جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول (رایگان و جامع) + نکات و حل تمرین

کارشناسان امنیت سایبری گسترش اندیشه پویا (GAP) در این آموزش این موضوع را تشریح می‌کنند:

در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول، مفاهیمی مانند ساختار قندها، اسیدهای چرب و صابون و پاک‌کننده‌ها بررسی می‌شود. همچنین در این فصل، ساختار اسیدها و بازها، ویژگی‌های آن‌ها، اسیدیته و ثابت تفکیک اسید و باز بررسی می‌شود. در انتهای این فصل نیز نکاتی در مورد بازها و شوینده‌های خورنده ارائه می‌شود. در این مطلب از مجله به بررسی مفاهیم در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول به شکل رایگان و جامع می‌پردازیم.

با انواع مواد قطبی و ناقطبی آشنا می‌شوید.ساختار اسید چرب، صابون و پاک‌کننده‌ها را مرور می‌کنید.تفاوت کلویید، سوسپانسیون و محلول را می‌شناسید.خواص اسید و باز و معادله انحلال آن‌ها را می‌آموزید.می‌توانید ثابت تفکیک اسید و باز و درجه یونش را محاسبه کنید.روش تعیین pH محلول و سایر محاسبات آن را یاد می‌گیرید.

در ابتدای این مطلب به بررسی انواع حلال و ساختار اسید چرب می‌پردازیم. در ادامه ساختار صابون و تفاوت کلویید، سوسپانیون و محلول را یاد می‌گیریم. سپس ساختار و عملکرد انواع پاک کننده را آموخته و با اسید و باز آشنا می‌شویم. در نهایت با تعادل واکنش، ثابت تفکیک اسید و ثابت یونش آشنا شده و روش تعیین pH محلول را یاد می‌گیریم. با مطالعه این مطلب تا انتها می‌توانید به یک جمع بندی کامل شیمی دوازدهم فصل اول دسترسی داشته باشید.

جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول

در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول، نکات کلی در مورد ساختار صابون‌ها و شوینده‌ها، قند‌ها و اسیدهای چرب و اسیدها و بازها و محاسبات مربوط به آن‌ها ارائه می‌شود. در جدول زیر، مهم‌ترین نکات و تعریف‌های مربوط به جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول آورده شده است.

در محلول بازی از قرمز به آبی

باز آرنیوس در آب یون هیدروکسید منفی آزاد می‌کند.

در ادامه این مطلب به بررسی جامع و رایگان مفاهیم جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول می‌پردازیم.

یادگیری شیمی دوازدهم با

برای درک بهتر مفاهیم در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول نیاز است ابتدا با مفاهیمی چونروش تشخیص اسید و باز، ثابت تعادل،واکنش برگشت‌پذیر، ساختار قندها واسید چرب اشباع و غیر اشباعآشنا شویم. پیشنهاد می‌کنیم برای درک بهتر این مفاهیم، به مجموعه فیلم آموزش دروس پایه دوازدهم، بخش شیمی مراجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به توضیح این مفاهیم می‌پردازد.

همچنین، با مراجعه به فیلم‌های آموزش که در ادامه آورده شده است، می‌توانید به آموزش‌های بیشتری در زمینه جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول دسترسی داشته باشید.

فیلم آموزش شیمی ۱ پایه دهم گواهینامه فرادرسفیلم آموزش شیمی ۱ پایه دهم حل سوالات تشریحی امتحانات نهایی فرادرسفیلم آموزش شیمی ۲ پایه یازدهم رشته علوم تجربی و ریاضی و فیزیک فرادرس

حلال قطبی و حلال ناقطبی چیست؟

حلال‌های قطبیحلال‌هایی هستند که ازمواد قطبی(مانند آب) تشکیل شده و مواد قطبی را در خود حل می‌کنند. حلال‌های ناقطبی حلال‌هایی هستند که از مواد ناقطبی (مانند روغن‌ها، تینر، بنزین) تشکیل شده‌اند و مواد غیرقطبی را در خود حل می‌کنند.

مولکول‌ها بر اساس نوع پیوندها و شکل هندسی خود می‌توانند قطبی یا ناقطبی باشند. در مولکول‌های قطبی، بار الکتریکی به صورت نامساوی پخش شده و بخش‌هایی با بار نسبی مثبت و منفی ایجاد می‌شود، اما در مولکول‌های ناقطبی این توزیع بار یکنواخت است. به همین دلیل، مولکول‌های قطبی در میدان الکتریکی جهت‌گیری می‌کنند و به نواحی دارای بار مخالف جذب می‌شوند، در حالی که مولکول‌های ناقطبی چنین رفتاری ندارند. این تفاوت باعث می‌شود ترکیبات قطبی معمولا نقطه ذوب و نقطه جوش بالاتر، فشار بخار کمتر و انحلال‌پذیری بیشتری در آب نسبت به مواد ناقطبی داشته باشند.

یکی از قواعد مهم در انحلال مواد عبارت «مشابه در مشابه حل می‌شود»است. بر اساس این اصل، مواد قطبی بیشتر در حلال‌های قطبی حل می‌شوند و مواد ناقطبی در حلال‌های ناقطبی. برای مثال، آب که یک مولکول قطبی است می‌تواند ترکیبات یونی یا قطبی مانند سدیم کلرید را در خود حل کند، اما موادی مانند روغن یا موم که ناقطبی هستند در آب حل نمی‌شوند. در مقابل، مواد ناقطبی در حلال‌های ناقطبی مانند هگزان به خوبی حل می‌شوند. دلیل این رفتار، شباهتنیروهای بین‌مولکولیمیان حل‌شونده و حلال است. هرچه نوع و شدت این نیروها به هم نزدیک‌تر باشد، احتمال حل شدن ماده بیشتر خواهد بود.

در تصویر زیر، نوع برخی از حلال‌های رایج آورده شده است.

تمرین تشخیص نوع حلال

در تشخیص نوع حلال باید به بزرگ بودن مولکول، ساختار آلی یا معدنی آن و گروه‌های عاملی متصل دقت کنیم. معمولا مولکول‌های آلی بزرگ با تعداد اتم زیاد حلال‌های ناقطبی هستند و مولکول‌های معدنی کوچک حلال قطبی هستند. با این وجود برخی از گروه‌های عاملی مانند هیدروکسیل (OH-) می‌توانند به حلال خواص قطبی بدهند.

برای درک بهتر روش تشخیص حلال، به مثال‌های زیر دقت کنید.

مولکول ید (I2I_2I2​) بیشتر تمایل دارد در آب حل شود یا در کربن تترا کلرید (CCl4CCl_4CCl4​)؟ ساختار این مولکول‌ها در تصویر زیر آورده شده است.

مولکول ید یک مولکول دو اتمی جور هسته و ناقطبی است. به همین دلیل حل شدن آن در حلال ناقطبی کربن تترا کلرید راحت تر از آب صورت می‌گیرد.

