مفاهیم اصلی
در این آموزش با خواص و pH آن آشنا می شوید اسیدها و بازهای قویو نحوه محاسبه مقادیر pH، pOH، pKa و pKb آنها.
موضوعات تحت پوشش در مقالات دیگر
واژگان
pH – اندازه گیری غلظت یون هیدروژن در یک محلول.
pOH – اندازه گیری غلظت یون هیدروکسید در یک محلول.
اسیدهای قوی – مقدمه
یک اسید قوی (HA) به طور کامل در یک محلول تجزیه می شود. به عبارت دیگر در محلول آبی 100% یونیزه می شود. علاوه بر این، اسیدهای قوی اهداکنندگان پروتون خوبی هستند و می توانند در محلول آبی باقی بمانند. دهنده قوی پروتون به عنوان مولکولی تعریف می شود که در آن یک هیدروژن به یک اتم الکترونگاتیو مانند اکسیژن یا یک هالوژن (فلورین، کلر، برم، ید، استاتین و تنسین) متصل است. در آب، یک اسید قوی یک پروتون را از دست می دهد و آن را به H منتقل می کند2مولکول های O که H را تشکیل می دهند3O – یک یون هیدرونیوم.
HA + H2O → H3O+(ق) + A–(ق)
در این مثال، A نشان دهنده آنیون یک اسید، به عنوان مثال یک یون کلرید یا نیترات است.
اسیدهای قوی مقدار زیادی Ka (ثابت تفکیک اسید) و مقدار کمی pKa (ثابت تفکیک اسید لگاریتمی) دارند.
pH و pKa یک اسید قوی
اسیدهای قوی مانند اسید کلریدریک (HCl) دارای pH در حدود 0 تا 1 هستند. هرچه مقدار pH کمتر باشد، غلظت یون هیدروژن در محلول بالاتر است، بنابراین اسید قوی تر است.
pH = -log [H+]
ثابت تفکیک اسید، Ka، میزان تجزیه کامل اسید را در یک محلول آبی اندازه می‌گیرد. مقدار کا بزرگ نشان دهنده یک اسید قوی است، زیرا به این معنی است که اسید تا حد زیادی به یون های خود تجزیه می شود. از آنجایی که اسیدهای قوی به طور کامل در یک محلول تفکیک می شوند، مقدار کمی کا دارند.
ثابت تفکیک اسید لگاریتمی، pKa، رابطه مستقیمی با Ka دارد. بنابراین، هرچه مقدار pKa کمتر باشد، اسید قوی تر است.
pKa = -log [Ka]
باز مزدوج یک اسید قوی
این پایه مزدوج از یک اسید، یونی است که وقتی اسید یک پروتون را از دست می دهد، ایجاد می شود. به عنوان مثال، پایه مزدوج HCl یون کلرید Cl است–. باز مزدوج یک اسید قوی یک باز بسیار ضعیف است. نمک های تشکیل شده از این بازهای مزدوج اغلب دارای pH 7 یا کمی بالاتر از 7 هستند. برای مثال، کلرید سدیم، سولفات سدیم و نیترات سدیم همگی آنیون هایی دارند که بازهای مزدوج اسیدهای قوی هستند. همه این نمک ها دارای pH نزدیک به 7 در محلول هستند – که یک pH خنثی است.
پایه های قوی
یک باز قوی (BOH) نیز به طور کامل در یک محلول آبی 100٪ تجزیه و یونیزه می شود. علاوه بر این، بازهای قوی گیرنده های پروتون خوبی هستند که نمی توانند در محلول آبی باقی بمانند. به عنوان مثال، همه O2- یون ها به OH تبدیل می شوند–یونهای هیدروکسید با پذیرش پروتون از H2ای مولکول ها در نتیجه، اچ2مولکول های O به OH تبدیل می شوند–. توجه به این نکته ضروری است که کاتیون های بازهای قوی در آب محلول هستند. به عبارت دیگر، اگر یک کاتیون محلول در آب باشد، می تواند یک پایه قوی تشکیل دهد.
