Question

كيفية اشتقاق قوانين pH لمحلول منظم من قاعدة ضعيفة وأحد أملاحها ؟

Answer 1

 المحاليل المنظمة Buffer solutions

- هي المحاليل التي تقاوم التغير في الرقم الهيدروجيني للمحلول عند إضافة حامض أو قاعدة للمحلول أو عند تخفيفه.

- يتكون المحلول المنظم من حامض ضعيف وملح هذا الحامض أى القاعدة المرافقة للحامض أو يتكون من قاعدة ضعيفة وملحها أى الحامض المرافق لها .

آلية عمل المحاليل المنظمة

أولاً/ آلية عمل المحاليل المنظمة الحامضية

ثانياً / آلية عمل المحاليل المنظمة القاعدية

المحلول المنظم المكون من قاعدة ضعيفة وأحد أملاحها

- من المحاليل المنظمة التي تتكون من قاعدة ضعيفة وأحد أملاح محلول هيدروكسيد الأمونيوم وكلوريد الأمونيوم.

- يتأين كلوريد الأمونيوم تأيناً كاملاً عند إذابته في الماء وفق المعادلة التالية:

- يتأين هيدروكسيد الأمونيوم جزئيَا في الماء وفق المعادلة التالية :

وبتطبيق قانون فعل الكتلة على الاتزان السابق  :

 [K_b = [NH₄⁺][OH^–] / [NH₄OH

(OH^–] = K_b [NH₄OH] / [NH₄⁺]     (1]

وحيث أنه يمكن اعتبار تركيز أيون الأمونيوم في المحلول  = تركيز ملح كلوريد الصوديوم وذلك للصغر لتركيز أيونات الأمونيوم الناتجة عن تأين هيدروكسيد الأمونيوم أي أن :

(NH4⁺] = [NH₄Cl] = [salt]    (2]

كما يمكن اعتبار أن تركيز هيدروكسيد الأمونيوم في المحلول مساوياً للتركيز الشكلي له وذلك لصغر الكمية المتأينة منه نسبياَ أي أن :

 (NH₄OH] = [base]    (3]

وبالتعويض بالمعادلة  (2) ، (3) في المعادلة (1)  نحصل على المعادلة التالية :

[⁺OH^–] = K_b [NH₄OH] / [NH₄]

[OH^–] = K_b [base] / [salt]

وبأخذ  اللوغاريتم السالب للطرفين :

[log [OH^–] = – log K_b – log [base] / [salt

[pOH = pK_a – log [base] / [salt

[pOH = pK_a + log [salt] / [base

وحيث أن :

pH = pK_w – pOH

فيكون : 

[pH = pK_w – pK_b –  log [salt]/[base

وهذه العلاقة ذات أهمية بالغة في حساب الرقم الهيدروجيني للمحاليل المنظمة المكونة من قاعدة ضعيفة وأحد أملاحها.