ا "#$ ا "%& :
ا ي ذ : ا
الوحدة 4 تطور حالة جملة كيميائية خلال تحول كيميائي نحو حالة التوازن
@ @ðÕïjm@ßbrà
7,0 و كان = pH 100 من الماء المعدني ذي ال mL في CH3COOH 0,60 من حمض الإيتانويك الخالص g نسكب
pHf = للمحلول الناتج 3,1
وأكتب معادلته . pH 1. بين ان التفاعل الحادث هو تفاعل حمض-أساس بمقارنة قيم ال
كتقدم و حدد المتفاعل المحد . c 2. أحسب كمية المادة للمتفاعلات و النواتج الابتدائية مع اختيار
3. أعد نفس الحساب السابق في الحالة النهائية ، وأحسب التقدم الأعظمي ، هل التفاعل تام ؟
MC = 12 gmol-1 , MH = 1 gmol-1 , MO = 16 gmol- يعطى : 1
تصحيح بالتعاليق :
[H3O+] يدل عل ارتفاع pH 1. توجيهات : إن نقص ال
زاد و بالتالي هناك H3O+ للماء المعدني إذن تركيز بشوارد pHi المقاس يساوي 3,1 وهو أقل من pHf ، في الحالة النهائية
و التي قدمت من حمض الإيتانويك إدن هو تفاعل حمض - H+ و منه فإن الماء قد ثبت بروتونات H3O+ تشكل لشوارد
أساس و معادلته :
CH3COOH(aq) + H2O ® CH3COO-(aq) + H3O+
هي كمية المادة الابتدائية nA ) A لكل متفاعل KA = 2. توجيهات : لتحديد المتفاعل المحد نحسب النسبة
( A هو المعامل السطوكيو متري للمتفاعل a ، A للمتفاعل
في الحالة الإبتدائية : نحسب الكتلة المولية ثم كمية المادة لكل متفاعل .
M CH3COOH = 60 gmol-1 , n CH3COOH = = 0,01 mol
M H2O = 18 gmol-1 , nH2O= = 5,56 mol
كتقدم للتفاعل. c من الحمض تختفي ، نختار c mol : أثناء التحول
كمية المادة للماء موجودة بوفرة بالنسبة لكمية المادة للحمض إذن الحمض هو المتفاعل المحد.
3. توجيهات : بناء جدول التقدم
[H3O+]f = 10-3,1 = 7,9 x 10-4 mol.L- إذن 1 pHi = 3,1
n H3O+ = [H3O+] x V = 7,9 x 10-4 x 0,100 = 7,9 x 10-5 mol
المشكلة إذن التقدم النهائي H3O+ كمية المادة لجزيئات حمض الإيتانويك المختفي تساوي كمية المادة لشوارد
cf = 7,9 x 10-5 ، mol
ندون القيم في الجدول
nA
a
0,6
60
100
18
الصفحة 5
ا و
ات ا
ة ا "#$ ا "%& :
ا ي ذ : ا
الوحدة 4 تطور حالة جملة كيميائية خلال تحول كيميائي نحو حالة التوازن
CH3COOH(aq) + H2O ® CH3COO -(aq) + H3O+ المعادلة
كمية المادة بالمول التقدم حالة الجملة
الإبتدائية ci = 0 0 بوفرة 0,010 0
أثناء التحول c - 0,010 c بوفرة c c
cc f cf = 7,9 x 10 0,010 - cf بوفرة f -5 النهائية
إذا انحلت كل جزيئات حمض الإيتانويك فإن التقدم النهائي يصبح أعظمي ومنه :
0 ,01 - c max = 0 ⇒ cmax = 0,01
cf < cmax إذن
في الحالة النهائية :
لم تتفاعل كل جزيئات الحمض ومنه المتفاعلات و النواتج متواجدان معاً و التفاعل ليس تاماً.
الصفحة 6
ا و
ات ا
ة ا "#$ ا "%& :
ا ي ذ : ا
الوحدة 4 تطور حالة جملة كيميائية خلال تحول كيميائي نحو حالة التوازن
مبادئ في التوازن الكيميائي
1. تعريف :
التحول حمص-أساس : ·
AH + H2O ® A- + H3O+
ليس تاماً عندما يمكن للمتفاعلات و النواتج أن تتفاعل في الإتجاه المعاكس كالتالي :
A - + H3O+ ® AH + H2O
ونسمي حالة التوازن الكيميائي ، الحالة النهائية المميزة بثوابت فيزيائية وكيميائية، التي يتواجد فيها
المتفاعلات مع النواتج.
