• تعداد بازديد :
  • چهارشنبه 1395/07/28
  • تاريخ :

تعادل های اسید و باز

اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می‌دهند و بازها را خنثی می‌کنند.بازها موادی با مزهٔ گس-تلخ اند حالتی لزج دارند شناساگرها را تغییر رنگ می‌دهند و اسیدها را خنثی می‌کنند.

تعادل های شیمیایی و باز

در مطالب قبل دانستید که فرمول شیمیایی یک اسید به صورت HA  می باشد، وقتی یک اسید درآب حل می شود یون هیدروژن در حلال زیاد می شود( pH محلول کمتر از 7 می باشد.) مفهوم pH از قرن 17 معرفی شده است و اسیدها ویژگی خاصی دارند و دانستید که یک باز، ماده شیمیایی مقابل اسید می باشد. وقتی باز با اسید مخلوط شود، خنثی می شوند. بر عکس اسیدها، وقتی باز در آب حل می شود،  مقدار pH افزایش می یابد.    
واکنش تعادلی:
واکنشی را که در آن سرعت واکنش پس از مدتی نه به صفر بلکه به مقدار ثابتی می رسد، واکنش تعادلی می گویند.
نخستین لحظه ای که نمودارهای غلظت-زمان به حالت افقی در می آیند، لحظه پایان واکنش را نشان می دهد. (در واکنش های تعادلی لحظه رسیدن به تعادل را نشان می دهد.)

تعادل های شیمیایی و باز

حال تعادل شیمیایی را در تعادل های اسید و باز بررسی می کنیم.
همان طور که می دانید همه الکترولیت های ضعیف به طور ناقص در محلول آبی یونیده می شوند، یونش یعنی رسیدن به یک حالت تعادل که با معادله ای مانند معادله زیر نشان می دهند:

HF (ag) ⇌ H+ (ag) + F- (ag)

بیشتر الکترولیت های ضعیفی که با آنها سر و کار دارید، اسیدهای ضعیف یا بازهای ضعیف می باشند.اسید را به عنوان یک پروتون (H+ ) دهنده و باز را به عنوان یک پروتون پذیرنده می توان تعریف کرد که به آن تعریف برونسد می گویند.
لازم است که این تعریف را به خاطر بسپارید و با این تعریف می توانید تشخیص دهید که معادله بالا مثال ساده ای از واکنش بین یک اسید و یک باز می باشد. (HF هیدروفلوئوریک اسید) اسید و H2O باز می باشد. حال واکنش به صورت زیر نوشته می شود.

HF(aq) + H2 H3O+ (aq) + F-(aq)

 به خاطر داشته باشید که هر واکنش اسید – باز واکنشی است که  در اینجا (پروتون از اسید HF به باز H2O ) منتقل می شود. وقتی آب به عنوان باز عمل می کند، معمولا آن را از معادله شیمیایی حذف می کنیم. بنابراین در محلول آبی، نماد H+  آب پروتون دار شده را نشان می دهد. گاهی اوقات آب پروتون دار شده را به صورت H3O+ می نویسند تا نشان دهند که انتقال پروتون صورت گرفته است. 
در این حالت چون یونش به تعادل می رسد، آن را می توان مانند همه واکنش هایی که به حالت تعادل می رسند، با یک ثابت تعادل K که در این مورد ثابت یونش نام دارد، نشان داد.

تعادل های شیمیایی و باز

این ثابت تعادل را Ka نیز می نامند که a نماینده اسید می باشد. (این ثابت را ثابت تفکیک اسید گویند) 
فرمول های کروشه ای [H+] ،[F- ] و [HF] غلظت ها را برحسب مول بر لیتر نشان می دهند. مقدار عددی ثابت یونش HF در دمای 25 درجه سانتی گراد برابر 4-10 × 6.9 است.
همچنین، بازهای ضعیف در نتیجه یک واکنش اسید – باز در محلول آبی که در آن آب به عنوان یک اسید یا پروتون دهنده و باز ضعیف به عنوان یک پروتون پذیرنده عمل می کند، متحمل یونش جزئی می شوند. معمولی ترین باز ضعیف آمونیاک، NH3، است. معادله زیر، یونش این باز را نشان می دهد.
NH3(aq) + H2 NH4+ (aq) + OH-(aq) 
ثابت یونش عبارت است از:

