حلول أسئلة الصف السادس الإعدادي

حل اسئلة رياضيات - علوم - عربي وجميع الكتب والمواد الأخرى

الدرس: 3-3 الإلكتروليتات

3-3 تفكك الالكتروليتات الضعيفة

الحامض حسب نظرية برونشتد - لوري:

المادة التي لها القابلية على فقدان بروتون وتكوين القاعدة القرينة.

قاعدة قرينة + بروتون حامض.

وحوامض برونشتد إما أن تكون متعادلة مثل: HNO3, HCl, CH3COOH أو أيون أيونات موجبة مثل: NH4+,C6H5NH3+ أو أيونات سالبة مثل: HSO4,H2PO4.

القاعدة حسب نظرية برونشتد:

هي المادة التي لها القابلية على اكتساب البروتون لتكوين الحامض القرين وقواعد برونشتد إما أن تكون جزيئة متعادلة مثل C6H5NH2 أو NH3 أو تكون أيونات سالبة مثل: CH3COO,OH,CN إلخ وقد تكون موجبةFeH2O(OH)2+.

تعيين القرائن:

لكل حامض برونشتد قاعدة قرينة تخالفه في القوة ولكل قاعدة برونشتد حامض قرين يخالفها في القوة.

NH3+HCl           NH4+  +   Clقاعدة    حامض         قرين حامض    قرينة قاعدة 

الحامض القرين: هو المادة الناتجة بعد اكتساب بروتون من قبل قاعدة برونشتد.

حامض قرينH++ قاعدة برونشتد

القرينة: هي المادة الناتجة بعد فقدان البروتون من قبل حامض برونشتد.

قرينةH++ حامض برونشتد.

تعتمد قوة الحامض حسب نظرية برونشتد – لوري ........................

على مدى قدرة الحامض على فقدان البروتون وعلى الوسط الذي يحتوي هذا الصنف .

تعتمد قوة القاعدة حسب نظرية برونشتد – لوري ........................

على مدى قابلية القاعدة على اكتساب البروتون و على الوسط الذي يحتوي هذا الصنف.

عين حامض وقاعدة برونشتد وقرائنها في التفاعل؟

CN+H2O      HCN     +     OHقاعدة    حامض         قرين حامض    قرينة قاعدة 

عين مع التسمية صيغ القواعد القرينة للحوامض التالية: (HCl, HCOOH, H2CrO4

CrO4: ايون الكرومات.

HCOO: ايون الفورمات.

Cl: ايون الكلوريد.

الحوامض الضعيفة:

إن عملية التفكك (التأين) لحامض ضعيف في الوسط المائي تخضع إلى حالة اتزان بين الجزيئات غير المتفككة وبين الأيونات الناتجة من التفكك وعليه يمكن التعبير عنها بواسطة ثابت الاتزان وثابت الاتزان هنا يمثل ثابت تأين (تفكك) الحامض الضعيف Ka وعلى ضوء كتابة معادلة التفكك يمكن كتابة علاقة ثابت التفكك للحامض الضعيف.

HA+H2OH3O++A

Keq=H+A[HA]H2O

ولكن: Keq [ H2O] = Ka وحيث إن Ka: تمثل ثابت تفكك الحامض الضعيف.

Ka=H+A [ HA] 

H+: تمثل تراكيز المتأين من الحامض الضعيف.

[HA]: يمثل التركيز الابتدائي.

ملاحظات:

  1. إن العلاقة أعلاه تنطبق فقط على الحوامض الضعيفة دون الحوامض القوية لأن الحوامض القوية تامة التأين وبذلك لا يكون هناك اتزان بين جزيئاتها غير المتفككة وأيونات الحامض القوي.
  2. تعتبر قيم ثوابت تفكك الحوامض الضعيفة مقياساً لقوة الحوامض لأنه كلما كانت القيمة كبيرة كلما كان مقدار تفككه كبيراً أي تحرره للبروتونات كبيراً وبالتالي ازدياد حموضته.
  3. من علاقة ثابت التفكك يمكن إيجاد تركيز أيون الهيدروجين في محلول الحامض الضعيف المائي وذلك من معرفة تركيز الحامض الضعيف وثابت التفكك.

