Chemistry Student Book - Acids, Bases, Electrochemistry

‫الكيمياء‬ ‫ال�صف الثاين ع�شر ‪ -‬كتاب الطالب‬ ‫الف�صل الدرا�سي الأول‬ ‫‪12‬‬ ‫فريـق التأليـف‬ ‫(رئيسا)‬ ‫موسى عطا اهلل الطراونـة‬ ‫ً‬ ‫بــــال فــــارس حممــــود‬ ‫تيســـــر أمحــــد الصبيـحــــات‬ ‫مجيـلـ ــة حممـ ــود عطيـــ ــة‬ ‫النا�شر‪ :‬املركز الوطني لتطوير املناهج‬ ‫يرس املركز الوطني لتطوير املناهج استقبال آرائكم وملحوظاتكم عىل هذا الكتاب عن طريق العناوين اآلتية‪:‬‬ ‫‪P.O.Box: 2088 Amman 11941‬‬ ‫‪06-5376266‬‬ ‫‪06-5376262 / 237‬‬ ‫‪www.nccd.gov.jo‬‬ ‫‪feedback@nccd.gov.jo‬‬ ‫‪@nccdjor‬‬ ‫ بنـا ًء عىل قـرار املجلس األعىل‬،‫قـررت وزارة الرتبيـة والتعليـم تدريـس هذا الكتـاب يف مدارس اململكـة األردنية اهلاشـمية مجيعها‬ َّ ،)2022/24( ‫ وقرار جملـس الرتبية والتعليم رقـم‬،‫ م‬2022/5/12 ‫ تاريـخ‬،)2022/3( ‫للمركـز الوطنـي لتطوير املناهج يف جلسـته رقـم‬ .‫ م‬2023 / 2022 ‫ بـد ًءا من العام الـدرايس‬،‫ م‬2022/5/29 ‫تاريـخ‬ © HarperCollins Publishers Limited 2022. - Prepared Originally in English for the National Center for Curriculum Development. Amman - Jordan - Translated to Arabic, adapted, customised and published by the National Center for Curriculum Development. Amman - Jordan ISBN: 978 - 9923 - 41 - 308 - 1 ‫اململكة األردنية اهلاشمية‬ :‫رقم اإليداع لدى دائرة املكتبة الوطنية‬ )2022/4/1958( 375,001 ‫ المركز الوطني لتطوير المناهج‬.‫األردن‬ 2022 ،‫ المركز‬:‫ عمان‬-.‫المركز الوطني لتطوير المناهج‬/)‫ كتاب الطالب (الفصل الدراسي األول‬:‫ الصف الثاني عشر‬:‫الكيمياء‬ .‫) ص‬140( 2022/4/1958 :.‫إ‬.‫ر‬ /‫المناهج‬// ‫مستويات التعليم‬// ‫المقررات الدراسية‬//‫تطوير المناهج‬/ :‫الواصفات‬ .‫المص َّنف عن رأي دائرة المكتبة الوطنية‬ ُ ‫عبر هذا‬ ُ ‫يتحمل‬ َّ ِّ ‫ وال ُي‬،‫المؤ ِّلف كامل المسؤولية القانونية عن محتوى ُمص َّنفه‬ All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, sorted in retrieval system, or transmitted in any form by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the prior written permission of the publisher or a license permitting restricted copying in the United Kingdom issued by the Copyright Licensing Agency Ltd, Barnard’s Inn, 86 Fetter Lane, London, EC4A 1EN. British Library Cataloguing -in- Publication Data A catalogue record for this publication is available from the Library. ‫ م‬2022 / ‫ هـ‬1443 )‫الطبعة األوىل (التجريبية‬ ‫ع‬ ‫الموضو ُ‬ ‫املقدّ مة‬ ‫ِ‬ ‫املحتويات‬ ‫قائم ُة‬ ‫‪................................................................................................................................................................................................................‬‬ ‫الصفحــةُ‬ ‫‪.............................................................................................................................................................................................................................................‬‬ ‫‪5‬‬ ‫الح‬ ‫موض والقواع ُد وتطبيقاتُها ‪7.......................................................................................‬‬ ‫ُ‬ ‫ال َوحدةُ األولى‪ُ :‬‬ ‫التجرب ُة االستهاللية‪ :‬خصائص ِ‬ ‫ِ‬ ‫احلمض والقاعدة‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫‪9‬‬ ‫‪...................................................................................................................................‬‬ ‫موض والقواعد‬ ‫حل ُ‬ ‫ُ‬ ‫الدرس األول‪ :‬ا ُ‬ ‫‪10‬‬ ‫حلموض والقواعد القو ّية‬ ‫ُ‬ ‫الر ْق ُم اهليدروجيني وحماليل ا ُ‬ ‫الدرس الثاين‪َّ :‬‬ ‫‪22‬‬ ‫‪.....................................................................................................................................................................‬‬ ‫‪..........................................................................‬‬ ‫موض والقواعد الضعيفة‬ ‫حل ُ‬ ‫ُ‬ ‫الدرس الثالث‪ :‬ا ُ‬ ‫‪41‬‬ ‫األمالح واملحاليل املن ِّظمة‬ ‫الدرس الرابع‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪52‬‬ ‫ُ‬ ‫املحلول املن ِّظم يف الدم‬ ‫والتوسع‪:‬‬ ‫اإلثرا ُء‬ ‫ُّ‬ ‫‪69‬‬ ‫الوحدة‬ ‫مراجع ُة َ‬ ‫‪70‬‬ ‫‪...........................................................................................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................................................................‬‬ ‫‪......................................................................................................................................................‬‬ ‫‪......................................................................................................................................................................................................................‬‬ ‫ال َوحدةُ الثانية‪ :‬الكيميا ُء الكهربائيّة ‪73...........................................................................................................‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫مع حض اهليدروكلوريك ‪HCl‬‬ ‫التجرب ُة االستهالل ّية‪:‬‬ ‫تفاعل بعض الفل ّزات َ‬ ‫‪75‬‬ ‫الدرس األول‪ :‬التأكسدُ واالختزال‬ ‫ُ‬ ‫‪76‬‬ ‫الدرس الثاين‪ :‬اخلاليا اجللفان ّية‬ ‫ُ‬ ‫‪95‬‬ ‫‪...................................................................‬‬ ‫‪....................................................................................................................................................................‬‬ ‫‪...............................................................................................................................................................................‬‬ ‫الدرس الثالث‪ :‬خاليا التحليل الكهربائي‬ ‫ُ‬ ‫‪...............................................................................................................................................‬‬ ‫‪121‬‬ ‫والتوسع‪ :‬إعاد ُة تدوير البطاريات‬ ‫اإلثرا ُء‬ ‫ُّ‬ ‫‪.................................................................................................................................................‬‬ ‫‪131‬‬ ‫الوحدة‬ ‫مراجع ُة َ‬ ‫‪132‬‬ ‫مرس ُد املصطلحات‬ ‫‪137‬‬ ‫قائم ُة املراجع‬ ‫‪140‬‬ ‫‪.................................................................................................................................................................................................................‬‬ ‫‪........................................................................................................................................................................................................‬‬ ‫‪.......................................................................................................................................................................................................................‬‬ ‫املقدمة‬ ‫بسم اهلل الرحمن الرحيم‬ ‫انطال ًقا من إيامن اململكة األردنية اهلاشمية الراسخ بأمهية تنمية قدرات اإلنسان األردين وتسليحه‬ ‫بالعلم واملعرفة‪ ،‬سعى املركز الوطني لتطوير املناهج‪ ،‬بالتعاون مع وزارة الرتبية والتعليم‪ ،‬إىل حتديث‬ ‫املناهج الدراسية وتطويرها؛ لتكون معينًا للطلبة عىل االرتقاء بمستواهم املعريف‪ ،‬وجماراة أقراهنم يف‬ ‫الدول املتقدمة‪.‬‬ ‫َو ُي َعدُّ هذا الكتاب واحدً ا من سلسلة كتب املباحث العلمية التي ُت ْعنى بتنمية املفاهيم العلمية‪،‬‬ ‫وح ِّل املشكالت‪ ،‬ودمج املفاهيم احلياتية واملفاهيم العابرة للمواد الدراسية‪،‬‬ ‫ومهارات التفكري َ‬ ‫واإلفادة من اخلربات الوطنية يف عمليات اإلعداد والتأليف وفق أفضل الطرائق ا ُمل َّت َبعة عامل ًّيا؛ لضامن‬ ‫انسجامها مع القيم الوطنية الراسخة‪ ،‬وتلبيتها حاجات أبنائنا الطلبة واملع ِّلمني‪.‬‬ ‫ؤشات‬ ‫وقد جاء هذا الكتاب ُم ِّق ًقا ملضامني اإلطار العام واإلطار اخلاص للعلوم‪ ،‬ومعايريها‪ ،‬و ُم ِّ‬ ‫أدائها ا ُملتم ِّثلة يف إعداد جيل حميط بمهارات القرن الواحد والعرشين‪ ،‬وقادر عىل مواجهة التحديات‪،‬‬ ‫وتأسيسا عىل ذلك‪ ،‬فقد اعت ُِمدت دورة التع ُّلم اخلامسية‬ ‫و ُمعت ٍَّز ‪-‬يف الوقت نفسه‪ -‬بانتامئه الوطني‪.‬‬ ‫ً‬ ‫املنبثقة من النظرية البنائية التي متنح الطالب الدور األكرب يف العملية التع ُّلمية التعليمية‪ ،‬وتُو ِّفر له‬ ‫وح ِّل املشكالت‪ ،‬والبحث‪ ،‬واستخدام التكنولوجيا وعمليات العلم‪،‬‬ ‫فرصا عديد ًة لالستقصاء‪َ ،‬‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ستعمل لدمج العلوم والتكنولوجيا واهلندسة‬ ‫فضل عن اعتامد منحى ‪ STEAM‬يف التعليم الذي ُي َ‬ ‫والفن والعلوم اإلنسانية والرياضيات يف أنشطة الكتاب املتنوعة‪ ،‬ويف قضايا البحث‪.‬‬ ‫يتأ َّلف الكتاب من وحدتني دراسيتني‪ ،‬مها‪ :‬احلموض والقواعد وتطبيقاهتا‪ ،‬الكيمياء الكهربائية‪.‬‬ ‫كتاب لألنشطة والتجارب العملية‪ ،‬حيتوي عىل مجيع التجارب واألنشطة‬ ‫ُأ ِحل َق بكتاب الكيمياء‬ ‫ٌ‬ ‫الواردة يف كتاب الطالب؛ لتساعده عىل تنفيذها بسهولة‪ ،‬وذلك اعتام ًدا عىل منحنى ‪ STEAM‬يف‬ ‫بعضها‪ ،‬بد ًءا بعرض األساس النظري لكل جتربة‪ ،‬وبيان خطوات العمل وإرشادات السالمة‪،‬‬ ‫أيضا أسئلة تفكري متنوعة؛ ُب ْغ َي َة تعزيز فهم‬ ‫وانتها ًء بأسئلة التحليل واالستنتاج‪َ .‬وت ََض َّم َن الكتاب ً‬ ‫الطالب ملوضوعات املادة‪ ،‬وتنمية التفكري الناقد لديه‪.‬‬ ‫ونحن إذ نُقدّ ُم هذه الطبع َة م َن الكتاب‪ ،‬فإنّا نأ َم ُل أن ُي ِ‬ ‫سه َم يف حتقيق األهداف والغايات النهائ ّية‬ ‫املستمر‪ً ،‬‬ ‫فضل عن‬ ‫ب التع ُّلم ومهارات التع ُّلم‬ ‫املنشودة لبناء شخص ّية املتع ّلم‪ ،‬وتنمية اجتاهات ُح ّ‬ ‫ّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫واألخذ بمالحظات املع ّلمني‪.‬‬ ‫املتنوعة‪،‬‬ ‫حتسني الكتاب بإضافة اجلديد إىل حمتوا ُه‪ ،‬وإثراء أنشطته ّ‬ ‫واهلل ويل التوفيق‬ ‫املركز الوطني لتطوير املناهج‬ ‫ُ‬ ‫الوحدة‬ ‫‪1‬‬ ‫الحموض والقواعد وتطبيقاتها‬ ‫ُ‬ ‫‪Acids and Bases and their Applications‬‬ ‫أتأم ُل الصورة‬ ‫َّ‬ ‫طعما الذ ًعا‪ ،‬كالليمون والبندورة‬ ‫تحتوي كثير من المواد الغذائ ّية التي نتناولها على مواد حمض ّية تكسبها ً‬ ‫خاصا بها‪ ،‬مثل‪ :‬السبانخ والخيار‬ ‫طعما ًّ‬ ‫والمشروبات الغازية‪ ،‬وأخرى تحتوي على موا َّد قاعد ّية تكسبها ً‬ ‫ِّ‬ ‫ولكل ما ّدة من هذه الموا ّد درج ُة حموضة تم ِّي ُزها عن غيرها‪ .‬فما المقصود بالحمض‬ ‫والخس وغيرها‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫والقاعدة؟ وكيف تُقاس درجة حموضة محاليل هذه الموا ّد؟‬ ‫‪7‬‬ ‫الفكرة العامة‬ ‫َّف الموا ُّد التي نستخدمها في حياتنا اليوم ّية باالعتماد على درجة‬ ‫ت َُصن ُ‬ ‫حموضتها إلى موا َّد ِحمض ّية وموا َّد قاعد ّية وأخرى متعادلة‪ ،‬وينطبق‬ ‫أيضا‪ ،‬وتختلف هذه الموا ُّد في خصائصها‬ ‫ذلك على الموا ّد الغذائ ّية ً‬ ‫بطرائق مختلفة‪.‬‬ ‫واستخداماتها‪ ،‬ويمكن تقدير درجة حموضتها‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫الحموض والقواعد‪.‬‬ ‫الدرس األول‪:‬‬ ‫الحموض والقواعد في خصائصها الكيميائ ّية‬ ‫الفكرة الرئيسة‪ :‬تتمايز‬ ‫ُ‬ ‫ف ِ‬ ‫الحمض‬ ‫تعر ُ‬ ‫والفيزيائ ّية التي ت َُحدِّ ُد استخداماتها‪ ،‬ويمكن ُّ‬ ‫والقاعدة عن طريق عدد م َن المفردات‪ ،‬مثل‪ :‬أيون الهيدروجين‪،‬‬ ‫وأيون الهيدروكسيد‪ ،‬واألزواج المترافقة‪ ،‬وأزواج اإللكترونات‪.‬‬ ‫الحموض والقواعد القو ًية‪.‬‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني ومحاليل ُ‬ ‫الدرس الثاني‪َّ :‬‬ ‫الفكرة الرئيسة‪ :‬تحتوي المحاليل المائ ّية على أيونات الهيدرونيوم‬ ‫وأيونات الهيدروكسيد‪ ،‬ويمكن التعبير عن درجة حموضة المحلول ‪pH‬‬ ‫أو درجة قاعد َّيته ‪ pOH‬باالعتماد على تراكيز هذه األيونات فيه‪.‬‬ ‫الدرس الثالث‪ :‬محاليل الحموض والقواعد الضعيفة‪.‬‬ ‫الفكرة الرئيسة‪ :‬يتأين ِ‬ ‫مض الضعيف في المحلول المائي ُجزئ ًّيا‪،‬‬ ‫الح ُ‬ ‫َّ ُ‬ ‫ويعبر عن قدرته على التأين باستخدام ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض ‪ ،Ka‬وكذلك‬ ‫ُّ‬ ‫ُّ‬ ‫َ ُ َ َّ ُ‬ ‫الحال للقاعدة الضعيفة التي ُي َع َّب ُر عن مدى تأ ُّينها بثابت تأ ُّين القاعدة‬ ‫ثوابت التأ ُّين لحساب تراكيز األيونات الناتجة وحساب‬ ‫‪َ ،Kb‬وتُستخدَ ُم‬ ‫ُ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫الدرس الرابع‪ :‬األمالح والمحاليل المنظمة‪.‬‬ ‫خصائص ِحمض ّية أو قاعد ّية‬ ‫الفكرة الرئيسة‪ :‬للكثير م َن األمالح إما‬ ‫ُ‬ ‫الهيدروجيني للمحلول الذي تُضاف إليه‪ ،‬وينتج عن‬ ‫الر ْق َم‬ ‫َّ‬ ‫تغ ِّي ُر من َّ‬ ‫ذوبان الملح القاعدي المشتق من الحمض الضعيف فيه ما يسمى‬ ‫المحلول المنظم‪ ،‬وكذلك بالنسبة إلى القاعدة الضعيفة عندما يذوب‬ ‫ُ‬ ‫المنظم التغ ُّي َر‬ ‫المحلول‬ ‫فيها الملح الحمضي المشتق منها‪ .‬ويقاو ُم‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني فيما لو ُأضيفت إليه كم ّي ٌة قليلة من حمض أو‬ ‫في َّ‬ ‫قاعدة قو ّية‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫تجربة استهاللية‬ ‫خصائص ال ِحمض والقاعدة‬ ‫ُ‬ ‫تركيز ُه‬ ‫تركيز ُه ‪ ،0.1 M‬محلول هيدروكسيد الصوديوم ‪NaOH‬‬ ‫الموا ُّد واألدوات‪ :‬محلول ِحمض الهيدروكلوريك ‪HCl‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪ ،0.1 M‬أنابيب اختبار عدد ‪ ،3‬حامل أنابيب‪ ،‬أوراق الكاشف العام‪ِ ،‬مخبار ُمدَ َّرج ‪ ،‬ميزان حرارة‪ ،‬كأس زجاج ّية‪ ،‬ماء مقطر‪.‬‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫إرشادات السالمة العا ّمة في المختبر‪.‬‬ ‫أتب ُع‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫والنظارات الواقي َة والقفازات‪.‬‬ ‫المختبر‬ ‫معطف‬ ‫أرتدي‬ ‫َ‬ ‫أحذر استنشاق ِحمض الهيدروكلوريك‪ ،‬ولمس محلول هيدروكسيد الصوديوم‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫المدَ َّرج في قياس ‪ 3 mL‬من محلول ِحمض الهيدروكلوريك‪،‬‬ ‫خبار ُ‬ ‫‪ 1‬أقيس‪ .‬أستخد ُم الم َ‬ ‫ثم أض ُعها في ُأنبوب اختبار َو ُأ َر ِّق ُمه )‪.(1‬‬ ‫أقيس درجة حرارة المحلول باستخدام ميزان الحرارة‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُلها‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫أغمس ورقة الكاشف العام في المحلول‪ ،‬و ُأالحظ تغ ُّي َر لونها‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُله‪.‬‬ ‫‪ُ 3‬أالحظ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫المدَ َّر َج في قياس ‪ 3 mL‬من محلول هيدروكسيد الصوديوم‪ ،‬ثم أض ُعها في ُأنبوب اختبار‬ ‫خبار ُ‬ ‫‪ 4‬أقيس‪ .‬أستخد ُم الم َ‬ ‫آخر َو ُأ َر ِّق ُمه )‪.(2‬‬ ‫َ‬ ‫‪ُ 5‬أك َِّر ُر ُ‬ ‫الخطوتين )‪ (3 ،2‬لمحلول هيدروكسيد الصوديوم‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل النتائج‪.‬‬ ‫أسكب محتويات األُنبوب )‪ (1‬في كأس زجاج ّية‪َ ،‬و ُأضيف إليها تدريج ًّيا‬ ‫‪ُ 6‬أ َج ِّر ُب‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫ثم ُأك َِّر ُر ُ‬ ‫الخطوتين )‪ (3 ،2‬لمحتويات‬ ‫محلول هيدروكسيد الصوديوم م َن األُنبوب ‪ّ ،2‬‬ ‫الكأس الزجاج ّية‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل النتائج‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد التغ ُّي َر الذي يطرأ على لون ورقة الكاشف عند وضعها في محلول ٍّ‬ ‫كل من ِحمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد‬ ‫الصوديوم‪.‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني (درجة الحموضة) ٍّ‬ ‫لكل م َن المحلولين‪.‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َقدِّ ُر َّ‬ ‫اختالف درجة حرارة المحلول الناتج من خلط المحلولين عن درجة حرارة ٍّ‬ ‫كل منهما‪.‬‬ ‫‪ُ -3‬أ َف ِّس ُر‬ ‫َ‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني للمحلول الناتج من خلط المحلولين في الكأس الزجاج ّية‪.‬‬ ‫‪ُ -4‬أ َقدِّ ُر َّ‬ ‫‪9‬‬ ‫الدرس‬ ‫ُ‬ ‫‪1‬‬ ‫الحموض والقواعد‬ ‫‪Acids and Bases‬‬ ‫مفاهي ُم الحموض والقواعد ‪Acid Base Concepts‬‬ ‫ُ‬ ‫الفكرة الرئيسة‪:‬‬ ‫تتمايز الحموض والقواعد في خصائصها‬ ‫الكيميائ ّية والفيزيائ ّية التي ت َُحدِّ ُد استخداماتها‪،‬‬ ‫ف ِ‬ ‫الحمض والقاعدة عن طريق‬ ‫تعر ُ‬ ‫ويمكن ُّ‬ ‫عدد م َن المفردات‪ ،‬مثل‪ :‬أيون الهيدروجين‪،‬‬ ‫وأيون الهيدروكسيد‪ ،‬واألزواج المترافقة‪،‬‬ ‫وأزواج اإللكترونات‪.‬‬ ‫نتاجاتُ التع ُّل ِم‪:‬‬ ‫ف ِ‬ ‫ ِ‬‫وفق مفهوم‬ ‫مض والقاعدة َ‬ ‫أص ُ‬ ‫الح َ‬ ‫ٍّ‬ ‫كل من أرهينيوس‪ ،‬وبرونستد‪ -‬لوري‪،‬‬ ‫ولويس‪.‬‬ ‫ ُأ َحدِّ ُد األزواج المترافقة بشكل صحيح‪.‬‬‫ٍ‬ ‫وفق مفهوم‬ ‫أكتب‬ ‫معادالت كيميائ ّي ًة َ‬ ‫ ُ‬‫برونستد‪ -‬لوري‪.‬‬ ‫استنتج استخدامات الحموض والقواعد‪.‬‬ ‫‬‫ُ‬ ‫املفاهيم واملصطلحات‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫الحمض‬ ‫القاعدة‬ ‫زوج مترافق‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫‪Acid‬‬ ‫‪Base‬‬ ‫‪Conjugated Pair‬‬ ‫الحموض والقواعـد في كثير م َن المواد الغذائ ّيـة‪ ،‬فالحموض‬ ‫توجـد‬ ‫ُ‬ ‫حامضا أو الذ ًعا‪ ،‬فالليمون والبرتـقال والبندورة‬ ‫طعما‬ ‫تعطي األطعمة‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫تحتوي على حموض‪ ،‬مثل السيتريك‪ ،‬الذي يكس ُبها الطعم الحمضي‪ ،‬كما‬ ‫تحتوي المشروبـات الغاز ّيـة على ِحمض الكربونيك‪ ،‬انـ ُظر الشكل )‪ .(1‬وتؤثـر‬ ‫تحو ُل َ‬ ‫لون ورقة ت ّباع الشمس‬ ‫ُ‬ ‫الحموض في الكواشف المختلفة‪ ،‬فهي ِّ‬ ‫الزرقـاء إلى اللون األحمر‪ .‬أ ّما القواعدُ فتوجد في كثير م َن الموا ّد الغذائ ّية‪،‬‬ ‫مثل الخضراوات‪ ،‬كالسبانخ والبروكلي والخيار‪ ،‬وبعض الفواكه‪ ،‬مثل التفاح‬ ‫ُ‬ ‫وتدخل القواعد في صناعة المنظفات‪ً ،‬‬ ‫فمثل ُيستعمل‬ ‫والمشمش والفراولة‪،‬‬ ‫هيدروكسيد الصوديوم في صناعـة المنظفات المنزل ّية‪ ،‬وصناعـة الصابون‪،‬‬ ‫الزلِق وتأثيرها في‬ ‫الم ِّر وملمسها َّ‬ ‫ان ُظر الشكل )‪ .(2‬وتتم َّي ُز القواعد بطعمها ُ‬ ‫تحو ُل َ‬ ‫لون ورقة ت ّباع الشمس الحمراء إلى اللون األزرق‪.‬‬ ‫الكواشف‪ ،‬فهي ِّ‬ ‫ِ‬ ‫عرف الكيميائيون ًّ‬ ‫تطو َر مفهوما‬ ‫كل م َن الحمض والقاعدة؟ وكيف َّ‬ ‫كيف َ‬ ‫ِ‬ ‫الحمض والقاعدة ليشمال أكبر عدد ممكن م َن الموا ّد؟‬ ‫مفهو ُم أرهينيوس ‪Arrhenius Concept‬‬ ‫ِ‬ ‫ـم أرهينيـوس ‪ ،Arrhenius‬عـن طريق دراسـته التوصيل‬ ‫تمكَّـ َن العال ُ‬ ‫تصور حـول مفهوم ٍّ‬ ‫كل‬ ‫الكهربائـي لمحاليـل المـوا ّد األيون ّية‪ ،‬مـن وضع ُّ‬ ‫ّ‬ ‫مـن ِ‬ ‫الحمـض والقاعـدة‪ ،‬وقـد عُدَّ هذا خطـو ًة رائـدة في مجـال الكيمياء‬ ‫َ‬ ‫والتحليـل الكيميائـي‪ .‬فمـا المقصـود ِ‬ ‫بالحمـض عنـد أرهينيـوس؟ ومـا‬ ‫ُ‬ ‫المقصـو ُد بالقاعدة؟‬ ‫‪Conjugate Base‬‬ ‫‪Conjugate Acid‬‬ ‫موا ُّد أمفوتير ّية‪Amphoteric Substances :‬‬ ‫ِحمض ُأحادي البروتون ‪Monoprotic Acid‬‬ ‫َحمض ثنائي البروتون ‪Diprotic Acid‬‬ ‫ِحمض ثالثي البروتون ‪Triprotic Acid‬‬ ‫‪10‬‬ ‫مبيض‬ ‫المالبس‬ ‫ُ‬ ‫الحموض‪.‬‬ ‫الشكل )‪ :(1‬موا ُّد تحتوي على ُ‬ ‫مزيل‬ ‫بقع‬ ‫ِ‬ ‫ح ُ‬ ‫مض أرهينيوس ‪Arrhenius Acid‬‬ ‫أن ِ‬ ‫َ‬ ‫توصـل أرهينيوس إلـى َّ‬ ‫أيـون‬ ‫الحمض ‪ Acid‬ما ّد ٌة تتأ َّي ُن في الماء وتنتـج‬ ‫َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫الهيدروجين ) ‪ً .(H‬‬ ‫فمثل‪ ،‬عند إذابة غاز كلوريد الهيدروجين ‪ HCl‬في الماء ينتج‬ ‫ُ‬ ‫أيون الهيدروجين ‪ H+‬في المحلول‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H (aq) + Cl-(aq‬‬ ‫‪H2O‬‬ ‫)‪HCl(g‬‬ ‫مض النيتريك ‪ ،HNO3‬فيتأ َّي ُن في الماء ُمنتِ ًجا َ‬ ‫أيون الهيدروجين ‪،H+‬‬ ‫أ ّما ِح ُ‬ ‫كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H (aq) + NO3 (aq‬‬ ‫‪H2O‬‬ ‫)‪HNO3(aq‬‬ ‫ذرة هيدروجين‬ ‫وهذا ُ‬ ‫ينطبق على جميع حموض أرهينيوس؛ فهي تحتوي على ّ‬ ‫بذرة أخرى ذات سالب ّية كهربائ ّية عالية نسب ًّيا‬ ‫أو أكثر‪ ،‬ترتبط برابطة تساهم ّية قطب ّية ّ‬ ‫ن الجدول )‪(1‬‬ ‫مما يسمح لها بالتأ ُّين في المحلول المائي‪ .‬ويب ِّي ُ‬ ‫أو مجموعة أيون ّية؛ ّ‬ ‫بعض حموض أرهينيوس‪.‬‬ ‫َ‬ ‫يت َِّض ُح م َن الجدول َّ‬ ‫ذرات الهيدروجين‬ ‫أن حموض أرهينيوس جمي َعها تحتوي على ّ‬ ‫مضا‬ ‫ذرة هيدروجين واحدة‪ ،‬مثل ‪،HCl‬‬ ‫ويسمى ِح ً‬ ‫ّ‬ ‫القابلة للتأ ُّين‪ ،‬فبعضها يحتوي على ّ‬ ‫ِ‬ ‫ذرتي هيدروجين‪،‬‬ ‫ُأحاد َّ‬ ‫ي البروتون ‪ ،Monoprotic Acid‬وبعضها يحتوي على ّ‬ ‫مضا ثنائِ َّي البروتون ‪،Diprotic Acid‬‬ ‫مثل ِحمض الكبريتيك ‪،H2SO4‬‬ ‫ويسمى ِح ً‬ ‫ّ‬ ‫ذرات هيدروجين‪ ،‬مثل ِحمض الفسفوريك‬ ‫في حين يحتوي ُ‬ ‫بعضها على ثالث ّ‬ ‫مضا ثالثِ َّي البروتون ‪ .Triprotic Acid‬وبالتدقيق في صيغة‬ ‫‪،H3PO4‬‬ ‫ويسمى ِح ً‬ ‫ّ‬ ‫ذرات هيدروجين‬ ‫حمض اإليثانويك ‪ CH3COOH‬نجد أنه يحتوي على ثالث ّ‬ ‫بذرة الكربون ليس لها القدرة على التأ ُّين؛ َّ‬ ‫مما‬ ‫غير قطب ّية ّ‬ ‫ألن الروابط بينها ُ‬ ‫مرتبطة ّ‬ ‫الشكل البنائي ِ‬ ‫َ‬ ‫لحمض اإليثانويك‪ ،‬وهناك‬ ‫يمنع تأ ُّينَها‪ .‬ان ُظر الشكل )‪ ،(3‬الذي يب ِّي ُن‬ ‫ذرة هيدروجين أخرى مرتبطة بذرة األكسجين ذات السالب ّية الكهربائ ّية العالية‪ ،‬وهي‬ ‫ّ‬ ‫ِ‬ ‫مض ُأحادي البروتون‪،‬‬ ‫الوحيدة التي تتأ َّي ُن في المحلول؛ ولذلك ُي َصن ُ‬ ‫َّف على أنه ح ٌ‬ ‫كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H (aq) + CH3COO (aq‬‬ ‫‪H2O‬‬ ‫الجدول )‪ :(1‬بعض حموض أرهينيوس‪.‬‬ ‫ا ِ‬ ‫حلمض‬ ‫اهليدروكلوريك‬ ‫النيرتيك‬ ‫الكربيتيك‬ ‫الفسفوريك‬ ‫اإليثانويك‬ ‫الكربونيك‬ ‫الصيغة‬ ‫الكيميائية‬ ‫‪HCl‬‬ ‫‪HNO3‬‬ ‫‪H2SO4‬‬ ‫‪H3PO4‬‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫‪H2CO3‬‬ ‫)‪CH3COOH (aq‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(3‬الشكل البنائي‬ ‫ِ‬ ‫لحمض اإليثانويك‪.‬‬ ‫‪11‬‬ ‫ِ‬ ‫حمض الكبريتيك ‪H2SO4‬‬ ‫الربط مع الزراعة‬ ‫العرب ِحمض الكبريتيك في القرن الثامن الميالدي؛ فقد اكتشفه‬ ‫عرف‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫مض‬ ‫اسم زيت الزاج‪ .‬يستخدم ِح ُ‬ ‫العال ُم جابر اب ُن ح ّيان وأطلق علية َ‬ ‫الكبريتيك في المجال الزراعي لزيادة حموضة التربة‪ ،‬كما يستخدم لمعالجة‬ ‫ملوحتها‪ ،‬وفي تطهيرها م َن الفطريات‪.‬‬ ‫قاعد ُة أرهينيوس ‪Arrhenius Base‬‬ ‫الجدول )‪ :(2‬بعض قواعد أرهينيوس‪.‬‬ ‫القاعدة‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫البوتاسيوم‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫الليثيوم‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫الصوديوم‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫املغنيسيوم‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫الكالسيوم‬ ‫الصيغة‬ ‫الكيميائية‬ ‫‪KOH‬‬ ‫‪LiOH‬‬ ‫‪NaOH‬‬ ‫‪Mg(OH)2‬‬ ‫‪Ca(OH)2‬‬ ‫َ‬ ‫أيون‬ ‫ف أرهينيوس القاعدة ‪ Base‬بأنها ما ّد ٌة تتأ َّي ُن في الماء وتنتج‬ ‫َع َّر َ‬ ‫الهيدروكسيد ‪ً .OH-‬‬ ‫فمثل‪ ،‬عند إذابة هيدروكسيد الصوديوم ‪ NaOH‬في الماء‬ ‫ينتج ُ‬ ‫أيون الهيدروكسيد ‪ ،OH-‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪OH (aq) + Na (aq‬‬ ‫‪H2O‬‬ ‫)‪NaOH(s‬‬ ‫‪H2O‬‬ ‫)‪KOH(s‬‬ ‫ويتأ َّي ُن هيدروكسيد البوتاسيوم ‪ KOH‬في الماء‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪OH (aq) + K (aq‬‬ ‫فلزات المجموعتين‬ ‫وينطبق ذلك ‪-‬بشكل عام‪ -‬على هيدروكسيدات ّ‬ ‫ُ‬ ‫بعض قواعد أرهينيوس‪.‬‬ ‫األولى والثانية من الجدول الدوري‪ ،‬ويب ِّي ُن‬ ‫الجدول )‪َ (2‬‬ ‫يتضح م َن الجدول َّ‬ ‫أن قواعد أرهينيوس ُك ِّلها تحتوي على أيون الهيدروكسيد‪،‬‬ ‫فبعضها يحتوي على أيون هيدروكسيد واحد‪ ،‬مثل هيدروكسيد الصوديوم ‪،NaOH‬‬ ‫وبعضها يحتوي على أيوني هيدروكسيد‪ ،‬مثل هيدروكسيد الكالسيوم ‪.Ca(OH)2‬‬ ‫ِ‬ ‫الحموض أحـاد َّيـة البروتـون والقواعـد أحاديــة‬ ‫دراستَنـا علـى ُ‬ ‫وسنقتص ُر َ‬ ‫الهيدروكسيد‪.‬‬ ‫رغم اإلنجاز الكبير الذي حققه مفهو ُم أرهينيوس في مجال الكيمياء‪ ،‬فقد بقي‬ ‫محدو ًدا بسبب تناوله الحموض والقواعد في المحاليل المائ ّية فقط‪ ،‬ولم يتمكَّن‬ ‫من تفسير التأثير القاعدي لقواعد معروفة‪ ،‬مثل األمونيا ‪ ،NH3‬ومن تفسير التأثير‬ ‫الحمضي أو القاعدي لمحاليل األمالح‪ ،‬مثل كلوريد األمونيوم ‪ NH4Cl‬الحمضي‬ ‫أو كربونات الصوديوم الهيدروجينية ‪ NaHCO3‬القاعدية‪.‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫ٍ‬ ‫وفق مفهوم أرهينيوس‪:‬‬ ‫ِّف الموا َّد اآلتية إلى‬ ‫حموض وقواعدَ َ‬ ‫‪ُ -1‬أ َصن ُ‬ ‫‪HClO4 , KOH , HNO3 , HCOOH , Sr(OH)2‬‬ ‫أكتب معادلة تب ِّي ُن‬ ‫التأثير القاعدي لمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم ‪.KOH‬‬ ‫‪ُ -2‬‬ ‫َ‬ ‫‪12‬‬ ‫ُ‬ ‫أيون الهيدرونيوم ‪Hydronium Ion‬‬ ‫‪+‬‬ ‫يتأين ِ‬ ‫مض في المحلول وينتج َ‬ ‫يتكو ُن م َن‬ ‫الح ُ‬ ‫أيون الهيدروجين ‪ ،H‬الذي َّ‬ ‫َّ ُ‬ ‫بروتون واحد فقط‪ ،‬وهو جسيم صغير جدًّ ا يحمل شحنة كهربائ ّية عالية جدًّ ا ( ذو كثافة‬ ‫كهربائيةعالية) فال يمكن أن يوجد منفر ًدا في المحلول؛ إذ يرتبط ُ‬ ‫أيون الهيدروجين‬ ‫أيون الهيدرونيوم ‪ ،Hydronium Ion‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫مكونًا َ‬ ‫بجزيء ماء ِّ‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H3O (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H (aq) + H2O(l‬‬ ‫التعبير عن أيون الهيدروجين في المحلول باستخدام أيون الهيدرونيوم‬ ‫وبهذا يمكن‬ ‫ُ‬ ‫تكتب معادل ُة تأ ُّين كلوريد الهيدروجين ‪ HCl‬كما في اآلتي‪:‬‬ ‫‪ ،H3O+‬وبذلك‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪H3O (aq) + Cl (aq‬‬ ‫)‪HCl(g) + H2O(l‬‬ ‫مفهو ُم برونستد – لوري ‪Bronsted–Lowry Concept‬‬ ‫ً‬ ‫مقبول لسلوك كثير م َن الحموض والقواعد‪ّ ،‬إل أنه‬ ‫تفسيرا‬ ‫َقدَّ َم مفهو ُم أرهينيوس‬ ‫ً‬ ‫ِ‬ ‫مع‬ ‫لم يتمكَّن من تفسير كثير من تفاعالتها‪ ،‬مثل تفاعل حمض الهيدروكلوريك ‪َ HCl‬‬ ‫تفاعل ِح ٍ‬ ‫َ‬ ‫مض‬ ‫األمونيا ‪ ،NH3‬الذي ينتج ملح كلوريد األمونيوم ‪ ،NH4Cl‬الذي يم ِّث ُل‬ ‫مع قاعدة‪ ،‬سواء في المحاليل أو في الحالة الغاز ّية‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫َ‬ ‫)‪NH4Cl(aq‬‬ ‫)‪NH3(aq) + HCl(aq‬‬ ‫)‪NH4Cl(s‬‬ ‫)‪NH3(g) + HCl(g‬‬ ‫مما دفع الكيميائيين‬ ‫فاألمونيا ‪ NH3‬قاعدة ال تحتوي على أيون الهيدروكسيد؛ ّ‬ ‫ِ‬ ‫ن العالمان برونستد ‪،Bronsted‬‬ ‫إلى تطوير مفهومي الحمض والقاعدة؛ إذ تم َّك َ‬ ‫ولوري ‪ ،Lowry‬من وضع تصور جديد لمفهومي ِ‬ ‫الحمض والقاعدة باالعتماد‬ ‫ُّ‬ ‫على انتقال البروتون ‪( H+‬أيون الهيدروجين) من ِ‬ ‫الحمض إلى القاعدة في أثناء‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ً‬ ‫شمول ٍّ‬ ‫لكل م َن الحمض والقاعدة‪َ ،‬و َع َّرفا‬ ‫أكثر‬ ‫التفاعل؛ وبذلك فقد قدَّ ما تعري ًفا َ‬ ‫ِ‬ ‫منح بروتون في أثناء التفاعل (مانح للبروتون)‪ ،‬أ ّما‬ ‫الحمض بأنه ما ّد ٌة يمكنها ُ‬ ‫ُ‬ ‫استقبال بروتون في أثناء التفاعل (مستقبل للبروتون)‪.‬‬ ‫القاعدة فهي ما ّد ٌة يمكنها‬ ‫َ‬ ‫ً‬ ‫البروتون )‪،(H+‬‬ ‫فمثل‪ ،‬عند إذابة كلوريد الهيدروجين ‪ HCl‬في الماء فإنه يمنح‬ ‫ويم ِّث ُل ِ‬ ‫َ‬ ‫البروتون )‪ ،(H+‬ويم ِّث ُل القاعدة‪ ،‬والمعادلة‬ ‫الحمض‪ ،‬بينما يستقبل الماء‬ ‫توض ُح ذلك‪:‬‬ ‫اآلتية ِّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H3O (aq) + Cl (aq‬‬ ‫)‪HCl(g) + H2O(l‬‬ ‫مانح‬ ‫مستقبل‬ ‫‪13‬‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫البروتون )‪ (H+‬م َن الماء؛‬ ‫تستقبل‬ ‫أ ّما عند إذابة األمونيا ‪ NH3‬في الماء فإنها‬ ‫وبهذا فإنها تم ِّث ُل القاعدة‪ ،‬في حين يم ِّث ُل الماء ِ‬ ‫مض في التفاعل‪ ،‬كما في‬ ‫الح َ‬ ‫ُ‬ ‫المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫الربط م َع العلوم الطبيّة‬ ‫ِ‬ ‫الم ّر لألدوية‬ ‫س ُّر الطعم ُ‬ ‫يتكـو ُن العديـد مـ َن األدويـة مـن‬ ‫َّ‬ ‫تسـمى األمينـات‪ ،‬وهـي‬ ‫قواعـدَ‬ ‫ّ‬ ‫ُشـتق مـ َن األمونيـا‬ ‫مـوا ُّد عضو ّيـ ٌة ت ُّ‬ ‫الم ُّـر مـن لِحاء‬ ‫‪ ،NH3‬فالمسـتخلص ُ‬ ‫تسـمى الكينيـن‪ ،‬وهـو‬ ‫الكينـا مـا ّد ٌة‬ ‫ّ‬ ‫مـ َن األمينـات‪ ،‬وقـد اسـتُخدم فـي‬ ‫مكافحـة المالريـا‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(l‬‬ ‫مستقبل‬ ‫مانح‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫ُ‬ ‫البروتون )‪ (H+‬من ‪،HCl‬‬ ‫مع محلول ‪ NH3‬ينتقل‬ ‫وعند خلط محلول ‪َ HCl‬‬ ‫الذي يم ِّث ُل ِ‬ ‫الحمض في التفاعل‪ ،‬إلى ‪ ،NH3‬التي تم ِّث ُل القاعدة‪ ،‬والمعادلة اآلتية‬ ‫توض ُح ذلك‪:‬‬ ‫ِّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NH3(aq) + HCl(aq‬‬ ‫مستقبل‬ ‫مانح‬ ‫)‪NH4 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫ٌ‬ ‫انتقال للبروتون على أنها‬ ‫النظر إلى التفاعالت التي يحدث فيها‬ ‫وبهذا يمكن‬ ‫ُ‬ ‫تفاعالت ِح ٍ‬ ‫مض وقاعدة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أتح َّقق‪ُ :‬أحدِّ د ِ‬ ‫مض والقاعدة في التفاعلين اآلتيين‪:‬‬ ‫الح َ‬ ‫َ ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪N2H5 (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪HCOO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫)‪N2H4(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪HCOOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫األزواج المترافقة ‪Conjucated Pairs‬‬ ‫ُ‬ ‫كثيرا من تفاعالت الحموض والقواعد باالعتماد على‬ ‫َف َّس َر برونستد‪ -‬لوري ً‬ ‫فمثل‪ ،‬يتفاعل ِ‬ ‫انتقال البروتون م َن الحمض إلى القاعدة في التفاعل‪ً .‬‬ ‫الحمض‬ ‫مع محلول القاعدة ‪ ،CH3NH2‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪َ HCl‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3NH3 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫)‪HCl(g) + CH3NH2(aq‬‬ ‫مانح ِ‬ ‫(حمض)‬ ‫مستقبل (قاعدة)‬ ‫يت َِّضح من المعادلة َّ ِ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫أن الحمض ‪HCl‬‬ ‫األيون‬ ‫البروتون ‪ ،H+‬و ُينتِ ُج‬ ‫يمنح‬ ‫ُ‬ ‫َ ُ َ‬ ‫‬‫يسمى قاعدة مرافقة ‪ ،Conjugate Base‬وهي الما ّد ُة الناتجة عن‬ ‫‪ ،Cl‬الذي ّ‬ ‫منح ِ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫تستقبل القاعد ُة ‪CH3NH2‬‬ ‫البروتون ‪ ،H+‬وينتج عن‬ ‫الحمض للبروتون‪ ،‬كما‬ ‫األيون ‪ ،CH NH +‬ويسمى ِ‬ ‫ُ‬ ‫الح َ‬ ‫مض المرافق ‪ ،Conjugate Acid‬وهي‬ ‫ذلك‬ ‫ّ‬ ‫‪3‬‬ ‫‪3‬‬ ‫الما ّد ُة الناتجة عن استقبال القاعدة للبروتون؛ وبهذا يكون ِّ‬ ‫لكل ِحمض في التفاعل‬ ‫قاعد ٌة مرافقة في الموا ّد الناتجة‪ِّ ،‬‬ ‫مض مرافق في الموا ّد‬ ‫ولكل قاعدة في التفاعل ِح ٌ‬ ‫‪14‬‬ ‫مض وقاعد ُته المرافقة‪ ،‬أو القاعد ُة ِ‬ ‫الناتجة‪ ،‬ويسمى ِ‬ ‫زوجا‬ ‫وح ُ‬ ‫الح ُ‬ ‫مضها المرافق‪ً ،‬‬ ‫ُ‬ ‫ََُ ّ‬ ‫أيضا عند تفاعل ِحمض‬ ‫متراف ًقا ‪ .Conjugated Pair‬ويمكن مالحظ ُة ذلك ً‬ ‫مع الماء‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫الهيدروفلوريك َ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HF(g) + H2O(l‬‬ ‫‪F (aq) +‬‬ ‫ِ‬ ‫حمض (مانح)‬ ‫قاعدة (مستقبل)‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫زوج مترافق (‪)2‬‬ ‫)‪H3O+(aq‬‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫زوج مترافق (‪)1‬‬ ‫أن التفاعل يشتمل على زوجين مترافقين‪ ،‬هما‪ِ :‬‬ ‫َيت َِّض ُح َّ‬ ‫الحمض وقاعدته‬ ‫ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫المرافقة ) ‪ ،(HF\F‬والقاعدة وحمضها المرافق ) ‪.(H O\H O‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أيضا‪ ،‬كما َيت َِّض ُح‬ ‫ويشتمل‬ ‫مع الماء على زوجين مترافقين ً‬ ‫تفاعل األمونيا ‪َ NH3‬‬ ‫في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫ِحمض‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫زوج مترافق (‪)2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH3(aq‬‬ ‫قاعدة‬ ‫زوج مترافق (‪)1‬‬ ‫َيت َِّض ُح َّ‬ ‫أن التفاعل يشتمل على زوجين مترافقين‪ ،‬هما‪ :‬القاعدة وحمضها‬ ‫المرافق )‪ ،(NH3\NH4+‬والحمض وقاعدته المرافقة )‪(H2O\OH-‬؛ وبهذا َّ‬ ‫فإن‬ ‫وفق مفهوم برونستد‪-‬لوري يحتوي على زوجين مترافقين‪ِ :‬‬ ‫الحمض‬ ‫التفاعل َ‬ ‫ــم‪ ،‬باستـخـــدام‬ ‫ُأ َص ِّم ُ‬ ‫برنامــج سكراتـــش )‪،(Scratch‬‬ ‫عرضــا يو ِّضــح مفهــوم ِ‬ ‫احلمــض‬ ‫ُ‬ ‫ً َُ‬ ‫َ‬ ‫والقاعــدة واألزواج املرتافقــة وفـ َـق‬ ‫ثــم‬ ‫مفهــوم برونســتد ‪ -‬لــوري‪َّ ،‬‬ ‫ُأشــار ُك ُه مع ّلمــي وزمالئــي‪.‬‬ ‫وقاعدته المرافقة‪ ،‬والقاعدة وحمضها المرافق‪.‬‬ ‫أتح َّقق‪ُ :‬أ َحدِّ ُد الزوجين المترافقين في ٍّ‬ ‫كل م َن التفاعلين اآلتيين‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HCO3 (aq) + HCN(aq‬‬ ‫)‪H2CO3(aq) + CN (aq‬‬ ‫)‪CH3NH3 (aq) + OH (aq‬‬ ‫)‪CH3NH2(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫قو ُة ِ‬ ‫الحمض والقاعدة ‪Acid and Base Strength‬‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ترتبط قو ُة ِ‬ ‫القوي‬ ‫فالحمض‬ ‫الحمض بقدرته على التأ ُّين ومنح البروتون‪،‬‬ ‫ُّ‬ ‫َّ‬ ‫يتأ َّي ُن كُل ًّيا في المحلول‪ ،‬ويتجه التفاعل نحو تكوين الموا ّد الناتجة‪ً .‬‬ ‫فمثل‪ ،‬يتأ َّي ُن‬ ‫ِ‬ ‫الحمض ‪ HCl‬في الماء كُل ًّيا‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H3O (aq) + Cl (aq‬‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫)‪HCl(aq) + H2O(l‬‬ ‫ِحمض‬ ‫قاعدة‬ ‫سلوك ِ‬ ‫َ‬ ‫َيت َِّض ُح م َن المعادلة َّ‬ ‫الحمض‪ ،‬بينما‬ ‫أن ‪ HCl‬في المحلول يس ُل ُك‬ ‫‪15‬‬ ‫‪HB‬‬ ‫‪B-‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(4‬تأ ُّي ُن الحموض‬ ‫القو ّية والحموض الضعيفة‬ ‫‪HA‬‬ ‫في الماء‪.‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪H3O+‬‬ ‫‪HB‬‬ ‫‪B-‬‬ ‫‪HA‬‬ ‫‪A‬‬‫‪H3O+‬‬ ‫‪H3O+ A-‬‬ ‫‪HB‬‬ ‫‪B-‬‬ ‫‪H3O+ A-‬‬ ‫‪HA‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪HA‬‬ ‫‪HA‬‬ ‫أ ) حمض قوي‪.‬‬ ‫‪HB H3O+ B-‬‬ ‫‪HB‬‬ ‫ب) حمض ضعيف‪.‬‬ ‫َ‬ ‫حدوث تفاعل عكسي َّ‬ ‫َ‬ ‫يس ُل ُ‬ ‫فإن األيون‬ ‫سلوك القاعدة‪ ،‬فإذا افترضنا‬ ‫ك الما ُء ‪H2O‬‬ ‫سلوك ِ‬ ‫التفاعل يت ِ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫الحمض‪ .‬وبما َّ‬ ‫‪ Cl‬يس ُل ُك كقاعدة‪ ،‬بينما يس ُل ُ‬‫ك ‪H3 O +‬‬ ‫َّجه‬ ‫أن‬ ‫فإن ذلك يشير إلى َّ ِ‬ ‫نحو تكوين الموا ّد الناتجة‪َّ ،‬‬ ‫أكثر قدر ًة‬ ‫كُل ًّيا َ‬ ‫أن الحمض ‪ُ HCl‬‬ ‫ُ‬ ‫الحمض ‪ ،H O+‬وأنه أقوى من ِ‬ ‫على منح البروتون من ِ‬ ‫الحمض ‪ ،H3O+‬كما‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫‪3‬‬ ‫‪HB‬‬ ‫‪O B‬‬ ‫‪HB‬‬ ‫القاعدة‪ُّ Cl- H‬‬ ‫يشير إلى َّ‬ ‫ن القاعدة ‪،H2O‬‬ ‫أن‬ ‫أقل قدر ًة على استقبال البروتون م َ‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫‬‫أقوى من ‪ Cl‬في التفاعل؛ وبهذا نجد َّ‬ ‫وبذلك ‪ُ O B‬‬ ‫أن الحمض‬ ‫يكون‪ H2HBOH‬قاعدة‬ ‫‪HB‬‬ ‫والقاعدة في جهة الموا ّد المتفاعلة أقوى م َن الحمض والقاعدة في جهة الموا ّد‬ ‫وأن التفاعل يت ِ‬ ‫الناتجة‪َّ ،‬‬ ‫يشير‬ ‫َّجه َ‬ ‫نحو تكوين الموا ّد الناتجة‪ ،‬ان ُظر الشكل )‪/4‬أ(؛ ما ُ‬ ‫إلى عدم حدوث تفاعل عكسي؛ ولذلك ُي َع َّب ُر ِ‬ ‫عن التفاعل بسهم باتجاه واحد‪،‬‬ ‫كما َور َد في المعادلة‪.‬‬ ‫منعكسا‪.‬‬ ‫أ ّما الحموض الضعيفة فتتأ َّي ُن جزئ ًّيا في المحلول‪ ،‬ويكون التفاعل‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫مض اإليثانويك ‪ CH3COOH‬في الماء بدرجة ضئيلة‪ ،‬كما في‬ ‫فمثل‪ ،‬يتأ َّي ُن ِح ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪3‬‬ ‫المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H3O (aq) + CH3COO (aq‬‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫ِحمض‬ ‫قاعدة‬ ‫تشير درج ُة التأين الضئيلة ِ‬ ‫للحمض ‪ CH3COOH‬إلى َّ‬ ‫تركيز ُه في المحلول‬ ‫أن‬ ‫َ‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫يكون عال ًيا مقارن ًة بتركيز الحمض ‪ ،H3O‬ان ُظر الشكل )‪/4‬ب(؛ ما يعني َّ‬ ‫أن الحمض‬ ‫الحمض ‪H O+‬؛ وبهذا يكون ِ‬ ‫أقل قدر ًة على منح البروتون من ِ‬ ‫‪ُّ CH3COOH‬‬ ‫مض‬ ‫الح ُ‬ ‫َ‬ ‫‪3‬‬ ‫أضعف من ِ‬ ‫‬‫الحمض ‪ ،H3O+‬كما نجد َّ‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫أكثر‬ ‫َ َ‬ ‫أن القاعدة ‪ُ CH3COO‬‬ ‫قدر ًة على استقبال البروتون م َن القاعدة ‪ H2O‬في المحلول؛ وبهذا تكون القاعد ُة‬ ‫َ‬ ‫حدوث التفاعل العكسي‪.‬‬ ‫‪ CH3COO‬أقوى م َن القاعدة ‪ ،H2O‬وهذا ُي َف ِّس ُر‬‫أن ِ‬ ‫ِ‬ ‫مما سبق َّ‬ ‫الحمض القوي ‪ HCl‬تكون قاعد ُت ُه المرافقة ‪ Cl-‬ضعيفة‬ ‫َيتَّض ُح ّ‬ ‫نسبيا‪ِ َّ ،‬‬ ‫‬‫وأن الحمض الضعيف ‪ CH3COOH‬تكون قاعد ُت ُه المرافقة ‪CH3COO‬‬ ‫ًّ‬ ‫ِ‬ ‫قو ُة القاعدة المرافقة الناتجة عنه‪،‬‬ ‫قو ُة الحمض ق ّلت َّ‬ ‫قو ّية نسب ًّيا‪ ،‬وك ّلما زادت َّ‬ ‫‪16‬‬ ‫وأن التفاعل يت َِّجه نحو تكوين الموا ّد األضعف؛ أي َّ‬ ‫َّ‬ ‫أن موضع االتزان ُيزاح جهة‬ ‫وقوة‬ ‫قوة الحموض َّ‬ ‫الموا ّد األضعف في التفاعل‪ ،‬ويب ِّي ُن الجدول )‪ (3‬العالقة بين َّ‬ ‫قواعدها المرافقة‪ .‬وينطبق ذلك على القواعد الضعيفة وحموضها المرافقة‪،‬‬ ‫قو ُة القاعدة ق ّلت‬ ‫فالقاعدة األقوى يكون ِح ُ‬ ‫مضها المرافق أضعف‪ ،‬وك ّلما زادت َّ‬ ‫قو ُة ِ‬ ‫الحمض المرافق الناتج عنها‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫‪HNO2, HBr, H2CO3‬‬ ‫أي الحموض اآلتية تكون قاعد ُت ُه المرافقة هي األقوى‪:‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد َّ‬ ‫‪HI, H2S, HF‬‬ ‫ُ‬ ‫االتزان في التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫نحوها‬ ‫‪ُ -3‬أ َحدِّ ُد الجهة التي ُيزاح َ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HNO2(aq) + CN (aq‬‬ ‫)‪NO2 (aq) + HCN(aq‬‬ ‫سلوك المادة ِ‬ ‫ُ‬ ‫وفق مفهوم برونستد ‪ -‬لوري تب ًعا لطبيعة‬ ‫يتأثر‬ ‫كحمض أو قاعدة َ‬ ‫ّ‬ ‫الموا ّد التي تتفاعل َم َعها وقدرتها على منح البروتون أو استقباله‪ ،‬فبعض الموا ّد تس ُل ُك‬ ‫ِ‬ ‫ٍ‬ ‫تفاعل َ‬ ‫وتسمى موا َّد أمفوتير ّية أو ُمتر ِّددة‬ ‫آخ َر‪،‬‬ ‫كحمض في تفاعل وتس ُل ُك كقاعدة في‬ ‫ّ‬ ‫‪ً .Amphoteric Substance‬‬ ‫فمثل الماء في التفاعالت السابقة يس ُل ُك كقاعدة في‬ ‫تفاعله مع الحموض‪ ،‬مثل ِحمض الهيدروكلوريك ‪ ،HCl‬ويس ُل ُك ِ‬ ‫كحمض في‬ ‫َ‬ ‫مع األمونيا ‪NH3‬؛ وبهذا ُي َعدُّ الما ُء ما ّد ًة أمفوتير ّية‪.‬‬ ‫مع القواعد‪ ،‬مثل تفاعله َ‬ ‫تفاعله َ‬ ‫وهناك العديدُ م َن األيونات السالبة المحتوية على الهيدروجين والقادرة على منحه في‬ ‫‬‫‬‫‬‫‬‫التفاعل تس ُل ُ‬ ‫ك سلوكًا أمفوتير ًّيا‪ ،‬مثل األيونات‪،HSO3 , HCO3 , H2PO4 , HS :‬‬ ‫‪ClO4−‬‬ ‫‪HClO4‬‬ ‫‪HSO4‬‬ ‫‪H2SO4‬‬ ‫‪I−‬‬ ‫‪HI‬‬ ‫‪Br−‬‬ ‫‪HBr‬‬ ‫‪Cl−‬‬ ‫‪HCl‬‬ ‫‪NO3−‬‬ ‫‪HNO3‬‬ ‫‪H 2O‬‬ ‫‪H3O+‬‬ ‫‪HSO3−‬‬ ‫‪H2SO3‬‬ ‫‪H2PO4−‬‬ ‫‪H3PO4‬‬ ‫‪NO2−‬‬ ‫‪HNO2‬‬ ‫‪F−‬‬ ‫‪HF‬‬ ‫‪−‬‬ ‫‪CH3COOH CH3COO−‬‬ ‫‪HCO3−‬‬ ‫‪H2CO3‬‬ ‫‪HS−‬‬ ‫‪H2S‬‬ ‫‪ClO−‬‬ ‫‪HClO‬‬ ‫‪BrO−‬‬ ‫‪HBrO‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫‪NH4+‬‬ ‫‪CN−‬‬ ‫‪HCN‬‬ ‫‪OH−‬‬ ‫‪H 2O‬‬ ‫قـــــــــوة الحـِـمـــض‬ ‫تـــــزايـــد‬ ‫َّ‬ ‫الموا ُّد األمفوتير ّية‪Amphoteric Substances :‬‬ ‫ِ‬ ‫الحمض‬ ‫القاعدة‬ ‫قـــــــــوة القـــــاعــــدة‬ ‫تــــزايـــد‬ ‫َّ‬ ‫أتح َّقق‪ :‬اعتما ًدا على الجدول (‪ُ ،)3‬أجيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬أحدِّ د ِ‬ ‫الحمض األقوى بين الحموض اآلتية‪:‬‬ ‫َ ُ‬ ‫قوة الحموض‬ ‫الجدول )‪ :(3‬العالقة بين َّ‬ ‫وقوة قواعدها المرافقة‪.‬‬ ‫َوتُستثنى من ذلك أيونات ‪ ،OH‬وأيونات الكربوكسيل‪ ،‬مثل‪ HCOO :‬و ‪.CH3COO‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‬‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ً‬ ‫سلوك القاعدة عند تفاعله م َع ِحمض الهيدروفلوريك‬ ‫األيون ‪HSO3‬‬ ‫فمثل‪ ،‬يس ُل ُك‬ ‫‪ ،HF‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪H2SO3(aq) + F (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HSO3 (aq) + HF(aq‬‬ ‫قاعدة‬ ‫حمض‬ ‫َ ِ‬ ‫مع قاعدة‪ ،‬مثل ‪ ،CN-‬فهو يمنح‬ ‫أيضا‬ ‫ويس ُل ُك ً‬ ‫سلوك الحمض عند تفاعله َ‬ ‫فإن َ‬ ‫البروتون ‪ H+‬إلى أيون ‪ CN-‬في أثناء التفاعل؛ وبهذا َّ‬ ‫أيون ‪ CN-‬يم ِّث ُل القاعدة‬ ‫أكتــب معادلتيــن‬ ‫أتح َّقــق‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ــح فيهمــا‬ ‫كيميائيتيــن ُأ َو ِّض ُ‬ ‫‬‫َ‬ ‫مــع‬ ‫ســلوك األيــون ‪َ HCO3‬‬ ‫ٍّ‬ ‫كل مــن ‪ OH-‬و ‪.HNO2‬‬ ‫توض ُح ذلك‪:‬‬ ‫في التفاعل‪ ،‬والمعادلة اآلتية ِّ‬ ‫‪2-‬‬ ‫)‪SO3 (aq) + HCN(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HSO3 (aq) + CN (aq‬‬ ‫حمض‬ ‫قاعدة‬ ‫‪17‬‬ ‫الربط م َع الحياة‬ ‫استخدام القواعد في حياتنا اليوم ّية‪.‬‬ ‫كثير م َن القواعد في حياتنا‬ ‫تُستخدَ ُم ٌ‬ ‫اليوم ّية‪ ،‬مثل هيدروكسيد الصوديوم‪،‬‬ ‫الذي ُيستخدَ ُم في صناعة المنظفات‬ ‫والصابون ومساحيق الغسيل وسائل‬ ‫الجلي‪ ،‬أ ّما هيدروكسيد الكالسيوم‬ ‫َف ُيستخدَ ُم في صناعة اإلسمنت‪،‬‬ ‫ومعاجة مياه الصرف الصحي‪،‬‬ ‫ومعالجة حموضة التربة الزراع ّية‪،‬‬ ‫ضاف إلى العلف لتحسين‬ ‫كما ُي‬ ‫ُ‬ ‫تغذية المواشي‪.‬‬ ‫مفهو ُم لويس ‪Lewis Concept‬‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫سلوك الحمض والقاعدة باالعتماد على انتقال‬ ‫َف َّس َر مفهو ُم برونستد‪-‬لوري‬ ‫البروتون )‪ (H+‬من ِ‬ ‫يوضح كيف ّية ارتباط البروتون‬ ‫الحمض إلى القاعدة‪ّ ،‬إل أنه لم ِّ‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫بالقاعدة‪ ،‬كما َّ‬ ‫تشتمل على انتقال‬ ‫أن هناك العديد من تفاعالت حمض‪ -‬قاعدة ال‬ ‫مع الماء أو‬ ‫مع الماء‪ ،‬وتفاعل بعض األيونات الفلز ّية َ‬ ‫للبروتون‪ ،‬مثل تفاعل ‪َ CO2‬‬ ‫األمونيا ً‬ ‫مثل‪ .‬فكيف يمكن تفسير سلوك هذه الموا ّد؟‬ ‫ُ‬ ‫تشتمل على‬ ‫درس لويس ‪ Lewis‬تفاعالت الحموض والقواعد التي ال‬ ‫انتقال للبروتون‪ ،‬ووضع تصورا جديدً ا لمفهوم ِ‬ ‫الحمض والقاعدة باالعتماد على‬ ‫ُّ ً‬ ‫ف ِ‬ ‫الحمض بأنه ما ّد ٌة‬ ‫انتقال أزواج اإللكترونات م َن القاعدة إلى الحمض؛ فقد َع َّر َ‬ ‫ُ‬ ‫أكثر م َن اإللكترونات في أثناء التفاعل‪ ،‬أ ّما القاعدة فهي‬ ‫يمكنُها‬ ‫استقبال زوج أو َ‬ ‫منح زوج م َن اإللكترونات في أثناء التفاعل‪.‬‬ ‫ما ّدة يمكنُها ُ‬ ‫ِ‬ ‫ساعد هذا المفهوم على تفسير تكوين الرابطة في تفاعل الحمض ‪ HCl‬م َع القاعدة‬ ‫فأيون الهيدروجين ‪( H+‬البروتون) الناتج من تأين ِ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫يمتلك فلكًا فار ًغا‪،‬‬ ‫الحمض‬ ‫‪NH3‬؛‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫غير رابط م َن اإللكترونات‪ ،‬وعند‬ ‫بينما‬ ‫ذر ُة النيتروجين في األمونيا ‪ً NH3‬‬ ‫زوجا َ‬ ‫تمتلك ّ‬ ‫ُ‬ ‫ذرة‬ ‫انتقال البروتون ‪ H+‬إلى األمونيا ‪ NH3‬فإنه‬ ‫يستقبل زوج إلكترونات غير رابط في ّ‬ ‫ويتكو ُن ُ‬ ‫موجب‬ ‫أيون األمونيوم‬ ‫النيتروجين‪ ،‬ويرتبط به‪ ،‬فتنشأ بينهما رابط ٌة تناسق ّية‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫الشحنة ‪ .NH4+‬ويمكن ُ‬ ‫تمثيل التفاعل الحاصل بينهما على النَّحو اآلتي‪:‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪H H H‬‬ ‫ُ‬ ‫أيون األمونيوم‬ ‫‪N‬‬ ‫‪H H H‬‬ ‫األمونيا‬ ‫‪H‬‬ ‫البروتون‬ ‫ِ‬ ‫مما سبق َّ‬ ‫أن مفهوم لويس استُخدم في تفسير تفاعالت ِحمض ‪-‬قاعدة‬ ‫َيتَّض ُح ّ‬ ‫ينطبق عليها مفهو ُم برونستد‪ -‬لوري‪ ،‬وتفاعالت أخرى ال ينطبق عليها‬ ‫التي‬ ‫ُ‬ ‫مع ثالثي فلوريد البورون‬ ‫مفهو ُم برونستد ‪ -‬لوري‪ ،‬مثل‪ :‬تفاعل األمونيا ‪َ NH3‬‬ ‫‪ ،BF3‬الذي ُي َع َّب ُر عنه بالمعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪N H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪N H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫قاعدة لويس‬ ‫‪B F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫حمض لويس‬ ‫ُ‬ ‫فذرة النيتروجين ‪N‬‬ ‫زوج إلكترونات غير رابط في ‪ NH3‬يمكنها منحه؛‬ ‫تمتلك َ‬ ‫فإن ‪ NH3‬تم ِّث ُل القاعدة‪ ،‬في حين َّ‬ ‫وبهذا َّ‬ ‫ذرة البورون ‪ B‬في ‪ BF3‬فلكًا‬ ‫أن لدى ّ‬ ‫فإن ‪ BF‬يم ِّث ُل ِ‬ ‫فار ًغا ُي َم ِّكنُها م َن استقبال زوج م َن اإللكترونات؛ وبهذا َّ‬ ‫الحمض‪.‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪18‬‬ ‫كما تم َّك َن لويس من تفسير تكوين األيونات المعقدة التي تنت ُُج من تفاعل‬ ‫الفلزات م َع جزيئات مثل ‪ H2O‬أو ‪ NH3‬أو م َع أيونات أخرى مثل ‪.CN‬‬ ‫أيونات بعض ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫فمثل‪ ،‬يتفاعل ُ‬ ‫ً‬ ‫مع الماء ‪ H2O‬لتكوين األيون ‪ ،Cu(H2O)62+‬كما في‬ ‫أيون ‪َ Cu‬‬ ‫المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪Cu(H2O)62+‬‬ ‫)‪6( O H‬‬ ‫‪H‬‬ ‫قاعدة لويس‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫حمض لويس‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫اسـتقبال‬ ‫أيـون النحاس ‪ Cu2+‬أفلاكًا فارغـة؛ ولذلك يمكنُ ُه‬ ‫يمتلك‬ ‫حيـث‬ ‫زوج أو أكثـر مـن اإللكترونـات مـن المـاء؛ وبهـذا فهـو يم ِّث ُـل ِ‬ ‫الحمـض فـي‬ ‫َ‬ ‫َ َ‬ ‫ُ‬ ‫التفاعـل‪ ،‬أ ّمـا جـزي ُء المـاء ‪H2O‬‬ ‫ذر ُة األكسـجين فيـه زوجيـن غيـر‬ ‫فتمتلـك ّ‬ ‫منـح أحدهما أليـون النحـاس ‪Cu2+‬؛ وبهذا‬ ‫رابطيـن مـ َن اإللكترونـات يمكنهـا ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أيـون النحاس ‪ Cu2+‬عـن طريق‬ ‫يرتبط‬ ‫فالمـا ُء يم ِّث ُـل القاعـدة فـي التفاعـل؛ لِـذا‬ ‫أفالكـه الفارغـة بعـدد من جزيئـات المـاء عـن طريـق أزواج اإللكترونـات غير‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫األيـون ‪.Cu(H2O)62+‬‬ ‫مكونًـا‬ ‫الرابطـة‬ ‫بروابـط تناسـق ّية ِّ‬ ‫‪+‬‬ ‫مع أيونات السيانيد‬ ‫وكذلك يمك ُن‬ ‫تفسير تفاعل أيون َّ‬ ‫الفضة ) ‪َ (Ag‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪CN‬‬ ‫لتكوين األيون ‪ ،Ag(CN)2-‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪Ag(CN)2 (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Ag (aq) + 2CN (aq‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫يمتلك أيون السيانيد السالب‬ ‫يمتلك أفالكًا فارغة‪ ،‬بينما‬ ‫الفضة الموجب‬ ‫فأيون َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ CN‬أزواج إلكترونات غير رابطة؛ وبهذا َّ‬‫يستقبل أزواج‬ ‫الفضة ‪Ag‬‬ ‫فإن أيون َّ‬ ‫‬‫أن َّ‬ ‫مض لويس في التفاعل‪ ،‬في حين َّ‬ ‫كل أيون سيانيد ‪CN‬‬ ‫اإللكترونات ويمثل ِح َ‬ ‫الربطُ مع الصناعة‬ ‫ثالثي فلوريد البورون ‪BF3‬‬ ‫ـر صناع ًّيـا بعـدَّ ة طـرق‪،‬‬ ‫ُي َح َّض ُ‬ ‫مـع معدن‬ ‫منهـا تسـخي ُن البورون َ‬ ‫الفلوريـت ‪ CaF2‬بوجـود ِحمـض‬ ‫الكبريتيـك‪ ،‬ويصنـع منـه مـا بيـن‬ ‫‪ 2300‬إلى ‪ 4500‬طن سـنو ًّيا‪ ،‬وهو‬ ‫عديـم اللـون ُيسـتخدَ ُم‬ ‫غـاز سـا ُّم‬ ‫ٌ‬ ‫ُ‬ ‫فـي تحفيز العديـد مـ َن التفاعالت‬ ‫العضو ّيـة وتحفيز عمليـات البلمرة‬ ‫للمركَّبـات العضو ّيـة غير المشـبعة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫يمنح َ‬ ‫ويمثل قاعدة لويس في التفاعل‪.‬‬ ‫زوج إلكترونات غير رابط‬ ‫أيون َّ‬ ‫الفضة َ‬ ‫ُ‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫ُأحدِّ د ِ‬ ‫ب مفهوم لويس في ٍّ‬ ‫كل م َن التفاعالت اآلتية‪:‬‬ ‫الح َ‬ ‫مض والقاعدة َح َس َ‬ ‫َ ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Ag(NH3)2 (aq‬‬ ‫)‪Ag (aq) + 2NH3(aq‬‬ ‫)‪B(OH)4 (aq) + H (aq‬‬ ‫)‪B(OH)3(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Ni(H2O)6‬‬ ‫)‪+ 6H2O(l‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Ni‬‬ ‫‪19‬‬ ‫التـجـرب ُـة ‪1‬‬ ‫المواد واألدوات‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫قوة الحموض‬ ‫مقارن ُة َّ‬ ‫تركيز ُه ‪ ،0.1 M‬محلول حمض اإليثانويك ‪CH3COOH‬‬ ‫تركيز ُه ‪،0.1 M‬‬ ‫محلول حمض الهيدروكلوريك ‪HCl‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫زجاجية َسعة ‪ 50 mL‬عدد ‪ ،2‬أسالك توصيل‪ ،‬جهاز أميتر‪ ،‬مصدر كهربائي‪ِ ،‬مخبار ُمدَ َّرج َسعة ‪،50 mL‬‬ ‫كأس‬ ‫ّ‬ ‫جهاز مقياس الرقم الهيدروجيني أو أوراق الكاشف العام‪ ،‬شريط مغنيسيوم ‪ ،Mg‬أقطاب جرافيت‪.‬‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫إرشادات السالمة العامة في المختبر‪.‬‬ ‫أتبع‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫والنظارات الواقي َة والقفازات‪.‬‬ ‫معطف المختب ِر‬ ‫أرتدي‬ ‫َ‬ ‫استنشاق ِحمض الهيدروكلوريك‪.‬‬ ‫أحذر‬ ‫‪HCl‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫اسم أحد‬ ‫‪ -1‬أحضر الكأسين الزجاجيتين‪ ،‬وأكتب على كل منها َ‬ ‫المحلولين‪.‬‬ ‫‪ -2‬أقيس باستخدام ِ‬ ‫المدَ َّرج ‪ 20 mL‬من محلول ‪،HCl‬‬ ‫الم َ‬ ‫خبار ُ‬ ‫ُ‬ ‫المخصصة لها‪.‬‬ ‫وأضعها في الكأس‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫‪-3‬‬ ‫الرق َْم الهيدروجيني للمحلول‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل‬ ‫ُ‬ ‫الرقْم الهيدروجيني أو ورق الكاشف العام َّ‬ ‫أقيس باستخدام جهاز مقياس َّ‬ ‫نتائجي‪.