درس الكيمياء المحاليل الحمضية و القاعدية الثالثة اعدادي

 

درس الكيمياء المحاليل الحمضية و القاعدية الثالثة اعدادي

تعريف المحلول

عندما يمتزج مركبان كيميائيان او اكثر و ينتج عن ذالك مركب كيميائي سائل متجانس ،فاننا نطلق على ذالك المركب الكيميائي محلول ،ونعني بكلمة متجانس اي عندما نشاهده بالعين المجردة لا نرى الا مركب كيميائي واحد رغم وجود اكثر من مركب كيميائي واحد في الخليط.

مثال على ذالك محلول كلورور الصوديوم NaCl ,او محلول الملح.

مفهوم ال (PH (Pentiel Hydrogène

عندما نتذوق عصير البرتقال ،و عصير الليمون فإننا نلاحض ان هناك فرق في درجة الحموضة ، هذا الفرق نحدده باستعمال ال PH (Potentiel Hydrogène) ,اي عدد ايونات الهيدروجين .

و لتحديد قيمة ال PH في محلول معين نستعمل اما ورق PH ,او جهاز الكتروني يسمى  ال PH متر .

• ورق الPH 

                             صورة علبة ورق PH

و هو عبارة عن علبة بها شريط ورقي ممزوج بمادة ملونة يتغير لونها عند عمرها في محلول معين ، و اللون الذي ينتج يقابله قيمة ph لهذا المحلول  ، و واجهة هذه العلبة نجدها مقسمة لعدة اقسام بالوان مختلفة .

لقياس ال pH , و الذي يكون دون وحدة , نقص قطعة من الشريط الورقي و نغمرها في المحلول المراد قياس درجة ال pH فيه ، و نتتضر حتى يتغير لونه ،بعد ذالك نقارن اللون المحصل عليه مع الالوان على علبة ال pH , حيث كل لون له قيمة معينة محصورة بين 0 و 14.

- القيم التي تكون محصورة بين 0>7 تدل على ان المحلول حامضي و يعني ان نسبة الايونات ⁺H  مرتفعة.

- القيم التي تكون تساوي 7 تدل على ان المحلول محايد .

- القيم التي تكون محصورة بين 7>14 تدل على ان المحلول قاعدي و يعني ان نسبة الايونات ⁻OH اكثر ارتفاعا.

 

أمثلة لبعض المحاليل الحمضية و القاعدية 

HCl حمض الكلور يدريك    ph=2→حامضي

Ch₃COOH الخل او حمض الاستيك ph=5 →حامضي

H₂O الماء النقي او الماء المقطر ph=7 →محايد

NaCl محلول الملح ph=7  →محايد 

NaClO ماء جافيل ph=9 →قاعدي

NaOH محلول الصودا ph=11 →قاعدي

بالنسبة للمحاليل الحمضية ph<7 فكلما انخفضت قيمة ال pH الا وكان المحلول اكثر حامضية، ام بالنسبة للمحاليل القاعدية  7 <ph فكلما ارتفعت قيمة ph الا وكان المحلول اكثر قاعدية.

• جهاز ال  ph-متر 

هو جهاز الكتروني يتكون من مجس لقياس ph المحلول ، لوحة الكترونية تسجل عليها قيمة ph المحلول ،بالاضافة الى الجهاز.

و ميزة جهاز ال ph-متر انه يكون اكثر دقة في قيم ph , حيث انه يعطي قيمة ph بالفاصلة اي انها تكون عبارة عن عدد عشري ،عكس ورق PH الذي تكون قيمه اعداد صحيحة طبيعية.

تخفيف المحاليل الحامضية و القاعدية

• تخفيف المحاليل الحامضية 

تجربة:

في اناء نضع كمية من محلول الكلوريدريدك HCl , نسميه محلول (أ) ، نقيس ph المحلول بالph-متر لنسجل ph=2 , في اناء آخر به كمية من الماء الخالص نضيف عليه كمية من المحلول (أ), لنحصل على محلول (ب) ،و نقيس ph المحلول لنسجل ph=3.5 ، بعد ذالك في اناء ثالث به ماء خالص نضيف كمية من الحلول (ب) ، و نقيس ph المحلول لنسجل ph=5.