BOH + H2O → B+(ق) + اوه–(ق)
pOH و pKb یک پایه قوی
pOH اندازه گیری است یون هیدروکسید غلظت (OH-). هرچه مقدار pOH کمتر باشد، غلظت یون های هیدروکسید در محلول بالاتر است، بنابراین، یک پایه قوی تر است.
pOH = -log [OH–]
ثابت تفکیک باز، Kb، میزان تفکیک کامل یک باز در محلول آبی را اندازه می‌گیرد. مقدار Kb بزرگ نشان‌دهنده یک باز قوی است، زیرا به این معنی است که باز تا حد زیادی به یون‌هایش تجزیه می‌شود.
با مقدار Kb می توانید pKb را محاسبه کنید. هرچه مقدار pKb کمتر باشد، پایه قوی تر است.
pKb = -log [Kb]
pH و pOH یک محلول آبی با معادله زیر مرتبط هستند:
pH + pOH = 14
اگر مقدار pH یا pOH یک محلول مشخص باشد، دیگری را می توان محاسبه کرد. پایه های قوی معمولاً دارای pH بین 13 تا 14 هستند.
محاسبه pH اسیدها و بازهای قوی مثال
Q1. فرض کنید محلول 0.1M HCl دارید. PH آن را محاسبه کنید.
HCl + H2O → H3O+(ق) + کل–(ق)
از آنجایی که اسید کلریدریک قوی است، 100٪ تفکیک می کنیم. O.1M نیز غلظت یون هیدرونیوم است.
برای محاسبه pH، 0.1M را به معادله pH متصل کنید:
pH = -log [H3O+] = -log (0.1) = 1
Q2. فرض کنید محلول 0.1M NaOH دارید. PH آن را محاسبه کنید.
NaOH + H2O → Na+(ق) + اوه–(ق)
از آنجایی که سدیم هیدروکسید یک باز قوی است، ما 100٪ تفکیک می کنیم. O.1M نیز غلظت یون هیدروکسید است.
برای محاسبه pH، 0.1M را به معادله pOH متصل کنید:
pOH = -log [OH–] = -log (0.1) = 1
سپس از معادله زیر برای حل pH استفاده کنید:
pH + pOH = 14
pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13
لیست اسیدها و بازهای قوی
بیایید به چند نمونه از اسیدهای قوی رایج و بازهای قوی رایج نگاه کنیم.
لیست اسیدهای قوی (7):
- HCl (اسید کلریدریک)
- HNO3 (نیتریک اسید)
- اچ2بنابراین4 (اسید سولفوریک)
- HBr (اسید هیدروبرومیک)
- HI (اسید هیدرووئیدیک)
- HClO3 (اسید کلریک)
- HClO4 (اسید پرکلریک)
لیست پایه های قوی (8):
- LiOH (لیتیوم هیدروکسید)
- NaOH (هیدروکسید سدیم)
- KOH (هیدروکسید پتاسیم)
- Ca(OH)2 (کلسیم هیدروکسید)
- RbOH (روبیدیم هیدروکسید)
- Sr(OH)2 (هیدروکسید استرانسیوم)
- CsOH (هیدروکسید سزیم)
- Ba(OH)2 (هیدروکسید باریم)
آیا میدانستید که فلورانتیمونیک اسید آیا نمونه ای از اسید بسیار قوی است که به عنوان یک اسید فوق العاده شناخته می شود؟ بسیار خورنده است و باید در ظروف تفلون نگهداری شود. یک سوپر اسید توانایی فوق العاده ای دارد که یک پروتون را به مولکول دیگر وادار کند.
آیا می دانستی که می توانی اسید سولفوریک غلیظ در آزمایشگاه با جوشاندن آب؟ و اسید سولفوریک داغ یکی از خطرناک ترین مایعاتی است که به بدن شما وارد می شود؟ اسید سولفوریک نیز تنها اسید قوی با بیش از یک پروتون اسیدی است. برای اطلاعات بیشتر در مورد اسیدهای پلی پروتیک اینجا را کلیک کنید.
ویدئو – واکنش فلز منیزیم با اسید نیتریک غلیظ