‬‬ ‫وأضعها في محلول ‪َ ،HCl‬و ُأ َس ِّج ُل‬ ‫أقطاب الجرافيت بالمصدر الكهربائي وبجهاز األميتر‪،‬‬ ‫‪ُ -4‬أ َج ِّرب‪ .‬أوصل‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫قراءة األميتر‪.‬‬ ‫الحظ‪ .‬أغمس شريط مغنيسيوم طوله ‪ 2 cm‬في المحلول‪ُ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫وأالحظ سرعة تصاعد غاز الهيدروجين‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل‬ ‫‪ُ -5‬أ‬ ‫ُ‬ ‫مالحظاتي‪.‬‬ ‫‪ُ -6‬أ َج ِّر ُب‪ُ .‬أ َك ِّر ُر الخطوات السابقة لمحلول ِحمض اإليثانويك ‪َ ،CH3COOH‬و ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫الرق َْم الهيدروجيني ٍّ‬ ‫من المحلولين‪.‬‬ ‫لكل َ‬ ‫‪ .1‬أ َحدِّ ُد َّ‬ ‫َ‬ ‫األكثر قدر ًة على التوصيل الكهربائي‪.‬‬ ‫المحلول‬ ‫‪ُ .2‬أ َحدِّ ُد‬ ‫َ‬ ‫‪ُ .3‬أقارنُ سرعة تصاعد غاز الهيدروجين في ٍّ‬ ‫من المحلولين‪.‬‬ ‫كل َ‬ ‫الحمض األقوى ِ‬ ‫والح َ‬ ‫َ‬ ‫مض األضعف‪.‬‬ ‫‪ُ .4‬أ َحدِّ ُد‬ ‫أستنتج العالقة بين قوة ِ‬ ‫الحمض ٍّ‬ ‫‪.5‬‬ ‫الرقْم الهيدروجيني والتوصيل الكهربائي وسرعة تصاعد الغاز‪.‬‬ ‫وكل َ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫من َّ‬ ‫‪20‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعة الدرس‬ ‫ِ‬ ‫تعرف الحمض والقاعدة‪.‬‬ ‫‪ -1‬الفكرة الرئيسة‪ُ :‬أ َحدِّ ُد المفردات التي استُخدمت في ُّ‬ ‫مما يأتي‪:‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َو ِّض ُح المقصود بكل ّ‬ ‫ِحمض أرهينيوس‪.‬‬ ‫ِحمض برونستد‪-‬لوري‪.‬‬ ‫قاعدة لويس‪.‬‬ ‫الجدول اآلتي باستخدام األُسس التي اعتمد عليها مفهوم ِ‬ ‫‪ُ -3‬أ ِ‬ ‫َ‬ ‫الحمض والقاعدة‪:‬‬ ‫كم ُل‬ ‫ُ‬ ‫األساس الذي يقوم عليه المفهوم‬ ‫الحمض‬ ‫المفهوم‬ ‫أرهينيوس‬ ‫ما ّدة أمفوتير ّية‪.‬‬ ‫القاعدة‬ ‫برونستد ‪ -‬لوري‬ ‫لويس‬ ‫‪ُ -4‬أ َف ِّس ُر‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫َ ِ‬ ‫ب مفهوم أرهينيوس‪.‬‬ ‫‬‫السلوك الحمضي لمحلول حمض ‪َ HClO‬ح َس َ‬ ‫َ‬ ‫‬‫ب مفهوم برونستد ‪ -‬لوري‪.‬‬ ‫السلوك القاعدي لمحلول ‪َ C2H5NH2‬ح َس َ‬ ‫ِ‬ ‫حمضا قو ًّيا بينما ُي َعدُّ ‪HNO2‬‬ ‫ ُي َعدُّ الحمض ‪HBr‬‬‫حمضا ضعي ًفا‪.‬‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ٍ‬ ‫َ‬ ‫‪ُ -5‬أ َصن ُ‬ ‫حموض وقواعدَ قو ّي ٍة أو ضعيفة‪:‬‬ ‫المحاليل اآلتية إلى‬ ‫ِّف‬ ‫‪H2SO3 , HI, KOH , HF , NH3 , N2H4‬‬ ‫األزواج المترافقة في التفاعلين اآلتيين‪:‬‬ ‫‪ُ -6‬أ َحدِّ ُد‬ ‫َ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪OCl (aq) + C6H5NH3 (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HCO3 (aq) + H3O (aq‬‬ ‫‪ُ -7‬أحدِّ د ِ‬ ‫وفق مفهوم لويس في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫الحمض والقاعدة َ‬ ‫َ ُ‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Fe(H2O)6‬‬ ‫)‪HClO(aq) + C6H5NH2(aq‬‬ ‫)‪H2CO3(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪+ 6H2O(l‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‬‫َ‬ ‫مع ٍّ‬ ‫كل من ‪ HNO3‬و ‪ُ ، CN-‬م َو ِّض ًحا إجابتي بالمعادالت‪.‬‬ ‫‪ُ -8‬أ َف ِّس ُر‬ ‫السلوك األمفوتيري لأليون ‪ H2PO4‬عند تفاعله َ‬ ‫‪21‬‬ ‫الدرس‬ ‫ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫ال َّر ْق ُم الهيدروجيني ومحاليل الحموض والقواعد القويّة‬ ‫‪Hydrogen Potential and Strong Acids and Bases Solutions‬‬ ‫ُ‬ ‫الفكرة الرئيسة‪:‬‬ ‫تحتـوي المحاليـل المائـ ّيـة على أيونـات‬ ‫الهيدرونيوم وأيونات الهيدروكسيد‪ ،‬ويمكن‬ ‫التعبير عن درجة حموضة المحلول ‪pH‬‬ ‫أو درجة قاعد َّيته ‪ pOH‬باالعتماد على‬ ‫تراكيز هذه األيونات فيه‪.‬‬ ‫نتاجاتُ التع ُّل ِم‪:‬‬ ‫‪ -‬أوضح المقصود بالتأ ُّين الذاتي للماء‪.‬‬ ‫ استنتج العالقة بين تركيز ‪ H3O+‬و ‪OH‬‬‫‪-‬‬ ‫في المحلول‪.‬‬ ‫بالر ْقم الهيدروجيني‬ ‫ ُأجري حسابات تتعلق َّ‬‫والر ْقم الهيدروكسيلي في المحلول‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫ ُأجري تجارب لمعايرة ِحمض قوي مع‬‫قاعدة قو ّية‪.‬‬ ‫املفاهيم واملصطلحات‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫المحلول المائي ‪Aqueous Solution‬‬ ‫التأ ُّين الذاتي للماء‬ ‫‪Autoionization of Water‬‬ ‫ثابت تأ ُّين الماء‬ ‫‪Dissociation Constant for Water‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪Hydrogen Power pH‬‬ ‫َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروكسيلي ‪pOH‬‬ ‫َّ‬ ‫‪Hydroxyl Power‬‬ ‫المعايرة‬ ‫نقطة التكافؤ‬ ‫نقطة التعادل‬ ‫كاشف‬ ‫نقطة النهاية‬ ‫‪22‬‬ ‫‪Titration‬‬ ‫‪Equivalence Point‬‬ ‫‪Neutralization Point‬‬ ‫‪Indicator‬‬ ‫‪End Point‬‬ ‫محالي ُل الحموض والقواعد القويّة‬ ‫‪Strong Acids and Bases Solutions‬‬ ‫تحتـوي المحاليل المائ ّية علـى أيونات الهيدرونيـوم ‪ H3O+‬وأيونات‬ ‫فـت في ما‬ ‫الهيدروكسـيد ‪ OH-‬الناتجـة مـ َن التأ ُّيـن الذاتي للمـاء‪ ،‬وقد َع َر َ‬ ‫أن إذابـة ِ‬ ‫الحمـض في الماء تُنتـج أيونـات الهيدرونيوم ‪َّ ،H O+‬‬ ‫سـبق َّ‬ ‫وأن‬ ‫‪3‬‬ ‫إذابـة القاعـدة في المـاء تُنتج أيونات الهيدروكسـيد ‪ .OH-‬فمـا المقصو ُد‬ ‫بالتأ ُّيـن الذاتـي للمـاء؟ ومـا العالقـ ُة بيـن تراكيـز أيونـات الهيدرونيـوم‬ ‫حسـاب‬ ‫وأيونـات الهيدروكسـيد فـي المحلـول المائـي؟ وكيـف يمكـ ُن‬ ‫ُ‬ ‫تراكيـز هذه األيونـات فـي المحلول؟‬ ‫التأيُّنُ الذاتي للماء ‪Autoionization of Water‬‬ ‫أن القياساتِ‬ ‫غير موصل للتيار الكهربائي‪ّ ،‬إل َّ‬ ‫وص ُ‬ ‫ُي َ‬ ‫ف الما ُء النقي بأنه ُ‬ ‫تشير إلى أنـه يمكن للماء أن يوصل التيار‬ ‫الدقيق َة للموصل ّية الكهربائ ّية ُ‬ ‫يشير إلى أنه يحتوي على نسبة ضئيلة م َن‬ ‫الكهربائي بدرجة ضئيلة جدًّ ا؛ ما ُ‬ ‫األيونات الناتجة من تفاعل ُجزيئات الماء في ما بينها؛ إذ يمكن لجزيء‬ ‫ويتحو َل إلى أيون الهيدروكسيد ‪OH-‬؛ وبهذا‬ ‫الماء أن يمنح البروتون‬ ‫َّ‬ ‫فهو يسلك سلوك ِ‬ ‫الحمض‪ ،‬في حين يستقبلـه جـزي مـاء َ‬ ‫ويتكو ُن‬ ‫آخ ُر‬ ‫َّ‬ ‫أيون الهيدرونيوم ‪H3O+‬؛ وبهذا فهو يسلك سلوك القاعدة‪ .‬وعليه‪ ،‬فنجدُ‬ ‫ٍ‬ ‫َّ‬ ‫متساوية من أيونات الهيدرونيوم وأيونات‬ ‫تراكيز‬ ‫أن الماء يحتوي على‬ ‫َ‬ ‫طلق عـلى هـذا السلوك التأ ُّين الذاتـي للماء‬ ‫الهيدروكسيـد ‪َ ،OH‬و ُي ُ‬ ‫‪ ،Autoionization of Water‬وهـو َّ‬ ‫أن بـعض ُجزيئـات المـاء تسـلك‬ ‫‪-‬‬ ‫وبعضها اآلخر يسلك كقواعد في الماء نفسه‪ ،‬والمعادلة اآلتية‬ ‫كحموض‬ ‫َ‬ ‫توض ُح ذلك‪:‬‬ ‫ِّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H3O (aq) + OH (aq‬‬ ‫)‪H2O(l) + H2O(l‬‬ ‫وقـد ُوجـد َّ‬ ‫أن تراكيز هذه األيونات صغير جدًّ ا‪ ،‬ويمكن حسـا ُبها باسـتخدام‬ ‫ثابـت االتزان للتفاعل علـى النَّحو اآلتي‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)] ‪[H3O ] [OH‬‬ ‫]‪[H2O] [H2O‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ‪KC‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪KC[H2O] = [H3O ][OH‬‬ ‫أن تأ ُّيـن المـاء قليـل جـدًّ ا نفتـرض َّ‬ ‫ونظـرا إلـى َّ‬ ‫أن تركيـز المـاء يبقـى ثابتًا؛‬ ‫ً‬ ‫يسـمى ثابـت تأ ُّين‬ ‫مـع ثابـت االتـزان‪َ ،‬و ُي َع َّب ُـر عنـه بثابت جديد‬ ‫دمجـ ُه َ‬ ‫ويمكـن ُ‬ ‫ّ‬ ‫ف أنـه‬ ‫عـر ُ‬ ‫المـاء ‪َ ،Dissociation Constant for Water‬و ُير َم ُـز لـه ‪َ ،Kw‬و ُي َّ‬ ‫ثابـت االتـزان لتأ ُّين المـاء‪ ،‬وقد ُوجد أنه يسـاوي ‪ 1 × 10-14‬عنـد درجة حرارة‬ ‫ُ‬ ‫‪َ ،25˚C‬و ُي َع َّب ُـر عنـه علـى النَّحـو اآلتي‪:‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH ] = 1×10‬‬ ‫يسـتفاد مـن ثابـت تأ ُّين المـاء في حسـاب تراكيز أيونـات ‪ H3O+‬أو أيونات‬ ‫ونظرا إلـى َّ‬ ‫أن تركيز أيونات‬ ‫‪ OH‬عندمـا يكـون‬‫ُ‬ ‫تركيز أحدهمـا معرو ًفا‪ً .‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H3O‬‬ ‫يكون مسـاو ًيا لتركيـز أيونات ‪ OH-‬في المـاء‪ ،‬فإنه‪:‬‬ ‫‪-7‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪[H3O ] = [OH ] = 1 × 10 M‬‬ ‫يرتبـط أيـون ‪ H O+‬بمفهـوم ِ‬ ‫الحمـض‪ ،‬بينمـا يرتبـط أيـون ‪ OH-‬بمفهـوم‬ ‫‪3‬‬ ‫َ‬ ‫محاليل‬ ‫تصنيـف المحاليـل تب ًعـا لتراكيز هـذه األيونات إلـى‬ ‫القاعـدة‪ ،‬ويمكـ ُن‬ ‫ُ‬ ‫ٍ‬ ‫ِ‬ ‫ن الجـدول )‪:(4‬‬ ‫حمض ّيـة أو قاعد ّيـة أو متعادلـة‪ ،‬كمـا يب ِّيـ ُ‬ ‫تصنيف المحاليل تب ًعا لتركيز أيونات ‪ H3O‬و ‪.OH-‬‬ ‫الجدول )‪:(4‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫املحلول‬ ‫]‪[H3O+‬‬ ‫] ‪[OH‬‬ ‫املتعادل‬ ‫‪1×10-7‬‬ ‫‪1×10-7‬‬ ‫ا ِ‬ ‫حلميض‬ ‫أكبر من‬ ‫أق ُّل من‬ ‫‪1×10-7‬‬ ‫‪1×10-7‬‬ ‫أق ُّل من‬ ‫أكبر من‬ ‫‪1×10-7‬‬ ‫‪1×10-7‬‬ ‫القاعدي‬ ‫‪-‬‬ ‫‪23‬‬ ‫المثال ‪1‬‬ ‫أحسب تركيز‬ ‫‪+‬‬ ‫‪ H3O‬في محلول يحتوي على أيونات ‪ OH‬تركيزُها ‪1 × 10 M‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب تركيز‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪[OH ] = 1 × 10‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Kw = [H3 O ][OH ] = 1 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H3O‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH ] = 1 × 10‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪1 × 10-14‬‬ ‫‪-11‬‬ ‫‪M‬‬ ‫=‬ ‫‪-3 = 1 × 10‬‬ ‫‬‫‪1 × 10‬‬ ‫] ‪[OH‬‬ ‫المثال ‪2‬‬ ‫أحسب تركيز ‪ OH-‬في محلول يحتوي على أيونات‬ ‫‪ H3O‬تركيزها ‪M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪[H3O ] = 1 × 10‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Kw = [H3O+][OH ] = 1 × 10‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب تركيز ‪OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH ] = 1 × 10‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪= 1 × 10‬‬ ‫‪1 × 10-14‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫=‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[H3O‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫ُ‬ ‫الجدول اآلتي تراكيز ‪ H3O+‬و ‪ OH-‬لثالثة محاليل‪ .‬أكمل‬ ‫أتح َّقق‪ُ :‬ي َب ِّي ُن‬ ‫الفراغات في الجدول بما يناسبها‪:‬‬ ‫‪24‬‬ ‫املحلول‬ ‫]‪[H3O+‬‬ ‫املحلول األول‬ ‫‪1×10-2 M‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[OH‬‬ ‫املحلول الثاين‬ ‫‪1×10-7 M‬‬ ‫املحلول الثالث‬ ‫‪1×10-4 M‬‬ ‫تصنيف املحلول‬ ‫محالي ُل الحموض القويّة ‪Strong Acid Solutions‬‬ ‫ترتبط قوة ِ‬ ‫الحمض بقدرته على التأ ُّين ومنح البروتون في التفاعل‪ ،‬فعند إذابة‬ ‫ِ‬ ‫نتج َ‬ ‫آخ َر سال ًبا‪ً .‬‬ ‫أيون الهيدرونيوم ‪ H3O+‬وأيونًا َ‬ ‫فمثل‪،‬‬ ‫الحمض في الماء يتأ َّين َو ُي ُ‬ ‫ِ‬ ‫مما يؤدي إلى‬ ‫عند إذابة ‪ 0.1 mol‬م َن الحمض ‪ HCl‬من ‪ 1 L‬في الماء يتأ َّين ُك ِّل ًّيا؛ ّ‬ ‫زيادة تركيز أيونات ‪ ،H3O+‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HCl(g) + H2O(l‬‬ ‫)‪H3O (aq) + Cl (aq‬‬ ‫ولما كان الماء يحتوي على أيونات الهيدرونيوم ‪ H3O+‬وأيونات الهيدروكسيد ‪OH-‬‬ ‫ّ‬ ‫في حالة اتزان مع جزيئات الماء غير المتأينة‪ ،‬كما ِ‬ ‫يتض ُح من معادلة التأ ُّين الذاتي للماء‪:‬‬ ‫ِّ‬ ‫َ ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪H2O(l) + H2O(l‬‬ ‫)‪H3O (aq) + OH (aq‬‬ ‫َّ‬ ‫نحو اليسار؛ وبذلك‬ ‫فإن موضع االتزان في الماء ُيزاح ‪-‬وف ًقا لمبدأ لوتشاتلييه‪َ -‬‬ ‫ُّ‬ ‫ونظرا إلى َّ‬ ‫أن تركيز‬ ‫ثابت تأ ُّين الماء ‪ Kw‬ثابتًا‪.‬‬ ‫يقل‬ ‫تركيز أيونات ‪ ،OH-‬ويبقى ُ‬ ‫ُ‬ ‫ً‬ ‫صغيرا جدًّ ا مقارنة بتركيزها‬ ‫أيونات ‪ H3O+‬الناتجة م َن التأ ُّين الذاتي للماء يكون‬ ‫ً‬ ‫الحمض القوي فيجري إهما ُله‪ ،‬ويعدُّ ِ‬ ‫الناتج من تأين ِ‬ ‫المصدر الرئيس‬ ‫مض‬ ‫الح ُ‬ ‫ََُ‬ ‫ُّ‬ ‫َ‬ ‫تركيزها في المحلول مساويا لتركيز ِ‬ ‫الحمض؛ أي َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫لهذه األيونات‪ ،‬ويكون‬ ‫ُ‬ ‫ً‬ ‫‪+‬‬ ‫]‪[H3O ] = [Acid‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[H3O ] = [HCl] = 1 × 10-1 M‬‬ ‫حساب تركيز أيونات ‪ OH-‬في المحلول باستخدام ثابت تأ ُّين الماء‬ ‫ويمكن‬ ‫ُ‬ ‫‪ ،Kw‬كما يأتي‪:‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-13‬‬ ‫‪= 1 × 10‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫=‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[H3O‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫ال َّربطُ مع الحياة‬ ‫مـض الهيدروكلوريـك‬ ‫ُي َعـدُّ ِح ُ‬ ‫الم ِعـدَ ة مـن أهـم‬ ‫)‪ (HCl‬فـي َ‬ ‫اإلفـرازات المعد ّية التي تسـاهم‬ ‫فـي هضـم البروتينات وتنشـيط‬ ‫إنزيمات الهضـم وقتل الجراثيم‬ ‫الم ِعـدَ ة‪ ،‬وقد‬ ‫التـي تدخـل إلـى َ‬ ‫تجلـت عظمـة الخالـق بتوفيـر‬ ‫الوسـائل الكفيلـة بحماية جدار‬ ‫الم ِعـدَ ة مـن تأثير هـذا ِ‬ ‫الحمض‬ ‫َ‬ ‫ومنـع تآكلـه‪ ،‬وذلـك عـن طريق‬ ‫المسـتمر للغشـاء المخاطي‬ ‫اإلفراز‬ ‫ِّ‬ ‫ِ‬ ‫المعـدَ ة‪ ،‬كمـا‬ ‫الم َب ِّطـن لجـدار َ‬ ‫ُ‬ ‫فـي الشـكل‪ ،‬الـذي يمنـع‬ ‫ِ‬ ‫الحمـض مـ َن الوصـول إلـى‬ ‫َـون لـه‪،‬‬ ‫المك ِّ‬ ‫النسـيج الطالئـي ُ‬ ‫إضافـة إلى قـدرة هذا النسـيج على‬ ‫التجـدُّ د بشـكل مسـتمر‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫مما سبق َّ‬ ‫أن إضافة ِحمض قوي إلى الماء يؤدي إلى تكوين محلول‬ ‫يتض ُح ّ‬ ‫ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫ن الجدول )‪(5‬‬ ‫أكبر من تركيز أيونات ‪ ،OH-‬ويب ِّي ُ‬ ‫حمضي يكون فيه تركيز ‪َ H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫توض ُح كيف ّية حساب تركيز أيونات ‪H3O‬‬ ‫أشهر الحموض القو ّية‪ ،‬واألمثلة اآلتية ِّ‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫‬‫وتركيز أيونات ‪ OH‬في محلول حمض قوي‪.‬‬ ‫الجدول )‪ :(5‬أشهر الحموض القو ّية‪.‬‬ ‫اسم ِ‬ ‫احلمض‬ ‫البريكلوريك‬ ‫اهليدرويوديك‬ ‫اهليدروبروميك‬ ‫اهليدروكلوريك‬ ‫النيرتيك‬ ‫الكيميائية‬ ‫صيغته‬ ‫ّ‬ ‫الغشاء المبطن‬ ‫لجدار المعدة‬ ‫المعدة‬ ‫‪HClO4‬‬ ‫‪HI‬‬ ‫‪HBr‬‬ ‫‪HCl‬‬ ‫‪HNO3‬‬ ‫‪25‬‬ ‫المثال ‪3‬‬ ‫أحسب تركيز ‪ H3O+‬وتركيز‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب تركيز‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫‪ OH‬في محلول حمض الهيدروبروميك ‪ HBr‬تركيزه ‪M‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪ H3O‬وتركيز ‪OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪[HBr] = 1 × 10‬‬ ‫‪-‬‬ ‫معادلة تأين ِ‬ ‫الحمض‬ ‫ُّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HBr(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H3O (aq) + Br (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫]‪[H3O ] = [HBr‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪[H3O ] = 1 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH ] = 1 × 10‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪M‬‬ ‫المثال ‪4‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب تركيز‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫=‬ ‫]‪[H3O+‬‬ ‫ِ‬ ‫أحسب تركيز ‪ H3O+‬وتركيز‬ ‫في ‪ 400 mL‬من الماء‪.‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫معادلة تأين ِ‬ ‫الحمض‬ ‫ُّ‬ ‫عدد موالت )‪0.02 mol = HClO4 (n‬‬ ‫حجم المحلول )‪0.4 L = 400 mL = (v‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-11‬‬ ‫‪= 1 × 10‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫تحضير ُه بإذابة ‪ 0.02 mol‬من حمض البيركلوريك ‪HClO4‬‬ ‫‪ OH‬في محلول جرى‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪HClO4(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H3O (aq) + ClO4 (aq‬‬ ‫‪ H3O‬وتركيز ‪OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫تركيز ِ‬ ‫الحمض‪ ،‬الذي يساوي تركيز‬ ‫أحسب َّأو ًل‬ ‫َ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪:H3O‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪0.02 mol‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪= 5 × 10 M‬‬ ‫=‪M‬‬ ‫=‬ ‫‪v‬‬ ‫‪0.4L‬‬ ‫‪+‬‬ ‫]‪[H3O ] = [HClO4‬‬ ‫تركيز ‪ OH-‬باستخدام ‪ ،Kw‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪[H3O ] = 5 × 10‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH ] = 1 × 10‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪1×10‬‬ ‫‬‫‪-13‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫‪M‬‬ ‫=‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-2 = 2.0 × 10‬‬ ‫] ‪[H3O‬‬ ‫‪5 × 10‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫وتركيز ‪ OH‬في محلول حمض النيتريك ‪ HNO3‬تركيزه ‪0.04 M‬‬ ‫تركيز ‪H3O‬‬ ‫َ‬ ‫أحسب َ‬ ‫‪26‬‬ ‫محالي ُل القواعد القويّة ‪Strong Bases Solutions‬‬ ‫‬‫ٌ‬ ‫تتأ َّيـ ُن القواعـدُ القو ّية ُك ِّل ًّيا في المـاء‪ ،‬وينتج ُ‬ ‫وأيـون َ‬ ‫أيون ‪OH‬‬ ‫آخ ُر موجب‪.‬‬ ‫ً‬ ‫فمثلا‪ ،‬عنـد إذابـة ‪ 0.1 mol‬مـ َن القاعدة ‪ NaOH‬فـي ‪ 1 L‬في المـاء تتأ َّيـن ُك ِّل ًّيا‪،‬‬ ‫تركيـز ‪ ،OH-‬كما في المعادلـة اآلتية‪:‬‬ ‫ويـزداد بذلك‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪Na (aq) + OH (aq‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪NaOH(s‬‬ ‫ووف ًقـا لمبـدأ لوتشـاتيلييه َّ‬ ‫فـإن زيـادة تركيـز أيونـات ‪ OH-‬في المـاء تؤدي‬ ‫ممـا يقلـل مـن تركيـز أيونـات‬ ‫إلـى إزاحـة موضـع االتـزان فيـه نحـو اليسـار؛ ّ‬ ‫ونظرا إلـى َّ‬ ‫أن تركيـز أيونات ‪OH‬‬ ‫‪ ،H3O‬ويبقـى‬ ‫ُ‬ ‫ثابـت تأ ُّيـن المـاء ‪ Kw‬ثابتًـا‪ً .‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫صغيرا جـدًّ ا مقارنة بتركيزهـا الناتج من‬ ‫الناتجـة مـن التأ ُّين الذاتـي للماء يكـون‬ ‫ً‬ ‫رئيسـا لهـذه األيونات‪،‬‬ ‫تأ ُّيـن القاعـدة فيمكـن إهما ُلهـا‪َ ،‬و ُت َعـدُّ القاعـدة‬ ‫مصدرا ً‬ ‫ً‬ ‫تركيزهـا فـي المحلول مسـاو ًيا لتركيـز القاعـدة؛ أي َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫ويكـون‬ ‫ُ‬ ‫الجدول )‪ :(6‬أشهر القواعد القو ّية‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫]‪[OH ] = [Base‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪[OH ] = [NaOH] = 1 × 10‬‬ ‫ويمكـن حسـاب تركيز أيونـات ‪ H3O+‬في المحلـول باسـتخدام ثابت تأ ُّين‬ ‫الماء‪ ،‬كمـا يأتي‪:‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪-13‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-1 = 1 × 10‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫=‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫ِ‬ ‫ممـا سـبق َّ‬ ‫أن إضافـة قاعـدة قو ّية إلـى الماء تـؤدي إلى زيـادة تركيز‬ ‫يتض ُ‬ ‫ـح ّ‬ ‫ُ‬ ‫الجدول‬ ‫‪ OH-‬ونقـص تركيـز ‪ ،H3O+‬ويكون المحلـول الناتـج قاعد ًّيا‪ ،‬ويب ِّيـ ُن‬ ‫أشـهر القواعـد القو ّية‪.‬‬ ‫)‪(6‬‬ ‫َ‬ ‫الربطُ مع الصناعة‬ ‫اسم‬ ‫القاعدة‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫البوتاسيوم‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫الليثيوم‬ ‫هيدروكسيد‬ ‫الصوديوم‬ ‫الصيغة‬ ‫الكيميائ ّية‬ ‫‪KOH‬‬ ‫‪LiOH‬‬ ‫‪NaOH‬‬ ‫َّ‬ ‫الشحمة ‪Grease‬‬ ‫تُستخدَ ُم القواعدُ ‪ ،‬مثل هيدروكسيد ٍّ‬ ‫كل م َن الصوديوم والليثيوم‬ ‫واأللمنيوم بسبب ملمسها الزلق‪ ،‬في صناعة ما ُي َس ّمى ُّ‬ ‫بالشحوم‬ ‫الصابون ّية َّ‬ ‫(الشحمة)‪ ،‬التي تُستخدَ ُم في تشحيم اآلالت والسيارات‬ ‫وغيرها للتقليل م َن االحتكاك؛ حيث تُضاف هذه القواعدُ إلى‬ ‫الدهون النبات ّية أو الحيوان ّية لصناعة أنواع مختلفة من تلك‬ ‫الشحوم أو ما ُي َس ّمى بالصابون َّ‬ ‫ُّ‬ ‫الصابون الليثيومي‬ ‫الشحمي‪ ،‬مثل‪ّ :‬‬ ‫والصابون الصوديومي ‪.Sodium Grease‬‬ ‫‪ّ ،Lithium Grease‬‬ ‫‪27‬‬ ‫المثال ‪5‬‬ ‫أحسب تركي َز‬ ‫‪ H3O‬وتركيز ‪ OH‬في محلول هيدروكسيد الليثيوم ‪ LiOH‬تركيزه ‪M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب تركيز‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪0.5 × 10‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪[LiOH] = 0.5 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪ H3O‬وتركيز ‪OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫القاعدة ‪ LiOH‬قاعدة قو ّية تتأ َّي ُن ُك ِّل ًّيا َ‬ ‫معادلة تأ ُّين القاعدة‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Li (aq) + OH (aq‬‬ ‫أحسب‬ ‫وفق العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫تركيز ‪َ OH-‬‬ ‫َ‬ ‫‪-‬‬ ‫]‪[OH ] = [LiOH‬‬ ‫‪M‬‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬باستخدام العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫)‪LiOH(s‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪[OH ] = 0.5 × 10‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH ] = 1×10‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪-11‬‬ ‫‪= 2 × 10 M‬‬ ‫= ‪-‬‬ ‫‪[OH ] 0.5 × 10-3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫تركيز ‪H3O‬‬ ‫وتركيز ‪ OH-‬في المحاليل اآلتية‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫‪ -1‬محلول القاعدة هيدروكسيد البوتاسيوم ‪ KOH‬الذي تركيزه ‪0.5 M‬‬ ‫تحضير ُه بإذابة ‪ 8 g‬من بلورات هيدروكسيد الصوديوم‬ ‫‪ -2‬محلول جرى‬ ‫ُ‬ ‫علما َّ‬ ‫أن ‪Mr(NaOH) = 40 g\mol‬‬ ‫‪ NaOH‬في ‪ 200 mL‬م َن الماء‪ً .‬‬ ‫‪28‬‬ ‫ال َّر ْق ُم الهيدروجيني ‪ pH‬وال َّر ْق ُم الهيدروكسيلي ‪pOH‬‬ ‫ٍ‬ ‫ُ‬ ‫صغيرة جدًّ ا من أيونات الهيدرونيوم‪،‬‬ ‫تراكيز‬ ‫المحاليل المائ ّية على‬ ‫تحتوي‬ ‫َ‬ ‫التي ُت َع ِّب ُر عن حموضة المحلول‪ ،‬وأيونات الهيدروكسيد‪ ،‬التي ُت َع ِّب ُر عن قاعد ّية‬ ‫طرائق أسهل‬ ‫مع هذه األرقام يستخدم الكيميائيون‬ ‫َ‬ ‫المحلول‪ .‬ولصعوبة التعامل َ‬ ‫والر ْقم‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪َّ ،pH‬‬ ‫للتعبير عن حموضة المحلول أو قاعديته‪ ،‬مثل‪َّ :‬‬ ‫بكل منهما؟ وكيف ُيستخدم ٌّ‬ ‫الهيدروكسيلي ‪ .pOH‬فما المقصو ُد ٍّ‬ ‫كل منهما في‬ ‫التعبير عن حموضة المحلول أو قاعديته؟‬ ‫ال َّر ْق ُم الهيدروجيني (‪Hydrogen Power :)pH‬‬ ‫تعتمد حموضة المحلول على تركيز أيونات الهيدرونيوم ‪ H3O+‬فيه‪ ،‬وقد‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪Hydrogen Power‬‬ ‫اقترح الكيميائيون استخدام مفهوم َّ‬ ‫للتعبير عن حموضة المحلول‪ ،‬وهو اللوغاريتم السالب لتركيز أيون الهيدرونيوم‬ ‫‪ H3O+‬في المحلول لألساس ‪َ ،10‬و ُي َع َّب ُر عنه رياض ًّيا بالعالقة اآلتية‪:‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH = -log [H3O‬‬ ‫مقياسا كم ًّيا لحموضة المحلول‪ ،‬فهو مقياس ُمدّ َّر ٌج من صفر إلى ‪،14‬‬ ‫َو ُي َعدُّ‬ ‫ً‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد‪ ،‬باالعتماد على الشكل )‪،(5‬‬ ‫أيونات الهيدرونيوم‬ ‫‪+‬‬ ‫ِ‬ ‫يتض ُح م َن الشكل َّ‬ ‫أكبر من ‪،10-7‬‬ ‫أن المحلول الحمضي يكون ُ‬ ‫تركيز ‪ H3O‬فيه َ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪َّ pH‬‬ ‫أقل من ‪ ،7‬وفي المحلول المتعادل يكون‬ ‫وتكون قيمة َّ‬ ‫ٌ‬ ‫تركيز ‪ H3O‬فيه يساوي‪10 M‬‬ ‫أ)‬ ‫محلول ُ‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ (5‬العالقة بين حموضة المحاليل َو َر ْقمها الهيدروجيني ‪ pH‬وتراكيز‬ ‫ويب ِّي ُن‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني للمحاليل اآلتية‪:‬‬ ‫َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪.H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫ب) ٌ‬ ‫تركيز ‪ H3O‬فيه يساوي ‪M‬‬ ‫محلول ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﻟﯿﻞ اﻟﻘﺎﻋﺪﯾﺔ‬ ‫‪10-14‬‬ ‫‪10-10 10-11 10-12 10-13‬‬ ‫ﺻﻮدا اﻟﺨﺒﯿﺰ‬ ‫اﻷﻣﻮﻧﯿﺎ اﻟﻤﻨﺰﻟﯿﺔ‬ ‫)‪(pH 11.9‬‬ ‫‪14‬‬ ‫اﻟﺪم‬ ‫)‪(pH 8.4‬‬ ‫‪12‬‬ ‫اﻟﺤﻠﯿﺐ‬ ‫)‪(pH 6.4‬‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﻟﯿﻞ اﻟﺤﻤﻀﯿﺔ‬ ‫‪10-5‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪10-3‬‬ ‫)‪(pH 2.2-2.4‬‬ ‫اﻟﺨﻞ‬ ‫)‪(pH 2.4-3.4‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪10-2‬‬ ‫ﻋﺼﯿﺮ اﻟﻠﯿﻤﻮن‬ ‫)‪(pH 3.9‬‬ ‫)‪(pH 7.0-8.3‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪10-4‬‬ ‫ﻣﯿﺎه ﻏﺎزﯾﺔ‬ ‫ﻣﺎء اﻟﺒﺤﺮ‬ ‫)‪(pH 10.5‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪10-8‬‬ ‫)‪(pH 7.4‬‬ ‫ﺣﻠﯿﺐ اﻟﻤﻐﻨﯿﺴﯿﺎ‬ ‫)‪NaOH (1.0 M‬‬ ‫)‪(pH 14.0‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪10-9‬‬ ‫‪10-7‬‬ ‫‪10-6‬‬ ‫‪-12‬‬ ‫‪10‬‬ ‫أي المحلولين السابقين‬ ‫‪ -2‬أستنتج َّ‬ ‫ِحمضي وأيهما قاعدي‪.‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-7‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬تساوي ‪ ،7‬أ ّما في المحلول‬ ‫ُ‬ ‫تركيز ‪ H3O‬مساو ًيا ‪ ،10‬وقيمة َّ‬ ‫‪-7‬‬ ‫تركيز ‪َّ H3O+‬‬ ‫أكبر من ‪.7‬‬ ‫القاعدي فيكون ُ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪َ pH‬‬ ‫أقل من ‪ ،10‬وقيمة َّ‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﻟﯿﻞ اﻟﻤﺘﻌﺎدﻟﺔ‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪10-1‬‬ ‫‪100‬‬ ‫]‪[H3O+‬‬ ‫)‪HCI (1.0 M‬‬ ‫)‪(pH 0.0‬‬ ‫ﺣﻤﺾ اﻟﻤﻌﺪة‬ ‫)‪(pH 1.0-3.0‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪pH‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(5‬العالقة بين تركيز أيونات الهيدرونيوم في بعض المحاليل َو َر ْقمها الهيدروجيني‪.‬‬ ‫‪29‬‬ ‫أستنتج تركيز المحلول إذا‬ ‫كان َر ْق ُم ُه الهيدروجيني يساوي‬ ‫صفرا )‪.(pH = 0‬‬ ‫ً‬ ‫‪)l‬‬ ‫بالر ْقم الهيدروجيني‬ ‫ُ‬ ‫الحسابات المتعلقة َّ‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫تراكيز أيونات الهيدرونيوم ‪ H3O‬وأيونات الهيدركسيد ‪OH‬‬ ‫تتفاوت‬ ‫ُ‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني ‪pH‬‬ ‫في المحاليل المائ ّية للحموض والقواعد‪ ،‬ويحسب َّ‬ ‫للمحلول باالعتماد على تركيز أيونات ‪ H3O+‬وباستخدام العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫]‪pH = -log [H3O+‬‬ ‫المثال ‪6‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول ِحمض النيتريك ‪ HNO3‬تركيزه ‪( 0.25 M‬علم ًا أن ‪.)log 2.5 = 0.4‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫المطلوب‪:‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪[HNO3] = 0.25 M‬‬ ‫حساب ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫يتأين ِ‬ ‫مض ‪ُ HNO3‬ك ِّل ًّيا‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫الح ُ‬ ‫َّ ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪H3O (aq) + NO3 (aq‬‬ ‫‪M‬‬ ‫)‪HNO3(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪[H3O ] = [HNO3] = 0.25 = 2.5 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH = -log [H3O‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪pH = -log(2.5 × 10 ) = 1 - log 2.5 = 1 - 0.4 = 0.6‬‬ ‫المثال ‪7‬‬ ‫ِ‬ ‫أن ‪. log 4 = 0.6‬‬ ‫علما َّ‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول حمض البيركلوريك ‪ HClO4‬تركيزه ‪ً 0.04 M‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[HClO4] = 0.04 M‬‬ ‫‪log 4 = 0.6‬‬ ‫المطلوب‪:‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫يتأين ِ‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫الحمض ‪ُ HClO4‬ك ِّل ًّيا َ‬ ‫َّ ُ‬ ‫حساب ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H3O (aq) + ClO4 (aq‬‬ ‫)‪HClO4(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[H3O ] = [HClO4] = 0.04 M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH = -log [H3O‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪pH = -log(4 × 10 ) = 2 - log 4 = 2 - 0.6 = 1.4‬‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني للمادة التي تحتويها‪ ،‬ويمكن حساب تركيز‬ ‫ُيكت ُ‬ ‫َب أحيانًا على بعض عبوات األغذية والعصير َّ‬ ‫أيونات الهيدرونيوم ‪ H3O+‬فيها باستخدام العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-pH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[H3O ] = 10‬‬ ‫‪30‬‬ ‫المثال ‪8‬‬ ‫‪+‬‬ ‫من ِّ‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ pH‬يساوي ‪4‬‬ ‫الخل مكتوب عليها َّ‬ ‫أحسب ] ‪ [H3O‬لعبوة َ‬ ‫أن َّ‬ ‫تحليل السؤال‪pH = 4 :‬‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب ] ‪[H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪= 1 × 10 M‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-pH‬‬ ‫‪[H3O ] = 10‬‬ ‫المثال ‪9‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ pH‬يساوي ‪2.2‬‬ ‫أحسب ] ‪ [H3O‬لعبوة من عصير الليمون مكتوب عليها َّ‬ ‫أن َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫أن ‪)log 6.3 = 0.8‬‬ ‫(علما َّ‬ ‫ً‬ ‫تحليل السؤال‪pH = 2.2 :‬‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب ] ‪[H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-pH‬‬ ‫‪= 10-2.2 = 10(-2.2 + 3)-3‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪= 6.3 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[H3O ] = 10‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪=100.8 × 10‬‬ ‫المثال ‪10‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول القاعدة هيدروكسيد الصوديوم ‪ NaOH‬تركيزه ‪0.02 M‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫أن ‪log 5 = 0.7‬‬ ‫علما َّ‬ ‫ً‬ ‫تحليل السؤال‪M :‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪[NaOH] = 2 × 10‬‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب ‪ pH‬لمحلول القاعدة‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫تتأ َّي ُن القاعدة ‪ُ NaOH‬ك ِّل ًّيا َ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Na (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪M‬‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬باستخدام العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫)‪NaOH(s‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪[OH-] = [NaOH] = 2 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH-] = 1 × 10‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪-13‬‬ ‫‪= 5 × 10‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪2 × 10‬‬ ‫=‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫]‪pH = -log [H3O+‬‬ ‫‪-13‬‬ ‫‪) = 13 - log 5 = 13 - 0.7 = 12.3‬‬ ‫‪pH = -log (5 × 10‬‬ ‫‪31‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫علما َّ‬ ‫أن‬ ‫‪ -1‬أحسب ‪ pH‬لمحلول حمض الهيدرويوديك ‪ HI‬تركيزه ‪ً .0.03 M‬‬ ‫‪.log 3 = 0.48‬‬ ‫‪ -2‬أحسب ]‪ [H3O+‬لعينة من عصير البندورة َر ْق ُمها الهيدروجيني يساوي ‪.4.3‬‬ ‫علما َّ‬ ‫أن ‪.log 5 = 0.7‬‬ ‫ً‬ ‫‪ -3‬أحسب ‪ pH‬لمحلول القاعدة هيدروكسيد الليثيوم ‪ LiOH‬تركيزه ‪.0.004 M‬‬ ‫علما َّ‬ ‫أن ‪.log 2.5 = 0.4‬‬ ‫ً‬ ‫ال َّر ْق ُم الهيدروكسيلي ‪pOH‬‬ ‫الر ْق ُم الهيدروكسيلي ‪ Hydroxyl Power pOH‬للتعبير عن قاعد ّية‬ ‫ُيستخدم َّ‬ ‫عرف بأنه اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدروكسيد ‪ OH-‬في‬ ‫المحلول‪َ ،‬و ُي َّ‬ ‫المحلول لألساس ‪َ ،10‬و ُي َع َّب ُر عنه بالعالقة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪pOH = -log [OH‬‬ ‫المثال ‪11‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروكسيلي ‪ pOH‬لمحلول القاعدة ‪ KOH‬تركيزه ‪0.01 M‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫تحليل السؤال‪[KOH] = 1 × 10-2 M :‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروكسيلي ‪pOH‬‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب َّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫تتأ َّي ُن القاعدة القو ّية ‪ُ KOH‬ك ِّل ًّيا في المحلول‪ ،‬كما في المعادلة‪:‬‬ ‫حساب تركيز ‪ OH-‬في المحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ويمكن‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪K (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪M‬‬ ‫)‪KOH(s‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪[OH-] = [KOH] = 1 × 10‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪pOH = -log [OH‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪pOH = -log (1 × 10 ) = 2 - log 1 = 2‬‬ ‫‬‫الر ْقم الهيدروكسيلي ‪ pOH‬فيه‬ ‫ويمكن‬ ‫ُ‬ ‫حساب تركيز أيونات الهيدروكسيد ‪ OH‬في المحلول بمعرفة َّ‬ ‫باستخدام العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-pOH‬‬ ‫‪[OH-] = 10‬‬ ‫‪32‬‬ ‫المثال ‪12‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروكسيلي ‪ pOH‬يساوي ‪4‬‬ ‫أحسب ] ‪ [OH‬لعبوة من حليب المغنيسيا مكتوب عليها َّ‬ ‫أن َّ‬ ‫‪-‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫ٍ‬ ‫حليب المغنيسيا مادة قاعد ّية؛ فهي تحتوي على تركيز عال نسب ًّيا من ‪OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪pOH = 4‬‬ ‫تركيز ‪ OH-‬في الحليب‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب‬ ‫َ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪= 1 × 10 M‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروكسيلي ‪ pOH‬لمحلول هيدروكسيد الليثيوم‬ ‫‪ -1‬أحسب َّ‬ ‫‪ LiOH‬تركيزه ‪( 0.004 M‬علم ًا أن ‪.)log 4 = 0.6‬‬ ‫‪ -2‬أحسب ]‪ [OH-‬لعبوة مكتوب عليها َّ‬ ‫الر ْق َم الهيدروكسيلي ‪pOH‬‬ ‫أن َّ‬ ‫(علما َّ‬ ‫أن ‪)log 6.3 = 0.8‬‬ ‫يساوي ‪3.2‬‬ ‫ً‬ ‫‪-pOH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪[OH ] =10‬‬ ‫الربطُ‬ ‫بالصح ِة‬ ‫ِّ‬ ‫ٌ‬ ‫محلـول مع َّل ٌق‬ ‫حليب المغنيسيا‪:‬‬ ‫العالقة بين ‪ pH‬و ‪pOH‬‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني ‪ pH‬بتركيز أيونات الهيدرونيوم في المحلول‪ ،‬في‬ ‫يرتبط َّ‬ ‫الر ْق ُم الهيدروكسيلي ‪ pOH‬بتركيز أيونات الهيدروكسيد‪ ،‬وحاصل‬ ‫حين يرتبط َّ‬ ‫ثابت تأ ُّين الماء ‪Kw‬‬ ‫ضرب تركيز األيونين في المحلول يعطي قيمة ثابتة‪ُ ،‬ي َع ِّب ُر عنها ُ‬ ‫بالعالقة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪Kw = [H3O ][OH-] = 1 × 10‬‬ ‫إذا أخذنا لوغاريتم الطرفين نجد َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫مـن هيـدروكسيــد المغنيسيـوم‬ ‫بنسبة ‪ 8%‬بالكتلة‪ُ ،‬يستخدَ ُم في‬ ‫عـالج اإلمسـاك وعسر الهضـم‬ ‫الم ِعدة‪ ،‬وهـو متو ِّف ٌر في‬ ‫وحرقـة َ‬ ‫الصيدليـات على شكل ُحبـوب‬ ‫أو سائل‪.‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪log[H3O ] + log[OH ] = -14‬‬ ‫وبضرب المعادلة بإشارة (‪ )-‬نحصل على‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-log[H3O ] + (-log[OH ]) = 14‬‬ ‫وحيث َّ‬ ‫إن‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪pOH = -log[OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪pH = -log[H3O ] ،‬‬ ‫فإنه يمكن التعبير عن العالقة السابقة على النَّحو اآلتي‪:‬‬ ‫‪pH + pOH = 14‬‬ ‫‪33‬‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﻟﯿﻞ اﻟﻤﺘﻌﺎدﻟﺔ‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﻟﯿﻞ اﻟﻘﺎﻋﺪﯾﺔ‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﻟﯿﻞ اﻟﺤﻤﻀﯿﺔ‬ ‫‪14‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪pH‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪pOH‬‬ ‫ُ‬ ‫والر ْقم الهيدروكسيلي‪.‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني َّ‬ ‫الشكل )‪ :(6‬العالقة بين َّ‬ ‫ِ‬ ‫والر ْقم الهيدروكسيلي‪.‬‬ ‫استنتج العالقة بين حمضية المحلول َّ‬ ‫ُ‬ ‫والر ْقم الهيدروكسيلي‪.‬‬ ‫ويب ِّي ُن‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني َّ‬ ‫الشكل )‪ (6‬العالقة بين َّ‬ ‫ِ‬ ‫أن القيم المتقابلة عمود ًّيا ُ‬ ‫يتض ُح م َن الشكل َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني‬ ‫تمثل مجموع َّ‬ ‫والر ْقم الهيدروكسيلي ‪ pOH‬للمحلول‪ً .‬‬ ‫فمثل‪ ،‬عندما تكون ‪ pH‬تساوي ‪2‬‬ ‫‪َّ pH‬‬ ‫أي منهما‬ ‫تكون قيمة ‪ pOH‬المقابلة لها تساوي ‪12‬؛ وبهذا يمكن معرفة قيمة ٍّ‬ ‫للمحلول بمعرفة األخرى‪.‬‬ ‫المثال ‪13‬‬ ‫والر ْق َم الهيدروكسيلي ‪ pOH‬لمحلول‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪َّ pH‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫ِ‬ ‫‪-3‬‬ ‫حمض الهيدروكلوريك ‪ ،HCl‬الذي تركيزه ‪1 × 10 M‬‬ ‫تحليل السؤال‪M :‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪[HCl] = [H3O ] = 1 × 10‬‬ ‫أحسب ‪ pH‬للمحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪pH = -log[H3O ] = -log (1 × 10 ) = 3‬‬ ‫أحسب ‪ ،pOH‬كما يأتي‪:‬‬ ‫‪pH + pOH = 14‬‬ ‫‪3 + pOH = 14‬‬ ‫‪pOH = 14 - 3 = 11‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫كل من ‪ pH‬و ‪ٍّ pOH‬‬ ‫أحسب ًّ‬ ‫لكل م َن المحاليل اآلتية‪:‬‬ ‫ٌ‬ ‫تركيز أيونات ‪ H3O+‬فيه يساوي ‪1 × 10-5 M‬‬ ‫محلول‬ ‫‪-1‬‬ ‫ُ‬ ‫ٌ‬ ‫تركيز أيونات ‪ OH‬فيه يساوي ‪1 × 10-4 M‬‬ ‫محلول‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪34‬‬ ‫معايرةُ ِحمض وقاعدة ‪Acid Base Titration‬‬ ‫تعرف التفاعالت التي تحدث بين محلول ِحمض ومحلول قاعدة بتفاعالت‬ ‫ُ‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫أيونات الهيدرونيوم ‪ H3O‬والهيدروكسيد ‪ OH‬في‬ ‫التعادل؛ حيث تتعادل‬ ‫ُ‬ ‫المحلول‪ ،‬وينتج عن ذلك الماء‪ ،‬كما في المعادلة‪:‬‬ ‫)‪2H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H3O (aq) + OH (aq‬‬ ‫ُيستفاد من تفاعل التعادل في تعيين تركيز مجهول من ِحمض أو تركيز مجهول‬ ‫من قاعدة؛ حيث يجري ً‬ ‫تحضير حجم مع ّين من محلول معلوم التركيز من‬ ‫أول‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫المحلول القياسي تدريج ًّيا‬ ‫ضاف‬ ‫يسمى‬ ‫ثم ُي ُ‬ ‫المحلول القياسي‪َّ ،‬‬ ‫حمض أو قاعدة ّ‬ ‫وتسمى هذه‬ ‫المراد تعيي ُن تركيزه‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫(نقطة بعد نقطة) إلى المحلول مجهول التركيز ُ‬ ‫العمل ّية المعايرة ‪.Titration‬‬ ‫وتستمر عمل ّية اإلضافة إلى حين الوصول إلى نقطة مع َّينة يكون عندها عد ُد موالت‬ ‫ُّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫أيونات الهيدروكسيد ‪ OH‬مكاف ًئا لعدد موالت أيونات الهيدرونيوم ‪ H3O‬في المحلول‪،‬‬ ‫وتسمى هذه النقط ُة نقط َة التكافؤ ‪ ،Equivalence Point‬وعند معايرة ِحمض قوي‬ ‫ّ‬ ‫اسم نقطة التعادل ‪ ،Neutralization Point‬وهي‬ ‫وقاعدة قوي ّة ُيط َل ُق على هذه النقطة ُ‬ ‫ُ‬ ‫تتعادل عندها تما ًما أيونات الهيدرونيوم م َع أيونات الهيدروكسيد جميعها‬ ‫النقطة التي‬ ‫َ‬ ‫ويتكو ُن الملح‪ ،‬وتكون ‪ pH‬للمحلول تساوي ‪.7‬‬ ‫خالل عمل ّية المعايرة‪،‬‬ ‫َّ‬ ‫الفينولفثالين‬ ‫نقطة التكافؤ‬ ‫‪14‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪10‬‬ ‫اللون الوردي‬ ‫عديم اللون‬ ‫‪8‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪5 10 15 20 25 30 35 40 45 50‬‬ ‫‪0‬‬ ‫حجم ‪ .NaOH‬المضاف بوحدة ‪mL‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ (7‬منحنى معايرة ِحمض ‪HCl‬‬ ‫بالقاعدة ‪.NaOH‬‬ ‫‪35‬‬ ‫‪pH‬‬ ‫ويمك ُن تحديد نهاية عمل ّية المعايرة باستخدام كاشف مناسب يتغ َّي ُر لو ُن ُه عند‬ ‫تسمى النقط ُة التي تضاف من المحلول القياسي‬ ‫وصول المعايرة إلى نقطة التكافؤ‪ ،‬كما ّ‬ ‫إلى المحلول مجهول التركيز ويتغ َّي ُر عندها ُ‬ ‫لون الكاشف نقط َة النهاية ‪،End Point‬‬ ‫وهي ت َُحدِّ ُد انتها َء عمل ّية المعايرة‪.‬‬ ‫كاشف الفينولفثالين عند معايرة ِحمض قوي بقاعدة قو ّية؛‬ ‫َو ُيستخدم عادة‬ ‫ُ‬ ‫الر ْق ِم‬ ‫إذ يتغ َّير لو ُن ُه من عديم اللون إلى اللون األحمر الوردي عند مدى م َن َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني في أثناء عمل ّية‬ ‫الهيدروجيني )‪ ،(8.2 – 10‬ولتوضيح تغ ُّيرات َّ‬ ‫المعايرة تجري قراء ُة مقياس الر ْقم الهيدروجيني لمحلول ِ‬ ‫الحمض عند بداية‬ ‫َّ‬ ‫ٌ‬ ‫المعايرة وبعد ِّ‬ ‫حجم‬ ‫جدول ُي َس َّج ُل فيه‬ ‫كل إضافة م َن القاعدة وتسجيلها‪َ ،‬و ُينَ َّظ ُم‬ ‫ُ‬ ‫والر ْقم الهيدروجيني للمحلول عند اإلضافة إلى حين الوصول‬ ‫القاعدة المضافة َّ‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ (7‬منحنى‬ ‫رس ُم منحنى المعايرة‪َ ،‬و ُي َب ِّي ُن‬ ‫إلى ما بعد نهاية المعايرة‪ُ ،‬ث َّم ُي َ‬ ‫ِ‬ ‫معايرة حمض ‪ HCl‬بالقاعدة ‪.NaOH‬‬ ‫ِ‬ ‫مع قاعدة قو ّية؛ حيث‬ ‫في هذا الدرس سوف نتناول معاير َة حمض قوي َ‬ ‫ويكون عدد موالت ِ‬ ‫الحمض مكاف ًئا تما ًما لعدد‬ ‫تصل المعاير ُة إلى نقطة التعادل‬ ‫ُ ُ‬ ‫ِ‬ ‫الحسابات المتع ِّلق َة بمعايرة ِحمض قوي‬ ‫توض ُح‬ ‫موالت القاعدة‪ ،‬واألمثلة اآلتية ِّ‬ ‫مع قاعدة قو ّية‪:‬‬ ‫َ‬ ‫المثال ‪14‬‬ ‫ِ‬ ‫مع ‪ 200 mL‬من محلول القاعدة ‪ NaOH‬تركيزُها ‪0.02 M‬‬ ‫تماما َ‬ ‫أحسب تركيز محلول الحمض ‪ HCl‬إذا تعادل ‪ 250 mL‬منه ً‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫َ‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫حجم الحمض ‪0.25 L = 250 mL = HCl‬‬ ‫حجم القاعدة ‪0.2 L = 200 mL = NaOH‬‬ ‫تركيز القاعدة = ‪0.02 M‬‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب تركيز ِ‬ ‫الحمض‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أحسب عد َد موالت القاعدة‬ ‫)‪NaCl(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪HCl(aq) + NaOH(aq‬‬ ‫‪n(NaOH) = [NaOH] × V = 0.02 × 0.2 = 0.004 mol‬‬ ‫عند التعادل يكون عدد موالت ِ‬ ‫الحمض مكاف ًئا عد َد موالت القاعدة؛ أي َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫عدد موالت ِ‬ ‫الحمض يساوي عدد موالت القاعدة‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫َ‬ ‫)‪n(HCl) = n(NaOH‬‬ ‫‪[HCl] × V = 0.004 mol‬‬ ‫‪[HCl] × 0.25 L= 0.004 mol‬‬ ‫‪0.004‬‬ ‫‪= 0.016 M‬‬ ‫‪0.25‬‬ ‫المثال ‪15‬‬ ‫= ]‪[HCl‬‬ ‫ِ‬ ‫تماما مع ‪ 20 mL‬من محلول القاعدة ‪LiOH‬‬ ‫أحسب حجم محلول الحمض ‪ HNO3‬الذي تركيزه ‪ 0.4 M‬إذا تعادل ً‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫تركيزُه ‪َ 0.2 M‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫تركيز الحمض ‪0.4 M = HNO3‬‬ ‫حجم القاعدة ‪0.02 L = 20 mL = LiOH‬‬ ‫تركيز القاعدة = ‪0.2 M‬‬ ‫ِ‬ ‫المطلوب‪ :‬أحسب حجم الحمض ‪.HNO3‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أحسب عدد موالت القاعدة‪:‬‬ ‫)‪LiNO3(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪HNO3(aq) + LiOH(aq‬‬ ‫‪n(LiOH) = [LiOH] × V = 0.2 M × 0.02 L = 0.004 mol‬‬ ‫عند التعادل يكون عدد موالت ِ‬ ‫الحمض مكاف ًئا لعدد موالت القاعدة؛ أي َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫عدد موالت ِ‬ ‫الحمض يساوي عدد موالت القاعدة‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫َ‬ ‫‪36‬‬ ‫)‪n(HNO ) = n(LiOH‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪n(HNO ) = 0.004 mol‬‬ ‫‪3‬‬ ‫)‪(0.004 mol‬‬ ‫‪= 0.01 L = 10 mL‬‬ ‫‪0.4 M‬‬ ‫=‬ ‫‪n‬‬ ‫]‪[HNO3‬‬ ‫=‪V‬‬ ‫أتح َّقق‪ :‬أحسب تركيز محلول القاعدة ‪ KOH‬إذا تعادل ‪ 20 mL‬منها تما ًما‬ ‫ِ‬ ‫مع ‪ 30 mL‬من محلول الحمض ‪HBr‬‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫تركيزه ‪َ 0.2 M‬‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫)‪HBr(aq) + KOH(aq‬‬ ‫)‪KBr(aq) + H2O(l‬‬ ‫الكواشف‪Indicators :‬‬ ‫يستخدم الكيميائيون الكواشف لتحديد نقطة التكافؤ في أثناء عمل ّية المعايرة‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫ب‬ ‫ومن َث َّم معرفة انتهائها‪،‬‬ ‫فالكواشف ‪ Indicators‬موا ُّد كيميائ ّي ٌة يتغ َّي ُر لونُها َح َس َ‬ ‫ٍ‬ ‫حموض عضو ّي ٍة ضعيفة‬ ‫تتكو ُن من‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للوسط الذي توجد فيه‪ ،‬فهي َّ‬ ‫َّ‬ ‫ٍ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني‪ ،‬فإذا رمزنا‬ ‫أو قواعدَ عضو ّية ضعيفة يتغ َّي ُر لونُها في مدً ى مع َّي ٍن م َن َّ‬ ‫للكاشف ِ‬ ‫الحمضي بالرمز ‪ HIn‬فإنه يتأ َّي ُن في المحلول‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪In (aq) + H3O (aq‬‬ ‫)‪HIn(aq) + H2O(l‬‬ ‫لون ‪2‬‬ ‫لون‪1‬‬ ‫أســتخد ُم‪ ،‬بالتعــاون‬ ‫مــع بعــض زمالئــي‪ ،‬الكامــرا‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ــن‬ ‫الر ْقم َّيــ َة لتصويــر فلــم ُي َب ِّ ُ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫مراحـ َـل جتربــة معايــرة حــض قوي‬ ‫مـ َع قاعــدة قو َّيــة‪ ،‬وكيف َّيــة حســاب‬ ‫ـم‬ ‫الرتكيــز املجهــول يف التجربــة‪ ،‬ثـ َّ‬ ‫ُأشــار ُك ُه مع ّلمــي وزمالئــي‪.‬‬ ‫وعند إضافة محلول الكاشف ‪ HIn‬إلى محلول ِحمض يحتوي على تركيز‬ ‫مرتفع من أيونات ‪ H3O+‬مقارن ًة بمحلول الكاشف‪َّ ،‬‬ ‫فإن التفاعل ‪-‬وف ًقا لمبدأ‬ ‫لوتشاتلييه‪ -‬سوف يندفع باالتجاه العكسي في محلول الكاشف للتقليل من تركيز‬ ‫‪+‬‬ ‫تركيز‬ ‫مما يق ِّل ُل من تركيز األيون ‪ In-‬ويختفي لو ُن ُه )‪ ،(2‬في حين يزداد‬ ‫ُ‬ ‫‪H3O‬؛ ّ‬ ‫الكاشف ‪ِ HIn‬‬ ‫ويظهر لو ُن ُه )‪ (1‬في المحلول‪.‬‬ ‫غير المتأ ِّين‬ ‫ُ‬ ‫أما عند إضافة محلول الكاشف إلى محلول قاعدة يحتوي على تركيز ٍ‬ ‫عال من‬ ‫ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫أيونات ‪ OH‬فإن أيونات ‪َ H3O‬ستُستَه َل ُك في محلول الكاشف‪ ،‬ووف ًقا لمبدأ‬ ‫لوتشاتلييه سوف يندفع التفاعل باالتجاه األمامي لتعويض النقص في تركيز‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H3O‬‬ ‫‬‫مما يزيد من تركيز األيون ‪In‬‬ ‫ويظهر لو ُن ُه )‪ (2‬في المحلول‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫في معادلة الكاشف؛ ّ‬ ‫تركيز الكاشف ‪ِ HIn‬‬ ‫بينما ُّ‬ ‫غير المتأ ِّين ويختفي لو ُن ُه )‪ (1‬م َن المحلول‪.‬‬ ‫يقل‬ ‫ُ‬ ‫يتغ َّي ُر ُ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني يعتمدُ على‬ ‫لون الكاشف في مدً ى مع َّي ٍن م َن َّ‬ ‫الر ْقم‬ ‫النسبة بين تركيز ما يتأ َّي ُن منه إلى نسبته األصل ّية‪ .‬ويب ِّي ُن الجدول )‪ (7‬مدى َّ‬ ‫الهيدروجيني الذي يتغ َّي ُر عنده ُ‬ ‫لون بعض الكواشف‪.‬‬ ‫‪37‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني لتغ ُّير ألوان بعض الكواشف‪.‬‬ ‫الجدول )‪ :(7‬مدى َّ‬ ‫‪14‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫الربومو فينول‬ ‫األزرق‬ ‫امليثيل الربتقايل‬ ‫امليثيل األمحر‬ ‫الفينولفثالني‬ ‫األليزارين األصفر‬ ‫اختيار‬ ‫تعتمد دقة نتائج المعايرة على اختيار الكاشف المناسب؛ حيث يجري‬ ‫ُ‬ ‫كاشف يتغ َّي ُر لو ُن ُه عند َر ْقم هيدروجيني قريب جدًّ ا لنقطة التعادل أو التكافؤ‪.‬‬ ‫فمثل‪ ،‬عند معايرة ِ‬ ‫ً‬ ‫كاشف الفينولفثالين أو‬ ‫الحمض ‪ HCl‬وقاعدة ‪ُ NaOH‬يستخد ُم‬ ‫ُ‬ ‫ٍ‬ ‫قريب من نقطة التعادل‪.‬‬ ‫الميثيل األحمر؛ حيث يتغ َّي ُر لونُهما في مدً ى‬ ‫ُ‬ ‫المحلول ِحمض ًّيا أم قاعد ًّيا‪.‬‬ ‫الكواشف لمعرفة فيما إذا كان‬ ‫كما تُستخد ُم‬ ‫ُ‬ ‫فمثل‪ ،‬يكون الفينولفثالين عديم اللون في المحلول ِ‬ ‫ً‬ ‫الحمضي بينما يعطي لونًا‬ ‫َ‬ ‫ورد ًّيا في المحلول القاعدي‪.‬‬ ‫‪:‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫لون الكاشف في ٍّ‬ ‫ُأ َحدِّ ُد‪ ،‬باستخدام الجدول )‪َ ،(7‬‬ ‫كل م َن المحاليل اآلتية‪:‬‬ ‫‪ -1‬الميثيل األحمر في محلول قاعدي‪.‬‬ ‫‪ -2‬األليزارين األصفر في محلول حمضي‪.‬‬ ‫‪38‬‬ ‫التـجـرب ُـة ‪2‬‬ ‫ِ‬ ‫قوية‬ ‫معاير ُة حمض قوي بقاعدة ّ‬ ‫المواد واألدوات‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫محلول ِ‬ ‫تركيزه ‪،0.2 M‬‬ ‫حمض الهيدروكلوريك ‪ HCl‬مجهول التركيز‪ ،‬محلول هيدروكسيد الصوديوم ‪NaOH‬‬ ‫ُ‬ ‫ماصة‪ّ ،‬‬ ‫فلزي‪ ،‬قمع زجاجي‪.‬‬ ‫قطارة‪ ،‬حامل ّ‬ ‫سحاحة‪ّ ،‬‬ ‫كاشف الفينولفثالين‪ ،‬دورق مخروطي ‪ّ ،250 mL‬‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫إرشادات السالمة العامة في المختبر‪.‬‬ ‫أتبع‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫والنظارات الواقي َة والقفازات‪.‬‬ ‫معطف المختب ِر‬ ‫أرتدي‬ ‫أتعامل مع محلول ِ‬ ‫الحمض ومحلول القاعدة بحذر‪.‬‬ ‫َ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ُ -1‬أ َج ِّر ُب‪ :‬أثبت السحاحة على الحامل‪ ،‬كما في الشكل‪.‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َج ِّر ُب‪ُ :‬‬ ‫السحاحة باستخدام القمع بمحلول هيدروكسيد الصوديوم‬ ‫أمأل‬ ‫ّ‬ ‫إلى مستوى الصفر‪.‬‬ ‫‪ -3‬أقيس باستخدام المخبار المدَ رجِ ‪ 20 mL‬من محلول ِ‬ ‫الحمض ‪ HCl‬مجهول‬ ‫ُ َّ‬ ‫ُ‬ ‫وأضعها في الدورق المخروطي‪.‬‬ ‫التركيز‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ُ -4‬أضيف‪ ،‬باستخدام القطارة‪ 3-4 ،‬قطرات من كاشف الفينولفثالين إلى محلول‬ ‫ِ‬ ‫الحمض‪.‬‬ ‫الدورق المخروطي المحتوي على محلول ِ‬ ‫َ‬ ‫السحاحة‪ ،‬كما في الشكل‪.‬‬ ‫الحمض أسفل‬ ‫‪ -5‬أضع‬ ‫ّ‬ ‫من السحاحة تدريجيا وببطء إلى محلول ِ‬ ‫‪ُ -6‬أالحظ‪ُ :‬‬ ‫َ‬ ‫المحلول‬ ‫الحمض‪َ ،‬وأم ِز ُج‬ ‫أبدأ بإضافة محلول القاعدة َ‬ ‫ّ‬ ‫ًّ‬ ‫بتحريك الدورق ًّ ُ‬ ‫تغي َر لون المحلول‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي‪.