الشكل 18-3 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 ثوابت حاصل الذائبية (Ksp)

المفاهيم الأساسية

ثابت حاصل الذائبية (Ksp): هو تعبير الاتزان للمركبات الأيونية قليلة الذائبة، ويكون ثابتاً عند درجة حرارة محددة.

خريطة المفاهيم

```markmap

الاتزان الكيميائي

استعمال ثوابت الاتزان (من الصفحة 98)

حساب تركيز مادة مجهولة عند الاتزان

#### مثال 3-4: تفاعل الهيدروجين مع الكبريت

2H₂(g) + S₂(g) ⇌ 2H₂S(g)

##### المعطيات

• Keq = 2.27 × 10⁻³
• [S₂] = 0.0540 \ mol/L
• [H₂S] = 0.184 \ mol/L

##### المطلوب

• حساب تركيز الاتزان لـ [H₂]

##### خطوات الحل

• كتابة تعبير ثابت الاتزان:

Keq = \frac{[H₂S]²}{[H₂]²[S₂]}

• إعادة ترتيب المعادلة لإيجاد المجهول:

[H₂]² = \frac{[H₂S]²}{Keq \times [S₂]}

[H₂] = \sqrt{\frac{[H₂S]²}{Keq \times [S₂]}}

• التعويض والحساب:

[H₂] = \sqrt{\frac{(0.184)²}{(2.27 × 10⁻³) \times (0.0540)}} = 0.0377 \ mol/L

##### تقويم الإجابة

• الإجابة صحيحة. تركيز H₂ أقل من تركيز H₂S عند الاتزان، وهو متوقع لأن قيمة Keq < 1 (المتفاعلات أكثر من النواتج).

مسائل تدريبية

18. إنتاج الميثانول

CO(g) + 2H₂(g) ⇌ CH₃OH(g)

#### أ) حساب [CO] عند الاتزان

• المعطيات: [CH₃OH] = 1.32 \ mol/L، [H₂] = 0.933 \ mol/L

#### ب) حساب [H₂] عند الاتزان

• المعطيات: [CO] = 1.09 \ mol/L، [CH₃OH] = 0.325 \ mol/L

#### ج) حساب [CH₃OH] عند الاتزان

• المعطيات: [H₂] = 0.0661 \ mol/L، [CO] = 3.85 \ mol/L

19. تفاعل عام

C + D ⇌ A + B

• المعطيات: بدءاً من 1.0 \ mol من A و 1.0 \ mol من B في دورق حجمه 1 \ L.
• تركيز A عند الاتزان = 0.450 \ mol/L.
• المطلوب: حساب قيمة Keq.

ثابت حاصل الذائبية (الصفحة 100)

أمثلة على المركبات الأيونية

#### مركبات عالية الذائبية

• مثال: كلوريد الصوديوم NaCl
• معادلة التفكك:

NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

• تطبيق: وجوده بكميات كبيرة في مياه البحيرات المالحة والمحيطات.

#### مركبات قليلة الذائبية

• مثال: كبريتات الباريوم BaSO₄
• معادلة التفكك والاتزان:

BaSO₄(s) ⇌ Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)

• تطبيق: يستخدم بشكل آمن في التصوير بالأشعة للجهاز الهضمي رغم سمية أيونات الباريوم، بسبب ذائبيته المنخفضة جداً.

خصائص المحلول المشبع للمركبات القليلة الذائبية

• عند الاتزان، تكون سرعة الذوبان مساوية لسرعة الترسيب.
• يكون المحلول مشبعاً.
• تكون تراكيز الأيونات الذائبة صغيرة جداً.

كتابة تعبير ثابت حاصل الذائبية

• هو تعبير الاتزان للمركبات القليلة الذائبية.
• هو ناتج ضرب تراكيز الأيونات الذائبة، كل منها مرفوع لأس يساوي معاملها في المعادلة.
• تركيز المادة الصلبة النقية (المذاب) يُعبر عنه بقيمة ثابتة.

ثوابت حاصل الذائبية (الصفحة 101)

كتابة تعبير Ksp

• كبريتات الباريوم:

BaSO₄(s) ⇌ Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)

Ksp = [Ba²⁺][SO₄²⁻] = 1.1 × 10⁻¹⁰

• هيدروكسيد المغنيسيوم:

Mg(OH)₂(s) ⇌ Mg²⁺(aq) + 2OH⁻(aq)

Ksp = [Mg²⁺][OH⁻]²

خصائص Ksp

• قيمة Ksp ثابتة عند درجة حرارة محددة.
• تعتمد فقط على تراكيز الأيونات في المحلول المشبع.
• يتم حذف المواد الصلبة والسوائل النقية من تعبير Ksp في الاتزان غير المتجانس.
• قيمته الصغيرة (مثل 1.1 × 10⁻¹⁰) تدل على أن الناتج لا يزداد بتراكيز عند الاتزان.

تطبيقات عملية

• كبريتات الباريوم (BaSO₄): تستخدم بأمان في التصوير بالأشعة السينية للمعدة لأن ذوبانها قليلة جداً (تركيز أيونات الباريوم عند الاتزان 1.0 × 10⁻⁵ M).
• الجدول 3-3: يوضح قيم Ksp لمركبات أيونية مختلفة عند 298 K، وتتراوح من 10⁻⁶ إلى 10⁻³³.

