معادلات التأين وثوابت تأين الأحماض الضعيفة - كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 - المنهج السعودي - وزارة التعليم

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

مستوى الصعوبة: متوسط

📝 ملخص الصفحة

تتناول هذه الصفحة مفهوم ثوابت تأين الأحماض الضعيفة (Ka) في الكيمياء، حيث تبدأ بشرح معادلة التأين لحمض الهيدروسيانيك (HCN) وتعبير ثابت الاتزان (Keq)، ثم توضح كيف يمكن دمج تركيز الماء الثابت في المحاليل المائية المخففة مع Keq للحصول على ثابت تأين الحمض (Ka).

يُعرَّف Ka على أنه ثابت الاتزان لتأين الحمض الضعيف، ويشير إلى مدى تفضيل المواد المتفاعلة أو النواتج عند الاتزان. للأحماض الضعيفة، تكون تراكيز الأيونات (النواتج) صغيرة مقارنة بتركيز الجزيئات غير المتأينة (المواد المتفاعلة)، وتكون قيم Ka أصغر للأحماض الأضعف، مما يعكس تراكيز أيونات أقل وتراكيز أعلى للجزيئات غير المتأينة.

يحتوي الجدول ٤-٢ على قائمة لقيم Ka ومعادلات التأين لعدة أحماض ضعيفة، مثل كبريتيد الهيدروجين، الهيدروفلوريك، الهيدروسيانيك، والإيثانويك، مع ملاحظة أن الأحماض المتعددة البروتونات لها قيم Ka مختلفة لكل تأين. تتضمن الصفحة أيضاً قسم 'مهن في الكيمياء' حول عامل المشتل وعلاقة حموضة التربة بالنباتات، وقسم 'مسائل تدريبية' يتضمن أسئلة حول كتابة معادلات التأين وتعبيرات Ka.

📄 النص الكامل للصفحة

فيما يأتي معادلة التأين، وتعبير ثابت الاتزان لحمض الهيدروسيانيك:
HCN(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + CN⁻(aq)
Keq = [H₃O⁺][CN⁻] / [HCN][H₂O]
يعد تركيز الماء السائل في مقام تعبير ثابت الاتزان ثابتاً في المحاليل المائية المخففة، لذلك يمكن دمجه مع Keq ليعطي ثابت اتزان جديداً، Ka.
Keq [H₂O] = Ka = [H₃O⁺][CN⁻] / [HCN] = 6.2 × 10⁻¹⁰
يسمى Ka ثابت تأين الحمض، وهو قيمة ثابت الاتزان لتأين الحمض الضعيف. وكما في تعابير الاتزان جميعها، تدل قيمة Ka على ما إذا كانت المواد المتفاعلة أو النواتج هي المفضلة عند الاتزان. أما للأحماض الضعيفة فتميل تراكيز الأيونات (النواتج) في البسط إلى أن تكون صغيرة مقارنة بتركيز الجزيئات غير المتأينة (المواد المتفاعلة) في المقام. وتكون قيم Ka للأحماض أضعف أصغر؛ وذلك لاحتواء محاليلها على أقل تراكيز أيونات وأعلى تراكيز لجزيئات الحمض غير المتأينة. ويحتوي الجدول ٤-٢ على قائمة لقيم Ka ومعادلات التأين لعدة أحماض ضعيفة. لاحظ أن الأحماض المتعددة البروتونات ليست بالضرورة قوية التأين؛ فلكل تأين للحمض المتعدد البروتونات قيمة Ka مختلفة.

--- SECTION: مهن في الكيمياء ---
عامل المشتل الوظيفة الرئيسية لعمال المشتل هي الاهتمام بتكاثر النباتات ونموها. وهذا يشمل زراعتها وتقديمها وتلقيمها، وبيع جميع أنواع المواد التي تتصل بالنباتات. لذا يجب أن يعرف عامل المشتل المغذيات التي يحتاج إليها النبات للنمو الأفضل وظروف التربة، ومنها حموضة التربة التي تعزز نمو كل نوع من النباتات.