‬‬ ‫دائريا‪َ ،‬وأالحظ ُّ‬ ‫ظهور ٍ‬ ‫ُ‬ ‫وردي في‬ ‫أحمر‬ ‫لون‬ ‫يثبت عندها‬ ‫المتغيرات‪:‬‬ ‫‪ -7‬أضبط‬ ‫أتوقف عن إضافة محلول القاعدة عند النقطة التي ُ‬ ‫ٍّ‬ ‫ُ‬ ‫ِّ‬ ‫َ‬ ‫محلول ِ‬ ‫المضاف‪.‬‬ ‫الحمض‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل‬ ‫حجم محلول القاعدة ُ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫تغي ُر لون المحلول؟‬ ‫‪ .1‬ماذا ُأ َس ّمي النقط َة التي‬ ‫ُ‬ ‫يحدث عندها ُّ‬ ‫‪.2‬‬ ‫المضافة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب عد َد موالت القاعدة ‪ُ NaOH‬‬ ‫ِ‬ ‫‪.3‬‬ ‫المستخدمة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أستنتج عد َد موالت الحمض ُ‬ ‫تركيز ِ‬ ‫‪.4‬‬ ‫الحمض ‪.HCl‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫عملية المعايرة‪.‬‬ ‫الرق َْم الهيدروجيني للمحلول الناتج من‬ ‫‪ .5‬أتوقعُ َّ‬ ‫ّ‬ ‫التفاعل الحادث بين ِ‬ ‫َ‬ ‫الحمض والقاعدة‪.‬‬ ‫‪ُ .6‬أ َص ِّن ُف‬ ‫‪39‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعة الدرس‬ ‫ِ‬ ‫مضية المحاليل أو قاعديتها؟‬ ‫‪ -1‬الفكر ُة الرئيسة‪ :‬بماذا ُي َع َّب ُر عن ح ّ‬ ‫أوض ُح المقصو َد ٍّ‬ ‫‪ِّ -2‬‬ ‫مما يأتي‪:‬‬ ‫بكل ّ‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني‬ ‫َّ‬ ‫التأ ُّي ُن الذاتي للماء‬ ‫أحسب تركيز ‪ H3O+‬و ‪ OH-‬في ٍّ‬ ‫من المحاليل اآلتية‪:‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫كل َ‬ ‫ُ‬ ‫نقط ُة النهاية‪.‬‬ ‫المعايرة‬ ‫تركيزه ‪0.02 M‬‬ ‫أ ) ‪HNO3‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه ‪0.01 M‬‬ ‫ب) ‪LiOH‬‬ ‫ُ‬ ‫ٍ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫قاعدية أو متعادلة‪:‬‬ ‫مضية أو‬ ‫محاليل ِح‬ ‫المبينة في الجدول إلى‬ ‫‪ُ -4‬أ َص ِّن ُف‬ ‫ّ‬ ‫المحاليل َّ‬ ‫الصفة المم ِّيزة للمحلول‬ ‫‪pH = 3‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪[H3O+] = 10 M‬‬ ‫‪pOH = 4‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-11‬‬ ‫‪[OH ] = 10‬‬ ‫‪pH = 9‬‬ ‫تصنيف المحلول‬ ‫‪ُ -5‬أ َف ِّس ُر‪ُّ :‬‬ ‫يقل‬ ‫تركيز ‪ OH-‬في الماء عند تحضير محلول ِحمضي‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب الرقْم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول ِ‬ ‫علما أنَّ‬ ‫حمض ‪HI‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه ‪ً .0.0005 M‬‬ ‫ُ َّ َ‬ ‫‪log 5 = 0.7‬‬ ‫علما أنَّ‬ ‫‪-7‬‬ ‫الرق َْم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول ِحمض ‪ُ HBr‬ح ِّض َر بإذابة ‪ 0.81 g‬منه في ‪َ 400 mL‬‬ ‫ُ‬ ‫من الماء‪ً .‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫الكتلة المولية ِ‬ ‫للحمض ‪log 2.5 = 0.4 ، 81 g\mol = HBr‬‬ ‫ّ‬ ‫تركيزه ‪0.008 M‬‬ ‫والرق َْم الهيدروجيني لمحلول ‪HClO4‬‬ ‫‪-8‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫الرق َْم الهيدروكسيلي َّ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫علما أنَّ ‪log 8 = 0.9‬‬ ‫ً‬ ‫مع ‪ 60 mL‬من محلول ‪ KOH‬مجهول‬ ‫أحسب‪ .‬يلزم ‪ 40 mL‬من محلول ‪ HI‬الذي‬ ‫‪-9‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه ‪ 0.3 M‬لتتعادل تما ًما َ‬ ‫تركيز ‪.KOH‬‬ ‫أحسب‬ ‫التركيز‪.‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪ -10‬أتوقع‪ُ .‬خ ِل َط ‪ 20 mL‬من محلول حمض الهيدروكلوريك ‪ HCl‬الذي تركيزه ‪ 0.6 M‬مع ‪ 20 mL‬من محلول‬ ‫هيدروكسيد الليثيوم ‪ LiOH‬الذي تركيزه ‪ ،0.4 M‬هل المحلول الناتج حمضي أم قاعدي أم متعادل‪ ،‬أبرر إجابتي‪.‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪3‬‬ ‫الدرس‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫الفكرة الرئيسة‪:‬‬ ‫يتأين ِ‬ ‫مض الضعيف في المحلول المائي‬ ‫الح ُ‬ ‫َّ ُ‬ ‫ُجزئ ًّيا‪َ ،‬و ُي َع َّب ُر عن قدرته على التأ ُّين باستخدام‬ ‫ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض ‪ ،Ka‬وكذلك الحال‬ ‫ُّ‬ ‫للقاعدة الضعيفة التي ُي َع َّب ُر عن مدى تأ ُّينها‬ ‫ثوابت‬ ‫بثابت تأ ُّين القاعدة ‪َ ،Kb‬وتُستخدَ ُم‬ ‫ُ‬ ‫التأ ُّين لحساب تراكيز األيونات الناتجة‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول‪.‬‬ ‫وحساب َّ‬ ‫ُ‬ ‫نتاجات التعلُّمِ‪:‬‬ ‫الحموض والقواعد الضعيفة‬ ‫ُ‬ ‫‪E q u i l i b r i u m i n We a k A c i d s a n d B a s e s S o l u t i o n s‬‬ ‫االتزانُ في محاليل الحموض والقواعد الضعيفة‬ ‫‪Equilibrium in Weak Acids and Bases Solutions‬‬ ‫عرفت في ما سبق َّ‬ ‫الحموض والقواعد الضعيفة تتأ َّي ُن ُجزئ ًيا في الماء‪،‬‬ ‫أن‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫وأن ذوبانها ُي َعدُّ ً‬ ‫َّ‬ ‫مثال على االتزان الكيميائي‪َ ،‬و ُي َع َّب ُر عن حالة االتزان في‬ ‫المحاليل المائ ّية للحموض الضعيفة التي تتأ َّي ُن ُجزئ ًّيا باستخدام ثابت تأ ُّين‬ ‫ِ‬ ‫مقياسا ك َِّم ًّيا‬ ‫الحمض )‪ ،Acid Dissociation Constant (Ka‬الذي ُي َعدُّ‬ ‫ً‬ ‫لتأين ِ‬ ‫الحمض الضعيف‪ .‬أن ُظ ُر الشكل )‪ ،(8‬الذي يب ِّي ُن تأ ُّي َن ِحمض اإليثانويك‬ ‫ُّ‬ ‫التعبير عن حالة االتزان لمحاليل القواعد‬ ‫(الخل) ‪ .CH3COOH‬كما يمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫ ُأ َو ِّض ُح المقصو َد بثابت تأ ُّين ٍّ‬‫كل م َن‬ ‫ِ‬ ‫الحمض والقاعدة‪.‬‬ ‫ثابت‬ ‫ا‬ ‫أيض‬ ‫ع‬ ‫ي‬ ‫وهو‬ ‫دُّ‬ ‫مقياسا ك َِّم ًّيا لتأ ُّين القاعدة الضعيفة‪ .‬فكيف ُيستخدَ ُم ُ‬ ‫ً‬ ‫َُ‬ ‫ً‬ ‫ َُأجري بعض الحسابات المتع ِّلقة بثابت‬‫قوة القواعد الضعيفة؟‬ ‫قوة الحموض الضعيفة أو ّ‬ ‫التأ ُّين في مقارنة ّ‬ ‫لكل من ِ‬ ‫الحمض والقاعدة‪.‬‬ ‫التأ ُّين ٍّ َ‬ ‫الضعيفة باستخدام ثابت تأ ُّين القاعدة ‪،Base Dissociation Constant Kb‬‬ ‫املفاهيم واملصطلحات‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ثابت تأ ُّين الحمض‬ ‫‪Acid Dissociation Constant‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(8‬تأ ُّي ُن ِحمض اإليثانويك (الخل)‬ ‫في الماء‪.‬‬ ‫ثابت تأ ُّين القاعدة‬ ‫‪Base Dissociation Constant‬‬ ‫)‪CH3COO-(aq) + H3O+(aq‬‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪CH3COO‬‬ ‫‪H2O‬‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H 3O‬‬ ‫‪41‬‬ ‫ال َّربطُ م َع علوم األحياء‬ ‫ِحمض الميثانويك ‪ HCOOH‬أو‬ ‫ِحمض الفورميك‬ ‫وجل‪ -‬هذا ِ‬ ‫عز َّ‬‫مض‬ ‫الح َ‬ ‫َس َّخ َر اﷲ َّ‬ ‫ِ‬ ‫يستخد َم ُه في كثير م َن‬ ‫للنمل كي‬ ‫المجاالت‪ ،‬من مثل الدفاع عن‬ ‫نفسه‪ ،‬فيقذفه في وجه أعدائه‪،‬‬ ‫عض‬ ‫السفلي عند ِّ‬ ‫ويفرزه من الفك ُّ‬ ‫فرائسه (لسعات النمل)‪ ،‬ويستخدمه‬ ‫ُم َط ِّه ًرا للحفاظ على أعشاشه نظيفة‬ ‫ولتنظيف صغاره‪ ،‬ويفرزه من المسا ِّم‬ ‫ِ‬ ‫الحمض ّية في بطونه؛ ليرشده في أثناء‬ ‫العودة الى مساكنه‪.‬‬ ‫االتزانُ في محاليل الحموض الضعيفة‬ ‫‪Equilibrium in Weak Acids Solutions‬‬ ‫الحموض الضعيفة ُجزئ ًّيا في الماء‪ ،‬فينتج ُ‬ ‫أيون الهيدرونيوم‬ ‫تتأ َّي ُن‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ٌ‬ ‫وأيون َ‬ ‫آخ ُر سالب‪ ،‬فإذا رمزنا للحمض بشكل عام بالرمز ‪ HX‬فإنه يتأ َّي ُن‪ ،‬كما في‬ ‫المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪X (aq) + H3O (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HX(aq) + H2O(l‬‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫ِحمض‬ ‫قاعدة‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫مع األيونات الناتجة‬ ‫غير المتأ ِّينة في حالة اتزان َ‬ ‫وتكون ُجزيئات الحمض ُ‬ ‫زاحا جهة اليسار (جهة المواد‬ ‫‪ X‬و ‪ ،H3O+‬ويكون‬‫موضع االتزان في التفاعل ُم ً‬ ‫ُ‬ ‫يشير إلى َّ‬ ‫أن القاعدة المرافقة )‪ (X-‬أقوى م َن القاعدة ‪ ،H2O‬وهذا‬ ‫المتفاعلة)؛ ما ُ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫يجعل‬ ‫مستمرة؛ ما‬ ‫ُي َم ِّكنُها م َن االرتباط بالبروتون وإعادة تكوين الحمض بصورة‬ ‫ّ‬ ‫تركيز ِ‬ ‫الحمض عال ًيا مقارن ًة بتركيز األيونات الناتجة من تأ ُّينه‪َ .‬و ُي َع َّب ُر عن ثابت تأ ُّين‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫الحمض على النَّحو اآلتي‪:‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫] ‪[H3O ][X‬‬ ‫]‪[HX‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫َ‬ ‫ثم ُأجيب‬ ‫أدرس‬ ‫ُ‬ ‫الجدول )‪َّ ،(8‬‬ ‫ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬أحدِّ د ِ‬ ‫مض األقوى‪:‬‬ ‫الح َ‬ ‫َ ُ‬ ‫‪ HCOOH‬أم ‪H2CO3‬‬ ‫أتوقع أ ُّيها له ُّ‬ ‫أقل َر ْقم‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫هيدروجيني‪ :‬محلول‬ ‫ِ‬ ‫الحمض ‪ HNO2‬أم محلول‬ ‫ِ‬ ‫علما َّ‬ ‫أن‬ ‫الحمض ‪ً .HClO‬‬ ‫لهما التركيز نفسه‪.‬‬ ‫أي محاليل الحموض‬ ‫‪-3‬‬ ‫أتوقـع ُ‬ ‫ُ‬ ‫اآلتيـة يحتـوي أعلـى تركيـز‬ ‫مـن أيونـات ‪:OH-‬‬ ‫‪HF, HClO, CH3COOH‬؟‬ ‫‪42‬‬ ‫‪H3O‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫ُ‬ ‫الجدول )‪ِ (8‬ق َي َم ثابت تأ ُّين بعض الحموض الضعيفة عند درجة‬ ‫َو ُي َب ِّي ُن‬ ‫الحمض عن قوة ِ‬ ‫ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض وقدرته على التأ ُّين‪،‬‬ ‫حرارة ‪ُ .25 ˚C‬ي َع ِّب ُر ُ ُّ‬ ‫الحمض‪ ،‬فك ّلما زادت قوة ِ‬ ‫التي تزداد بزيادة قيمة ثابت تأين ِ‬ ‫تركيز‬ ‫الحمض زاد‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ُّ‬ ‫ِ‬ ‫قوة الحموض‬ ‫‪ ،H3O+‬فيزداد بذلك ُ‬ ‫ثابت تأ ُّين الحمض ‪ ،Ka‬وبهذا يمكن مقارنة ّ‬ ‫الضعيفة ببعضها‪ ،‬كما يستفاد من ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض في حساب تركيز ‪،H3O+‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫والر ْق ِم الهيدروجيني لمحلول ِ‬ ‫الحمض الضعيف‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫الجدول )‪ :(8‬ق َي َم ثابت تأ ُّين بعض الحموض الضعيفة عند درجة حرارة ‪.25 ˚C‬‬ ‫اسم ِ‬ ‫احلمض‬ ‫ِحض الكربيت ‪IV‬‬ ‫ِحض اهليدروفلوريك‬ ‫ِحض النيرتوجني ‪III‬‬ ‫ِحض امليثانويك‬ ‫ِحض البنزويك‬ ‫ِحض اإليثانويك‬ ‫ِحض الكربونيك‬ ‫ِحض كربيتيد اهليدروجني‬ ‫ِحض أحادي اهليبو كلوريك‬ ‫ِحض اهليدروسيانيك‬ ‫صيغته الكيميائ ّية‬ ‫‪H2SO3‬‬ ‫ِ‬ ‫ثابت تأ ُّين احلمض ‪Ka‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪1.3 × 10‬‬ ‫‪HF‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪HNO2‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪HCOOH‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪C6H5COOH‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪H2CO3‬‬ ‫‪-7‬‬ ‫‪H2S‬‬ ‫‪-8‬‬ ‫‪HClO‬‬ ‫‪-8‬‬ ‫‪HCN‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪6.8 × 10‬‬ ‫‪4.5 × 10‬‬ ‫‪1.7 × 10‬‬ ‫‪6.3 × 10‬‬ ‫‪1.7 × 10‬‬ ‫‪4.3 × 10‬‬ ‫‪8.9 × 10‬‬ ‫‪3.5 × 10‬‬ ‫‪4.9 × 10‬‬ ‫حساب تركيز أيون الهيدرونيوم ‪ H3O+‬لمحاليل الحموض الضعيفة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫تنتج أيونات الهيدرونيوم ‪ H O+‬من تأين ِ‬ ‫الحمض الضعيف في الماء‪،‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪3‬‬ ‫ِ‬ ‫حساب تركيزها باستخدام ثابت تأ ُّين الحمض‪ ،‬كما في المثال اآلتي‪:‬‬ ‫ويجري‬ ‫ُ‬ ‫المثال ‪16‬‬ ‫ِ‬ ‫أحسب تركي َز أيونات ‪ H3O‬في محلول حمض اإليثانويك ‪ ،CH3COOH‬الذي تركيزُه ‪0.1 M‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫أن‬ ‫علما َّ‬ ‫ً‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Ka = 1.7 × 10‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[CH3COOH] = 0.1 M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Ka = 1.7 × 10‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب ] ‪[H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة تأين ِ‬ ‫الحمض‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫التراكيز عند البداية‬ ‫التغ ُّير في التراكيز‬ ‫التراكيز عند االتزان‬ ‫أكتب ثابت التأ ُّين‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0.1 M‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪-x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪0.1- x‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[CH3COO-][H3O‬‬ ‫]‪[CH3COOH‬‬ ‫وبالتعويض في ثابت التأ ُّين نجد َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫‪2‬‬ ‫]‪[x‬‬ ‫= ‪1.7 × 10-5‬‬ ‫)‪(0.1 -x‬‬ ‫ِ‬ ‫ولما كان النقص في تركيز ِ‬ ‫تركيز‬ ‫النقص َو ُيع َت َب ُر‬ ‫هم ُل هذا‬ ‫الحمض‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫صغيرا جدًّ ا مقارنة بتركيز الحمض )‪َ ،(0.1‬ف ُي َ‬ ‫ً‬ ‫ّ‬ ‫ِ‬ ‫الحمض ثابتًا؛ أي َّ‬ ‫أن ‪0.1-x ≈ 0.1 M‬‬ ‫وبهذا يمك ُن‬ ‫حساب تركيز ‪ ،H3O+‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫وبأخذ ِ‬ ‫جذر الطرفين نجد َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪= 1.7 × 10‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪[x] = 0.1 × 1.7 × 10‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[H3O ] = x =1.3 × 10‬‬ ‫ِ‬ ‫تركيزه ‪0.03 M‬‬ ‫تركيز أيونات ‪ H3O‬في محلول حمض النيتروجين )‪ ،HNO2 (III‬الذي‬ ‫أحسب‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫علما َّ‬ ‫أن‬ ‫ً‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪Ka = 4.5 × 10‬‬ ‫‪43‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحاليل الحموض الضعيفة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫حساب َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول باالعتماد على تركيز أيون‬ ‫يمكن‬ ‫ُ‬ ‫حساب َّ‬ ‫الهيدرونيوم ‪ ،H3O+‬كما في المثال اآلتي‪:‬‬ ‫المثال ‪17‬‬ ‫أحسب الر ْقم الهيدروجيني لمحلول ِ‬ ‫حمض البنزويك ‪ C6H5COOH‬تركيزُه ‪2 M‬‬ ‫ُ َّ َ‬ ‫أن‬ ‫علما َّ‬ ‫ً‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪log 1.12 = 0.05 , Ka = 6.3 × 10‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[C6H5COOH] = 2 M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Ka = 6.3 × 10‬‬ ‫‪log 1.12 = 0.05‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة تأين ِ‬ ‫الحمض‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫التراكيز عند البداية‬ ‫التغ ُّير في التراكيز‬ ‫التراكيز عند االتزان‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪C6H5COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪C6H5COO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪2M‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪-x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪2- x ≈ 2‬‬ ‫أكتب ثابت التأ ُّين‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[H3O ][C6H5COO‬‬ ‫]‪[C6H5COOH‬‬ ‫ولما كان ]‪ X = [H O+] = [C H COO-‬فيمكن كتاب ُة ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫‪3‬‬ ‫‪6 5‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪= 1.12 × 10‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪X‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪1.26 × 10‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني باستخدام العالقة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫=‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪6.3 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫= ] ‪X = [H3O‬‬ ‫]‪pH = - log [H3O+‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪pH = -log (1.12 × 10 ) = 2 - log 1.12 = 2-0.05 = 1.95‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫تركيزه ‪0.02 M‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول حمض الهيدروسيانيك ‪ ،HCN‬الذي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫علما َّ‬ ‫أن‬ ‫ً‬ ‫‪44‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪Ka = 4.9 × 10‬‬ ‫استخدام الر ْق ِم الهيدروجيني لحساب كمية ِ‬ ‫الحمض أو ثابت التأ ُّين ‪:Ka‬‬ ‫ّ‬ ‫ُ َّ‬ ‫بمعرفة الر ْق ِم الهيدروجيني للمحلول يمكن حساب كمية ِ‬ ‫الحمض الالزمة‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫أيضا في حساب ثابت تأ ُّين‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ً‬ ‫لتحضيره‪ ،‬كما ُيستفاد م َن َّ‬ ‫ِ‬ ‫توض ُح ذلك‪:‬‬ ‫الحمض‪ ،‬واألمثلة اآلتية ِّ‬ ‫المثال ‪18‬‬ ‫أحسب كتلة حمض الميثانويك ‪ HCOOH‬الالزمة لتحضير محلول منه‬ ‫حجم ُه ‪َ 1 L‬و َر ْق ُم ُه الهيدروجيني ‪2.7‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أن ‪Mr = 49 g\mol , Ka = 1.7 × 10-4 , log 2 = 0.3‬‬ ‫علما َّ‬ ‫ً‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪Ka = 1.7 × 10‬‬ ‫‪pH = 2.7‬‬ ‫‪Log 2 = 0.3‬‬ ‫‪Mr = 46 g\mol‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب كتلة ِ‬ ‫الحمض‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة تأين ِ‬ ‫الحمض‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪HCOO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫ُيستفا ُد من ‪ pH‬في حساب تركيز ‪ ،H3O+‬كما يأتي‪:‬‬ ‫]‪M = [HCCO-‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪= 2 × 10‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪× 10‬‬ ‫‪0.3‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫)‪HCOOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪(-2.7+3)-3‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫تركيز ِ‬ ‫الحمض باستخدام ثابت التأ ُّين‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪-2.7‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-pH‬‬ ‫‪[H3O ] = 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[H3O ] [HCCO‬‬ ‫‪-‬‬ ‫]‪[HCOOH‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪-3 2‬‬ ‫‪4 × 10‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫=‬ ‫‪= 2.35 × 10 M‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪1.7 × 10‬‬ ‫‪1.7 × 10‬‬ ‫) ‪(2 × 10‬‬ ‫= ]‪[HCOOH‬‬ ‫لحساب كتلة ِ‬ ‫أحسب عد َد موالته في المحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫الحمض‬ ‫ُ‬ ‫أستخدم عدد الموالت لحساب كتلة ِ‬ ‫الحمض‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ َ‬ ‫‪n‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪→ n = 2.35 × 10 mol‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪mol × 46 g\mol = 1.08 g‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫‪v‬‬ ‫=‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪→ m = n × Mr‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪= 2.35 × 10‬‬ ‫=‪M‬‬ ‫‪2.35 × 10‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪Mr‬‬ ‫=‪n‬‬ ‫‪45‬‬ ‫المثال ‪19‬‬ ‫ِ‬ ‫من الماء‪.‬‬ ‫أحسب َ‬ ‫ثابت تأ ُّين حمض ضعيف ‪َ HA‬ر ْق ُم ُه الهيدروجيني يساوي ‪ُ 3‬ح ِّض َر بإذابة ‪ 0.1 mol‬منه في ‪َ 500 mL‬‬ ‫ُ‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪pH = 3‬‬ ‫حجم المحلول )‪0.5 L = 500 mL = (v‬‬ ‫ِ‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب ثابت تأ ُّين الحمض ‪.Ka‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة تأين ِ‬ ‫الحمض‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪A (aq) + H3O (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الر ْق ِم الهيدروجيني‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫تركيز ‪ H3O‬باستخدام َّ‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪M=[A‬‬ ‫)‪HA(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪= 1×10‬‬ ‫تركيز ِ‬ ‫الحمض باستخدام عدد موالته وحجم المحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أحسب َ ُّ‬ ‫ُ‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪= 5.0 × 10‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-pH‬‬ ‫‪[H3O ] = 10‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪0.1‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.2 M‬‬ ‫‪0.5‬‬ ‫‪v‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪0.2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫=‬ ‫=‪M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[H3O ] [A‬‬ ‫]‪[HA‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫أحســـب كتلـــة ِحمـــض الكبريـــت )‪ H2SO3 (IV‬الالزمـــة لتحضيـــر‬ ‫ُ‬ ‫علمـــا‬ ‫محلـــول منـــه‬ ‫حجمـــ ُه ‪َ 0.4 L‬و َر ْق ُمـــ ُه الهيدروجينـــي يســـاوي ‪ً .2‬‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫أن‬ ‫‪Mr = 82 g\mol , Ka =1.3 x 10-2‬‬ ‫الربطُ مع الصناعة‬ ‫ُت َعدُّ شرك ُة مناجم الفوسفات األردن ّية رائد ًة في إنتاج ِحمض‬ ‫الفوسفوريك ‪ِ H PO‬‬ ‫وحمض الكبريتيك ‪ H2SO4‬بتقن ّية عالية‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫في منطقة الشيد ّية في جنوبي األردن؛ حيث تبلغ كم ّية اإلنتاج من‬ ‫ِ‬ ‫نحو ‪ 224‬ألف طن سنو ًّيا‪َ ،‬و ُقرابة ‪ 660‬ألف‬ ‫حمض الفوسفوريك َ‬ ‫طن متري من ِحمض الكبريتيك ت َ‬ ‫خاصة بمدينة‬ ‫ُخ َّز ُن في منشأة‬ ‫َّ‬ ‫العقبة؛ وبهذا ُت َعدُّ الشركة لبنة أساس ّية في بناء االقتصاد الوطني؛ لِما‬ ‫لها من إسهامات كبيرة في تطوير صناعة التعدين في األردن‪.‬‬ ‫‪46‬‬ ‫االتزانُ في محاليل القواعد الضعيفة‪:‬‬ ‫‪Equilibrium in Weak Bases Solutions‬‬ ‫تتأ َّي ُن القواعدُ الضعيفة ُجزئ ًّيا في المحلول‪ ،‬فينتج ُ‬ ‫أيون الهيدروكسيد‬ ‫‪-‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫ٌ‬ ‫وأيون َ‬ ‫آخ ُر موجب‪ ،‬فإذا رمزنا للقاعدة بشكل عام بالرمز ‪ B‬فإنها تتأ َّي ُن‪ ،‬كما في‬ ‫المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪BH (aq) + OH (aq‬‬ ‫قاعدة مرافقة‬ ‫)‪B(aq) + H2O(l‬‬ ‫ِحمض‬ ‫ِحمض مرافق‬ ‫قاعدة‬ ‫مع األيونات الناتجة‬ ‫وتكون ُجزيئـات القاعدة غير المتأ ِّينـة في حالـة اتزان َ‬ ‫زاحا جهة اليسار (جهـة المواد‬ ‫‪ OH‬و‪ ،BH+‬ويكون‬‫موضع االتـزان في التفاعل ُم ً‬ ‫ُ‬ ‫الحمض المرافق )‪ (BH+‬أقوى من ِ‬ ‫أن ِ‬ ‫يشير إلى َّ‬ ‫الحمض ‪،H2O‬‬ ‫َ‬ ‫المتفاعلـة)؛ ما ُ‬ ‫منح البروتون للقاعدة المرافقة ويعيد تكوين القاعدة )‪ (B‬في التفاعل‬ ‫ويمكنه ُ‬ ‫تركيزها عال ًيا مقارن ًة بتركيز األيونات الناتجة من تأ ُّينها‪ ،‬ويمكن‬ ‫باستمرار؛ ما ُيبقي‬ ‫َ‬ ‫التعبير عن ثابت االتزان للتفاعل على النَّحو اآلتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[BH ][OH‬‬ ‫]‪[B‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫ثابــت االتــزان لتأيــن القاعــدة الضعيفــة ثابــت تأيــن القاعــدة‬ ‫يســمى‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫الجدول )‪ (9‬ق َي َم ثابت‬ ‫‪َ Base Dissociation Constant‬و ُير َم ُز له ‪ ،Kb‬ويب ِّي ُن‬ ‫مقياسا‬ ‫التأ ُّين لبعض القواعد الضعيفة عند درجة حرارة ‪َ .25 ˚C‬و ُي َعدُّ ثابت التأ ُّين‬ ‫ً‬ ‫‬‫قوة القاعدة زادت‬ ‫ك َِّم ًّيا لقدرة القاعدة على التأ ُّين وإنتاج ‪ ،OH‬فك ُّلما زادت ّ‬ ‫ثابت تأ ُّينها ‪ Kb‬و ومن َث َّم ُّ‬ ‫يقل تركيز‬ ‫قدرتُها على التأ ُّين وإنتاج ‪ ،OH-‬وزاد ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪َ ،‬و ُيستفا ُد من‬ ‫أيونات ‪ H3O‬ويزداد بذلك َّ‬ ‫قوة القواعد الضعيفة ببعضها‪ ،‬وفي حساب تركيز‬ ‫ثابت تأ ُّين القاعدة في مقارنة ّ‬ ‫‬‫الر ْقم الهيدروجيني لمحلول القاعدة الضعيفة‪.‬‬ ‫‪ ،OH‬وفي حساب َّ‬ ‫ِ‬ ‫الجدول )‪ :(9‬ق َي ُم ثابت التأ ُّين لبعض القواعد الضعيفة عند درجة حرارة ‪.25 ˚C‬‬ ‫اسم القاعدة‬ ‫إيثيل أمني‬ ‫ميثيل أمني‬ ‫أمونيا‬ ‫هيدرازين‬ ‫برييدين‬ ‫أنيلني‬ ‫صيغة القاعدة‬ ‫‪C2H5NH2‬‬ ‫ثابت تأ ُّين القاعدة ‪Kb‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪4.7 x 10‬‬ ‫‪CH3NH2‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪N2H4‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪C5H5N‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪C6H5NH2‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪4.4 x 10‬‬ ‫‪1.8 x 10‬‬ ‫‪1.7 x 10‬‬ ‫‪1.4 x 10‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫جيب‬ ‫بالرجوع إلى الجدول )‪ُ ،(9‬أ ُ‬ ‫ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫المحلول الذي له ُّ‬ ‫َ‬ ‫أقل َر ْق ٍم‬ ‫أتوقع‬ ‫‪-1‬‬ ‫ُ‬ ‫هيدروجيني ‪ NH3‬أم ‪.C5H5N‬‬ ‫علما َّ‬ ‫أن لهما التركيز نفسه‪.‬‬ ‫ً‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد القاعدة األقوى في الجدول‪.‬‬ ‫مضها‬ ‫‪ُ -3‬أ َحدِّ ُد القاعدة التي يكون ِح ُ‬ ‫المرافق له َّ‬ ‫أقل َر ْق ٍم هيدروجيني‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ CH3NH2‬أم ‪N2H4‬‬ ‫‪2.4 x 10‬‬ ‫‪47‬‬ ‫حساب تركيز أيونات ‪ OH-‬في محلول قاعدة ضعيفة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‬‫ن القاعدة الضعيفة ُجزئ ًّيا في الماء‪ ،‬فينتج من تأ ُّينها أيونات ‪OH‬‬ ‫تتأ َّي ُ‬ ‫ِ‬ ‫حساب تركيز أيونات ‪ OH-‬باستخدام ثابت‬ ‫مض المرافق للقاعدة‪ ،‬ويمك ُن‬ ‫والح ُ‬ ‫ُ‬ ‫يوض ُح ذلك‪:‬‬ ‫تأ ُّين القاعدة ‪ ،Kb‬والمثال اآلتي ِّ‬ ‫المثال ‪20‬‬ ‫تتأ َّي ُن األمونيا في الماء وف ًقا للمعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪OH (aq) + NH4 (aq‬‬ ‫‬‫أن ثابت تأ ُّين األمونيا‬ ‫علما َّ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب تركي َز ‪ OH‬في محلول األمونيا ‪ NH3‬الذي تركيزه ‪ً .0.2 M‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Kb = 1.8 × 10‬‬ ‫‪[NH3] = 0.2 M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Kb = 1.8 × 10‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب ] ‪[OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة تأ ُّين القاعدة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NH4+(aq) + OH (aq‬‬ ‫التراكيز عند البداية‬ ‫التغ ُّير في التراكيز‬ ‫التراكيز عند االتزان‬ ‫أكتب ثابت التأ ُّين‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0.2 M‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪-x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪0.2- x‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[OH ][NH4‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫]‪[NH3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫]‪[x‬‬ ‫=‬ ‫‪0.2 - x‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪1.8 × 10‬‬ ‫اعتبار َّ‬ ‫ونظرا إلى َّ‬ ‫أن ‪0.2-x ≈ 0.2‬‬ ‫أن قيمة ‪ x‬صغير ٌة جدًّ ا مقارن َة بتركيز القاعدة‪ ،‬فيمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫ً‬ ‫‪= 3.6 × 10-6‬‬ ‫وبأخذ جذر الطرفين نجد َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪= 0.36 × 10‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪[x] = 0.2 × 1.8 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪x = [OH ] = [NH4 ] = 1.9 × 10 M‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫ذات التركيز ‪َ ،0.04 M‬‬ ‫تتأ َّي ُن الهيدرازين ‪ُ N2H4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪N2H5 (aq) + OH (aq‬‬ ‫‬‫علما َّ‬ ‫أن ثابت تأ ُّين الهيدرازين‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫تركيز أيونات ‪ OH‬في المحلول‪ً .‬‬ ‫‪48‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪Kb =1.7 × 10‬‬ ‫)‪N2H4(g) + H2O(l‬‬ ‫الر ْق ِم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول قاعدة ضعيفة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫حساب َّ‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني لمحلول القاعدة على تركيز أيونات ‪ ،OH-‬الذي‬ ‫يعتمد َّ‬ ‫تركيز أيونات ‪ H3O+‬باستخدام‬ ‫أحسب‬ ‫ثم‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫يمك ُن حسا ُب ُه كما في المثال السابق‪َّ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫يوض ُح ذلك‪:‬‬ ‫أحسب ‪،pH‬‬ ‫ثابت تأ ُّين الماء ‪ ،Kw‬ومنه‬ ‫والمثال اآلتي ِّ‬ ‫ُ‬ ‫المثال ‪21‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول البيريدين ‪ ،C5H5N‬الذي تركيزُه ‪2 M‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫أن‬ ‫علما َّ‬ ‫ً‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪log 1.9 = 0.28 , Kb = 1.4 × 10‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[C5H5N] = 2 M‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪Kb = 1.4 x 10‬‬ ‫‪log 1.9 = 0.28‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة تأ ُّين القاعدة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪C5H5NH (aq) + OH (aq‬‬ ‫التراكيز عند البداية‬ ‫التغ ُّير في التراكيز‬ ‫التراكيز عند االتزان‬ ‫)‪C5H5N(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪2M‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪+x‬‬ ‫‪-x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪2- x‬‬ ‫وبما ّ‬ ‫أن ]‪X = [OH-] = [C5H5NH+‬‬ ‫فأكتب ثابت التأ ُّين كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫]‪[OH-][C5H5NH+‬‬ ‫]‪[C5H5N‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫تركيز ‪ OH-‬باستخدام قانون ثابت التأ ُّين ‪ ،Kb‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫‪X‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪M‬‬ ‫=‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪1.4 × 10‬‬ ‫‪= 5.3 × 10‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪28 × 10‬‬ ‫=‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪2.8 × 10‬‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬باستخدام ثابت تأ ُّين الماء ‪ ،Kw‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ] ‪X = [OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪Kw = [H3O ][OH‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪= 1.9 × 10‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني باستخدام العالقة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪5.3 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH = - log [H3O‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪pH = -log (0.19 × 10 ) = 10 - log 1.9 = 10 - 0.28 = 9.72‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫علما َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول األمونيا ‪ ،NH3‬الذي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه ‪ً 0.02 M‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪log 1.66 = 0.22 , Kb = 1.8 × 10‬‬ ‫‪49‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني لحساب كم ّية القاعدة أو ثابت التأ ُّين ‪:Kb‬‬ ‫استخدا ُم َّ‬ ‫الر ْقم‬ ‫يمكن‬ ‫ُ‬ ‫حساب كم ّية القاعدة الالزمة لتحضير محلول مع َّين منها بمعرفة َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني‬ ‫الهيدروجيني للمحلول المراد‬ ‫تحضيره‪ ،‬كما ُيستفاد ً‬ ‫أيضا م َن َّ‬ ‫ُ‬ ‫توض ُح ذلك‪.‬‬ ‫لمحلول قاعدة ما في تعيين ثابت تأ ُّينها‪ ،‬واألمثلة اآلتية ِّ‬ ‫المثال ‪22‬‬ ‫األنيلين قاعدة تُستخدم في صناعة األصباغ‪ ،‬صيغتُها ‪ ،C6H5NH2‬تتأ َّي ُن في الماء‪ ،‬كما في المعادلة‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪C6H5NH2(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪C6H5NH3 (aq) + OH (aq‬‬ ‫أحسب ثابت تأ ُّين األنيلين لمحلول منها تركيزُه ‪ 4 M‬يحتوي على أيونات ‪ OH‬تركيزها ‪M‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪4.15 × 10‬‬ ‫‪[C6H5NH2] = 4 M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪[OH-] = 4.15 × 10 M‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب ثابت تأين القاعدة )‪(Kb‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫ثابت تأ ُّين القاعدة‪:‬‬ ‫أكتب َ‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[OH-] [C6H5NH3‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫]‪[C6H5NH2‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪= 4.3 × 10‬‬ ‫‪17.2 × 10‬‬ ‫=‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)‪(4.15 × 10-5‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫‪4‬‬ ‫المثال ‪23‬‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫تتأ َّي ُن القاعدة إيثيل أمين ‪َ CH3CH2NH2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3CH2NH2(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪CH3CH2NH3 (aq) + OH (aq‬‬ ‫أن ثابت تأ ُّين القاعدة‬ ‫علما َّ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب تركي َز القاعدة في محلول منها َر ْق ُم ُه الهيدروجيني ‪ً 10‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪= 1 × 10‬‬ ‫‪pH = 10‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪Kb = 4.7 × 10‬‬ ‫تركيز القاعدة‬ ‫أحسب‬ ‫المطلوب‪:‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ثابتتأ ُّينالقاعدة‪:‬‬ ‫أكتب َ‬ ‫الحل‪ُ :‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪Kb = 4.7 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-pH‬‬ ‫‪[H3O ] = 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪Kw = [H3O ][OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[OH ] [CH3CH2NH3‬‬ ‫]‪[CH3CH2NH2‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫حساب تركيز ]‪[OH-‬؛‬ ‫لحساب تركيز القاعدة يجب‬ ‫ُ‬ ‫أحسب ]‪ [H3O+‬باستخدام ‪ ،pH‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ولذلك‬ ‫ُ‬ ‫‪1 ×10-14‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-10 = 1 × 10‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫= ]‪[OH-‬‬ ‫‪-8‬‬ ‫‪1 ×10‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-4 = 2.1 × 10‬‬ ‫‪4.7 × 10‬‬ ‫= ]‪[CH3CH2NH2‬‬ ‫ثابت تأ ُّين القاعدة بيوتيل أمين ‪ ،C4H9NH2‬التي‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫تركيزها ‪َ 0.4 M‬و َر ْق ُمها الهيدروجيني يساوي ‪12‬‬ ‫أحسب َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪50‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعة الدرس‬ ‫‪ -1‬الفكرة الرئيسة‪ :‬أوضح العالقة بين ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض الضعيف ورقمه الهيدروجيني‪.‬‬ ‫ُّ‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬و ‪ OH-‬في ٍّ‬ ‫من المحاليل اآلتية‪:‬‬ ‫أحسب‬ ‫‪-2‬‬ ‫َ‬ ‫كل َ‬ ‫ُ‬ ‫أ ‪ .‬محلول ‪ HNO2‬تركيزه ‪0.02 M‬‬ ‫ب‪ .‬محلول ‪ NH3‬تركيزه ‪0.01 M‬‬ ‫تركيز ‪ OH-‬في محلول القاعدة الضعيفة‪.‬‬ ‫‪ُ -3‬أ َف ِّس ُر‪ .‬بزيادة ثابت التأ ُين يزداد‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫أدرس‬ ‫من الحموض الضعيفة‪.‬‬ ‫‪ُ -4‬أ َط ِّبقُ ‪ُ .‬ي َب ِّي ُن‬ ‫تأين عدد َ‬ ‫ُ‬ ‫الجدول المجاور ق َي َم ثابت ُّ‬ ‫ِ‬ ‫ثم أجيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫هذه الق َي َم‪َّ ،‬‬ ‫أكتب صيغة القاعدة المرافقة التي لها أعلى قيمة ‪.pH‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أي محلول الحموض له أقل َرقْم هيدروجيني ‪ HNO2‬أم ‪.HCN‬‬ ‫ب‪ُ .‬أ َحدِّ ُد َّ‬ ‫أستنتج ِ‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬فيه َّ‬ ‫الح َ‬ ‫أقل ما يمكن‪.‬‬ ‫مض الذي يكون‬ ‫جـ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أتوقع ِ‬ ‫الح َ‬ ‫مض الذي يحتوي محلوله على أقل تركيز من أيونات ‪.OH-‬‬ ‫د‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫احلمض‬ ‫‪Ka‬‬ ‫‪C6H5COOH‬‬ ‫‪6.3 × 10-5‬‬ ‫‪HNO2‬‬ ‫‪4.5 × 10-4‬‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫‪1.7 × 10-5‬‬ ‫‪HCN‬‬ ‫‪4.9 × 10-10‬‬ ‫علما‬ ‫هـ‪.‬‬ ‫الرقْم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول ‪ُ CH3COOH‬ح ِّض َر بإذابة ‪ 12 g‬منه في ‪َ 400 mL‬‬ ‫ُ‬ ‫من الماء‪ً .‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫أنَّ (الكتلة المولية ِ‬ ‫للحمض ‪.log 2.9 = 0.46 (60 g\mol = CH3COOH‬‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫يبي ُن‬ ‫الجدول ِق َي َم ‪ Kb‬لعدد َ‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫من القواعد الضعيفة‪ُ .‬‬ ‫‪ِّ -5‬‬ ‫أدرسها‪َّ ،‬‬ ‫أكتب صيغة ِ‬ ‫‪Kb‬‬ ‫القاعدة‬ ‫الحمض المرافق الذي له أقل ‪.pH‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪4.4 × 10‬‬ ‫‪CH3NH2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫أي القواعد يحتوي محلو ُلها على أقل تركيز من ‪.H O‬‬ ‫ب‪ُ .‬أ َحدِّ ُد َّ‬ ‫‪3‬‬ ‫تأي ًنا في الماء‪.‬‬ ‫جـ‪.‬‬ ‫أستنتج َّ‬ ‫ُ‬ ‫أي القواعد أكثر ُّ‬ ‫د‪ُ .‬أ َح ِّل ُل‪ُ .‬أ ُ‬ ‫ثم ُأ َع ِّي ُن الزوجين المترافقين‪:‬‬ ‫كمل المعادلة اآلتية‪َّ ،‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫‪1.8 × 10‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪N 2H 4‬‬ ‫‪1.7 × 10-6‬‬ ‫‪C5H5N‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪1.4 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH3(aq) + C6H5NH3 (aq‬‬ ‫من الماء لتحضير محلول منها َرق ُْم ُه الهيدروجيني‬ ‫هـ‪.‬‬ ‫أحسب كتلة القاعدة ‪ N2H4‬الالزم إضاف ُتها إلى ‪َ 400 mL‬‬ ‫ُ‬ ‫المولية للقاعدة ‪ N2H4‬تساوي ‪ ،32 g\mol‬وأنَّ ‪.log 3.9 = 0.6‬‬ ‫علما أنَّ الكتلة‬ ‫يساوي ‪ً 9.4‬‬ ‫ّ‬ ‫‪51‬‬ ‫الدرس‬ ‫ُ‬ ‫‪4‬‬ ‫األمالح والمحاليل المنظمة‬ ‫ُ‬ ‫‪Salts and Beffer Solutions‬‬ ‫محالي ُل األمالح ‪Salts Solutions‬‬ ‫ُ‬ ‫الفكرة الرئيسة‪:‬‬ ‫خصائص ِحمض ّيـة‬ ‫للكثير م َن األمـالح إما‬ ‫ُ‬ ‫الهيدروجيني‬ ‫ـم‬ ‫َّ‬ ‫الر ْق َ‬ ‫أو قاعد ّيـة تغ ِّي ُر من َّ‬ ‫للمحلول الذي تُضاف إليـه‪ ،‬وينتـج عن‬ ‫ذوبان الملح القاعدي المشتق من الحمض‬ ‫الضعيف فيـه ما يسمى المحلول المنظم‪،‬‬ ‫وكذلك بالنسبة إلى القاعدة الضعيفة عندما‬ ‫يذوب فيها الملح الحمضي المشتق منها‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫الر ْقم‬ ‫المحلول‬ ‫ويقاو ُم‬ ‫المنظم التغ ُّي َر في َّ‬ ‫ُ‬ ‫الهيدروجيني فيما لو ُأضيفت إليه كم ّي ٌة قليلة‬ ‫من ِحمض أو قاعدة قو ّية‪.‬‬ ‫نتاجاتُ التع ُّل ِم‪:‬‬ ‫ـح المقصـو َد ٍّ‬ ‫بـكل مـن‪ :‬الملـح‪،‬‬ ‫ ُأ َو ِّض ُ‬‫التميـه‪ ،‬المحلـول المنظـم‪.‬‬ ‫ ُأ َفسـر خصائـص الملـح ِ‬‫الحمض ّيـة أو‬ ‫َ‬ ‫ِّ ُ‬ ‫القاعد ّيـة‪.‬‬ ‫ـم الهيدروجيني لمحلول‬ ‫‬‫ُ‬ ‫الر ْق َ‬ ‫أحسـب َّ‬ ‫ِحمض ضعيـف أو قاعـدة ضعيفة عند‬ ‫إضافـة كم ّية مـ َن الملح‪.‬‬ ‫بعــض الحســابات المتعلقــة‬ ‫ ُأجــرى‬‫َ‬ ‫بالمحلــول المنظــم‪.‬‬ ‫املفاهيم واملصطلحات‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫الملح‬ ‫الت ََّم ُّيه‬ ‫الذوبان‬ ‫األيون المشترك‬ ‫‪Salt‬‬ ‫‪Hydrolysis‬‬ ‫‪Solubility‬‬ ‫‪Common Ion‬‬ ‫المحاليل المنظمة ‪Buffered Solutions‬‬ ‫‪52‬‬ ‫المكونة لجسم اإلنسان‪ ،‬ويحصل عليها‬ ‫األمالح م َن المواد األساس ّية‬ ‫ُت َعدُّ‬ ‫ِّ‬ ‫ُ‬ ‫مهم في تنظيم الكثير من العمليات‬ ‫دور ٌّ‬ ‫عن طريق الغذاء والماء‪ .‬ولألمالح ٌ‬ ‫الحيو ّية التي تحدث في الجسم؛ فأمالح الكالسيوم تدخل في تركيب العظام‬ ‫واألسنان‪ ،‬وأمالح الصوديوم تساعد على حفظ التوازن المائي داخل الخلية‬ ‫وخارجها‪ ،‬وتعمل على تنظيم ضغط الدم‪ ،‬كما تساعد أمالح البوتاسيوم‬ ‫على ضبط وظائف العضالت وتوسيع األوعية الدمو ّية لتسهيل انتقال الدم‪،‬‬ ‫األمالح في صناعة الكثير من األدوية‪ ،‬ومستحضرات التجميل‪،‬‬ ‫ُستعم ُل‬ ‫ُ‬ ‫َوت َ‬ ‫ُ‬ ‫المستخدَ مة في الصناعات‬ ‫وغيرها‪ ،‬ويب ِّي ُن‬ ‫الشكل (‪َ )9‬‬ ‫بعض األمالح ُ‬ ‫أهم خصائصها؟‬ ‫المختلفة‪.‬فما المقصو ُد باألمالح؟ وما ُّ‬ ‫الحمضيّة والقاعديّة لألمالح‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫الخصائص ِ‬ ‫‪Acidic and basic properties of salts‬‬ ‫َ‬ ‫الحموض والقواعد وف ًقا‬ ‫َف َّس َر مفهو ُم برونستد ‪ -‬لوري‬ ‫سلوك كثير م َن ُ‬ ‫لقدرتها على منح البروتون أو استقباله‪ ،‬كما َفسر الخصائص ِ‬ ‫الحمض ّية‬ ‫َّ َ‬ ‫والقاعد ّية لألمالح تب ًعا لقدرة أيوناتها على منح البروتون أو استقباله في‬ ‫ِ‬ ‫مع‬ ‫التفاعل‪،‬‬ ‫فاألمالح ‪ Salts‬مركّبات أيون ّية تنتج من تعادل محلول حمض َ‬ ‫ُ‬ ‫ٍ‬ ‫ُ‬ ‫أيونات موجب ًة وأخرى‬ ‫تتفكك منتج ًة‬ ‫محلول قاعدة‪ ،‬وعند إذابتها في الماء‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫مع الماء وتنتج أيونات ‪ H3O‬أو ‪OH‬‬ ‫سالبة‪ ،‬وقد تتفاعل هذه‬ ‫ُ‬ ‫األيونات َ‬ ‫في ما ُيعرف بعمل ّية الت ََّم ُّيه ‪ .Hydrolysis‬وتتفاوت األمالح في قدرتها على‬ ‫ُ‬ ‫تتفكك ُك ِّل ًّيا‪.‬‬ ‫ندرس األمالح على فرض أنها‬ ‫التفكك‪ ،‬وفي درسنا هذا سوف‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫بعض‬ ‫الشكل )‪ُ :(9‬‬ ‫المستخدَ مة في‬ ‫األمالح ُ‬ ‫الصناعات المختلفة‪.‬‬ ‫تختلف طبيعة الملح وسلوكه تبعا لمصدر أيوناته من ِ‬ ‫الحمض والقاعدة وقدرتها‬ ‫َ‬ ‫ً‬ ‫فبعض األمالح ال َتت ََم َّي ُه في الماء؛ لِذا ال تنتج أيونات ‪ H3O+‬أو‬ ‫على التفاعل م َع الماء‪ُ ،‬‬ ‫وبعضها َ‬ ‫اآلخ ُر َيت ََم َّي ُه‬ ‫‪OH‬؛ فهي ذات طبيعة متعادلة‪ ،‬مثل كلوريد الصوديوم ‪ُ ،NaCl‬‬‫خصائص ِحمض ّية‪ ،‬مثل كلوريد األمونيوم‬ ‫في الماء‪ ،‬فينتج أيونات ‪ ،H3O+‬فيكون له‬ ‫ُ‬ ‫خصائص قاعد ّية‪ ،‬مثل فلوريد البوتاسيوم ‪ ،KF‬انظر‬ ‫‪ ،NH4Cl‬أو ينتج أيونات ‪ OH-‬وله‬ ‫ُ‬ ‫كاشف برومو ثيمول األزرق في محاليل األمالح‬ ‫الشكل )‪ .(10‬الذي ُيبين اختالف َلون‬ ‫ُ‬ ‫الثالثة تبع ًا الختالف َخ ِ‬ ‫ِ‬ ‫خصائص بعض هذه األمالح‪.‬‬ ‫وسنتعر ُف في ما يأتي‬ ‫صائ َصها‪.‬‬ ‫َ‬ ‫َّ‬ ‫‪NH4Cl‬‬ ‫محلول حمضي‬ ‫األمالح المتعادلة ‪Natural Salts‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫مع قاعدة قو ّية‪ً .‬‬ ‫فمثل‪،‬‬ ‫تنتج‬ ‫األمالح المتعادلة عند تعادل حمض قوي َ‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫مع‬ ‫ملح بروميد الصوديوم ‪ NaBr‬من تعادل محلول الحمض القوي ‪َ HBr‬‬ ‫ينتج ُ‬ ‫محلول القاعدة القو ّية ‪ ،NaOH‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫)‪NaBr(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪HBr(aq) + NaOH(aq‬‬ ‫يتكو ُن من أيون البروميد ‪ ،Br-‬وهو قاعدة‬ ‫بالتدقيق في صيغة الملح ‪ NaBr‬نجد أنه َّ‬ ‫مرافقة ضعيفة ِ‬ ‫ُ‬ ‫استقبال البروتون في‬ ‫للحمض القوي الهيدروبروميك ‪ ،HBr‬ال يمكنه‬ ‫المحلول‪ ،‬فال يتفاعل م َع الماء‪ ،‬وال يؤثر في تركيز أيونات ‪ OH-‬أو ‪ ،H3O+‬أ ّما األيون‬ ‫فمصدر ُه القاعد ُة القو ّية هيدروكسيد الصوديوم ‪ ،NaOH‬وليس له القدر ُة على‬ ‫‪Na+‬‬ ‫ُ‬ ‫التفاعل م َع الماء‪ ،‬فال يؤثر في تركيز أيونات ‪ H3O+‬أو ‪ OH-‬في المحلول‪ ،‬ومن َث َّم‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫َّ‬ ‫الر ْق ُم‬ ‫فإن تراكيز أيونات ‪ H3O‬وأيونات ‪ OH‬تبقى ثابتة في الماء‪ ،‬وبذلك يكون َّ‬ ‫الهيدروجيني لمحاليل األمالح الناتجة من تفاعل ِحمض قوي وقاعدة قو ّية‪ ،‬مثل‬ ‫الملح بروميد الصوديوم ‪ ،NaBr‬يساوي ‪ ،7‬وتكون محالي ُلها متعادلة‪.‬‬ ‫األمالح ِ‬ ‫الحمض ّية ‪Acidic Salts‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫مع قاعدة ضعيفة‪ً .‬‬ ‫فمثل‪،‬‬ ‫تنتج‬ ‫األمالح الحمض ُية من تفاعل حمض قوي َ‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ملح كلوريد األمونيوم ‪ NH4Cl‬من تفاعل حمض الهيدروكلوريك ‪HCl‬‬ ‫ينتج ُ‬ ‫مع األمونيا ‪،NH3‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫َ‬ ‫)‪HCl(aq) + NH3(aq‬‬ ‫)‪NH4Cl(aq‬‬ ‫األيون السالب قاعد ًة مرافقة ضعيفة ِ‬ ‫وعند تفكك الملح ِ‬ ‫ُ‬ ‫لحمض‬ ‫الحمضي يكون‬ ‫األيون الموجب ِ‬ ‫ُ‬ ‫كحمض مرافق قوي‬ ‫قوي فال يتفاعل مع الماء‪ ،‬بينما يسلك‬ ‫ً‬ ‫مع الماء وينتج َ‬ ‫أيون الهيدرونيوم ‪.H3O+‬‬ ‫فمثل‪،‬‬ ‫للقاعدة الضعيفة ويتفاعل َ‬ ‫ملح كلوريد األمونيوم ‪ NH4Cl‬في الماء‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫يذوب ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪KF‬‬ ‫محلول قاعدي‬ ‫‪NaCl‬‬ ‫محلول متعادل‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(10‬اختالف لون الكاشف‬ ‫في محاليل بعض االمالح تب ًعا‬ ‫الختالف خصائصها‪.‬‬ ‫)‪NH4Cl(s‬‬ ‫أيون الكلوريد ‪ Cl-‬قاعد ٌة مرافقة ضعيفة ِ‬ ‫أن َ‬ ‫يالحظ َّ‬ ‫لحمض الهيدروكلوريك‬ ‫القوي ‪ HCl‬وليس له القدرة على استقبال البروتون في المحلول؛ أي أنه ال‬ ‫‪53‬‬ ‫أن َ‬ ‫مع الماء‪ ،‬في حين َّ‬ ‫مض مرافق قوي نسب ًّيا‬ ‫أيون األمونيوم ‪ِ NH4+‬ح ٌ‬ ‫يتفاعل َ‬ ‫منتجا‬ ‫منح البروتون للماء في المحلول ً‬ ‫للقاعدة الضعيفة األمونيا ‪ ،NH3‬يمكنه ُ‬ ‫أيونات الهيدرونيوم ‪ ،H3O+‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H3O (aq‬‬ ‫ما ِ‬ ‫مض والقاعدة اللذان‬ ‫الح ُ‬ ‫ملح كربونات‬ ‫ينتج من تفاعلهما ُ‬ ‫ُ‬ ‫الليثيوم الهيدروجينية ‪LiHCO3‬؟‬ ‫)‪NH4 (aq) + H2O(l‬‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬في المحلول‪ُّ ،‬‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني‪ ،‬ويكون‬ ‫وبذلك يزداد‬ ‫ُ‬ ‫ويقل َّ‬ ‫محلول الملح ِحمض ًّيا‪.‬‬ ‫األمالح القاعد ّية ‪Basic Salts‬‬ ‫ُ‬ ‫مع ِحمض ضعيف‪ ،‬وعند‬ ‫تنتج‬ ‫األمالح القاعدية من تفاعل قاعدة قو ّية َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫األيون الموجب الناتج ضعي ًفا ومصدره قاعدة قو ّية‬ ‫تفكك الملح القاعدي يكون‬ ‫األيون السالب كقاعدة مرافقة قوية ِ‬ ‫ُ‬ ‫للحمض‬ ‫مع الماء‪ ،‬بينما يسلك‬ ‫ّ‬ ‫فال يتفاعل َ‬ ‫‬‫أيون الهيدروكسيد ‪ً .OH‬‬ ‫مع الماء وينتج َ‬ ‫فمثل‪ ،‬يذوب ملح‬ ‫الضعيف ويتفاعل َ‬ ‫نتريت البوتاسيوم ‪ KNO2‬في الماء ويتفكك‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NO2 (aq) + K (aq‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪KNO2(S‬‬ ‫مصدر أيونات البوتاسيوم ‪ K+‬القاعد ُة القو ّي ُة هيدروكسيد البوتاسيوم‬ ‫يكون‬ ‫َ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫مع الماء وال تؤثر في تركيز أيونات ‪ H3O‬أو ‪OH‬‬ ‫‪KOH‬؛ لذا فهي ال تتفاعل َ‬ ‫أيونات النتريت ‪ NO -‬فهي قاعدة مرافقة قوية نسبيا ِ‬ ‫لحمض‬ ‫في المحلول‪ ،‬أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫ًّ‬ ‫ّ‬ ‫‪2‬‬ ‫ِ‬ ‫مع الماء‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫النيتروجين )‪ (III‬الضعيف ‪ ،HNO2‬لذا تتفاعل َ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HNO2(aq) + OH (aq‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬أ َو ِّض ُح َ‬ ‫الفرق بين الذوبان والت ََّم ُّيه‪.‬‬ ‫‪ُ -2‬أحـدِّ د الخصائـص ِ‬ ‫الحمض ّيـة‬ ‫َ‬ ‫َ ُ‬ ‫والقاعد ّيـة والمتعادلة لمحاليل‬ ‫األملاح اآلتيـة‪N2H5NO3, :‬‬ ‫‪KNO3, NaOCl, CH3NH3Cl‬‬ ‫التأثير القاعدي لمحلول‬ ‫‪ُ -3‬أ َف ِّس ُر‬ ‫َ‬ ‫الملح ‪.NaOCl‬‬ ‫‪54‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NO2 (aq) + H2O(l‬‬ ‫يتضح م َن المعادلة َّ‬ ‫تركيز أيونات الهيدروكسيد ‪ OH-‬يزدا ُد في المحلول‪،‬‬ ‫أن‬ ‫َ‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني ‪ ،pH‬ويكون محلول الملح قاعد ًّيا‪.‬‬ ‫وبذلك يزداد َّ‬ ‫مما سبق َّ‬ ‫بعض األمالح تذوب في الماء وتتفك ُ‬ ‫َّك إلى أيونات سالبة‬ ‫أن َ‬ ‫نستنتج ّ‬ ‫وتنتشر بين ُجزيئات الماء دون أن تتفاعل معها‪ ،‬مثل ملح كلوريد‬ ‫وأخرى موجبة‬ ‫ُ‬ ‫الصوديوم ‪ ،NaCl‬وهذا ما ُيعرف بعمل ّية الذوبان ‪ ،Solubility‬أ ّما في عمل ّية الت ََّم ُّي ِه‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫مع الماء وتغ ِّي ُر من تركيز أيونات‬ ‫األيونات الناتج َة من تفكك الملح‬ ‫فإن‬ ‫تتفاعل َ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول الناتج‪ ،‬وبهذا يكون‬ ‫‪ OH‬أو ‪ ، H3O‬ومن َث َّم تؤثر في َّ‬ ‫لمحاليل االمالح تأثير ِحمضي أو قاعدي أو متعادل‪ ،‬ويعتمد ذلك على مصدر أيونات‬ ‫ِ‬ ‫أنظر الجدول )‪.(10‬‬ ‫الملح م َن الحمض والقاعدة‪ُ .‬‬ ‫الجدول )‪ :(10‬سلوك الملح تبعا لمصدر أيوناته‪.‬‬ ‫مصدر أيونات امللح من ِ‬ ‫احلمض والقاعدة‬ ‫َ‬ ‫قاعدة قو ّية‬ ‫ِحض قوي‬ ‫قاعدة ضعيفة‬ ‫ِحض قوي‬ ‫قاعدة قو ّية‬ ‫ِحض ضعيف‬ ‫تأثري حملول امللح‬ ‫متعادل‬ ‫ِحيض‬ ‫قاعدي‬ ‫التـجـرب ُـة ‪3‬‬ ‫المواد واألدوات‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ت ََم ُّي ُه األمالح‬ ‫مـن األمالح اآلتية‪ :‬كلوريـد الصوديوم ‪ ،NaCl‬كلوريـد األمونيوم ‪ ،NH4Cl‬كربونـات الصوديوم‬ ‫كميـات مناسـبة َ‬ ‫الهيدروجينيـة ‪ ،NaHCO3‬إيثانوات الصوديوم ‪ ،CH3COONa‬محلول الكاشـف العـام‪ ،‬كأس‬ ‫زجاجية ‪300 mL‬‬ ‫ّ‬ ‫عـدد )‪ ،(5‬قطـع ورق الصق‪ ،‬مـاء ُم َق َّطر‪ّ ،‬‬ ‫حسـاس‪ِ ،‬مخبـار ُمدَ َّرج‪.‬‬ ‫قطـارة‪ ،‬ملعقة تحريك‪ ،‬ميزان ّ‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫إرشادات السالمة العامة في المختبر‪.‬‬ ‫أتبع‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫معطف المختب ِر والنظارات الواقي َة والقفازات‪.‬‬ ‫أرتدي‬ ‫الكيميائية بحذر‪.