2. نسبة التقدم النهائي للتفاعل :
لتمييز تفاعل غير تام نحسب نسبة التقدم النهائي ·
فإن التفاعل غير تام. t إذا كان 1 > t =
3. الكتابة الرمزية لمعادلة توازن كيميائي :
A = AH + H2O · - + H3O+
إن الترميز الجديد يستعمل رمز المساواة (=) الذي يبين حصيلة المادة و الشحن ولا يبين الجهة الذي يحدث وفقها
التحول .
4. التفسير ألمجهري :
حالة التوازن ديناميكية : التفاعلان المتعاكسان متواصلان في نفس الوقت و بنفس السرعة . عدد التصادمات ·
الفعالة بين الأفراد الكيميائية للمتفاعلات يعوض عدد التصادمات الفعالة بين الأفراد الكيميائية للنواتج. في
المحلول المائي عدد التصادمات الفعالة متعلق بدرجة الحرارة.
3
cmax
cf
الصفحة 7
ا و
ات ا
ة ا "#$ ا "%& :
ا ي ذ : ا
الوحدة 4 تطور حالة جملة كيميائية خلال تحول كيميائي نحو حالة التوازن
@ @ðÕïjm@ßbrà
من محلول حمض كلور V=100 mL إلى حجم (CH3COONa) 0,2 من إيتانوات الصوديوم الصلب g نصيف
. pHf = النهائي ) 4,8 ) pH وبعد الرج نقيس ال pHi = الإبتدائي ) 2,0 ) pH الهيدروجين ذي ال
1. أكتب معادلة التفاعل حمض-أساس الحادث
حدد المتفاعل المحد و أحسب التقدم النهائي و الأعظمي. ، H3O+ هو كمية المادة لشوارد c 2. ليكن التقدم
3. أحسب نسبة التقدم للتفاعل ، وبين أن التحول ليس تاماً و اكتب المعادلة النهائية للتفاعل
نفرض أن حجم المحلول لا يتغير أثناء الانحلال .
تصحيح بالتعاليق :
1. توجيهات : شوارد المركب الشاردي الصلب تختفي كلياً عند الإنحلال في الماء بسبب الخاصية القطبية للماء.
قد اختفت ، إن شوارد H3O+ محلول كلور الهيدروجين يرتفع إلى 4,8 عند إضافة إيتانوات الصوديوم إذن شوارد pH
حسب المعادلة : CH3COOH لإعطاء جزيئات حمض الإيتانويك H3O+ قد تبتت شوارد CH3COO-(aq) الإيتانوات
CH3COO-(aq) + H3O+ ® CH3COOH(aq) + H2O
2. توجيهات : لتحديد المتفاعل المحد يجب تحديد كمية المادة للمتفاعلات في الحالة الإبتدائية.
mol.L- هو كمية المادة لشوارد 1 c ليكن التقدم
H3O+ في الحالة الإبتدائية : نحسب تركيز محلول حمض كلور الهيدروجين بشوارد
[H3O +]i = 10-pHi
= 10-2 mol.L-1
كمية المادة للمتفاعلات :
n H3O+ = [H3O+]i x V = 10-2 x 0,100 = 10-3 mol
n CH3COONa= = = 2 x 10-3 mol
H3O+ لأن كمية المادة لإيتانوات الصوديوم متواجدة بوفرة مقارنة مع كمية المادة لشوارد H3O+ المتفاعل المحد هو
و الذي يمكن من تحديد التقدم H3O+ النهائي يسمح بحساب التركيز النهائي بشوارد pH في الحالة النهائية : ال
cf النهائي
[H3O+]f = 10-pHf
= 10-4,8 = 1,6 x 10-3 mol ⇒ cf = n H3O+ = 1,6 x 10-5 x 0,1 = 1,6 x 10-6 mol
التقدم يكون أعظمياً إذا اختفت جزيئات الإيتانوات كلياً.
10 -3 - cmax = 0 ⇒ cmax = 10-3 mol
فإن المتفاعلات و النواتج متواجدة معاً في حالة توازن كيميائي. cf < 3. توجيهات : إذا كان التقدم النهائي 1
نسبة التقدم النهائي هي :
t = = = 1,6 x 10 ⇒ t < 1 -3
التحول ليس تاماً إذن هتاك تفاعلان متعاكسان في الجهة و الحالة النهائية هي حالة توازن كيميائي و معادلته
تكتب :
CH3COOH(aq) + H2O = CH3COO-(aq) + H3O+