تبیان، دستیار زندگی
اسیدها و بازهایی که کاملا در آب یونیزه می شوند اسیدها و بازهای قوی نامیده می شوند. تنها تعداد کمی از اسیدها و بازهای قوی وجود دارد. اسیدهای قوی اغلب...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

یونیزاسیون ( یونش ) اسیدهای قوی و ضعیف

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

اسیدها و بازهایی که کاملا در آب یونیزه می شوند اسیدها و بازهای قوی نامیده می شوند. تنها تعداد کمی از اسیدها و بازهای قوی وجود دارد. اسیدهای قوی اغلب در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. غلظت اسیدها و بازها اغلب بر حسب PH توضیح داده می شود. PH در واقع نمایانگر غلظت یون هیدروژن [ +H ] است.

تصویر زیر تشکیل یون های  +H3O و یون های -OH را در سیستم های آبی نشان می دهد.

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

یا

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

مواد یونی و قطبی به راحتی در حلال های قطبی حل می شوند به دلیل این که یونیزاسیون در این حلال ها به سهولت اتفاق می افتد. بنابراین با حل شدن مواد قطبی و یونی در حلال، محلولی سرشار از بارهای متحرک که یون نامیده می شوند تولید می گردد که به دنبال آن به واسطه ی حضور یون ها، این محلول ها رسانای الکتریسیته خواهند بود. موادی که قادر به هدایت الکتریسیته و یا رسانای الکتریسیته می باشند، الکترولیت نامیده می شوند و موادی که نارسانای الکتریسیته هستند غیر الکترولیت نامیده می شوند.

یونیزاسیون در الکترولیت ها:

الکترولیت های قوی به طور کامل در محلول های آبی به یون های تشکیل دهنده شان یونیزه می شوند. حتی در غلظت های بالا مقادیر خیلی کمی از الکترولیت قوی به شکل غیر یونیزه در محلول وجود دارند. اما الکترولیت های ضعیف به طور جزئی و ناقص یونیزه می شوند و در واقع در این جا تعادلی بین اشکال یونیزه و غیر یونیزه برقرار می گردد.

در سال 1887 آرنیوس ( S.Arrhenius ) اولین تئوری یونیزاسیون الکترولیتی را مفروض کرد.

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

پذیره های اساسی این تئوری به صورت زیر برقرار است:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

- زمانی که یک الکترولیت در آب حل می شود، به جهت تولید یون ها در محلول، یونیزه می شود. این یون ها آزادانه در سرتاسر توده ی محلول حرکت می کنند.

- در محلول هر الکترولیت، تعداد کل بارهای مثبت با تعداد کل بارهای منفی برابر است. یون ها تمایل دارند که مجددا با یکدیگر ترکیب شوند تا الکترولیت غیر یونیزه را تشکیل دهند. در این صورت یک تعادل دینامیکی و پویا بین اشکال یونیزه و غیر یونیزه ی الکترولیت به وجود می آید.

برای مثال، الکترولیت AB در محلول برای تشکیل یون های +A و -B یونیزه می شود. تعادل مربوطه به صورت زیر برقرار می شود:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

بنابراین ثابت یونیزاسیون می شود:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

خواص یک الکترولیت در محلول به یون های ایجاد شده اش در همان محلول مربوط می شود. برای مثال، اگر محلول سولفات مس آبی می باشد، به علت حضور یون های مس اا موجود در آن است.

کسری از تعداد کل مولکول ها که به عنوان یون های آزاد در محلول حضور دارند را درجه یونیزاسیون (a ) می نامند که به صورت زیر نیز تعریف می گردد:

تعداد کل مولکول های حل شده / تعداد مولکول هایی که به شکل یونی می باشند = a

درجه یونیزاسیون در هر غلظتی (C) از AB بر حسب مول در لیتر به صورت ac نشان داده می شود.

درجه یونیزاسیون:

غلظت تعادلی گونه های مختلف در تعادل می تواند بر حسب درجه یونیزاسیون نشان داده شود:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

سپس بر طبق قانون بقای جرم:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

برای آن که مقدار a به طور کلی کوچک می باشد می توان از a در  مخرج کسر بالا صرف نظر کرد:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

در این صورت:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

یا

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

در جایی که V حجم محلول بر حسب لیتر که شامل یک مول از ماده ی حل شده می باشد. با توجه به معادله ی بالا اگر غلظت کاهش یابد، درجه یونیزاسیون ( a ) بایستی افزایش یابد. بنابراین در دمای ثابت، با افزایش رقت در محلول، الکترولیت به مقادیر بیشتری یونیزه خواهد شد که این قاعده، قاعده ی رقیق کردن استوالد نامیده می شود.

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

این قاعده برای محلول الکترولیت های قوی، کاربردی نمی باشد. به این علت که این الکترولیت ها به طور کامل حل می شوند و بنابراین هیچ ارتباطی بین مولکول های حل شده و حل نشده وجود ندارد.

یونیزاسیون یک اسید ضعیف:

بر فرض اسید HA که یک اسید ضعیف می باشد با حل شدن در آب به صورت زیر یونیزه می شود:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

اگر n ، مول های اسید حل شده در واحد های حجم V ( بر حسب لیتر ) و a درجه یونیزاسیون باشد، بنابراین مقادیر تعادلی گونه های مختلف و غلظت آن ها بر حسب مول در لیتر در محلول به صورت زیر است:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

در جایی که C ، غلظت مولی اسید می باشد. ثابت یونیزاسیون برای واکنش بالا به صورت زیر می شود:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

اگر a کوچک باشد بنابراین می توان از a در مخرج کسر بالا صرف نظر کرد:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

در این صورت:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

یا

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

در جایی که V ، حجم محلول بر حسب لیتر است که شامل یک مول اسید ضعیف HA می باشد. در نتیجه غلظت یون هیدروژن یا یون هیدرونیوم به صورت زیر برقرار می گردد:

یونیزاسیون اسیدهای قوی و ضعیف

جهت یادگیری بیشتر آزمایش زیر را انجام دهید.

دستورالعمل:

در این جا با دو اسید که یکی اسید قوی ( اسید هیدروکلریک ) و دیگری اسید ضعیف ( اسید هیدروفلوئوریک ) است، آشنا می شویم.

با انتخاب اسید قوی مشاهده می کنیم که با حل شدن آن در حلال، رفته رفته به یون های تشکیل دهنده تبدیل می شود. در واقع اسید قوی یک الکترولیت قوی است که با حل شدن در حلال، به طور کامل به یون های تشکیل دهنده تبدیل می شود. اما با انتخاب اسید ضعیف مشاهده خواهیم کرد که با حل شدن در حلال به طور جزئی و ناقص به یون های مربوطه تبدیل می شود. اسید ضعیف یک الکترولیت ضعیف می باشد. بنابراین در این جا تعادلی بین مولکول غیر یونیزه و یون های تشکیل دهنده برقرار می گردد.

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان - تهیه و تنظیم: طیبه موسیوند