كيفية حل المسائل المتعلقة بالحوامض الضعيفة:

  1. أكتب معادلة تفكك الحامض الضعيف بعد أن شخصت (إن المحلول يحتوي على حامض ضعيف فقط).
  2. أكتب المخطط كما مر في الاتزان الكيميائي حيث X تمثل المتأين من الحامض الضعيف وأهمل كتابة مرحلة التغير في التراكيز.
  3. المتبقي من تركيز الإلكتروليت الضعيف عند التوازن الأيوني = التركيز الأصلي – تركيز المتأين منها.
  4. أهمل قيمة تركيز المتأين المطروحة من التركيز الأصلي في حالة اذا كانت النسبة المئوية للتأين أقل من 5% أو إذا كانت قيمة ثابت التفكك أكبر من 104 فما فوق وخلافه يستخدم الدستور لحل المعادلة، (لكن سنتجنب استخدام الدستور في حل المسائل).

يمكن استخدام العلاقات الآتية في إيجاد المطلوب:

أولاً: علاقة ثابت تأين الحامض الضعيف:

علاقة ثابت تأين الحامض الضعيف:

ثانياً: درجة تأين (تفكك) الحامض الضعيف:

درجة التفكك (التأين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة

ثالثاً: النسبة المئوية للتاين:

النسبة المئوية للتفكك (التاين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة×% 100 

احسب تركيز أيون الهيدروجين المائي في المحلول المائي لحامض الهيدروسيانيك (Ka=4.9x10-10) تركيزه يساوي 0.2M؟

HCN  H++ CN0.2M       0          00.2X   X         X

Ka=H+CN[HCN]4.9×1010=(X)(X)0.2

X2=0.98×1010X=H+1×105M

احسب النسبة المئوية لتأين حامض HF في محلوله المائي المخفف الذي تركيزه 0.1M حيث: (Ka=6.4x10-4

HF      H+ +  F0.1M       0          00.1X   X         X

Ka=H+F[HF]

6.4×104=(X)×(X)0.1

X2=64×106

X=8×103 يمثل تركيز المتأين من الحامض عند الاتزان.

  • النسبة المئوية للتفكك (التاين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة×% 100 
  • النسبة المئوية للتاين = 8%

احسب تركيز أيون الهيدروجين المائي في 0.1M محلول مائي لحامض الخليك ودرجة التأين والنسبة محلول مائي لحامض الخليك ودرجة التأين والنسبة المئوية للتأين؟ (Ka=1.8x10-5).

CH3COOHCH3COO+ H+0.1M                  0                   00.1X              X                   X

Ka=CH3COOH+CH3COOH

1.8×105=[X][X][0.1]

X2=1.8×106

X=1.34×103M تركيز أيون الهيدروجين المائي.

  • درجة التفكك (التأين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة
  • درجة التفكك (التأين) = 0.013=1.34×1030.1

100% x درجة التأين = النسبة المئوية للتأين %.

100 0.013x= النسبة المئوية للتأين.

1.3%= النسبة المئوية للتأين.

احسب تركيز أيون الهيدروجين المائي لحامض الفينول C6 H5 OH حيث إن: (Ka=1.8x10-10 الذي تركيزه.

0.2M

CH3COOHCH3COO+ H+0.2M                  0                   00.2X              X                   X

Ka=H+C6H5OC6H5OH

1.3×1010=(X)(X)0.2

X2=26×1012H+=X=5.1×106M

بعد تخفيفه بالماء مائة مرة.

عدد مرات التخفيف = تركيز المحلول قبل التخفيفتركيز المحلول بعد التخفيف

100 = 2.0تركيز المحلول بعد التخفيف

0.002M = تركيز المحلول بعد التخفيف

CH3COOHCH3COO+ H+0.002M                  0                   00.002X              X                   X

Ka=H+C6H5OC6H5OH

1.3×1010=(X)(X)0.002

X2=26×1014X=H+=5.1×107M

احسب تركيز محلول من الأنلين C6H5NH2 درجة تفككه -104 وثابت تفككه 4x10-4.