--- SECTION: مسائل تدريبية ---
Question Text: 11. اكتب معادلات التأين وتعبير ثابت تأين الحمض لكل مما يأتي:
a. HClO₂
b. HNO₂
c. HIO
12. اكتب معادلة التأين الأولى والثانية لحمض السيلينوز H₂SeO₃.
13. تحفيز إذا أعطيت المعادلة الرياضية الآتية: Ka = [AsO₃²⁻][H₃O⁺] / [HAsO₄²⁻] ، فاكتب المعادلة الموزونة للتفاعل.
Options:
a. HClO₂
b. HNO₂
c. HIO


وزارة التعليم
Ministry of Education
2025 - 1447
69

--- VISUAL CONTEXT ---
**TABLE**: الجدول ٤-٢
Description: جدول يوضح ثوابت تأين الأحماض الضعيفة عند 298 كلفن، مع معادلات التأين لكل حمض.
Table Structure:
Headers: الحمض | معادلة التأين | Ka (298 K)
Rows:
Row 1: كبريتيد الهيدروجين، التأين الأول | H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻ | 8.9 × 10⁻⁸
Row 2: كبريتيد الهيدروجين، التأين الثاني | HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻ | 1 × 10⁻¹⁹
Row 3: هيدروفلوريك | HF ⇌ H⁺ + F⁻ | 6.3 × 10⁻⁴
Row 4: هيدروسيانيك | HCN ⇌ H⁺ + CN⁻ | 6.2 × 10⁻¹⁰
Row 5: الإيثانويك (حمض الخل) | CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻ | 1.8 × 10⁻⁵
Row 6: الكربونيك، التأين الأول | H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻ | 4.5 × 10⁻⁷
Row 7: الكربونيك، التأين الثاني | HCO₃⁻ ⇌ H⁺ + CO₃²⁻ | 4.7 × 10⁻¹¹
Data: The table lists several weak acids, their dissociation equations, and their corresponding acid dissociation constants (Ka) at 298 K. It includes polyprotic acids with separate Ka values for each dissociation step.
Key Values: H₂S Ka1 = 8.9 × 10⁻⁸, H₂S Ka2 = 1 × 10⁻¹⁹, HF Ka = 6.3 × 10⁻⁴, HCN Ka = 6.2 × 10⁻¹⁰, CH₃COOH Ka = 1.8 × 10⁻⁵, H₂CO₃ Ka1 = 4.5 × 10⁻⁷, H₂CO₃ Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹
Context: This table provides empirical data for the acid dissociation constants of various weak acids, illustrating their relative strengths and the concept of multiple dissociation steps for polyprotic acids. It is referenced in the main content and likely used for solving related problems.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 3

سؤال 11: 11. اكتب معادلات التأين وتعبير ثابت تأين الحمض لكل مما يأتي: a. $HClO_2$ b. $HNO_2$ c. $HIO$

الإجابة: س: 11 a) $HClO_2$ معادلة: $HClO_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + ClO_2^-(aq)$ $K_a = \frac{[H_3O^+][ClO_2^-]}{[HClO_2]}$ b) $HNO_2$ معادلة: $HNO_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + NO_2^-(aq)$ $K_a = \frac{[H_3O^+][NO_2^-]}{[HNO_2]}$ c) $HIO$ معادلة: $HIO(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + IO^-(aq)$ $K_a = \frac{[H_3O^+][IO^-]}{[HIO]}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم الأساسي):** أي حمض ضعيف ($HA$) عند إذابته في الماء، يتفاعل مع جزيئات الماء في عملية تسمى التأين أو التفكك، حيث يتبرع الحمض ببروتون ($H^+$) للماء لينتج أيون الهيدرونيوم ($H_3O^+$) والقاعدة المرافقة ($A^-$). معادلة التأين العامة تكون: $$HA(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + A^-(aq)$$ يُعبر عن ثابت هذه العملية بثابت تأين الحمض ($K_a$)، وصيغته العامة هي: $$K_a = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}$$ حيث تمثل الأقواس المربعة التركيز المولي. **الخطوة 2 (تطبيق المفهوم):** لكل حمض، نطبق المفهوم السابق، مع ملاحظة الصيغة الكيميائية لكل حمض لتحديد القاعدة المرافقة له. **أ. $HClO_2$:** - الصيغة العامة هي $HA$، حيث $A$ هنا هو $ClO_2^-$. - لذلك، معادلة التأين هي: $$HClO_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + ClO_2^-(aq)$$ - تعبير ثابت التأين يكون: $$K_a = \frac{[H_3O^+][ClO_2^-]}{[HClO_2]}$$ **ب. $HNO_2$:** - الصيغة العامة هي $HA$، حيث $A$ هنا هو $NO_2^-$. - معادلة التأين: $$HNO_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + NO_2^-(aq)$$ - تعبير ثابت التأين: $$K_a = \frac{[H_3O^+][NO_2^-]}{[HNO_2]}$$ **ج. $HIO$:** - الصيغة العامة هي $HA$، حيث $A$ هنا هو $IO^-$. - معادلة التأين: $$HIO(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + IO^-(aq)$$ - تعبير ثابت التأين: $$K_a = \frac{[H_3O^+][IO^-]}{[HIO]}$$

سؤال 12: 12. اكتب معادلة التأين الأولى والثانية لحمض السلينوز $H_2SeO_3$.