‬‬ ‫مع المواد‬ ‫أتعامل َ‬ ‫ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫قاعدي‬ ‫متعادل‬ ‫مقياس الرقم‬ ‫الهيدروجيني‬ ‫ِحمضي‬ ‫اسم ِّ‬ ‫‪-1‬‬ ‫ألصق على‬ ‫ثم‬ ‫كل ملح وصيغ َت ُه‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أكتب َ‬ ‫الكيميائية على قطعة الورق الالصق وألصقها على أحد الكؤوس‪َّ ،‬‬ ‫ّ‬ ‫ماء ُم َق َّطر‪.‬‬ ‫الكأس األخيرة ورق ًة ُكتِ َب عليها ٌ‬ ‫الم َق َّطر‪ ،‬في ِّ‬ ‫‪-2‬‬ ‫زجاجية‪.‬‬ ‫كل كأس‬ ‫المدَ َّرج ‪َ 20 mL‬‬ ‫من الماء ُ‬ ‫أقيس أضع باستخدام المخبار ُ‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫ضيف‪ ،‬باستخدام ّ‬ ‫القطارة‪ ،‬قطرت َْي ِن من محلول الكاشف العام إلى ِّ‬ ‫‪ُ -3‬أالحظ‪ُ .‬أ ُ‬ ‫حر ُكها‬ ‫كل كأس‬ ‫زجاجية‪ ،‬وأ ِّ‬ ‫ّ‬ ‫باستخدام ملعقة التحريك‪ُ .‬أالحظ َ‬ ‫لون المحلول َو ُأ َس ِّج ُله‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-4‬‬ ‫ثم ُأ َح ِّر ُك المحلول‪،‬‬ ‫وأضيفها إلى الكأس‬ ‫أقيس ‪ 3 g‬من ملح كلوريد األمونيوم ‪،NH4Cl‬‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫المخصص لها‪َّ ،‬‬ ‫َ‬ ‫يظهر فيه‪.‬‬ ‫اللون الذي‬ ‫َو ُأ َس ِّج ُل‬ ‫ُ‬ ‫مع باقي األمالح في الكؤوس األخرى‪َ ،‬و ُأ ُ‬ ‫تغي َر ألوان المحاليل‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي‪.‬‬ ‫‪ُ -5‬أالحظ‪ُ .‬أ َك ِّر ُر الخطوة )‪َ (4‬‬ ‫الحظ ُّ‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫َ‬ ‫ألوان محاليل األمالح في التج ِربة بعد اضافة الكاشف لكل منها‪.‬‬ ‫‪َ .1‬أ ِص ُف‬ ‫الم َق َّطر‪.‬‬ ‫‪ُ .2‬أ َف ِّس ُر تشابه لون محلول كلوريد الصوديوم ‪ NaCl‬بعد إضافة الكاشف اليه‪ .‬ولون محلول الكاشف في الماء ُ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫قاعدية أو متعادلة‪.‬‬ ‫مضية أو‬ ‫‪ُ .3‬أ َص ِّن ُف‬ ‫ّ‬ ‫محاليل األمالح في التج ِربة إلى ح ّ‬ ‫أتوقع قيمة ‪ِّ pH‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫المعيارية للكاشف العام في المحاليل المختلفة‪.‬‬ ‫لكل محلول في التج ِربة باالعتماد على األلوان‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫السلوك ِ‬ ‫َ‬ ‫القاعدي ِّ‬ ‫لكل محلول‪.‬‬ ‫مضي أو‬ ‫الح‬ ‫كيميائية ُأ َف ِّس ُر بواسطتها‬ ‫أكتب معادلة‬ ‫َّ‬ ‫‪ُ .5‬أ َف ِّس ُر‪ُ .‬‬ ‫ّ‬ ‫َّ‬ ‫‪55‬‬ ‫تأثي ُر األيون المشترك‪Common Ion Effect :‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ومحاليل القواعد الضعيفة في حالة‬ ‫الحموض الضعيفة‬ ‫توجد‬ ‫محاليل ُ‬ ‫الربطُ مع علوم األرض والبيئة‬ ‫معالجة المياه‬ ‫المناطـق التي توجـد فيها الصخور‬ ‫الجيريــة‪ ،‬تحتـوي المياه فيــها‬ ‫علـى نسـبة عاليـة مـن كربونات‬ ‫الكالسـيوم‪ ،‬ولتقليـل هـذه النسـبة‬ ‫يضـاف ملـح كربونـات الصوديوم‬ ‫اتزان ديناميكي‪ ،‬ويمكن التأثير في موضع االتزان ‪-‬وف ًقا لمبدأ لوتشاتيلييه‪-‬‬ ‫بعدّ ة طرائق‪ ،‬منها إضافة مادة إلى التفاعل تؤثر في موضع االتزان‪ً .‬‬ ‫فمثل‪ ،‬يتأ َّي ُن‬ ‫مض اإليثانويك ‪ CH COOH‬في الماء وف ًقا للمعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫ِح ُ‬ ‫‪3‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫مع ُجزيئات‬ ‫وتكون‬ ‫ُ‬ ‫األيونات الناتجة ) ‪ (CH3COO , H3O‬في حالة اتزان َ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫ِ‬ ‫الحمض غير المتأ ِّينة ‪ ،CH3COOH‬وعند إضافة ملح إيثانوات الصوديوم إلى‬ ‫وفق المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫المحلول يتفكك ُك ِّل ًّيا‪َ ،‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + Na (aq‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪CH3COONa(S‬‬ ‫الـذي يتفـكك كليـ ًا ويزيـد مـن‬ ‫أن األيـون ‪َ CH3COO-‬ينْت ُُج من ٍّ‬ ‫َيت َِّض ُح مـ َن المعادلتين السابقتيـن َّ‬ ‫كل م َن‬ ‫ِ‬ ‫الحمض ‪ CH3COOH‬والملح ‪ ،CH3COONa‬فهو يدخل في تركيب ٍّ‬ ‫كل منهما‪،‬‬ ‫المـاء‪ ،‬فيندفـع التفاعل فـي محلول‬ ‫محلول الحمض الضعيف ‪ CH3COOH‬يعمل علـى إزاحة موضع االتزان نحو‬ ‫تركيـز أيونـات الكربونـات فـي‬ ‫األيون المشترك ‪ ،Common Ion‬وعند إضافة األيون ‪ CH3COO-‬إلى‬ ‫ويسمى‬ ‫َ‬ ‫ّ‬ ‫كربونات الكالسيوم‪ ،‬باالتجــاه‬ ‫تأثير األيون‬ ‫يسمى َ‬ ‫اليسار‪ ،‬ويؤدي إلى تغيير تراكيز المواد في المحلول‪ ،‬وهو ما ّ‬ ‫أثر إضافة أيون مشترك على تراكيز ٍّ‬ ‫كل‬ ‫المشترك ‪ .Common Ion Effect‬فما ُ‬ ‫العكسـي ويـزداد بذلـك تركيـز‬ ‫كربونـات الكالسـيوم ويسـبب‬ ‫تر سبها ‪.‬‬ ‫من أيونات ‪ H3O+‬وأيونات ‪ OH-‬في المحلول؟‬ ‫األثر القاعدي لأليون المشترك ‪The basic Effect of Common Ion‬‬ ‫ُ‬ ‫األيونات الناتجة‬ ‫مض الهيدروفلوريك في حالة اتزان؛ حيث تكون‬ ‫ُ‬ ‫يوجد ِح ُ‬ ‫الحمض في حالة اتزان مع جزيئات ِ‬ ‫من تأين ِ‬ ‫الحمض ِ‬ ‫غير المتأ ِّين‪ ،‬كما في‬ ‫َ ُ‬ ‫ُّ‬ ‫المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪HF(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪F (aq) + H3O (aq‬‬ ‫وعند إضافة ملح فلوريد الصوديوم ‪ NaF‬إلى محلول ِ‬ ‫وفق‬ ‫الحمض يتفكك‪َ ،‬‬ ‫المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪F (aq) + Na (aq‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪NaF(S‬‬ ‫َيت َِّض ُح م َن المعادلتين السابقتين َّ‬ ‫أن هناك مصدرين لأليون ‪F-‬؛ أحدهما‬ ‫ِ‬ ‫‬‫َ‬ ‫الحمض ‪ ،HF‬واآلخر الملح ‪NaF‬؛ وبذلك يكون ‪F‬‬ ‫األيون المشترك في‬ ‫المحلول‪َّ ،‬‬ ‫وإن إضافة الملح ‪ NaF‬الى محلول الحمض الضعيف ‪ HF‬تؤدي إلى‬ ‫زيادة تركيز األيون المشترك ‪ F-‬في المحلول‪ ،‬ووف ًقا لمبدأ لوتشاتلييه َّ‬ ‫فإن موضع‬ ‫‪56‬‬ ‫االتزان يزاح إلى جهة اليسار (جهة المواد المتفاعلة)؛ ما يق ِّل ُل من تأين ِ‬ ‫الحمض‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني‬ ‫الضعيف ‪ ،HF‬كما أنه يق ِّل ُل من تركيز أيونات ‪ H3O‬ويزيد م َن َّ‬ ‫حساب تركيز أيونات‬ ‫للمحلول؛ ويمكن‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫والر ْقم الهيدروجيني ‪pH‬‬ ‫‪H3O‬‬ ‫َّ‬ ‫للمحلول عند إضافة الملح‪ ،‬كما في األمثلة اآلتية‪:‬‬ ‫المثال ‪24‬‬ ‫أحسب التغير في الر ْقم الهيدروجيني لمحلول ِ‬ ‫الحمض الضعيف ‪ ،CH3COOH‬الذي تركيزُه ‪َ 0.1 M‬و َر ْق ُم ُه الهيدروجيني‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫ُّ َ‬ ‫‪-5‬‬ ‫أن ‪Ka = 1.7 × 10‬‬ ‫علما َّ‬ ‫‪ pH = 2.9‬إذا ُأضيف إلى لتر منه ‪ 0.2 mol‬من ملح إيثانوات الصوديوم ‪ً .CH3COONa‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[CH3COOH] = 0.1 M‬‬ ‫حجم المحلول = ‪1 L‬‬ ‫عدد موالت الملح ‪0.2 mol = CH3COONa‬‬ ‫‪0.2‬‬ ‫‪= 0.2 M‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪n‬‬ ‫= ‪[CH3COONa] = v‬‬ ‫‪Ka = 1.7 × 10-5‬‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني َ‬ ‫قبل إضافة الملح‪pH1 = 2.9 :‬‬ ‫َّ‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني بعد إضافة الملح‪pH2 = ?? :‬‬ ‫َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪∆pH‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب التغ ُّير في َّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة تأين ِ‬ ‫الحمض‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫عند إضافة الملح ‪ CH3COONa‬يتفكك‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + Na (aq‬‬ ‫)‪CH3COONa(s‬‬ ‫األيون المشترك ‪ CH COO-‬ينتج من تأين ِ‬ ‫َ‬ ‫َيت َِّض ُح م َن المعادلتين السابقتين َّ‬ ‫الحمض ‪ CH3COOH‬وتفكك الملح‬ ‫أن‬ ‫ُّ‬ ‫‪3‬‬ ‫تركيز أيونات ‪ CH COO-‬الناتج من تأين ِ‬ ‫أن ثابت تأين ِ‬ ‫صغير جدًّ ا‪َّ ،‬‬ ‫ونظرا إلى َّ‬ ‫الحمض‬ ‫فإن‬ ‫الحمض‬ ‫َ‬ ‫ُّ‬ ‫ُّ‬ ‫ٌ‬ ‫‪ً .CH3COONa‬‬ ‫‪3‬‬ ‫المصدر الرئيس لهذه األيونات‪ ،‬ومن َث َّم َّ‬ ‫تركيز األيون المشترك‬ ‫فإن‬ ‫صغيرا جدًّ ا ويمكن إهما ُله ويعدُ الملح‬ ‫يكون‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ً‬ ‫‪ CH3COO‬يكون مساو ًيا لتركيز الملح ‪ CH3COONa‬في المحلول؛ أي َّ‬‫أن‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ثابت تأين ِ‬ ‫الحمض ‪ Ka‬لحساب تركيز ‪ ،H3O+‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أستخد ُم َ ُّ‬ ‫‪[CH3COO ] = [CH3COONa] = 0.2 M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[H O ][CH3 COO‬‬ ‫‪Ka = 3‬‬ ‫]‪[CH3COOH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪[H3O ](0.2‬‬ ‫=‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪1.7 × 10‬‬ ‫‪0.1‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪[H3O ] = 8.5 × 10 M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪57‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ ،pH2‬للمحلول بعد إضافة الملح كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH2 = - log [H3O‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫‪pH2 = - log (8.5 × 10 ) = 6 - log 8.5 = 6 - 0.93 = 5.07‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ ∆pH‬باستخدام العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب التغ ُّي َر في َّ‬ ‫‪∆pH = pH2 – pH1‬‬ ‫‪∆pH = 5.07 – 2.9 = 2.17‬‬ ‫وهذا يشير إلى حدوث زيادة في الر ْقم الهيدروجيني بمقدار ‪ 2.17‬بسبب إضافة األيون المشترك إلى محلول ِ‬ ‫الحمض‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫المثال ‪25‬‬ ‫ِ‬ ‫من الحمض ‪ HNO2‬تركيزُه ‪ 0.085 M‬والملح ‪ KNO2‬تركيزُه ‪.0.1 M‬‬ ‫مكون َ‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول َّ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫أن‬ ‫علما َّ‬ ‫ً‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪log 3.825 = 0.58, Ka = 4.5 × 10‬‬ ‫تحليل السؤال ‪[HNO2] = 0.085 M‬‬ ‫‪[KNO2] = 0.1 M‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪Ka = 4.5 × 10‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب الر ْقم الهيدروجيني لمحلول ِ‬ ‫الحمض والملح‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫كل من ِ‬ ‫الحمض والملح‪:‬‬ ‫أكتب معادلة ٍّ َ‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NO2 (aq) + H3O (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪HNO2(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NO2 (aq) + K (aq‬‬ ‫أحسب ]‪ [H3O+‬باستخدام ‪ ،Ka‬كما يأتي‪:‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫لحساب َّ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪KNO2(s‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[H3O ][NO2‬‬ ‫]‪[HNO2‬‬ ‫)‪[H3O+](0.1‬‬ ‫‪0.085‬‬ ‫=‬ ‫‪-4‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫‪4.5 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪[H3O ] = 3.825 × 10-4M‬‬ ‫]‪pH2 = - log [H3O+‬‬ ‫‪pH2 = - log (3.825 × 10-4) = 4 - 0.58 = 3.42‬‬ ‫أتح َّقق‪ .‬أحسب التغير في الر ْقم الهيدروجيني لمحلول ِ‬ ‫تركيزه ‪َ 0.2 M‬و َح ْج ُم ُه ‪ ،400 mL‬إذا‬ ‫الحمض ‪ ،H2SO3‬الذي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫ُّ َ‬ ‫ضيف إليه ‪ 0.2 mol‬من الملح ‪(log 5.1 = 0.71 , log 5.2 = 0.72) .NaHSO3‬‬ ‫ُأ َ‬ ‫‪58‬‬ ‫األثر ِ‬ ‫الحمضي لأليون المشترك‪The Acidic Effect of Common Ion :‬‬ ‫ُ‬ ‫تتأ َّي ُن القواعدُ الضعيفة ُجزئ ًّيا في الماء فتنتج أيونات الهيدروكسيد‬ ‫مع ُجزيئات‬ ‫وأيونات أخرى موجبة‪ ،‬وتكون‬ ‫ُ‬ ‫تراكيز األيونات الناتجة في حالة اتزان َ‬ ‫القاعدة غير المتأ ِّينة في المحلول‪ً .‬‬ ‫فمثل‪ ،‬تتأ َّي ُن األمونيا‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫ــم‪ ،‬باســتخدام‬ ‫ُأ َص ِّم ُ‬ ‫برنامــج صانــع األفــام‬ ‫قصــرا‬ ‫فلــا‬ ‫)‪،(Movie Maker‬‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫لتوضيــح اخلصائــص ِ‬ ‫احلمض َّيــة‬ ‫والقاعد َّيــة لألمــاح واأليــون‬ ‫ثــم ُأشــار ُك ُه مع ّلمــي‬ ‫املشــرك‪َّ ،‬‬ ‫وزمالئــي‪.‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(l‬‬ ‫وعند إضافة ملح‪ ،‬مثل كلوريد األمونيوم ‪ ،NH4Cl‬إلى محلول القاعدة يتفكك‪،‬‬ ‫كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪NH4Cl(s‬‬ ‫َيت َِّض ُح م َن المعادلتين السابقتين َّ‬ ‫أن هناك مصدرين لأليون ‪NH4+‬؛ أحدهما‬ ‫‪+‬‬ ‫َُ‬ ‫القاعدة ‪ ،NH3‬واآلخر الملح ‪ ،NH4Cl‬وبذلك يكون ‪NH4‬‬ ‫األيون المشترك‬ ‫في المحلول‪ ،‬وعند إضافة الملح ‪ NH4Cl‬إلى محلول القاعدة الضعيفة ‪NH3‬‬ ‫يزداد تركيز األيون المشترك‪ ،‬ووف ًقا لمبدأ لوتشاتيليه َّ‬ ‫فإن موضع االتزان ُيزاح إلى‬ ‫جهة اليسار (جهة المواد المتفاعلة)؛ ما يق ِّل ُل من تأين القاعدة الضعيفة ‪،NH3‬‬ ‫تركيز أيونات‬ ‫َو ُي َق ِّل ُل في الوقت نفسه من تركيز أيونات ‪ ،OH-‬ومن َث َّم يزداد‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫توض ُح كيف ّية‬ ‫الر ْق ُم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪ .‬واألمثل ُة اآلتية ِّ‬ ‫‪ H3O‬ويقل َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫والر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬لمحلول القاعدة‬ ‫حساب تركيز أيونات ‪ OH‬و ‪َّ H3O‬‬ ‫ضاف إليه ٌ‬ ‫أيون مشترك‪.‬‬ ‫الضعيفة عندما ُي‬ ‫ُ‬ ‫المثال ‪26‬‬ ‫ورقم ُه الهيدروجيني ‪pH‬‬ ‫حجم ُه ‪ 1 L‬وتركي ُز ُه ‪0.1 M‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني لمحلول األمونيا ‪ ،NH3‬الذي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب التغ ُّي َر في َّ‬ ‫أن ‪Kb = 1.8 × 10 ، log 1.1 = 0.04‬‬ ‫علما َّ‬ ‫يساوي ‪ ،11‬إذا ُأضيف إليه ‪ 0.2 mol‬من ملح كلوريد األمونيوم ‪ً .NH4Cl‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫تحليل السؤال‪[NH3] = 0.1 M :‬‬ ‫‪0.2 mol‬‬ ‫‪n‬‬ ‫= ‪[NH4Cl] = [NH4+] = v‬‬ ‫‪= 0.2 M‬‬ ‫‪1L‬‬ ‫‪Kb = 1.8 × 10-5‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني لمحلول القاعدة‪.‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب التغ ُّير في َّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة ٍّ‬ ‫كل م َن القاعدة والملح‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫ثابت تأ ُّين القاعدة لحساب ]‪ ،[OH-‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أستخد ُم َ‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪NH4Cl(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[OH ][NH4‬‬ ‫]‪[NH3‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫‪59‬‬ ‫]‪Kb [NH3‬‬ ‫‪1.8 × 10-5 × 0.1‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.9 × 10 M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[NH4‬‬ ‫‪0.2‬‬ ‫أحسب ]‪ [H3O+‬باستخدام ثابت تأ ُّين الماء ‪ ،Kw‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪Kw = [H3O ] [OH‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫‪M‬‬ ‫=‬ ‫‪-5 = 1.1 × 10‬‬ ‫‬‫‪0.9‬‬ ‫×‬ ‫‪10‬‬ ‫] ‪[OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH = -log [H3O‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب التغ ُّي َر في َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪pH = -log[H3O ] = -log (1.1 × 10 )= 9 - 0.04 = 8.96‬‬ ‫‪∆pH = 8.96 - 11 = -2.04‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني إلى نقص قيمة ‪.pH‬‬ ‫تشير اإلشارة السالبة لتغ ُّير َّ‬ ‫ُ‬ ‫المثال ‪27‬‬ ‫أحسب عد َد موالت الملح ‪ CH3NH3Br‬الالزم إضافتها إلى ‪ 400 mL‬من‬ ‫ُ‬ ‫محلول القاعدة ‪ CH3NH2‬تركيزُها ‪ 0.1 M‬ليصبح َر ْق ُمها الهيدروجيني ‪10.5‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫علما َّ‬ ‫أن‪log 3.2 = 0.5 ، Kb = 4.4 × 10 :‬‬ ‫ً‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[CH3NH2]= 0.1 M ، pH = 10.5 ، log 3.2 = 0.5 ، Kb = 4.4 × 10-4‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب عدد موالت الملح ‪.CH3NH2Br‬‬ ‫أكتب معادلة ٍّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫كل م َن القاعدة والملح‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3NH3 (aq) + OH (aq‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫ـم الهيدروجينـي ‪pH‬‬ ‫ُ‬ ‫الر ْق َ‬ ‫أحسـب َّ‬ ‫لمحلـول القاعـدة ‪ C5H5N‬الـذي‬ ‫تركيزه ‪ 0.2 M‬عند إضافة ‪0.2 mol‬‬ ‫مـ َن الملـح ‪ C5H5NHCl‬إلـى‬ ‫‪ 600 mL‬مـ َن المحلـول‪ .‬عل ًمـا أ َّن‪:‬‬ ‫‪-9‬‬ ‫‪log 1.17 = 0.07 ، Kb = 1.4 × 10‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪CH3NH2(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3NH3 (aq) + Br (aq‬‬ ‫أستخد ُم ‪ pH‬لحساب تركيز ‪:H3O+‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-11‬‬ ‫‪= 3.2 × 10‬‬ ‫‪-11‬‬ ‫‪× 10‬‬ ‫‪0.5‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫‪-10.5‬‬ ‫‪= 10‬‬ ‫)‪CH3NH3Br(s‬‬ ‫‪-pH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[H3O ] = 10‬‬ ‫تركيز ‪ OH‬باستخدام ثابت تأ ُّين الماء ‪:Kw‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪M‬‬ ‫= ‪+‬‬ ‫‪-11 = 3.1 × 10‬‬ ‫] ‪[H3O‬‬ ‫‪3.2 × 10‬‬ ‫ثابت تأ ُّين القاعدة ‪ Kb‬لحساب تركيز الملح المشترك‪:‬‬ ‫ُأ َط ِّب ُق َ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[OH ][CH3NH3‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫]‪[CH3NH2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫] ‪0.31×10 [CH3NH3‬‬ ‫‪0.1‬‬ ‫= ‪4.4 × 10-4‬‬ ‫‪[CH3NH3+] = 1.42 × 10-1 M = 0.142 M‬‬ ‫أحسب عد َد موالت الملح‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪n = M . v = 0.142 M × 0.4 L = 0.057 mol‬‬ ‫‪60‬‬ ‫ظمة ‪Buffered Solutions‬‬ ‫المحالي ُل المن ِّ‬ ‫تؤدي إضافة كم ّية قليلة من ِحمض قوي أو قاعدة قو ّية إلى الماء إلى تغيير‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول الناتج‪ّ ،‬إل َّ‬ ‫بعض المحاليل ال‬ ‫أن هناك َ‬ ‫كبير في َّ‬ ‫َ‬ ‫المحاليل‬ ‫تسمى‬ ‫يتأثر َر ْق ُمها‬ ‫الهيدروجيني بشكل ملحوظ نتيجة هذه اإلضافة ّ‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫الر ْقم‬ ‫المن ِّظمة ‪ ،Buffered Solutions‬وهي‬ ‫محاليل يمكنها مقاومة التغ ُّير في َّ‬ ‫الهيدروجيني ‪ pH‬عند إضافة كم ّية قليلة من ِحمض قوي أو قاعدة قو ّية إليها؛‬ ‫فهي تتكو ُن من ِحمض ضعيف وقاعدته المرافقة ِ‬ ‫(حمض ضعيف وملحه)‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫أو قاعدة ضعيفة وحمضها المرافق (قاعدة ضعيفة وملحها)‪َ ،‬و ُت َعدُّ المحاليل‬ ‫أهم تطبيقات األيون المشترك‪ ،‬وهي تستخدم في مجاالت صناع ّية‬ ‫المن ِّظمة من ِّ‬ ‫واسعة‪ ،‬مثل صناعة األصباغ ومستحضرات التجميل والصناعات الدوائ ّية‬ ‫وغيرها‪ ،‬كما تحتوي األنظمة الحيو ّية في أجسام الكائنات الح ّية على العديد م َن‬ ‫ُ‬ ‫يتكو ُن من ِحمض‬ ‫أهمها‬ ‫المحلول المن ِّظم في الدم‪ ،‬الذي َّ‬ ‫المحاليل المن ِّظمة‪ ،‬من ِّ‬ ‫‬‫الر ْقم‬ ‫الكربونيك ‪ H2CO3‬وقاعدته المرافقة ‪ ،HCO3‬ويعمل على الحفاظ على َّ‬ ‫ُ‬ ‫يحمل الموا َّد المختلفة ذات الطبيعة‬ ‫الهيدروجيني للدم عند نحو ‪ ،7.4‬فالدم‬ ‫ِ‬ ‫الحمض ّية أو القاعد ّية التي تدخل إلى الجسم دون أن يتغ ِّي َر َر ْق َم ُه الهيدروجيني‪.‬‬ ‫ف في ما يأتي نوعين م َن المحاليل المن ِّظمة وكيف ّية عملها‪.‬‬ ‫وعليه‪،‬‬ ‫فسنتعر ُ‬ ‫َّ‬ ‫المحاليل المن ِّظمة ِ‬ ‫ُ‬ ‫الحمض ّية ‪Acidic Buffered Solutions‬‬ ‫‪HCOO-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HCOO (aq) + Na (aq‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪HCOOH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫إضافة‬ ‫‪OH-‬‬ ‫‪HCOO-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HCOO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫)‪HCOOH (aq + H2O(l‬‬ ‫)‪HCOO-(aq) + H3O+(aq‬‬ ‫)‪HCOOH (aq + H2O(l‬‬ ‫‪HCOOH‬‬ ‫المحلول المن ِّظم ِ‬ ‫ُ‬ ‫الحمضي من ِحمض ضعيف وقاعدته المرافقة‪.‬‬ ‫يتكو ُن‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫ً‬ ‫محلول حمض الميثانويك ‪ ،HCOOH‬وملحه ‪،HCOONa‬‬ ‫فمثل‪ ،‬يحتوي‬ ‫على نسبة عالية من جزيئات ِ‬ ‫الحمض غير المتأ ِّينة‪ ،‬وعلى نسبة عالية م َن القاعدة‬ ‫ُ‬ ‫المرافقة ‪ HCOO-‬الناتجة من تفكك الملح‪ ،‬إضافة إلى نسبة منخفضة من أيونات‬ ‫وتوضح المعادلتان اآلتيتان تأين ِ‬ ‫‪.H3O+‬‬ ‫الحمض وتفكك الملح‪:‬‬ ‫ُّ َ‬ ‫ِّ ُ‬ ‫)‪HCOONa(s‬‬ ‫وعند إضافة كم ّية قليلة من قاعدة قو ّية‪ ،‬مثل ‪ ،NaOH‬تتأ َّي ُن‪ ،‬وتنتج أيونات‬ ‫‪ ،OH‬التي يسته َل ُك معظمها عن طريق تفاعلها مع ِ‬‫الحمض ‪،HCOOH‬‬ ‫وتتكو ُن‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫‬‫ِ‬ ‫تركيز الحمض سوف ُّ‬ ‫نتيجة لذلك القاعد ُة المرافقة ‪HCOO‬؛ وبهذا َّ‬ ‫يقل بمقدار‬ ‫فإن َ‬ ‫تركيز األيون‬ ‫تركيز أيونات ‪ OH-‬المضافة ( القاعدة المضافة)‪ ،‬وفي الوقت نفسه يزدا ُد ُ‬ ‫المشترك ‪ HCOO-‬بالمقدار نفسه؛ وبذلك تتغير النسب ُة بين تركيز ِ‬ ‫الحمض وقاعدته‬ ‫َّ ُ‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(11‬أ َث ُر إضافة قاعدة إلى محلول‬ ‫منطم ِحمضي‪.‬‬ ‫أنظر الشكل )‪ ،(11‬ويتغير‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬بنسبة صغيرة جد ًا‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫المرافقة بدرجة قليلة‪ُ ،‬‬ ‫ِ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫ويحدث تغ ُّي ٌر صغير جدًّ ا في َّ‬ ‫‪61‬‬ ‫المثال ‪28‬‬ ‫يتكو ُن من ِحمض اإليثانويك ‪ CH3COOH‬تركي ُز ُه ‪ 0.5 M‬والملح إيثانوات‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول َّ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫من القاعدة‬ ‫بالر ْقم الهيدروجيني للمحلول بعد إضافة ‪َ 0.01 mol‬‬ ‫ثم ُأقارنُه َّ‬ ‫الصوديوم ‪ CH3COONa‬تركي ُز ُه ‪َّ ،0.5 M‬‬ ‫من المحلول‪ .‬علم ًا أن ‪log 1.7 = 0.23, log 1.63 = 0.21‬‬ ‫القو ّية ‪ NaOH‬إلى ‪َ 1 L‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[NaOH] = 0.01 M‬‬ ‫حجم المحلول= ‪1 L‬‬ ‫‪[CH3COOH] = 0.5 M ، [CH3COONa] = 0.5 M ،‬‬ ‫‪،‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Ka = 1.7 × 10‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول َ‬ ‫قبل إضافة ‪ NaOH‬وبعدها‪.‬‬ ‫المطلوب‪ :‬مقارنة َّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + Na (aq‬‬ ‫أحسب َّأو ًل ‪ pH‬للمحلول َ‬ ‫قبل إضافة القاعدة ‪ ،NaOH‬كما في األيون المشترك‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪CH3COONa(s‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[H3O ][CH3COO‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫]‪[CH3COOH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪[H3O ] (0.5‬‬ ‫=‬ ‫‪0.5‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪1.7 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪[H3O ] = 1.7 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH1 = - log [H3O‬‬ ‫‪pH1 = - log (1.7 × 10-5) = 5- log 1.7 = 5 - 0.23 = 4.77‬‬ ‫ُ‬ ‫ويكون ‪[OH ] = [NaOH] = 0.01 M‬‬ ‫عند إضافة القاعدة ‪ NaOH‬تتأ َّي ُن ُك ِّل ًّيا‬ ‫‪-‬‬ ‫وتتفاعل مع ِ‬ ‫الحمض ‪ُّ CH3COOH‬‬ ‫تركيز ُه بمقدار تركيز ‪ OH-‬ليصبح‪:‬‬ ‫ويقل‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫‪[CH3COOH] = 0.5-0.01 = 0.49 M‬‬ ‫تركيزها بمقدار تركيز ‪ OH-‬ليصبح‪:‬‬ ‫تتكو ُن القاعد ُة المرافقة ‪ CH3COO-‬ويزدا ُد‬ ‫ُ‬ ‫ونتيجة لذلك َّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪[CH3COO ] = 0.5 + 0.01 = 0.51 M‬‬ ‫ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫والر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬من جديد‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أستخد ُم َ‬ ‫ثابت تأ ُّين الحمض ‪ Ka‬لحساب تركيز ‪َّ H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[H3O ][CH3COO‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫]‪[CH3COOH‬‬ ‫)‪[H3O+](0.51‬‬ ‫= ‪1.7 × 10‬‬ ‫‪0.49‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪[H3O ] = 1.63 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH2 = - log [H3O‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪pH2 = - log (1.63 × 10 ) = 5 - 0.21 = 4.79‬‬ ‫‪62‬‬ ‫َيت َِّض ُح م َن المثال َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني بمقدار ‪0.02‬‬ ‫أن هناك زيادة قليلة جدًّ ا في َّ‬ ‫‪CH3COO-‬‬ ‫إضافة‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H3O‬‬ ‫‪CH3COO-‬‬ ‫‬‫المضافة ( الحمض المضاف)‪،‬‬ ‫المرافقة ‪ CH3COO‬بمقدار تركيز أيونات ‪ُ H3O‬‬ ‫تركيز ِ‬ ‫الحمض ‪ CH3COOH‬بالمقدار نفسه‪ ،‬وتتغ َّي ُر النسبة بين تركيز‬ ‫ويزدا ُد‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫تركيز ‪H3O‬‬ ‫أنظر الشكل )‪ ،(12‬ويتغير‬ ‫ُ‬ ‫الحمض وقاعدته المرافقة بدرجة قليلة‪ُ ،‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪pH‬‬ ‫بنسبة صغيرة جدًّ ا؛ وبهذا يحدث تغ ُّي ٌر صغير جدًّ ا في َّ‬ ‫توضيح ذلك من خالل المثال اآلتي‪:‬‬ ‫للمحلول‪ .‬ويمكن‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + H3O+(aq‬‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫وبالمثل‪ ،‬عند إضافة كم ّية قليلة من ِحمض قوي‪ ،‬مثل ‪ ،HCl‬إلى المحلول‬ ‫مع القاعدة‬ ‫يتأ َّي ُن‪ ،‬وتنتج أيونات ‪ ،H3O+‬التي ُيسته َل ُك‬ ‫معظمها عن طريق تفاعلها َ‬ ‫ُ‬ ‫المرافقة ‪ CH COO-‬لتكوين ِ‬ ‫الحمض ‪CH COOH‬؛ وبذلك ُّ‬ ‫تركيز القاعدة‬ ‫يقل‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(12‬أ َث ُر إضافة ِحمض إلى‬ ‫محلول من ِّظم ِحمضي‪.‬‬ ‫المثال ‪29‬‬ ‫ِ‬ ‫من المحلول‪،‬‬ ‫من الحمض ‪ HCl‬إلى ‪َ 1 L‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني للمحلول في المثال السابق عند إضافة ‪َ 0.01 mol‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫بالر ْقم الهيدروجيني للمحلول َ‬ ‫قبل اإلضافة‪ .‬علم ًا أن ‪log 1.77 = 0.25‬‬ ‫ثم ُأقارنُه َّ‬ ‫َّ‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[CH3COOH] = 0.5 M‬‬ ‫‪[CH3COONa] = 0.5 M‬‬ ‫‪[HCl] = 0.01 M‬‬ ‫حجم المحلول = ‪1 L‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Ka =1.7 × 10‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول َ‬ ‫قبل إضافة ‪ HCl‬وبعدها‪.‬‬ ‫المطلوب‪ :‬مقارنة َّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + H3O (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪CH3COO (aq) + Na (aq‬‬ ‫)‪CH3COOH(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪CH3COONa(S‬‬ ‫ِ‬ ‫بالر ْقم الهيدروجيني َ‬ ‫قبل اإلضافة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ثم ُأقارنُها َّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬بعد إضافة الحمض ‪َّ ،HCl‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫ِ‬ ‫ن ُك ِّل ًّيا ويكون ‪[H3O+] = [HCl] = 0.01 M‬‬ ‫عند إضافة الحمض ‪ HCl‬يتأ َّي ُ‬ ‫يتفاعل ِ‬ ‫مع القاعدة المرافقة ‪ُّ CH3COO-‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيزها بمقدار تركيز ‪ H3O+‬ليصبح‪:‬‬ ‫ويقل‬ ‫ُ‬ ‫الح ُ‬ ‫مض ‪َ HCl‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪[CH3COO ] = 0.5 - 0.01 = 0.49 M‬‬ ‫ونتيجة لذلك يتكو ُن ِ‬ ‫تركيز ُه بمقدار تركيز ‪ H3O+‬ليصبح‪:‬‬ ‫مض ‪ CH3COOH‬ويزدا ُد‬ ‫ُ‬ ‫الح ُ‬ ‫َّ‬ ‫‪[CH3COOH] = 0.5 + 0.01 = 0.51 M‬‬ ‫‪63‬‬ ‫ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫والر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬من جديد‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫أستخد ُم َ‬ ‫ثابت تأ ُّين الحمض ‪ Ka‬لحساب تركيز ‪َّ H3O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[H3O ][CH3COO‬‬ ‫= ‪Ka‬‬ ‫]‪[CH3COOH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪[H3O ](0.49‬‬ ‫=‬ ‫‪0.51‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪1.7 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[H3O ] = 1.77 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH2 = - log [H3O‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪pH2 = - log (1.77 × 10 ) = 5 - 0.25 = 4.75‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫أن ‪ pH1‬للمحلول قبل إضافة الحمض ‪ HCl‬تساوي ‪ ،4.77‬أ ّما بعد إضافة الحمض ‪ HCl‬فأصبحت ‪pH2‬‬ ‫ُأ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني بمقدار ‪0.02‬‬ ‫يشير إلى حدوث انخفاض قليل جدًّ ا في َّ‬ ‫تساوي ‪4.75‬؛ ما ُ‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫يتكو ُن من ٍّ‬ ‫كل من ِحمض‬ ‫‪-1‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول من ِّظم َّ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫البنزويك ‪ C6H5COOH‬وملح بنزوات الصوديوم ‪ .C6H5COONa‬تركيز‬ ‫علما َّ‬ ‫أن ‪Ka = 6.3 ×10-5‬‬ ‫كل منهما ‪ً 0.2 M‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني للمحلول السابق عند إضافة ‪ 0.01 mol‬م َن‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫ِ‬ ‫الحمض ‪ HBr‬إلى ‪ 1 L‬م َن المحلول‪ ،‬أهمل التغير في الحجم‪.‬‬ ‫المحالي ُل المن ِّ‬ ‫ظمة القاعديّة ‪Basic Buffered Solutions‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NH4‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫إضافة‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(I‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NH4‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫‪OH-‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(13‬أثر إضافة قاعدة إلى‬ ‫محلول منظم قاعدي‪.‬‬ ‫‪64‬‬ ‫المحلول المن ِّظم القاعدي من قاعدة ضعيفة ِ‬ ‫ُ‬ ‫وحمضها المرافق‪ً .‬‬ ‫فمثل‪،‬‬ ‫يتكو ُن‬ ‫ُّ‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫وملحها ‪ ،NH4Cl‬يحتوي على نسبة عالية من ُجزيئات‬ ‫محلول القاعدة ‪،NH3‬‬ ‫ُ‬ ‫القاعدة غير المتأينة‪ ،‬وعلى نسبة عالية من أيونات ِ‬ ‫الحمض المرافق ‪ NH4+‬الناتج‬ ‫ِّ‬ ‫‬‫من تأ ُّين الملح‪ ،‬إضافة إلى نسبة منخفضة من أيونات ‪.OH‬‬ ‫وتوض ُح المعادلتان‬ ‫ِّ‬ ‫اآلتيتان تأ ُّي َن ٍّ‬ ‫كل م َن القاعدة والملح‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫)‪NH4Cl(s‬‬ ‫وعند إضافة كم ّية قليلة من قاعدة قو ّية‪ ،‬مثل ‪ ،NaOH‬تتأ َّين‪ ،‬وتنتج أيونات‬ ‫‪ ،OH‬التي يسته َل ُك معظمهاعن طريق تفاعلها مع ِ‬‫الحمض المرافق ‪ NH4+‬لتكوين‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‬‫المضافة‬ ‫القاعدة ‪NH3‬؛ وبذلك يزدا ُد ُ‬ ‫تركيز القاعدة ‪ NH3‬بمقدار تركيز أيونات ‪ُ OH‬‬ ‫تركيز ِ‬ ‫(القاعدة المضافة)‪ُّ ،‬‬ ‫الحمض ‪ NH4+‬بالمقدار نفسه‪ ،‬وتتغ َّي ُر نسبة تركيز‬ ‫ويقل‬ ‫ُ‬ ‫‬‫ِ‬ ‫تركيز ‪ OH‬بنسبة‬ ‫أنظر الشكل )‪ ،(13‬ويتغير ُ‬ ‫القاعدة وحمضها المرافق بدرجة قليلة‪ُ ،‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫صغيرة جدًّ ا؛ وبهذا يحدث تغ ُّي ٌر صغير جدًّ ا في َّ‬ ‫المثال ‪30‬‬ ‫من األمونيا ‪ ،NH3‬التي تركيزُها ‪ ،0.5 M‬والملح ‪ ،NH4Cl‬الذي‬ ‫يتكو ُن َ‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول منظم َّ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫من‬ ‫من القاعدة القو ّية ‪ NaOH‬إلى ‪َ 1 L‬‬ ‫بالر ْقم الهيدروجيني للمحلول بعد إضافة ‪َ 0.01 mol‬‬ ‫ثم ُأقارنُه َّ‬ ‫تركي ُز ُه ‪َّ ،0.5 M‬‬ ‫المحلول‪( log 5.5 = 0.74 , log 5.3 = 0.72.‬أهمل التغير في الحجم)‪.‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[NH3] = 0.5 M‬‬ ‫‪[NH4Cl] = 0.5 M‬‬ ‫‪[NaOH] = 0.01 M‬‬ ‫حجم المحلول = ‪1 L‬‬ ‫‪Kb =1.8 × 10-5‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني للمحلول قبل إضافة ‪ NaOH‬وبعدها‪.‬‬ ‫المطلوب‪ :‬مقارنة َّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة ٍّ‬ ‫كل م َن القاعدة والملح‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(l‬‬ ‫)‪H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫أحسب ]‪ [OH-‬و ‪ pH‬للمحلول قبل إضافة القاعدة ‪ ،NaOH‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4Cl(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫] ‪[OH ][NH4‬‬ ‫]‪[NH3‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪1.8 × 10 × 0.5‬‬ ‫]‪Kb [NH3‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪= 1.8 × 10 M‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫=‬ ‫‪+‬‬ ‫‪0.5‬‬ ‫] ‪[NH4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫أحسب ]‪ [H3O+‬باستخدام ثابت تأ ُّين الماء ‪ ،Kw‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪Kw = [H3O ] [OH‬‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪1 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫‪M‬‬ ‫= ‪-‬‬ ‫‪-5 = 5.5 × 10‬‬ ‫] ‪[OH‬‬ ‫‪1.8 × 10‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH = -log [H3O‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪) = 10 - 0.74 = 9.26‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪pH = -log[H3O ] = -log (5.5 × 10‬‬ ‫أحسب ]‪ [OH-‬و ‪ pH‬للمحلول بعد إضافة القاعدة ‪ ،NaOH‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‬‫ُ‬ ‫‪[OH ] = [NaOH] = 0.01 M‬‬ ‫ويكون‪:‬‬ ‫عند إضافة القاعدة ‪ NaOH‬تتأ َّي ُن ُك ِّل ًّيا‬ ‫وتتفاعل مع ِ‬ ‫الحمض المرافق ‪ُّ NH4+‬‬ ‫تركيز ُه بمقدار تركيز أيونات ‪ OH-‬ليصبح‪:‬‬ ‫فيقل‬ ‫ُ‬ ‫ُ َ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[NH4 ] = 0.5 - 0.01 = 0.49 M‬‬ ‫تركيزها بمقدار تركيز أيونات ‪ OH-‬ليصبح‪:‬‬ ‫تتكو ُن القاعدة ‪ NH3‬ويزداد‬ ‫ُ‬ ‫ونتيجة لذلك َّ‬ ‫‪[NH3] = 0.5 + 0.01 = 0.51 M‬‬ ‫‪65‬‬ ‫أحسب ]‪ [OH-‬و ‪ pH‬للمحلول بعد إضافة القاعدة ‪ ،NaOH‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[OH ][NH4‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫]‪[NH3‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪1.8 × 10 × 0.51‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪= 1.87 × 10 M‬‬ ‫‪0.49‬‬ ‫أحسب ]‪ [H3O+‬باستخدام ثابت تأ ُّين الماء ‪ ،Kw‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫=‬ ‫)]‪(Kb [NH3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[NH4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪1 × 10 14‬‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫=‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫‪= 5.3 × 10 M‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫]‪[OH-‬‬ ‫‪1.87 × 10‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪pH = -log[H3O‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪) = 10 - 0.72 = 9.28‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪pH = -log[H3O ] = -log(5.3 × 10‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫حدوث ارتفاع قليل جدًّ ا بمقدار )‪ (0.02‬في قيمة ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫الحظ‬ ‫ُأ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪NH4 (aq) + OH (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NH4‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫إضافة‬ ‫‪H3O+‬‬ ‫)‪NH3(aq) + H2O(I‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫‪NH4‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(14‬أ َث ُر إضافة ِحمض إلى‬ ‫محلول من ِّظم قاعدي ‪.‬‬ ‫أ ّما عند إضافة كم ّية قليلة من ِحمض قوي‪ ،‬مثل ‪ ،HCl‬فإنه يتأ َّي ُن‪ ،‬وتنتج أيونات‬ ‫‪ ،H O+‬ويسته َل ُك معظمها عن طريق تفاعلها مع القاعدة ‪ NH‬لتكوين ِ‬ ‫الحمض‬ ‫َ‬ ‫‪َُ 3‬‬ ‫ُ‬ ‫‪3‬‬ ‫‪NH4+‬؛ وبذلك ُّ‬ ‫تركيز القاعدة ‪ NH3‬بمقدار تركيز أيونات ‪ H3O+‬المضافة‬ ‫يقل‬ ‫ُ‬ ‫تركيز ِ‬ ‫الحمض المرافق ‪ NH4+‬بالمقدار نفسه‪ ،‬وتتغ َّي ُر‬ ‫(الحمض المضاف)‪ ،‬ويزدا ُد‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫تركيز‬ ‫أنظر الشكل )‪ ،(14‬ويتغير‬ ‫ُ‬ ‫نسبة تركيز القاعدة وحمضها المرافق بدرجة قليلة‪ُ ،‬‬ ‫ٍّ‬ ‫كل من ‪ OH-‬و ‪ H3O+‬في المحلول بنسبة صغيرة ِجدًّ ا؛ وبهذا يحدث تغ ُّي ٌر صغير‬ ‫ِ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫جدًّ ا في َّ‬ ‫المثال ‪31‬‬ ‫ِ‬ ‫من المحلول‪،‬‬ ‫من الحمض ‪ HCl‬إلى ‪َ 1L‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني للمحلول في المثال السابق عند إضافة ‪َ 0.01 mol‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫بالر ْقم الهيدروجيني للمحلول َ‬ ‫قبل اإلضافة‪ ،‬علم ًا أن ‪( . log 5.8 = 0.76‬أهمل التغير في الحجم)‪.‬‬ ‫ثم ُأقارنُه َّ‬ ‫َّ‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫‪[NH3] = 0.5 M‬‬ ‫‪[NH4Cl] = 0.5 M‬‬ ‫‪[HCl] = 0.01 M‬‬ ‫ِ‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب ‪ pH‬للمحلول ‪ NH3\NH4Cl‬عند إضافة حمض ‪.HCl‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪66‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫ويكون ‪[H3O ] = [HCl] = 0.01 M‬‬ ‫عند إضافة الحمض ‪ HCl‬يتأ َّي ُن ُك ِّل ًّيا‬ ‫‪+‬‬ ‫يتفاعل ِ‬ ‫مع القاعدة ‪ُّ NH3‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيزها بمقدار تركيز ‪ H3O+‬ليصبح‪:‬‬ ‫ويقل‬ ‫ُ‬ ‫الح ُ‬ ‫مض ‪َ HCl‬‬ ‫‪[NH3] = 0.5 - 0.01 = 0.49 M‬‬ ‫ونتيجة لذلك يتكو ُن ِ‬ ‫تركيز ُه بمقدار تركيز ‪ H3O+‬ليصبح‪:‬‬ ‫مض المرافق ‪ NH4+‬ويزدا ُد‬ ‫ُ‬ ‫الح ُ‬ ‫َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪[NH4 ] = 0.5 + 0.01 = 0.51 M‬‬ ‫أحسب ]‪ [OH-‬و ‪ pH‬للمحلول بعد إضافة الحمض ‪ ،HCl‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[OH ][NH4‬‬ ‫]‪[NH3‬‬ ‫= ‪Kb‬‬ ‫]‪Kb[NH3‬‬ ‫‪1.8 × 10-5 × 0.49‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫= ] ‪[OH‬‬ ‫‪= 1.73 × 10 M‬‬ ‫=‬ ‫‪+‬‬ ‫] ‪[NH4‬‬ ‫‪0.51‬‬ ‫‪-‬‬ ‫أحسب ]‪ [H3O+‬باستخدام ثابت تأ ُّين الماء ‪ ،Kw‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-14‬‬ ‫‪1×10‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪1.73 × 10‬‬ ‫‪= 5.8 × 10-10 M‬‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني ‪ pH‬للمحلول‪ ،‬كما يأتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪) = 10 - 0.76 = 9.24‬‬ ‫=‬ ‫‪Kw‬‬ ‫‬‫] ‪[OH‬‬ ‫‪+‬‬ ‫= ] ‪[H3O‬‬ ‫]‪pH = -log [H3O+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪pH=-log [H3O ] = -log (5.8 × 10‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫حدوث انخفاض قليل جدًّ ا بمقدار )‪ (0.02‬في قيمة ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫الحظ‬ ‫ُأ‬ ‫َيت َِّض ُح م َن األمثلة السابقة َ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني‬ ‫أن المحلول المن ِّظم يقاوم التغ ُّي َر في َّ‬ ‫عندما تُضاف إليه كم ّية قليلة من ِحمض قوي أو قاعدة قو ّية‪.‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫يتكو ُن من القاعدة ميثيل‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني لمحلول من ِّظم‬ ‫‪-1‬‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫أمين ‪ CH3NH2‬تـركيزهـا ‪ 0.15 M‬والملح ميثيل كلوريـد األمونيوم‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪ CH3NH3Cl‬تركيزه ‪(Kb = 4.4 × 10 , log 3.03 = 0.48) 0.2 M‬‬ ‫الر ْقــم الهيدروجينــي إذا ُأضيــف ‪ 0.01 mol‬مــ َن ِحمــض‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫أحســـب َّ‬ ‫ن المحلول السابق‪(log 3.8 = 0.58) .‬‬ ‫الهيدروبروميك ‪ HBr‬إلى ‪ 500 mL‬م َ‬ ‫‪67‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعة الدرس‬ ‫مكونات المحلول المنظم الحمضي‪.‬‬ ‫‪ -1‬الفكرة الرئيسة‪ُ :‬أ َو ِّض ُح ِّ‬ ‫‪ُ -2‬أ َو ِّض ُح المقصو َد ٍّ‬ ‫مما يأتي‪:‬‬ ‫بكل ّ‬ ‫األيون المشترك‬ ‫‬ ‫ال َّت َم ُّيه‬ ‫مصدر األيونات ٍّ‬ ‫من األمالح اآلتية‪:‬‬ ‫‪ُ -3‬أ َحدِّ ُد‬ ‫لكل َ‬ ‫َ‬ ‫‪KNO3 , CH3NH3Br , C6H5COONa , LiF‬‬ ‫من األمالح اآلتية‪:‬‬ ‫‪ُ -4‬أ َحدِّ ُد‬ ‫الملح الذي َي َت َم َّي ُه في الماء َ‬ ‫َ‬ ‫‪KCN , LiBr , C5H5NHI , HCOONa , NaClO4‬‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫وقاعدية ومتعادلة‪:‬‬ ‫مضية‬ ‫‪ُ -5‬أ َص ِّن ُف‬ ‫ّ‬ ‫محاليل األمالح اآلتية إلى ح ّ‬ ‫‪KNO2 , NH4NO3 , LiCl , NaHCO3 , C6H5NH3Br‬‬ ‫‪ُ -6‬أ َو ِّض ُح أ َثر إضافة كمية قليلة من بلورات الملح الصلب ‪ NaHS‬في قيمة ‪ pH‬لمحلول ِ‬ ‫حمض‪.H2S‬‬ ‫ُّ‬ ‫َ‬ ‫ّ‬ ‫تركيزه ‪ 0.02 M‬لتصبح قيمة ‪pH‬‬ ‫أحسب كتلة الملح ‪ KNO2‬الالزم إضافتها إلى ‪ 400 mL‬من محلول ‪HNO2‬‬ ‫‪-7‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫علما أنَّ ‪، log 3 = 0.48‬‬ ‫للمحلول ‪ً .3.52‬‬ ‫‪ ، Ka = 4.5 × 10‬الكتلة المولية )‪ (Mr‬للملح = ‪85 g\mol‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫ِ‬ ‫‪-8‬‬ ‫من القاعدة ‪ NH3‬والملح‬ ‫مكو ٌن َ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب نسبة الحمض إلى القاعدة في محلول َرق ُْم ُه الهيدروجيني يساوي ‪َّ 10‬‬ ‫علما أنَّ‬ ‫‪ً NH4Cl‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪Kb = 1.8 × 10‬‬ ‫ٌ‬ ‫محلول ِّ‬ ‫علما أنَّ‬ ‫تركيزها ‪ ،0.2 M‬والملح ‪C2H5NH3Cl‬‬ ‫مكو ٌن من ‪C2H5NH2‬‬ ‫منظم‬ ‫‪-9‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه ‪ً ،0.4 M‬‬ ‫ُ‬ ‫حجم ُه ‪َّ 0.5 L‬‬ ‫‪( log 1.1 = 0.04 ، log 4.3 = 0.63 ، log 2 = 0.3 ، Kb = 4.7 × 10-4‬أهمل تغير الحجم)‪.‬‬ ‫الرق َْم الهيدروجيني للمحلول‪.‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫من ِ‬ ‫ُ‬ ‫الحمض ‪.HCl‬‬ ‫ب‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫الرق َْم الهيدروجيني للمحلول‪ ،‬فيما لو أضيف إليه ‪0.05 mol‬‬ ‫أحسب َّ‬ ‫من القاعدة ‪.KOH‬‬ ‫جـ‪.‬‬ ‫الرق َْم الهيدروجيني للمحلول‪ ،‬فيما لو ُأضيف إليه ‪َ 0.05 mol‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫‪68‬‬ ‫والتو�س ُع‬ ‫إثراء‬ ‫ال ُ‬ ‫ُّ‬ ‫المحلو ُل ِّ‬ ‫المنظم في الدم‬ ‫يحتوي الد ُم على عدد م َن المحاليل المن ِّظمة‪ ،‬تحافظ على‬ ‫ِ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني بين )‪ ،(7.35-7.45‬وهذا ٌ‬ ‫نطاق ض ِّيق‬ ‫ق َي ِم َّ‬ ‫ُ‬ ‫تحدث فيه جميع التغ ُّيرات الكيميائ ّية الحيو ّية في الجسم‪ ،‬وفي‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني أعلى من ‪ 7.8‬أو انخفاضه إلى‬ ‫حال زيادة َّ‬ ‫أقل من ‪ُّ 6.8‬‬ ‫َّ‬ ‫يختل النظا ُم الحيوي في الجسم‪ ،‬وقد يؤدي ذلك‬ ‫ُ‬ ‫محلول ِحمض الكربونيك وقاعدته المرافقة‬ ‫إلى الوفاة‪َ .‬و ُي َعدُّ‬ ‫أهم المحاليل المن ِّظمة في الدم‪،‬‬ ‫)‪ (H2CO3\HCO3-‬أحدَ‬ ‫ِّ‬ ‫َ‬ ‫والمعادلة اآلتية ُ‬ ‫المحلول المن ِّظم في الدم‪:‬‬ ‫تمثل‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HCO3 (aq) + H3O (aq‬‬ ‫)‪H2CO3(aq) + H2O(l‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫الشخص إلى زيادة معدل التن ُّفس الالهوائي في الخاليا وزيادة إنتاج‬ ‫المتنوعة من ِق َب ِل‬ ‫تؤدي زيادة ممارسة األنشطة‬ ‫مع الماء ويؤدي إلى زيادة تركيز ‪.H2CO3‬‬ ‫ثاني أكسيد الكربون ‪ ،CO2‬الذي يندفع إلى الدم ويتفاعل َ‬ ‫)‪H2CO3(aq‬‬ ‫)‪CO2(g) + H2O(l‬‬ ‫تركيز أيونات ‪ H3O+‬في الدم نتيجة العديد م َن التفاعالت الحيو ّية في الجسم‪ ،‬فيعمل المحلول‬ ‫يمكن أن يزداد‬ ‫ُ‬ ‫المن ِّظم في الدم على التخ ُّلص من تلك الزيادة‪ ،‬وذلك عن طريق إزاحة موضع االتزان إلى جهة اليسار نحو تكوين ِحمض‬ ‫تركيز أيونات ‪OH‬؛‬ ‫تركيز أيونات ‪ ،H3O+‬ويزداد‬ ‫تركيز ‪ ،HCO3-‬ويقل‬ ‫تركيزه‪ ،‬ويقل بذلك‬ ‫الكربونيك ‪ ،H2CO3‬فيزداد‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫تركيز ِحمض الكربونيك في الدم‪،‬‬ ‫ما يح ِّف ُز الكُلى على إنتاج أيونات ‪ HCO3-‬لتعويض النقص في تركيزها؛ وبذلك يزداد‬ ‫ُ‬ ‫‬‫موضع االتزان إلى اليمين نحو تكوين ‪HCO3‬‬ ‫وتستقبل أيونات ‪ OH-‬البروتون من ِحمض الكربونيك ‪َ ،H2CO3‬و ُيزاح‬ ‫ُ‬ ‫تركيز أيونات ‪ H3O+‬من جديد‪.‬‬ ‫مر ًة أخرى‪ ،‬ويزداد‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ومر ًة نحو اليمين؛ ما يساعد على بقاء تركيز أيونات ‪ H3O+‬ثابتًا نسب ًّيا‬ ‫مر ًة نحو اليسار ّ‬ ‫وتستمر إزاحة موضع االتزان ّ‬ ‫ُّ‬ ‫الر ْقم الهيدروجيني في الدم‪.‬‬ ‫ويحافظ على مدى ثابت م َن َّ‬ ‫تعمل الكُلى على ضبط تركيز أيونات ‪ ،HCO3-‬فتزيد إفرازها إلى الدم عند حدوث نقص في تركيزها‪ ،‬كما تزيد‬ ‫َ‬ ‫معدل امتصاصها عند حدوث زيادة في تركيزها‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫استمرار اندفاع ثاني أكسيد‬ ‫ب‬ ‫وتعمل الرئة على امتصاص الزيادة في تركيز حمض الكربونيك في الدم؛ ما يس ِّب ُ‬ ‫َ‬ ‫الكربون ‪ CO2‬من الخاليا إلى الدم؛ حيث يتفك ُ‬ ‫َّك ِحمض الكربونيك في الرئة إلى ثاني أكسيد الكربون ‪ CO2‬وبخار الماء‬ ‫ص منهما عن طريق التنفس؛ وبهذا َّ‬ ‫فإن الرئة تعمل على ضبط تركيز ثاني أكسيد الكربون في الخاليا وتركيز‬ ‫ويجري التخ ُّل ُ‬ ‫ِحمض الكربونيك في الدم‪.‬‬ ‫‪69‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعـة الوحـد ِة‬ ‫‪ُ . 1‬أ َو ِّض ُح المقصود ٍّ‬ ‫مما يأتي‪:‬‬ ‫بكل ّ‬ ‫قاعدة أرهينيوس‬ ‫مادة أمفوتير ّية‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ُ . 2‬أ َف ِّس ُر‪:‬‬ ‫َ ِ‬ ‫أ‬ ‫ب مفهوم‬ ‫السلوك الحمضي لمحلول ‪َ HNO2‬ح َس َ‬ ‫برونستد‪ -‬لوري‪.‬‬ ‫ب‬ ‫َ‬ ‫السلوك األمفوتيري لأليون ‪ HS-‬عند تفاعله مع‬ ‫ٍّ‬ ‫كل من ‪ HCl‬و ‪.NO2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫األزواج المترافقة في التفاعالت اآلتية‪:‬‬ ‫‪ُ . 3‬أ َحدِّ ُد‬ ‫َ‬ ‫)‪NO2 (aq) + HCN(aq‬‬ ‫)‪HNO2(aq) + CN-(aq‬‬ ‫)‪C5H5NH+(aq) + Cl (aq‬‬ ‫)‪C5H5N(aq) + HCl(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫مض لويس وقاعد َت ُه في التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫‪ُ . 4‬أ َحدِّ ُد ِح َ‬ ‫‪2-‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪HgI4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪HgI2(s) + 2I (aq‬‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول هيدروكسيد‬ ‫‪.5‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫مكون بإذابة ‪ 4 g‬منه في ‪ 200 mL‬م َن‬ ‫الصوديوم ‪َّ NaOH‬‬ ‫علما أ َّن الكتلة المول ّية للقاعدة ‪.40 g\mol = NaOH‬‬ ‫الماء‪ً .‬‬ ‫أحسب‪ .‬جرت معايرة ‪ 10 mL‬من محلول ‪،LiOH‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه ‪.0.01 M‬‬ ‫مع ‪ 20 mL‬من محلول ‪HBr‬‬ ‫ُ‬ ‫فتعادلت َ‬ ‫أحسب تركيز المحلول ‪.LiOH‬‬ ‫ُ‬ ‫ضيف ‪ 40 mL‬من محلول ‪KOH‬‬ ‫‪ُ . 7‬أ‬ ‫تركيزه ‪ 0.4 M‬إلى‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أحسب قيمة‬ ‫تركيزه ‪.0.5 M‬‬ ‫‪ 20 mL‬من محلول ‪HBr‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪ pH‬للمحلول الناتج‪.‬‬ ‫المعادالت اآلتية تفاعالت لمحاليل الحموض‬ ‫‪ . 8‬تم ّث ُل‬ ‫ُ‬ ‫)‪ (H2SO3 ، HCN ، HF‬المتساوية التركيز‪ ،‬التي كان‬ ‫زاحا فيها جهة المواد الناتجة لجميع‬ ‫موضع االتزان ُم ً‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة‬ ‫التفاعالت‪.‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫ُ‬ ‫أدرس التفاعالت‪َّ ،‬‬ ‫التي تليها‪:‬‬ ‫‪70‬‬ ‫‪HSO3 + HCN‬‬ ‫ِحمض لويس‬ ‫المحلول المنظم‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪H2SO3 + CN‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪H2SO3 + F‬‬ ‫‪HSO3 + HF‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HF + CN‬‬ ‫‪F + HCN‬‬ ‫أ‬ ‫أكتب صيغة القاعدة المرافقة األقوى بينها‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ب‬ ‫أكتب صيغة الحمض الذي له أعلى ‪.Ka‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫يكون فيه ]‪ [OH-‬األقل‪:‬‬ ‫أي المحلولين‬ ‫جـ ُأ َحدِّ ُد َّ‬ ‫محلول ‪ HF‬أم محلول ‪.HCN‬‬ ‫الحموض المذكورة له أعلى‪.pH‬‬ ‫أي محاليل ُ‬ ‫د ُأ َحدِّ ُد َّ‬ ‫ٌ‬ ‫يتكو ُن من ‪ 0.1 M‬من‬ ‫محلول‬ ‫أحسب‪.‬‬ ‫‪.9‬‬ ‫حجم ُه ‪َّ 2 L‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ِحمض ‪َ ،RCOOH‬و َر ْق ُم ُه الهيدروجيني ‪ُ ،pH = 4‬أضيفت‬ ‫ن الملح ‪ RCOONa‬فتغ َّيرت قيم ُة ‪pH‬‬ ‫إليه كم ّية م َ‬ ‫أحسب عد َد موالت الملح‬ ‫بمقدار ‪ 1.52‬درجة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫علما َّ‬ ‫أن ‪( log 3 = 0.48‬أهمل التغير في الحجم)‬ ‫المضاف‪ً .‬‬ ‫ُ‬ ‫محلول المن ِّظم يتكو ُن من ِ‬ ‫ُ‬ ‫الحمض ‪ ،HNO2‬الذي‬ ‫‪.10‬‬ ‫َ‬ ‫َّ‬ ‫تركيز ُه ‪.0.2 M‬‬ ‫تركيز ُه ‪ ،0.3 M‬والملح ‪ ،KNO2‬الذي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫علما َّ‬ ‫أن ‪Ka = 4.5 x 10-4‬‬ ‫ً‬ ‫أ‬ ‫أحسب ‪ pH‬للمحلول‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ب‬ ‫أحسب ‪ pH‬للمحلول السابق إذا ُأضيف ‪0.1 mol‬‬ ‫ُ‬ ‫م َن القاعدة ‪ NaOH‬إلى ‪ 1 L‬منه‪.