C6H5NH2+H2OC6H5NH3++OHα                                0                   0αX                          X                   X

ka=C6H5NH3+OHC6H5NH2

4×1010=(X)×(X)α

درجة التفكك = [ المتاين تركيز]C6H5NH2

104=1αX=104α

بالتعويض في المعادلة رقم (1) نحصل على 0.04M=α تركيز الأنلين.

محلول لحامض الهيدروسيانيك بتركيز 0.2M وثابت تفككه 5x10-5 احسب:

1. تركيز أيونات الهيدروجين المائية فيه؟

HCN       H++CN0.2                 0            00.2X           X          X

Ka=H+CN[HCN]

5×1010=X×X0.2

H+=X=1×105M

2. النسبة المئوية لتأين الحامض؟

  • النسبة المئوية للتفكك (التاين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة×% 100 
  • النسبة المئوية للتاين %100×1×1050.2= ~النسبة المئوية لتأين الحامض = 0.005%

3. درجة تفكك مادة الحامض؟

درجة التفكك (التأين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة ~درجة تفكك الحامض 5×105

4. تركيز الحامض غير المتفكك؟

[HCN] غير المتفكك = [التركيز الأصلي للحامض] - [تركيز المتأين من الحامض].

[HCN] غير المتفكك = 0.20000 - 0.00001

=0.19999M

5. النسبة المئوية لتأين الحامض عند تخفيفه إلى 0.002M ثم ناقش الاختلاف في النسبة المئوية؟

NH3+H2ONH4++OH0.002                   0            00.002X            X            X

Ka=H+[CN][HCN]X=1×106M

النسبة المئوية للتفكك (التاين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة×% 100 ~النسبة المئوية لتأين الحامض = 0.05%

المناقشة: نلاحظ أن النسبة المئوية قد ازدادت، وذلك لأن التخفيف يميل إلى تقليل عدد أجزاء المذاب في وحدة الحجم و لإزالة تأثير عملية التخفيف حسب قاعدة ليه - شاتيليه يزاح موقع الاتزان الأصلي إلى موقع جديد وذلك بأن يزداد تفكك جزيئات الحامض غير المتفككة فتنقص كميتها وتزاد كمية الأيونات الناتجة من التفكك في وحدة الحجم من المحلول فيرجع المحلول إلى حالة الاتزان مرة أخرى ولكن بموقع جديد.

الحوامض الضعيفة أحادية البروتون ومتعددة البروتون:

الحوامض الضعيفة أحادية البروتون: حوامض تمتلك ذرة هيدروجين واحدة قابلة للتأين (بروتون حامضي واحد) ولها ثابت تأين واحد مثل حامض HCN وحامض CH3COOH وغيرها من الحوامض التي تناولنا دراستها.

الحوامض متعددة البروتون: هي الحوامض التي تحتوي على أكثر من بروتون واحد قابل للتأين وتمتاز بخطوات تأين متعاقبة ولكل خطوة ثابت تاين خاص بها، بسبب اختلاف درجة حموضة البروتون الأول عن درجة حموضة البروتون الثاني مثل H2CO3,H2S,H2SO3 فمثلاً لحامض الفوسفوريك ثلاث تفاعلات تفكك وثلاث ثوابت بسبب وجود ثلاث بروتونات قابلة للتأين.

H3PO4H++H2PO4ka1=7.11×103H2PO4k++HPO4k22=6.32×108HPO4H++PO4ka3=4.8×1013

درجة حموضة البروتون الأول أكبر من درجة حموضة البروتون الثاني في محاليل الحوامض متعددة البروتون .. أو بعبارة أخرى ثابت التفكك الأول للحامض متعدد البروتون أكبر من ثابت تفككه الثاني؟

بسبب نقصان قابلية الأيون السالب على فقدان بروتون موجب الشحنة بسبب ازدياد التجاذب الالكتروستاتيكي بين الشحنتين المختلفتين.