 استنتاج 

عند اضافة كمية من HCl على الماء نلاحض بأن درجة الph ترتفع و هذا يعني ان درجة الحمضية تنخفض،اي ان المحلول يصبح اقل حمضية ،كذالك عند اضافة كمية من المحلول الأقل حمضية الى الماء  ،فإن ph تستمر في الارتفاع ، اي ان الحمضية تستمر في الانخفاض.

ومنه نستنتج اضافة محلول حامضي الى الماء ،اي تخفيفه يؤدي الى الرفع من قيمة ph و بالتالي انخفاض حمضية المحلول.

• تخفيف المحاليل القاعدية 

تجربة:

في اناء نضع كمية من محلول الصودا NaOH  , نسميه محلول (أ) ، نقيس ph المحلول بالph-متر لنسجل ph=11 , في اناء آخر به كمية من الماء الخالص نضيف عليه كمية من المحلول (أ), لنحصل على محلول (ب) ،و نقيس ph المحلول لنسجل ph=9.5 ، بعد ذالك في اناء ثالث به ماء خالص نضيف كمية من الحلول (ب) ، و نقيس ph المحلول لنسجل ph=8.

استنتاج 

عند اضافة كمية من NaOH على الماء نلاحض بأن درجة الph تنخفض و هذا يعني ان درجة القاعدية تنخفض،اي ان المحلول يصبح اقل قاعدية ،كذالك عند اضافة كمية من المحلول الأقل قاعدية الى الماء  ،فإن ph تستمر في الانخفاض ، اي ان القاعدية تستمر في الانخفاض.

ومنه نستنتج اضافة محلول قاعدي الى الماء ،اي تخفيفه يؤدي الى الخفض من قيمة ph و بالتالي انخفاض قاعدية المحلول.

خلاصة 

✓عند تخفيف المحاليل الحمضية تزداد قيمة  الph و تنقص حمضية المحلول.

✓عند تخفيف المحاليل القاعدية تنقص قيمة ال ph و تنقص قاعدية المحلول.

تهدف عملية تخفيف المحاليل الحمضية و القاعدية الى التقيل من الاخطار التي تشكلها هذه المحاليل،لذالك عند التخفيف نقوم بإضافة المحلول الى الماء و ليس العكس ،لتفادي تطاير قطرات المحلول على الجلد أو العينين ،كما اتخاذ بعض الاحتياطات منها :

✓ارتداء اثناء التخفيف : البدلة،القفازات،النضارات الواقية،القناع الواقي.

✓قراءة بشكل جيد الضيقة الموجودة على علبة المحلول.

✓تطبيق تعليمات السلامة الموجودة على ظهر علبة المحلول.

وهذه بعض الرموز التحذير من الخطر الكيميائي والتي يجب احترامها :

تفاعل المحاليل الحامضية والقاعدية مع بعض الفلزات 

مثال : تفاعل حامض الكلوريدريدك مع الحديد ،الالومنيوم و الزنك.

تجربة 

في ثلاث اواني للتجارب : 

✓ نضيف في الاول برادة الحديد زائد محلول الكلوريدريدك و الذي صيغته الايونية هي (⁻H⁺+Cl) , نلاحظ تصاعد فقاعات  مع تحول لون المحلول الى الاخضر.

✓ في الثاني نضيف برادة الالومنيوم مع محلول (⁻H⁺+Cl), نلاحظ تصاعد فقاعات  مع بقاء المحلول شفاف دون تغير لونه .

✓ في الثالث نضيف برادة الزنك  مع محلول(⁻H⁺+Cl) ،نلاحظ تصاعد فقاعات و بقاء المحلول شفاف.

نقوم بتقريب عود ثقاب مشتعل من اعلى كل اناء نلاحظ حدوث فرقعة صغيرة مما يدل على ان الفقاعات المتصاعدة هي غاز ثنائي الهيدروجين H₂.