‬‬ ‫تركيزها‬ ‫يتكو ُن م َن القاعدة ‪ ،CH3NH2‬التي ُ‬ ‫‪ .11‬محلول منظم َّ‬ ‫تركيـز ُه ‪،0.2 M‬‬ ‫‪ ،0.3 M‬والملـح ‪ ،CH3NH3Cl‬الـذي‬ ‫ُ‬ ‫‪4‬‬‫علما َّ‬ ‫أن ‪Kb = 4.4 × 10‬‬ ‫أحسب‪ً :‬‬ ‫كتل َة ِ‬ ‫الحمض ‪ HCl‬الالزم إضافتها إلى لتر م َن المحلول‬ ‫علما َّ‬ ‫أن ‪Mr(HCl) = 36.5 g\mol‬‬ ‫لتصبح ‪ً .pH = 10‬‬ ‫ُ‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لعدد‬ ‫‪ .12‬يب ِّي ُن‬ ‫الجدول اآلتي َّ‬ ‫أدرسها‪،‬‬ ‫م َن المحاليل المختلفة المتساوية التراكيز‪ُ .‬‬ ‫أختار منها المحلول الذي تنطبق عليه فقرة م َن‬ ‫ثم‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫الفقرات اآلتية‪:‬‬ ‫المحلول‬ ‫قيمة ‪pH‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪D‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعـة الوحـد ِة‬ ‫‬‫ُ‬ ‫يكون فيها ‪[OH ]=1× 10-5 M‬‬ ‫أ قاعدة‬ ‫ب المحلول الذي الذي ُ‬ ‫يمثل الملح ‪KBr‬‬ ‫ِ‬ ‫تركيزه ‪1 M‬‬ ‫جـ محلول حمض ‪HNO3‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيز ]‪ [H3O+‬فيه ُّ‬ ‫أقل ما يمكن‪.‬‬ ‫د محلول قاعدي‬ ‫ُ‬ ‫مع الماء‪.‬‬ ‫هـ محلول أيوناته ال تتفاعل َ‬ ‫ُ‬ ‫تتعلق ببعض‬ ‫الجدول اآلتي على معلومات‬ ‫‪ .13‬يحتوي‬ ‫ُ‬ ‫أدرس هذه المعلومات‪،‬‬ ‫الحموض والقواعد الضعيفة‪ُ .‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة التي تليها‪:‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫َّ‬ ‫المحلول معلومات متعلِّقة بالمحلول تركيز المحلول‬ ‫‪[OH-]=1× 10-12 M‬‬ ‫‪0.2 M‬‬ ‫‪[HCOO ] = 2 × 10 M HCOOH‬‬ ‫‪0.03 M‬‬ ‫‪HNO2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪HClO‬‬ ‫‪Ka = 3.5 × 10-8‬‬ ‫‪0.1 M‬‬ ‫‪N2H4‬‬ ‫‪Kb= 1.7 × 10-6‬‬ ‫‪0.1 M‬‬ ‫‪C 5H 5N‬‬ ‫‪pH = 9‬‬ ‫‪0.05 M‬‬ ‫‪C2H5NH2‬‬ ‫‪[OH-] = 3 × 10-3 M‬‬ ‫‪0.03 M‬‬ ‫أ‬ ‫تركيز ]‪ [H3O+‬في محلول ‪.HClO‬‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫أي المحلولين يحتوي على تركيز أعلى من‬ ‫ب ُأ َحدِّ ُد َّ‬ ‫]‪ :[OH-‬محلول ‪ HClO‬أم محلول ‪.HNO2‬‬ ‫أي الملحين أكثر قدرة على الت ََّم ُّيه‪KNO2 :‬‬ ‫جـ ُأ َحدِّ ُد َّ‬ ‫أم ‪HCOOK‬‬ ‫ِ‬ ‫د ُأ َق ِّر ُر أ ُّيها أقوى‪ :‬الحمض المرافق للقاعدة ‪C5H5N‬‬ ‫ِ‬ ‫أم الحمض المرافق للقاعدة ‪.C2H5NH2‬‬ ‫أي المحلولين يحتوي على تركيز أعلى من‬ ‫هـ ُأ َحدِّ ُد َّ‬ ‫]‪ :[H3O+‬محلول ‪ C5H5N‬أم محلول ‪.C2H5NH2‬‬ ‫أي المحلولين له أعلى َر ْقم هيدروجيني‬ ‫و ُأ َحدِّ ُد َّ‬ ‫)‪ :(pH‬محلول ‪ N2H5Cl‬أم ‪.C2H5NH3Cl‬‬ ‫ز‬ ‫الر ْق َم الهيدروجيني لمحلول ‪HCOOH‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب َّ‬ ‫عند إضافة ‪ 0.01 mol‬م َن الملح ‪ HCOONa‬إلى‬ ‫لتر م َن المحلول‪.‬‬ ‫‪ .14‬أحسب ‪ pH‬لمحلول يتكو ُن من ِ‬ ‫الحمض ‪ HNO2‬ومحلول‬ ‫َّ َ‬ ‫ُ‬ ‫نفسه ‪. Ka = 4.5 × 10-4‬‬ ‫الملح ‪ ،KNO2‬لهما‬ ‫ُ‬ ‫التركيز ُ‬ ‫ُ‬ ‫يحدث لقيمة ‪ pH‬في الحاالت اآلتية (تقل‪،‬‬ ‫أتوقع ما‬ ‫‪.15‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫(أهمل التغ ُّير في الحجم)‬ ‫تزداد‪ ،‬تبقى ثابتة)‪:‬‬ ‫أ إضافة كم ّية قليلة من ب ّلورات الملح ‪NaHCO3‬‬ ‫ِ‬ ‫إلى ‪ 500 mL‬من محلول الحمض ‪.H2CO3‬‬ ‫ب إضافة كم ّية قليلة من ب ّلورات الملح ‪N2H5NO3‬‬ ‫إلى ‪ 500 mL‬من محلول القاعدة ‪.N2H4‬‬ ‫جـ إضافة كم ّية قليلة من ب ّلورات الملح ‪ LiCl‬إلى‬ ‫ِ‬ ‫‪ 500 mL‬من محلول الحمض ‪.HCl‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيز‬ ‫الجدول اآلتي على عدد م َن المحاليل‬ ‫‪ .16‬يحتوي‬ ‫ُ‬ ‫ٍّ‬ ‫أدرس‬ ‫كل منها ‪1M‬وبعض المعلومات المتعلقة بها‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫المعلومات‪َّ ،‬‬ ‫المحلول‬ ‫معلومات تتعلَّق بالمحلول‬ ‫الحمض ‪HC‬‬ ‫ِ‬ ‫‪[H3O ] = 8 × 10 M‬‬ ‫الحمض ‪HD‬‬ ‫ِ‬ ‫‪Ka = 4.9 × 10‬‬ ‫القاعدة ‪B‬‬ ‫‪Kb = 1 × 10-6‬‬ ‫الملح ‪KX‬‬ ‫‪pH = 9‬‬ ‫الملح ‪KZ‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫‪[OH ] = 1 × 10 M‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-‬‬ ‫أ أيهما أضعف الحمض ‪ HX‬أم الحمض ‪HZ‬؟‬ ‫ب أكتب معادلة لتفاعل محلول ِ‬ ‫الحمض ‪HD‬واأليون‬ ‫ُ‬ ‫‪ C‬ثم‪:‬‬‫ُأ َحدِّ ُد الزوجين المترافقين في المحلول‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫االتزان في التفاعل‪.‬‬ ‫يرج ُحها‬ ‫أتوقع الجهة التي ِّ‬ ‫ُ‬ ‫جـ‬ ‫استنتج القاعدة المرافقة األضعف‪ D- :‬أم ‪.C-‬‬ ‫ُ‬ ‫د‬ ‫مكون م َن‬ ‫تركيز ‪ H3O+‬في محلول‬ ‫أحسب‬ ‫َ‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫تركيزها ‪ ،1M‬والملح ‪،BHCl‬‬ ‫القاعدة ‪ ،B‬التي‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه ‪.0.5 M‬‬ ‫الذي‬ ‫ُ‬ ‫‪71‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعـة الوحـد ِة‬ ‫أختار اإلجابة الصحيحة ِّ‬ ‫لكل فقرة في ما يأتي‪:‬‬ ‫‪.17‬‬ ‫ُ‬ ‫تركيز األيونات الناتجة عن تأين ِ‬ ‫ُ‬ ‫أحد المحاليل‬ ‫يكون‬ ‫‪.1‬‬ ‫ُ‬ ‫ُّ‬ ‫اآلتية في الماء عند الظروف ِ‬ ‫نفسها أعلى ما يمكن‪:‬‬ ‫أ ) ‪NH3‬‬ ‫ب ) ‪NaOH‬‬ ‫حـ ) ‪HCOOH‬‬ ‫د ) ‪HClO‬‬ ‫‪ . 2‬العبارة الصحيحة‪ ،‬في المعادلة‬ ‫)‪ ،(HA + H2O H3O+ + A-‬هي‪:‬‬ ‫) يتأين ِ‬ ‫الحمض ‪ُ HA‬ك ِّل ًّيا‪.‬‬ ‫أ‬ ‫َّ ُ‬ ‫ب) ِ‬ ‫مض ‪ HA‬يختفي م َن المحلول‪.‬‬ ‫الح ُ‬ ‫حـ ِ‬ ‫مض ‪ HA‬ضعيف‪.‬‬ ‫الح ُ‬ ‫)‬ ‫د ) ال يوجد أزواج مترافقة في المعادلة‪.‬‬ ‫أ‬ ‫) ‪NO3-‬‬ ‫ب ) ‪OCl-‬‬ ‫حـ )‬ ‫‪-‬‬ ‫‪F‬‬ ‫أ ) ‪HCl‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪CN‬‬ ‫حـ ) ‪ HCOOH‬د ) ‪NaOH‬‬ ‫‪ . 5‬أحدُ األيونات اآلتية ال ُي َعدُّ أمفوتير ًّيا ‪:‬‬ ‫أ‬ ‫) ‪H2PO4-‬‬ ‫ب ) ‪HS-‬‬ ‫حـ ) ‪ HCO3-‬د ) ‪HCOO-‬‬ ‫ُنتج أيون الهيدروكسيد‬ ‫‪ . 6‬الما َّد ُة التي تتأين في الماء وت ُ‬ ‫)‪ ،(OH-‬هي ‪:‬‬ ‫أ ) ِحمض أرهينيوس ب ) قاعدة لويس‬ ‫حـ ) قاعدة أرهينيوس د ) قاعدة برونستد‪-‬لوري‬ ‫َ‬ ‫استقبال زوج م َن اإللكترونات‬ ‫‪ . 7‬الما َّد ُة التي تستطيع‬ ‫غير رابط من ما َّدة أخرى‪ ،‬هي ‪:‬‬ ‫أ ) ‪F‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ب ) ‪Cu‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫حـ ) ‪BF4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫د )‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪CO3‬‬ ‫‪ . 8‬إذا كان ‪ [H3O+] = 2 × 10-2 M‬في محلول ما‪َّ ،‬‬ ‫فإن‬ ‫]‪ [OH-‬هو‪:‬‬ ‫أ ) ‪1×10-2 M‬‬ ‫ ب ) ‪2 × 10-12 M‬‬ ‫ د ) ‪5 × 10-13 M‬‬ ‫حـ ) ‪1×10-10 M‬‬ ‫‪72‬‬ ‫ِ‬ ‫ب ) عد ُد موالت ‪ H3O+‬أقل فيه من عدد موالت ‪OH-‬‬ ‫حـ ) عد ُد موالت ‪ H3O+‬تساوي فيه عد َد موالت ‪ HBr‬المذابة‬ ‫‬‫‬‫د ) عد ُد موالت ‪ Br‬تساوي فيه عد َد موالت ‪OH‬‬ ‫المحلول الذي له ُّ‬ ‫ُ‬ ‫أقل قيمة ‪ pH‬من المحاليل اآلتية‬ ‫‪.11‬‬ ‫المتساوية في التركيز‪ ،‬هو‪:‬‬ ‫أ)‪ KNO3‬ب) ‪ NaOH‬حـ ) ‪ HNO2‬د) ‪HNO3‬‬ ‫ُ‬ ‫المحلول الذي لم يتمكَّن مفهو ُم أرهينيوس من‬ ‫‪.4‬‬ ‫تفسير سلوكه‪ ،‬هو ‪:‬‬ ‫ب ) ‪NaCN‬‬ ‫أ ) عد ُد موالت ‪ H3O+‬تساوي فيه عد َد موالت‪OH-‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫المحاليل اآلتية التي‬ ‫المحلول الذي له أعلى ‪ pH‬في‬ ‫‪.10‬‬ ‫التركيز نفسه‪ ،‬هو‪:‬‬ ‫لها‬ ‫ُ‬ ‫أ ) ‪ NH Cl‬ب ) ‪ HBr‬حـ ) ‪ NaCl‬د ) ‪NH3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪ . 3‬القاعدة المرافقة األضعف في ما يأتي‪ ،‬هي‪:‬‬ ‫د )‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫‪.9‬‬ ‫محلول حمض ‪:HBr‬‬ ‫المحلول الذي له ُّ‬ ‫ُ‬ ‫أقل تركيز ‪ H3O+‬م َن المحاليل اآلتية‬ ‫‪.12‬‬ ‫المتساوية التركيز‪ ،‬هو‪:‬‬ ‫أ)‪ HCl‬ب) ‪ N2H5Br‬حـ ) ‪KNO2‬‬ ‫د) ‪NH4Cl‬‬ ‫تــرتيب المحـاليــل المائ ّيــة للمركَّبـات اآلتيــة‬ ‫‪.13‬‬ ‫ُ‬ ‫)‪ (LiOH, N2H5Cl ، KNO2,NaCl‬المتسـاوية في التركيز‬ ‫ـب َر ْق ِمهـا الهيدروجينـي ‪ ،pH‬هـو‪:‬‬ ‫َح َس َ‬ ‫أ ) ‪KNO2 > N2H5Cl > NaCl > LiOH‬‬ ‫ب) ‪LiOH > KNO2 > N2H5Cl > NaCl‬‬ ‫جـ) ‪N2H5Cl > NaCl > KNO2 > LiOH‬‬ ‫د ) ‪LiOH > KNO2 > NaCl > N2H5Cl‬‬ ‫ُ‬ ‫المكون‬ ‫األيون المشترك ‪ N2H5+‬م َن المحلول‬ ‫‪.14‬ينتج‬ ‫ّ‬ ‫من‪:‬‬ ‫أ ) ‪N2H4 /HNO3‬‬ ‫جـ ) ‪N2H4 /H2O‬‬ ‫ب) ‪N2H5Br/ HBr‬‬ ‫د) ‪N2H5NO3/ N2H4‬‬ ‫ُ‬ ‫الوحدة‬ ‫‪2‬‬ ‫الكيمياء الكهربائية‬ ‫‪Electrochemistry‬‬ ‫أتأم ُل الصورة‬ ‫َّ‬ ‫مكونًا من فوق كلورات األمونيوم ‪ NH4ClO4‬ومسحوق األلمنيوم‬ ‫طورت وكالة ناسا الفضائ ّية وقو ًدا ُصل ًبا َّ‬ ‫َّ‬ ‫‪Al‬؛ إذ تعمل فوق الكلورات على أكسدة األلمنيوم فينتج أكسيد األلمنيوم ‪ Al2O3‬وكلوريد األلمنيوم ‪AlCl3‬‬ ‫وبخار الماء ‪ H2O‬وغاز النيتروجين ‪ ،N2‬ويصل التفاعل إلى درجة حرارة ‪ ،2760 °C‬فتتمدَّ د الغازات بسرعة؛‬ ‫ِ‬ ‫نصة اإلطالق بفضل تفاعالت التأكسد واالختزال‪ .‬فما المقصود‬ ‫مما يؤ ّدي إلى دفع الصاروخ وانطالقه من م ّ‬ ‫ّ‬ ‫بتفاعالت التأكسد واالختزال؟ وما التطبيقات العمل ّية المرتبطة بها؟‬ ‫‪73‬‬ ‫الفكرةُ العا ّمة‪:‬‬ ‫ومهمة‬ ‫تفاعالت التأكسد واالختزال شائعة في الطبيعية‪،‬‬ ‫تعدُّ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫وتتضمن انتقال اإللكترونات من المادة التي‬ ‫في الصناعة‪،‬‬ ‫َّ‬ ‫تتأكسد إلى المادة التي تُختزل‪ ،‬وما ُيصاحبها من إنتاج طاقة‬ ‫كهربائية أو استهالكها‪.‬‬ ‫الدرس األول‪ :‬التأكسد واالختزال‬ ‫ُ‬ ‫الفكر ُة الرئيسة‪ :‬تفاعال التأكسد واالختزال متالزمان؛ إذ ت َُحدَّ ُد‬ ‫الما َّد ُة التي تأكسدت والما َّد ُة التي اختُزلت من خالل التغ ُّير في‬ ‫أعداد التأكسد‪ ،‬ويمكن موازنة معادالت التأكسد واالختزال‬ ‫بطريقة نصف التفاعل‪.‬‬ ‫الدرس الثاني‪ :‬الخاليا الجلفان ّية‬ ‫ُ‬ ‫تتحو ُل الطاقة الكيميائ ّية إلى طاقة كهربائ ّية‬ ‫الفكر ُة الرئيسة‪:‬‬ ‫َّ‬ ‫في الخل ّية الجلفان ّية من خالل تفاعل تأكسد واختزال تلقائي‬ ‫الحدوث‪ ،‬ويعتمد فرق الجهد الناتج على جهود االختزال‬ ‫المكونة لها‪.‬‬ ‫المعيار ّية لألقطاب‬ ‫ِّ‬ ‫الدرس الثالث‪ :‬خاليا التحليل الكهربائي‬ ‫ُ‬ ‫الفكر ُة الرئيسة‪ :‬تُستخدم الطاقة الكهربائية إلحداث تفاعل‬ ‫تأكسد واختزال غير تلقائي في خاليا التحليل الكهربائي‪.‬‬ ‫‪74‬‬ ‫تجربة استهاللية‬ ‫تفاعل بعض الفل ّزات مع حمض الهيدروكلوريك ‪HCl‬‬ ‫الموا ُّد واألدوات‪ :‬شريط مغنيسيوم طوله ‪ ،5 cm‬حبيبات الخارصين ‪ ،Zn‬حبيبات األلمنيوم ‪،Al‬سلك نحاس ‪ ،Cu‬محلول‬ ‫حمض الهيدروكلوريك ‪ HCl‬تركيزه )‪ ،(1 M‬أنابيب اختبار عدد )‪ ،(4‬حامل أنابيب االختبار‪ ،‬مخبار ُمدَ َّرج‪ ،‬ورق صنفرة‪.‬‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫والنظارات الواقي َة والقفازات‪ .‬أتعامل مع الحمض بحذر‪.‬‬ ‫المختبر‬ ‫معطف‬ ‫إرشادات السالمة العا ّمة في المختبر‪ .‬أرتدي‬ ‫أتب ُع‬ ‫َ‬ ‫‪ُ 1‬أحضر ‪ 4‬أنابيب اختبار نظيفة وجافة وأر ِّق ُمها من )‪(1-4‬‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد الفلزات التي تفاعلت مع حمض الهيدروكلوريك‬ ‫المدَ َّرج ‪ 10 mL‬من‬ ‫‪ 2‬أقيس‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أضع باستخدام المخبار ُ‬ ‫ب سرعة تفاعلها مع الحمض‪.‬‬ ‫ِّب ّ‬ ‫الفلزات َح َس َ‬ ‫‪ُ -2‬أ َرت ُ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫وأضعها على حامل األنابيب‪.‬‬ ‫حمض الهيدروكلوريك ‪ HCl‬في كل أنبوب‪.‬‬ ‫ف شريط المغنيسيوم جيدً ا باستخدام ورق‬ ‫‪ُ 3‬أالحظ‪ُ .‬أ َن ِّظ ُ‬ ‫الصنفرة‪ ،‬ثم أضعه في أنبوب االختبار رقم )‪(1‬‬ ‫وأرجه‬ ‫ُّ‬ ‫بلطف‪ .‬هل حدث تفاعل؟ ما الدليل على حدوثه؟‬ ‫ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي في جدول البيانات‪.‬‬ ‫‪.HCl‬‬ ‫للفلزات التي تفاعلت‬ ‫‪-3‬‬ ‫أكتب معادالت كيميائ ّية موزونة ّ‬ ‫ُ‬ ‫مع الحمض‪.‬‬ ‫فلز في التفاعالت‬ ‫‪ُ -4‬أ َحدِّ ُد التغ ُّي َر الذي طرأ على شحنة كل ّ‬ ‫السابقة‪ .‬ما نوع التفاعل؟‬ ‫‪ُ 4‬أ َج ِّرب‪ُ .‬أك َِّر ُر الخطوات السابقة باستخدام حبيبات‬ ‫الخارصين وحبيبات األلمنيوم وسلك النحاس‪ .‬هل‬ ‫حدث تفاعل؟ هل تختلف سرعة التفاعل باختالف نوع‬ ‫الفلز المستخدم؟ ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي في جدول البيانات‪.‬‬ ‫الفلزات‬ ‫‪ُ 5‬أ َن ِّظ ُم البيانات‪ُ .‬أ َس ِّج ُل مالحظاتي حول تفاعل ّ‬ ‫المستخدمة مع حمض ‪ HCl‬في الجدول اآلتي‪:‬‬ ‫جدول البيانات‪:‬‬ ‫الفلزّ‬ ‫حدوث تفاعل‬ ‫نعم‪ ،‬ال‬ ‫تصاعد غاز ‪H2‬‬ ‫نعم‪ ،‬ال‬ ‫رسعة التفاعل‬ ‫أرسع‪ ،‬أقل رسعة‪ ،‬مل يتفاعل‬ ‫‪Mg‬‬ ‫‪75‬‬ ‫الدرس‬ ‫ُ‬ ‫‪1‬‬ ‫التأكسد واالختزال‬ ‫‪Oxidation and Reduction‬‬ ‫مفهوم الـتأكسد واالختزال ‪Oxidation and Reduction Concept‬‬ ‫ُ‬ ‫الفكرة الرئيسة‪:‬‬ ‫تفاعلا التأكسـد واالختـزال متالزمـان؛‬ ‫ُحـدَّ ُد المـا َّد ُة التـي تأكسـدت والما َّد ُة‬ ‫إذ ت َ‬ ‫التـي اختُزلـت مـن خلال التغ ُّير فـي أعداد‬ ‫التأكسـد‪ ،‬ويمكن موازنة معادالت التأكسـد‬ ‫واالختـزال بطريقـة نصـف التفاعل‪.‬‬ ‫نتاجاتُ التعلُّمِ‪:‬‬ ‫وضـح مفاهيـم الــتأكسد واالختزال‪،‬‬ ‫ ُأ ّ‬‫وعـدد التأكسـد‪ ،‬والعامـل المؤكسـد‪،‬‬ ‫والعامـل المختـزل‪.‬‬ ‫‪ُ -‬أحدّ د عدد التأكسد لذرات العناصر في‬ ‫المواد المختلفة‪.‬‬ ‫ ُأوازن معـادالت التأكسـد واالختـزال‬‫بطريقـة نصـف التفاعـل‪.‬‬ ‫املفاهيم واملصطلحات‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫)‪2Fe2O3(s) + 3C(s) → 3CO2(g) + 4Fe(s‬‬ ‫الكيمياء الكهربائية ‪Electrochemistry‬‬ ‫التأكسد‬ ‫‪Oxidation‬‬ ‫االختزال‬ ‫‪Reduction‬‬ ‫تفاعل التأكسد واالختزال ‪Redox Reaction‬‬ ‫نصف التفاعل‬ ‫عدد التأكسد‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫العامل المختزل‬ ‫‪Half Reaction‬‬ ‫‪Oxidation Number‬‬ ‫‪Oxidising Agent‬‬ ‫‪Reducing Agent‬‬ ‫التأكسد واالختزال الذاتي‬ ‫‪Autoxidation-Reduction Reaction‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(1‬الحديد الناتج عن عملية االختزال‪.‬‬ ‫‪76‬‬ ‫تهتم الكيمياء الكهربائية ‪ Electrochemistry‬كأحد فروع الكيمياء بدراسة‬ ‫التحوالت بين الطاقة الكيميائية والكهربائية الناتجة عن تفاعالت التأكسد‬ ‫واالختزال والتطبيقات العملية المرتبطة بها‪.‬‬ ‫المهمة‬ ‫وتعدُّ تفاعالت التأكسد واالختزال من التفاعالت الكيميائية‬ ‫ّ‬ ‫الضوئي والتنفس وتحرير‬ ‫التي تحدث في بعض العمليات الحيوية‪ ،‬كالبناء َّ‬ ‫الطاقة من الغذاء الالزم ألداء الكائن الحي أنشطته المختلفة‪ .‬وتحصل‬ ‫وسائل النقل على الطاقة الالزمة لتسييرها بحرق الوقود عن طريق تفاعالت‬ ‫أيضا‪ ،‬وينتج صدأ الحديد عن تفاعالت تأكسد واختزال‬ ‫تأكسد واختزال ً‬ ‫تعرض الحديد للهواء الجوي الرطب‪ .‬فما المقصود بالتأكسد‬ ‫تحدث عند ّ‬ ‫واالختزال؟ وكيف تُحدَّ د الماد ُة التي تأكسدت والمادة التي اختزلت في‬ ‫معادالت التأكسد واالختزال بطريقة نصف التفاعل؟‬ ‫التفاعل؟ وكيف تُوازن‬ ‫ُ‬ ‫تعر ُف ُه في هذا الدرس‪.‬‬ ‫هذا ما سيجري ُّ‬ ‫استخدم الكيميائيون القدامى مصطلح التأكسد لوصف تفاعل المادة‬ ‫مع األكسجين‪ ،‬ومصطلح االختزال لوصف نزع األكسجين من المادة‪ ،‬كما‬ ‫يوضح التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫ِّ‬ ‫ُ‬ ‫االختزال فقد حدث عند نزع‬ ‫فالكربون تأكسد ألنه ارتبط باألكسجين‪ ،‬أ ّما‬ ‫األكسجين من ُأكسيد الحديد ‪ .III‬انظر الشكل )‪ ،(1‬الذي يب ِّي ُن الحديد الناتج‬ ‫عن عملية االختزال‪.‬‬ ‫ٍ‬ ‫تفاعالت أخرى‬ ‫تطو َر مفهوم التأكسد واالختزال ليشمل‬ ‫ومع مرور الوقت‪ُّ ،‬‬ ‫تتضمن التفاعل مع األكسجين‪ ،‬ف ُع ّرف التأكسد ‪ Oxidation‬بأنه َف ْقدُ المادة‬ ‫ال‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫كسب‬ ‫االختزال ‪ Reduction‬فهو‬ ‫لإللكترونات خالل التفاعل الكيميائي‪ ،‬أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫المادة لإللكترونات خالل التفاعل الكيميائي‪َ .‬و ُت َعدُّ عمليتا التأكسد واالختزال‬ ‫ُ‬ ‫التفاعل الذي تحدث‬ ‫ويسمى‬ ‫متالزمتين تحدث إحداهما مع حدوث األخرى‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫َ‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال ‪.Redox Reaction‬‬ ‫فيه عمليتا التأكسد واالختزال م ًعا‬ ‫ً‬ ‫فمثل‪ ،‬يتفاعل الكالسيوم مع غاز الكلور حسب المعادلة‪:‬‬ ‫)‪Ca(s) + Cl2(g) → CaCl2(s‬‬ ‫كل من الكالسيوم والكلور في المواد المتفاعلة مت ِ‬ ‫َعادال الشحنة‪َّ ،‬‬ ‫أن ًّ‬ ‫يالحظ َّ‬ ‫وأن‬ ‫ُ‬ ‫تكون من اتحاد أيون الكالسيوم‬ ‫َّب أيوني ُّ‬ ‫َّب كلوريد الكالسيوم الناتج ‪ CaCl2‬مرك ٌ‬ ‫مرك َ‬ ‫‪+2‬‬ ‫‬‫ذرة‬ ‫الموجب ‪ Ca‬وأيوني الكلوريد السالبين ‪ ،2Cl‬ال ّل َذ ْين َّ‬ ‫تكونا نتيجة تأكسد ّ‬ ‫الكالسيوم بفقد إلكترونين واختزال ذرتي الكلور في جزيء الكلور ‪ Cl2‬بحيث‬ ‫تكسب ُّ‬ ‫ذرة منه إلكترونًا واحدً ا‪ .‬ولتوضيح ذلك‪ ،‬يمكن كتابة معادلة التفاعل‬ ‫كل ّ‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫الذرات أو األيونات التي‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد ّ‬ ‫تأكسدت أو اختُزلت في التفاعالت‬ ‫اآلتية‪:‬‬ ‫يوضح نصف التفاعل ‪ Half Reaction‬فقدَ‬ ‫السابقة على شكل نصفي تفاعل؛ حيث ِّ‬ ‫اإللكترونات خالل عمل ّية التأكسد‪ ،‬أو اكتسابها خالل عمل ّية االختزال كما يأتي‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫‪Ca(s) → Ca + 2e‬‬ ‫نصف تفاعل‪ /‬تأكسد‪:‬‬ ‫‬‫‬‫‪Cl2(g) + 2e → 2Cl‬‬ ‫نصف تفاعل‪ /‬اختزال‪:‬‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫أن عدد اإللكترونـات المفقودة خـالل عمل ّيـة التأكسـد يساوي عدد‬ ‫اإللكترونات المكتسبة خالل عمل ّية االختزال‪.‬‬ ‫)‪2KI(aq) + Br2(l) → 2KBr(aq) + I2(aq‬‬ ‫)‪C(s) + O2(g) → CO2(g‬‬ ‫ونصف‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫أكتب‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫‪ُ -2‬‬ ‫تفاعل االختزال للتفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪2H (aq) + Zn(s) → Zn (aq) + H2(g‬‬ ‫المثال ‪1‬‬ ‫يتفاعل الحديد مع محلول كبريتات النحاس ‪ II‬حسب المعادلة‪:‬‬ ‫)‪Fe(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + FeSO4(aq‬‬ ‫أنصاف تفاعالت التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫وأكتب‬ ‫ذرة العنصر التي تأكسدت واأليون الذي اختُزل في التفاعل‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ُأ َحدِّ ُد ّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أكتب معادلة أيون ّية تم ِّث ُل التفاعل‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ SO4‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪→ Cu(s) + Fe‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ SO4‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Fe(s) + Cu‬‬ ‫ٌ‬ ‫أالحظ من المعادلة َّ‬ ‫أن أيون الكبريتات ‪SO4‬‬ ‫أي تغ ُّير خالل التفاعل؛ لذلك يمكن‬ ‫متفرج لم يطرأ عليه ُّ‬ ‫أيون ِّ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫حذفه من طرفي المعادلة فتصبح‪Fe(s) + Cu (aq) → Cu(s) + Fe (aq) :‬‬ ‫ذرات الحديد المتعادلة فإنها تأكسدت بفقد إلكترونين متحولة أليونات الحديد الموجبة ‪ Fe2+‬حسب المعادلة‪:‬‬ ‫أ ّما ّ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫‪Fe(s) → Fe (aq) + 2e‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫لذرات النحاس المتعادلة‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫وأ ّما أيونات النحاس ‪ Cu2+‬فقد اختُزلت بكسب إلكترونين‬ ‫ِّ‬ ‫متحو َل ًة ّ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫)‪Cu (aq) + 2e → Cu(s‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪77‬‬ ‫عدد التأكسد ‪Oxidation Number‬‬ ‫ال تقتصر تفاعالت التأكسد واالختزال على تكوين مركَّبات أيون ّية فقط‪ ،‬بل‬ ‫َ‬ ‫بروابط تساهم ّية؛ إذ‬ ‫ات عناصرها‬ ‫ذر ُ‬ ‫تتضمن ً‬ ‫أيضا تكوين مركَّبات جزيئ َّية ترتبط ّ‬ ‫َّ‬ ‫ٍ‬ ‫ٍ‬ ‫وكسب لإللكترونات بشكل كلي‪.‬‬ ‫ال تحدث فيها عمل ّية فقد‬ ‫ً‬ ‫فمثل‪ ،‬يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز الكلور لتكوين غاز كلوريد الهيدروجين‬ ‫حسب المعادلة‪:‬‬ ‫‪δ+‬‬ ‫‪δ-‬‬ ‫‪δ-‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫‪δ+‬‬ ‫‪H‬‬ ‫الشكل )‪ :(2‬الرابطة التساهم َّية القطب َّية في‬ ‫جزئ ‪.H-Cl‬‬ ‫)‪H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g‬‬ ‫ذرتي الهيدروجين رابط ٌة تساهم َّية غير قطب َّية‪ ،‬وكذلك الرابطة بين‬ ‫الرابطة بين َّ‬ ‫ذرتي الكلور‪ ،‬أ ّما بالنسبة إلى كلوريد الهيدروجين َّ‬ ‫ذرتي الكلور‬ ‫فإن الرابطة بين َّ‬ ‫َّ‬ ‫َّ‬ ‫وألن السالب َّية الكهربائ َّية للكلور أعلى من‬ ‫والهيدروجين رابط ٌة تساهم َّية قطب َّية‪،‬‬ ‫ِ‬ ‫ذرة‬ ‫الذرتين ُم ً‬ ‫الهيدروجين يكون ُ‬ ‫زاحا باتجاه ّ‬ ‫زوج اإللكترونات الرابطة بين َّ‬ ‫ذرة الهيدروجين شحن ٌة جزئ َّية‬ ‫الكلور دون أن يحدث له انتقال ُك ِّلي‪ ،‬فتظهر على ّ‬ ‫يوضح الشكل )‪.(2‬‬ ‫ذرة الكلور شحن ٌة جزئ َّية سالبة‪ ،‬كما ِّ‬ ‫موجبة‪ ،‬ويظهر على ّ‬ ‫ِ‬ ‫َّ‬ ‫التفاعالت التي ال يحدث‬ ‫وألن التعريف السابق للتأكسد واالختزال لم يشمل‬ ‫ٌ‬ ‫الذرات‪ ،‬فقد وضع العلما ُء مفهو ًما جديدً ا يمكن‬ ‫فيها‬ ‫انتقال ُك ِّلي لإللكترونات بين ّ‬ ‫تفسير جميع تفاعالت التأكسد واالختزال‪ ،‬وهو عدد التأكسد‪.‬‬ ‫من خالله‬ ‫ُ‬ ‫الذرة في‬ ‫يعر ُ‬ ‫ف عد ُد التأكسد ‪ Oxidation Number‬بأنه الشحنة الفعل َّية أليون ّ‬ ‫َّ‬ ‫ف بأنه الشحنة التي يفترض أن‬ ‫فيعر ُ‬ ‫المركَّبات األيون َّية‪ ،‬أ ّما في المركَّبات الجزيئ َّية َّ‬ ‫إلكترونات‬ ‫ذرة أخرى فيما لو انتقلت‬ ‫الذرة‬ ‫ُ‬ ‫ِّ‬ ‫المكونة للرابطة التساهم َّية مع ّ‬ ‫تكتسبها ّ‬ ‫الذرة التي لها أعلى سالب َّية كهربائ َّية‪ .‬ففي جزيء ‪ ،H-Cl‬لو‬ ‫الرابطة ُك ِّل ًّيا إلى ّ‬ ‫افترضنا َّ‬ ‫ذرة الكلور يكون عد َد تأكسد‬ ‫أن االنتقال ال ُك ِّل َّي إللكترونات الرابطة إلى ّ‬ ‫الهيدروجين )‪ (+1‬وعدد تأكسد الكلور )‪.(-1‬‬ ‫قواعد أساسية لحساب أعداد التأكسد‬ ‫‪Basic Rules to Assign Oxidation Numbers‬‬ ‫لذرات العناصر المختلفة والتغ ُّيرات التي تحصل لها في‬ ‫ولمعرفة أعداد التأكسد ّ‬ ‫يتضمنُها‬ ‫تفاعالت التأكسد واالختزال ُوضعت مجموعة من القواعد لحسابها‪،‬‬ ‫َّ‬ ‫الجدول )‪ :(1‬قواعد حساب أعداد التأكسد‪ .‬الجدول )‪ (1‬اآلتي‪:‬‬ ‫الر ْق ُم‬ ‫َّ‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫قواعد أساسية لحساب أعداد التأكسد‬ ‫مثال‬ ‫ِ‬ ‫ذرات‬ ‫ذرة العنصر ُ‬ ‫صفرا‪ ،‬سواء ُوجدَ على شكل ّ‬ ‫الح ِّر يساوي ً‬ ‫عدد تأكسد ّ‬ ‫أو ُجزيئات‪.‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪N2‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪S8‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫الذرة يساوي شحنة هذا األيون‪.‬‬ ‫عدد تأكسد األيون ُأحادي ّ‬ ‫‪78‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫عد ُد التأكسد‬ ‫عدد تأكسد عناصر المجموعة األولى ‪ IA‬وعناصر المجموعة الثانية ‪IIA‬‬ ‫‪3‬‬ ‫وعنصر األلمنيوم في جميع مركَّباتها يساوي‪ +3، +2، +1 :‬على الترتيب‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫عدد تأكسد الهيدروجين في معظم مركَّباته )‪ ،(+1‬ما عدا عندما يرتبط مع‬ ‫الفلز‪ ،‬فيكون حينئذ )‪.(-1‬‬ ‫مكونًا هيدريد ّ‬ ‫ّ‬ ‫الفلزات ِّ‬ ‫‪5‬‬ ‫عدد تأكسد األكسجين في معظم مركَّباته )‪ ،(-2‬ما عدا فوق األكاسيد‪،‬‬ ‫فيكون حينئذ )‪ ،(-1‬وعندما يرتبط مع الفلور يكون موج ًبا‪.‬‬ ‫‪6‬‬ ‫عـدد تأكسـد الفلـور فـي جميـع مركَّباتـه يسـاوي )‪ ،(-1‬وعـدد تأكسـد‬ ‫الهالوجينـات ‪ I ،Br ،Cl‬في معظم مركَّباتها يسـاوي )‪ ،(-1‬أمـا إذا ارتبط‬ ‫أي منهـا مـع األكسـجين أو مـع هالوجيـن سـالبيته الكهربائيـة أعلـى‬ ‫فيكـون عـدد تأكسـده موجبا‪.‬‬ ‫‪ Li‬في ‪Li2O‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪ Ca‬في ‪CaO‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪ Al‬في ‪AlF3‬‬ ‫‪+3‬‬ ‫‪ H‬في ‪HF‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪ H‬في ‪NaH‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪ H‬في ‪BaH2‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪ O‬في ‪H2O‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪ O‬في ‪K2O2‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪ O‬في ‪OF2‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪ F‬في ‪NaF‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪ I‬في ‪Kl‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪ Cl‬في ‪ClF‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪ Br‬في ‪HBrO2‬‬ ‫‪+3‬‬ ‫المكونة للمركَّب‬ ‫ذرات أو أيونات العناصر‬ ‫ِّ‬ ‫مجموع أعداد التأكسد لجميع ّ‬ ‫صفرا‪.‬‬ ‫المتعادل يساوي ً‬ ‫‪7‬‬ ‫الذرات‬ ‫ذرات العناصر‬ ‫ِّ‬ ‫المكونة أليون متعدِّ د ّ‬ ‫مجموع أعداد التأكسد لجميع ّ‬ ‫يساوي شحنة هذا األيون‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫المثال ‪2‬‬ ‫لذرة عنصر الكبريت في المركَّبات أو األيونات اآلتية‪:‬‬ ‫ُأ َحدِّ ُد عدد التأكسد ّ‬ ‫الحل‬ ‫أ)‬ ‫أ ) ‪SO2‬‬ ‫ب) ‪Na2SO4‬‬ ‫‬ ‫جـ)‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HS‬‬ ‫ثم ُأ َحدِّ ُد بنا ًء على‬ ‫لذرة العنصر المطلوب‪ ،‬أكتب الصيغة الكيميائ َّية للمركَّب أو األيون‪َّ ،‬‬ ‫لحساب عدد التأكسد ّ‬ ‫ثم ُأ َ‬ ‫ط ِّب ُق القاعدة رقم ‪ ،7‬أو القاعدة رقم ‪8‬‬ ‫ذرات العناصر المعلومة‪َّ ،‬‬ ‫القواعد الواردة في الجدول أعدا َد تأكسد ّ‬ ‫إذا كانت الصيغة تم ِّث ُل أيونًا‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪SO2‬‬ ‫ذرات األكسجين في المركَّب ‪ ،2‬وعدد تأكسد ِّ‬ ‫ذرة أكسجين يساوي ‪( -2‬حسب القاعدة ‪ ،)5‬وعدد‬ ‫كل ّ‬ ‫عدد ّ‬ ‫ذرات الكبريت في المركَّب ‪ ،1‬والمطلوب حساب عدد تأكسد الكبريت فيه‪( ،‬حسب القاعدة ‪ .)7‬إذن‪ ،‬مجموع‬ ‫ّ‬ ‫صفرا؛ أي َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫ذرات العناصر الداخلة في تكوين المركَّب يساوي ً‬ ‫أعداد التأكسد لجميع ّ‬ ‫صفرا‬ ‫ذرات الكبريت) = ً‬ ‫ذرات األكسجين) ‪( +‬عدد تأكسد الكبريت × عدد ّ‬ ‫(عدد تأكسد األكسجين × عدد ّ‬ ‫‪79‬‬ ‫‪(oxidation no of O × No of atoms of O) + (oxidation no of S × no of atoms of S) = 0‬‬ ‫‪(noxid O × nO atoms) + (noxid S × nS atoms) = 0‬‬ ‫‪(-2 × 2) + (noxid S × 1) = 0‬‬ ‫‪noxid S = +4‬‬ ‫ب)‬ ‫أي َّ‬ ‫أن عدد تأكسد الكبريت = ‪+4‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪Na 2SO 4‬‬ ‫ُأ ِ‬ ‫أن الصيغة ت َُم ِّث ُل ُم َر َّك ًبا ُم ً‬ ‫تعادل‪ .‬وعليه‪ُ ،‬أ َ‬ ‫الح ُظ َّ‬ ‫ط ِّب ُق القاعدة ‪:7‬‬ ‫‪(noxid Na × nNa atoms) + (noxid S × nS atoms) + (noxid O × nO atom) = 0‬‬ ‫‪(+1 × 2) + (noxid S × 1) + (-2 × 4) = 0‬‬ ‫‪noxid S = +6‬‬ ‫جـ)‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪HS‬‬ ‫أن المادة هي أيون شحنته ‪ . -1‬وعليه‪ُ ،‬أ َ‬ ‫يالحظ َّ‬ ‫ط ِّب ُق القاعدة ‪:8‬‬ ‫‪(noxid H × n H atom) + (noxid S × n S atom) = -1‬‬ ‫‪(+1 × 1) + (noxid S × 1) = -1‬‬ ‫‪noxid S = -2‬‬ ‫يالحظ َّ‬ ‫أن لعنصر الكبريت في مركَّباته السابقة أعدا َد تأكسد ‪ -2، +6، +4‬بالترتيب؛ ما يعني أنه قد يكون‬ ‫لذرات العنصر الواحد أكثر من عدد تأكسد في مركَّباته أو أيوناته المختلفة‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫المثال ‪3‬‬ ‫لذرة العنصر الذي تحته ٌّ‬ ‫خط في المركَّبات أو األيونات اآلتية‪:‬‬ ‫ُأ َحدِّ ُد عدد التأكسد ّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أ)‬ ‫أ ) ‪KMnO4‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫ب)‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫جـ)‬ ‫‪+‬‬ ‫‪NH4‬‬ ‫د) ‪CaO2‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪KMnO 4‬‬ ‫‪(noxid K × nK atoms) + (noxid Mn × nMn atoms) + (noxid O × nO atoms) = 0‬‬ ‫‪(+1 × 1) + (noxid Mn × 1) + (-2 × 4) = 0‬‬ ‫‪noxid Mn = +7‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫ب ) ‪Cr 2O 72-‬‬ ‫‪(noxid O × nO atoms) + (noxid Cr × nCr atoms) = -2‬‬ ‫‪(-2 x 7) + (noxid Cr × 2) = -2‬‬ ‫‪noxid Cr = +6‬‬ ‫‪80‬‬ ‫جـ ) ‪NH 4+‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪(noxid H × nH atoms) + (noxid N × nN atoms) = +1‬‬ ‫‪(+1 × 4) + (noxid N × 1) = +1‬‬ ‫‪noxid N = -3‬‬ ‫د )‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪CaO 2‬‬ ‫‪(noxid Ca × nCa atoms) + (noxid O × nO atoms) = 0‬‬ ‫‪(+2 × 1) + (noxid O × 2) = 0‬‬ ‫‪noxid O = -1‬‬ ‫ِ‬ ‫خط في ٍّ‬ ‫لذرة العنصر الذي تحته ٌّ‬ ‫كل م َن المركَّبات‬ ‫أتح َّقق‪ُ .‬أحدِّ ُد عدد التأكسد ّ‬ ‫أو األيونات اآلتية‪:‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪، AlH3 ، FeCl3 ، HClO4 ، H3IO6‬‬ ‫‪3-‬‬ ‫‪P4 ، Cr(OH)3 ، PO4‬‬ ‫التغيُّر في أعداد التأكسد ‪Changes of Oxidation Numbers‬‬ ‫ذرات أو أيونات العناصر التي‬ ‫ُيستفاد من حساب أعداد التأكسد في معرفة ّ‬ ‫تأكسدت أو اختُزلت في تفاعالت التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫َ‬ ‫ً‬ ‫محلول نترات‬ ‫مكونًا‬ ‫فمثل‪ ،‬يتفاعل النحاس مع محلول نترات ّ‬ ‫الفضة ِّ‬ ‫وفق المعادلة األيون َّية اآلتية‪:‬‬ ‫النحاس‪،‬‬ ‫الفضة َ‬ ‫ب ّ‬ ‫وتترس ُ‬ ‫َّ‬ ‫)‪+ 2Ag(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2Ag (aq) + Cu(s) → Cu‬‬ ‫حساب أعداد‬ ‫الذرات أو األيونات التي تأكسدت أو اختُزلت سيجري‬ ‫ُ‬ ‫لمعرفة ّ‬ ‫التأكسد ومالحظة التغ ُّير فيها‪.‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪0‬‬ ‫)‪+ 2Ag(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2Ag (aq) + Cu(s) → Cu‬‬ ‫صمــــم باســتخدام‬ ‫ُأ ّ‬ ‫برنامــج الســكراتش )‪(Scratch‬‬ ‫ــح مفهــوم تَفاعــل‬ ‫ً‬ ‫عرضــا ُي َو ِّض ُ‬ ‫التأكســد واالختــزال وعالقتــه‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫بالتَغـ ّـر يف أعــداد التأكســد وأمثلــة‬ ‫ثــم ُأشــار ُك ُه مع ّلمــي‪/‬‬ ‫عليــه‪َّ ،‬‬ ‫معلمتــي وزمالئــي‪ /‬وزميــايت‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫نقصان عدد التأكسد أليون الفضة ‪ Ag+‬من )‪ ،(0 ← +1‬وزيادة عدد تأكسد‬ ‫أالحظ‬ ‫ذرة النحاس ‪ Cu‬من )‪.(+2 ← 0‬‬ ‫في تفاعالت التأكسد واالختزال ُّ‬ ‫يدل النقص في عدد التأكسد على حدوث‬ ‫عمل َّية اختزال‪ُّ ،‬‬ ‫وتدل الزيادة في عدد التأكسد على حدوث عمل َّية تأكسد؛ أي َّ‬ ‫أن‬ ‫ذرات النحاس ‪ Cu‬فقد تأكسدت‪،‬‬ ‫أيونات ّ‬ ‫الفضة ‪ Ag+‬في التفاعل قد اختُزلت‪ ،‬أ ّما ّ‬ ‫ويمكن توضيح ذلك باستخدام أنصاف تفاعالت التأكسد واالختزال كاآلتي‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫‪Cu(s) → Cu (aq) + 2e‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪ /‬زيادة في عدد التأكسد‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫نصف تفاعل االختزال‪ /‬نقصان في عدد التأكسد‪2Ag (aq) + 2e → 2Ag(s) :‬‬ ‫أي َّ‬ ‫أن تغ ُّي ًرا في أعداد التأكسد يحدث في تفاعالت التأكسد واالختزال؛ فزيادة‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫نقصان أعداد‬ ‫لذرات أو أيونات العناصر التي تتأكسد‪ ،‬أ ّما‬ ‫أعداد التأكسد‬ ‫تحدث ّ‬ ‫ُ‬ ‫يوضح ذلك‪.‬‬ ‫التأكسد‬ ‫لذرات أو أيونات العناصر التي تختزل‪ ،‬والمثال )‪ِّ (4‬‬ ‫فيحدث ّ‬ ‫‪81‬‬ ‫المثال ‪4‬‬ ‫والذرات التي اختُزلت في التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫الذرات التي تأكسدت‬ ‫ّ‬ ‫ُأ َحدِّ ُد ّ‬ ‫)‪SO2(g) + Br2(aq) + 2H2O(l) → 2HBr(aq) + H2SO4(aq‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫الذرات في المواد المتفاعلة والناتجة‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد أعداد التأكسد لجميع ّ‬ ‫‪+1 +6 -2‬‬ ‫‪+1 -1‬‬ ‫‪+1 -2‬‬ ‫‪+4 -2‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد التغ ُّي َر في أعداد التأكسد‪:‬‬ ‫نقصان عدد تأكسد ‪ Br‬من ‪ 0‬إلى ‪ / -1‬اختزال‬ ‫‪+6‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+4‬‬ ‫‪SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4‬‬ ‫زيادة عدد تأكسد ‪ S‬من ‪ +4‬إلى ‪ / +6‬تأكسد‬ ‫ذرة الكبريت ‪ S‬من )‪(+6 ← +4‬؛ أي أنه زاد بمقدار ‪ ،2‬ومن َث َّم َّ‬ ‫فإن الكبريت تأكسد‪،‬‬ ‫ُأالحظ تغ ُّي َر عدد تأكسد ّ‬ ‫قل بمقدار ‪ِّ 1‬‬ ‫وكذلك تغ ُّي َر عدد تأكسد ذرة البروم ‪ Br‬من (صفر ←‪) -1‬؛ أي أنه َّ‬ ‫ذرة بروم‪ ،‬ومن َث َّم َّ‬ ‫فإن‬ ‫لكل ّ‬ ‫البروم اخت ُِزل‪ ،‬كما ُأالحظ عدم تغ ُّي ِر أعداد تأكسد ٍّ‬ ‫كل من ذرات الهيدروجين واألكسجين في التفاعل‪ ،‬ومن َث َّم‬ ‫َّ‬ ‫الذرة التي تأكسدت هي الكبريت في ‪ ،SO2‬والتي اختُزلت هي َذ َّرتا البروم في ‪.Br2‬‬ ‫فإن ّ‬ ‫والذرات التي اختُزلت اعتما ًدا على‬ ‫أتح َّقق‪ُ .‬أ َحدِّ ُد الذرات التي تأكسدت‬ ‫ّ‬ ‫التغ ُّير في أعداد التأكسد في التفاعالت اآلتية‪:‬‬ ‫‪82‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫)‪CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫)‪SiCl4(l) + 2Mg(s) → 2MgCl2(s) + Si(s‬‬ ‫العوامل المؤكسدة والعوامل ال ُمختزلة‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪Oxidizing Agents and Reducing Agents‬‬ ‫ُ‬ ‫العامل المؤكسد ‪ Oxidizing Agent‬بأنه الماد ُة التي‬ ‫ف‬ ‫يعر ُ‬ ‫َّ‬ ‫تُؤكسد ماد ًة أخرى في التفاعل الكيميائي‪ ،‬فيكتسب إلكترونات‬ ‫من المادة التي ُيؤكسدها وتحدث له عمل َّية اختزال‪ .‬وم َن األمثلة‬ ‫على العوامل المؤكسدة ‪.F2 ، K2Cr2O7 ، KMnO4 ، O2‬‬ ‫ُ‬ ‫العامل المختزل ‪ Reducing Agent‬بأنه الماد ُة التي‬ ‫ف‬ ‫ويعر ُ‬ ‫َّ‬ ‫تَختزل ماد ًة أخرى في التفاعل الكيميائي؛ إذ يفقد إلكترونات‬ ‫تكسبها الماد ُة التي َيختز ُلها وتحدث له عمل َّية تأكسد‪ .‬وم َن‬ ‫األمثلة على العوامل المختزلة ‪.CO ، NaBH4 ، LiAlH4‬‬ ‫ومن َث َّم ُّ‬ ‫فكل تفاعل تأكسد يحتاج إلى عامل مؤكسد ليحدث‪،‬‬ ‫ويوضح‬ ‫وكل ُّتفاعل اختزال يحتاج إلى عامل مختزل ليحدث‪.‬‬ ‫ِّ‬ ‫ُ‬ ‫توضح‬ ‫الشكل )‪ (3‬عمل َّيتي التأكسد واالختزال‪ ،‬واألمثلة اآلتية ِّ‬ ‫كيف َّية تحديد العامل المؤكسد والعامل المختزل‪.‬‬ ‫‪X‬‬ ‫‪Y‬‬ ‫اختزال‬ ‫كسب‪e-‬‬ ‫تأكسد‬ ‫فقد ‪e-‬‬ ‫‪X+‬‬ ‫‪Y-‬‬ ‫الـتأكسد‬ ‫فقد إلكترونات‬ ‫زيادة عدد التأكسد‬ ‫‪ X‬عامل مختزل‪.‬‬ ‫االختزال‬ ‫كسب إلكترونات‬ ‫نقصان عدد التأكسد‬ ‫‪ Y‬عامل مؤكسد‬ ‫الشكل )‪ :(3‬عمليتا التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫المثال ‪5‬‬ ‫ُ‬ ‫المهمة؛ حيث يتفاعل األلمنيوم مع أكسيد الحديد ‪ III‬لتكوين‬ ‫تفاعل الثيرمايت أحدَ تفاعالت التأكسد واالختزال‬ ‫ُي َعدُّ‬ ‫ّ‬ ‫أكسيد األلمنيوم والحديد وكمية كبيرة من الطاقة كافية لصهر الحديد الناتج‪ ،‬حسب المعادلة‪:‬‬ ‫‪2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(l) + Al2O3(s) + heat‬‬ ‫َ‬ ‫العامل المؤكسد والعامل المختزل في التفاعل‪.‬‬ ‫ُأ َحدِّ ُد‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫الذرات أو األيونات في التفاعل‪:‬‬ ‫المختزل أبدأ بتحديد أعداد التأكسد لجميع ّ‬ ‫‪ -1‬لتحديد العامل المؤكسد والعامل ُ‬ ‫‪+3 -2‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+3 -2‬‬ ‫)‪2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(l) + Al2O3(s‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد التغ ُّي َر في أعداد التأكسد‪:‬‬ ‫زيادة في عدد تأكسد ‪ Al‬من ‪ 0‬إلى ‪ / +3‬تأكسد‬ ‫‪+3‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+3‬‬ ‫)‪2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(l) + Al2O3(s‬‬ ‫نقصان عدد تأكسد ‪ Fe‬من ‪ +3‬إلى ‪ / 0‬اختزال‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫أن عدد تأكسد ذرات األلمنيوم ‪ Al‬زاد ) ‪(+3 ← 0‬؛ أي أنها تأكسدت‪ ،‬أ ّما عد ُد تأكسد أيونات الحديد‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪83‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫في أكسيد الحديد ‪ Fe2O3‬فقد َّ‬ ‫قل )‪(0 ←+3‬؛ أي أنها اخت ُِزلت‪ ،‬بينما لم يتغ َّير عدد تأكسد األكسجين )‪.(-2‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫المختزل‪:‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫‪ُ -3‬أ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫َّ‬ ‫أيونات‬ ‫واختزلت أيونات الحديد )‪ (Fe3+‬في ‪ Fe2O3‬فهو عامل مختزل‪ ،‬أ ّما‬ ‫ألن ذرات األلمنيوم ‪ Al‬تأكسدت‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫‪3+‬‬ ‫ذرات األلمنيوم وحدثت لها عمل َّية اختزال؛ لذلك ُي َعدُّ أكسيدُ الحديد ‪(Fe2O3)III‬‬ ‫الحديد ) ‪ (Fe‬فأكسدت ّ‬ ‫أن أيونات الحديد )‪ (Fe3+‬فقط هي التي اخت ُِزلت في التفاعل َّ‬ ‫عامل مؤكسدً ا‪ .‬يالحظ أنه رغم َّ‬ ‫ً‬ ‫فإن كامل‬ ‫ً‬ ‫عامل مؤكسدً ا‪ ،‬وهو ما ينطبق على جميع تفاعالت التأكسد واالختزال؛ حيث ُي َعدُّ‬ ‫المركَّب ‪ُ Fe2O3‬ي َعدُّ‬ ‫عامل ُم ً‬ ‫ذراته ً‬ ‫ذراته ً‬ ‫عامل مؤكسدً ا‪.‬‬ ‫ختزل‪ ،‬والمرك ُ‬ ‫المرك ُ‬ ‫َّب الذي تُختزل إحدى ّ‬ ‫َّب الذي تتأكسد إحدى ّ‬ ‫الربطُ مع الحياة‬ ‫القطع الفض ّية للسـواد‬ ‫تتعـر ُض‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫تكـون ما َّدة‬ ‫مـع الزمـن بسـبب ُّ‬ ‫َ‬ ‫كبريتيـد‬ ‫الفضـة ‪ Ag2S‬علـى‬ ‫ّ‬ ‫سـطحها الخارجـي‪ .‬ويمكـ ُن‬ ‫إزالـ ُة هـذه الطبقـة َبوضـع هذه‬ ‫ِ‬ ‫القطـع الفض ّيـة بـورق مـن‬ ‫األلمنيـوم في وعـاء يحتوي على‬ ‫محلـول كربونـات الصوديوم وملح‬ ‫الطعام وتسـخينه‪ ،‬فتتأكسـد ذرات‬ ‫األلمنيـوم وتَخت َِـزل أيونات الفضة‬ ‫حسـب المعادلـة‪:‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪3Ag2S + 2Al → 3Ag + 3S + 2Al‬‬ ‫فتستعيد القطع الفضية لمعانها‬ ‫وبريقها‪.‬‬ ‫المثال ‪6‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫المختزل في التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫ُأ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫)‪PbO(s) + CO(g) → Pb(s) + CO2(g‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫الذرات في التفاعل‪:‬‬ ‫ُأ َحدِّ ُد أعداد التأكسد لجميع ّ‬ ‫‪+4 -2‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+2 -2‬‬ ‫‪+2 -2‬‬ ‫)‪PbO(s) + CO(g) → Pb(s) + CO2(g‬‬ ‫ُأ َحدِّ ُد التغ ُّي َر في أعداد التأكسد‪:‬‬ ‫زيادة في عدد تأكسد ‪ C‬من ‪ +2‬إلى ‪ /+4‬تأكسد‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+4‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫)‪PbO(s) + CO(g) → Pb(s) + CO2(g‬‬ ‫نقصان عدد تأكسد ‪ Pb‬من ‪ +2‬إلى ‪ /0‬اختزال‬ ‫ُ‬ ‫نقصان عدد تأكسد أيون الرصاص من ( ‪ +2‬في ‪ ← PbO‬صفر في ‪) Pb‬؛‬ ‫أالحظ‬ ‫أي أنه اختُزل‪ ،‬وزياد ُة عدد تأكسد ذرة الكربون من ( ‪ +2‬في ‪ +4 ← CO‬في ‪) CO2‬؛‬ ‫فإن ‪ٌ CO‬‬ ‫أي أنها تأكسدت‪ ،‬أ ّما عد ُد تأكسد األكسجين فلم يتغ َّير‪ ،‬ومن َث َّم َّ‬ ‫عامل‬ ‫ٌ‬ ‫ُمختزل ألنه اختزل الرصاص في ‪ ،PbO‬و ‪PbO‬‬ ‫عامل مؤكسد ألنه أكسد‬ ‫الكربون في ‪.CO‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫التحوالت اآلتية إلى عامل مؤكسد أم عامل ُمختزل؟‬ ‫‪ -1‬هل يحتاج حدوث‬ ‫ُّ‬ ‫ُأ َف ِّس ُر إجابتي‪.‬‬ ‫أ)‬ ‫‪-‬‬ ‫‪I2 → 2I‬‬ ‫ب)‬ ‫‪4+‬‬ ‫‪→ Sn‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫جـ) ‪→ MnO2‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫المختزل في التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫)‪H2(g) + CuO(s) → Cu(s) + H2O(l‬‬ ‫‪84‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Mn‬‬ ‫التأكسد واالختزال الذاتي ‪Autoxidation-Reduction Reaction‬‬ ‫تتضم ُن تفاعالت التأكسد واالختزال وجو َد عامل مؤكسد وعامل ُمختزل‪ ،‬ولكن ُوجد‬ ‫َّ‬ ‫نفسها تسلك كعامل مؤكسد وكعامل ُمختزل في التفاعل‬ ‫في بعض التفاعالت أ َّن المادة َ‬ ‫ويسمى تفاعل تأكسد واختزال ذاتي ‪.Autoxidation-Reduction Reaction‬‬ ‫نفسه‪ّ ،‬‬ ‫ً‬ ‫فمثل‪ ،‬يتح َّل ُل فوق أكسيد الهيدروجين ‪ H2O2‬حسب المعادلة‪:‬‬ ‫)‪2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g‬‬ ‫الذرات في التفاعل كاآلتي‪:‬‬ ‫ُأ َحدِّ ُد أعدا َد التأكسد لجميع ّ‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+1 -1‬‬ ‫‪+1 -2‬‬ ‫)‪2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g‬‬ ‫أالحظ عدم تغ ُّير عدد تأكسد الهيدروجين‪ ،‬أ ّما األكسجين فقد اختُزل َّ‬ ‫وقل عدد‬ ‫تأكسده من (‪ -1‬في ‪ H2O2‬إلى ‪ -2‬في ‪ ،)H2O‬ومن َث َّم يكون ‪ً H2O2‬‬ ‫عامل مؤكسدً ا‪،‬‬ ‫كما تأكسد األكسجين وزاد عدد تأكسده من (‪ -1‬في ‪ H2O2‬إلى ‪ 0‬في ‪ ،)O2‬ومن‬ ‫عامل ُم ً‬ ‫َث َّم يكون ‪ً H2O2‬‬ ‫ختزل؛ وألن التأكسد واالختزال حدثا لنفس العنصر وهو‬ ‫ً‬ ‫ُ‬ ‫األكسجين في ‪.H2O2‬‬ ‫واختزال ذات ًّيا‪.‬‬ ‫فالتفاعل يم ِّث ُل تأكسدً ا‬ ‫المثال ‪7‬‬ ‫يتفاعل الكلور مع محلول هيدروكسيد الصوديوم البارد حسب المعادلة الكيميائ َّية اآلتية‪:‬‬ ‫)‪2NaOH(aq) + Cl2(g) → NaCl(aq) + NaClO(aq) + H2O(l‬‬ ‫ُأ َب ِّي ُن لماذا ُي َعدُّ التفاعل أعاله ً‬ ‫مثال على تفاعالت التأكسد واالختزال الذاتي‪.‬‬ ‫الذرات واأليونات في التفاعل كاآلتي‪:‬‬ ‫الحل‪ :‬أحسب أعداد التأكسد لجميع ّ‬ ‫‪+1 -2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+1 -2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪-2 +1‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫)‪2Na (aq) + 2OH (aq) + Cl2(g) → Na (aq) + Cl (aq) + Na (aq) + ClO (aq) + H2O(l‬‬ ‫متفرج لم يطرأ عليه تغيير؛ لذلك ُي َ‬ ‫أن أيون الصوديوم ‪ٌ Na+‬‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫ف من المعادلة‪.‬‬ ‫حذ ُ‬ ‫أيون ِّ‬ ‫ُأ َحدِّ ُد التغ ُّي َر في أعداد التأكسد‪:‬‬ ‫َّ‬ ‫قل عدد تأكسد الكلور من (صفر ← ‪ / ) -1‬اختزال‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2OH (aq) + Cl2(g) → Cl (aq) + ClO (aq) + H2O(l‬‬ ‫زاد عدد تأكسد الكلور من (صفر ← ‪ / )+1‬تأكسد‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫لذرة‬ ‫أن أعداد التأكسد لجميع العناصر في المعادلة لم تتغ َّير باستثناء عدد التأكسد للكلور؛ إذ حدث تأكسد ّ‬ ‫كلور وزاد عدد تأكسدها من (صفر في ‪ +1 ← Cl2‬في ‪ ،) ClO-‬وبذلك فإن ‪ Cl2‬سلك كعامل ُمختزل‪ ،‬وكذلك حدث‬ ‫لذرة الكلور الثانية َّ‬ ‫ٌ‬ ‫وقل عدد تأكسدها من (صفر في ‪ -1 ← Cl2‬في ‪ ،)Cl-‬وبذلك َّ‬ ‫فإن ‪ Cl2‬سلك كعامل مؤكسد؛‬ ‫اختزال ّ‬ ‫َ‬ ‫أن التأكسد واالختزال حدثا لنفس العنصر في التفاعل‪ .‬وعليه‪َّ ،‬‬ ‫أي َّ‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال ذاتي‪.‬‬ ‫فإن التفاعل يم ِّث ُل‬ ‫‪85‬‬ ‫أتح َّقق‪ُ .‬أ َحدِّ ُد المعادالت التي‬ ‫َ‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال ذاتي‪:‬‬ ‫تم ِّث ُل‬ ‫أ ) )‪2ClO3 (aq) → ClO4 (aq) + ClO2 (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ب) )‪H2SO4(aq) + 2H+(aq) + 2e- → SO2(g) + 2H2O(l‬‬ ‫جـ) )‪2CuCl(aq) → CuCl2(aq) + Cu(s‬‬ ‫موازنة معادالت التأكسد واالختزال ‪Balancing Redox Equations‬‬ ‫مما يعني َّ‬ ‫أن‬ ‫تحقق معادلة التأكسد واالختزال الموزونة قانون حفظ الكتلة؛ ّ‬ ‫المكونة للمواد المتفاعلة مماثل ٌة لها في المواد الناتجة‪.‬‬ ‫ذرات العناصر‬ ‫ِّ‬ ‫أنواع وأعداد ّ‬ ‫أن مجموع شحنات المواد المتفاعلة ٍ‬ ‫وكذلك تحقق قانون حفظ الشحنة؛ أي َّ‬ ‫مساو‬ ‫لمجموعها في المواد الناتجة‪ ،‬ويتحقق ذلك عندما يكون عد ُد اإللكترونات المكتسبة‬ ‫في أثناء تفاعل االختزال مساو ًيا لعدد اإللكترونات المفقودة خالل تفاعل التأكسد‪.‬‬ ‫ً‬ ‫فمثل‪ ،‬في معادلة التفاعل اآلتية‪:‬‬ ‫)‪+ H2(g‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Mg(s) + 2H (aq) → Mg‬‬ ‫ٍ‬ ‫يالحظ َّ‬ ‫متساو على طرفي المعادلة‪،‬‬ ‫ذرات المغنيسيوم والهيدروجين‬ ‫أن عدد ّ‬ ‫وكذلك مجموع شحنات المواد المتفاعلة يساوي مجمو َعها للمواد الناتجة‪،‬‬ ‫ذرة المغنيسيوم‬ ‫ويساوي )‪ .(2+‬وعليه‪ ،‬يكون عدد اإللكترونات التي فقدتها ّ‬ ‫ولما‬ ‫يساوي عدد اإللكترونات التي أكتسبها أيونا الهيدروجين‪ ،‬وتساوي )‪ّ .(2‬‬ ‫كانت موازنة جميع معادالت التأكسد واالختزال بطريقة المحاولة والخطأ غير‬ ‫طرائق أخرى لموازنتها‪ ،‬منها طريقة نصف التفاعل‪.‬‬ ‫طو َر العلماء‬ ‫َ‬ ‫ممكنة‪ ،‬فقد َّ‬ ‫موازنة معادالت التأكسد واالختزال بطريقة نصف التفاعل‬ ‫‪Balancing Redox Equations Using Half-Reactions‬‬ ‫المثال ‪8‬‬ ‫تعتمد طريقة نصف التفاعل ‪ Half-Reaction method‬لموازنة معادلة التأكسد‬ ‫واالختزال على تجزئة المعادلة إلى نصفي تفاعل؛ نصف تفاعل تأكسد ونصف تفاعل‬ ‫ثم‬ ‫الذرات والشحنات‪َّ ،‬‬ ‫ثم موازنة كل نصف تفاعل منفر ًدا من حيث أعدا ُد ّ‬ ‫اختزال‪َّ ،‬‬ ‫مساواة عدد اإللكترونات المفقودة والمكتسبة لنصفي التفاعل‪ ،‬يليها جمع نصفي‬ ‫يوضح ذلك‪:‬‬ ‫التفاعل للحصول على المعادلة الموزونة‪ ،‬والمثال اآلتي ِّ‬ ‫أوازن معادلة التأكسد واالختزال اآلتية بطريقة نصف التفاعل‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫خطوات الحل‪:‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ Fe‬‬ ‫‪4+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪→ Sn‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪+ Fe‬‬ ‫أقسم معادلة التفاعل إلى نصفي تفاعل‪:‬‬ ‫نصف تفاعل تأكسد (زاد عدد تأكسد ‪ Sn‬من ‪) +4 ← +2‬‬ ‫نصف تفاعل اختزال ( َّ‬ ‫قل عدد تأكسد ‪ Fe‬من ‪) +2 ← +3‬‬ ‫الذرات في كل نصف تفاعل‪:‬‬ ‫أوازن ّ‬ ‫ٍ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫متساو في طرفي المعادلة لكل نصف تفاعل‪.‬‬ ‫الذرات‬ ‫أن عدد ّ‬ ‫‪86‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪4+‬‬ ‫‪→ Sn‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪→ Fe‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪→ Sn‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪→ Fe‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪4+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫أوازن الشحنات‪:‬‬ ‫أالحظ في نصف تفاعل التأكسد أنه حتى يصبح مجموع الشحنات متساو ًيا على طرفي المعادلة يجب إضافة ‪2e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫إلى طرف المواد الناتجة‪:‬‬ ‫‪4+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪→ Sn‬‬ ‫أ ّما في نصف تفاعل االختزال فال بدَّ من إضافة إلكترون واحد إلى طرف المواد المتفاعلة حتى يصبح مجموع الشحنات‬ ‫على طرفي المعادلة متساو ًيا‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪+ e → Fe‬‬ ‫ُأساوي عدد اإللكترونات المكتسبة والمفقودة‪:‬‬ ‫أن عدد اإللكترونات المفقودة في نصف تفاعل التأكسد يساوي )‪َّ ،(2‬‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫وأن عدد اإللكترونات المكتسبة في نصف‬ ‫نصف تفاعل االختزال × ‪2‬‬ ‫ضر ُب‬ ‫ُ‬ ‫تفاعل االختزال يساوي )‪ .(1‬ولمساواة عدد اإللكترونات المفقودة والمكتسبة ُي َ‬ ‫‪2+‬‬ ‫) ‪+ e- → Fe‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪2 × ( Fe‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪+ 2e- → 2Fe‬‬ ‫أجمع نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫‬‫‪4+‬‬ ‫‪+ Sn‬‬ ‫→‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪→ 2Fe‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪4+‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫‪→ Sn‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪+ Sn‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫الذرات على طرفي المعادلة والتأكُّد من تساويها‪ ،‬والتأكُّد من َّ‬ ‫أن‬ ‫ويمكن التحقق من ِّ‬ ‫صحة الموازنة بمقارنة أعداد ّ‬ ‫ٍ‬ ‫مع اإلنتباه إلى عدم ظهور اإللكترونات في المعادلة النهائ َّية‪.‬‬ ‫المجموع الجبري للشحنات على طرفي المعادلة‬ ‫متساو‪َ ،‬‬ ‫تحدث معظم تفاعالت التأكسد واالختزال في المحاليل المائ َّية في أوساط‬ ‫حمض َّية أو قاعد َّية؛ لذلك َّ‬ ‫فإن خطوات موازنة معادالتها تحتاج إلى خطوات‬ ‫توضيح ُه في األمثلة الالحقة‪.‬‬ ‫إضاف َّية بحسب طبيعة الوسط‪ ،‬وهذا ما سيجري‬ ‫ُ‬ ‫موازنة معادالت التأكسد واالختزال بطريقة نصف التفاعل في وسط حمضي‬ ‫عند حدوث تفاعل التأكسد واالختزال في وسط حمضي َّ‬ ‫فإن الماء وأيونات‬ ‫الهيدروجين يكونان جز ًءا من التفاعل؛ لذلك ُيستخدمان في موازنة معادالت‬ ‫تفاعالت التأكسد واالختزال‪ ،‬ولمعرفة كيفية إجراء ذلك‪ ،‬أدرس المثال اآلتي‪:‬‬ ‫‪87‬‬ ‫المثال ‪9‬‬ ‫أوازن المعادلة اآلتية بطريقة نصف التفاعل في الوسط الحمضي‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ NO3 (aq‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ HNO2(aq) → Cr‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫خطوات الحل‪:‬‬ ‫‪ -1‬أقسم معادلة التفاعل إلى نصفي تفاعل‪ ،‬وذلك بمقارنة المواد المتفاعلة والناتجة‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪→ Cr‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HNO2 → NO3‬‬ ‫‪ -2‬أختار أحدَ نصفي التفاعل وأوازنه باتباع الخطوات اآلتية‪:‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪→ Cr‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫أ‪ُ .‬أ ُ‬ ‫الذرات‬ ‫الذرات‪ ،‬ما عدا األكسجين ‪ O‬والهيدروجين ‪ ،H‬بالضرب بمعامل مناسب بحيث تصبح أعداد ّ‬ ‫وازن ّ‬ ‫متساوية على طرفي المعادلة‪.‬‬ ‫‪Cr2O72- → 2Cr3+‬‬ ‫ُض ِر َب )‪ ،(2 × Cr3+‬فأصبح نصف التفاعل‪:‬‬ ‫ذرات األكسجين بإضافة عدد من جزيئات الماء ‪ H2O‬إلى طرف المعادلة الذي يحتوي على عدد أقل‬ ‫ب‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫ذرات األكسجين بمقدار النقص فيها‪.