Dabour Hubأكاديمية دكتور دبور · قدرات وتحصيلي
الرئيسية/الكورسات/التحصيلي — الكيمياء/الأحماض والقواعد والرقم الهيدروجيني
DABOUR HUB / LESSON

الأحماض والقواعد والرقم الهيدروجيني

المسار: التحصيلي — الكيمياءالوحدة 6: المخاليط والأحماض والقواعد8 أقسام
اختبر فهمك ←

مقدمة الدرس

الأحماض والقواعد من أهم موضوعات الكيمياء في الحياة اليومية والمختبر: من حمض المعدة إلى المنظفات المنزلية.

التعريفات الثلاثةالقوةالرقم الهيدروجيني pH وحسابهالتعادل والمعايرةالأملاح والمحاليل المنظمة

أولًا: الخواص العامة

تشترك محاليل الأحماض والقواعد في التوصيل الكهربائي، وتختلف في الخواص الأخرى:

الخاصيةالأحماضالقواعد
الطعملاذعمر
الملمس—زلق (صابوني)
ورقة تباع الشمستحول الزرقاء إلى حمراءتحول الحمراء إلى زرقاء
التوصيل الكهربائي لمحاليلهاموصلةموصلة
التفاعل مع الفلزات النشطةيتصاعد غاز H2—

ثانيًا: تعريفات الأحماض والقواعد

1) أرهينيوس

  • الحمض: ينتج H+ (أو H3O+) عند ذوبانه في الماء، مثل HCl
  • القاعدة: تنتج OH− في الماء، مثل NaOH
  • قصوره: لا يفسر قاعدية الأمونيا NH3 التي لا تحتوي OH

2) برونستد – لوري

  • الحمض: مانح للبروتون (H+)
  • القاعدة: مستقبل للبروتون
  • في كل تفاعل زوجان مترافقان

3) لويس

  • الحمض: مستقبل لزوج من الإلكترونات، مثل BF3 و Al3+
  • القاعدة: مانحة لزوج من الإلكترونات، مثل NH3 لامتلاكها زوجًا حرًا
  • أشمل التعريفات الثلاثة
مثال برونستد – لوريNH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH−NH3 قاعدة وحمضها المرافق NH4+، والماء حمض وقاعدته المرافقة OH−.
الزوج المترافقيختلف ببروتون واحد فقط.
المادة المترددة (الأمفوتيرية)تسلك سلوك الحمض أحيانًا والقاعدة أحيانًا أخرى، مثل H2O و HCO3−.
  • كل قاعدة برونستد تعد قاعدة لويس، لأنها تستخدم زوجًا حرًا من الإلكترونات لاستقبال البروتون.
  • ليس كل حمض لويس يحتوي على هيدروجين قابل للمنح.
في الاختبارحدد أولًا من يمنح ومن يستقبل: البروتون في برونستد، وزوج الإلكترونات في لويس.

ثالثًا: قوة الأحماض والقواعد

قوي (يتأين كليًا)

  • أحماض: HCl و HBr و HI و HNO3 و H2SO4 و HClO4
  • قواعد: هيدروكسيدات المجموعتين 1 و 2 مثل NaOH و KOH و Ba(OH)2

ضعيف (يتأين جزئيًا)

  • أحماض: CH3COOH و HF و H2CO3
  • قاعدة: الأمونيا
ثابت تأين الحمض الضعيف HAKa = [H3O+][A−] ÷ [HA]كلما كبرت Ka كان الحمض أقوى. وتربط العلاقة Ka × Kb = Kw بين الحمض وقاعدته المرافقة.
فكرة مهمةكلما كان الحمض أقوى كانت قاعدته المرافقة أضعف.
  • القوة تعني درجة التأين، أما التركيز فيعني كمية المذاب في الحجم؛ فقد يكون الحمض ضعيفًا ومركزًا في الوقت نفسه.

رابعًا: تأين الماء والرقم الهيدروجيني

الحاصل الأيوني للماء (25 °س)Kw = [H3O+][OH−] = 1.0 × 10−14يتأين الماء ذاتيًا بدرجة بسيطة.
الرقم الهيدروجينيpH = −log[H3O+] ، pOH = −log[OH−] ، pH + pOH = 14متعادل pH = 7، حمضي أقل من 7، قاعدي أكبر من 7.
فكرة مهمةكل نقصان في pH بمقدار وحدة واحدة يعني زيادة [H3O+] عشرة أضعاف.

مقياس الرقم الهيدروجيني من 0 إلى 14 مع أمثلة

حمض ضعيف تركيزه C وتأينه صغير[H3O+] ≈ √(Ka × C)نسبة التأين = ([H3O+] ÷ C) × 100
مثال محلول 1 (حمض قوي)

احسب pH لمحلول HBr تركيزه 0.0010 M.

  1. حمض قوي يتأين كليًا.
  2. [H3O+] = 1.0 × 10−3 M.
الإجابة: pH = 3.
مثال محلول 2 (قاعدة قوية)

احسب pH لمحلول KOH تركيزه 0.010 M.

  1. [OH−] = 10−2 → pOH = 2.
  2. pH = 14 − 2.
الإجابة: pH = 12.
مثال محلول 3 (حمض ضعيف)

حمض ضعيف HA تركيزه 0.040 M و Ka = 2.5 × 10−7. احسب pH.

  1. [H3O+] = √(2.5 × 10−7 × 0.040) = √(1.0 × 10−8).
  2. = 1.0 × 10−4 M.
الإجابة: pH = 4.