تفسير : 

✓ تصاعد فقاعات في الاناء الأول (الحديد) ،والثاني (الالومنيوم) ناتج عن تصاعد غاز ثنائي الهيدروجين H₂.

✓ تحول المحلول في الاناء الأول (الحديد) الى الأخضر يدل على إنتاج ايونات الحديد ⁺Fe² , والذي ينتج عن تفاعل فلز الحديد Fe مع محلول (⁻H⁺+Cl).

✓ تصاعد غاز ثنائي الهيدروجين في كل من الاناء الذي به الالومنيوم و الزنك ناتج عن تفاعل الفلزين Al و Zn مع محلول الكلوريدريدك (⁻H⁺+Cl) .

استنتاج 

✓اضافة فلز الحديد Fe مع محلول الكلوريدريدك (⁻H⁺+Cl) , ينتج عنه غاز ثنائي الهيدروجين H₂ , مع تكون ايونات الحديد ⁺Fe² .

✓ اضافة فلز الالومنيوم Al مع (⁻H⁺+Cl) ، ينتج عنه تكون غاز ثنائي الهيدروجين H₂ مع تكون ايونات ⁺Al³

✓ اضافة فلز الزنك Zn مع (⁻H⁺+Cl) ينتج عنه ثنائي الهيدروجين H₂,مع تكون ايون الزنك ⁺Zn².

خلاصة

 يتفاعل محلول الكلوريدريدك (⁻H⁺+Cl) مع فلزت الحديد Fe، الالومنيوم Al, و الزنك Zn. لينتج ثنائي الهيدروجين H₂ ،و ايونات الحديد الثاني ⁺Fe² , ايونات الألومنيوم ⁺Al³ , و ايونات الزنك ⁺Zn² , بالإضافة إلى ايونات الكلور .

معادلات تفاعل محلول الكلوريدريدك مع Fe,Zn,Al.

تكتب حرفيا معادلة تفاعل محلول الكلوريدريدك مع فلزات الحديد ، الزنك و الالومنيوم على الشكل التالي :

✓الحديد+ محلول الكلوريدريدك← ثنائي الهيدروجين+محلول كلورور الحديد                                              ✓الالومنيوم+محلول الكلوريدريدك← ثنائي الهيدروجين+محلول كلورور الالومنيوم.

✓الزنك+محلول الكلوريدريدك←ثنائي الهيدروجين+محلول كلورور الزنك

كتابة المعادلات بالرموز الكيميائية:

    Fe+(H⁺+Cl⁻) → Fe²⁺+ H₂ + Cl⁻

نلاحظ بأنه نتج عن التفاعل ذرتان من الهيدروجين ، وفي العناصر المتفاعلة نجد ذرة واحدة من الهيدروجين اذن المعادلة غير متوازنة اذن نقوم بموازنتها.

 لموازنة المعادلة نضيف 2 ل(⁻H⁺+Cl) و 2 ل ⁻Cl في النواتج ،لتصبح المعادلة الحصيلة هي :

    Fe+2(H⁺+Cl⁻) → Fe²⁺+H₂+2Cl⁻

ونكتب المعادلة الحصيلة كالتالي:

    Fe + 2(H⁺+Cl⁻) → H₂ ₊ Fe²⁺ + 2Cl⁻ 

بالنسبة لمحلول (⁻Fe²⁺+2Cl) فنقرأ ابتداءا من اليمين ونقول 

كلورور الحديد الثاني نسبة إلى عدد شحنات ايون الحديد ،و لنفرقه عن ايون ⁺Fe³.

اذا قمنا بنشر المعادلة الحصيلة للتفاعل فلز الحديد مع محلول الكلوريدريدك ، فنحصل على:

  Fe +2H⁺+2Cl⁻ → H₂ + Fe²⁺ + 2Cl⁻

اذن نلاحظ بأن ⁻2Cl , تبقى لا تتغير في طرفي المعادلة اذن نقول بان ⁻2Cl لا تدخل في التفاعل و بالتالي يمكن اختصار المعادلة.