‬‬ ‫من ّ‬ ‫هنا‪ُ ،‬ي‬ ‫ضاف ‪ 7H2O‬إلى الطرف األيمن من المعادلة فيصبح عدد ذرات األكسجين )‪ (7‬على طرفيها‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+ 7H2O‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫ذرات الهيدروجين بإضافة عدد من أيونات الهيدروجين ‪ H+‬إلى طرف المعادلة الذي يحتوي على عدد‬ ‫جـ‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫ذرات الهيدروجين بمقدار النقص فيها‪.‬‬ ‫أقل من ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫هنا‪ُ ،‬ي‬ ‫ذرات الهيدروجين )‪ (14‬على طرفيها‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ضاف ‪ 14H‬إلى الطرف األيسر من المعادلة فيصبح عدد ّ‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪+ 7H2O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫د‪ُ .‬أوازن الشحنات بإضافة عدد من اإللكترونات )‪ (e-‬إلى طرف المعادلة الذي يكون المجموع الجبري للشحنات‬ ‫فيه أكبر‪ ،‬بحيث يصبح المجموع الجبري لها متساو ًيا على طرفيها‪.‬‬ ‫‪+ 7H2O‬‬ ‫)‪0‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫)‪+14‬‬ ‫‪( 2 × +3‬‬ ‫‪+6‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫‪(-2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+12‬‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫أن المجموع الجبري للشحنات على الطرف األيسر للمعادلة يساوي )‪ ،(12+‬أ ّما على طرفها األيمن فيساوي‬ ‫‬‫ضاف ‪ 6e‬إلى الطرف األيسر‪ ،‬فيصبح المجموع الجبري للشحنات على طرفيها مساو ًيا )‪:(6+‬‬ ‫)‪(6+‬؛ لذلك ُي ُ‬ ‫‪+ 7H2O‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 6e‬‬ ‫‪+6‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫‪(+12 - 6) = +6‬‬ ‫أن اإللكترونات ُأضيفت إلى جهة المواد المتفاعلة؛ أي أنها مكتسبة؛ لذا َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫فإن المعادلة تم ِّث ُل نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪+ 7H2O‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫ِ‬ ‫نفسها في الخطوة )‪:(2‬‬ ‫‪ -3‬لموازنة نصف التفاعل اآلخر‪ُ ،‬أ َط ِّب ُق الخطوات َ‬ ‫‪88‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 6e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫‪HNO2 → NO3‬‬ ‫ٍ‬ ‫الذرات‪ ،‬عدا األكسجين والهيدروجين‪ :‬يالحظ َّ‬ ‫متساو على طرفي المعادلة‪:‬‬ ‫ذرات النيتروجين‬ ‫أن عدد ّ‬ ‫أ ‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HNO2 → NO3‬‬ ‫ذرات األكسجين بإضافة جزيء ماء ‪ H2O‬إلى الطرف األيسر من المعادلة‪:‬‬ ‫ب‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HNO2 + H2O → NO3‬‬ ‫ذرات الهيدروجين بإضافة ثالثة أيونات هيدروجين ‪ 3H+‬إلى الطرف األيمن من المعادلة‪:‬‬ ‫جـ‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 3H‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HNO2 + H2O → NO3‬‬ ‫د‪ُ .‬أوازن الشحنات بإضافة إلكترونين )‪ (2e-‬إلى الطرف األيمن‪ ،‬ليصبح المجموع الجبري للشحنات على طرفيها متساو ًيا‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 3H‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HNO2 + H2O → NO3‬‬ ‫صفر‬ ‫‪- 1 + 3 = +2‬‬ ‫صفر‬ ‫‪+2‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 3H‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫صفر‬ ‫‪-‬‬ ‫‪HNO2 + H2O → NO3‬‬ ‫صفر‬ ‫صفر‬ ‫أالحظ أن اإللكترونات أضيفت إلى جهة المواد الناتجة؛ أي أنها مفقودة؛ لذا فإن المعادلة تمثل نصف تفاعل تأكسد‪.‬‬ ‫وبذلك أصبح نصفا التفاعل متوازنين كل على ِحدَ ة‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 3H‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪HNO2 + H2O → NO3‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪+ 7H2O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫‪+ 6e‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫‪ -4‬يجب أن يتساوى عدد اإللكترونات المفقودة وعدد اإللكترونات المكتسبة خالل التفاعل الكلي؛ لذلك يلزم‬ ‫ضرب إحدى المعادلتين أو كليهما بمعامالت مناسبة بحيث يصبح عدد اإللكترونات المفقودة مساو ًيا لعدد‬ ‫أحيانًا‬ ‫ُ‬ ‫اإللكترونات المكتسبة في التفاعل‪.‬‬ ‫لذلـك‪َ ،‬سـ ُيضرب‬ ‫بالر ْقـ ِم )‪ (3‬ليصبح عـدد اإللكترونـات المفقودة )‪ (6e-‬مسـاو ًيا لعدد‬ ‫ُ‬ ‫نصـف تفاعـل التأكسـد َّ‬ ‫اإللكترونات المكتسـبة‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‬‫) ‪3 × (HNO2 + H2O → NO3 + 3H + 2e‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‬‫‪3HNO2 + 3H2O → 3NO3 + 9H + 6e‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‪3+‬‬ ‫‪2‬‬‫‪+ 7H2O‬‬ ‫‪+ 6e‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫‪ -5‬أجمع نصفي تفاعل التأكسد واالختزال للحصول على معادلة التفاعل ال ُك ِّل ِّي الموزونة‪ ،‬وذلك بحذف اإللكترونات‬ ‫من طرفي المعادلة‪ ،‬وأكتب المعادلة بأبسط صورة‪:‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 6e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪4H2O‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫المعادلة الكل َّية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 9H‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3HNO2 + 3H2O → 3NO3‬‬ ‫‪5H‬‬ ‫‪+ 7H2O‬‬ ‫‪+ 4H2O‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪+ 2Cr‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪→ 2Cr‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪→ 3NO3‬‬ ‫‪+ 6e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 5H‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪3HNO2 + Cr2O7‬‬ ‫أتح َّقق‪ُ .‬أ ُ‬ ‫وازن المعادلتين اآلتيتين بطريقة نصف التفاعل في الوسط الحمضي‪،‬‬ ‫المختزل في ٍّ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫كل منها‪:‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫َو ُأ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)‪BrO3 (aq) + C2O4 (aq) → Br (aq) + CO2(g‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪As(s) + ClO3 (aq) → H3AsO3(aq) + HClO(aq‬‬ ‫‪89‬‬ ‫موازنة معادالت التأكسد واالختزال بطريقة نصف التفاعل في وسط قاعدي‬ ‫تواز ُن معادالت التأكسد واالختزال في وسط قاعدي بالخطوات ِ‬ ‫نفسها المتَّبعة‬ ‫َ‬ ‫‬‫ٍ‬ ‫ثم ُيضاف عد ٌد من أيونات الهيدروكسيد ‪OH‬‬ ‫مساو‬ ‫لموازنتها في الوسط الحمضي‪َّ ،‬‬ ‫لعدد أيونات الهيدروجين ‪ H+‬في المعادلة الموزونة في الوسط الحمضي إلى طرفي‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫مكون ًة‬ ‫المعادلة؛ حيث تتعادل‬ ‫ُ‬ ‫أيونات الهيدروجين ‪ H‬مع أيونات الهيدروكسيد ‪ِّ OH‬‬ ‫جزيئات الماء في طرفي المعادلة أو تٌجمع إذا‬ ‫ثم تُخت ََص ُر‬ ‫ُ‬ ‫عد ًدا من جزيئات الماء ‪َّ ،H2O‬‬ ‫َ‬ ‫التفاعل ال ُك ِّل َّي الموزون؛ وبذلك‬ ‫كانت في الطرف نفسه بحيث تُظهر في أحد أطراف‬ ‫نحصل على معادلة موزونة في الوسط القاعدي‪.‬‬ ‫المثال ‪10‬‬ ‫ُأوازن المعادلة اآلتية بطريقة نصف التفاعل في الوسط القاعدي‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪MnO4 (aq) + ClO2 (aq) → MnO2(s) + ClO4 (aq‬‬ ‫خطوات الحل‪:‬‬ ‫نفسها ً‬ ‫أول‪:‬‬ ‫ُت َط َّب ُق‬ ‫ُ‬ ‫خطوات موازنة المعادلة في الوسط الحمضي ُ‬ ‫أقسم معادلة التفاعل إلى نصفي تفاعل‪ ،‬وذلك بمقارنة المواد المتفاعلة والناتجة‪:‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫ُ‬ ‫‪→ MnO2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪MnO4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ClO2‬‬ ‫‪→ ClO4‬‬ ‫أختار أحد نصفي التفاعل‪ ،‬و ُأوازنه باتباع الخطوات اآلتية‪:‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫‪→ MnO2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪MnO4‬‬ ‫ٍ‬ ‫الذرات عدا األكسجين والهيدروجين‪ :‬يالحظ َّ‬ ‫متساو على طرفي المعادلة‪:‬‬ ‫أن عدد ذرات المنغنيز ‪Mn‬‬ ‫أ‪ .‬موازنة ّ‬ ‫ذرات األكسجين بإضافة جزيئي ماء ‪ 2H2O‬إلى طرف المعادلة األيمن‪:‬‬ ‫ب‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪→ MnO2‬‬ ‫‪→ MnO2 + 2H2O‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪MnO4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪MnO4‬‬ ‫ذرات الهيدروجين بإضافة أربعة أيونات هيدروجين ‪ 4H+‬إلى طرف المعادلة األيسر‪ ،‬فيصبح عدد‬ ‫جـ‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫ذرات ‪ H‬متساو ًيا على طرفيها‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫‪→ MnO2 + 2H2O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪MnO4 + 4H‬‬ ‫د‪ُ .‬أوازن الشحنات بإضافة ثالثة اإللكترونات )‪ (3e-‬إلى طرف المعادلة األيسر‪ ،‬فيصبح المجموع الجبري‬ ‫للشحنات على طرفيها متساو ًيا‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‬‫‪MnO4 + 4H + 3e → MnO2 + 2H2O‬‬ ‫نصف تفاعل اختزال‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫‬‫‬‫ُأ َ‬ ‫ط ِّب ُق الخطوات االواردة في الخطوة )‪ (2‬نفسها لموازنة نصف التفاعل اآلخر‪ClO2 → ClO4 :‬‬ ‫ٍ‬ ‫الذرات‪ ،‬عدا األكسجين والهيدروجين‪ :‬يالحظ َّ‬ ‫متساو على طرفي المعادلة‪:‬‬ ‫ذرات الكلور ‪Cl‬‬ ‫أن عدد ّ‬ ‫أ‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ClO2 → ClO4‬‬ ‫‪90‬‬ ‫ذرات األكسجين بإضافة جزيئي ماء ‪ 2H2O‬إلى طرف المعادلة األيسر‪:‬‬ ‫ب‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ClO2 + 2H2O → ClO4‬‬ ‫ذرات الهيدروجين بإضافة أربعة أيونات هيدروجين ‪ 4H+‬إلى طرف المعادلة األيمن‪:‬‬ ‫جـ‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ClO2 + 2H2O → ClO4 + 4H‬‬ ‫د‪ُ .‬أوازن الشحنات بإضافة أربعة إلكترونات )‪ (4e-‬إلى طرف المعادلة األيمن‪ ،‬فيصبح المجموع الجبري‬ ‫للشحنات على طرفيها متساو ًيا‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‬‫‬‫‪ClO2 + 2H2O → ClO4 + 4H + 4e‬‬ ‫نصف تفاعل تأكسد‪:‬‬ ‫‪ُ -3‬أساوي عدد اإللكترونات المفقودة والمكتسبة‪ ،‬بضرب نصف تفاعل التأكسد × ‪ ،3‬ونصف تفاعل االختزال × ‪.4‬‬ ‫نصف تفاعل تأكسد‪:‬‬ ‫نصف تفاعل اختزال‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪(ClO2 + 2H2O → ClO4 + 4H + 4e ) × 3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪(MnO4 + 4H + 3e → MnO2 + 2H2O) × 4‬‬ ‫أجمع نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪:‬‬ ‫‪ -4‬للحصول على معادلة التفاعل ال ُك ِّل ِّي الموزونة في وسط حمضي‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3ClO2 + 6H2O → 3ClO4 + 12H + 12e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪4H‬‬ ‫‪2H2O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪4MnO4 + 16H + 12e → 4MnO2 + 8H2O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3ClO2 + 4MnO4 + 4H → 3ClO4 + 4MnO2 + 2H2O‬‬ ‫‪ُ -5‬أضيف إلى طرفي المعادلة عد ًدا من أيونات ‪ OH‬مساو ًيا لعدد أيونات ‪:H‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3ClO2 + 4MnO4 + 4H + 4OH → 3ClO4 + 4MnO2 + 2H2O + 4OH‬‬ ‫‪ -6‬أجمع أيونات ‪ H+‬وأيونات ‪ OH-‬الموجودة في الطرف ِ‬ ‫نفسه من المعادلة م ًعا على شكل جزيئات ماء‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3ClO2 + 4MnO4 + 4H + 4OH → 3ClO4 + 4MnO2 + 2H2O + 4OH‬‬ ‫‪4H2O‬‬ ‫ِ‬ ‫تظهر في أحد طرفي معادلة التفاعل ال ُك ِّل ِّي الموزونة في وسط قاعدي‪.‬‬ ‫‪ -7‬أختص ُر جزيئات الماء بحيث ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3ClO2 + 4MnO4 + 4H2O → 3ClO4 + 4MnO2 + 2H2O + 4OH‬‬ ‫‪2H2O‬‬ ‫المعادلة الكل َّية‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3ClO2 + 4MnO4 + 2H2O → 3ClO4 + 4MnO2 + 4OH‬‬ ‫‪91‬‬ ‫المثال ‪11‬‬ ‫ُأوازن المعادلة اآلتية بطريقة نصف التفاعل في الوسط القاعدي‪Br2(l) → Br (aq) + BrO3 (aq) :‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫خطوات الحل‪:‬‬ ‫أقسم معادلة التفاعل إلى نصفي تفاعل‪ ،‬وذلك بمقارنة المواد المتفاعلة والناتجة‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫ُ‬ ‫يالحظ وجود مادة متفاعلة واحدة فقط في المعادلة‪ ،‬هي ‪Br2‬؛ لذلك أستخد ُمها في ٍّ‬ ‫كل من نصف تفاعل التأكسد‬ ‫ونصف تفاعل االختزال‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2 → Br‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2 → BrO3‬‬ ‫أختار أحد نصفي التفاعل‪ ،‬و ُأوازنه باتباع الخطوات اآلتية‪:‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2 → Br‬‬ ‫‬‫الذرات‪.‬‬ ‫ذرات البروم بضرب أيون البروميد ‪ ،2 × Br‬فيصبح نصف التفاعل موزونًا من حيث ّ‬ ‫أ‪ُ .‬أوازن ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2 → 2Br‬‬ ‫ب‪ُ .‬أوازن الشحنات بإضافة إلكترونين )‪ (2e-‬إلى طرف المعادلة األيسر‪:‬‬ ‫‬‫‬‫‪Br2 + 2e → 2Br‬‬ ‫نصف تفاعل اختزال‪:‬‬ ‫ِ ِ‬ ‫الذرات والشحنات في موازنة نصف التفاعل اآلخر‪:‬‬ ‫ُأ َط ِّب ُق الخطوات نفسها التي اتَّبعتُها لموازنة ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2 → BrO3‬‬ ‫الذرات‪ ،‬عدا األكسجين والهيدروجين‪:‬‬ ‫أ‪ .‬موازنة ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‪Br2 + 6H2O → 2BrO3 + 12H‬‬ ‫ذرات األكسجين والهيدروجين‪:‬‬ ‫ب‪ .‬موازنة ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‬‫‪Br2 + 6H2O → 2BrO3 + 12H + 10e‬‬ ‫جـ‪ .‬موازنة الشحنات‪:‬‬ ‫‪ُ -3‬أساوي عدد اإللكترونات المفقودة والمكتسبة بضرب (نصف تفاعل االختزال ×‪ ،) 5‬فيصبح عدد اإللكترونات‬ ‫المكتسبة مساو ًيا لعدد اإللكترونات المفقودة‪ ،‬وتساوي )‪.(10e-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2 → 2BrO3‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫) ‪5 × (Br2 + 2e → 2Br‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪Br2 + 6H2O → 2BrO3 + 12H + 10e‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫أجمع نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪:‬‬ ‫‪ -4‬للحصول على المعادلة الموزونة في وسط حمضي‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪5Br2 + 10 e → 10Br‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪5Br2 + 10e → 10Br‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2 + 6H2O → 2BrO3 + 12H + 10e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫ضيف ‪ 12OH-‬إلى طرفي المعادلة‪:‬‬ ‫‪ُ -5‬أ‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2BrO3 + 12H‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪6Br2 + 6H2O → 10Br‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪6Br2 + 6H2O + 12OH → 10Br + 2BrO3 + 12H + 12OH‬‬ ‫أجمع أيونات ‪ H+‬وأيونات ‪ OH-‬في الطرف نفسه من المعادلة م ًعا على شكل جزيئات ماء‪.‬‬ ‫‪-6‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪6Br2 + 6H2O + 12OH → 10Br + 2BrO3 + 12H + 12OH‬‬ ‫‪12H2O‬‬ ‫‪92‬‬ ‫ِ‬ ‫أختص ُر جزيئات الماء بحيث تظهر في أحد طرفي معادلة التفاعل ال ُك ِّل ِّي الموزونة في وسط قاعدي‪.‬‬ ‫‪-7‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪6Br2 + 6H2O + 12OH → 10Br + 2BrO3 + 12H2O‬‬ ‫‪6H2O‬‬ ‫المعادلة الكل َّية‪:‬‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫أقسمها على ‪ 2‬وأكت ُبها بأبسط صورة‪.‬‬ ‫أن المعادلة ليست في أبسط صورة؛ لذلك‬ ‫ُ‬ ‫‪+ 6H2O‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2BrO3‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪→ 10Br‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪6Br2 + 12OH‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3Br2 + 6OH → 5Br + BrO3 + 3H2O‬‬ ‫المثال ‪12‬‬ ‫ُأوازن نصف التفاعل اآلتي بطريقة نصف التفاعل في الوسط القاعدي‪:‬‬ ‫خطوات الحل‪:‬‬ ‫‬‫‪NO3 → NH3‬‬ ‫الذرات‪:‬‬ ‫‪ُ -1‬أوازن ّ‬ ‫ٍ‬ ‫ذرات األكسجين بإضافة ‪ 3H2O‬إلى طرف المعادلة‬ ‫ذرات النيتروجين‬ ‫متساو على طرفي المعادلة‪ُ ،‬فأوازن ّ‬ ‫أالحظ أ َّن عدد ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‪NO3 + 9H → NH3 + 3H2O‬‬ ‫ذرات الهيدروجين بإضافة ‪ 9H+‬إلى طرف المعادلة األيسر‪:‬‬ ‫ثم ُأوازن ّ‬ ‫األيمن‪َّ ،‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪NO3 (aq) → NH3(aq‬‬ ‫‪ُ -2‬أوازن الشحنات بإضافة ‪ 8e-‬إلى طرف المعادلة األيسر‪:‬‬ ‫‪NO3- + 9H+ + 8e- → NH3 + 3H2O‬‬ ‫‪ -3‬أصبح نصف التفاعل موزونًا في وسط حمضي‪ ،‬فأضيف ‪ 9OH-‬إلى طرفي المعادلة‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪NO3 + 9H + 9OH + 8e → NH3 + 3H2O + 9OH‬‬ ‫أجمع أيونات ‪ H+‬وأيونات ‪ OH-‬في الطرف نفسه من المعادلة م ًعا على شكل جزيئات ماء‪.‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪NO3 + 9H + 9OH + 8e → NH3 + 3H2O + 9OH‬‬ ‫‪9H2O‬‬ ‫ِ‬ ‫أختص ُر جزيئات الماء بحيث تظهر في أحد طرفي معادلة نصف التفاعل الموزونة في وسط قاعدي‪:‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪NO3 + 9H2O + 8e → NH3 + 3H2O + 9OH‬‬ ‫‪6H2O‬‬ ‫معادلة نصف التفاعل الموزونة‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪NO3 + 6H2O + 8e → NH3 + 9OH‬‬ ‫أتح َّقق‪ُ .‬أوازن المعادلتين اآلتيتين بطريقة نصف التفاعل في الوسط القاعدي‪،‬‬ ‫المختزل في ٍّ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫كل منها‪:‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫َو ُأ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ OCN (aq‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪CN (aq) + AsO4 (aq) → AsO2‬‬ ‫‪→ Ni(OH)2(aq) + SO3‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪NiO2(s) + S2O3‬‬ ‫‪93‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعة الدرس‬ ‫دائما م ًعا‪ُ ،‬أ َف ِّسر ذلك‪.‬‬ ‫‪ -1‬الفكرة الرئيسة‪ :‬تفاعال التأكسد واالختزال متالزمان‪ ،‬يحدثان ً‬ ‫‪ُ -2‬أ َو ِّض ُح المقصو ُد ٍّ‬ ‫بكل من‪:‬‬ ‫ب‪ .‬التأكسد واالختزال الذاتي‬ ‫أ ‪ .‬عدد التأكسد‬ ‫ِ‬ ‫ب عدد تأكسد العنصر الذي تحته خط‪:‬‬ ‫‪ -3‬أحس ُ‬ ‫‪BaO2 ، H2PO4 ، LiAlH4 ، K2SnO2 ، NaBiO3 ، N2O4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ُ -4‬أ ّط ِّبق‪ُ .‬أ َحدِّ ُد العناصر التي تأكسدت والعناصر التي اختُزلت في التفاعالت اآلتية‪:‬‬ ‫)‪1- 2HNO3(aq) + 6HI(aq) → 2NO(g) + 3I2(aq) + 4H2O(l‬‬ ‫)‪2- K(s) + 2H2O(l) → 2KOH(aq) + H2(g‬‬ ‫جيب عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫‪ُ -5‬أ ّط ِّبق‪ُ .‬‬ ‫أدرس المعادلة الموزونة التي تم ِّث ُل تفاعل ‪ N2O4‬مع ‪ N2H4‬لتكوين غاز ‪ N2‬وبخار الماء‪َّ ،‬‬ ‫)‪N2O4(l) + 2N2H4(l) → 3N2(g) + 4H2O(g‬‬ ‫ذرات النيتروجين في التفاعل‪.‬‬ ‫أ) ُأ َحدِّ ُد التغ ُّي َر في أعداد تأكسد ّ‬ ‫َ‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال ذاتي؟‬ ‫ب) هل تم ِّث ُل المعادل ُة‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫المختزل في التفاعل‪.‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫جـ) ُأ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫‪ُ -6‬أ َحدِّ ُد المادة التي يمكن أن تسلك كعامل مؤكسد والمادة التي يمكن أن تسلك كعامل ُمختزل‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪H ، Br ، Na ، F2 ، H ، Cu‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫المختزل في التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫‪ُ -7‬أ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫)‪+ 7H2O(l‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ 2Cr‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 14H (aq) → 6Fe‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ Cr2O7‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪6Fe‬‬ ‫أنصاف التفاعالت اآلتية بطريقة نصف التفاعل‪َ ،‬و ُأ َحدِّ ُد ما إذا كانت المادة تم ِّث ُل ً‬ ‫‪ُ -8‬أ ّط ِّبق‪ُ .‬أ ُ‬ ‫عامل مؤكسدً ا أم‬ ‫وازن‬ ‫َ‬ ‫‬‫‪2‬‬‫عامل ُم ً‬ ‫ً‬ ‫)‪1- HSO3 (aq) → SO4 (aq‬‬ ‫(الوسط الحمضي)‬ ‫ختزل‪:‬‬ ‫(الوسط القاعدي)‬ ‫)‪→ Cr(OH)3(aq‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪2- CrO4‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫‪ُ -9‬أ ّط ِّبق‪ُ .‬أ ُ‬ ‫المختزل‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫وازن معادالت التأكسد واالختزال اآلتية بطريقة نصف التفاعل‪َ ،‬و ُأ َحدِّ ُد‬ ‫والعامل ُ‬ ‫في ٍّ‬ ‫كل منها‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪4- Pb(OH)4 (aq) + ClO (aq) OH PbO2 (aq) + Cl (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪IO3 (aq) + I2(aq) + Cl (aq‬‬ ‫)‪Sb2O3(s) + S(s) + NO(g‬‬ ‫‪94‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ NO2 (g‬‬ ‫‪5- ICl(aq) H‬‬ ‫‬‫‪6- Sb2S3(s) + NO3 (aq) H‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪1- Cr2O3(s) + NO3 (aq) OH CrO4‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫)‪+ Hg(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2- Zn(s) + HgO(s) OH ZnO2‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ MnO4 (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Bi‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3- BiO3 (aq) + Mn‬‬ ‫الدرس‬ ‫ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫الخاليا الجلفانيّة‬ ‫‪Galvanic Cells‬‬ ‫ُ‬ ‫الفكرة الرئيسة‪:‬‬ ‫تتحو ُل الطاقة الكيميائ ّية إلى طاقة كهربائ ّية‬ ‫َّ‬ ‫تفاعالت تأكسد واختزال منتجة للطاقة‬ ‫تسمى الخاليا التي تحدث فيها‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫في الخل ّية الجلفان ّية من خالل تفاعل‬ ‫الكهربائ ّية أو مستهلكة لها الخاليا الكهركيميائ ّية ‪،Electrochemical Cells‬‬ ‫تأكسد واختزال تلقائي الحدوث‪ ،‬ويعتمد‬ ‫وتقسم إلى نوعين‪ :‬الخاليا الجلفان ّية‪ ،‬وخاليا التحليل الكهربائي‪ .‬وفي هذا‬ ‫ُ‬ ‫فرق الجهد الناتج على جهود االختزال‬ ‫ُدر ُس الخاليا الجلفان ّية‪.‬‬ ‫ت‬ ‫س‬ ‫الدرس‬ ‫َ َ‬ ‫المكونة لها‪.‬‬ ‫المعيار ّية لألقطاب‬ ‫ِّ‬ ‫تُستخدَ ُم الخاليا الجلفان ّية في مجاالت واسعة في الحياة؛ فالب ّطاريات‬ ‫ُ‬ ‫نتاجات التعلُّمِ‪:‬‬ ‫بأنواعها‪ ،‬كالب ّطار ّية القابلة للشحن التي تُستخدَ ُم في الهواتف الخلو ّية‬ ‫الظروف التي يمكن من خاللها‬ ‫ أستقصي‬‫َ‬ ‫أنظر الشكل )‪ ،(4‬وخاليا الوقود هي خاليا جلفان ّية‬ ‫والحواسيب المحمولة‪ُ ،‬‬ ‫تصميم خل ّية جلفان ّية‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫تفاعالت تأكسد واختزال تؤدي إلى إنتاج‬ ‫‪ Galvanic Cells‬تحدث فيها‬ ‫ُ‬ ‫ ُأ َحدِّ ُد أجزاء الخل ّية الجلفان ّية ومبدأ عملها‪.‬‬‫ُ‬ ‫تتحول الطاقة الكيميائ ّية فيها إلى طاقة كهربائ ّية‪ .‬فما‬ ‫تيار كهربائي؛ أي‬ ‫َّ‬ ‫القوة الدافعة الكهربائ ّية لعدة‬ ‫أقيس عمل ًّيا ّ‬ ‫ ُ‬‫ب ُ‬ ‫فرق الجهد الناتج عنها؟ وكيف‬ ‫ي‬ ‫وكيف‬ ‫ة؟‬ ‫ي‬ ‫الجلفان‬ ‫ة‬ ‫ي‬ ‫الخل‬ ‫نات‬ ‫مكو‬ ‫ُ‬ ‫حس ُ‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫ِّ‬ ‫َ‬ ‫خاليا جلفان ّية‪.‬‬ ‫يجري التن ُّبؤ بإمكان ّية حدوث تفاعل التأكسد واالختزال فيها؟‬ ‫أحسب جهد الخل ّية الجلفان ّية‪ ،‬و ُأ َحدِّ ُد‬ ‫‬‫ُ‬ ‫تلقائ ّية تفاعالت التأكسد واالختزال من‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(4‬بعض األجهزة التي‬ ‫تستخدم الب ّطاريات‪.‬‬ ‫خالل ِق َي ِم جهود االختزال المعيار ّية‪.‬‬ ‫الخاليا الكهركيميائيّة ‪Electrochemical Cells‬‬ ‫املفاهيم واملصطلحات‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫الخاليا الكهروكيميائ ّية‬ ‫‪Electrochemical Cells‬‬ ‫الخاليا الجلفان ّية‬ ‫نصف الخل ّية‬ ‫القنطرة الملح ّية‬ ‫جهد الخل ّية المعياري‬ ‫‪Galvanic Cells‬‬ ‫‪Half Cell‬‬ ‫‪Salt Bridge‬‬ ‫‪Standard Cell Potential‬‬ ‫قطب الهيدروجين المعياري‬ ‫‪Standard Hydrogen Electrode‬‬ ‫جهد االختزال المعياري‬ ‫‪Standard Reduction Potential‬‬ ‫تلقائ ّيةالتفاعل ‪Spontaneity of Reaction‬‬ ‫تآكل ِ‬ ‫ُ‬ ‫الف ِل ّزات‬ ‫الحماية ِ‬ ‫المهبط ّية ‪Cathodic Protection‬‬ ‫‪Corrosion of Metals‬‬ ‫‪95‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(5‬الخاليا‬ ‫‪Cu‬‬ ‫مهبط )‪(+) (cathode‬‬ ‫فولتميرت‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪Zn‬‬ ‫)‪ (-‬مصعد )‪(anode‬‬ ‫قنطرة ملحية‬ ‫الجلفان ّية‪.‬‬ ‫‪Cu2+‬‬ ‫قطعتا‬ ‫قطن‬ ‫‪SO42-‬‬ ‫‪Zn2+‬‬ ‫)‪CuSO4(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2e → Cu(s‬‬ ‫‪SO4‬‬ ‫)‪ZnSO4(aq‬‬ ‫اختزال أيونات النحاس عند المهبط‪.‬‬ ‫تأكسد ذرات الخارصين عند المصعد‬ ‫التفاعل الكلي‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫)‪Cu(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪(aq) +‬‬ ‫‪→ Zn‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Zn(s) → Zn‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Zn(s) + Cu‬‬ ‫كيمياء الخاليا الجلفانيّة ‪Chemistry of Galvanic Cells‬‬ ‫تتكو ُن الخل ّية الجلفان ّية من وعاءين‪ُ ،‬ي َس ّمى ك ٌُّل منهما نصف خل ّية ‪،Half Cell‬‬ ‫َّ‬ ‫ويحتوي كل وعاء على صفيحة فِ ِل ّز ّية مغموسة في محلول يحتوي على أيونات‬ ‫ِِ‬ ‫تتكو ُن من صفيحة خارصين ‪ Zn‬مغموسة في‬ ‫الفل ّز؛ فنصف خل ّية الخارصين َّ‬ ‫محلول يحتوي على أيونات الخارصين ‪ ،Zn+2‬مثل محلول كبريتات الخارصين‪،‬‬ ‫فتتكو ُن من صفيحة نحاس‬ ‫َو ُي َع َّب ُر عنها بالرمز ‪ ،Zn2+|Zn‬أ ّما نصف خل ّية النحاس‬ ‫َّ‬ ‫‪ Cu‬مغموسة في محلول يحتوي على أيونات النحاس ‪ ،Cu2+‬مثل محلول‬ ‫كبريتات النحاس‪َ ،‬و ُي َع َّب ُر عنها بالرمز ‪ ،Cu2+|Cu‬ولتكوين خل ّية جلفان ّية منهما‬ ‫ُ‬ ‫آخر‬ ‫ُوص ُل‬ ‫ُوص ُل‬ ‫األقطاب بموصل خارجي (األسالك) َوت َ‬ ‫ُ‬ ‫ت َ‬ ‫المحاليل بموصل َ‬ ‫تتكو ُن من أنبوب على شكل حرف ‪U‬‬ ‫هو القنطرة الملح ّية ‪ ،Salt Bridge‬التي َّ‬ ‫مع األيونات الموجودة‬ ‫يحتوي على محلول ملحي مشبع‪ ،‬ال تتفاعل أيوناته َ‬ ‫جهاز‬ ‫مع األقطاب فيها‪ ،‬مثل ‪َ ،KCl‬و ُيستخدَ ُم‬ ‫ُ‬ ‫في نصفي الخل ّية الجلفان ّية أو َ‬ ‫مكونات‬ ‫فولتميتر لقياس فرق الجهد بين قطبي الخل ّية‪،‬‬ ‫ِّ‬ ‫ويوض ُح الشكل )‪ِّ (5‬‬ ‫الخل ّية الجلفان ّية‪.‬‬ ‫انحراف ِّ‬ ‫مؤشر الفولتميتر باتجاه قطب‬ ‫عند تركيب الخل ّية الجلفان ّية ُيالحظ‬ ‫ُ‬ ‫ات الخارصين‬ ‫ذر ُ‬ ‫النحاس بسبب حدوث تفاعل تأكسد واختزال؛ حيث تتأكسد ّ‬ ‫ب المعادلة‪:‬‬ ‫َح َس َ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Zn(s) → Zn‬‬ ‫ُ‬ ‫عبر األسالك إلى قطب‬ ‫وتنتقل‬ ‫ُ‬ ‫اإللكترونات من قطب الخارصين ‪َ Zn‬‬ ‫ذرات‬ ‫ُختز ُل‬ ‫النحاس ‪Cu‬؛ حيث تكتس ُبها أيونات النحاس ‪ Cu+2‬وت َ‬ ‫ِّ‬ ‫متحول ًة إلى ّ‬ ‫‪96‬‬ ‫ب المعادلة‪:‬‬ ‫ب على قطب النحاس‪َ ،‬ح َس َ‬ ‫تترس ُ‬ ‫َّ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2e → Cu(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫وتحولها إلى أيونات الخارصين الموجبة‬ ‫ذرات الخارصين‬ ‫ُّ‬ ‫ونتيجة تأكسد ّ‬ ‫تركيزها في نصف خل ّية الخارصين مقارن ًة بتركيز أيونات الكبريتات‬ ‫‪ Zn2+‬يزداد‬ ‫ُ‬ ‫الحال في نصف خل ّية النحاس؛ إذ ُّ‬ ‫ُ‬ ‫تركيز‬ ‫يقل‬ ‫السالبة ‪ SO42-‬فيها‪ ،‬وكذلك‬ ‫ُ‬ ‫أيونات النحاس الموجبة ‪ Cu2+‬مقارن ًة بتركيز أيونات الكبريتات السالبة بسبب‬ ‫اختزالها‪ ،‬ويؤدي هذا إلى عدم اتزان كهربائي في الخلية؛ لذا ت ِ‬ ‫ُعاد ُل القنطر ُة‬ ‫ّ‬ ‫ٍّ‬ ‫ِ‬ ‫أيونات‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫الملح ّية الشحنات الكهربائ ّي َة في نصفي الخل ّية الجلفان ّية؛ حيث َّ‬ ‫الكلوريد السالبة ‪ Cl-‬م َن القنطرة الملح ّية إلى نصف خل ّية الخارصين لمعادلة‬ ‫أيونات ‪ K+‬الموجبة إلى نصف خل ّية‬ ‫وتتحر ُك‬ ‫الزيادة في تركيز أيونات ‪،Zn2+‬‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫النحاس لمعادلة أيونات ‪ SO42-‬الزائدة‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫قطب‬ ‫القطب الذي يحدث عنده‬ ‫يسمى‬ ‫تفاعل التأكسد المصعد ‪ ،Anode‬وهو ُ‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ذراته‪ ،‬فتقل‬ ‫الخارصين ‪ ،Zn‬وشحن ُت ُه سالبة ألنه مصدر اإللكترونات بسبب تأكسد ّ‬ ‫تفاعل االختزال فيسمى ِ‬ ‫ُ‬ ‫المهبط ‪،Cathode‬‬ ‫القطب الذي يحدث عنده‬ ‫كتلتُه‪ ،‬أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫اإللكترونات نحوه‪ ،‬وتزداد‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫وهو ُ‬ ‫قطب النحاس ‪ ،Cu‬وشحن ُت ُه موجبة؛ إذ َّ‬ ‫وترسبها عليه‪.‬‬ ‫كتل ُت ُه نتيجة اختزال أيونات النحاس ُّ‬ ‫مجموع نصفي تفاعل التأكسد‬ ‫أ ّما المعادل ُة الكل ّية في الخل ّية الجلفان ّية فهي‬ ‫ُ‬ ‫واالختزال‪:‬‬ ‫)‪+ Cu(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪→ Zn‬‬ ‫ــم‪ ،‬باســتخدام‬ ‫ُأ َص ِّم ُ‬ ‫برنامــج صانــع األفــام‬ ‫قصــرا‬ ‫فلــا‬ ‫)‪،(Movie Maker‬‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ِ‬ ‫ــح ُمك َِّونــات اخلل َّيــة‬ ‫ُي َو ِّض ُ‬ ‫اجللفان َّيــة ومبــدأ عملهــا‬ ‫ثــم‬ ‫ُّ‬ ‫وحتــوالت الطاقــة فيهــا‪َّ ،‬‬ ‫ُأشــار ُك ُه مع ّلمــي‪ /‬معلمتــي‬ ‫وزمالئــي‪/‬وزميــايت‪.‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Zn(s) + Cu‬‬ ‫وقد َع َّب َر الكيميائيون عن الخل ّية الجلفان ّية بطريقة ُمختصرة وسهلة لوصفها‪:‬‬ ‫القنطرة الملح ّية‬ ‫)‪|Cu(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪ǁ Cu‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Zn(s)|Zn‬‬ ‫نصف خل ّية االختزال نصف خل ّية التأكسد‬ ‫فتكتب‬ ‫مكونات نصف خل ّية التأكسد م َن اليسار‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫حيث يجري البد ُء بكتابة ِّ‬ ‫المادة التي يحدث لها تأكسدٌ أوالً ثم ناتج عملية التأكسد‪ ،‬وي ِ‬ ‫فص ُل بينهما خط )|(‬ ‫ََ‬ ‫َّ َّ ُ‬ ‫َّ‬ ‫‪2‬‬ ‫ثم‬ ‫رس ُم خ ّطان متوازيان ‪ ǁ‬يرمزان للقنطرة الملح ّية‪َّ ،‬‬ ‫ثم ُي َ‬ ‫كاآلتي‪َّ ،Zn(s)|Zn +(aq) :‬‬ ‫ثم‬ ‫مكونات نصف خل ّية االختزال‪َ ،‬فت ُ‬ ‫ُكتب ِّ‬ ‫ت ُ‬ ‫ُكتب الما َّدة التي يحدث لها اختزال‪َّ ،‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫ِ‬ ‫ناتج عمل ّية االختزال‪َ ،‬و َيفص ُل بينهما خط )|( كاآلتي‪.Cu (aq)|Cu(s) :‬‬ ‫ُ‬ ‫‪97‬‬ ‫المثال ‪13‬‬ ‫الشكل المجاور‪ ،‬الذي ُ‬ ‫َ‬ ‫مكونة من نصف خل ّية الخارصين‬ ‫أدرس‬ ‫يمثل خل ّية جلفان ّية َّ‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫‪ Zn |Zn‬ونصف خل ّية النيكل ‪َّ ،Ni |Ni‬‬ ‫‪Ni‬‬ ‫المصعد ِ‬ ‫كل من ِ‬ ‫والمهبط في الخل ّية‪.‬‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد ًّ َ‬ ‫عبر أسالكها‪.‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد اتجاه حركة اإللكترونات َ‬ ‫‪Zn‬‬ ‫‪KCl‬‬ ‫قنطرة ملحية‬ ‫أكتب نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫ُ‬ ‫عبر القنطرة الملح ّية‪.‬‬ ‫‪ُ -4‬أ َحدِّ ُد اتجاه حركة األيونات الموجبة والسالبة َ‬ ‫‪ -5‬ما التغ ُّي ُر في كتلة ٍّ‬ ‫كل من قطبي النيكل والخارصين؟‬ ‫)‪NiSO4(aq‬‬ ‫ت الحل‪:‬‬ ‫خطوا ُ‬ ‫)‪ZnSO4(aq‬‬ ‫يمثل ِ‬ ‫أن الخارصين ‪ُ Zn‬‬ ‫مؤشر الفولتميتر باتجاه قطب النيكل؛ أي َّ‬ ‫انحراف ِّ‬ ‫‪ُ -1‬يالحظ من الشكل‬ ‫المصعد‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫يمثل ِ‬ ‫والنيكل ‪ُ Ni‬‬ ‫المهبط‪.‬‬ ‫ذراته إلى قطب النيكل ‪َ Ni‬وتُخت ََز ُل‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫عبر األسالك من قطب الخارصين ‪Zn‬؛ حيث تتأكسد ّ‬ ‫اإللكترونات َ‬ ‫‪َّ -2‬‬ ‫أيوناتُه‪.‬‬ ‫أكتب نصف تفاعل التاكسد ونصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫ُ‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪Ni (aq) + 2e → Ni(s‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‬‫األيونات‬ ‫وتتحر ُك‬ ‫ن القنطرة الملح ّية باتجاه نصف خل ّية الخارصين ‪،Zn2+| Zn‬‬ ‫تتحر ُك‬ ‫‪-4‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫األيونات السالبة ‪ Cl‬م َ‬ ‫َّ‬ ‫َّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Zn(s) → Zn‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ن القنطرة الملح ّية إلى نصف خل ّية النيكل ‪.Ni |Ni‬‬ ‫الموجبة ‪ K+‬م َ‬ ‫‪2+‬‬ ‫وتحولِها إلى أيونات ‪ُ Zn2+‬‬ ‫‪ُّ -5‬‬ ‫تنتقل إلى المحلول‪ ،‬وتزدا ُد كتل ُة‬ ‫ذراته‬ ‫ُّ‬ ‫تقل كتل ُة قطب الخارصين نتيجة تأكسد ّ‬ ‫‪2+‬‬ ‫قطب النيكل نتيجة اختزال أيوناته ‪Ni‬‬ ‫وترسبها على القطب‪.‬‬ ‫ُّ‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫في الخل ّية الجلفان ّية‪ ،‬التي يحدث فيها التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫)‪+ 3Ag(s‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Cr(s) + 3Ag (aq) → Cr‬‬ ‫أكتب نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫ُ‬ ‫المصعد ِ‬ ‫كل من ِ‬ ‫والمهبط واتجاه حركة اإللكترونات في الدارة‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد ًّ َ‬ ‫الخارج ّية‪.‬‬ ‫عبر القنطرة الملح ّية‪.‬‬ ‫‪ُ -3‬أ َحدِّ ُد اتجاه حركة األيونات السالبة َ‬ ‫القطب الذي تزدا ُد كتلته؟ ولماذا؟‬ ‫‪ -4‬ما‬ ‫ُ‬ ‫رمز الخل ّية الجلفان ّية‪.‬‬ ‫‪-5‬‬ ‫أكتب َ‬ ‫ُ‬ ‫‪98‬‬ ‫جه ُد الخليّة الجلفانيّة ‪Cell Potential‬‬ ‫ُي َعدُّ جهدُ الخل ّية الجلفان ّية ‪Cell Potential‬‬ ‫مقياسا لقدرة الخل ّية على إنتاج تيار‬ ‫ً‬ ‫القو ُة الدافعة الكهربائ ّية المتو ِّلد ُة بين قطبي الخل ّية بسبب‬ ‫قاس بالفولت‪ ،‬وهو َّ‬ ‫كهربائي‪َ ،‬و ُي ُ‬ ‫فرق الجهد بين القطبين‪ ،‬الذي يزدا ُد بزيادة ميل ٍّ‬ ‫كل من نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‬ ‫أكثر نشا ًطا م َن‬ ‫ولما كان الخارصي ُن َ‬ ‫للحدوث‪ ،‬وبالرجوع إلى خل ّية )‪ (Zn – Cu‬السابقة‪ّ ،‬‬ ‫أكثر ً‬ ‫مما يو ِّلدُ‬ ‫ميل للتأكسد م َن النحاس؛ ّ‬ ‫النحاس بنا ًء على سلسلة النشاط الكيميائي‪ ،‬فهو ُ‬ ‫ِ‬ ‫قو ًة دافعة كهربائ ّية تدفع اإللكترونات إلى الحركة من قطب الخارصين ‪( Zn‬المصعد)‬ ‫َّ‬ ‫‪2+‬‬ ‫ِ‬ ‫أكثر ً‬ ‫ميل لالختزال‪.‬‬ ‫إلى قطب النحاس ‪( Cu‬المهبط)؛ حيث أيونات النحاس ‪ُ Cu‬‬ ‫ُي َع َّب ُر عن ميل نصف تفاعل االختزال للحدوث بجهد االختزال‪َ ،‬و ُير َم ُز له بالرمز‬ ‫)‪َ ،(Ereduction‬و ُي َع َّب ُر عن ميل نصف تفاعل التأكسد للحدوث بجهد التأكسد‪َ ،‬و ُير َم ُز له‬ ‫بالرمز )‪.(Eoxidation‬‬ ‫تمتلك نصف الخل ّية التي يحدث فيها تفاعل االختزال جهدَ اختزال أعلى من نصف‬ ‫ُ‬ ‫والفرق بين جهود االختزال لكال التفاعلين‬ ‫الخل ّية التي يحدث فيها تفاعل التأكسد‪،‬‬ ‫يساوي جهد الخل ّية‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫جهد الخل ّية = جهد االختزال لنصف تفاعل المهبط ‪ -‬جهد االختزال لنصف تفاعل‬ ‫ِ‬ ‫المصعد‬ ‫‪E = E‬‬ ‫‪- E‬‬ ‫)‪reduction(anode‬‬ ‫)‪reduction(cathode‬‬ ‫‪cell‬‬ ‫يقاس جهدُ الخل ّية في الظروف المعيار ّية‪ :‬درجة حرارة ‪،25˚C‬‬ ‫أ ّما عندما ُ‬ ‫فيسمى جهدَ الخل ّية‬ ‫وتركيز األيونات يساوي ‪ ،1M‬وضغط الغاز يساوي ‪،1atm‬‬ ‫ّ‬ ‫وتصبح معادلة حساب‬ ‫المعياري ‪َ ،Standard cell potential‬و ُير َم ُز له ‪،E˚cell‬‬ ‫ُ‬ ‫جهد الخل ّية المعياري‪:‬‬ ‫)‪E˚cell = E˚reduction(cathode) - E˚reduction(anode‬‬ ‫التعبير عنها باختصار كاآلتي‪:‬‬ ‫ويمكن‬ ‫ُ‬ ‫‪E˚cell = E˚cathode - E˚anode‬‬ ‫وقد ُوجد أ َّن جهد خل ّية )‪ (Zn – Cu‬المعياري يساوي ‪ 1.1‬فولت )‪ .(1.1 V‬ولكن‪،‬‬ ‫التوص ُل إلى ِق َي ِم‬ ‫قياس جهد االختزال لنصف خل ّية مع َّينة منفردة؟ وكيف جرى ُّ‬ ‫هل يمك ُن ُ‬ ‫جهود االختزال لألقطاب المختلفة؟‬ ‫جه ُد االختزال المعياري ‪Standard Reduction potential‬‬ ‫قياس جهد نصف خل ّية منفردة‪ ،‬ولكن عند وصل نصفي خل ّية لتكوين‬ ‫ال يمكن ُ‬ ‫قياس فرق الجهد بينهما أي جهد الخل ّية؛ لذلك اختار العلما ُء‬ ‫خل ّية جلفان ّية؛ يمك ُن ُ‬ ‫قطب الهيدروجين المعياري ‪Standard Hydrogen electrode‬‬ ‫قطب مرجعي هو َ‬ ‫اختيار الهيدروجين َّ‬ ‫ألن‬ ‫لقياس جهود اختزال أقطاب العناصر األخرى‪ ،‬وجرى‬ ‫ُ‬ ‫نشاطه الكيميائي متوسط بين العناصر‪ ،‬وقد اصطلح العلما ُء على َّ‬ ‫أن جهد االختزال‬ ‫المعياري له يساوي )‪.(0 V‬‬ ‫‪99‬‬ ‫قنطرة ملحية‬ ‫‪H2 1atm‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(6‬قطب الهيدروجين‬ ‫المعياري‪.‬‬ ‫سلك من البالتين‬ ‫غالف زجاجي‬ ‫مخرج الغاز‬ ‫مدخل الغاز‬ ‫صفيحة من البالتين‬ ‫محلول من أيونات الهيدروجين ‪ H+‬تركيزه ‪1M‬‬ ‫قطب الهيدروجين المعياري من وعـاء يحتوي على صفيحـة م َن‬ ‫يتكو ُن‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ٍ‬ ‫البالتين مغموسة فـي محلول حمض الهيدروكلوريك ‪HCl‬‬ ‫تركيز أيونات‬ ‫ُ‬ ‫الهيدروجين ‪ H+‬فيه ‪ ،1M‬ويجري َض ُّخ غاز الهيدروجين إلى المحلول عند ضغط‬ ‫أنظر الشكل )‪.(6‬‬ ‫للغاز يساوي ‪ 1‬ضغط جوي )‪ (1 atm‬ودرجة حرارة ‪ُ ،25°C‬‬ ‫يمك ُن ُ‬ ‫تمثيل التفاعل الذي يحدث في نصف خل ّية الهيدروجين بالمعادلة‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H2(g) E˚ = 0 V‬‬ ‫‪2H (aq) + 2e‬‬ ‫السهم المزدوج إلـى َّ‬ ‫أن نصف التفاعـل منعكس؛ إذ يمك ُن أليـونـات‬ ‫يشيـر‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫لجزيئات غاز الهيدروجين أن تتأكسد‪.‬‬ ‫الهيدروجين ‪ H‬أن تُختزل‪ ،‬كما يمك ُن ُ‬ ‫قاس جهدُ االختزال المعياري لنصف خل ّية ما باستخدام قطب‬ ‫ولكن‪ ،‬كيف ُي ُ‬ ‫الهيدروجين المعياري؟‬ ‫لتوضيح ذلك‪ُ ،‬تك ََّو ُن خل ّية جلفان ّية من نصف خلية الهيدروجين المعيارية‬ ‫ونصف خل ّية الخارصين ً‬ ‫مثل‪ ،‬في الظروف المعيار ّية‪ ،‬كما في الشكل )‪ُ ،(7‬يالحظ‬ ‫أن قراءة الفولتميتر )‪ ،(0.76 V‬وهي قراء ٌة ُ‬ ‫تمثل َ‬ ‫َّ‬ ‫فرق الجهد بين قطبي الخارصين‬ ‫‪e‬‬‫‪e-‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(7‬خل ّية جلفان ّية قطباها‬ ‫الخارصين والهيدروجين‬ ‫المعياريان‪.‬‬ ‫قطب الهيدروجين‬ ‫المعياري (مهبط‪)+‬‬ ‫فولتميتر‬ ‫قنطرة ملحية‬ ‫)‪H2(g‬‬ ‫‪NaCl‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫)‪HCl(aq‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪2H‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪( Zn‬مصعد‪)-‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Zn‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪NO3‬‬ ‫)‪Zn(NO3)2(aq‬‬ ‫والهيدروجين المعياريين‪ ،‬ولكي ُي َحدَّ َد جهدُ االختزال المعياري للخارصين‬ ‫ِ‬ ‫يجب تحديدُ ِ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫أن اتجاه حركة‬ ‫والمهبط في الخل ّية؛ حيث ُي‬ ‫المصعد‬ ‫اإللكترونات من قطب الخارصين باتجاه قطب الهيدروجين المعياريين؛ أي َّ‬ ‫أن‬ ‫قطب الخارصين ‪ِ ُ Zn‬‬ ‫ب المعادلة‪:‬‬ ‫يمثل المصعد وحدثت له عمل ّية تأكسد‪َ ،‬ح َس َ‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫بينما قطب الهيدروجين ُ‬ ‫يمثل المهبط وحدثت عمل ّية اختزال أليوناته‪،‬‬ ‫ب المعادلة‪:‬‬ ‫َح َس َ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫المعادلة الكُل ّية‪:‬‬ ‫‪E°H2 = 0 Volt‬‬ ‫‪E°cell = 0.76 V‬‬ ‫‪Zn(s) → Zn‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪2H (aq) + 2e → H2(g‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪Zn(s) + 2H (aq) → Zn (aq) + H2(g‬‬ ‫لحساب جهد االختزال المعياري للخارصين‪ ،‬تُستخدَ ُم العالقة‪:‬‬ ‫‪E°cell = E°cathode - E°anode‬‬ ‫بالتعويض‪:‬‬ ‫‪0.76 V = 0 - E°anode‬‬ ‫‪E°Zn = - 0.76 V‬‬ ‫أي َّ‬ ‫أن جهد االختزال المعياري لقطب الخارصين = )‪(-0.76 V‬‬ ‫القيمة السالبة لجهد االختزال المعياري لقطب الخارصين تعني َّ‬ ‫أن أيونات‬ ‫الخارصين ُّ‬ ‫أقل ً‬ ‫أيونات‬ ‫ميل لالختزال من أيونات الهيدروجين؛ لذلك اخت ُِز َلت‬ ‫ُ‬ ‫ات الخارصين في التفاعل الذي حدث في الخل ّية‬ ‫ذر ُ‬ ‫الهيدروجين وتأكسدت ّ‬ ‫الجلفان ّية‪.‬‬ ‫ف جهدُ االختزال المعياري ‪Standard Reduction potential‬للقطب‬ ‫َو ُي َع َّر ُ‬ ‫مقياس لميل نصف تفاعل االختزال للحدوث في الظروف المعيار ّية‪.‬‬ ‫بأنه‬ ‫ٌ‬ ‫أكثر ً‬ ‫وكذلك‪َّ ،‬‬ ‫ميل للتأكسد من ُجزيئات الهيدروجين؛‬ ‫ذرات الخارصين ُ‬ ‫فإن ّ‬ ‫فإن جهد التأكسد المعياري للخارصين يساوي )‪(0.76 V‬؛ أي َّ‬ ‫لذلك َّ‬ ‫أن جهد‬ ‫ويعاكس ُه في اإلشارة‪.‬‬ ‫التأكسد المعياري للقطب يساوي جهد اختزاله المعياري‬ ‫ُ‬ ‫جهد التأكسد المعياري= ‪- E°reduction‬‬ ‫‪101‬‬ ‫المثال ‪14‬‬ ‫في الخل ّية الجلفان ّية الممثلة بالرمز اآلتي‪:‬‬ ‫)‪| Cu(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Pt | H2(g) | 2H (aq) ǁ Cu‬‬ ‫أن جهد الخل ّية المعياري ‪0.34 V = E°cell‬‬ ‫إذا‬ ‫ُ‬ ‫علمت َّ‬ ‫فأحسب جهد االختزال المعياري للنحاس‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ت الحل‪:‬‬ ‫خطوا ُ‬ ‫ونصف تفاعل االختزال؛ حيث ُ‬ ‫قطب‬ ‫يمثل‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد‪ ،‬من خالل مخطط الخل ّية الجلفان ّية‪،‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫نصف خل ّية االختزال‪.‬‬ ‫فيمثل‬ ‫قطب النحاس المعياري‬ ‫نصف خل ّية التأكسد‪ ،‬أ ّما‬ ‫الهيدروجين المعياري‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫المعادلة الكُل ّية‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H2(g) → 2H (aq) + 2e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2e → Cu(s‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪→ 2H (aq) + Cu(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪H2(g) + Cu‬‬ ‫أحسب جهدَ االختزال المعياري للنحاس‬ ‫‪ -2‬بمعرفة جهد الخل ّية المعياري وجهد قطب الهيدروجين المعياري‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫باستخدام العالقة‪:‬‬ ‫‪E° = E°‬‬ ‫‪- E°‬‬ ‫‪anode‬‬ ‫بالتعويض فيها‪:‬‬ ‫‪cathode‬‬ ‫‪cell‬‬ ‫‪0.34 V = E°Cu - 0‬‬ ‫ومنها جهد االختزال المعياري لقطب النحاس‬ ‫‪E°Cu = 0.34 V‬‬ ‫أكثر ً‬ ‫مما يعني َّ‬ ‫ميل لالختزال من‬ ‫أن أيونات النحاس ُ‬ ‫أكبر منه للهيدروجين؛ ّ‬ ‫جهد االختزال المعياري للنحاس ُ‬ ‫أيونات النحاس في التفاعل التلقائي‬ ‫زيئات الهيدروجين واخت ُِز َلت‬ ‫أيونات الهيدروجين؛ لذلك تأكسدت ُج‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫الذي حدث في الخل ّية الجلفان ّية‪.‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫مكونَـة مـن نصـف خل ّيـة الهيدروجيـن ‪ 2H+|H2 |Pt‬ونصـف خل ّية‬ ‫خل َّيـة جلفان ّيـة َّ‬ ‫أحسـب جهدَ االختزال المعيـاري للكادميوم إذا‬ ‫الكادميـوم ‪ Cd2+|Cd‬المعياريين‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫علمـت أ َّن جهـد الخل ّيـة المعيـاري يسـاوي ‪ 0.4 V‬ونقصـت كتل ُة قطـب الكادميوم‬ ‫ُ‬ ‫بعـد تشـغيل الخل ّيـة لفترة مـ َن الزمن‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫جدول جهود االختزال المعيار ّية ‪Standard Reduction Potentials‬‬ ‫ِ‬ ‫قطب الهيدروجين المعياري في بناء خاليا جلفان ّية متعدِّ دة‪ ،‬ومن خالل‬ ‫استُخد َم ُ‬ ‫قياس جهودها المعيار ّية ُح ِس َبت جهو ُد االختزال المعيار ّية لألقطاب المختلفة التي‬ ‫است ِ‬ ‫واتفق الكيميائيون على كتابة أنصاف التفاعالت على شكل أنصاف‬ ‫ُخدمت فيها‪َ ،‬‬ ‫تفاعل اختزال في االتجاه األمامي وترتيبها وف ًقا لتزايد جهود االختزال المعيار ّية في‬ ‫َ‬ ‫أنظر الجدول )‪.(2‬‬ ‫جدول ُس ِّم َي‬ ‫جدول جهود االختزال المعيار ّية‪ُ ،‬‬ ‫‪102‬‬ ‫الجدول )‪ :(2‬جهود االختزال المعيار ّية عند درجة حرارة ‪.25°C‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‬ ‫)‪E° (V‬‬ ‫‪-3.05‬‬ ‫)‪Li(s‬‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Li (aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-2.92‬‬ ‫)‪K(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪K (aq‬‬ ‫‪-2.76‬‬ ‫)‪Ca(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-2.71‬‬ ‫)‪Na(s‬‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Na (aq‬‬ ‫‪-2.37‬‬ ‫)‪Mg(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-1.66‬‬ ‫)‪Al(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-1.18‬‬ ‫)‪Mn(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-0.83‬‬ ‫)‪H2(g‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪2H2O(l‬‬ ‫‪-0.76‬‬ ‫)‪Zn(s‬‬ ‫‪2e-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪Cr(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Fe(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Cd(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Co(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Ni(s‬‬ ‫‪2e-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Sn(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Pb(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Fe(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2H‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪-0.44‬‬ ‫‪-0.40‬‬ ‫‪-0.28‬‬ ‫‪-0.23‬‬ ‫‪-0.14‬‬ ‫‪-0.13‬‬ ‫‪-0.04‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2OH‬‬ ‫‪Mg‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Al‬‬ ‫‪Mn‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫تزداد قوة العوامل المؤكسدة‬ ‫‪-0.73‬‬ ‫تزداد قوة العوامل المختزلة‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Ca‬‬ ‫‪Zn‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪Cr‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪Cd‬‬ ‫‪Co‬‬ ‫‪Ni‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪Pb‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪0.00‬‬ ‫)‪H2(g‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪0.34‬‬ ‫)‪Cu(s‬‬ ‫‪2e-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪I2(s‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪0.54‬‬ ‫)‪2I (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪0.77‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Ag (aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪0.80‬‬ ‫)‪Ag(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪0.85‬‬ ‫)‪Hg(l‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪Hg‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪1.07‬‬ ‫)‪2Br (aq‬‬ ‫‪2e-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪1.23‬‬ ‫)‪2H2O(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪4e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪1.33‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪6e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪1.36‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2Cl (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Cl2(g‬‬ ‫‪1.5‬‬ ‫)‪Au(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪3e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪1.51‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪5e-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2.87‬‬ ‫)‪2F (aq‬‬ ‫‪2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2Cr‬‬ ‫‪Mn‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪7H2O(l) +‬‬ ‫‪4H2O(l) +‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪Br2(l‬‬ ‫‪+ 4H‬‬ ‫‪+ 14H‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+ 8H‬‬ ‫)‪O2(g‬‬ ‫‪2‬‬‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cr2O7‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‬‫)‪4 (aq‬‬ ‫‪Au‬‬ ‫‪MnO‬‬ ‫)‪F2(g‬‬ ‫أنصاف تفاعالت االختزال في الجدول منعكسة‪ ،‬ومن َث َّم َّ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫فإن‬ ‫أن‬ ‫ُأ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫الموا َّد على يسار المعادلة ُ‬ ‫ُ‬ ‫تحدث لها عمل ّي ُة اختزال‪ ،‬بينما‬ ‫عوامل مؤكسد ًة‬ ‫تمثل‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫تحدث لها عمل ّية تأكسد‪ ،‬كما َّ‬ ‫ُ‬ ‫أن‬ ‫عوامل ُمختز َل ًة‬ ‫تمثل الموا ُّد على يمين المعادلة‬ ‫جهود االختزال تزداد من أعلى إلى أسفل في الجدول‪ُ .‬يستفاد من جدول جهود‬ ‫االختزال المعيار ّية في حساب جهد الخل ّية المعياري‪ ،‬والتن ُّبؤ بتلقائ ّية تفاعالت‬ ‫والمختزلة‪.‬‬ ‫التأكسد واالختزال‪ ،‬إضافة إلى مقارنة ّ‬ ‫قوة العوامل المؤكسدة ُ‬ ‫‪103‬‬ ‫المثال ‪15‬‬ ‫حساب جهد الخليّة المعياري‬ ‫ُ‬ ‫حساب‬ ‫المكونة للخل ّية الجلفان ّية يمك ُن‬ ‫بمعرفة جهود االختزال المعيار ّية لألقطاب‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫)‪E°cell = E°(cathode) - E°(anode‬‬ ‫جهد الخل ّية المعياري‪َ ،‬ح َس َب المعادلة‪:‬‬ ‫توض ُح ذلك‪.