آب یک حلال قطبی در نظر گرفته می‌شود. گدام یک از مواد زیر به راحتی در آب حل می‌شود؟

از آنجا که آب یک مولکول قطبی است، موادی که قطبی یا یونی باشند معمولا در آن حل می‌شوند. به دلیل شکل مولکول و وجود گروه قطبی OH− در متانول، انتظار می‌رود مولکول‌های متانول نیز قطبی باشند و در آب حل شوند. چون هر دو ماده مایع هستند، به جای واژه «حل شدن» از واژه «امتزاج‌پذیر» نیز استفاده می‌شود.

سدیم سولفات یک ترکیب یونی است، بنابراین انتظار می‌رود در آب محلول باشد. اکتان مانند سایر هیدروکربن‌ها ناقطبی است، بنابراین انتظار می‌رود در آب حل نشود. پیشنهاد می‌کنیم برای دسترسی به تمامی حل تمرین مسائل ارائه شده در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول در کتاب، مطلبخود را بیازمایید شیمی دوازدهم با جوابرا مطالعه کنید.

فلش کارت انحلال پذیری

در ادامه چند تمرین انحلال‌پذیری در قالب فلش‌کارت رائه شده است. با کلیک بر روی هر تصویر می‌توانید اطلاعات و پاسخ مربطه آن را مشاهده کنید.

اسیدهای چربترکیبات آلی از گروه لیپیدها هستند که از یک زنجیره بلند هیدروکربنی و یک گروه کربوکسیلیک در انتهای خود تشکیل شده‌اند. این ساختار باعث می‌شود یک بخش مولکول قطبی (گروه COOH) و بخش دیگر غیرقطبی (زنجیره هیدروکربنی) باشد، در نتیجه اسیدهای چرب رفتار دوگانه دارند و در ساختارهای زیستی مثل غشاهای سلولی نقش مهمی ایفا می‌کنند.

از نظر ویژگی‌ها، اسیدهای چرب به دو نوعاسید چرب اشباع و غیراشباعتقسیم می‌شوند. اسیدهای چرب اشباع فقط پیوند یگانه دارند، معمولا جامد هستند و واکنش‌پذیری کمتری دارند، در حالی که اسیدهای چرب غیراشباع دارای یک یا چند پیوند دوگانه‌اند، معمولا مایع هستند و واکنش‌پذیرترند. همچنین طول زنجیره آن‌ها می‌تواند کوتاه، متوسط یا بلند باشد.

از نظر کاربرد، اسیدهای چرب اصلی ذخیره انرژی در بدن هستند، در ساخت غشای سلولی شرکت دارند، پیش‌ساز برخی هورمون‌ها و پیام‌رسان‌ها هستند و به جذب و انتقال ویتامین‌های محلول در چربی کمک می‌کنند. برخی از آن‌ها مثل امگا ۳ و امگا ۶ برای عملکرد طبیعی بدن ضروری‌اند و باید از طریق رژیم غذایی تامین شوند.

صابون‌هااز نظر شیمیایی از نمک‌های سدیم یا پتاسیم اسیدهای چرب بلند زنجیر ساخته می‌شود که در اثر واکنش صابونی شدن چربی‌ها با باز تولید می‌شوند. در این فرایند، چربی‌ها همراه با باز قوی تجزیه می‌شوند و علاوه بر صابون، گلیسرول نیز تشکیل می‌شود. در گذشته از خاکستر چوب به عنوان باز استفاده می‌شد و بعدها روش‌های صنعتی برای تولید مواد قلیایی جایگزین شدند.

از نظر ساختار و عملکرد، مولکول صابون دارای دو بخش متفاوت است. صابون‌ها دارای یک سر یونی (آب‌دوست) و یک زنجیره هیدروکربنی غیرقطبی (آب‌گریز) هستند. همین ویژگی باعث می‌شود صابون هم با آب و هم با چربی‌ها برهم‌کنش داشته باشد. در آب، مولکول‌های صابون ساختارهایی به نام میسل تشکیل می‌دهند که در آن چربی و آلودگی در مرکز این ساختار قرار می‌گیرند و به راحتی شسته می‌شوند. با این حال، عملکرد صابون در آب سخت مشکل است زیرا با یون‌های کلسیم و منیزیم رسوب می‌دهد، به همین دلیل مواد شوینده مصنوعی طراحی شدند که این مشکل را ندارند و عملکرد مشابه اما پایدارتر در آب سخت دارند.

تفاوت کلویید، سوسپانسیون و محلول

کلوییدها، سوسپانسیو‌ن‌ها و محلول‌ها همگی انواعی ازمخلوطهستند که در آن‌ها ذرات در یک بستر پخش می‌شوند. تفاوت این مخلوط‌ها در نحوه پخش شدگی ذرات، اندازه ذرات و پایداری آن‌ها است. در ادامه هر یک از این موارد را توضیح می‌دهیم.

پیشنهاد می‌کنیم برای درک تفاوت های این سه نوع مخلوط، فیلمآموزش مقایسه محلول، کلوئید و سوسپانسیون شیمی (دوازدهم)که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

محلولیکمخلوط همگناز دو یا چند ماده است. ماده‌ای که عمل حل کردن را انجام می‌دهدحلالو ماده‌ای که در آن حل می‌شودحل‌شوندهنام دارد. ذرات موجود در محلول بسیار کوچک بوده و می‌توانند اتم، یون یا مولکول باشند، به همین دلیل اجزای محلول به طور یکنواخت پخش می‌شوند و ته‌نشین نمی‌شوند. برای مثال، شکر در آب یک محلول تشکیل می‌دهد.

محلول‌ها دارای ذراتی کوچک‌تر از ۲ نانومتر هستند. این ذرات از صافی عبور می‌کنند، در حالت سکون ته‌نشین نمی‌شوند و نور مرئی را پخش نمی‌کنند.

سوسپانسیونمخلوطی ناهمگن است که ذرات آن نسبت به محلول بزرگ‌تر هستند. این ذرات ممکن است با هم زدن به طور موقت پخش شوند، اما پس از مدتی ته‌نشین می‌شوند. مخلوط روغن و آب نمونه‌ای از سوسپانسیون است. سوسپانسیون‌ها دارای ذراتی بزرگ‌تر، حدود ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر هستند. این مخلوط‌ها معمولا کدرند، ذرات آن‌ها با صافی جدا می‌شوند و در صورت سکون به مرور ته‌نشین می‌شوند.

کلوییدحالتی بین محلول و سوسپانسیون دارد. ذرات کلوییدی از ذرات محلول بزرگ‌تر و از ذرات سوسپانسیون کوچک‌تر هستند و بدون ته‌نشین شدن در محیط پخش باقی می‌مانند. مخلوط حاصل را پخش کلوییدی می‌نامند. شیر نمونه‌ای از یک کلویید است.

کلوییدها ذراتی با اندازه تقریبی ۲ تا ۵۰۰ نانومتر دارند. این ذرات نور مرئی را پخش می‌کنند و معمولا ظاهری نیمه‌شفاف یا کدر دارند. کلوییدها از صافی معمولی عبور می‌کنند و در حالت سکون ته‌نشین نمی‌شوند. در ادامه تفاوت این سه نوع مخلوط در قالب فلش‌کارت آورده شده است. با کلیک بر روی هر کارت می‌توانید اطلاعات مربوط به آن را مشاهده کنید.