المعادلة المختصرة: 

             Fe + 2H⁺ → H₂ + Fe²⁺ 

معادلة تفاعل محلول الكلوريدريدك مع فلز الزنك. 

نفس ما قلناه عن عن تفاعل فلز الحديد مع محلول الكلوريدريدك، نقوله عن تفاعل فلز الزنك مع محلول الكلوريدريدك و نكتب .

المعادلة الحصيلة: 

      Zn + 2(H⁺+Cl⁻) → H₂ + (Zn²⁺+2Cl⁻)

بالنسبة ل (⁻Zn²⁺+2Cl) فنقرأ كذالك من اليمين ونقول محلول كلورور الزنك

المعادلة المختصرة: 

      Zn +    2H⁺    → H₂     +    Zn²⁺

معادلة تفاعل فلز الألومنيوم مع محلول الكلوريدريدك

المعادلة الحصيلة :

      Al + (H⁺+Cl⁻)  → H₂ + Al³⁺ + Cl⁻

نقوم بموازنة المعادلة:

     2Al + 6(H⁺+Cl⁻)   → 3H₂ + 2(Al³⁺+3Cl⁻)

(⁻Al³⁺ + 3Cl) محلول كلورور الالومنيوم

المعادلة المختصرة :

          2Al  +  6H⁺ →  3H₂   +  2Al³⁺

تمرين : 

يمثل الجدول قيم ph لمجموعة من المحاليل.

1- حدد وسيلة قياس ph المحاليل ،مع التعليل.

2-حدد نوع كل محلول.

3- اعط الصيغة الكيميائية لمحلول الكلوريك.

4-حدد المحلول الاكثر حمضية و الاكثر قاعدية.

5-اذا اضفنا الى الماء المقطر كمية من :

-المحلول الاكثر حمضية, ماذا يحدث؟

-المحلول الاكثر قاعدية, ماذا يحدث؟

-ماذا تسمى هذه العملية؟

6-في اناء نضع كمية من الحديد و نضيف عليها كمية من محلول الكلوريك.

-اكتب المعادلة الحصيلة والمختصرة للتفاعل , مع اعطاء اسماء جميع عناصر التفاعل و النواتج للمعادلة.

الحل 

لدينا بالنسبة لمحلول الملح NaCl ،و الخل قيم ph المحصل عليها هي اعداد صحيحة طبيعية اذا وسيلة الياس هي ورق ph .

ام بالنسبة ل حمض الكلوريك، الصودا و الحليب فقيم ph هي اكثر دقة حيث هي قيم بالفاصلة ،اذا الوسيلة المستعملة هي ph-متر.

2-  ph=7   : NaCl اذا المحلول محايد

    حمض الكلوريك : ph=2.4  اذن حامضي 

    الصودا  :  ph=11.3  اذن قاعدي

    الخل    : ph=5     اذن حامضي

   الحليب: ph=6.7   اذن حامضي

3- الصيغة الكيميائية لمحلول الكلوريك :  (⁻H⁺+Cl)

4- حمص الكلوريك لديه اصغر قيمة  ph=2.4 اذن هو الاكثر حمضية.

الصودا NaOH لديها أعلى قيمة  ph=11.3 اذن هي الاكثر قاعدية.

5- اذا اضفنا المحلول الاكثر حامضية اي حمض الكلوريك الى الماء المقطر فان ph المحلول سوف ترتفع و حامضيته ستنخفض.

اذا اضفنا المحلول الاكثر قاعدية اي محلول الصودا الى الماء المقطر فان ph المحلول سوف تنخفض و قاعديته ستنخفض.

6-معادلة التفاعل بالاسماء:

الحديد+حمض الكلوريك ←ثنائي الهيدروجين+ محلول كلورور الحديد الثاني

المعادلة الحصيلة للتفاعل :

Fe+ 2(H⁺+Cl⁻) → H₂  +  ( Fe²⁺+ 2Cl⁻)

المعادلة المختصرة للتفاعل :

         Fe   +  2H⁺→ H₂    +    Fe²⁺