‬‬ ‫واألمثلة اآلتية ِّ‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري للخل ّية الجلفان ّية التي يحدث فيها التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪+ Fe(s) → Co(s) + Fe‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫المعطيات‪ :‬المعادلة الكُل ّية للتفاعل‪.‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب جهد الخل ّية المعياري ‪.E°cell‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Co‬‬ ‫ت الحل‪:‬‬ ‫خطوا ُ‬ ‫ونصف تفاعل االختزال اعتما ًدا على معادلة التفاعل الكُل ّية‪:‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Fe(s) → Fe‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2e → Co(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Co‬‬ ‫أكتب‪ ،‬م َن الجدول )‪ ،(2‬نصفي تفاعل االختزال وجهو َد االختزال المعيار ّية لنصفي التفاعل السابقين‪:‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫‪Fe(s) E°Fe = - 0.44 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Co(s) E°Co = - 0.28 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري ‪.E°cell‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫ُ‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪Co‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪E°cell = E°(cathode) - E°(anode‬‬ ‫‪E°cell = - 0.28 - ( - 0.44 ) = + 0.16 V‬‬ ‫المثال ‪16‬‬ ‫الفضة ‪ Ag+|Ag‬ونصف خل ّية المغنيسيوم ‪ Mg2+|Mg‬في الظروف المعيار ّية‪ .‬بالرجوع إلى‬ ‫مكونة من نصف خل ّية ّ‬ ‫خل ّية جلفان ّية َّ‬ ‫جهود االختزال المعيار ّية ٍّ‬ ‫لكل منهما في الجدول )‪ ،(2‬أكتب المعادلة الكلية الموزونة للتفاعل‪ ،‬وأحسب جهدَ الخل ّية المعياري‪.‬‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫تتكو ُن الخل ّية الجلفان ّية من نصف خل ّية الفضة ونصف خل ّية المغنيسيوم في الظروف المعيار ّية‪.‬‬ ‫المعطيات‪َّ :‬‬ ‫المطلوب‪ :‬حساب جهد الخل ّية المعياري ‪.E°cell‬‬ ‫ت الحل‪:‬‬ ‫خطوا ُ‬ ‫أكتب نصفي تفاعل االختزال ٍّ‬ ‫الفضة والمغنيسيوم‪:‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫لكل من قطبي ّ‬ ‫ُ‬ ‫‪E°Ag = 0.80 V‬‬ ‫‪E°Mg = - 2.37 V‬‬ ‫‪104‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪Ag(s‬‬ ‫)‪Mg(s‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Ag (aq) + e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Mg‬‬ ‫أكتب نصفي تفاعل التأكسد واالختزال الحادثين في الخل ّية الجلفان ّية‬ ‫‪-2‬‬ ‫ُ‬ ‫أكثر ً‬ ‫للفضة أعلى منه للمغنيسيوم؛ أي َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫ميل لالختزال‬ ‫أن أيونات ّ‬ ‫أن جهدَ االختزال المعياري ّ‬ ‫الفضة ‪ُ Ag+‬‬ ‫يمثل ِ‬ ‫الفضة ‪ُ Ag‬‬ ‫من أيونات ‪Mg2+‬؛ لذلك َّ‬ ‫المهبط في الخل ّية الجلفان ّية؛ حيث تُخت ََز ُل أيوناتُه‪ ،‬بينما‬ ‫فإن قطب ّ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫ذراتُه‪ ،‬كما في المعادالت اآلتية‪:‬‬ ‫يمثل ُ‬ ‫قطب المغنيسيوم ‪ Mg‬المصعد فيها؛ حيث تتأكسدُ ّ‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫)‪→ Ag(s‬‬ ‫‪Mg(s) → Mg‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Ag (aq) + e‬‬ ‫أضرب معادلة نصف تفاعل االختزال × ‪ 2‬حتى يتساوى عد ُد اإللكترونات‬ ‫للحصول على المعادلة الكُل ّية‬ ‫ُ‬ ‫أجمع نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫ثم‬ ‫ُ‬ ‫المفقودة والمكتسبة‪َّ ،‬‬ ‫)‪+ 2Ag(s‬‬ ‫‪ -3‬حساب جهد الخل ّية المعياري ‪.E°cell‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Mg(s) + 2Ag (aq) → Mg‬‬ ‫)‪E°cell = E°(cathode) - E°(anode‬‬ ‫‪E°cell = 0.80 - ( - 2.37 ) = + 3.17V‬‬ ‫للفضة لم يتأثر بضرب نصف تفاعل االختزال بالمعامل )‪(2‬؛ َّ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫ألن جهد‬ ‫ُأ‬ ‫أن جهدَ االختزال المعياري ّ‬ ‫االختزال يعتمد على نوع الما َّدة وليس على كم َّيتها (عدد موالتها)‪.‬‬ ‫مكونـة من نصـف خل ّيـة الكروم ‪ Cr3+|Cr‬ونصـف خل ّيـة النحـاس ‪ Cu2+|Cu‬المعيارييـن‪ .‬بالرجوع‬ ‫أتح َّقـق‪ :‬خل ّيـة جلفان ّيـة َّ‬ ‫إلـى جهـود االختـزال المعيار ّيـة ٍّ‬ ‫أحسـب جهـدَ الخل ّيـة المعياري‪.‬‬ ‫لـكل منهما فـي الجدول )‪،(2‬‬ ‫ُ‬ ‫التـجـرب ُـة ‪1‬‬ ‫الجلفانية‬ ‫مقارنة جهود بعض الخاليا‬ ‫ّ‬ ‫واألدوات‪:‬‬ ‫المواد‬ ‫ُ‬ ‫ُّ‬ ‫كل منها )‪ (100 mL‬بتركيز )‪ (1 M‬من ٍّ‬ ‫حجم ٍّ‬ ‫ُ‬ ‫من المركبات اآلتية‪ :‬كبريتات الخارصين ‪ ،ZnSO4‬نترات‬ ‫محاليل‬ ‫كل َ‬ ‫ُ‬ ‫تركيزه‬ ‫الرصاص ‪ ،Pb(NO3)2‬نترات األلمنيوم ‪ .Al(NO3)3‬و )‪ (200 mL‬من محلول كبريتات النحاس ‪CuSO4‬‬ ‫ُ‬ ‫من الخارصين‪ ،‬النحاس‪ ،‬الرصاص‪ ،‬األلمنيوم‪ ،‬ورق صنفرة‪ ،‬فولتميتر‪ ،‬أسالك توصيل‪،‬‬ ‫)‪ ،(1 M‬صفيحة من كل َ‬ ‫زجاجية َسعة ‪ 100 mL‬عدد‬ ‫ُأنبوب على شكل حرف ‪ ،U‬محلول مشبع من كلوريد البوتاسيوم ‪ ،KCl‬قطن‪ ،‬كؤوس‬ ‫ّ‬ ‫)‪ ،(4‬ماء ُم َق َّطر‪.‬‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫أتبع إرشادات السالمة العامة في المختبر‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫والنظارات الواقي َة والقفازات‪.‬‬ ‫معطف المختب ِر‬ ‫أرتدي‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ -1‬أقيس‪ُ .‬أ ِ‬ ‫وأضع ‪ 50 mL‬من محلول كبريتات النحاس في الكأس األول و ‪ 50 mL‬من‬ ‫حض ُر كأسين زجاجيتين‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫محلول كبريتات الخارصين في الثاني‪.‬‬ ‫‪105‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫جيدً ا‬ ‫‪ -2‬أ َج ِّرب‪ .‬أن َِّظ ُف صفيحتي النحاس والخارصين ِّ‬ ‫الم َق َّطر‪،‬‬ ‫باستخدام ورق الصنفرة‪ ،‬وأغسلهما بالماء ُ‬ ‫وأتر ُك ُهما تج ّفان‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ُ -3‬أ َج ِّرب‪َ .‬‬ ‫الزجاجية‬ ‫أض ُع صفيحة النحاس في الكأس‬ ‫ّ‬ ‫األولى وصفيحة الخارصين في الكأس الثانية‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫أوصل أسالك التوصيل من طرف بالصفيحة‬ ‫ثم‬ ‫َّ‬ ‫ومن الطرف اآلخر بالفولتميتر لكال الصفيحتين‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تحر َك ِّ‬ ‫مؤش ُر الفولتميتر؟‬ ‫وأ‬ ‫الحظ‪ :‬هل َّ‬ ‫‪ُ -4‬أ َج ِّرب‪ .‬أم ُ‬ ‫َّ‬ ‫وأتأك ُد من عدم‬ ‫األنبوب الذي على شكل حرف ‪ U‬تما ًما بمحلول كلوريد البوتاسيوم المشبع‪،‬‬ ‫أل‬ ‫َ‬ ‫من القطن‪.‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫غلق طرفيه بقليل َ‬ ‫وجود فقاعات هواء فيه‪َّ ،‬‬ ‫‪ُ -5‬أالحظ‪ِ .‬‬ ‫األنبوب بحيث ُ‬ ‫خلية الخارصين)‪َ ،‬و ُأالحظ‬ ‫أقل ُب‬ ‫َ‬ ‫خلية النحاس ونصف ّ‬ ‫يصل بين الكأسيين (نصف ّ‬ ‫ِّ‬ ‫تحر َك ِّ‬ ‫المؤش ُر باالتجاه السالب‬ ‫تحر َك‬ ‫أعكس األسالك الموصولة به)‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل قراءته‬ ‫ُ‬ ‫مؤش ِر الفولتميتر (إذا َّ‬ ‫ُّ‬ ‫في الجدول‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫الخطوات السابقـ َة باستخدام انصـاف الخاليـا (نحـاس ‪ -‬رصاص)‪( ،‬نحـاس ‪ -‬ألمنيـوم)‪،‬‬ ‫ـر ُر‬ ‫‪ -6‬أ َج ِّرب‪ .‬أ َك ِّ‬ ‫وأ ِ‬ ‫مركبها‪ُ ،‬‬ ‫وأحرص على غمس ِّ‬ ‫كل صفيحة في محلول َّ‬ ‫الملحية من‬ ‫حض ُر القنطرة‬ ‫(رصاص ‪ -‬ألمنيوم)‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫جديد بعد غسل ُ‬ ‫األنبوب وتجفيفه‪.‬‬ ‫‪ُ -7‬أن َِّظ ُم البيانات‪ُ .‬أ َس ِّج ُل ِق َي َم جهود الخاليا في الجدول اآلتي‪:‬‬ ‫جدول البيانات‬ ‫الخلية المعياري ‪V‬‬ ‫جهد‬ ‫ّ‬ ‫الخلية المقاس‬ ‫جهد‬ ‫ّ‬ ‫‪1.1‬‬ ‫‪2.0‬‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫المصعد ِ‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد ِ‬ ‫والمهبط في ِّ‬ ‫جلفانية‪.‬‬ ‫خلية‬ ‫ّ‬ ‫كل ّ‬ ‫الخلية‬ ‫ّ‬ ‫نحاس ‪ -‬خارصين‬ ‫نحاس ‪ -‬ألمنيوم‬ ‫َ ُ‬ ‫لي في ِّ‬ ‫‪-2‬‬ ‫جلفانية‪.‬‬ ‫خلية‬ ‫أكتب‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫كل ّ‬ ‫التفاعل الك َّ‬ ‫َ‬ ‫االختالف فيها‪.‬‬ ‫قياسها‪َ ،‬و ُأ َف ِّس ُر‬ ‫‪ُ -3‬أقارنُ بين جهود الخاليا‬ ‫الجلفانية الذي جرى ُ‬ ‫ّ‬ ‫ترتيب ِ‬ ‫‪-4‬‬ ‫الف ِل ّزات وفقَ تزايد جهود اختزالها اعتما َدا على ِق َيمِ جهود الخاليا المقيسة‪.‬‬ ‫أتوقع‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪106‬‬ ‫التنبُّ ُؤ بتلقائيّة حدوث تفاعالت التأكسد واالختزال‬ ‫ِ‬ ‫تتفاعل ُ ِ ِ ِ‬ ‫ُ‬ ‫فينطلق‬ ‫المخ َّفف‬ ‫ُ‬ ‫بعض الفل ّزات َ‬ ‫مع محلول حمض الهيدروكلوريك ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫مع‬ ‫ومثال ذلك‬ ‫بعضها اآلخر‪،‬‬ ‫غاز الهيدروجين‪ ،‬بينما ال‬ ‫يتفاعل ُ‬ ‫تفاعل النيكل َ‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫ويحل‬ ‫النحاس فال يتفاعل‪،‬‬ ‫وإطالق غاز الهيدروجين‪ ،‬أ ّما‬ ‫ِحمض الهيدروكلوريك‬ ‫ُ‬ ‫الفضة‪ ،‬بينما ال ُّ‬ ‫النحاس َّ‬ ‫الفض ُة مح َّل ُه في‬ ‫تحل ّ‬ ‫محل الفضة في محلول نترات ّ‬ ‫ُ‬ ‫محلول نترات النحاس‪ .‬هل يمك ُن استخدا ُم جهود االختزال المعيار ّية في التن ُّبؤ‬ ‫بتلقائية حدوث تفاعالت التأكسد واالختزال؟ وكيف؟‬ ‫تُستخدَ ُم جهو ُد االختزال المعيار ّية للتن ُّبؤ بتلقائية حدوث تفاعل التأكسد واالختزال؛‬ ‫ُ‬ ‫النواتج‬ ‫حدوث التفاعل‪ ،‬وتكون‬ ‫فتلقائ ّية التفاعل ‪ Spontaneity of Reaction‬هي‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫ويتم ذلك بحساب جهد الخل ّية المعياري‬ ‫دون الحاجة إلى طاقة كهربائ ّية إلحداثه‪ُّ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫التفاعل تلقائ ًّيا‪ ،‬أ ّما إذا‬ ‫يكون‬ ‫للتفاعل؛ فإذا كان جهد الخل ّية المعياري للتفاعل موج ًبا‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫غير تلقائي‪.‬‬ ‫فيكون‬ ‫كان سال ًبا‬ ‫التفاعل َ‬ ‫المثال ‪17‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫يحدث بشكل تلقائي‪َ ،‬و ُأ َف ِّس ُر ذلك‪.‬‬ ‫تفاعالت التأكسد واالختزال الممثلة بالمعادالت اآلتية‬ ‫أي‬ ‫أتوقع‪ ،‬باالستعانة بالجدول )‪َّ ،(2‬‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫)‪Pb (aq) + 2Cl (aq) → Pb(s) + Cl2(g‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪2Fe (aq) + Sn (aq) → 2Fe (aq) + Sn(s‬‬ ‫ب‪.‬‬ ‫خطوات الحل‪:‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2Cl (aq) → Pb(s) + Cl2(g‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Pb‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫ونصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫أكتب‪ ،‬باالستعانة بمعادلة التفاعل الكيميائ ّية‪،‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫)‪+ 2e- → Pb(s‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Pb‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2Cl (aq) → Cl2(g) + 2e‬‬ ‫بالرجوع إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪ ،‬أجدُ َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫‪ُّ -2‬‬ ‫جهد االختزال المعياري للرصاص‬ ‫‪E°Pb = - 0.13 V‬‬ ‫وجهد االختزال المعياري للكلور‬ ‫‪E°Cl = 1.36 V‬‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري ‪ E°cell‬للتفاعل‪ ،‬كما ورد في المعادلة‪:‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫‪E°cell = E°cathode - E°anode‬‬ ‫‪E°cell = - 0.13 - 1.36 = - 1.49 V‬‬ ‫مما يعنى َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫تلقائي الحدوث‪.‬‬ ‫غير‬ ‫أن قيمة جهد الخل ّية المعياري للتفاعل‬ ‫ٌ‬ ‫ِّ‬ ‫أن التفاعل ُ‬ ‫سالب؛ ّ‬ ‫ويمكن التوص ُل إلى النتيجة السابقة ِ‬ ‫نفسها عند مقارنة جهود االختزال المعيار ّية ٍّ‬ ‫لكل م َن الرصاص والكلور؛‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫‪107‬‬ ‫ب‪.‬‬ ‫أن َ‬ ‫أكبر من جهد اختزال الرصاص؛ أي َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫ميل ُجزيئات الكلور لالختزال أكبر‪،‬‬ ‫أن جهد االختزال للكلور ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫أيونات الرصاص ‪.Pb‬‬ ‫أيونات الكلوريد ‪ Cl-‬وال تُخت ََز ُل‬ ‫ومن َث َّم ال تتأكسدُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪+ Sn‬‬ ‫‪+ Sn(s) → 2Fe‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫ونصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫أكتب‪ ،‬باالستعانة بالمعادلة الكيميائية‪،‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e → 2Fe‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Sn(s) → Sn‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫أنصاف تفاعل االختزال للقصدير وأيونات الحديد‬ ‫أختار‬ ‫بالرجوع إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪ُّ -2‬‬ ‫‪E°Sn = - 0.14 V‬‬ ‫‪E°Fe3+|Fe2+ = 0.77 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪Sn(aq‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫‪+ 2e-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري ‪ E°cell‬للتفاعل‪:‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪:Fe‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2Fe‬‬ ‫‪E°cell = E°cathode - E°anode‬‬ ‫‪E°cell = 0.77 - ( - 0.14 ) = 0.91 V‬‬ ‫َ‬ ‫مما يعنى َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫تلقائي الحدوث‪.‬‬ ‫التفاعل‬ ‫أن‬ ‫أن جهد الخل ّية المعياري للتفاعل‬ ‫ٌ‬ ‫ُّ‬ ‫موجب؛ ّ‬ ‫المثال ‪18‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ ِِ‬ ‫وينطلق غا َز الهيدروجين‪.‬‬ ‫مع محلول حمض الهيدروكلوريك ‪HCl‬‬ ‫ُأ َف ِّسر‪:‬‬ ‫َ‬ ‫يتفاعل فل ّز النيكل ‪َ Ni‬‬ ‫خطوات الحل‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫ِِ‬ ‫أكتب معادلة أيون ّية ُ‬ ‫‪-1‬‬ ‫ب المعادلة‪:‬‬ ‫مع حمض الهيدروكلوريك‪َ ،‬ح َس َ‬ ‫تمثل تفاعل فل ّز النيكل َ‬ ‫ُ‬ ‫)‪+ H2(g‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Ni(s) + 2H (aq) → Ni‬‬ ‫ونصف تفاعل االختزال‪.‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫أكتب‪ ،‬باالستعانة بمعادلة التفاعل السابقة‪،‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ب المعادالت اآلتية‪َّ ،‬‬ ‫أن النيكل يتأكسدُ َو َيخت َِز ُل أيونات الهيدروجين‪:‬‬ ‫أالحظ‪َ ،‬ح َس َ‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Ni(s) → Ni‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪2H (aq) + 2e → H2(g‬‬ ‫بالرجوع إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪ ،‬أجدُ َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫‪ُّ -3‬‬ ‫جهد االختزال المعياري للنيكل‬ ‫وجهد االختزال المعياري للهيدروجين‬ ‫‪E°Ni = - 0.23 V‬‬ ‫‪E°H = 0.00 V‬‬ ‫‪2‬‬ ‫أكبر من جهد االختزال المعياري للنيكل؛ أي َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫أن أيونات‬ ‫أن جهد االختزال المعياري للهيدروجين ُ‬ ‫‪108‬‬ ‫أكثر ً‬ ‫ميل لكسب اإللكترونات من أيونات النيكل؛ لذلك تُخت ََز ُل‬ ‫أيونات الهيدروجين وتتأكسدُ‬ ‫ُ‬ ‫الهيدروجين ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫التفاعل تلقائ ًّيا وجهدُ الخل ّية موج ًبا‪ ،‬كما َيت َِّض ُح عند حساب جهد الخل ّية المعياري‬ ‫ويكون‬ ‫ات النيكل‬ ‫ذر ُ‬ ‫ّ‬ ‫للتفاعل‪:‬‬ ‫)‪E°cell = E°cathode(H2) - E°anode(Ni‬‬ ‫‪E°cell = 0.0 - ( -0.23 ) = + 0.23 V‬‬ ‫ُ‬ ‫غاز الهيدروجين‪.‬‬ ‫لذلك‬ ‫مع ِحمض الهيدروكلوريك ويتصاعدُ ُ‬ ‫يتفاعل النيكل َ‬ ‫المثال ‪19‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ ِِ‬ ‫ينطلق غاز الهيدروجين‪.‬‬ ‫المخ َّفف‪ ،‬وال‬ ‫ُأ َف ِّسر‪ :‬ال‬ ‫ُ‬ ‫يتفاعل فل ّز النحاس ‪َ Cu‬‬ ‫مع محلول حمض الهيدروكلوريك ‪ُ HCl‬‬ ‫ت الحل‪:‬‬ ‫خطوا ُ‬ ‫َ‬ ‫وأكتب معادلتَه‪:‬‬ ‫حدوث التفاعل‪،‬‬ ‫أفترض‬ ‫‪-1‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫)‪+ H2(g‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Cu(s) + 2H (aq) → Cu‬‬ ‫ونصف تفاعل االختزال‪.‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫المفترض‪،‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫أكتب‪ ،‬باالستعانة بمعادلة التفاعل ُ‬ ‫‪+ 2e-‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cu(s) → Cu‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪2H (aq) + 2e → H2(g‬‬ ‫بالرجوع إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪ ،‬أجدُ َّ‬ ‫أن‪:‬‬ ‫‪ُّ -3‬‬ ‫جهد االختزال المعياري للنحاس‬ ‫‪E°Cu = 0.34 V‬‬ ‫وجهد االختزال المعياري للهيدروجين‬ ‫‪E°H2 = 0.00 V‬‬ ‫أكثر ً‬ ‫أكبر منه للهيدروجين؛ أي َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫ميل لالختزال‬ ‫أن أيونات النحاس ُ‬ ‫أن جهدَ االختزال المعياري للنحاس ُ‬ ‫أيونات الهيدروجين‪.‬‬ ‫النحاس وال تُخت ََز ُل‬ ‫من أيونات الهيدروجين؛ لذلك ال يتأكسدُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫المفترض‪ ،‬والتن ُّبؤ بتلقائ ّية حدوث التفاعل‪:‬‬ ‫ويمكن‬ ‫ُ‬ ‫حساب جهد الخل ّية المعياري للتفاعل ُ‬ ‫)‪E°cell = E°cathode(H2) - E°anode(Cu‬‬ ‫‪E°cell = 0.0 - 0.34 = - 0.34 V‬‬ ‫سالب؛ أي َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫تلقائي الحدوث‪.‬‬ ‫غير‬ ‫المفترض‬ ‫ٌ‬ ‫ِّ‬ ‫أن التفاعل ُ‬ ‫أن جهد الخل ّية المعياري للتفاعل ُ‬ ‫أيضا استخدا ُم جهود االختزال المعيار ّية للتن ُّبؤ بإمكان ّية تفاعل‬ ‫ويمكن ً‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِِ‬ ‫مع محاليل األمالح‪ ،‬كما في األمثلة اآلتية‪:‬‬ ‫الفل ّزات أو الالفل ّزات َ‬ ‫‪109‬‬ ‫المثال ‪20‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫من الكروم ‪Cr‬؟‬ ‫هل يمكن‬ ‫تحريك محلول نترات ّ‬ ‫الفضة ‪ AgNO3‬بِملعقة َ‬ ‫المعطيات‪:‬‬ ‫المطلوب‪:‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫المحلول المستخدم ‪ِ ،AgNO‬‬ ‫الملعقة مصنوعة من الكروم ‪.Cr‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ٌ‬ ‫هل يحدث‬ ‫الفضة ‪ AgNO3‬والكروم ‪Cr‬؟‬ ‫تفاعل بين نترات ّ‬ ‫ٌ‬ ‫ٌ‬ ‫تفاعل بينها وبين أيونات المحلول عند تحريكه بها‪ .‬ولمعرفة‬ ‫محلول ما بِ ِملعقة مع َّينة يجب ّأل يحدث‬ ‫يحر َك‬ ‫حتى َّ‬ ‫ُ‬ ‫حدوث تفاعل وكتابة معادلته كاآلتي‪:‬‬ ‫فتر ُض‬ ‫ذلك‪ُ ،‬ي َ‬ ‫‪+‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪3Ag (aq) + Cr(s) → 3Ag(s) + Cr‬‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫الفضة‪ .‬وللحكم على إمكان ّية حدوث التفاعل‬ ‫ذرات الكروم واختزال أيونات ّ‬ ‫أن التفاعل المتوقع هو تأكسدُ ّ‬ ‫للفضة والكروم‪ ،‬وهي )‪(E°Cr = -0.73 V ،E°Ag = 0.8 V‬؛ إذ أالحظ َّ‬ ‫أن‬ ‫رج ُع إلى جهود االختزال المعيار ّية ّ‬ ‫ُي َ‬ ‫أكثر ً‬ ‫الفضة المعياري أعلى من جهد اختزال الكروم المعياري؛ أي َّ‬ ‫ميل لالختزال‬ ‫أن أيونات ّ‬ ‫جهد اختزال ّ‬ ‫الفضة ُ‬ ‫الفضة؛ أي َّ‬ ‫أن التفاعل بينهما تلقائي‪.‬‬ ‫من أيونات الكروم؛ لذلك يتأكسدُ الكروم َو َيخت َِز ُل أيونات ّ‬ ‫حساب جهد الخل ّية المعياري للتفاعل كاآلتي‪:‬‬ ‫أيضا‬ ‫ويمك ُن ُ‬ ‫ُ‬ ‫)‪E°cell = E°cathode(Ag) - E°anode(Cr‬‬ ‫‪E°cell = 0.8 - (- 0.73 ) = + 1.53 V‬‬ ‫موجب؛ أي َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫أن التفاعل تلقائي الحدوث‪ ،‬ومن َث َّم ال يمكن تحر ُيك‬ ‫أن جهد الخل ّية المعياري للتفاعل‬ ‫ٌ‬ ‫الفضة بِ ِملعقة م َن الكروم‪.‬‬ ‫محلول نترات ّ‬ ‫المثال ‪21‬‬ ‫تحضير البروم ‪ Br2‬من محلول بروميد البوتاسيوم ‪ KBr‬باستخدام اليود ‪I2‬؟‬ ‫يمكن‬ ‫هل‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تحليل السؤال‪:‬‬ ‫المعطيات‪ :‬المحلول المستخدم للتحضير منه بروميد البوتاسيوم ‪ ،KBr‬المادة المستخدمة للتحضير اليود ‪.I2‬‬ ‫ٌ‬ ‫ُ‬ ‫تفاعل بين محلول بروميد البوتاسيوم ‪ KBr‬واليود ‪ I2‬ويتكون البروم ‪Br2‬؟‬ ‫يحدث‬ ‫المطلوب‪ :‬هل‬ ‫الحل‬ ‫كتابة معادلة التفاعل المتوقع‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2Br (aq) + I2(s) → 2I (aq) + Br2(l‬‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫أن التفاعل المتوقع هو تأكسدُ أيونات البروميد ‪ Br-‬واختزال اليود ‪ .I2‬وللحكم على إمكان ّية حدوث‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫أن جهد‬ ‫رج ُع إلى جهود االختزال المعيار ّية للبروم واليود‪(E°Br2 = 1.07 V ، E°I2 = 0.54 V) :‬؛ إذ ُي‬ ‫التفاعل ُي َ‬ ‫االختزال المعياري للبروم أعلى من جهد االختزال المعياري لليود‪ ،‬ومن َث َّم َّ‬ ‫أكثر ً‬ ‫ميل لالختزال من‬ ‫فإن البروم ‪ُ Br2‬‬ ‫‪110‬‬ ‫اليود ‪I2‬؛ لذلك ال تتأكسدُ أيونات البروميد ‪ Br-‬وال تَخت َِز ُل اليود ‪I2‬؛ أي َّ‬ ‫غير تلقائي‪.‬‬ ‫أن التفاعل بينهما ُ‬ ‫حساب جهد الخل ّية المعياري للتفاعل كاآلتي‪:‬‬ ‫أيضا‬ ‫ويمك ُن ً‬ ‫ُ‬ ‫)‪E°cell = E°cathode(I2) - E°anode(Br2‬‬ ‫‪E°cell = 0.54 – 1.07 = - 0.53 V‬‬ ‫سالب؛ أي َّ‬ ‫أالحظ َّ‬ ‫تحضير‬ ‫غير تلقائي الحدوث‪ ،‬وبالتالي ال يمك ُن‬ ‫أن جهد الخل ّية المعياري للتفاعل‬ ‫ٌ‬ ‫ُ‬ ‫أن التفاعل ُ‬ ‫البروم ‪ Br2‬من محلول بروميد البوتاسيوم ‪ KBr‬باستخدام اليود ‪.I2‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫باستخدام جدول جهود االختزال المعيار ّية ُأ ُ‬ ‫ُ‬ ‫حفظ محلول كبريتات الحديد ‪ FeSO4 II‬في وعاء م َن‬ ‫‪ -1‬أتوقع‪ :‬هل يمك ُن‬ ‫األلمنيوم ‪Al‬؟ ُأ َب ِّر ُر إجابتي‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫حفظ محلول نترات المغنيسيوم ‪ Mg(NO3)2‬بوعاء‬ ‫‪ -2‬أتوقع‪ :‬هل يمكن‬ ‫م َن القصدير ‪Sn‬؟ ُأ َب ِّر ُر إجابتي‪.‬‬ ‫مقارنةُ ق ّوة العوامل المؤكسدة والمختزلة‬ ‫بالرجوع إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪َ ،‬يت َِّض ُح َّ‬ ‫أن جهود االختزال‬ ‫المعيار ّية تزداد من أعلى إلى أسفل في الجدول؛ أي يزداد ُ‬ ‫ميل نصف تفاعل‬ ‫ُ‬ ‫االختزال للحدوث؛ ما يعني َّ‬ ‫فيكون‬ ‫أيضا‪،‬‬ ‫قوة العوامل المؤكسدة تزداد ً‬ ‫أن ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫ُ‬ ‫أضعف عامل‬ ‫يكون أيون الليثيوم ‪Li‬‬ ‫الفلور ‪ F2‬أقوى عامل مؤكسد‪ ،‬بينما‬ ‫َ‬ ‫قوتها ُّ‬ ‫ُ‬ ‫العوامل المختزلة َّ‬ ‫تقل بزيادة جهد االختزال المعياري؛‬ ‫مؤكسد‪ ،‬أ ّما‬ ‫فإن َّ‬ ‫الربطُ مع الحياة‬ ‫يحـدث أحيانـا انتفـاخ لعلـب‬ ‫األغذيـة؛ أحـد أسـباب حدوثـه‬ ‫مـع‬ ‫تفاعـل األغذيـ ُة الحامض ّيـة َ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫الم ِ‬ ‫المحفوظة‬ ‫كون لل ُعلبـة‬ ‫الفلـز ُ‬ ‫َ‬ ‫غـاز‬ ‫ذلـك‬ ‫وينتـج عـن‬ ‫فيهـا‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ممـا يتسـ ّبب‬ ‫الهيدروجيـن؛‬ ‫ّ‬ ‫فـي انتفـاخ ال ُعلبـة‪ ،‬وغال ًبـا مـا‬ ‫التفاعلات جـز ًءا‬ ‫تكـون هـذه‬ ‫ُ‬ ‫مـ َن العوامـل التـي ت َُحـدِّ ُد مـدّ َة‬ ‫المنتجـات‪.‬‬ ‫صالح ّيـة هـذه ُ‬ ‫‬‫يمثل أقوى عامل مختزل بينما ُ‬ ‫أن الليثيوم ‪ُ Li‬‬ ‫يمثل ُ‬ ‫أي َّ‬ ‫أضعف‬ ‫أيون الفلوريد ‪F‬‬ ‫َ‬ ‫قوة‬ ‫عامل مختزل‪ .‬واألمثل ُة اآلتية ِّ‬ ‫توض ُح كيف ّية توظيف جهود االختزال لمقارنة ّ‬ ‫العوامل المؤكسدة والمختزلة‪.‬‬ ‫المثال ‪22‬‬ ‫قوتها كعوامل مؤكسدة في الظروف المعيار ّية‪:‬‬ ‫ِّب الموا َّد اآلتية تصاعد ًّيا َ‬ ‫وفق َّ‬ ‫أستعين بجدول جهود االختزال المعيار ّية‪َ ،‬و ُأ َرت ُ‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‬‫‪Cl2 ، Cd ، MnO4 ، Al‬‬ ‫)‪E° (V‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‬‫‪-1.66‬‬ ‫‪Al + 3e‬‬ ‫‪Al‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫‪ -1‬بالعودة إلى جدول جهود االختزال‬ ‫‪-0.40‬‬ ‫‪Cd + 2e‬‬ ‫‪Cd‬‬ ‫‬‫‬‫أنصاف التفاعالت‬ ‫أختار‬ ‫المعيار ّية‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪1.36‬‬ ‫‪Cl2 + 2e‬‬ ‫‪2Cl‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‬‫‪2+‬‬ ‫وفق تزايد‬ ‫للمواد السابقة‪َ ،‬و ُأ َر ِّت ُبها‬ ‫َ‬ ‫‪1.51‬‬ ‫‪MnO4 + 4H +2e‬‬ ‫‪Mn + 2H2O‬‬ ‫‪111‬‬ ‫أضعف عامل مؤكسد له ُّ‬ ‫أقل جهد اختزال معياري؛‬ ‫جهود االختزال المعيارية‪ ،‬فيكون أعلى يسار الجدول‬ ‫َ‬ ‫‪3+‬‬ ‫أضعف عامل مؤكسد‪َّ ،‬‬ ‫أي َّ‬ ‫وأن لـِ ‪ MnO4-‬أعلى جهد اختزال معياري؛ أي أنه أقوى‬ ‫أن أيونات األلمنيوم ‪Al‬‬ ‫ُ‬ ‫قوتها كعوامل مؤكسدة‪ ،‬فهو‪:‬‬ ‫عامل مؤكسد‪ .‬أ ّما‬ ‫ب َّ‬ ‫ترتيب الموا ِّد َح َس َ‬ ‫ُ‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪> Al‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪> Cl2 > Cd‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪MnO4‬‬ ‫المثال ‪23‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫أستعين بجدول جهود االختزال المعيار ّية‪ُ ،‬ث َّم ُأ ُ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫كعوامل مختزلة في الظروف المعيار ّية‪:‬‬ ‫قوتها‬ ‫ِّب الموا َّد اآلتية تصاعد ًّيا َ‬ ‫وفق َّ‬ ‫‪ُ -1‬أ َرت ُ‬ ‫‪, Co‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Ag , K , I‬‬ ‫يمكن أليونات الكوبلت ‪ Co2+‬أكسد ُة أيونات اليوديد ‪I-‬؟ ُأ َف ِّس ُر إجابتي‪.‬‬ ‫‪ -2‬هل‬ ‫ُ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫أنصاف‬ ‫أختار‬ ‫‪ -1‬بالعودة إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫وفق تزايد جهود االختزال‬ ‫التفاعالت للموا ِّد السابقة‪َ ،‬و ُأ َر ِّت ُبها َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أضعف عامل‬ ‫أسفل يمين الجدول‪ ،‬وهو ‪،Ag‬‬ ‫فيكون‬ ‫المعيارية‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫مختزل؛ أي أقلها ً‬ ‫ويكون أعلى يمين الجدول‪ ،‬وهو‬ ‫ميل للتأكسد‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ ،K‬أقوى عامل مختزل؛ أي أكثرها ً‬ ‫ترتيب‬ ‫ويكون‬ ‫ميل للتأكسد‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫بق ّية العوامل المختزلة تصاعد ًّيا كاآلتي‪:‬‬ ‫‪> Ag‬‬ ‫)‪E° (V‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‬ ‫‪-2.92‬‬ ‫‪K‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-0.28‬‬ ‫‪Co‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪K‬‬ ‫‪+ e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Co + 2e‬‬ ‫‪0.54‬‬ ‫‪2I‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪0.80‬‬ ‫‪Ag‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪I2 + 2e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Ag + e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪K > Co > I‬‬ ‫قارن جهود االختزال المعيارية للكوبلت واليود‪َ ،‬ف ُأ ِ‬ ‫الح ُظ َّ‬ ‫‪ُ -2‬أ ُ‬ ‫أن جهد االختزال المعياري لليود أعلى منه للكوبلت؛‬ ‫ّ‬ ‫َ‬ ‫ميل لالختزال من أيونات الكوبلت؛ لذلك ال ِ‬ ‫‬‫‪2+‬‬ ‫أكثر ً‬ ‫أي َّ‬ ‫أيونات الكوبلت ‪ Co‬أيونات اليوديد ‪. I‬‬ ‫تؤكسدُ‬ ‫ُ‬ ‫أن اليود ُ‬ ‫المثال ‪24‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫ُ‬ ‫أدرس جهو َد االختزال المعيار ّية في الجدول‪َّ ،‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‬‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد أقوى عامل مؤكسد‪.‬‬ ‫‪Cr + 3e‬‬ ‫‪Cr -0.73‬‬ ‫‬‫‬‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد أقوى عامل مختزل‪.‬‬ ‫‪+1.36‬‬ ‫‪Cl2 + 2e‬‬ ‫‪Cl‬‬ ‫َ‬ ‫اختزال ُجزيئات الكلور ‪Cl2‬؟ ُأ َف ِّس ُر إجابتي‪.‬‬ ‫‪ -3‬هل يستطيع النيكل ‪Ni‬‬ ‫‪Ni -0.23‬‬ ‫‪Ni2+ + 2e‬‬‫‪2+‬‬ ‫‬‫أيونات الكروم ‪ Cr3+‬أكسدة الرصاص ‪Pb‬؟ ُأ َف ِّس ُر إجابتي‪.‬‬ ‫‪ -4‬هل تستطيع‬ ‫ُ‬ ‫‪Pb + 2e‬‬ ‫‪Pb -0.13‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫تحدث للعامل المؤكسد عمل ّي ُة اختزال‪ ،‬وأقوى عامل مؤكسد هو الما َّد ُة التي لها‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد أقوى عامل مؤكسد‪:‬‬ ‫)‪E° (V‬‬ ‫‪112‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‬ ‫ِ‬ ‫ن الجدول أنه الكلور ‪،Cl2‬وجهدُ اختزاله المعياري ‪1.36 V = E°‬‬ ‫أعلى جهد اختزال معياري‪َ ،‬و َيتَّض ُح م َ‬ ‫تحدث للعامل المختزل عمل ّي ُة تأكسد‪ ،‬وأقوى عامل مختزل هو الما َّد ُة التي لها ُّ‬ ‫ُ‬ ‫أقل‬ ‫‪ُ -2‬أ َحدِّ ُد أقوى عامل مختزل‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫ن الجدول أنه الكروم ‪ ،Cr‬وجهدُ اختزاله المعياري ‪-0.73 V = E°‬‬ ‫جهد اختزال معياري‪َ ،‬و َيتَّض ُح م َ‬ ‫قارن جهدَ اختزال النيكل )‪ (-0.23 V‬وجهدَ اختزال الكلور )‪َ ،(1.36 V‬ف ُأ ِ‬ ‫الح ُظ َّ‬ ‫‪ُ -3‬أ ُ‬ ‫أن جهد اختزال النيكل‬ ‫ُ‬ ‫المعياري ُّ‬ ‫ويختزل ُجزيئات الكلور‪ .‬ويمك ُن كتاب ُة‬ ‫أقل من جهد اختزال الكلور المعياري؛ لذلك يتأكسدُ النيكل‬ ‫وحساب جهد الخل ّية المعياري للتفاعل كاآلتي‪:‬‬ ‫معادلة التفاعل المتوقع‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ 2Cl‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Ni + Cl2 → Ni‬‬ ‫)‪E°cell = E° cathode(Cl2) - E° anode(Ni‬‬ ‫‪E°cell = 1.36 – ( - 0.23 ) = 1.59 V‬‬ ‫ُ‬ ‫بما َّ‬ ‫فالتفاعل تلقائي‪.‬‬ ‫موجب‬ ‫أن الجهد‬ ‫ٌ‬ ‫قارن جهدَ اختزال الرصاص )‪ (-0.13 V‬وجهدَ اختزال الكروم ) ‪َ ،(-0.73 V‬ف ُأ ِ‬ ‫الح ُظ َّ‬ ‫‪ُ -4‬أ ُ‬ ‫أن جهد اختزال‬ ‫أيونات الكروم ‪ Cr3+‬أكسدة‬ ‫تستطيع‬ ‫الرصاص المعياري أعلى من جهد اختزال الكروم المعياري؛ لذلك ال‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫وحساب جهد الخل ّية المعياري للتفاعل كاآلتي‪:‬‬ ‫الرصاص‪ .‬ويمك ُن كتاب ُة معادلة التفاعل المتوقع‬ ‫ُ‬ ‫)‪+ 2Cr(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪+ 3Pb(s) → 3Pb‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cr‬‬ ‫‪E°cell = -0.73 – (- 0.13 ) = - 0.60 V‬‬ ‫ُ‬ ‫بما َّ‬ ‫غير تلقائي‪.‬‬ ‫سالب‬ ‫أن الجهد‬ ‫ٌ‬ ‫فالتفاعل ُ‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫َ‬ ‫يتضم ُن جهو َد االختزال المعيار ّية لبعض المواد‪،‬‬ ‫الجدول اآلتي‪ ،‬الذي‬ ‫أدرس‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫َّ‬ ‫)‪E° (V‬‬ ‫‪1.33‬‬ ‫‪0.80‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪2Cr +7H2O‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪Cr2O7 + 14H+ + 6e‬‬ ‫‪Ag‬‬ ‫‪- 0.14‬‬ ‫‪Sn‬‬ ‫‪1.5‬‬ ‫‪Au‬‬ ‫‪Ag+ + e‬‬‫‪Sn2+ + 2e‬‬‫‪-‬‬ ‫‪+ 3e‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫أرتـب الفلـزات ذوات الرمـوز‬ ‫اإلفتراضيـة ‪ X ، Y ، Z‬وفـق قوتهـا‬ ‫كعوامـل مختزلـة إذا علمـت أن‪:‬‬ ‫الفلـز ‪ X‬يختـزل أيونـات ‪ Z‬وال‬ ‫‪2+‬‬ ‫يختـزل أيونـات‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪.Y‬‬ ‫‪Au‬‬ ‫‪ُ -1‬أ َحدِّ ُد أقوى عامل مؤكسد وأقوى عامل مختزل‪.‬‬ ‫الف ِل ّز ِ‬ ‫‪ -2‬أستنتج‪ .‬أي ِ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تختزل أيونات ‪Sn2+‬؟‬ ‫تختزل أيونات ‪ Cr2O72-‬وال‬ ‫ات‬ ‫ُّ‬ ‫‪113‬‬ ‫التـجـرب ُـة ‪2‬‬ ‫قوة بعض العوامل المختزلة‬ ‫مقارن ُة ّ‬ ‫المواد واألدوات‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫شريط مغنيسيوم‪ُ ،‬حبيبات نيكل‪ُ ،‬حبيبات رصاص‪ِ ،‬مسمار حديد عدد ‪ 100 mL ،4‬من محاليل كل من نترات‬ ‫المغنيسيوم ‪ ،Mg(NO3)2‬نترات النيكل ‪ ،Ni(NO3)2‬نترات الرصاص ‪ ،Pb(NO3)2‬نترات الحديد ‪،Fe(NO3)2 II‬‬ ‫كل منه بتركيز ‪ ،0.1 M‬أنابيب اختبار عدد )‪ِ ،(9‬مخبار ُمدَ َّرج عدد ‪ ،4‬ورق صنفرة‪ ،‬قلم تخطيط‪ ،‬ورق الصق‪.‬‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫إرشادات السالمة العامة في المختبر‪.‬‬ ‫أتبع‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫والنظارات الواقي َة والقفازات‪.‬‬ ‫معطف المختب ِر‬ ‫أرتدي‬ ‫ُ‬ ‫الكيميائية بحذر‪.‬‬ ‫مع الموا ِّد‬ ‫أتعامل َ‬ ‫ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أقسم ُه إلى ‪ 3‬أجزاء‬ ‫ثم‬ ‫أقيس ‪ 12 cm‬من شريط المغنيسيوم‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫وأنظف ُه ِّ‬ ‫‪ -1‬أ َج ِّرب‪ُ .‬‬ ‫جيدً ا باستخدام ورق الصنفرة‪َّ ،‬‬ ‫متساوية‪ ،‬وأحضر ‪ُ 3‬حبيبات نيكل و ‪ُ 3‬حبيبات رصاص و ‪ 3‬مسامير‪.‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َجرب‪ُ .‬أ ِ‬ ‫وأضعها في حامل األنابيب‪َ ،‬و ُأ َر ِّق ُمها من ‪.1-3‬‬ ‫حض ُر ‪ 3‬أنابيب اختبار نظيفة‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫ِّ‬ ‫أستخدم ِ‬ ‫وأضع ‪ 10 mL‬من محلول نترات المغنيسيوم في ِّ‬ ‫كل أنبوب اختبار‪.‬‬ ‫المدَ َّرج‪،‬‬ ‫‪ -3‬أقيس‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫الم َ‬ ‫ُ‬ ‫خبار ُ‬ ‫الف ِل ّزات األربعة‪ ،‬وأستثني ِ‬ ‫كل أنبوب قطعة واحدة من أحد ِ‬ ‫أض ُع في ِّ‬ ‫‪ُ -4‬أالحظ‪َ .‬‬ ‫يوجد محلو ُل ُه في األنابيب‬ ‫الف ِل ّز الذي‬ ‫ُ‬ ‫ثم َأ ُر ُّج َّ‬ ‫األنابيب ُك َّلها‪ .‬هل حدث تفاعل؟ ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي في جدول البيانات‪.‬‬ ‫راقب‬ ‫َ‬ ‫كل أنبوب بلطف َو ُأ ُ‬ ‫الثالثة‪َّ ،‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ثم‬ ‫ثم محلول نترات الرصاص‪َّ ،‬‬ ‫‪ -5‬أ َج ِّرب‪ .‬أ َك ِّر ُر الخطوات ‪ 4 ،3 ،2‬السابقة باستخدام محلول نترات النيكل‪َّ ،‬‬ ‫محلول نترات الحديد ‪َ ،II‬و ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي في جدول البيانات‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫البيانات في الجدول اآلتي‪:‬‬ ‫‪ُ -6‬أن َِّظ ُم البيانات‪ُ .‬أ َس ِّج ُل‬ ‫التف‬ ‫اع‬ ‫ل مع‬ ‫العنرص‬ ‫املح‬ ‫املالحظات‬ ‫لول‬ ‫حملول ‪Mg(NO3)2‬‬ ‫حملول ‪Ni(NO3)2‬‬ ‫حملول ‪Pb(NO3)2‬‬ ‫حدوث تفاعل الدليل حدوث تفاعل الدليل حدوث تفاعل الدليل حدوث تفاعل الدليل‬ ‫‪Mg‬‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫تمثل التفاعل الحادث في ِّ‬ ‫كيميائية موزونة ُ‬ ‫‪-1‬‬ ‫كل أنبوب‪.‬‬ ‫أكتب معادلة‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ِِ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫كعوامل مختزلة‪.‬‬ ‫قوتها‬ ‫‪ -2‬أ َرت ُِّب الفل ّزات َح َس َب َّ‬ ‫مع نترات النيكل ‪.Ni(NO3)2‬‬ ‫‪ُ -3‬أ َف ِّسر ت ََر ُّس َب النيكل عند تفاعل المغنيسيوم َ‬ ‫ُ‬ ‫مع محلول نترات الحديد ‪.Fe(NO3)2 II‬‬ ‫يتفاعل‬ ‫‪ُ -4‬أ َف ِّسر‪ .‬ال‬ ‫ُ‬ ‫الرصاص َ‬ ‫‪114‬‬ ‫حملول ‪Fe(NO3)2‬‬ ‫تطبيقاتٌ عمليّة للخليّة الجلفانيّة‬ ‫‪Applications of the Galvanic Cell‬‬ ‫البطّاريات ‪Batteries‬‬ ‫المهمة للخاليا الجلفان ّية؛ إذ‬ ‫اريات م َن التطبيقات العمل ّية‬ ‫ُت َعدُّ الب ّط ُ‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫تتحو ُل فيها الطاقة الكيميائ ّية‬ ‫تحدث فيها‬ ‫ُ‬ ‫تفاعالت تأكسد واختزال تلقائ ّية َّ‬ ‫مكوناتها‪ ،‬ومن َث َّم‬ ‫إلى طاقة كهربائ ّية‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫وتختلف الب ّطاريات في ما بينها في َّ‬ ‫تفاعالت التأكسد واالختزال التي تُو ِّلدُ الطاقة الكهربائ ّية فيها‪.‬‬ ‫تختلف‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫مر ًة‬ ‫أنواع مختلفة م َن الب ّطاريات‪ ،‬منها الب ّط‬ ‫هناك‬ ‫ُ‬ ‫ٌ‬ ‫اريات األول ّية التي تُستخدَ ُم ّ‬ ‫واحدة وال يمكن إعادة شحنها‪ ،‬مثل‪ :‬الب ّطاريات الجا ّفة‪ ،‬والب ّطاريات الجا ّفة القلو ّية‪.‬‬ ‫اريات الثانو ّية‪ ،‬وهي قابل ٌة إلعادة الشحن‪ ،‬مثل‪ :‬ب ّطاريات‬ ‫أيضا الب ّط‬ ‫ُ‬ ‫ومن أنواعها ً‬ ‫التخزين‪ ،‬كالمركم الرصاصي (ب ّطارية الرصاص ِ‬ ‫الحمض ّية)‪ ،‬وب ّطار ّية أيون الليثيوم‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫أنظر الشكل )‪.(8‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫أنواع مختلفة‬ ‫الشكل )‪ٌ :(8‬‬ ‫م َن الب ّطاريات‪.‬‬ ‫بطّاريّةُ الرصاص للتخزين ‪Lead Storage Battery‬‬ ‫ُتعدُّ ب ّطارية الرصاص ِ‬ ‫الحمض ّية ً‬ ‫مثال على الب ّطاريات الثانو ّية؛ أي يمك ُن‬ ‫ّ‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫تتكو ُن ٌّ‬ ‫كل منها من ألواح م َن‬ ‫إعاد ُة شحنها‪،‬‬ ‫وتتكو ُن من س ِّت خاليا جلفان ّية َّ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫الرصاص ُ‬ ‫ٍ‬ ‫وألواح م َن الرصاص المغ َّلف بأكسيد الرصاص‬ ‫تمثل فيها المصعد‪،‬‬ ‫‪ِ ُ PbO IV‬‬ ‫مقوى‬ ‫َّب هذه‬ ‫األقطاب (الخاليا) بوعاء بالستيكي ّ‬ ‫ُ‬ ‫تمثل المهبط‪ .‬ت َُرت ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫ُغم ُر في محلول حمض الكبريتيك‬ ‫تفصل بينها‬ ‫بطريقة متبادلة‬ ‫ُ‬ ‫صفائح عازل ٌة‪َ ،‬وت َ‬ ‫ُ‬ ‫يوض ُح الشكل‬ ‫الذي كثافته ‪،1.28g/cm3‬‬ ‫وتوصل ببعضها على التوالي‪ ،‬كما ِّ‬ ‫ُ‬ ‫تحدث فيها فهي‪:‬‬ ‫أنصاف التفاعالت التي‬ ‫)‪ ،(9‬أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫تفاعل ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‬‫‪Pb + HSO4 → PbSO4 + H + 2e‬‬ ‫المصعد‪:‬‬ ‫تفاعل ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‬‫‪PbO2 + 3H + HSO4 + 2e → PbSO4 + 2H2O‬‬ ‫المهبط‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‪Pb + PbO2 + 2H + 2HSO4 → 2PbSO4 + 2H2O‬‬ ‫التفاعل الكلي‪:‬‬ ‫جهد الخل ّية الواحدة يساوي ‪ 2 V‬تقري ًبا؛ أي أ َّن الب ّطار ّية تعطي َ‬ ‫فرق جهد يساوي ‪.12 V‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(9‬ب ّطار ّية‬ ‫الرصاص ِ‬ ‫الحمض ّية‪.‬‬ ‫‪115‬‬ ‫الحظ م َن المعادالت الكيميائ ّية َّ‬ ‫ُ‬ ‫أن ِحمض الكبريتيك ُيسته َل ُك نتيجة استخدام‬ ‫ُي‬ ‫مما يؤدي إلى نقصان كثافته؛ لذلك يمك ُن مراقبة كفاءة الب ّطار ّية من خالل‬ ‫الب ّطار ّية؛ ّ‬ ‫قياس كثافة ِح ِ‬ ‫مضها‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫التأكسد واالختزال‪،‬‬ ‫عكس تفا ُع َل ِّي‬ ‫عند شحن الب ّطار ّية بواسطة ت ّيار كهربائي يجري ُ‬ ‫ومن َث َّم التفاعل الكُلي في الب ّطار ّية‪ ،‬وفي السيارات تجري عمل ّي ُة الشحن بشكل تلقائي‬ ‫ِ‬ ‫عمر الب ّطار ّية‬ ‫بمحرك الس ّيارة‪ .‬ويتراوح ُ‬ ‫المتَّص ِل ّ‬ ‫ومستمر بواسطة مو ِّلد الت ّيار (الدينامو) ُ‬ ‫ٍّ‬ ‫مكوناتها‪ ،‬مثل‬ ‫من ‪ 5-3‬سنوات تقري ًبا؛ إذ إنها تفقدُ صالح َّيتَها نتيجة فقدان جزء من ِّ‬ ‫ِ‬ ‫التأكسد واالختزال اللتين تحدثان فيها‪ ،‬ونتيجة‬ ‫يتكو ُن نتيجة عمل َّيتي‬ ‫)‪ PbSO4(s‬الذي َّ‬ ‫المستمرة للمركَبات على الطرق‪ ،‬التي تؤدي إلى تساقطه عن ألواح الرصاص‪،‬‬ ‫الحركة‬ ‫َّ‬ ‫ومن َث َّم عدم دخوله في التفاعل العكسي‪ ،‬الذي يؤدي إلى إعادة شحن الب ّطار ّية‪.‬‬ ‫بطّاريّة أيون الليثيوم ‪Lithium – Ion Battery‬‬ ‫ُت َعدُّ ب ّطار ّية أيون الليثيوم من أكثر أنواع الب ّطاريات استخدا ًما في الوقت‬ ‫مصدر‬ ‫للمرة األولى عام ‪ ،1991‬أ ّما اليوم فإنها ُت َعدُّ‬ ‫َ‬ ‫الحاضر‪ ،‬وقد استُخدمت َّ‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(10‬ب ّطار ّية أيون الليثيوم‪.‬‬ ‫الطاقة الرئيس للعديد من وسائل التكنولوجيا وأدواتها في المجاالت المختلفة؛‬ ‫حيث تُستخدَ ُم في السيارات الكهربائ ّية والحواسيب والهواتف المحمولة والعديد‬ ‫ِ‬ ‫تتكو ُن ب ّطار ّية‬ ‫أنظر الشكل )‪(10‬؛ م َّم َّ‬ ‫م َن األجهزة الكهربائ ّية االستهالك ّية األخرى‪ُ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫تحدث فيها؟ وما ميزاتُها؟‬ ‫التفاعالت الكيميائ ّية التي‬ ‫أيون الليثيوم؟ وما‬ ‫ُ‬ ‫تتكو ُن ٌّ‬ ‫كل منها‬ ‫تتكو ُن ب ّطار ّية أيون الليثيوم من عدّ ة خاليا ُمتَّصلة ببعضها‪َّ ،‬‬ ‫َّ‬ ‫مكونات رئيسة‪ ،‬هي‪:‬‬ ‫من ثالثة ِّ‬ ‫ِ‬ ‫يتكو ُن عاد ًة م َن الجرافيت‪ ،‬الذي يتم َّي ُز بقدرته‬ ‫ المصعد (القطب السالب)‪َّ :‬‬‫ذرات الليثيوم وأيوناته َ‬ ‫دون التأثير فيها‪.‬‬ ‫على تخزين (استيعاب) ّ‬ ‫ِ‬ ‫يتكو ُن من ب ّلورات ألكسيد عنصر انتقالي‪ ،‬مثل‬ ‫ المهبط (القطب الموجب)‪َّ :‬‬‫أيضا تخزي ُن (استيعاب) أيونات‬ ‫أكسيد الكوبلت ‪ (CoO2)، IV‬الذي يمكنه ً‬ ‫أنظر الشكل )‪.(11‬‬ ‫الليثيوم‪ ،‬مثل الجرافيت‪ُ ،‬‬ ‫‪e-‬‬ ‫ُ‬ ‫مكونات‬ ‫الشكل )‪ِّ :(11‬‬ ‫ب ّطار ّية أيون الليثيوم‪.‬‬ ‫رقاقة نحاس‬ ‫( ُم َج ِمع تيار)‬ ‫إلكتروليت المائي‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪e-‬‬ ‫جرافيت ‪ -‬ليثيوم )‪( Li-C6‬‬ ‫مصعد (‪)-‬‬ ‫‪e‬‬‫‪Li‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪LiCoO2‬‬ ‫مهبط (‪)+‬‬ ‫‪116‬‬ ‫فاصل مسامي‬ ‫‪e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫رقاقة ألمنيوم ( ُم َج ِمع تيار)‬ ‫يتكو ُن من محلول المائي ألحد أمالح الليثيوم‬ ‫ المحلول اإللكتروليتي‪:‬‬‫َّ‬ ‫ومذيب عضوي يذوب فيه الملح‪ ،‬وعاد ًة ُيستخدَ ُم ‪ُ LiPF6‬مذا ًبا في كربونات‬ ‫اإليثيلين ‪ ،CH2CH2CO3‬وتو ِّلدُ خاليا أيون الليثيوم الكهربا َء من خالل تفاعل‬ ‫التأكسد واالختزال اآلتي‪:‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫التفاعل الكلي‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Li(s) → Li + e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪Li + CoO2 + e → LiCoO2(s‬‬ ‫‪Ecell = 3.4 V‬‬ ‫)‪Li(s) + CoO2 → LiCoO2(s‬‬ ‫حيث تتأكسدُ ذرات الليثيوم عند ِ‬ ‫متحولة إلى أيونات ‪ُ ،Li+‬‬ ‫تنتقل‬ ‫المصعد‬ ‫ِّ‬ ‫ّ‬ ‫عبر المحلول اإللكتروليتي باتجاه ِ‬ ‫عبر‬ ‫تتحر ُك‬ ‫المهبط‪ ،‬بينما‬ ‫ُ‬ ‫اإللكترونات َ‬ ‫َّ‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫تختز ُل أيونات الكوبلت من‬ ‫الدارة الخارج ّية م َن المصعد إلى المهبط؛ حيث‬ ‫ينعكس‬ ‫‪ Co4+‬في أكسيد الكوبلت ‪ CoO2‬إلى ‪ Co3+‬في ‪ ،LiCoO2‬وهي عمل ّي ٌة‬ ‫ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫َ‬ ‫خالل شحن الب ّ‬ ‫أيونات الليثيوم ‪Li‬‬ ‫وتتحر ُك‬ ‫طار ّية‪ ،‬فيتأكسدُ ‪LiCoO2‬‬ ‫مسارها‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫عبر المحلول اإللكتروليتي باتجاه نصف خل ّية الجرافيت؛ حيث تُخت ََزل‪.‬‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫أن لليثيوم َّ‬ ‫تستمدُ ب ّطار ّية أيون الليثيوم ميزاتها من َّ‬ ‫أقل جهد اختزال معياري؛‬ ‫أخف عنصر فِ ِل ّزي؛ حيث َّ‬ ‫إن ‪6.941 g‬‬ ‫أي أنه أقوى عامل مختزل‪ ،‬وكذلك فإنه‬ ‫ُّ‬ ‫الربطُ م َع الحياة‬ ‫خاليا الوقود‬ ‫هـي خاليـا جلفان ّيـ ٌة تنتـج‬ ‫الطاقـة الكهربائيـة مـن تفاعـل غـازي‬ ‫األكسـجين والهيدروجيـن وفـق‬ ‫المعادلة اآلتية‪،2H2 + O2 → 2H2O :‬‬ ‫وتتميـز عـن البطاريـات بأنهـا ال‬ ‫تنضـب وال تحتـاج إلـى شـحن‪،‬‬ ‫وقـد اسـتخدمت هـذه الخاليـا فـي‬ ‫تزويـد المركبـات الفضائيـة بالطاقـة‪،‬‬ ‫وتسـتخدمها المستشـفيات فـي توليد‬ ‫الطاقـة حال انقطاع التيـار الكهربائي‪،‬‬ ‫وتسـتخدم فـي عـدة دول في تشـغيل‬ ‫بعـض الحافلات والسـيارات‪.‬‬ ‫منه (كتلته المول ّية) كافي ٌة إلنتاج ‪ 1‬مول م َن اإللكترونات؛ أي َّ‬ ‫أن الب ّطار ّية خفيفة‬ ‫المرات‪.‬‬ ‫الوزن‪ ،‬وكثافة طاقتها عالية‪ ،‬ويمكن إعادة شحنها مئات ّ‬ ‫تآك ُل الفِلِ ّزات ‪Corrosion of Metals‬‬ ‫ف ُ ِِ‬ ‫مع الهواء الجوي‬ ‫ُي َع َّر ُ‬ ‫تآكل الفلزّات ‪ Corrosion of Metals‬بأنه تفاع ُلها َ‬ ‫ٍ‬ ‫جديدة‬ ‫وتتحو ُل إلى موا َّد‬ ‫والموا ِّد في البيئة المحيطة‪ ،‬فتفقدُ العديدَ من خصائصها‬ ‫َّ‬ ‫أكثر ثباتًا كيميائيا‪ ،‬كأكاسيد ِ‬ ‫الف ِل ّزات وهيدروكسيداتها وكبريتيداتها وكربوناتها‪.‬‬ ‫ًّ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫أضرار اقتصاد ّية كبيرة؛ ً‬ ‫يتآكل الحديدُ بفعل الهواء الجوي‬ ‫فمثل‬ ‫ولهذه العمل ّية‬ ‫ٌ‬ ‫تعويض خسائره إلى‬ ‫يحتاج‬ ‫الصلب الهش‪ ،‬الذي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫الرطب وينتج صدأ الحديد ُّ‬ ‫ستخرج سنو ًّيا‪.‬‬ ‫الم‬ ‫َ‬ ‫خمس كم ّية الحديد ُ‬ ‫ُ‬ ‫الهياكل الرئيسة للجسور والمباني والسيارات؛ لذلك َّ‬ ‫فإن‬ ‫ُيصن َُع م َن الحديد‬ ‫أمرا بالغ األهم ّية‪ ،‬ولتحقيق ذلك ال ُبدَّ َّأو ًل من معرفة آل ّية تآكل‬ ‫منع تآكله ُي َعدُّ ً‬ ‫ُ‬ ‫يتآكل بفعل تفاعل كهروكيميائي يحدث بوجود األكسجين‬ ‫الحديد؛ فالحديد‬ ‫ٍ‬ ‫والماء معا؛ إذ يتأكسدُ الحديدُ عند َتك َُّش ِ‬ ‫كشط أو ٍ‬ ‫شق أو‬ ‫كسر إلى‬ ‫ف سطحه بفعل ٍّ‬ ‫ً‬ ‫ِ‬ ‫اإللكترونات‬ ‫وتتحر ُك‬ ‫فيصبح هذا الجز ُء مصعدَ الخل ّية‪،‬‬ ‫أيونات الحديد ‪،Fe2+‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫الم َغ ّطاه بقطرة الماء إلى حافتها ُ‬ ‫حيث يوجدُ‬ ‫الناتجة عن تأكسده من منطقة الحديد ُ‬ ‫‪117‬‬ ‫‪ O2‬صدأ الحديد‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(12‬خل ّية تآكل‬ ‫الحديد الخلفان ّية‪.‬‬ ‫منطقة المهبط‬ ‫قطرة ماء‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫اختزال‪ /‬مهبط‪O2 + 2H2O + 4e → 4OH :‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫منطقة‬ ‫المصعد‬ ‫تأكسد‪ /‬مصعد‪Fe → Fe + 2e :‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫أيونات الهيدروكسيد‬ ‫مكونًا‬ ‫الهوا ُء‬ ‫والقليل م َن الماء‪ ،‬وهناك ُيخت ََز ُل أكسجي ُن الهواء ِّ‬ ‫ُ‬ ‫يوض ُح الشكل )‪.(12‬‬ ‫‪،OH‬‬‫وتمثل هذه المنطق ُة ِمهبط الخل ّية‪ ،‬كما ِّ‬ ‫وتتحر ُك‬ ‫أيونات الحديد ‪ Fe2+‬من مركز القطرة باتجاه حافتها‪،‬‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫َّ‬ ‫أيونات الهيدروكسيد ‪ OH-‬باالتجاه المعاكس‪ ،‬وتتفاعالن عند التقائهما وينتج‬ ‫ُ‬ ‫َوتَدٌ م َن المغنيسيوم‬ ‫أنبوب حديد ّي‬ ‫تربة رطبة‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(13‬الحماية‬ ‫ِ‬ ‫المهبط ّية للحديد‪.‬‬ ‫ُأ َف ِّس ُـر اسـتخدا َم المغنسيوم‬ ‫أو الخارصيـن فـي الحمايـة‬ ‫ِ‬ ‫المهبط ّيـة للحديـد‪.‬‬ ‫‪118‬‬ ‫ب‬ ‫الصدأ‪َ ،‬ح َس َ‬ ‫مكونًا َّ‬ ‫هيدروكسيد الحديد ‪ ،Fe(OH)2 II‬الذي سرعان ما يتأكسدُ ِّ‬ ‫المعادلة الكيميائ ّية اآلتية‪:‬‬ ‫)‪4Fe(OH)2(s) + O2(g) → 2Fe2O3 . H2O(s) + 2H2O(l‬‬ ‫تتكو ُن على األشياء الحديد ّية‬ ‫وصدأ الحديد ما َّد ٌة ُصلب ٌة َه َّش ٌة ُبنِّ َي ِة اللون‬ ‫َّ‬ ‫سطح الحديد َ‬ ‫َّ‬ ‫أسفل منها لمزيد م َن التآكل‪.‬‬ ‫وتتقش ُر بسهولة ُم َع ِّر َض ًة‬ ‫َ‬ ‫طرائق ِعدَّ ٌة لحماية الحديد من التآكل‪ ،‬منها طريق ُة الحماية ِ‬ ‫المهبط ّية‬ ‫ُستعم ُل‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫َوت َ‬ ‫‪ ،Cathodic Protection‬التي تُستخدَ ُم لحماية خطوط األنابيب الحديد ّية المدفونة‬ ‫السفن‪ ،‬وتعتمدُ هذه الطريقة على تشكيل خل ّية‬ ‫في األرض (الغاز أو النَّفط) وأجسام ُّ‬ ‫المهبط‪ ،‬وأحدُ ِ‬ ‫يكون فيها الحديدُ ِ‬ ‫ُ‬ ‫الف ِل ّزات الن َِّشطة (مغنيسيوم‪ ،‬خارصين)‬ ‫جلفان ّية‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫المصعد‪ ،‬أ ّما الترب ُة الرطب ُة أو ميا ُه البحر ُ‬ ‫المحلول اإللكتروليتي‪.‬‬ ‫فتمثل‬ ‫ً‬ ‫أنظر الشكل‬ ‫فمثل‪ ،‬إذا ُو ِص َلت‬ ‫ُ‬ ‫األنابيب الحديد ّية بأوتاد م َن المغنيسيوم‪ُ ،‬‬ ‫الح ُظ تأكسدَ المغنيسيوم ِ‬ ‫)‪َ ،(13‬فس ُأ ِ‬ ‫َ‬ ‫عبر السلك‬ ‫(المصعد)‬ ‫وانتقال اإللكترونات َ‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫زيئات األكسجين‪ ،‬وبذلك‬ ‫المعزول إلى األنبوب الفوالذي (المهبط)‪َ ،‬فتُخت ََز ُل ُج‬ ‫ُ‬ ‫أقطاب‬ ‫ُوص ُل‬ ‫ٌ‬ ‫السفن‪َ ،‬فت َ‬ ‫يتأكسد المغنيسيوم ويحمي الحديدَ م َن التآكل‪ .‬أ ّما في ُّ‬ ‫من المغنيسيوم بهيكل السفينة لتجري حمايتُها بالطريقة السابقة ِ‬ ‫نفسها‪َ ،‬وتُس َت ْبدَ ُل‬ ‫َ‬ ‫بأقطاب أخرى بشكل دوري‪.‬‬ ‫أقطاب المغنسيوم المتآكلة‬ ‫ٌ‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫يحدث في ب ّطارية الرصاص ِ‬ ‫ُ‬ ‫الحمضية‬ ‫أكتب معادلة التفاعل الكُلي الذي‬ ‫‪-1‬‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫خالل شحنها‪.‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َف ِّسر‪ُ :‬ي َعدُّ ُ‬ ‫تآكل الحديد خل ّي ًة جلفان ّية‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعة الدرس‬ ‫‪ -1‬الفكر ُة الرئيسة‪ :‬كيف تنتج الخلية الجلفانية الطاقة الكهربائية؟‬ ‫‪ُ -2‬أ َو ِّض ُح المقصو َد ٍّ‬ ‫بكل من‪:‬‬ ‫‬ ‫القنطرة الملح ّية‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫يحدث فيها التفاعل اآلتي‪:‬‬ ‫‪ -3‬خل ّية جلفان ّية‬ ‫)‪+ Cu(s‬‬ ‫المصعدَ ِ‬ ‫أ ‪ُ .‬أحدِّ د فيها ِ‬ ‫والمهبط‪.‬‬ ‫َ ُ‬ ‫ِ‬ ‫ب‪.‬‬ ‫أكتب نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫جهد االختزال المعياري‪.‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪→ Co‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Co(s) + Cu‬‬ ‫تعبيرا رمز ًّيا للخل ّية الجلفان ّية‪.‬‬ ‫أحسب جهد الخلية المعياري‪،‬‬ ‫جـ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫وأكتب ً‬ ‫ُ‬ ‫يحدث لكتلة كال القطبين‪.‬‬ ‫د ‪ .‬ما التغ ُّي ُر الذي‬ ‫‪ -4‬نصفا التفاعل اآلتيان يشكِّالن خل ّي ًة جلفان ّي ًة في الظروف المعيار ّية‪:‬‬ ‫‪E° = 0.54 V‬‬ ‫‪E° = -0.44 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪I2(s) + 2e → 2I (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2e → Fe(s‬‬ ‫عن األسئلة اآلتية المتع ِّل ِ‬ ‫جيب ِ‬ ‫قة بهما‪:‬‬ ‫ُأ ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫أكتب معادلة التفاعل الكُلي في الخل ّية‪.‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ب‪.‬‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫يحدث لتركيز أيونات ٍّ‬ ‫ُ‬ ‫كل من ‪ I-‬و ‪Fe2+‬؟‬ ‫جـ‪ .‬ما التغ ُّي ُر الذي‬ ‫َ‬ ‫الجدول اآلتي‪ ،‬الذي ُي َو ِّض ُح جهدَ الخل ّية المعياري‬ ‫أدرس‬ ‫‪-5‬‬ ‫ُ‬ ‫لعدد من الخاليا الجلفانية المكون َِة من ِ‬ ‫الف ِل ّزات ذوات الرموز‬ ‫َ‬ ‫َّ‬ ‫ّ‬ ‫َ‬ ‫ٍ‬ ‫ُ‬ ‫أيونات ثنائ ّي ًة موجبة‪،‬‬ ‫تكون‬ ‫االفتراضية )‪ ،(A,B,C,D,E‬وجمي ُعها‬ ‫قطبا الخل ّية‬ ‫ال ِمصعد‬ ‫‪E-B‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪1.5‬‬ ‫‪C-E‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪0.4‬‬ ‫‪D-B‬‬ ‫)‪E Cell (v‬‬ ‫‪°‬‬ ‫‪1.3‬‬ ‫‪D‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫أ ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد الف ِل َّز الذي له أعلى جهد اختزال معياري‪D :‬أم ‪.C‬‬ ‫ب‪ُ .