آب سختبه آبی گفته می‌شود که مقدار زیادی یون معدنی در خود دارد. رایج‌ترین یون‌های موجود در آب سخت، یون‌های کلسیمCa2+Ca^{2+}Ca2+و منیزیمMg2+Mg^{2+}Mg2+هستند. در برخی مناطق ممکن است یون‌های آهن، آلومینیوم یا منگنز نیز وجود داشته باشند. این یون‌ها در آب حل می‌شوند، اما اگر غلظت آن‌ها زیاد باشد، محلول به حالت اشباع نزدیک شده و بخشی از یون‌ها به صورت رسوب از محلول خارج می‌شوند.

رسوب این مواد معدنی باعث ایجاد لایه‌های سفید یا آهکی روی شیرهای آب و وسایل می‌شود که معمولا از کربنات کلسیم یا کربنات منیزیم تشکیل شده‌اند. آب سخت همچنین می‌تواند با صابون واکنش داده و رسوبی به نام «جرم صابون» ایجاد کند که قدرت پاک‌کنندگی صابون را کاهش می‌دهد. آب سخت به دو نوع موقت و دائم تقسیم می‌شود که تفاوت آن‌ها به نوع یون‌ها و امکان حذف آن‌ها از آب مربوط است.

پاک کننده غیر صابونی چیست؟

صابون وپاک کننده غیر صابونی(دترجنت) هر دو موادی پاک‌کننده هستند که برای از بین بردن آلودگی، چربی و میکروب‌ها از سطح پوست، پارچه و سایر سطوح استفاده می‌شوند. با وجود شباهت کاربرد، این دو ماده از نظر ساختار و ترکیب تفاوت‌های مهمی دارند.

صابون معمولا از چربی‌ها و روغن‌های طبیعی همراه با مواد قلیایی ساخته می‌شود، در حالی که پاک کننده غیر صابونی بیشتر از ترکیبات مصنوعی و مواد پتروشیمی تولید می‌شوند. صابون‌ها زیست‌تخریب‌پذیرتر و سازگارتر با محیط‌زیست هستند، اما برخی شوینده‌ها ممکن است مواد شیمیایی آسیب‌رسان برای محیط داشته باشند. همچنین صابون بیشتر برای شست‌وشوی پوست و مو استفاده می‌شود، در حالی که شوینده‌ها برای پاک‌کنندگی قوی‌تر در شستن لباس، ظرف و سطوح مختلف طراحی شده‌اند.

ساختار پاک کننده غیر صابونی

پاک‌کننده غیرصابونی ماده‌ایسورفکتانتیا مخلوطی از سورفکتانت‌ها است که در محلول رقیق آبی خاصیت پاک‌کنندگی دارد. این مواد از نظر عملکرد شبیه صابون هستند، اما معمولا ساختاری مانندR−SO4−,Na+R-SO_4^- \ , \ Na^+R−SO4−​,Na+دارند که در آنRRRیک زنجیره بلند آلکیلی است. مانند صابون، پاک‌کننده‌های غیرصابونی نیز آمفی‌فیلیک هستند. یعنی هم بخش آب‌گریز و هم بخش آب‌دوست دارند.

بیشتر پاک‌کننده‌های غیرصابونی از نوع آلکیل‌بنزن‌سولفونات هستند. این مواد در آب سخت نسبت به صابون عملکرد بهتری دارند، زیرا گروه سولفونات آن‌ها مانند گروه کربوکسیلات صابون به راحتی با یون‌های کلسیم و سایر یون‌های موجود در آب سخت واکنش نداده و رسوب تشکیل نمی‌دهد. به همین دلیل پاک‌کننده‌های غیرصابونی در آب سخت قدرت پاک‌کنندگی بیشتری دارند.

پاک کننده خورنده چیست؟

پاک کننده‌های خورندهگروهی از مواد شیمیایی هستند که با استفاده از واکنش شیمیایی، آلودگی‌های سطوح را از بین می‌برند. اسیدها، بازها و برخی از مواد خورنده اکسنده مانند هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) در دسته پاک کننده‌های خورنده قرار می‌گیرند.

در ادامه انواع پاک کنننده خورنده را توضیح می‌دهیم.

پاک کننده خورنده اسیدی

پاک‌کننده‌های اسیدی بیشتر برای از بین بردن رسوبات معدنی مانند جرم و رسوب به‌کار می‌روند. مواد فعال موجود در آن‌ها معمولا اسیدهای معدنی قوی و عوامل کمپلکس‌دهنده هستند و اغلب برای افزایش کارایی، سورفکتانت‌ها و مواد ضدخوردگی نیز به آن‌ها افزوده می‌شود.

پاک کننده خورنده بازی

پاک‌کننده‌های بازی دارایبازهایقوی مانند سدیم هیدروکسید یا پتاسیم هیدروکسید هستند. سفیدکننده‌ها وآمونیاکاز نمونه‌های رایج این نوع پاک‌کننده‌ها به‌شمار می‌روند. پاک‌کننده‌های بازی توانایی حل‌کردن چربی‌ها، روغن‌ها و مواد پروتئینی را دارند.

پاک کننده خورنده اکسنده

پاک‌کننده‌های اکسنده نوعی مواد پاک‌کننده قوی هستند که با آزادکردن اکسیژن فعال، لکه‌ها، میکروب‌ها و مواد آلی را تجزیه می‌کنند. آب‌اکسیژنهH2O2H_2O_2H2​O2​یکی از مهم‌ترین نمونه‌های این گروه است که خاصیت ضدعفونی‌کنندگی و سفیدکنندگی دارد و برای تمیزکردن زخم‌ها، سطوح و پارچه‌ها استفاده می‌شود. این مواد با اکسیدکردن رنگدانه‌ها و ترکیبات آلی، آن‌ها را به مواد ساده‌تر تبدیل می‌کنند. برخی پاک‌کننده‌های اکسنده به دلیل قدرت واکنش‌پذیری بالا می‌توانند خاصیت خورندگی نیز داشته باشند و در صورت استفاده نادرست به پوست، چشم یا سطوح آسیب برسانند.

خاصیتاسیدی و بازیبه میزان یون‌هایهیدرونیومیا هیدروکسید موجود در مواد بستگی دارد. برای اسیدها و بازها تعاریف مختلفی بیان شده است. در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول از تعریفاسید و باز آرنیوسبرای بیان خواص اسیدی و بازی مواد استفاده می‌شود. طبق این تعریف، اسید آرنیوس، ماده‌ای است که در آب یون هیدروژن (هیدرونیوم) آزاد می‌کند. طبق این تعریف، باز آرنیوس نیز ماده‌ای است که در آب یون هیدروکسید آزاد می‌کند.

بدین ترتیب، ماده‌ای مانند اسید هیدروکلریک (HClHClHCl)، یک اسید آرنیوس و ماده‌ای مانند سدیم هیدروکسید (NaOHNaOHNaOH) یک باز آرنیوس است. در این نظریه، محدودیت کلی تعریف اسید و باز این است که این مواد تنها در محلول‌های آبی تعریف می‌شوند و خاصیت اسیدی و بازی موادی مانند آمونیاک تعریف نمی‌شود. به همین دلیل تعاریف دقیق‌تری از اسید و باز مانند تعریف لوری - برونستد ولوییسنیز وجود دارند.