الإجابة: س: 12: التأين الأول: $H_2SeO_3(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + HSeO_3^-(aq)$ التأين الثاني: $HSeO_3^-(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + SeO_3^{2-}(aq)$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المفهوم):** حمض السلينوز $H_2SeO_3$ هو حمض ثنائي البروتون (يحتوي على ذرتي هيدروجين قابلة للتأين). تأين مثل هذه الأحماض يحدث على مرحلتين، حيث يفقد الحمض بروتوناً واحداً في كل مرحلة. للمرحلة الأولى، نتعامل مع $H_2SeO_3$ كحمض وحيد البروتون. للمرحلة الثانية، نتعامل مع القاعدة المرافقة الناتجة من المرحلة الأولى ($HSeO_3^-$) باعتبارها حمضاً جديداً. **الخطوة 2 (كتابة معادلة التأين الأولى):** في التأين الأول، يتفاعل جزيء $H_2SeO_3$ مع الماء ويفقد أحد بروتوناته: $$H_2SeO_3(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + HSeO_3^-(aq)$$ **الخطوة 3 (كتابة معادلة التأين الثانية):** في التأين الثاني، يتفاعل الأيون الناتج $HSeO_3^-$ (الذي يحمل بروتوناً واحداً قابلاً للتأين) مع الماء ليفقد بروتونه المتبقي: $$HSeO_3^-(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + SeO_3^{2-}(aq)$$

سؤال 13: 13. تحفيز إذا أعطيت المعادلة الرياضية الآتية: $K_a = \frac{[AsO_4^{3-}][H_3O^+]}{[HAsO_4^{2-}]}$ ، فاكتب المعادلة الموزونة للتفاعل.

الإجابة: س: 13: المعادلة: $HAsO_4^{2-}(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + AsO_4^{3-}(aq)$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (تحليل تعبير ثابت التأين):** التعبير المعطى هو: $$K_a = \frac{[AsO_4^{3-}][H_3O^+]}{[HAsO_4^{2-}]}$$ من قانون ثابت تأين الحمض ($K_a = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}$)، نستنتج ما يلي: 1. **المادة المتفاعلة (الحمض $HA$):** تركيزها في المقام كـ $[HAsO_4^{2-}]$. إذن، الحمض هو $HAsO_4^{2-}$. 2. **النواتج:** تركيزاتها في البسط. - $H_3O^+$: أيون الهيدرونيوم. - $AsO_4^{3-}$: القاعدة المرافقة (الأنيون الناتج بعد فقدان البروتون). **الخطوة 2 (صياغة المعادلة الموزونة):** بناءً على الاستنتاجات السابقة، يتفاعل الحمض $HAsO_4^{2-}$ مع الماء $H_2O$ ليعطي أيون الهيدرونيوم وأيون القاعدة المرافقة. المعادلة تكون: $$HAsO_4^{2-}(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + AsO_4^{3-}(aq)$$

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 20 بطاقة لهذه الصفحة

ما هي معادلة التأين وتعبير ثابت الاتزان لحمض الهيدروسيانيك (HCN)؟

الإجابة: معادلة التأين: HCN(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + CN⁻(aq). تعبير ثابت الاتزان: Keq = [H₃O⁺][CN⁻] / [HCN][H₂O].

الشرح: تمثل المعادلة تفاعل تأين الحمض الضعيف مع الماء، ويعبر Keq عن نسبة تراكيز النواتج إلى تراكيز المواد المتفاعلة عند الاتزان.

تلميح: تذكر أن الماء يظهر كمتفاعل في المعادلة، وكعامل في مقام تعبير Keq.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

كيف يتم اشتقاق ثابت تأين الحمض (Ka) من ثابت الاتزان (Keq) لتأين حمض ضعيف في محلول مائي مخفف؟

الإجابة: بما أن تركيز الماء السائل ثابت في المحاليل المائية المخففة، يمكن دمجه مع Keq ليعطي ثابتاً جديداً هو Ka. أي: Keq [H₂O] = Ka.