```

نقاط مهمة

• قيمة Ksp الصغيرة (مثل 1.1 × 10⁻¹⁰ لـ BaSO₄) تعني أن تركيز الأيونات الذائبة في المحلول المشبع منخفض جداً.
• يمكن استخدام مركبات سامة (مثل BaSO₄) بأمان في التطبيقات الطبية بسبب قلة ذوبانها.
• يجب أن تكون بعض المواد الصلبة غير الذائبة موجودة في خليط الاتزان.
• تقاس وتسجل قيم Ksp للمركبات قليلة الذائبة فقط.

كانتفاعها بوحدة L/mol، ويكون ثابتاً عند درجة حرارة محددة، ولذلك يتم حذف المواد الصلبة والسوائل النقية في الاتزان غير المتجانس من تعابير ثوابت الاتزان.

والآن نستطيع كتابة تعبير ثابت حاصل الذائبية لكبريتات الباريوم الذائبة في الماء، إذا كان Ksp لهذه العملية 10-10 × 1.1 عند درجة حرارة 298 K.

Ksp = [Ba²⁺][SO₄²⁻] = 1.1 × 10⁻¹⁰

يدل مقدار قيمة Ksp الصغيرة لـ BaSO₄ على أن الناتج لا يزداد بتراكيز عند الاتزان، فتركيز أيونات الباريوم عند الاتزان 10-5 × 1.0 M، مما يمكن المريض من تناول محلول كبريتات الباريوم بأمان، انظر الشكل 18-3. وعلى سبيل المثال أيضاً، ثابت حاصل الذائبية لضاد الحموضة هيدروكسيد المغنيسيوم Mg(OH)₂:

Mg(OH)₂(s) ⇌ Mg²⁺(aq) + 2OH⁻(aq)

Ksp = [Mg²⁺][OH⁻]²

تعتمد قيمة Ksp فقط على تراكيز الأيونات في المحلول المشبع. إلا أن بعض المواد الصلبة غير الذائبة مهما بلغت كميتها يجب أن تكون موجودة في خليط الاتزان. ويعرض الجدول 3-3 ثوابت حاصل الذائبية لنواتج بعض الأيونية، وتسجل للنواتج التي جميعها أرقام صغيرة. لذا تقاس ثوابت حاصل الذائبية للنواتج وتسجل للقلية الذوبان فقط.

هناك احتمال أفضل للتشخيص عند التعرض للأشعة السينية في منطقة المعدة عند شرب المريض خلطًا لزجًا يحتوي على كبريتات الباريوم، وهي مادة سامة، ولكن لأن ذوبانها قليلة فكمية منها يمكن أن تذوب في جسم المريض دون أي ضرر.

ثوابت حاصل الذائبية عند 298 K

كانتفاعها بوحدة L/mol، ويكون ثابتاً عند درجة حرارة محددة، ولذلك يتم حذف المواد الصلبة والسوائل النقية في الاتزان غير المتجانس من تعابير ثوابت الاتزان. والآن نستطيع كتابة تعبير ثابت حاصل الذائبية لكبريتات الباريوم الذائبة في الماء، إذا كان Ksp لهذه العملية 10-10 × 1.1 عند درجة حرارة 298 K. Ksp = [Ba²⁺][SO₄²⁻] = 1.1 × 10⁻¹⁰ يدل مقدار قيمة Ksp الصغيرة لـ BaSO₄ على أن الناتج لا يزداد بتراكيز عند الاتزان، فتركيز أيونات الباريوم عند الاتزان 10-5 × 1.0 M، مما يمكن المريض من تناول محلول كبريتات الباريوم بأمان، انظر الشكل 18-3. وعلى سبيل المثال أيضاً، ثابت حاصل الذائبية لضاد الحموضة هيدروكسيد المغنيسيوم Mg(OH)₂: Mg(OH)₂(s) ⇌ Mg²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) Ksp = [Mg²⁺][OH⁻]² تعتمد قيمة Ksp فقط على تراكيز الأيونات في المحلول المشبع. إلا أن بعض المواد الصلبة غير الذائبة مهما بلغت كميتها يجب أن تكون موجودة في خليط الاتزان. ويعرض الجدول 3-3 ثوابت حاصل الذائبية لنواتج بعض الأيونية، وتسجل للنواتج التي جميعها أرقام صغيرة. لذا تقاس ثوابت حاصل الذائبية للنواتج وتسجل للقلية الذوبان فقط. هناك احتمال أفضل للتشخيص عند التعرض للأشعة السينية في منطقة المعدة عند شرب المريض خلطًا لزجًا يحتوي على كبريتات الباريوم، وهي مادة سامة، ولكن لأن ذوبانها قليلة فكمية منها يمكن أن تذوب في جسم المريض دون أي ضرر. ثوابت حاصل الذائبية عند 298 K