تقل قيم ka لخطوات التأين المتعاقبة للحامض متعدد البروتون بتقدم أو استمرار تأين الهيدروجين؟

بسبب نقصان قابلية الأيون السالب على فقدان بروتون موجب الشحنة بسبب ازدياد التجاذب الالكتروستاتيكي بين الشحنتين المختلفتين.

يعاني حامض الأوكزاليك في محلوله المائي من تفاعلين للتفكك وله ثابتين للتفكك؟

  • لأنه يمتلك بروتونين حامضيين ولكل منهما ثابت تفكك خاص به بسبب اختلاف درجة حموضة البروتون الأول عن الثاني.
  • (ملاحظة: كلما ازدادت قيمة ثابت تفكك الحامض الضعيف ka ازدادت قوة الحامض).

القواعد الضعيفة:

القاعدة الضعيفة حسب برونشتد: هي الصنف الذي له قابلية جزئية على اكتساب البروتونات من المذيب لذلك تتميز بأن لها ثابت تفكك (تأين).

كيفية حل المسائل المتعلقة بالقواعد الضعيفة:

  1. أكتب معادلة تفكك القاعدة الضعيفة بعد أن شخصت (إن المحلول يحتوي على قاعدة ضعيفة فقط).
  2. أكتب المخطط كما مر في الاتزان الكيميائي حيث X تمثل المتأين من القاعدة الضعيفة وأهمل كتابة مرحلة التغير في التراكيز.
  3. المتبقي من تركيز الإلكتروليت الضعيف عند التوازن الأيوني = التركيز الأصلي - تركيز المتأين منها
  4. أهمل قيمة تركيز المتأين المطروحة من التركيز الأصلي في حالة إذا كانت النسبة المؤية للتاين أقل من 5%، أو إذا كانت قيمة ثابت التفكك أكبر من 4-10 فما فوق وخلافه يستخدم الدستور لحل المعادلة (سنتجنب استخدام الدستور في حل المسائل).

5 – يمكن استخدام العلاقات الآتية في إيجاد المطلوب:

أولاً: علاقة ثابت تأين القاعدة الضعيفة Kb

B+H2OBH++OH

ثانياً: درجة تأين (تفكك) القاعدة الضعيفة.

درجة التفكك (التأين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة

ثالثاً: النسبة المئوية للتاين.

  • النسبة المئوية للتفكك (التاين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة×% 100 
  • النسبة المئوية للتفكك (التأين) = درجة التفكك (التأين) %100×

احسب درجة تأين الانلين C6H5NH2 حيث أن: (Kb=3.8x10-10). في محلوله المائي بتركيز 0.1M؟

CH6NH2+H2OCH3NH3++OH0.1                               0            00.1X                        X            X

Kb=C6H5NH3+OHC6H5NH2

3.8×1010=[X][X][0.1]

X=6.16×106M

درجة التفكك (التأين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة

6.16×1060.1=6.16×105

احسب درجة تاين مثيل أمين حيث أن: (Kb=4.9x10-4). في محلوله المائي بتركيز 0.1M؟

CH3NH2+H2OCH3NH3++OH0.1                           0            00.1X                    X            X

Kb=CH3NH3+OHCH3NH24.9×104=[X][X][0.1]

X2=49×106X=7×103M

درجة التفكك (التأين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزانالتركيز الابتدائي للمادة ~7×102=7×1030.1

محلول 0.1M من الأمونيا ودرجة تفككها 0.01 احسب درجة تفككها بعد تخفيف محلولها بالماء 100 مرة.

قبل التخفيف:

NH3+H2ONH4++OH0.002                   0            00.002X            X            X

درجة التأين =المتأين عند الاتزانالتركيز الاصلي

X0.1=0.01X=0.001MKb=NH4+OHNH3Kb=[0.001][0.001][0.1]=1×105

بعد التخفيف:

عدد مرات التخفيف = تركيز الامونيا قبل التخفيفتركيز الامونيا بعد التخفيف

تركيز الأمونيا بعد التخفيف = 0.001M

100 = 0.1   تركيز الامونيا بعد التخفيف

تركيز الامونيا بعدالتخفيف = 0.001M

Kb=NH4+OHNH3105=[X][X][0.001]

X=104M المتأين من الأمونيا.