الشرح: في المحاليل المائية المخففة، يكون تركيز الماء كبيراً جداً مقارنة بالحمض، لذا يعتبر ثابتاً ويدمج مع ثابت الاتزان لتبسيط التعبير الرياضي.

تلميح: فكر في سبب اعتبار تركيز الماء ثابتاً في هذه الحالة الخاصة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هو تعبير ثابت تأين الحمض (Ka) لحمض الهيدروسيانيك (HCN)؟ وما قيمته؟

الإجابة: تعبير Ka لـ HCN هو: Ka = [H₃O⁺][CN⁻] / [HCN]. وقيمته تساوي 6.2 × 10⁻¹⁰.

الشرح: بعد دمج تركيز الماء الثابت مع Keq، يصبح التعبير الرياضي لثابت التأين يعتمد فقط على تراكيز الأيونات والحمض غير المتأين.

تلميح: لاحظ أن الماء لم يعد يظهر في تعبير Ka بعد دمجه مع الثابت.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

ما تعريف ثابت تأين الحمض (Ka)؟

الإجابة: ثابت تأين الحمض (Ka) هو قيمة ثابت الاتزان لتأين الحمض الضعيف.

الشرح: يمثل Ka مقياساً كمياً لقوة الحمض الضعيف، حيث يعبر عن مدى ميله للتأين في المحلول المائي.

تلميح: فكر في العلاقة بين Ka و Keq للتفاعلات الخاصة بتأين الأحماض.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ماذا تدل قيمة Ka على حالة الاتزان لتأين حمض ضعيف؟

الإجابة: تدل قيمة Ka على ما إذا كانت المواد المتفاعلة (جزيئات الحمض غير المتأينة) أو النواتج (الأيونات) هي المفضلة عند الاتزان.

الشرح: تشير قيمة Ka الكبيرة إلى أن النواتج (الأيونات) مفضلة عند الاتزان (حمض أقوى)، بينما تشير القيمة الصغيرة إلى تفضيل المواد المتفاعلة (حمض أضعف).

تلميح: تذكر أن قيم ثوابت الاتزان تشير إلى اتجاه التفاعل المفضل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما العلاقة بين قيمة Ka لقوة الحمض الضعيف وتراكيز مكونات المحلول عند الاتزان؟

الإجابة: للأحماض الضعيفة، تميل تراكيز الأيونات (النواتج) في البسط إلى أن تكون صغيرة مقارنة بتركيز الجزيئات غير المتأينة (المواد المتفاعلة) في المقام. وتكون قيم Ka للأحماض أضعف أصغر.

الشرح: كلما صغرت قيمة Ka، كان الحمض أضعف، مما يعني تركيزاً أقل للأيونات H₃O⁺ و A⁻ وتركيزاً أعلى للحمض غير المتأين HA عند الاتزان.

تلميح: راجع تعبير Ka: Ka = [أيونات]/[حمض غير متأين].

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هي معادلة التأين وثابت التأين (Ka) لحمض الهيدروفلوريك (HF) عند 298 كلفن؟

الإجابة: معادلة التأين: HF ⇌ H⁺ + F⁻. قيمة Ka = 6.3 × 10⁻⁴.

الشرح: قيمة Ka لـ HF (6.3 × 10⁻⁴) أكبر من قيمة Ka لـ HCN (6.2 × 10⁻¹⁰)، مما يعني أن HF حمض أقوى من HCN، لكنه يظل حمضاً ضعيفاً.

تلميح: ابحث في الجدول عن الصف الخاص بحمض الهيدروفلوريك.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

ما هي معادلة التأين وثابت التأين (Ka) لحمض الإيثانويك (حمض الخل) عند 298 كلفن؟

الإجابة: معادلة التأين: CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻. قيمة Ka = 1.8 × 10⁻⁵.

الشرح: قيمة Ka لحمض الخل نموذجية للأحماض العضوية الضعيفة، وتستخدم كثيراً في المسائل الحسابية.

تلميح: حمض الإيثانويك هو الاسم النظامي لحمض الخل الشائع.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

ما هي معادلات التأين وقيم Ka للتأينين الأول والثاني لحمض كبريتيد الهيدروجين (H₂S)؟

الإجابة: التأين الأول: H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻ ، Ka1 = 8.9 × 10⁻⁸. التأين الثاني: HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻ ، Ka2 = 1 × 10⁻¹⁹.

الشرح: قيمة Ka2 أصغر بكثير من Ka1، مما يعني أن إزالة البروتون الثاني من أيون HS⁻ أصعب بكثير من إزالة البروتون الأول من H₂S.