خواص اسید و بازبه شکل، طعم و سایر خواص فیزیکی و شیمیایی این مواد مربوط می‌شود. به طور کلی،اسیدهاموادی هستند که طعمی ترش و pH پایین‌تر از ۷ داشته باشند. تعریف شیمیایی اسید به توانایی این مواد به آزاد کردن یون هیدروژن یا هیدرونیوم مربوط می‌شود. این مواد باعث تغییر رنگ کاغذ لیتموس آبی به قرمز می‌شوند و می‌توانند باعث سوزش پوست شوند. موادی مانند سرکه، آبلیمو، مرکبات و... خاصیت اسیدی دارند.

بازها موادی هستند که طعمی تلخ و حالت صابونی دارند. این مواد pH بالاتر از ۷ داشته و می‌توانند یون هیدروکسید آزاد کنند. مواد بازی، رنگ کاغذ لیتموس قرمز را به آبی تغییر داده و می‌توانند خواص خورندگی داشته باشند. موادی مانند جوش شیرین، برخی از شوینده‌ها، وایتکس، آهک و خمیردندان خاصیت بازی دارند.

اسیدها و بارها در آزمایشگاه به روش‌های مختلفی شناسایی می‌شوند. یکی از سریع‌ترین روش‌های تشخیص اسید و باز در آزمایشگاه، استفاده ازکاغذ pHاست. کاغذ pH کاغذی حاوی مواد شیمیایی معرف است که در حصور مواد با اسیدیته مختلف تغییر رنگ می‌دهد.

یکی از رایج‌ترین کاغذهای pH در آزمایشگاه، کاغذ لیتموس است که در دو رنگ قرمز و آبی وجود دارد. مواد بازی، رنگ کاغذ لیتموس قرمز را به آبی و مواد اسیدی رنگ کاغذ لیتموس آبی را به قرمز تغییر می‌دهند. همچنین، نوع دیگری از کاغذ pH نیز وجود دارد که با نام شناساگر (اندیکاتور) جهانی شاخته می‌شود. این نوع کاغذ می‌تواند مقدار حدودی pH محلول را تعیین کرده و با تغییر رنگ و استفاده از جدول راهنمای رنگی آن می‌توان اسید یا باز را شناسایی کرد.

محلول الکترولیت و رسانایی الکتریکی محلول

الکترولیت‌هامحلول‌هایی هستند که از حل شدن یک ترکیب یونی در حلال به دست می‌آیند. با انحلال ترکیبات یونی در حلال آب، یون‌های سازنده آن‌ها تفکیک شده و محلولی حاصل از یون‌های مثبت و منفی شناور تولید می‌شود. اینمحلول‌های الکترولیتمی‌توانند جریان الکتریکی را به کمک یون‌های محلول از خود عبور دهند.

برخی از ترکیبات یونی و اسیدها با انحلال در آب به صورت کامل تفکیک می‌شوند و چیزی از ترکیب به صورت تفکیک نشده در محلول باقی نمی‌ماند. به این محلول‌ها الکترولیت قوی گفته می‌شود و می‌توانند به خوبی جریان الکتریکی را از خود عبور دهند. به عبارتی،‌ الکترولیت‌های قوی رسانایی الکتریکی خوبی دارند.

در مقابل، برخی از ترکیبات مانند اسیدها و بازهای ضعیف، با انحلال در آب به صورت کامل تفکیک نمی‌شوند. محلول الکترولیت این مواد شامل برخی از یون‌های تفکیک شده به همراه مقداری از ماده اولیه به صورت تفکیک نشده است. به همین دلیل این محلول‌ها نمی‌توانند به خوبیجریان الکتریکی را از خود عبور دهند و به آن‌ها محلول الکترولیت ضعیف گفته می‌شود.

در ادامه برخی از الکترولیت‌های قوی و ضعیف معرفی شده است.

معادله انحلال اسید و باز

ترکیبات اسیدی و بازی، در صورت انحلال در آب، تفکیک می‌شوند. اسیدها و بازهای قوی به صورت کامل تفکیک می‌شوند و معادله واکنش آن‌ها کامل و یک طرفه است. بدین معنی که یون‌های تفکیک شده حاصل از انحلال دیگر با هم ترکیب نمی‌شوند. معادله انحلال برخی از ترکیبات در ادامه آورده شده است.

HCl(aq)→H+(aq)+Cl−(aq)HCl(aq)\rightarrow H^+(aq)+Cl^-(aq)HCl(aq)→H+(aq)+Cl−(aq)

HNO3(aq)→H+(aq)+NO3−(aq)HNO_3(aq)\rightarrow H^+(aq)+NO_3^-(aq)HNO3​(aq)→H+(aq)+NO3−​(aq)

H2SO4(aq)→2H+(aq)+SO42−(aq)H_2SO_4(aq)\rightarrow 2H^+(aq)+SO_4^{2-}(aq)H2​SO4​(aq)→2H+(aq)+SO42−​(aq)

ترکیبات اسید و باز ضعیف به صورت جزئی و ناقص در آب تفکیک می‌شوند. معادله انحلال ترکیبات اسید و باز ضعیف، برگشت پذیر است. بدین معنی که از ترکیب مجدد یون‌های تفکیک شده، ترکیب اولیه تشکیل می‌شوند. بین غلظت یون‌های تفکیک شده و اسید یا باز اولیهیک تعادل شیمی ایی پویا وجود دارد. در ادامه معادله انحلال ترکیبات اسید و باز ضعیف آورده شده است.

CH3COOH(aq)⇌H+(aq)+CH3COO−(aq)CH_3COOH(aq)\rightleftharpoons H^+(aq)+CH_3COO^-(aq)CH3​COOH(aq)⇌H+(aq)+CH3​COO−(aq)

H2CO3(aq)⇌H+(aq)+HCO3−(aq)H_2CO_3(aq)\rightleftharpoons H^+(aq)+HCO_3^-(aq)H2​CO3​(aq)⇌H+(aq)+HCO3−​(aq)

HF(aq)⇌H+(aq)+F−(aq)HF(aq)\rightleftharpoons H^+(aq)+F^-(aq)HF(aq)⇌H+(aq)+F−(aq)

H3PO4(aq)⇌H+(aq)+H2PO4−(aq)H_3PO_4(aq)\rightleftharpoons H^+(aq)+H_2PO_4^-(aq)H3​PO4​(aq)⇌H+(aq)+H2​PO4−​(aq)

NH3(aq)+H2O(l)⇌NH4+(aq)+OH−(aq)NH_3(aq)+H_2O(l)\rightleftharpoons NH_4^+(aq)+OH^-(aq)NH3​(aq)+H2​O(l)⇌NH4+​(aq)+OH−(aq)

فلش کارت فرمول های امتحان نهایی شیمی دوازدهم فصل اول

در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول، فرمول‌های ثابت تعادل، ثابت یونش، محاسبه اسیدیته و روابط آن‌ها، فرمول‌هایی هستند که در سوالات امتحان نهایی و کنکور کاربرد زیادی دارند. در ادامه، فرمول‌های مهم این مفاهیم در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول، به صورت فلش کارت ارائه شده است. با کلیک بر روی هر تصویر می‌توانید فرمول مربوط به آن را مشاهده کنید.

