15.11:
تحديد الرقم الهيدروجيني (pH) لمحاليل الملح
39,462 Views
•
•
يتم تحديد الرقم الهيدروجيني لمحلول الملح بواسطة الأنيونات والكاتيونات المكونة له. تشكل الأملاح التي تحتوي على أنيونات متعادلة الأس الهيدروجيني وكاتيونات إنتاج أيونات الهيدرونيوم محلولًا برقم هيدروجيني أقل من 7. على سبيل المثال ، في نترات الأمونيوم (NH 4 NO 3 ) الحل ، NO 3 & # 8722؛ أيونات لا تتفاعل مع الماء بينما NH 4 + تنتج أيونات الهيدرونيوم الأيونات الناتجة عن المحلول الحمضي. & # 160 ؛ بالمقابل ، فإن الأملاح التي تحتوي على كاتيونات متعادلة الأس الهيدروجيني والأنيونات المنتجة لأيون الهيدروكسيد تشكل محلولًا برقم هيدروجيني أكبر من 7. على سبيل المثال ، في محلول فلوريد الصوديوم (NaF) ، يكون Na + هو الرقم الهيدروجيني -محايد لكن F – ينتج أيونات الهيدروكسيد ويشكل المحلول الأساسي. تكون معايدات حمض أو قاعدة قوية متعادلة الأس الهيدروجيني والأملاح المتكونة من مثل هذه الأعداد المضادة تشكل محلولًا محايدًا برقم هيدروجيني يساوي 7. على سبيل المثال ، في KBr ، فإن الكاتيون K + خامل وسوف لا تؤثر على الرقم الهيدروجيني. أيون البروميد هو القاعدة المترافقة لحمض قوي ، وبالتالي فهو ذو قوة أساسية لا تذكر (لا يوجد تأين قاعدي ملموس). الحل محايد
تحتوي بعض الأملاح على كاتيون حمضي وأنيون قاعدي. يتم تحديد الحموضة الكلية أو قاعدية المحلول من خلال القوة النسبية للكاتيون والأنيون ، والتي يمكن مقارنتها باستخدام K a و K ب . على سبيل المثال ، في NH 4 F ، يكون NH 4 + أيون حامضيًا و F & # 8722؛ أيون أساسي (قاعدة مقترنة للحمض الضعيف HF). مقارنة ثابتي التأين: K a لـ NH 4 + هو 5.6 & # 215؛ 10 & # 8722؛ 10 و K b لـ F & # 8722؛ هو 1.6 & # 160 ؛ & # 215 ؛ 10 & # 8722؛ 11 ، لذا فإن المحلول حامضي ، منذ K a & # 62؛ K ب .
حساب الرقم الهيدروجيني لمحلول ملح حمضي
الأنيلين هو أمين يستخدم في صناعة الأصباغ. يتم عزله على هيئة كلوريد الأنيلينيوم ، [C 6 H 5 NH 3 + ] Cl ، ملح تم تحضيره بواسطة تفاعل أنيلين القاعدة الضعيفة وحمض الهيدروكلوريك. ما هو الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.233 M من كلوريد الأنيلينيوم؟
يُشتق K a لأيون الأنيلينيوم من K b لقاعدته المترافقة ، الأنيلين:
باستخدام المعلومات المقدمة ، تم إعداد جدول ICE لهذا النظام:
| C 6 H 5 NH 3 + ( aq ) | H 3 O + ( aq ) | C 6 H 5 NH 2 ( aq ) | |
| التركيز الأولي (M) | 0.233 | ~ 0 | 0 |
| تغيير (M) | & # 8722؛ x | + x | + x |
| تركيز التوازن (M) | 0.233 & # 8722؛ x | x | x |
استبدال شروط تركيز التوازن هذه في التعبير K a الذي يعطي
بافتراض x & # 60؛ & # 60؛ 0.233 ، يتم تبسيط المعادلة وحلها لـ x: & # 160 ؛
يعرّف جدول ICE x على أنها مولارية أيون الهيدرونيوم ، وبالتالي يتم حساب الأس الهيدروجيني على أنه
التحلل المائي لـ [Al (H 2 O) 6 ] 3+
احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.10 مولار من كلوريد الألومنيوم ، والذي يذوب تمامًا ليعطي أيون الألومنيوم المائي [Al (H 2 O) 6 ] 3+ في الحل.
معادلة التفاعل و K a هي:
جدول ICE بالمعلومات المقدمة هو
| Al (H 2 O) 6 3+ (aq) | H 3 O + (aq) | Al (H 2 O) 5 (OH) 2+ (aq) | |
| التركيز الأولي (M) | 0.10 | ~ 0 | 0 |
| تغيير (M) | & # 8722؛ x | + x | + x |
| تركيز التوازن (M) | 0.10 & # 8722؛ x | x | x |
استبدال التعبيرات الخاصة بتركيزات التوازن في المعادلة من أجل عوائد ثابت التأين:
بافتراض x & # 60؛ & # 60؛ 0.10 وحل المعادلة المبسطة يعطي:
حدد جدول ICE x على أنها تساوي تركيز أيون الهيدرونيوم ، وبالتالي تم حساب الأس الهيدروجيني ليكون 2.92 ، والمحلول حمضي.
هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 14.4: Hydrolysis of Salts.