تعادل های شیمیایی و باز

این ثابت تعادل مربوط به Kb نیز می باشد که b نماینده باز می باشد. این ثابت را ثابت تفکیک باز می گویند.
توجه داشته باشید که [H2O] در عبارت ثابت تعادل ظاهر نمی شود، زیرا غلظت آب در نتیجه این تعادل ها تغییر محسوسی نمی کند.
آنیون یک اسید، یک باز برونستد است. چون قدرت یک باز با توجه به میزان میل ترکیبی آن با پروتون تعیین می شود، پس نتیجه می گیریم هر چه اسید ضعیف تر باشد، قدرت بازی آنیون آن بیشتر است. بنابر این، یون OH- در میان آنیون های اسیدهایی که در جدول زیر ارائه خواهد شد قوی ترین باز می باشد. ترتیب قدرت پنج باز قوی در این جدول به صورت زیر می باشد.
OH->S2->AsO43->PO43->CO32-

مقادیر عددی ثابت های یونش تعدادی از الکترولیت های ضعیف به شرح زیر می باشد. هرچه ثابت یونش کمتر باشد، الکترولیت ضعیف تر می باشد.
بر اساس واکنش زیر، آب خالص خود نیز به مقدار کمی یونیده می شود: 

H2 H+ (aq) + OH-(aq) 

 غلظت یون های H+ در دمای  25 درجه سانتی گراد به طور تجربی 1/0 × 10-7 mol/L  به دست آمده است. غلظت یون های OH-  نیز برابر با غلظت یون های H+ است، 1/0 × 10-7 mol/L، به همین دلیل می گوییم که آب خنثی می باشد.
معادله ثابت یونش آب عبارت است از:
  Kw = [H+] × [OH-

پس در دمای 25 درجه سانتی گراد KW = 1/0 × 10-14 ، یعنی حاصل ضرب [H+ ] و  [OH- ] در این دما برای هر محلول آبی در حالت تعادل باید برابر با 1.0 × 10-14باشد.
اگر غلظت H+ بیشتر از 10-7 mol/Lباشد (مثلا، 10-6 )، آنگاه محلول اسیدی است، در حالی که اگر غلظت یون هیدروژن کمتر از 10-7 mol/Lباشد (مثلا، 10-8 )، آنگاه محلول خاصیت بازی خواهد داشت.

استفاده از نماد р در بسیاری از محاسبات مربوط به سیستم های اسید – باز مناسب است. نماد р پیش از کمیت مورد نظر می آید و به معنی (گرفتن لگاریتم منفی از آن کمیت) می باشد. مثلا pH منفی لگاریتم pOH , [H+] ، منفی لگاریتم [OH- ] و pK، منفی لگاریتم ثابت تعادل می باشد. منفی لگاریتم یک عدد خیلی کوچک معمولا بسیار ساده تر از یک عبارت نمایی می باشد.
برای تبدیل یک عبارت نمایی به منفی لگاریتم آن، از این رابطه استفاده می شود:

-log(a × 10-b) = -(log a + log 10-b) = b-log a 

مثلا اگر  [H+] = 2/0 × 10-4 ، آنگاه

pH = -log [H+] = -log (2/0 × 10-4) = 4-log2 = 3/7 

محلولی که pH آن برابر با 7 باشد، خنثی می باشد. محلولی که pH آن بیشتر از 7 باشد، خاصیت بازی و محلولی که pH آن کمتر از 7 باشد، خاصیت اسیدی دارد. به یاد داشته باشید که افزایش pH، کاهش غلظت یون هیدروژن را نشان می دهد. (کاهش قدرت اسیدی)

تعادل های شیمیایی و باز

جدول ثابت های یونش اسید ها و بازها (روی عکس کلیک کنید)
واکنش کامل: واکنشی را که در آن یکی از واکنش دهنده ها تمام  شود و سرعت واکنش صفر شود، واکنش کامل گویند.

تعادل های شیمیایی و باز

منبع:
www.chemyazad.com

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان

UserName