تلميح: لاحظ أن الحمض المتعدد البروتونات له أكثر من قيمة Ka.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: متوسط

ما هي معادلات التأين وقيم Ka للتأينين الأول والثاني لحمض الكربونيك (H₂CO₃)؟

الإجابة: التأين الأول: H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻ ، Ka1 = 4.5 × 10⁻⁷. التأين الثاني: HCO₃⁻ ⇌ H⁺ + CO₃²⁻ ، Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹.

الشرح: يشير الفرق الكبير بين Ka1 و Ka2 إلى أن HCO₃⁻ (بيكربونات) حمض أضعف بكثير من H₂CO₃.

تلميح: حمض الكربونيك هو حمض ضعيف ومتعدد البروتونات، مهم في أنظمة التنفس والبيئة.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: متوسط

ما الخاصية المهمة للأحماض المتعددة البروتونات فيما يتعلق بقيم Ka؟

الإجابة: لكل تأين للحمض المتعدد البروتونات قيمة Ka مختلفة. وليست الأحماض المتعددة البروتونات بالضرورة قوية التأين.

الشرح: يمتلك الحمض المتعدد البروتونات (مثل H₂SO₄، H₃PO₄) سلسلة من قيم Ka (Ka1، Ka2، ...) تتعلق بفقدان كل بروتون على حدة، وعادةً تكون Ka1 > Ka2 > Ka3.

تلميح: فكر في أمثلة مثل H₂S و H₂CO₃ من الجدول.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

إذا أعطيت تعبير Ka للتفاعل: Ka = [AsO₃²⁻][H₃O⁺] / [HAsO₄²⁻]، فما المعادلة الموزونة للتفاعل؟

الإجابة: المعادلة الموزونة هي: HAsO₄²⁻(aq) + H₂O(l) ⇌ AsO₃²⁻(aq) + H₃O⁺(aq).

الشرح: يظهر HAsO₄²⁻ في المقام كمواد متفاعلة (حمض) بينما يظهر AsO₃²⁻ و H₃O⁺ في البسط كنواتج. الماء هو المذيب والمتفاعل.

تلميح: قارن بين أنواع الأنواع الكيميائية في البسط والمقام في تعبير Ka مع المواد في المعادلة المتوازنة.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: صعب

قارن بين قوة الأحماض الضعيفة التالية بناءً على قيم Ka: HF (Ka=6.3×10⁻⁴)، CH₃COOH (Ka=1.8×10⁻⁵)، HCN (Ka=6.2×10⁻¹⁰).

الإجابة: ترتيب قوة الأحماض من الأقوى إلى الأضعف هو: HF > CH₃COOH > HCN. حيث أن قيمة Ka لـ HF هي الأكبر، تليها CH₃COOH، ثم HCN ذات القيمة الأصغر.

الشرح: قيمة Ka هي مقياس كمي لقوة الحمض. HF له أعلى قيمة Ka، مما يجعله الأقوى بين الثلاثة، بينما HCN له أدنى قيمة Ka، مما يجعله الأضعف.

تلميح: تذكر: كلما كبرت قيمة Ka، زادت قوة الحمض (ميله للتأين).

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما هو تعريف ثابت تأين الحمض (Ka)؟

الإجابة: ثابت تأين الحمض (Ka) هو قيمة ثابت الاتزان لتأين الحمض الضعيف، ويُحسب من العلاقة Ka = [H₃O⁺][A⁻] / [HA]، حيث [HA] هو تركيز الحمض غير المتأين.

الشرح: يُشتق Ka من ثابت الاتزان العام (Keq) لعملية تأين الحمض في الماء، حيث يُدمج تركيز الماء الثابت مع Keq ليعطي ثابتاً جديداً خاصاً بتأين الحمض.

تلميح: فكر في العلاقة بين ثابت الاتزان العام (Keq) وتركيز الماء في المحاليل المائية المخففة.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

كيف تُشتق معادلة Ka لحمض ضعيف (مثل HCN) من معادلة ثابت الاتزان العام Keq؟

الإجابة: تُشتق معادلة Ka بدمج تركيز الماء الثابت [H₂O] في المحاليل المائية المخففة مع Keq. من العلاقة Keq = [H₃O⁺][CN⁻] / ([HCN][H₂O])، تصبح Ka = Keq[H₂O] = [H₃O⁺][CN⁻] / [HCN].

الشرح: لأن تركيز الماء في المحاليل المائية المخففة ثابت تقريباً، يمكن دمجه مع ثابت الاتزان Keq لإنشاء ثابت جديد مبسط (Ka) يعتمد فقط على تراكيز الأيونات والحمض غير المتأين.