خامسًا: التعادل والمعايرة

التعادلتفاعل حمض مع قاعدة لإنتاج ملح وماء، مثل: HCl + NaOH → NaCl + H2O.
المعايرةتعيين تركيز محلول مجهول بإضافة محلول معلوم التركيز (المحلول القياسي) حتى نقطة التكافؤ، حيث تتساوى مولات H+ و OH−.
نقطة النهايةيُستدل عليها بتغير لون الكاشف.
علاقة المعايرة(M × V × عدد H)حمض = (M × V × عدد OH)قاعدةلأن مولات H+ = مولات OH− عند التكافؤ.

منحنى معايرة حمض قوي بقاعدة قوية

حمض قوي + قاعدة قوية

  • pH عند التكافؤ = 7

حمض ضعيف + قاعدة قوية

  • pH عند التكافؤ أكبر من 7
  • يناسبها كاشف الفينولفثالين (مداه 8.2 – 10)
  • عند نصف نقطة التكافؤ: pH = pKa
مثال محلول 4 (معايرة)

لزم 30.0 مل من NaOH تركيزه 0.20 M لمعايرة 25.0 مل من HNO3. ما تركيز الحمض؟

  1. Ma × 25.0 = 0.20 × 30.0
  2. Ma = (0.20 × 30.0) ÷ 25.0
الإجابة: 0.24 M.

سادسًا: الأملاح والمحاليل المنظمة

محلول متعادل

  • ملح من حمض قوي وقاعدة قوية
  • NaCl، KNO3

محلول حمضي

  • ملح من حمض قوي وقاعدة ضعيفة
  • NH4Cl

محلول قاعدي

  • ملح من حمض ضعيف وقاعدة قوية
  • CH3COONa، Na2CO3
التميؤ (تحلل الملح)تفاعل أيونات الملح مع الماء.
المحلول المنظميقاوم التغير في pH عند إضافة كميات قليلة من حمض أو قاعدة. يتكون من حمض ضعيف وقاعدته المرافقة (CH3COOH / CH3COONa) أو قاعدة ضعيفة وحمضها المرافق (NH3 / NH4Cl).

خدع شائعة

  • القاعدة المرافقة تنتج بنزع H+ واحد فقط: القاعدة المرافقة لـ H2SO4 هي HSO4− وليست SO42−.
  • في القواعد احسب pOH أولًا ثم اطرحه من 14، ولا تنس أن Ba(OH)2 تعطي أيوني OH−.
  • تخفيف حمض قوي عشر مرات يرفع pH بمقدار 1 فقط، ولا يمكن أن يتجاوز pH لحمض مخفف القيمة 7 مهما خففته.
  • في معايرة H2SO4 تذكر أن كل مول منه يعادل 2 مول من NaOH.
  • Ka الكبيرة تعني حمضًا أقوى و pH أقل عند نفس التركيز.

الخلاصة

  • أرهينيوس: H+ / OH− في الماء؛ برونستد: مانح / مستقبل بروتون؛ لويس: مستقبل / مانح زوج إلكترونات.
  • الحمض القوي يتأين كليًا، وكلما زادت Ka زادت قوة الحمض وضعفت قاعدته المرافقة.
  • pH = −log[H3O+]، pH + pOH = 14، Kw = 1.0 × 10−14.
  • عند التكافؤ: مولات H+ = مولات OH−.
  • الملح قد يكون حمضيًا أو قاعديًا أو متعادلًا حسب أصله، والمحلول المنظم يقاوم تغير pH.

اختبر فهمك لهذا الدرس

27 سؤالًا — سؤال واحد في كل مرة، 10 ثوانٍ لكل سؤال، والتصحيح والتقرير بعد آخر سؤال.

ابدأ الاختبار ←

تدريبات إضافية على هذا الدرس

✎تدريب 6-2-1: نظريات الأحماض والقواعد و pHتدريب تفاعلي — يفتح في نفس الصفحة51 سؤالًا✎تدريب 6-2-2: التعادل والمعايرة والأملاح والمحاليل المنظمةتدريب تفاعلي — يفتح في نفس الصفحة37 سؤالًا

مراجعة الوحدة

★مراجعة الوحدة 6: المخاليط والأحماض والقواعد — اختبار شاملالوحدة 6: المخاليط والأحماض والقواعد36 سؤالًا

تحدَّ نفسك: أسئلة مبتكرة على هذا الدرس

5 أسئلة بصيغ متنوعة على نمط الاختبار (جدول، خطوة خاطئة، سياق حياتي، «عدا»…) مبنية على محتوى هذا الدرس فقط، مع التفسير وسبب خطأ كل خيار.

1
تفسير جدول بيانات

يبيّن الجدول تركيز أيونات الهيدروجين في أربعة محاليل عند 25°C:

المحلول[H⁺] (M)
A10⁻³
B10⁻⁷
C10⁻¹¹
D10⁻⁵
أي المحاليل أكثرها قاعدية؟

2
جميع ما يلي عدا

جميع الأزواج الآتية أزواج مترافقة (حمض/قاعدته المرافقة) حسب برونستد–لوري عدا:

3
ماذا لو (تناسب)

محلول HCl قيمة pH له تساوي 2. ماذا يحدث لقيمة pH إذا خُفف المحلول بالماء حتى أصبح حجمه 10 أضعاف حجمه الأصلي؟

4
اكتشف الخطوة الخاطئة

حسب طالب قيمة pH لمحلول Ba(OH)₂ تركيزه 0.05 M كما يلي:
الخطوة 1: Ba(OH)₂ قاعدة قوية تتأين كليًا.
الخطوة 2: [OH⁻] = 0.05 M.
الخطوة 3: pOH ≈ 1.3 إذن pH ≈ 12.7
في أي خطوة وقع الخطأ؟

5
أي العبارات صحيحة

أي العبارات الآتية صحيحة عن الأملاح والمحاليل المنظمة؟