  • درجة التفكك (التأين) = تركيز الجزء المتأين من المادة عند الاتزان3NH ~درجة تفكك الحامض 5×105
  • درجة التفكك (التأين) =0.1=104M103M=

تخفيف الالكتروليتات الضعيفة:

إن حالة الاتزان التي تتميز بها الإلكتروليتات الضعيفة هي نفس حالة الاتزان التي درسناها في الفصل الثاني فهي تتأثر بقاعدة لو شاتليه، فخلال عملية التخفيف (إضافة الماء إلى محلول الإلكتروليت الضعيف) تزداد درجة تأين الإلكتروليت الضعيف، وذلك لأن التخفيف يميل إلى تقليل عدد.

أجزاء المذاب في وحدة الحجم ولإزالة تأثير عملية التخفيف حسب قاعدة لو شاتيليه يزاح موقع الاتزان الأصلي إلى موقع جديد وذلك بأن يزداد تفكك جزيئات الحامض غير المتفككة فتنقص كميتها وتزاد كمية الأيونات الناتجة من التفكك في وحدة الحجم من المحلول فيرجع المحلول إلى حاله.

الاتزان مرة أخرى ولكن بموقع جديد.

قانون التخفيف:

إن إضافة حجم معين من الماء إلى حجم معين من محلول أو بالعكس سيؤدي إلى تغير في تركيز تلك المادة ولغرض إيجاد تركيز هذه المواد بعد الإضافة أو عدد مرات التخفيف يمكن تطبيق قانون التخفيف.

M1 . V1 = M 2 . V2

  • V2: حجمه بعد التخفيف (الحجم الكلي).
  • M 2: تركيز المحلول بعد التخفيف.
  • M1: مولارية المحلول قبل التخفيف.
  • V1: حجم المحلول قبل التخفيف.

عدد مرات التخفيف = M1M2=V2V1

إثراء:

قد ينطرح تساؤل وهو لماذا عند التخفيف يتفكك الإلكتروليت الضعيف إلى أيوناته وليس العكس أي تتحد الأيونات لتكوين الجزيئات غير المتفككة طالما تنخفض تراكيز جميع الأصناف المذابة بنفس عدد مرات التخفيف؟ لنأخذ المثال الآتي وعند تركيز معين لمحلول مخفف من HCN تنشأ حالة الاتزان حسب التفاعل: HCNH++CN وبتطبيق علاقة ثابت تفكك الحامض الضعيف.

فإن: Ka=H+CN[HCN]

لو خففنا المحلول الى 10 مرات مثلاً فإن تراكيز جميع مكونات المحلول تنخفض 10 مرات عما كانت عليه قبل التخفيف وبتطبيق قانون التخفيف أو العلاقة الآتية يمكننا إيجاد تركيز كل مكون من مكونات المحلول بعد التخفيف:

عدد مرات التخفيف = التركيزقبل التخفيفالتركيزبعد التخفيف

أي:

  • H+ بعد التخفيف = H التركيزقبل التخفيف10
  • [CN] بعد التخفيف= [ CN-]  التركيزقبل التخفيف 10
  •  [H CN ]  بعد التخفيف=التخفيف قبل لتركيز  [H CN ]  10

وعند إيجاد نسبة تراكيز الأيونات الناتجة من التفكك إلى تركيز جزيئات الحامض غير المتفككة والتي تمثل اصطلاحاً حاصل التفاعل (Q).

Q=H+10  XCN10  [ HCN ] 10

Q=110xH+CN [ HCN]

ولما كانت: Ka=H+CN[HCN]

إذاً: Q=110

وعليه فإن حاصل التفاعل أقل من ثابت تفكك الحامض وهذا يعني أن الحامض يزيد من تفككه (اتجاه التفاعل أمامي) لحين الوصول إلى حالة الاتزان ثانية.

حلول أسئلة الصف السادس الإعدادي

حل اسئلة رياضيات - علوم - عربي وجميع الكتب والمواد الأخرى

النقاشات