پیشنهاد می‌کنیم برای دسترسی به تمامی فرمول های جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول، مطلبفرمول های شیمی دوازدهمرا مطالعه کنید.

در برخی واکنش‌های شیمیایی، واکنش می‌تواند هم در جهت رفت و هم در جهت برگشت انجام شود به این واکنش‌ها،واکنش برگشت‌پذیرگفته می‌شود. با گذشت زمان، سرعت واکنش رفت کاهش یافته و سرعت واکنش برگشت افزایش پیدا می‌کند تا جایی که سرعت دو واکنش برابر می‌شود. در این حالت،تعادل شیمیاییبرقرار شده است. بنابراین، تعادل شیمیایی حالتی است که در آن سرعت واکنش رفت و برگشت برابر باشد.

در حالت تعادل، غلظت مواد ثابت می‌ماند، اما واکنش‌ها همچنان در حال انجام هستند. تعادل می‌تواند از هر دو سمت واکنش به دست آید. یعنی چه واکنش را با واکنش‌دهنده‌ها آغاز کنیم و چه با فرآورده‌ها، در نهایت سامانه به یک وضعیت تعادلی مشخص می‌رسد. محل تعادل فقط به ماهیت واکنش بستگی دارد و به نحوه شروع واکنش وابسته نیست. تعادل واکنش را با کمیتی به نام ثابت تعادل اندازه‌گیری می‌کنند که از غلظت مواد موجود در واکنش به دست می‌آید.

ممکن است تصور شود که پس از رسیدن به تعادل، واکنش شیمیایی متوقف می‌شود، اما تعادل شیمیایی یک فرایند پویا است. حتی در حالت تعادل نیز واکنش‌های رفت و برگشت همچنان ادامه دارند، ولی چون سرعت دو واکنش برابر است، غلظت واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها تغییر نمی‌کند. برای برقرار ماندن تعادل، سامانه باید بسته باشد. یعنی هیچ ماده‌ای نتواند وارد یا خارج شود. همچنین در حالت تعادل، مقدار مواد لزوما برابر نیست، اما مقدار هر ماده ثابت باقی می‌ماند.

یک واکنش برگشت‌پذیر فرضی مانند واکنش زیر را در نظر بگیرید.

aA+bB⇌cC+dDaA+bB \rightleftharpoons cC+dDaA+bB⇌cC+dD

در حالت تعادل، سرعت واکنش رفت و برگشت برابر است و غلظت همه مواد ثابت می‌ماند. در چنین شرایطی، نسبت مشخصی بین غلظت فرآورده‌ها و واکنش‌دهنده‌ها برقرار می‌شود که به آنثابت تعادلگفته می‌شود و باKcK_cKc​نشان داده می‌شود. رابطه ثابت تعادل برای واکنش بالا به صورت زیر است:

Kc=[C]c[D]d[A]a[B]bK_c=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}Kc​=[A]a[B]b[C]c[D]d​

در این رابطه، غلظت هر ماده بر حسب مولار و داخل کروشه نوشته می‌شود و توان هر غلظت برابر ضریب استوکیومتری آن ماده در معادله موازنه‌شده است. مقدار ثابت تعادل فقط به دما وابسته است و از راه آزمایش تعیین می‌شود. اگر مقدارKcK_cKc​بزرگ‌تر از ۱ باشد، فرآورده‌ها در تعادل بیشتر هستند و واکنش به سمت تولید فرآورده پیش می‌رود. اگرKcK_cKc​کوچک‌تر از ۱ باشد، واکنش‌دهنده‌ها غالب هستند. همچنین اگرKcK_cKc​تقریبا برابر ۱ باشد، مقدار واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها در تعادل تقریبا یکسان خواهد بود.

برای درک بهتر ثابت تعادل در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول، به حل تمرین‌های زیر دقت کنید.

در واکنش زیر، غلظت‌های تعادلی به شرح زیر هستند. مقدارKcK_cKc​را به دست آورید.

A+B⇌CA + B \rightleftharpoons CA+B⇌C

[A]=0.50M[A]=0.50M[A]=0.50M[B]=0.40M[B]=0.40M[B]=0.40M[C]=0.80,M[C]=0.80,M[C]=0.80,M

ابتدا رابطه ثابت تعادل را می‌نویسیم. در این واکنش، حاصل ضرب غلظت فرآورده بر حاصل ضرب غلظت واکنش‌دهنده‌ها قرار می‌گیرد.

Kc=[C][A][B]K_c=\frac{[C]}{[A][B]}Kc​=[A][B][C]​

حال مقادیر را جایگذاری می‌کنیم.

Kc=0.80(0.50)(0.40)K_c=\frac{0.80}{(0.50)(0.40)}Kc​=(0.50)(0.40)0.80​

Kc=0.800.20=4K_c=\frac{0.80}{0.20}=4Kc​=0.200.80​=4

در نتیجه مقدار ثابت تعادل برابر ۴ است.

واکنش زیر را در نظر بگیرید.

N2+3H2⇌2NH3N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3N2​+3H2​⇌2NH3​

در این واکنش، غلظت‌های تعادلی برابر با مقادیر زیر هستند. مقدارKcK_cKc​را محاسبه کنید.

[N2]=0.20M[N_2]=0.20M[N2​]=0.20M[H2]=0.60M[H_2]=0.60M[H2​]=0.60M[NH3]=0.80M[NH_3]=0.80M[NH3​]=0.80M

ابتدا رابطه ثابت تعادل برای این واکنش نوشته می‌شود.

Kc=[NH3]2[N2][H2]3K_c=\frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}Kc​=[N2​][H2​]3[NH3​]2​

حال مقادیر را جایگذاری می‌کنیم.

Kc=(0.80)2(0.20)(0.60)3K_c=\frac{(0.80)^2}{(0.20)(0.60)^3}Kc​=(0.20)(0.60)3(0.80)2​

Kc≈14.8K_c \approx 14.8Kc​≈14.8

بنابراین مقدار ثابت تعادل حدود ۱۴٫۸ است.

ثابت تفکیک اسید و باز

ثابت تفکیک (ثابت یونش) اسید و باز، پارامتری است که قدرت این مواد را در تفکیک در محلول‌های آبی مشخص می‌کند. اسیدها بر اساس میزان یونش در آب به دو دسته اسیدهای قوی و اسیدهای ضعیف تقسیم می‌شوند. اسید قوی اسیدی است که در محلول آبی به طور کامل یونیزه می‌شود. برای مثال، هیدروکلریک اسیدHClHClHClپس از حل‌شدن در آب تقریبا به طور کامل به یون هیدروژن و یون کلرید تبدیل می‌شود.

HCl(aq)→H+(aq)+Cl−(aq)HCl(aq)\rightarrow H^+(aq)+Cl^-(aq)HCl(aq)→H+(aq)+Cl−(aq)

در مقابل، اسید ضعیف تنها بخشی از مولکول‌هایش را در آب یونیزه می‌کند و واکنش آن برگشت‌پذیر است. برای نمونه، استیک اسید که در سرکه وجود دارد، یک اسید ضعیف محسوب می‌شود.

CH3COOH(aq)⇌H+(aq)+CH3COO−(aq)CH_3COOH(aq)\rightleftharpoons H^+(aq)+CH_3COO^-(aq)CH3​COOH(aq)⇌H+(aq)+CH3​COO−(aq)

در این واکنش، تنها مقدار کمی از مولکول‌های استیک اسید یونیزه می‌شوند و بیشتر مولکول‌ها به صورت حل‌نشده باقی می‌مانند. به همین دلیل برای اسیدهای ضعیف از پیکان دوطرفه استفاده می‌شود تا برگشت‌پذیر بودن واکنش نشان داده شود. برای مثال، محلول0.10M0.10 \ M0.10Mاستیک اسید تنها حدود ٪۱٫۳ یونیزه می‌شود، بنابراین تعادل بیشتر به سمت واکنش‌دهنده‌ها قرار دارد.

اسیدهای ضعیف و قوی هر دو یونH+H^+H+تولید می‌کنند، اما تفاوت آن‌ها در میزان یونش است. هر اسید پس از از دست دادن یون هیدروژن، بهباز مزدوجخود تبدیل می‌شود. هرچه اسید قوی‌تر باشد، باز مزدوج آن ضعیف‌تر خواهد بود. برای مثال، چونHClHClHClیک اسید بسیار قوی است، یونCl−Cl^-Cl−تمایل بسیار کمی برای گرفتن دوباره یون هیدروژن دارد و یک باز مزدوج بسیار ضعیف محسوب می‌شود. برعکس، چون استیک اسید ضعیف است، یون استاتCH3COO−CH_3COO^-CH3​COO−باز مزدوج قوی‌تری نسبت به یون کلرید به شمار می‌آید.

اسیدهای قوی در محلول آبی تقریبا به طور کامل یونیزه می‌شوند، در حالی که اسیدهای ضعیف تنها تا حد کمی یونش پیدا می‌کنند. برای مثال، فسفریک اسید از استیک اسید قوی‌تر است، بنابراین درصد یونش بیشتری دارد. همچنین استیک اسید از کربنیک اسید قوی‌تر است و راحت‌تر یونH+H^+H+آزاد می‌کند.

فرمول ثابت یونش اسید

برای یک اسید ضعیف عمومی که باHAHAHAنشان داده می‌شود، واکنش یونش به صورت زیر نوشته می‌شود:

HA(aq)⇌H+(aq)+A−(aq)HA(aq)\rightleftharpoons H^+(aq)+A^-(aq)HA(aq)⇌H+(aq)+A−(aq)

از آنجا که این واکنش برگشت‌پذیر است، می‌توان برای آن ثابت تعادل نوشت. این ثابت را ثابت یونش اسیدی یاKaK_aKa​می‌نامند. فرمول ثابت یونش اسید به شکل زیر است.

Ka=[H+][A−][HA]K_a=\frac{[H^+][A^-]}{[HA]}Ka​=[HA][H+][A−]​

ثابت یونش اسیدی نشان می‌دهد چه مقدار از مولکول‌های اسید در محلول یونیزه شده‌اند. هرچه مقدارKaK_aKa​بزرگ‌تر باشد، اسید قوی‌تر است، زیرا تعداد بیشتری یونH+H^+H+تولید می‌کند. برعکس، اسیدهایی که مقدارKaK_aKa​کوچک‌تری دارند، ضعیف‌تر هستند و یونش کمتری انجام می‌دهند.

در اسیدهای قوی، چون تقریبا تمام مولکول‌های اسید یونیزه می‌شوند، غلظتHAHAHAدر مخرج رابطه بسیار کوچک می‌شود و مقدارKaK_aKa​بسیار بزرگ خواهد بود. به همین دلیل معمولا مقدارKaK_aKa​را فقط برای اسیدهای ضعیف گزارش می‌کنند. اسیدهای چندپروتونی، مانند فسفریک اسید، بیش از یک یون هیدروژن آزاد می‌کنند. این اسیدها برای هر مرحله یونش، یک ثابت یونش جداگانه دارند و معمولا مقدار هر ثابت از مرحله قبلی کوچک‌تر است، زیرا جداشدن هر یون هیدروژن بعدی دشوارتر می‌شود.

در عمل، برای اسیدها و بازهای ضعیف، «ثابت یونش» و «ثابت تفکیک» تقریبا یک مفهوم دارند و هر دو همان نسبت غلظت محصولات به واکنش‌دهنده‌ها در حالت تعادل را نشان می‌دهند. تفاوت اصلی این است که واژه تفکیک بیشتر برای مواد قوی و جدا شدن کامل به کار می‌رود، در حالی که یونش برای حالت تعادلی و ناقص بودن واکنش استفاده می‌شود. پیشنهاد می‌کنیم برای درک بهتر تفاوت ثابت یونش اسید و ثابت تعادل، مطلبفرق ثابت تعادل و ثابت یونشمجله را مطالعه کنید.

حل تمرین ثابت تفکیک اسید و باز

برای درک بهتر روش محاسبه ثابت تفکیک اسید و باز، به حل تمرین‌های زیر دقت کنید.

اسید استیکCH3COOHCH_3COOHCH3​COOHدر آب طبق واکنش زیر یونیزه می‌شود.

CH3COOH⇌H++CH3COO−CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-CH3​COOH⇌H++CH3​COO−

در یک محلول، غلظت‌های تعادلی برابر با مقادیر زیر هستند:

[CH3COOH]=0.20M[CH_3COOH]=0.20M[CH3​COOH]=0.20M[H+]=0.01M[H^+]=0.01M[H+]=0.01M[CH3COO−]=0.01M[CH_3COO^-]=0.01M[CH3​COO−]=0.01M

مقدارKaK_aKa​را به دست آورید.

ابتدا رابطه ثابت یونش اسیدی نوشته می‌شود.

Ka=[H+][CH3COO−][CH3COOH]K_a=\frac{[H^+][CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]}Ka​=[CH3​COOH][H+][CH3​COO−]​

حال مقادیر را جایگذاری می‌کنیم.

Ka=(0.01)(0.01)0.20K_a=\frac{(0.01)(0.01)}{0.20}Ka​=0.20(0.01)(0.01)​

Ka=0.00010.20=5×10−4K_a=\frac{0.0001}{0.20}=5\times10^{-4}Ka​=0.200.0001​=5×10−4

در نتیجه اسید استیک دارای ثابت یونش برابر5×10−45\times10^{-4}5×10−4است.

واکنش یونش آمونیاک در آب به شکل زیر است.

NH3+H2O⇌NH4++OH−NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-NH3​+H2​O⇌NH4+​+OH−

اگر در یک محلول، غلظت‌های تعادلی برابر با مقادیر زیر باشند، مقدارKbK_bKb​را به دست آورید.

[NH3]=0.30M[NH_3]=0.30M[NH3​]=0.30M[NH4+]=0.05M[NH_4^+]=0.05M[NH4+​]=0.05M[OH−]=0.05M[OH^-]=0.05M[OH−]=0.05M

ابتدا رابطه ثابت یونش بازی نوشته می‌شود.

Kb=[NH4+][OH−][NH3]K_b=\frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}Kb​=[NH3​][NH4+​][OH−]​

حال مقادیر را جایگذاری می‌کنیم.

Kb=(0.05)(0.05)0.30K_b=\frac{(0.05)(0.05)}{0.30}Kb​=0.30(0.05)(0.05)​

Kb=0.00250.30≈8.3×10−3K_b=\frac{0.0025}{0.30}\approx8.3\times10^{-3}Kb​=0.300.0025​≈8.3×10−3

بنابراین مقدار ثابت یونش بازی آمونیاک برابر8.3×10−38.3\times10^{-3}8.3×10−3است.

بازها نیز مانند اسیدها به دو دسته قوی و ضعیف تقسیم می‌شوند و این تقسیم‌بندی به میزان یونش آن‌ها در آب بستگی دارد. باز قوی بازى است که در محلول آبی تقریبا به طور کامل یونیزه می‌شود. رایج‌ترین بازهای قوی،هیدروکسیدهایفلزی محلول مانند پتاسیم هیدروکسید هستند. بعضی از هیدروکسیدهای فلزی مانند کلسیم هیدروکسید انحلال‌پذیری کمی در آب دارند، اما همان مقدار اندکی که حل می‌شود، به طور کامل به یون‌ها تفکیک می‌شود.

باز ضعیف بازى است که فقط تا حد کمی در آب یونیزه می‌شود. طبق تعریف، باز ماده‌ای است که یون هیدروژنH+H^+H+را از ماده دیگری می‌پذیرد. برای مثال، آمونیاک یک باز ضعیف است و هنگام حل‌شدن در آب، از مولکول آب یون هیدروژن می‌گیرد و یون آمونیوم و یون هیدروکسید تشکیل می‌دهد.

NH3(aq)+H2O(l)⇌NH4+(aq)+OH−(aq)NH_3(aq)+H_2O(l)\rightleftharpoons NH_4^+(aq)+OH^-(aq)NH3​(aq)+H2​O(l)⇌NH4+​(aq)+OH−(aq)

در این واکنش، تعادل بیشتر به سمت واکنش‌دهنده‌ها قرار دارد و تنها بخش کوچکی از مولکول‌های آمونیاک یونیزه می‌شوند. برای بازهای ضعیف نیز می‌توان ثابت تعادل نوشت که به آن ثابت یونش بازی یاKbK_bKb​گفته می‌شود. چون غلظت آب تقریبا ثابت است، در رابطه وارد نمی‌شود. برای آمونیاک، رابطهKbK_bKb​به صورت زیر است.

Kb=[NH4+][OH−][NH3]K_b=\frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}Kb​=[NH3​][NH4+​][OH−]​

مقدارKbK_bKb​نشان‌دهنده قدرت باز است. هرچه مقدارKbK_bKb​بزرگ‌تر باشد، باز قوی‌تر است و یون هیدروکسید بیشتری تولید می‌کند. در مقابل، بازهایی که مقدارKbK_bKb​کوچک‌تری دارند، ضعیف‌تر هستند و یونش کمتری انجام می‌دهند.

ثابت یونش کمیتی است که میزان یونیزه‌شدن یک ماده را در محلول، معمولا آب، نشان می‌دهد. این مفهوم در جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول کمیتی مهم بوده و برای اسید و باز به صورت جداگانه محاسبه می‌شود. ثابت یونش اسیدی را باKaK_aKa​، ثابت یونش بازی را باKbK_bKb​و ثابت یونش آب را باKwK_wKw​نشان می‌دهند. این ثابت‌ها با یکدیگر رابطه دارند. این رابطه در ادامه آورده شده است.

Ka×Kb=KwK_a\times K_b=K_wKa​×Kb​=Kw​

در دمای25∘C25^\circ C25∘Cمقدار ثابت یونش آب برابر است با:

Kw=1.0×10−14K_w=1.0\times10^{-14}Kw​=1.0×10−14

ثابت‌های یونش علاوه بر مقایسه قدرت اسیدها و بازها، برای محاسبه غلظت یون‌ها و تعیین pH وpOHpOHpOHمحلول‌ها نیز استفاده می‌شوند. هرچه مقدارKaK_aKa​بزرگ‌تر باشد، اسید قوی‌تر است و هرچه مقدارKbK_bKb​بزرگ‌تر باشد، باز قوی‌تر خواهد بود.

درجه یونشبه نسبت ذرات یونیزه‌شده به تعداد کل ذرات حل‌شده در یک محلول یا گاز گفته می‌شود. این کمیت نشان می‌دهد چه مقدار از مولکول‌های یک ماده به یون تبدیل شده‌اند. اگر تنها بخش کوچکی از مولکول‌ها یونیزه شوند، ماده دارای یونش جزئی یا ناقص است، اما اگر بیشتر یا تمام مولکول‌ها به یون تبدیل شوند، ماده دارای یونش کامل محسوب می‌شود.

اسیدها و بازهای قوی معمولا درجه یونش بسیار بالایی دارند، در حالی که اسیدها و بازهای ضعیف فقط تا حد کمی یونیزه می‌شوند.

درجه یونش به نسبت تعداد مولکول‌های یونیزه‌شده به تعداد کل مولکول‌های حل‌شده گفته می‌شود و معمولا باα\alphaαنشان داده می‌شود. رابطه آن به صورت زیر است.

α\alphaα= تعداد مولکول‌های حل شده تقسیم بر کل تعداد مولکول‌ها

اگر بخواهند درجه یونش را به صورت درصد بیان کنند، از رابطه زیر استفاده می‌شود:

α\alphaα٪ = تعداد مولکول‌های حل شده تقسیم بر کل تعداد مولکول‌ها × ۱۰۰

هرچه مقدارα\alphaαبزرگ‌تر باشد، میزان یونش ماده بیشتر است.

حل تمرین ثابت یونش و درجه یونش

برای درک بهتر مفاهیم ثابت یونش و درجه یونش به حل تمرین‌های زیر دقت کنید.

محلول اسید استیک با غلظت اولیه ۰٫۱ مولار تهیه شده است. اگر غلظت یون هیدرونیوم در حالت تعادل برابر1.3×10−3M1.3\times10^{-3}M1.3×10−3Mباشد، درجه یونش اسید را محاسبه کنید.

درجه یونش برابر نسبت تعداد مول‌های یونیده‌شده به تعداد مول‌های اولیه اسید است.

α=[H3O+]C0\alpha=\frac{[H_3O^+]}{C_0}α=C0​[H3​O+]​

α=1.3×10−30.10\alpha=\frac{1.3\times10^{-3}}{0.10}α=0.101.3×10−3​

α=0.013\alpha=0.013α=0.013

α×100=1.3%\alpha\times100=1.3\%α×100=1.3%

محلولی از یک اسید ضعیف تک‌پروتونی با غلظت اولیه ۰٫۲ مولار دارای درجه یونش ٪۲ است. ثابت یونش اسید را محاسبه کنید.

ابتدا غلظت یون‌های تولیدشده را از درجه یونش به دست می‌آوریم، سپس مقادیر را در رابطه ثابت یونش جایگذاری می‌کنیم.