تلميح: تذكر أن تركيز الماء السائل يعتبر ثابتاً في هذه الحسابات.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: صعب

ماذا تدل قيمة Ka الصغيرة (مثل 6.2 × 10⁻¹⁰ لحمض HCN) على وضع الاتزان لتأين حمض ضعيف؟

الإجابة: قيمة Ka الصغيرة تدل على أن المواد المتفاعلة (جزيئات الحمض غير المتأينة) هي المفضلة عند الاتزان. أي أن محاليل الأحماض ذات الـ Ka الأصغر تحتوي على تراكيز أقل للأيونات (H₃O⁺ و A⁻) وتركيز أعلى للحمض غير المتأين.

الشرح: قيمة Ka هي مقياس لقوة الحمض. كلما كانت Ka أصغر، كان الحمض أضعف، مما يعني أن عملية التأين غير مفضلة وأن معظم الحمض يبقى على شكل جزيئات غير متأينة في المحلول.

تلميح: راجع العلاقة بين حجم ثابت الاتزان واتجاه التفاعل المفضل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الفرق بين ثابت تأين الحمض (Ka) وثابت الاتزان العام (Keq) لتأين حمض في الماء؟

الإجابة: الفرق الرئيسي هو أن تعبير Keq يتضمن تركيز الماء [H₂O] في المقام (Keq = [H₃O⁺][A⁻] / ([HA][H₂O]))، بينما لا يتضمن تعبير Ka تركيز الماء لأنه ثابت وتم دمجه في قيمة Ka (Ka = [H₃O⁺][A⁻] / [HA]). Ka هو ببساطة Keq مضروباً في [H₂O] الثابت.

الشرح: يُستخدم Ka كمعيار أكثر ملاءمة لقوة الأحماض في المحاليل المائية لأنه يزيل المتغير الثابت (تركيز الماء) من المعادلة، مما يجعل المقارنة بين قوى الأحماض المختلفة مباشرة.

تلميح: قارن بين مقامي التعبيرين الرياضيين لكل منهما.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما هي قيمة ثابت تأين الحمض (Ka) لحمض الهيدروسيانيك (HCN) عند 298 كلفن؟

الإجابة: قيمة Ka لحمض الهيدروسيانيك (HCN) عند 298 كلفن هي 6.2 × 10⁻¹⁰.

الشرح: هذه القيمة المحددة توضح أن HCN حمض ضعيف جداً، حيث أن قيمة Ka صغيرة جداً (أقل من 10⁻⁷).

تلميح: ابحث عن الرقم المرفوع إلى قوة سالبة (أس سالب) في النص المتعلق بـ HCN.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

كيف تتعامل الأحماض المتعددة البروتونات (مثل H₂S أو H₂CO₃) مع ثابت التأين؟

الإجابة: لكل مرحلة تأين في الحمض المتعدد البروتونات قيمة Ka مختلفة. فمثلاً، لحمض كبريتيد الهيدروجين (H₂S): Ka1 للتأين الأول (H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻) و Ka2 للتأين الثاني (HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻).

الشرح: يكون التأين الأول عادة أسهل من التأين الثاني، لذا تكون قيمة Ka1 أكبر من Ka2. هذا لأن إزالة بروتون من أنيون (شحنة سالبة) أصعب من إزالته من جزيء متعادل.

تلميح: تذكر أن فقدان البروتونات يحدث على خطوات، وليس دفعة واحدة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

إذا كانت قيمة Ka لحمض الإيثانويك (الخل) 1.8 × 10⁻⁵، وقيمة Ka لحمض الهيدروفلوريك 6.3 × 10⁻⁴، فأيهما أقوى ولماذا؟

الإجابة: حمض الهيدروفلوريك (HF) أقوى من حمض الإيثانويك (CH₃COOH) لأن قيمة Ka له (6.3 × 10⁻⁴) أكبر من قيمة Ka لحمض الخل (1.8 × 10⁻⁵). قيمة Ka الأكبر تعني تأيناً أكبر عند الاتزان، وبالتالي حمضاً أقوى.

الشرح: قيمة Ka هي مقياس كمي لقوة الحمض. كلما زادت قيمة Ka، زادت درجة تأين الحمض في المحلول المائي، مما يعني أنه حمض أقوى.

تلميح: قارن بين الأرقام: أي منهما له أس سالب أصغر (أي رقم أكبر)؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط