ملخص الدرس: ثابت تأين القواعد الضعيفة
تتأين القواعد الضعيفة جزئياً فقط في المحاليل المائية، مما ينتج خليط اتزان من الجزيئات والأيونات. يعبر ثابت تأين القاعدة K_b عن ثابت الاتزان لهذا التفاعل، وكلما كانت قيمة K_b أصغر كانت القاعدة أضعف.
الجدول 6-2: ثابت التأين لبعض القواعد الضعيفة
| القاعدة | معادلة التأين | K_b (298 K) |
| :--- | :--- | :--- |
| إيثيل أمين | C_2H_5NH_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons C_2H_5NH_3^+(aq) + OH^-(aq) | 5.0 \times 10^{-4} |
| ميثيل أمين | CH_3NH_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons CH_3NH_3^+(aq) + OH^-(aq) | 4.3 \times 10^{-4} |
| الأمونيا | NH_3(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_4^+(aq) + OH^-(aq) | 2.5 \times 10^{-5} |
| الأنيلين | C_6H_5NH_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons C_6H_5NH_3^+(aq) + OH^-(aq) | 4.3 \times 10^{-10} |
---
الحلول:
14. اكتب معادلات التأين وتعبير ثابت التأين للقواعد الآتية:
* أ) هيكسيل أمين C_6H_{13}NH_2:
C_6H_{13}NH_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons C_6H_{13}NH_3^+(aq) + OH^-(aq)
K_b = \frac{[C_6H_{13}NH_3^+][OH^-]}{[C_6H_{13}NH_2]}
* ب) بروبيل أمين C_3H_7NH_2:
C_3H_7NH_2(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons C_3H_7NH_3^+(aq) + OH^-(aq)
K_b = \frac{[C_3H_7NH_3^+][OH^-]}{[C_3H_7NH_2]}
* ج) أيون الكربونات CO_3^{2-}:
CO_3^{2-}(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons HCO_3^-(aq) + OH^-(aq)
K_b = \frac{[HCO_3^-][OH^-]}{[CO_3^{2-}]}
* د) أيون الكبريتات الهيدروجينية HSO_4^-:
HSO_4^-(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons SO_4^{2-}(aq) + H_3O^+(aq)
(ملاحظة: HSO_4^- يتصرف كحمض في هذا التفاعل، وليس كقاعدة. إذا كان المقصود هو سلوكه كقاعدة، فالمعادلة ستكون:)
HSO_4^-(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_2SO_4(aq) + OH^-(aq)
K_b = \frac{[H_2SO_4][OH^-]}{[HSO_4^-]}
15. تحفيز اكتب معادلة اتزان قاعدة يكون فيها PO_4^{3-} قاعدة في التفاعل الأمامي، و OH^- قاعدة في التفاعل العكسي.
PO_4^{3-}(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons HPO_4^{2-}(aq) + OH^-(aq)
في التفاعل الأمامي: PO_4^{3-} قاعدة (تكتسب بروتون).
في التفاعل العكسي: OH^- قاعدة (تكتسب بروتون لتكوين H_2O).
16. الفكرة الرئيسة صف محتويات محاليل مائية مخففة للحمض القوي HI والحمض الضعيف HCOOH.
* محلول الحمض القوي HI: يتأين كلياً في الماء. يحتوي المحلول على أيونات H_3O^+ و I^- فقط، ولا توجد جزيئات HI غير متأينة.
* محلول الحمض الضعيف HCOOH: يتأين جزئياً في الماء. يحتوي المحلول على خليط متزن من: جزيئات HCOOH غير المتأينة، وأيونات H_3O^+، وأيونات HCOO^-.
17. ما العلاقة بين قوة الحمض الضعيف وقوة قاعدته المرافقة؟
العلاقة عكسية. كلما كان الحمض الضعيف أقوى (أي له قيمة K_a أكبر)، كانت قاعدته المرافقة أضعف (أي لها قيمة K_b أصغر)، والعكس صحيح.
18. حدد الأزواج المترافقة للحمض والقاعدة في كل معادلة مما يأتي:
* أ) HCOOH(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons HCOO^-(aq) + H_3O^+(aq)
* زوج الحمض/القاعدة 1: HCOOH (حمض) و HCOO^- (قاعدة مرافقة).
* زوج الحمض/القاعدة 2: H_2O (قاعدة) و H_3O^+ (حمض مرافق).
* ب) NH_3(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_4^+(aq) + OH^-(aq)
* زوج الحمض/القاعدة 1: NH_3 (قاعدة) و NH_4^+ (حمض مرافق).
* زوج الحمض/القاعدة 2: H_2O (حمض) و OH^- (قاعدة مرافقة).
19. اشرح ما الذي يمكن أن تستفيده من معرفة أن قيمة K_b للأنيلين C_6H_5NH_2 هي 4.3 \times 10^{-10}؟
من خلال مقارنة قيمة K_b للأنيلين بقيم K_b للقواعد الأخرى في الجدول (مثل الأمونيا 2.5 \times 10^{-5})، نستنتج أن الأنيلين هو أضعف قاعدة بينها جميعاً، لأن قيمة K_b له هي الأصغر. هذا يعني أن درجة تأينه في المحلول المائي أقل، وبالتالي تركيز أيونات OH^- الناتجة عنه سيكون الأقل مقارنة بمحاليل القواعد الأخرى بنفس التركيز.
20. فسر البيانات استعمل البيانات في الجدول 2-4 لترتيب الأحماض السبعة تصاعديًّا بحسب توصيلها للكهرباء.
(ملاحظة: الجدول 2-4 غير موجود في محتوى الصفحة الحالية. للإجابة على هذا السؤال، يجب الرجوع إلى البيانات الواردة في الجدول 2-4 من الصفحات السابقة).