α=0.02\alpha=0.02α=0.02

[H3O+]=[A−]=0.20×0.02=0.004[H_3O^+]=[A^-]=0.20\times0.02=0.004[H3​O+]=[A−]=0.20×0.02=0.004

[HA]=0.20−0.004=0.196[HA]=0.20-0.004=0.196[HA]=0.20−0.004=0.196

Ka=[H3O+][A−][HA]K_a=\frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}Ka​=[HA][H3​O+][A−]​

Ka=(0.004)(0.004)0.196K_a=\frac{(0.004)(0.004)}{0.196}Ka​=0.196(0.004)(0.004)​

Ka=8.2×10−5K_a=8.2\times10^{-5}Ka​=8.2×10−5

ثابت یونش یک اسید ضعیف برابر4.0×10−54.0\times10^{-5}4.0×10−5و غلظت اولیه آن0.10,M0.10,M0.10,Mاست. درجه یونش اسید را محاسبه کنید.

برای اسیدهای ضعیف می‌توان از رابطه تقریبی بین ثابت یونش و درجه یونش استفاده کرد.

Ka=Cα2K_a=C\alpha^2Ka​=Cα2

α=KaC\alpha=\sqrt{\frac{K_a}{C}}α=CKa​​​

α=4.0×10−50.10\alpha=\sqrt{\frac{4.0\times10^{-5}}{0.10}}α=0.104.0×10−5​​

α=4.0×10−4\alpha=\sqrt{4.0\times10^{-4}}α=4.0×10−4​

α=0.02\alpha=0.02α=0.02

α×100=2%\alpha\times100=2\%α×100=2%

از دیگر مفاهیم مربوط به جمع بندی شیمی دوازدهم فصل اول، روش محاسبه pH محلول است. برای مشخص‌کردن میزان اسیدی یا بازی بودن یک محلول، از کمیتی به نامpHاستفاده می‌شود. مقدار pH به غلظت یون هیدرونیوم[H3O+][H_3O^+][H3​O+]در محلول بستگی دارد. هرچه غلظت یون هیدرونیوم بیشتر باشد، محلول اسیدی‌تر بوده و مقدار pH کوچک‌تر می‌شود. برای محاسبه pH از رابطه زیر استفاده می‌کنند.

pH=−log⁡[H3O+]pH=-\log[H_3O^+]pH=−log[H3​O+]

در این رابطه، غلظت یون هیدرونیوم باید بر حسب مولار قرار داده شود. اگر مقدار pH یک محلول معلوم باشد، می‌توان غلظت یون هیدرونیوم را نیز از رابطه زیر محاسبه کرد.

[H3O+]=10−pH[H_3O^+]=10^{-pH}[H3​O+]=10−pH

برای محلول‌های بازی از کمیتی به نامpOHpOHpOHاستفاده می‌شود که به غلظت یون هیدروکسید[OH−][OH^-][OH−]مربوط است. رابطه محاسبه آن به صورت زیر است.

pOH=−log⁡[OH−]pOH=-\log[OH^-]pOH=−log[OH−]

همچنین غلظت یون هیدروکسید از رابطه زیر به‌دست می‌آید.

[OH−]=10−pOH[OH^-]=10^{-pOH}[OH−]=10−pOH

در دمای25∘C25^\circ C25∘Cبین pH وpOHpOHpOHرابطه زیر برقرار است.

pH+pOH=14pH+pOH=14pH+pOH=14

در این دما، محلول‌هایی که مقدار pH آن‌ها کمتر از ۷ باشد اسیدی هستند، محلول‌هایی با pH برابر ۷ خنثی محسوب می‌شوند و محلول‌هایی که pH آن‌ها بیشتر از ۷ باشد خاصیت بازی یا قلیایی دارند. برای مثال، اگر غلظت یون هیدرونیوم در محلولی برابر1.0×10−3M1.0\times10^{-3} \ M1.0×10−3Mباشد، مقدار pH آن از رابطه زیر محاسبه می‌شود.

pH=−log⁡(1.0×10−3)=3pH=-\log(1.0\times10^{-3})=3pH=−log(1.0×10−3)=3

در نتیجه این محلول اسیدی است.

حل تمرین محاسبه pH محلول

برای درک بهتر روشمحاسبه pHمحلول، به حل تمرین‌های زیر دقت کنید.

محلول هیدروکلریک اسید با غلظت ۰٫۰۱ مولار تهیه شده است. pH محلول را محاسبه کنید.

هیدروکلریک اسید یک اسید قوی است و به طور کامل یونیده می‌شود، بنابراین غلظت یون هیدرونیوم با غلظت اسید برابر است. بنابراین خواهیم داشت:

[H3O+]=0.01=10−2[H_3O^+]=0.01=10^{-2}[H3​O+]=0.01=10−2

pH=−log⁡[H3O+]pH=-\log[H_3O^+]pH=−log[H3​O+]

pH=−log⁡(10−2)pH=-\log(10^{-2})pH=−log(10−2)

محلول سدیم هیدروکسید با غلظت ۰٫۰۰۱ مولار تهیه شده است. pH محلول را محاسبه کنید.

سدیم هیدروکسید یک باز قوی است و به طور کامل یونیده می‌شود. ابتدا pOH را محاسبه کرده و سپس pH را به دست می‌آوریم.

[OH−]=0.001=10−3[OH^-]=0.001=10^{-3}[OH−]=0.001=10−3

pOH=−log⁡[OH−]pOH=-\log[OH^-]pOH=−log[OH−]

pH=14−3pH=14-3pH=14−3

محلول اسید استیک با غلظت ۰٫۱۰ مولار دارای ثابت یونش1.8×10−51.8\times10^{-5}1.8×10−5است. pH محلول را محاسبه کنید.

ابتدا غلظت یون هیدرونیوم را از رابطه تقریبی اسید ضعیف محاسبه می‌کنیم، سپس pH به دست می‌آید.

[H3O+]=Ka×C[H_3O^+]=\sqrt{K_a\times C}[H3​O+]=Ka​×C​

[H3O+]=(1.8×10−5)(0.10)[H_3O^+]=\sqrt{(1.8\times10^{-5})(0.10)}[H3​O+]=(1.8×10−5)(0.10)​

[H3O+]=1.34×10−3[H_3O^+]=1.34\times10^{-3}[H3​O+]=1.34×10−3

pH=−log⁡(1.34×10−3)pH=-\log(1.34\times10^{-3})pH=−log(1.34×10−3)

pH≈2.87pH\approx2.87pH≈2.87

فلش کارت محاسبات مربوط به pH

در ادامه، فرمول‌های مربوط به pH محلول و محاسبات آن در قالب فلش کارت آورده شده است. با کلیک بر روی هر تصویر می‌توانید فرمول مربوط به آن را مشاهده کنید.

مجموعه آموزش دروس متوسطه دوم و کنکور – درس، تمرین، حل مثال و تستمجموعه آموزش ریاضی و فیزیک دوره متوسطه – درس، تمرین، حل مثال و تستآموزش علوم تجربی – پایه هشتم – بخش شیمیرفتار مولکول ها و توزیع الکترون ها در شیمی – به زبان سادهعوامل موثر بر تعادل شیمیایی – به زبان ساده

گسترش اندیشه پویا از سال ۱۳۸۲ در حوزه مشاوره فناوری اطلاعات و آموزش تخصصی فعالیت می‌کند. برای دریافت مشاوره با ما تماس بگیرید.