‬أ َحدِّ ُد أقوى عامل مؤكسد‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫تحريك محلول نترات ‪ E‬بِ ِملعقة من ‪A‬؟ أفسر إجابتي‪.‬‬ ‫جـ‪ .‬أتن َّبأ‪ .‬هل يمك ُن‬ ‫المكونة من نصف خل ّية ‪ E2+|E‬ونصف‬ ‫عبر األسالك في الخل ّية الجلفان ّية‬ ‫َّ‬ ‫د ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد اتِّجاه حركة اإللكترونات َ‬ ‫خل ّية ‪.D |D‬‬ ‫‪A-B‬‬ ‫‪0.3‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫المكونة من نصف خل ّية ‪ C |C‬ونصف خل ّية ‪.B |B‬‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري للخل ّية الجلفان ّية‬ ‫هـ ‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪119‬‬ ‫‪ -6‬فلزان ُأعطِيا الرموز االفتراضية ‪ A‬و ‪ ،B‬قيست جهو ُد االختزال المعيار ّية لنصفي تفاعل االختزال المعياريين‬ ‫المكونين لخل ّية جلفان ّية كاآلتي‪:‬‬ ‫ِّ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪E° = 0.77 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+e →A‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪E° = 0.80 V‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪B +e →B‬‬ ‫أكتب معادلة كيميائ ّية للتفاعل الكُلي في الخل ّية الجلفان ّية‪.‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أحسب ‪ E°‬للتفاعل الكُلي‪.‬‬ ‫ب‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫والعامل المختزل في التفاعل‪.‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫جـ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد‬ ‫جيب ِ‬ ‫الجدول المجاور الذي ُ‬ ‫َ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫أدرس‬ ‫‪-7‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫ُ‬ ‫يمثل جهو َد االختزال المعيار ّية لبعض المواد‪َّ ،‬‬ ‫أ ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد أقوى عامل مؤكسد وأقوى عامل مختزل‪.‬‬ ‫‪°‬‬ ‫الما َّدة‬ ‫)‪E (V‬‬ ‫ُ‬ ‫ب‪ .‬أستنتج‪ .‬هل يمك ُن‬ ‫الفضة؟ ُأ َف ِّس ُر‬ ‫حفظ البروم ‪ Br2‬في وعاء م َن ّ‬ ‫إجابتي‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫ِِ‬ ‫جهد خل ّي ٍة‬ ‫أكبر‬ ‫جـ‪ُ .‬أقارن‪ .‬ما الفل ّزان اللذان ِّ‬ ‫يكونان خل ّي ًة جلفان ّية لها ُ‬ ‫معياري؟‪.‬‬ ‫تستطيع أكسدة ‪ Cd‬وال تؤكسد‪.Pb‬‬ ‫د ‪ .‬أستنتج الما َّدة التي‬ ‫ُ‬ ‫القطب الذي تزداد كتل ُت ُه في الخل ّية الجلفان ّية)‪.(Cd-Pb‬‬ ‫هـ ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫غاز الهيدروجين من محلول حمض ‪HCl‬‬ ‫يحر ُر َ‬ ‫و ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد الفل َّز الذي ال ِّ‬ ‫الم َخ َّفف‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪-0.28‬‬ ‫‪Co‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪1.07‬‬ ‫‪Br2‬‬ ‫‪-0.13‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪0.80‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-1.18‬‬ ‫‪Mn2+‬‬ ‫‪-0.40‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫ِ‬ ‫مز اآلتي‪:‬‬ ‫الر َ‬ ‫ز ‪ .‬في الخل ّية الجلفان ّية التي ُأعط َيت َّ‬ ‫)‪|Co(s‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪ǁ Co‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Sc(s)|Sc‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫مت َّ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫إذا َع ِل ُ‬ ‫أن جهدَ الخل ّية المعياري ‪َ ،E°cell = 1.8 V‬ف ُأ ُ‬ ‫عبر األسالك في الخل ّية‪.‬‬ ‫أ ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد اتجاه حركة اإللكترونات َ‬ ‫أحسب جهدَ االختزال المعياري لقطب السكانديوم ‪.Sc‬‬ ‫ب‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫أكتب معادلة التفاعل الكُلي في الخل ّية‪.‬‬ ‫جـ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪120‬‬ ‫‪Pb‬‬ ‫‪Ag‬‬ ‫‪Cd‬‬ ‫‪3‬‬ ‫الدرس‬ ‫ُ‬ ‫خاليا التحليل الكهربائي‬ ‫‪C e l l s‬‬ ‫‪E l e c t r o l y s i s‬‬ ‫التحليل الكهربائي ‪Electrolysis‬‬ ‫ُ‬ ‫الفكرة الرئيسة‪:‬‬ ‫تيارا كهربائ ًّيا بسبب حدوث تفاعل تأكسد‬ ‫تُستخدَ ُم الطاق ُة الكهربائ ّية إلحداث تفاعل‬ ‫تنتج الخاليا الجلفان ّي ُة ً‬ ‫تأكسد واختزال غير تلقائي في خاليا واختزال تلقائي فيها‪َ ،‬و ُيستفا ُد منها كمصدر للطاقة في تشغيل العديد م َن األجهزة‬ ‫تفاعالت تأكسد واختزال ال تحدث بشكل تلقائي‪،‬‬ ‫الكهربائ ّية‪ ،‬بينما هناك‬ ‫ُ‬ ‫التحليل الكهربائي‪.‬‬ ‫ويتط َّل ُب حدو ُثها تزويدَ ها بطاقة كهربائ ّية من مصدر خارجي‪ ،‬عندها ت َُس ّمى‬ ‫ُ‬ ‫نتاجات التعلُّمِ‪:‬‬ ‫الخل ّي ُة المستخدم ُة خل ّي َة تحليل كهربائي ‪َ ،Electrolysis Cell‬وت َُس ّمى عمل ّي ُة‬ ‫ ُأ َحدِّ ُد ِّ‬‫مكونات خل ّية التحليل الكهربائي إمرار تيار كهربائي في مصهور أو محلول ماد ٍ‬ ‫مما يؤ ّدي إلى حدوث‬ ‫ة؛‬ ‫ي‬ ‫كهرل‬ ‫ة‬ ‫َّ‬ ‫ّ ّ‬ ‫ومبدأ عملها‪.‬‬ ‫َ‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال‪ ،‬عمل ّية التحليل الكهربائي ‪ ،Electrolysis‬ويكون جهد‬ ‫ أتن َّب ُأ بنواتج التحليل الكهربائي لمصاهير‬‫ُشح ُن‬ ‫هذه الخل ّية سال ًبا‪ .‬ولعمل ّية التحليل الكهربائي أهم ّي ٌة كبيرة؛ فمن خاللها ت َ‬ ‫المركَّبات األيون ّية ومحاليلها‪.‬‬ ‫الب ّطاريات‪ ،‬وتُستعم ُل في استخالص العديد من ِ‬ ‫الف ِل ّزات النشطة من مصاهيرها‪،‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫تجارب للتحليل الكهربائي لمحاليل‬ ‫ ُأجري‬‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫كالصوديوم واأللمنيوم‪َ ،‬وتُستخدَ ُم في تنقية الفل ّزات وال ِّطالء الكهربائي لبعضها‪،‬‬ ‫بعض المركَّبات األيون ّية‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫ً‬ ‫مظهرا جميل‪ ،‬كما في الشكل )‪ .(14‬فم َّم‬ ‫ أتوص ُل إلى تطبيقات خاليا التحليل سواء لحمايتها م َن التآكل أو إلكسابها ً‬‫َّ‬ ‫تختلف نواتج التحليل‬ ‫تتكو ُن خل ّية التحليل الكهربائي؟ وما آل ّي ُة عملها؟ وهل‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫الكهربائي في الصناعة‪.‬‬ ‫الكهربائي لمصهور الما َّدة عن محلولها؟ هذا ما سيجري َت َع ُّر ُف ُه في هذا الدرس‪.‬‬ ‫املفاهيم واملصطلحات‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫التحليل الكهربائي لمصهور مادَّة كهرليّة‬ ‫خاليا التحليل الكهربائي‬ ‫‪Electrolysis Cells‬‬ ‫التحليل الكهربائي‬ ‫‪Electrolysis‬‬ ‫‪Electrolysis of Molten Eelectrolyte‬‬ ‫تتكو ُن خل ّي ُة التحليل الكهربائي من وعاء يحتوي على مصهور ما َّدة‬ ‫َّ‬ ‫أيون ّية‪ ،‬وأقطاب خاملة م َن الجرافيت أو البالتين‪ ،‬وب ّطار ّية وأسالك توصيل؛‬ ‫حيث يوص ُل أحدُ األقطاب بقطب الب ّطارية السالب‪ ،‬ويسمى ِ‬ ‫المهبط‪ ،‬بينما‬ ‫ّ‬ ‫ُ َ‬ ‫ََُ ّ‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(14‬مظهر جميل لكؤوس وأواني‬ ‫ناتج عن طالئها كهربائ ًّيا ‪.‬‬ ‫‪121‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫القطب اآلخر بقطبها الموجب‪َ ،‬و ُي َس ّمى المصعد‪ ،‬كما في الشكل )‪.(15‬‬ ‫َيتَّص ُل‬ ‫ُ‬ ‫مصهور الما َّدة األيون ّية على أيونات موجبة وسالبة‪ ،‬وعند إمرار تيار‬ ‫يحتوي‬ ‫ُ‬ ‫تتحر ُك‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫األيونات باتجاه األقطاب المخالفة لها في الشحنة؛ حيث َّ‬ ‫كهربائي فيه َّ‬ ‫ِ‬ ‫األيونات السالبة‬ ‫األيونات الموجبة باتجاه القطب السالب (المهبط) وتُخت ََزل‪ ،‬أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫فتتحر ُك باتجاه القطب الموجب ِ‬ ‫(المصعد) وتتأكسد‪ ،‬ومن َث َّم َّ‬ ‫فإن التفاعل الذي‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫المستخدَ َمة إلحداثه‬ ‫يحدث في الخل ّية غير تلقائي؛ لذا يجب أن يكون جهدُ الب ّطار ّية ُ‬ ‫أكبر من جهد الخل ّية‪.‬‬ ‫َ‬ ‫التحليل الكهربائي لمصهور ‪NaCl‬‬ ‫مصعد (‪)+‬‬ ‫مهبط (‪)-‬‬ ‫مصهور أو محلول كهرلي‬ ‫ُ‬ ‫مكونات خل ّية التحليل‬ ‫الشكل )‪ِّ :(15‬‬ ‫الكهربائي‪.‬‬ ‫غاز الكلور‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ (16‬خل ّية‬ ‫مصهور ‪ NaCl‬على أيونات ‪ Na+‬و ‪ ،Cl-‬ويب ِّي ُن‬ ‫يحتوي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫الحظ أنه عند إغالق الدارة الكهربائ ّية‬ ‫التحليل الكهربائي لمصهور ‪NaCl‬؛ حيث ُي‬ ‫أيونات الصوديوم ‪ Na+‬باتجاه ِ‬ ‫المهبط‪،‬‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫عبر األسالك َّ‬ ‫ومرور ت ّيار كهربائي َ‬ ‫ات الصوديوم‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫وتحدث لها عمل ّية اختزال‪،‬‬ ‫ذر ُ‬ ‫َّ‬ ‫وتتكو ُن ّ‬ ‫نصف تفاعل االختزال ِ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫)‪Na (l) + e → Na(l‬‬ ‫‪/‬مهبط‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫‬‫غاز‬ ‫أيونات الكلوريد ‪Cl‬‬ ‫أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫مكو َن ًة َ‬ ‫فتتحر ُك باتجاه المصعد؛ حيث تتأكسد ِّ‬ ‫َّ‬ ‫الكلور‪ ،‬كما في المعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫‬‫‬‫‪2Cl (l) → Cl2(g) + 2e‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪ِ /‬مصعد‪:‬‬ ‫ونصف تفاعل‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫جم ُع‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫وإليجاد التفاعل الكُلي في الخل ّية ُي َ‬ ‫كتسبة‪.‬‬ ‫والم َ‬ ‫االختزال بعد مساواة عدد اإللكترونات المفقودة ُ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫)‪2Na (l) + 2Cl (l) → 2Na(l) + Cl2(g‬‬ ‫التفاعل الكُلي‪:‬‬ ‫بالرجوع إلى الجدول )‪ ،(2‬ومعرفة ِق َي ِم‬ ‫ويمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫حساب جهد الخل ّية المعياري ُّ‬ ‫مهبط‬ ‫(‪ )-‬جهود االختزال المعيار ّية‪ ،‬كاآلتي‪:‬‬ ‫مصعد‬ ‫(‪)+‬‬ ‫‪E°Na = - 2.71 V‬‬ ‫‪E°Cl2 = 1.36 V‬‬ ‫)‪NaCl(l‬‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري‪:‬‬ ‫ثم‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫)‪Na(l‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2Cl (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Na (aq) + e‬‬ ‫‪Cl2(g) + 2e‬‬ ‫)‪E°cell = E°Na(cathode) - E°Cl2(anode‬‬ ‫‪E°cell = -2.71 – 1.36 = -4.07 V‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(16‬التحليل الكهربائي‬ ‫لمصهور ‪.NaCl‬‬ ‫َ‬ ‫أن جهدَ الخل ّية المعياري للتفاعل سالب؛ ما يعني َّ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫غير‬ ‫أن‬ ‫ُي‬ ‫التفاعل ُ‬ ‫ُ‬ ‫يحدث بسبب تزويد الخل ّية بفرق جهد كهربائي م َن الب ّطار ّية يزيد على‬ ‫تلقائي‪ ،‬وأنه‬ ‫جهد الخل ّية المعياري؛ أي أكبر من )‪َ .(4.07 V‬وتُستخدَ ُم عمل ّي ُة تحليل مصهور‬ ‫‪ NaCl‬كهربائيا الستخالص الصوديوم صناعيا‪ ،‬كما تُستخ َلص معظم ِ‬ ‫الف ِل ّزات‬ ‫ُ‬ ‫ًّ‬ ‫ًّ‬ ‫ُ‬ ‫النشطة‪ ،‬كالليثيوم والبوتاسيوم غال ًبا‪ ،‬من مصاهير كلوريداتها بتحليلها كهربائ ًّيا‪.‬‬ ‫‪122‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية المتع ِّلقة بالتحليل الكهربائي لمصهور ‪.CaBr2‬‬ ‫ُأ ُ‬ ‫ونصف تفاعل االختزال في خل ّية التحليل‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‬ ‫أكتب‬ ‫‪-1‬‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫الكهربائي‪.‬‬ ‫نواتج التحليل الكهربائي للمصهور‪.‬‬ ‫أستنتج‬ ‫‪-2‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫أتوقع جهدَ الب ّطار ّية الالز َم إلحداث تفاعل التحليل الكهربائي للمصهور‪.‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫ُ‬ ‫التحلي ُل الكهربائي لمحلول مادَّة كهرليّة‬ ‫‪Electrolysis of an Electrolyte Solution‬‬ ‫ُ‬ ‫المحلول المائي للما َّدة األيون ّية على األيونات الموجبة والسالبة الناتجة‬ ‫يحتوي‬ ‫عن تفكُّكها وعلى ُجزيئات الماء؛ لذلك عند تحليل محلول مائي لمركَّب أيوني‬ ‫ٍ‬ ‫ُ‬ ‫كهربائ ًّيا ُي َ‬ ‫لجزيئات‬ ‫ؤخ ُذ بالحسبان‬ ‫حدوث تأكسد لأليونات السالبة في المحلول أو ُ‬ ‫ٌ‬ ‫لجزيئات الماء في‬ ‫الماء‪ ،‬وكذلك يمكن أن يحدث‬ ‫اختزال لأليونات الموجبة أو ُ‬ ‫نواتج عمل ّية التحليل الكهربائي لمصهور مركَّب أيوني‬ ‫المحلول؛ لذلك قد تختلف‬ ‫ُ‬ ‫عنها لمحلوله‪ ،‬فكيف ُي َتنَ َّب ُأ بنواتج التحليل الكهربائي لمحاليل المركَّبات األيونية؟‬ ‫التحلي ُل الكهربائي لمحلول يوديد البوتاسيوم ‪KI‬‬ ‫يتفك ُ‬ ‫َّك يوديد البوتاسيوم في الماء‪َ ،‬ح َس َب المعادلة‪:‬‬ ‫‬‫‪H2O K+‬‬ ‫)‪(aq) + I (aq‬‬ ‫)‪KI(s‬‬ ‫اختزال أيونات ‪ K+‬أو جزيئات الماء عند ِ‬ ‫ُ‬ ‫المهبط‪.‬‬ ‫وعند تحليل محلول ‪ KI‬كهربائ ًّيا ُيحت ََم ُل‬ ‫ُ‬ ‫وبالرجوع إلى جهود االختزال المعيار ّية لكل م َن البوتاسيوم والماء‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪E°K = -2.89 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪K(s‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪K (aq) + e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2H2O(l) + 2e‬‬ ‫‪H2(g) + 2OH (aq) E°H2O = -0.83 V‬‬ ‫أن الماء ُ‬ ‫أن جهدَ اختزال الماء أعلى من جهد اختزال البوتاسيوم؛ أي َّ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫أسهل‬ ‫ُي‬ ‫ً‬ ‫ختز ُل الما ُء‪َ ،‬ح َس َب المعادلة‪:‬‬ ‫اختزال من أيونات البوتاسيوم ‪K+‬؛ لذلك ُي َ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH (aq‬‬ ‫ِ‬ ‫‬‫وبالرجوع إلى الجدول‬ ‫أ ّما عند المصعد َف ُيحت ََم ُل تأكسدُ أيونات اليوديد ‪ I‬أو ُجزيئات الماء‪ُّ .‬‬ ‫)‪ (2‬وكتابة أنصاف تفاعالت االختزال المطلوبة وجهود االختزال المعيار ّية ٍّ‬ ‫لكل منها‪:‬‬ ‫‪E° = 1.23 V‬‬ ‫‪E° = 0.54 V‬‬ ‫)‪2H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪O2(g) + 4H (aq) + 4e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2I (aq‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪I2(s) + 2e‬‬ ‫أالحظ أن التفاعل العكسي في المعادلة األولى يمثل تأكسد الماء‪ُ ،‬‬ ‫ويمثل في المعادلة الثانية‬ ‫المعياري = )‪ (-E°reduction‬لنصف‬ ‫تأكسد أيون اليوديد ‪ ،I-‬وبمعرفة أن جهدَ التأكسد‬ ‫ّ‬ ‫التفاعل‪ ،‬ومقارنة جهود التأكسد لكل منها أجد أ َّن جهدَ تأكسد الماء يساوي )‪ ،(-1.23 V‬أما‬ ‫جهدَ تأكسد اليود فيساوي)‪ (-0.54 V‬أي أ َّن جهدَ تأكسد اليود أعلى من جهد تأكسد الماء؛‬ ‫أيونات اليوديد ‪ I-‬وينتج اليود ‪ I‬عند ِ‬ ‫وبالتالي فإنَّه ُ‬ ‫المصعد‪.‬‬ ‫أسهل تأكسدً ا م َن الماء؛ لِذا تتأكسدُ‬ ‫ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫ُ‬ ‫‪123‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫مجموع نص َفي تفاعل التأكسد واالختزال‪:‬‬ ‫التفاعل الكُلي‪ ،‬فهو‬ ‫أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫‬‫‬‫)‪2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH (aq‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2I (aq) → I2(s) + 2e‬‬ ‫التفاعل الكيميائي الكُلي‪:‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2H2O(l) + 2I (aq) → H2(g) + 2OH (aq) + I2(aq‬‬ ‫ُ‬ ‫الحظ َتك َُّو ُن اليود‬ ‫مع النتائج العمل ّية لتحليل محلول ‪ KI‬كهربائ ًّيا؛ إذ ُي‬ ‫ُ‬ ‫ويتفق ذلك َ‬ ‫المصعد وتصاعدُ غاز الهيدروجين عند ِ‬ ‫عند ِ‬ ‫المهبط َو َتك َُّو ٌن محلول هيدروكسيد‬ ‫أنظر الشكل )‪.(17‬‬ ‫البوتاسيوم ‪ُ ،KOH‬‬ ‫حساب جهد الخل ّية المعياري كاآلتي‪:‬‬ ‫ويمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫)‪E°cell = E°H O(cathode) - E°I2(anode‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪E°cell = -0.83 – 0.54 = - 1.37 V‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(17‬التحليل‬ ‫الكهربائي لمحلول ‪.KI‬‬ ‫أ ّما جهدُ الب ّ‬ ‫طار ّية الالزم إلحداث التفاعل‪ ،‬فيزيد على )‪.(1.37 V‬‬ ‫التحلي ُل الكهربائي لمحلول بروميد النحاس ‪CuBr2‬‬ ‫يتفك ُ‬ ‫َّك بروميد النحاس في الماء‪َ ،‬ح َس َب المعادلة‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2Br (aq‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪H 2O‬‬ ‫)‪CuBr2(s‬‬ ‫ُ‬ ‫اختزال أيونات ‪ Cu2+‬أو ُجزيئات‬ ‫وعند تحليل محلول ‪ CuBr2‬كهربائ ًّيا ُيحت ََم ُل‬ ‫الماء عند ِ‬ ‫المهبط‪.‬‬ ‫وبالرجوع إلى جهود االختزال المعيار ّية ٍّ‬ ‫لكل م َن النحاس والماء‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2e → Cu(s‬‬ ‫‪E° = 0.34 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH (aq‬‬ ‫‪E° = -0.83 V‬‬ ‫ُ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫أيونات النحاس‬ ‫تكون‬ ‫أن جهدَ اختزال النحاس أعلى منه للماء؛ لذلك‬ ‫ُي‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ً‬ ‫‪َ Cu2+‬‬ ‫أنظر الشكل )‪.(18‬‬ ‫أسهل‬ ‫اختزال عند المهبط؛ حيث ُيالحظ َتك َُّو ُن النحاس‪ُ ،‬‬ ‫مصعد (‪)+‬‬ ‫مهبط (‪)-‬‬ ‫‪Cathode‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(18‬تحليل‬ ‫محلول ‪ CuBr2‬كهربائ ًّيا‪.‬‬ ‫‪Anode‬‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪H2O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪e-‬‬ ‫‪Br-‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫ ‪e-‬‬‫‪e‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫‪Cu‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Br-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪Br-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪e‬‬‫‪Br‬‬ ‫‪124‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Br-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Br2‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Br-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‬‫‪- Cu‬‬ ‫‪e-‬‬‫‪e‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫ّأما عند ِ‬ ‫المصعد َف ُيحت ََم ُل تأكسدُ أيونات البروميد ‪ Br-‬أو ُجزيئات الماء‪.‬‬ ‫وبالرجوع إلى جدول )‪ (2‬وكتابة أنصاف تفاعالت االختزال المطلوبة وجهود‬ ‫ُّ‬ ‫االختزال المعيار ّية ٍّ‬ ‫لكل منها‪:‬‬ ‫‪E° = 1.23 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2H2O(l‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪O2(g) + 4H (aq) + 4e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪E° = 1.07 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Br2(l) + 2e‬‬ ‫)‪2Br (aq‬‬ ‫أالحظ أن التفاعل العكسي في المعادلة األولى يمثل تأكسد الماء‪ ،‬ويم ِّث ُل في‬ ‫الثانية تأكسد أيون البروميد ‪ ،Br-‬وعند مقارنة جهود التأكسد لكل من الماء والبروم‬ ‫أجد َّ‬ ‫أن جهدَ تأكسد الماء يساوي )‪ ،(-1.23 V‬أما جهدَ تأكسد البروم فيساوي‬ ‫أن جهدَ تأكسد البروم أعلى منه للماء‪ ،‬ومن َث َّم َّ‬ ‫)‪ ،(-1.07 V‬أالحظ َّ‬ ‫فإن أيونات‬ ‫الحظ َتكَو ُن البروم عند ِ‬ ‫البروميد ‪ُ Br-‬‬ ‫المصعد حسب المعادلة‪:‬‬ ‫أسهل تأكسدً ا؛ حيث ُي‬ ‫ُ ُّ‬ ‫‬‫‬‫‪2Br (aq) → Br2(l) + 2e‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫مجموع نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪:‬‬ ‫التفاعل الكلي‪ ،‬فهو‬ ‫أ ّما‬ ‫ُ‬ ‫نصف تفاعل االختزال‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫)‪Cu (aq) + 2Br (aq) → Cu(s) + Br2(l‬‬ ‫أ ّما التفاعل الكيميائي الكُلي فهو‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫الحظ َتك َُّو ُن‬ ‫مع النواتج العمل ّية لتحليل محلول ‪ CuBr2‬كهربائ ًّيا؛ إذ ُي‬ ‫ُ‬ ‫ويتفق ذلك َ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫البروم عند المصعد وتكون النحاس عند المهبط‪.‬‬ ‫حساب جهد الخل ّية المعياري للتفاعل الكُلي كاآلتي‪:‬‬ ‫ويمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪+ 2e → Cu(s‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫ــم‪ ،‬باســتخدام‬ ‫ُأ َص ِّم ُ‬ ‫برنامــج صانــع األفــام‬ ‫قصــرا‬ ‫فلــا‬ ‫)‪،(Movie Maker‬‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ـح مفهــوم عمل ّيــة التَحليــل‬ ‫ُي َو ِّضـ ُ‬ ‫وحتــوالت الطاقــة‬ ‫الكهربائــي‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫التأكســد‬ ‫فيهــا وعالقــة تفا ُعــات‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫بجهــود‬ ‫واالختــزال احلادثــة فيهــا ُ‬ ‫ـم ُأشــار ُك ُه مع ّلمــي‪/‬‬ ‫االختــزال‪ ،‬ثـ َّ‬ ‫معلمتــي وزمالئــي‪ /‬وزميــايت‪.‬‬ ‫)‪E°cell = E°Cu(cathode) - E°Br2(anode‬‬ ‫‪E°cell = 0.34 – 1.07 = - 0.73 V‬‬ ‫أن جهدَ الب ّ‬ ‫أي َّ‬ ‫طار ّية الالزم إلحداث التفاعل يزيدُ على )‪.(0.73 V‬‬ ‫التحلي ُل الكهربائي لمحلول كبريتات الصوديوم ‪Na2SO4‬‬ ‫تتفك ُ‬ ‫كبريتات الصوديوم في الماء‪َ ،‬ح َس َب المعادلة‪:‬‬ ‫َّك‬ ‫ُ‬ ‫‪Na2SO4(s) H2O 2Na+(aq) + SO4‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫)‪(aq‬‬ ‫وعند تحليل محلوله كهربائ ًّيا ُيحت ََم ُل اختِ ُ‬ ‫زال أيونات الصوديوم ‪ Na+‬أو ُجزيئات‬ ‫الماء عند ِ‬ ‫المهبط‪.‬‬ ‫وبالرجوع إلى جهود االختزال المعيار ّية ٍّ‬ ‫لكل منها‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪→ Na(s‬‬ ‫‪E° = -2.71 V‬‬ ‫‪E° = -0.83 V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫أفسـر‪ :‬دور كبريتــات‬ ‫الصوديــوم فـي عمليـة التحليل‬ ‫الكهربائـي للمـاء‪.‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪Na (aq) + e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH (aq‬‬ ‫َ‬ ‫الحظ َّ‬ ‫ُ‬ ‫أسهل‬ ‫أن جهدَ اختزال الماء أعلى منه أليونات الصوديوم؛ لذلك يكون‬ ‫ُي‬ ‫ِ‬ ‫‬‫ً‬ ‫وأيونات الهيدروكسيد ‪.OH‬‬ ‫غاز الهيدروجين‬ ‫ُ‬ ‫يتكو ُن ُ‬ ‫اختزال عند المهبط؛ حيث َّ‬ ‫أما عند ِ‬ ‫المصعد‪َ ،‬ف ُيحت ََم ُل تأكسدُ أيونات الكبريتات ‪ SO42-‬أو ُجزيئات الماء‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫ِ‬ ‫لوحظ عمل ًّيا تصاعدُ غاز األكسجين عند المصعد؛ ما ُّ‬ ‫َ‬ ‫يدل على تأكسد‬ ‫وقد‬ ‫ب المعادلة‪:‬‬ ‫ُجزيئات الماء‪َ ،‬ح َس َ‬ ‫‪125‬‬ ‫نصف تفاعل التأكسد‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫التفاعل الكيميائي الكلي‪ ،‬فمجموع ُنصف تفاعل التأكسد ونصف تفاعل‬ ‫أ ّما‬ ‫)‪2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g‬‬ ‫االختزال‪ ،‬وهو‪:‬‬ ‫أي َّ‬ ‫أن ما حدث عند تحليل محلول كبريتات الصوديوم كهربائ ًّيا هو تحليل الماء‬ ‫زيئات الماء واخت ُِز َلت ُمك َِّو َن ًة غازي األكسجين والهيدروجين‪.‬‬ ‫كهربائ ًّيا؛ حيث تأكسدت ُج ُ‬ ‫الحظ من دراسة األمثلة السابقة لتحليل محاليل المركَّبات األيونّية كهربائ ًّيا َّ‬ ‫ُ‬ ‫أن‬ ‫ُي‬ ‫ِ‬ ‫وجزيئات الماء ُيحت ََم ُل أن تُخت ََز َل عند المهبط‪َّ ،‬‬ ‫وأن األيونات السالبة‬ ‫األيونات الموجبة ُ‬ ‫وجزيئات الماء يحتَم ُل أن تتأكسدَ عند ِ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫المصعد‪َّ ،‬‬ ‫يحدث يعتمدُ بشكل‬ ‫التفاعل الذي‬ ‫وأن‬ ‫ُ‬ ‫ُ َ‬ ‫نفسه َ‬ ‫عام على جهود االختزال المعيار ّية ٍّ‬ ‫لكل منهما‪ ،‬كما َّ‬ ‫خالل‬ ‫أن سلوك أيون مع َّين هو ُ‬ ‫بغض النظر عن مصدره‪َّ ،‬‬ ‫وأن هناك بعض األيونات متعدِّ دة‬ ‫عمل ّية التحليل الكهربائي ِّ‬ ‫‬‫‪2‬‬‫تتأثر عند تحليل محاليلها كهربائ ًّيا‪.‬‬ ‫الذرات‪ ،‬مثل ) ‪ ،(NO3 ،SO4‬ال ُ‬ ‫ّ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2H2O(l) → O2(g) + 4H (aq) + 4e‬‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫المصعد ِ‬ ‫أكتب تفاعلي ِ‬ ‫والمهبط‬ ‫ُ‬ ‫اللذين يحدثان عند تحليل محلول‬ ‫‪ NiBr2‬كهربائ ًّيا باستخدام أقطاب‬ ‫م َن الجرافيت‪.‬‬ ‫ُأ َف ِّس ُر‪ ،‬مستعينًا بالمعادالت‪.‬‬ ‫عنـد تحليـل محلـول ‪CuSO4‬‬ ‫ـو ُل تدريج ًّيـا إلى‬ ‫كهربائ ًّيـا َيت ََح َّ‬ ‫محلـول ‪.H2SO4‬‬ ‫التطبيقاتُ العمليّة للتحليل الكهربائي ‪Application of Electrolysis‬‬ ‫ُ‬ ‫تعمل خاليا التحليل الكهربائي على تحويل الطاقة الكهربائ ّية إلى طاقة كيميائ ّية‬ ‫من خالل استخدام ت ّيار كهربائي ُيجبِ ُر تفاعلي تأكسد واختزال غير تلقائيين على‬ ‫تطبيقات مهمة في الصناعة‪ ،‬من مثل استخالص ِ‬ ‫الف ِل ّزات‬ ‫الحدوث‪ .‬ولهذه الخاليا‬ ‫ٌ ّ‬ ‫ِ‬ ‫النشطة من مصاهير خاماتها‪ ،‬وتنقية الف ِل ّزات الستخدامها في المجاالت التي تحتاج‬ ‫إلى فِ ِل ّزات نق ّية بدرجة كبيرة‪َ .‬و ُستُنا َق ُش أمثل ٌة على ٍّ‬ ‫كل منها‪.‬‬ ‫استخالص األلمنيوم ‪Aluminum Extraction‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫انتشارا في القشرة األرض ّية‪ ،‬وهو م َن الفل ّزات‬ ‫ُي َعدُّ األلمنيوم من أكثر الفل ّزات‬ ‫ً‬ ‫النشطة‪ ،‬ويستخلص من خام البوكسيت ‪ Al2O3.2H2O‬بطريقة هول‪-‬هيروليت؛ حيث‬ ‫ثم ُي َس َّخ ُن لتحويله إلى أكسيد األلمنيوم ‪،Al2O3‬‬ ‫ُيعا َل ُج الخا ُم لتخليصه م َن الشوائب‪َّ ،‬‬ ‫ويذاب في مصهور الكريوليت ‪َ Na AlF‬فت َ ِ‬ ‫نحو ‪.1000°C‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪6‬‬ ‫َنخف ُض درج ُة انصهاره َ‬ ‫َُ ُ‬ ‫وتتكو ُن‬ ‫َوت َُس ّمى خل ّي ُة التحليل الكهربائي لمصهور ‪ Al2O3‬خل ّي َة هول‪ -‬هيروليت‪،‬‬ ‫َّ‬ ‫ٍ‬ ‫تمثل ِ‬ ‫م َن الداخل من طبقة م َن الجرافيت ُ‬ ‫وسلسلة من أقطاب الجرافيت‬ ‫المهبط‪،‬‬ ‫تُغمس في المصهور ُ ِ‬ ‫أنظر الشكل )‪ .(19‬وعند إجراء عمل ّية التحليل‬ ‫َ ُ‬ ‫تمثل المصعد‪ُ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(19‬تحليل‬ ‫مصهور ‪ Al2O3‬كهربائ ًّيا‪.‬‬ ‫بطانة من الجرافيت‬ ‫(مهبط)‬ ‫‪CO2‬‬ ‫)‪Al(l‬‬ ‫‪126‬‬ ‫أقطاب جرافيت‬ ‫(مصعد)‬ ‫خليط من مصهور‬ ‫‪ Na3AlF6‬و ‪Al2O3‬‬ ‫اختزال أليونات األلمنيوم عند ِ‬ ‫ٌ‬ ‫ُ‬ ‫ويتكو ُن األلمنيوم الذي‬ ‫المهبط‪،‬‬ ‫يحدث‬ ‫الكهربائي‬ ‫َّ‬ ‫يتجم ُع َ‬ ‫خاص‪.‬‬ ‫سح ُب من َمخرج ّ‬ ‫أسفل الخل ّية؛ حيث ُي َ‬ ‫َّ‬ ‫‬‫ِ‬ ‫‪3+‬‬ ‫)‪Al (l) + 3e → Al(l‬‬ ‫معادلة تفاعل المهبط‪ /‬اختزال‪:‬‬ ‫أمـا عنـد ِ‬ ‫غاز األكسـجين‪،‬‬ ‫المصعـد‪ ،‬فتتأكسـدُ‬ ‫ُ‬ ‫أيونـات األكسـجين ‪ُ O2-‬مك َِّو َن ًة َ‬ ‫ّ‬ ‫ـب المعادلة‪:‬‬ ‫َح َس َ‬ ‫معادلة تفاعل ِ‬ ‫‪2‬‬‫‬‫‪2O (l) → O2(g) + 4e‬‬ ‫المصعد‪ /‬التأكسد‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫مع أقطاب الجرافيت ُمك َِّونًا ثاني أكسيد الكربون‪،‬‬ ‫ويتفاعل األكسجي ُن الناتج َ‬ ‫)‪C(s) + O2(g) → CO2(g‬‬ ‫سب المعادلة‪:‬‬ ‫َح َ‬ ‫تغييرها بشكل دوري‪.‬‬ ‫مما يؤدي إلى تآكلها‪ ،‬فيجري ُ‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫يحدث في الخل ّية‪ ،‬بالمعادلة اآلتية‪:‬‬ ‫تلخيص التفاعل الكُلي‪ ،‬الذي‬ ‫ويمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫)‪2Al2O3(l) + 3C(s) → 4Al(l) + 3CO2(g‬‬ ‫َهل ُك كمي ٍ‬ ‫أن عملية استخالص األلمنيوم تَست ِ‬ ‫ونظرا إلى َّ‬ ‫ات هائل ًة م َن الطاقة‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫ً‬ ‫مصانع إنتاجه قري ًبا من مح ّطات الطاقة الكهربائ ّية لتوفير كُلفة نقل الطاقة‪،‬‬ ‫تُقام‬ ‫ُ‬ ‫كما ُي َرك َُّز بشكل كبير على عمل ّية إعادة تدويره؛ إذ ُ‬ ‫تبلغ كم ّي ُة الطاقة الالزمة إلعادة‬ ‫نحو ‪ 5%‬م َن الطاقة الالزمة الستخالصه من خام البوكسيت‪.‬‬ ‫التدوير َ‬ ‫تنقيةُ الفِلِ ّزات ‪Purification of Metals‬‬ ‫بعض استخدامات ِ‬ ‫الف ِل ّزات إلى أن تكون نق ّي ًة تما ًما‪ً .‬‬ ‫فمثل‪ ،‬يجب أن يكون‬ ‫تحتاج ُ‬ ‫المستخدَ ُم في التمديدات الكهربائ ّية نق ًّيا؛ لِذا تُستخدَ ُم عمل ّي ُة التحليل الكهربائي في‬ ‫ُ‬ ‫النحاس ُ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫شوائب‪،‬‬ ‫تنقية الفل ّزات‪ ،‬مثل النحاس‪ ،‬بعد عمليات استخالصه من خاماته؛ إذ يحتوي على‬ ‫َ‬ ‫والفضة والبالتين‪ .‬وحتى تتم تنقيته ‪ُ ،‬يشَ ك َُّل النُّحاس‬ ‫مثل الخارصين والحديد والذهب‬ ‫ّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫قوالب ُ‬ ‫وص ُل الم ُ‬ ‫هبط‬ ‫غير النَّقي على شكل‬ ‫تمثل المصعد في خل ّية التحليل الكهربائي‪َ ،‬و ُي َ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫غمران في محلول كبريتات النحاس ‪.CuSO4‬‬ ‫ثم ُي َ‬ ‫بشريحة رقيقة م َن النحاس النقي‪َّ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫تحدث التفاعالت اآلتية‪:‬‬ ‫وعند تمرير ت ّيار كهربائي في الخل ّية‬ ‫تفاعل ِ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫‪Cu(s) → Cu (aq) + 2e‬‬ ‫المصعد‪ /‬تأكسد‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫تفاعل ِ‬ ‫)‪Cu (aq) + 2e → Cu(s‬‬ ‫المهبط‪ /‬اختزال‪:‬‬ ‫المصعد إلى ِ‬ ‫تنتقل ذرا ُته من ِ‬ ‫المهبط‪،‬‬ ‫ومع استمرار تأكسد النحاس واختزاله ُ ّ ُ‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫ذرات الف ِل ّزات (الشوائب) التي لها جهدُ اختزال ُّ‬ ‫ُ‬ ‫أقل م َن‬ ‫أنظر‬ ‫الشكل )‪ ،(20‬وتتأكسد ّ‬ ‫ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫النحاس‪ ،‬كالخارصين والحديد‪ُ ،‬مك َِّو َن ًة أيونات ‪ Zn‬و ‪ Fe‬على الترتيب‪ ،‬وتبقى‬ ‫والفضة والبالتين َّ‬ ‫فإن جهدَ اختزالها‬ ‫هذه األيونات ذائبة في المحلول‪ ،‬أ ّما الذهب‬ ‫ّ‬ ‫وتتجم ُع في قاع الخل ّية‪،‬‬ ‫ذراتُها‪،‬‬ ‫َّ‬ ‫أعلى م َن جهد الخلية المستخدم؛ لذلك ال تتأكسد ّ‬ ‫ُ‬ ‫نحو ‪99.9%‬‬ ‫وتكون درج ُة نقاوة النحاس الناتج َ‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫بطارية‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫مصعد (‪)+‬‬ ‫مهبط (‪)-‬‬ ‫قالب من‬ ‫شريحة من‬ ‫النحاس غير‬ ‫النحاس النقي‬ ‫النقي‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Zn2+‬‬ ‫‪2‬‬‫‪Fe2+ SO4‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪SO42-‬‬ ‫‪Au، Ag، Pt‬‬ ‫ُ‬ ‫الشكل )‪ :(20‬تنقية النحاس‬ ‫بالتحليل الكهربائي‪.‬‬ ‫‪127‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪e‬‬ ‫شحن البطارية‬ ‫الربطُ م َع الحياة‬ ‫ُ‬ ‫اريات القابل ُة إلعادة الشحن بين كيمياء ٍّ‬ ‫كل م َن الخاليا‬ ‫َجم ُع الب ّط‬ ‫ُ‬ ‫ت َ‬ ‫الجلفان ّية وخاليا التحليل الكهربائي‪ .‬فعند استخدام األجهزة المحتوية‬ ‫ُح َّو ُل الطاق ُة الكيميائ ّية إلى‬ ‫عليها‪ ،‬كالهاتف الخلوي أو الس ّيارة الكهربائ ّية‪ ،‬ت َ‬ ‫تعمل كخل ّية جلفان ّية‪ ،‬أما عند شحن البطار ّية فإنها ُ‬ ‫كهربائ ّية؛ أي ُ‬ ‫تعمل كخل ّية‬ ‫تزو ُد بها‪ ،‬إلى كيميائ ّية؛ حيث‬ ‫ُح َّو ُل الطاق َة الكهربائ ّية‪ ،‬التي َّ‬ ‫تحليل كهربائي ت َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫العكسي للتفاعل‬ ‫التفاعل‬ ‫ويحدث‬ ‫ينعكس اتجا ُه حركة اإللكترونات فيها‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫ُّ‬ ‫الكهربائي في البطار ّية‪.‬‬ ‫المنتج للتيار‬ ‫َّ‬ ‫أتح َّقق‪:‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫مع‬ ‫ذراتُها على شكل‬ ‫‪ُ -1‬أ َف ِّسر‪ .‬ال تُخت ََز ُل‬ ‫ُ‬ ‫شوائب َ‬ ‫َ‬ ‫أيونات ‪ Fe‬و ‪ ،Zn‬التي توجد ّ‬ ‫َ‬ ‫خالل عمل ّية تنقيته بالتحليل الكهربائي‪.‬‬ ‫النحاس‪،‬‬ ‫َ‬ ‫استبــدال أقطـاب الجرافيـت‬ ‫ــر‪ ،‬مستعينًــا بمعـادالت كيميائيــة‪،‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َف ِّس ُ‬ ‫المسـتخدَ َم ِة فـي خل ّيـة هـول ‪ -‬هيروليـت بشـكل دوري‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪128‬‬ ‫التـجـرب ُـة ‪3‬‬ ‫المواد واألدوات‪:‬‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫األيونية‬ ‫المركبات‬ ‫التحليل الكهربائي لمحاليل بعض‬ ‫ّ‬ ‫أنبوبان زجاجيان على شكل حرف ‪ ،U‬أقطاب جرافيت عدد )‪ ،(4‬كاشف الفينولفثالين‪ ،‬أسالك توصيل‪ّ ،‬‬ ‫ارية )‪(3 V‬‬ ‫بط ّ‬ ‫عدد )‪ ،(2‬حامل وماسك ِف ِل ّزي ‪ ،100 mL‬من محلول يوديد البوتاسيوم ‪ KI‬بتركيز ‪ 100 mL ، 0.5 M‬من محلول‬ ‫كبريتات النحاس ‪ CuSO4‬بتركيز ‪. 0.5 M‬‬ ‫إرشادات السالمة‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫إرشادات السالمة العامة في المختبر‪.‬‬ ‫أتبع‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫معطف المختب ِر والنظارات الواقي َة والقفازات‪.‬‬ ‫أرتدي‬ ‫ُ‬ ‫الكيميائية بحذر‪.‬‬ ‫مع الموا ِّد‬ ‫أتعامل َ‬ ‫ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ُ -1‬أ َجر ُب‪ُ .‬أ َثب ُت أنبوبا زجاجيا على شكل حرف ‪ U‬على الحامل ِ‬ ‫الف ِل ّزي باستخدام الماسك‪ ،‬كما في الشكل‪.‬‬ ‫ً‬ ‫ِّ‬ ‫ِّ‬ ‫ًّ‬ ‫‪ُ -2‬‬ ‫فارغا من ِّ‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫األنبوب الزجاجي بمحلول يوديد البوتاسيوم‪ ،‬بحيث يبقى ما يقارب ‪ً 1 cm‬‬ ‫ضيف‬ ‫أمأل‬ ‫َ‬ ‫كل طرف‪َّ ،‬‬ ‫إليه ‪ 3‬نقاط من كاشف الفينولفثالين‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫َ ِ‬ ‫يكون ٌّ‬ ‫ُ‬ ‫كل منهما في أحد‬ ‫أضعها في األنبوب الزجاجي بحيث‬ ‫ثم ُ‬ ‫‪ -3‬أ َط ِّب ُق‪ .‬أص ُل قطبي الجرافيت بأسالك توصيل‪َّ ،‬‬ ‫طرفي األنبوب‪ ،‬كما في الشكل‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪ُ -4‬أالحظ‪َ .‬أ ِص ُل أسالك التوصيل بقطبي ّ‬ ‫ُ‬ ‫التغيرات التي تحدث في‬ ‫الحظ‬ ‫هالمدة ‪َ ،15 min‬و ُأ‬ ‫وأترك‬ ‫ارية‬ ‫ّ‬ ‫البط ّ‬ ‫ُّ‬ ‫ُ‬ ‫التيار الكهربائي‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي في جدول البيانات‪.‬‬ ‫أفصل‬ ‫المحلول‪ ،‬ثم‬ ‫َ‬ ‫‪ُ -5‬أ َج ِّرب‪ُ .‬أ َك ِّر ُر الخطوات من ‪ 4-1‬باستخدام محلول كبريتات النحاس‪َ ،‬و ُأ َس ِّج ُل مالحظاتي في جدول البيانات‪.‬‬ ‫‪ُ -6‬أن َِّظ ُم البيانات‪ُ .‬أ َس ِّج ُل بياناتي في الجدول اآلتي‪:‬‬ ‫املحلول‬ ‫ُ‬ ‫ومكان‬ ‫التغي‬ ‫ُّ‬ ‫حدوثه‬ ‫يوديد البوتاسيوم )‪KI(aq‬‬ ‫تغي اللون‬ ‫ُّ‬ ‫املِصعد‬ ‫تصاعد غاز‬ ‫تغي اللون‬ ‫ُّ‬ ‫املِهبط‬ ‫تصاعد غاز‬ ‫ُ‬ ‫التحليل واالستنتاج‪:‬‬ ‫‪َ -1‬أ ِص ُف التغي ِ‬ ‫كهربائيا عند ٍّ‬ ‫رات التي حدثت عند تحليل محلول ٍّ‬ ‫من‬ ‫كل من يوديد البوتاسيوم وكبريتات النحاس‬ ‫كل َ‬ ‫ًّ‬ ‫ُّ‬ ‫المصعد ِ‬ ‫ِ‬ ‫والمهبط‪.‬‬ ‫نواتج تحليل ٍّ‬ ‫كهربائيا؟‬ ‫كل من محلول يوديد البوتاسيوم وكبريتات النحاس‬ ‫‪ -2‬ما‬ ‫ُ‬ ‫ًّ‬ ‫التفاعل الذي حدث عند ِ‬ ‫َ‬ ‫المصعد ِّ‬ ‫كيميائية ُ‬ ‫‪-4‬‬ ‫لكل محلول‪.‬‬ ‫تمثل‬ ‫أكتب معادلة‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫التفاعل الذي حدث عند ِ‬ ‫َ‬ ‫المهبط ِّ‬ ‫كيميائية ُ‬ ‫‪-5‬‬ ‫لكل محلول‪.‬‬ ‫تمثل‬ ‫أكتب معادلة‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫‪-6‬‬ ‫نواتج التحليل الكهربائي لمحلول ‪.CuI2‬‬ ‫أستنتج‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫‪129‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعة الدرس‬ ‫‪ -1‬الفكر ُة الرئيسة‪:‬‬ ‫ُأ َو ِّض ُح مبدأ عمل خلية التحليل الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ُ -2‬أ َف ِّسر‪:‬‬ ‫تحضير غاز الفلور بالتحليل الكهربائي لمحلول ‪.NaF‬‬ ‫أ ‪ .‬ال يمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫ب‪ .‬تكون الكُلفة االقتصاد ّية إلعادة تدوير األلمنيوم َّ‬ ‫أقل من كلفة استخراجه من خام البوكسيت‪.‬‬ ‫نواتج التحليل الكهربائي لمحاليل األمالح اآلتية‪:‬‬ ‫أتوقع‬ ‫بالرجوع إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪ -3‬أتوقع‪ُّ .‬‬ ‫أ ‪ .‬يوديد المغنيسيوم ‪.MgI2‬‬ ‫ب‪ .‬نترات الرصاص ‪.Pb(NO3)2‬‬ ‫جـ‪ .‬كبريتات الكوبلت ‪.CoSO4‬‬ ‫الشكل المجاور‪ ،‬الذي ُ‬ ‫َ‬ ‫يمثل خل ّية تحليل كهربائي لمصهور المركّب‬ ‫أدرس‬ ‫‪-4‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ ِ‬ ‫ثم‬ ‫األيوني ‪ MX‬باستخدام أقطاب م َن الجرافيت ُأعط َيت الرموز ‪ A‬و ‪َّ ، B‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ُأ ُ‬ ‫المصعد ِ‬ ‫أ ‪ُ .‬أحدِّ د ِ‬ ‫والمهبط في الخل ّية‪.‬‬ ‫َ ُ‬ ‫ب‪ُ .‬أ َحدِّ ُد اتجاه حركة اإللكترونات عبر األسالك‪ ،‬واتجاه حركة األيونات‬ ‫الموجبة والسالبة َ‬ ‫داخل المحلول باستخدام األسهم‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫تحدث عنده عمل ّي ُة التأكسد‪.‬‬ ‫القطب الذي‬ ‫جـ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد‬ ‫َ‬ ‫ات العنصر ‪.M‬‬ ‫د ‪ُ .‬أ َحدِّ ُد‬ ‫ذر ُ‬ ‫القطب الذي َّ‬ ‫َ‬ ‫تتكو ُن عنده ّ‬ ‫قوالب م َن النيكل باستخدام عمل ّية التحليل الكهربائي‪:‬‬ ‫‪ُ -5‬يرا ُد تنقي ُة‬ ‫َ‬ ‫غير النق ّية؟‬ ‫القطب الذي يجب أن تم ِّث َل ُه‬ ‫أ ‪ .‬ما‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫القوالب ُ‬ ‫المستخدَ َم ُة في القطب اآلخر؟‬ ‫ب‪ .‬ما الما َّد ُة ُ‬ ‫ً‬ ‫محلول يمكن استخدا ُم ُه في هذه الخل ّية‪.‬‬ ‫أقترح‬ ‫جـ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫‪130‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪B‬‬ ‫ﻣﺼﮭﻮر‬ ‫‪MX‬‬ ‫والتو�س ُع‬ ‫إثراء‬ ‫ال ُ‬ ‫ُّ‬ ‫إعاد ُة تدوير ّ‬ ‫البطاريات‬ ‫‪Recycling Batteries‬‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫السيارات‬ ‫تشمل‬ ‫اريات لتزويد أجهزة مختلفة بالطاقة‪،‬‬ ‫تُستخدَ ُم الب ّط‬ ‫َ‬ ‫وغيرها‪ ،‬وعندما تنفدُ‬ ‫ُ‬ ‫والهواتف وأجهز َة الحاسوب َ‬ ‫اريات‬ ‫تتلف تُرمى ( ُيستغنى عنها)‪ ،‬ويؤ ّدي ذلك إلى تراكم كم ّيات كبيرة م َن النُّفايات الخطرة؛ إذ تحتوي الب ّط‬ ‫الب ّطار ّية أو ُ‬ ‫ُ‬ ‫ٍ‬ ‫ِِ‬ ‫تلو َ‬ ‫ث المياه والتربة‪ ،‬ومن هنا‬ ‫ينتج عن تراكمها ودفنها‬ ‫ب ُّ‬ ‫مخاطر بيئ ّية؛ فقد تس ِّب ُ‬ ‫على موا َّد كيميائ ّية سامة وفل ّزات ثقيلة‪ُ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫جاءت فكر ُة إعادة تدوير الب ّطاريات‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫مر ًة أخرى‪.‬‬ ‫تدوير الب ّطاريات يعني معالج َة نفاياتها بهدف التقليل منها بِ َوصفها نفايات ُصلبة‪ ،‬وإعادة استخدام ِّ‬ ‫مكوناتها َّ‬ ‫ُ‬ ‫إعاد ُة تدوير ب ّطارية الرصاص ِ‬ ‫الحمض ّية‬ ‫ّ‬ ‫ِ‬ ‫ُت َعدُّ ب ّطاريات الرصاص الحمض ّية من أقدم أنواع الب ّطاريات القابلة إلعادة الشحن في العا َلم‪ ،‬وإلعادة تدويرها أهم ّي ٌة‬ ‫كبيرة في صناعة الرصاص في الوقت الحاضر؛ حيث ُ‬ ‫نحو ‪ 47%‬من إجمالي الرصاص‬ ‫يمثل‬ ‫المعاد استخدا ُم ُه َ‬ ‫ُ‬ ‫الرصاص ُ‬ ‫المستخدَ م عالم ًّيا‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫المستخدَ مة عدَّ َة مراحل‪ ،‬هي‪:‬‬ ‫وتشمل عمل ّي ُة إعادة تدوير ب ّطاريات الرصاص الحمض ّية ُ‬ ‫يتم ذلك‬ ‫التجميع‪ :‬وهي‬ ‫ُ‬ ‫المستخدَ مة‪ ،‬وغال ًبا ما ُّ‬ ‫تجميع ب ّطاريات الرصاص ُ‬ ‫تدويرها‪.‬‬ ‫لدى باعة الب ّطاريات؛ حيث تجمعها‬ ‫الشركات التي تُعيدُ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫مكوناتُها باستخدام‬ ‫ُسح ُق ِّ‬ ‫التكسير‪ :‬إذ ُت َفك َُّك الب ّطار ّي ُة في منشأة إعادة التدوير‪َ ،‬وت َ‬ ‫فتتحو ُل إلى شظايا‪.‬‬ ‫خاصة‪،‬‬ ‫َّ‬ ‫أدوات ّ‬ ‫فصل أجزاء ب ّطارية الرصاص ِ‬ ‫تتضم ُن هذه العمل ّي ُة َ‬ ‫الحمض ّية بفرز‬ ‫الـفـرز‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫َّ‬ ‫عن الرصاص ِ‬ ‫المكونات البالستيك ّية والورق ّية ِ‬ ‫والف ِل ّزات الثقيلة‪،‬‬ ‫ِّ‬ ‫وسحب السائل الموجود فيها‪ ،‬يلي ذلك بد ُء ِّ‬ ‫ف‬ ‫ُغس ُل‬ ‫ُج َّف ُ‬ ‫القطع البالستيك ّية َوت َ‬ ‫ُ‬ ‫كل ما َّدة برحلة تدوير ّ‬ ‫خاصة بها؛ إذ ت َ‬ ‫ُصه ُر َوت َُشك َُّل آل ًّيا على شكل كُرات من ما َّدة البولي بروبلين‪،‬‬ ‫ُرس ُل إلى وحدة تدوير البالستيك؛ حيث ت َ‬ ‫ثم ت َ‬ ‫َّ‬ ‫وتُستخدَ م مر ًة أخرى إلنتاج صناديق ب ّطاريات الرصاص ِ‬ ‫الحمض ّية‪ ،‬ويمك ُن استخدا ُمها في صناعة منتجات‬ ‫ُ َّ‬ ‫ِ‬ ‫قوالب َوت ُ‬ ‫ُزال‬ ‫ب في‬ ‫ألواح‬ ‫أخرى‪ .‬أ ّما‬ ‫َ‬ ‫ثم ت َُص ُّ‬ ‫ُصه ُر م ًعا في أفران َّ‬ ‫الرصاص وأكسيدُ ُه ومركَّبا ُت ُه األخرى َفت َ‬ ‫ُ‬ ‫الصهر‪َّ ،‬‬ ‫الشوائب المعروف ُة باسم َ‬ ‫ُ‬ ‫ُرس ُل إلى‬ ‫الخ َبث‪َ ،‬وت َُتر ُك‬ ‫من على سطح مصهور الرصاص‬ ‫ُ‬ ‫ثم ت َ‬ ‫السبائك لتبر َد وتتص َّلب‪َّ ،‬‬ ‫الم َصنِّ َع ِة للب ّطاريات؛ حيث تُستَخدَ ُم في إنتاج ألواح جديدة م َن الرصاص وأكسيد الرصاص‪.‬‬ ‫الشركات ُ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫التعامل َم َع ُه بطريقتين‪ ،‬أوالهما‪ :‬مفاعلة‬ ‫السائل في الب ّطار ّية‪ ،‬فيجري‬ ‫المك َِّو ُن‬ ‫أ ّما حمض الكبريتيك‪ ،‬وهو ُ‬ ‫ِ‬ ‫تجميع المياه الناتجة ومعالجتُها والتأكُّد من‬ ‫ثم يجري‬ ‫ُ‬ ‫الحمض َ‬ ‫مع مركَّب كيميائي قاعدي‪ ،‬فينتج ملح وماء‪َّ ،‬‬ ‫ُ‬ ‫تحويل‬ ‫ص منها في شبكة الصرف الصحي‪ ،‬أ ّما الطريقة الثاني ُة فيجري فيها‬ ‫مطابقتها لمواصفات المياه والتخ ّل ُ‬ ‫ِ‬ ‫ثم استخدا ُم ُه في صناعة من ِّظفات الغسيل والزجاج والمنسوجات‪.‬‬ ‫الحمض إلى كبريتات الصوديوم ‪َّ ،Na2SO4‬‬ ‫‪131‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعـة الوحـد ِة‬ ‫قارن بي َن الخل ّية الجلفان ّية وخل ّية التحليل الكهربائي‪ ،‬من ُ‬ ‫حيث‪:‬‬ ‫‪ُ . 1‬أ ُ‬ ‫أ‬ ‫الت الطاقة في ٍّ‬ ‫كل منهما‪.‬‬ ‫تحو ُ‬ ‫ُّ‬ ‫المصعد ِ‬ ‫كل من ِ‬ ‫والمهبط‪.‬‬ ‫ب شحن ُة ٍّ َ‬ ‫جـ تلقائ ّي ُة تفاعل التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫د إشار ُة جهد الخل ّية المعياري ‪.E°cell‬‬ ‫‪ُ . 2‬أ َف ِّسر‪:‬‬ ‫َ‬ ‫خالل عمل ّية استخالص األلمنيوم بطريق هول ‪ -‬هيروليت‪.‬‬ ‫أ ُيخ َل ُط أكسيدُ األلمنيوم ‪ Al2O3‬بالكريوليت‬ ‫ِ‬ ‫المرات‪.‬‬ ‫رغم إمكان ّية إعادة شحنها نظر ًّيا عد ًدا ال نهائ ًّيا م َن ّ‬ ‫ب تَفقدُ ب ّطار ّي ُة الس ّيارة صالح َّيتَها بعد بضع سنوات م َن استخدامها‪َ ،‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫َ‬ ‫‪ُ .3‬‬ ‫عن األسئلة التي تليه‪:‬‬ ‫تمثل المعادل ُة الكيميائ ّية اآلتية‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫أدر ُس ُه ج ِّيدً ا‪َّ ،‬‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال‪ُ ،‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫)‪MnO4 (aq) + Cl (aq) → Mn2+(aq) + Cl2(g‬‬ ‫أ‬ ‫أكتب نصفي تفاعل التأكسد واالختزال‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ب‬ ‫أكتب معادلة التفاعل الكُلي الموزونة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫التفاعل تلقائ ًّيا؟ (أستعي ُن بجدول جهود االختزال المعيار ّية)‬ ‫جـ هل يحدث هذا‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة التي تليها‪:‬‬ ‫أدرس معادل َة التفاعل الكيميائي‪ ،‬التي تتض َّم ُن ً‬ ‫رموزا افتراض ّية للفلز ‪ X‬والالفلز ‪ Y‬وعنصر الهيدروجين‪ّ ،‬ثم ُأ ُ‬ ‫‪ُ .4‬‬ ‫)‪2X(s) + 3H2Y → X2Y3 + 3H2(g‬‬ ‫أ أحدد التغير في عد َد تأكسد ‪. X‬‬ ‫ب أحدد التغير في عد َد تأكسد ‪. Y‬‬ ‫َ‬ ‫العامل المؤكسد‪.‬‬ ‫جـ ُأ َحدِّ ُد‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫المختزل‪:‬‬ ‫العامل المؤكسد‬ ‫وازن معادالت التأكسد واالختزال اآلتية بطريقة نصف التفاعل‪َ ،‬و ُأ َحدِّ ُد‬ ‫‪ُ . 5‬أ ُ‬ ‫والعامل ُ‬ ‫أ‬ ‫ب‬ ‫‪-‬‬ ‫‬‫‪2‬‬‫‬ ‫‪MnO4 → MnO4 + MnO2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+ IO3 + Cl → ICl2 + SO42‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪S2O3‬‬ ‫(وسط قاعدي)‬ ‫(وسط ِحمضي)‬ ‫مكونة من نصف خل ّية الرصاص ‪ Pb2+|Pb‬ونصف خل ّية الكروم ‪ .Cr3+|Cr‬إذا َع ِل ْم ُت َّ‬ ‫تركيز أيونات‬ ‫أن‬ ‫َ‬ ‫‪ . 6‬خل ّية جلفان ّية َّ‬ ‫‪3+‬‬ ‫عما يأتي‪:‬‬ ‫‪ Cr‬يزدا ُد عند تشغيل الخل ّية‪َ ،‬ف ُأ ُ‬ ‫جيب ّ‬ ‫المصعدَ ِ‬ ‫أ ُأحدِّ د ِ‬ ‫والمهبط في الخل ّية الجلفان ّية‪.‬‬ ‫َ ُ‬ ‫ب‬ ‫مع استمرار تشغيل الخل ّية‪.‬‬ ‫أتوقع التغ ُّي َر على كتلة قطب الرصاص َ‬ ‫ُ‬ ‫جـ‬ ‫َ‬ ‫أكتب معادلة موزونة ُ‬ ‫التفاعل الكُلي الذي يحدث في الخل ّية‪.‬‬ ‫تمثل‬ ‫ُ‬ ‫د‬ ‫أحسب‪ُ ،‬مستعينًا بجدول جهود االختزال المعيار ّية‪ ،‬جهدَ الخل ّية المعياري )‪.(E°cell‬‬ ‫ُ‬ ‫‪132‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعـة الوحـد ِة‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫الجدول المجاور الق َي َم المطلقة لجهود االختزال المعيار ّية ‪E°‬‬ ‫‪ . 7‬يب ِّي ُن‬ ‫‪| E° | V‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‬ ‫املعادلة‬ ‫املعلومات‬ ‫للعناصر )‪ .(A, B, C, D, M‬إذا َع ِل ْم ُت َّ‬ ‫قوتها‬ ‫أن‬ ‫ب َّ‬ ‫ترتيب العناصر َح َس َ‬ ‫َ‬ ‫‪3+‬‬ ‫‬‫‪B (aq) + 3e‬‬ ‫)‪B(s‬‬ ‫‪1.66‬‬ ‫كعوامل مختزلة‪ ،‬هو‪ ،D>B>M>A>C :‬وأنه عند وصل القطب ‪M‬‬ ‫‪3+‬‬ ‫‬‫‪C (aq) + 3e‬‬ ‫)‪C(s‬‬ ‫‪1.5‬‬ ‫اإللكترونات من ‪ M‬إلى قطب‬ ‫تتحر ُك‬ ‫بقطب الهيدروجين المعياري‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫‪+‬‬ ‫‬‫‪D (aq) + e‬‬ ‫)‪D(s‬‬ ‫‪2.71‬‬ ‫جيب ‪ُ -‬مستعينًا بالمعلومات السابقة‪ِ -‬‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫الهيدروجين‪َ ،‬ف ُأ ُ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‬‫‪M (aq) +2e‬‬ ‫)‪M(s‬‬ ‫‪0.28‬‬ ‫ِ‬ ‫أ‬ ‫أكتب إشارة ق َي ِم جهود االختزال المعيار ّية ‪ E°‬للعناصر ‪.A, B, C, D, M‬‬ ‫ُ‬ ‫العنصر الذي يمك ُن استخدا ُم وعاء مصنوع منه لحفظ محلول يحتوي على أيونات ‪A+‬؟‬ ‫ب أستنتج‪ .‬ما‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫العامل المؤكسد الذي يؤكسد ‪ D‬وال يؤكسد‪M‬؟‬ ‫جـ أستنتج‪ .‬ما‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫جيب‬ ‫‪.8‬‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫ُ‬ ‫أدرس المعادالت والمعلومات المب َّينَ َة في الجدول؛ َّ‬ ‫ِ‬ ‫عن األسئلة التي تليها‪:‬‬ ‫أ ُأ َحدِّ ُد أقوى عامل مؤكسد‪.‬‬ ‫َ‬ ‫قوتها‪.‬‬ ‫ِّب‬ ‫الم َ‬ ‫ب َّ‬ ‫ختز َل َة تصاعد ًّيا َح َس َ‬ ‫ب ُأ َرت ُ‬ ‫العوامل ُ‬ ‫‪0.80‬‬ ‫)‪A(s‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪A (aq) + e‬‬ ‫‪ Ca + Cd2+ → Ca2+ + Cd‬تفاعل تلقائي‬ ‫‪ 2Br- + Sn2+ → Br2 + Sn‬تفاعل غير تلقائي‬ ‫‪ Cd + Sn2+ → Cd2+ + Sn‬تفاعل تلقائي‬ ‫ِ‬ ‫‪2+‬‬ ‫أيونات البروم ‪Br-‬؟‬ ‫أيونات الكادميوم ‪Cd‬‬ ‫جـ أستنتج‪ .‬هل تؤكسدُ‬ ‫ُ‬ ‫يكونان خل ّي ًة جلفان ّية لها أعلى جهد خل ّية معياري؟‬ ‫د ُأقارن‪ .‬ما العنصران اللذان ِّ‬ ‫بالرجوع إلى جدول جهود االختزال المعيار ّية‪،‬‬ ‫‪ . 9‬خل ّي ُة تحليل كهربائي تحتوي على محلول بروميد الليثيوم ‪ُّ .LiBr‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫ُأ ُ‬ ‫يحدث عند ِ‬ ‫أ‬ ‫ُ‬ ‫المصعد‪.‬‬ ‫أكتب معادلة التفاعل الذي‬ ‫ُ‬ ‫ب أستنتج‪ .‬ما ناتج التحليل الكهربائي عند ِ‬ ‫المهبط؟‬ ‫ُ‬ ‫مقدار جهد الب ّطار ّية الالزم إلحداث عمل ّية التحليل الكهربائي؟‬ ‫جـ أحسب‪ .‬ما‬ ‫ُ‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية ‪:‬‬ ‫‪ .10‬عند استخدام آلة تصوير ذات ب ّطار ّية قابلة إلعادة الشحن‪ُ ،‬أ ُ‬ ‫أ‪ُ .‬أقارن تحو ِ‬ ‫الت الطاقة خالل عمل ّيتي االستخدام والشحن‪.‬‬ ‫ُّ‬ ‫ب‪ُ .‬أ َف ِّسر‪ُ .‬‬ ‫تعمل هذه الب ّطار ّي ُة كخل ّية جلفان ّية وخل ّية تحليل كهربائي‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِِ‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫‪ُ .11‬‬ ‫الرموز االفتراض ّية اآلتية‪َّ ،C , Z , B , X , A , Y :‬‬ ‫أدرس المعلومات اآلتي َة المتع ِّل َق َة بالفل ّزات ذات ُّ‬ ‫األسئلة التي تليها‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫‪2+‬‬ ‫يختز ُل أيونات ‪ X2+‬وال ِ‬ ‫الف ِل ُّز ‪ِ A‬‬ ‫أ‬ ‫يختز ُل أيونات ‪.Y‬‬ ‫ِِ‬ ‫ُ‬ ‫غاز الهيدروجين‪ ،‬أ ّما‬ ‫يتفاعل ‪X‬‬ ‫مع محلول ِحمض الهيدروكلوريك المخ َّفف‪،‬‬ ‫ُ‬ ‫وينطلق ُ‬ ‫ب عند مفاعلة الفل ّزين ‪َ X , B‬‬ ‫‪ B‬فال يتفاعل‪.‬‬ ‫ِِ‬ ‫ن القنطرة الملح ّية باتجاه نصف خل ّية ‪.C‬‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫األيونات السالبة م َ‬ ‫جـ عند تكوين خل ّية جلفان ّية م َن الفل ّزين ‪ C‬و ‪َّ ،Y‬‬ ‫‪133‬‬ ‫ُ‬ ‫مراجعـة الوحـد ِة‬ ‫د‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫استخالص الف ِل ّز ‪ Z‬من محاليل أمالحه باستخدام الف ِل ّز ‪.B‬‬ ‫يمك ُن‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ن القطبين ‪.C , X‬‬ ‫أستنتج اتجاه حركة اإللكترونات في الخل ّية‬ ‫‪(1‬‬ ‫المكونة م َ‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ن القطبين ‪.A , B‬‬ ‫القطب الذي تزداد كتل ُت ُه في الخل ّية‬ ‫أستنتج‬ ‫‪(2‬‬ ‫المكونة م َ‬ ‫َّ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫‪ُ (3‬أقارن‪ .‬ما القطبان اللذين ُي َشكِّالن خل ّية جلفان ّية لها أعلى جهد خل ّية معياري؟‬ ‫ِِ‬ ‫فسر إِجابتي‪.‬‬ ‫‪ (4‬أتن َّب ُأ‪ .‬هل يمك ُن‬ ‫تحضير الفل ّز ‪ Z‬بالتحليل الكهربائي لمحلول ‪ZNO3‬؟ ُأ ِّ‬ ‫ُ‬ ‫ُ ِِ‬ ‫فسر إِجابتي‪.‬‬ ‫مع محلول ِحمض الهيدروكلوريك‬ ‫‪ (5‬أستنتج‪ .‬هل‬ ‫ُ‬ ‫وينطلق ُ‬ ‫يتفاعل الفل ُّز ‪َ A‬‬ ‫غاز الهيدروجين؟ ُأ ِّ‬ ‫الف ِل ّز ) ‪ Y(NO‬بِ ِملعقة من ِ‬ ‫تحريك محلول نترات ِ‬ ‫ُ‬ ‫الف ِل ّز ‪B‬؟‬ ‫‪ (6‬أتن َّب ُأ‪ .‬هل يمك ُن‬ ‫‪3 2‬‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫‪ .12‬است ِ‬ ‫ِِ‬ ‫الرموز االفتراض ّية اآلتية‪:‬‬ ‫ُخد َمت‬ ‫ُ‬ ‫أنصاف الخاليا المعيار ّية للفل ّزات ذات ُّ‬ ‫‪ ،T , R , D , M , L‬مع نصف خلية ِ‬ ‫الف ِل ّز ‪ E‬المعيار ّية لتكوين خاليا الخل ّية الجلفان ّية‬ ‫ّ‬ ‫‪E°cell V‬‬ ‫‪E-D‬‬ ‫‪E-L‬‬ ‫‪T-E‬‬ ‫‪E-M‬‬ ‫‪R-E‬‬ ‫‪0.16‬‬ ‫‪0.78‬‬ ‫‪1.93‬‬ ‫‪0.30‬‬ ‫‪0.32‬‬ ‫جيب‬ ‫ثم ُأ ُ‬ ‫أدر ُس ُه ج ِّيدً ا‪َّ ،‬‬ ‫جلفان ّية‪ ،‬وكانت النتائج كما في الجدول اآلتي‪ُ .‬‬ ‫ِ‬ ‫عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫الف ِل ّز ِ‬ ‫أ ُأرتِّب ِ‬ ‫ِِ‬ ‫قوتها كعوامل مختزلة‪.‬‬ ‫ات‬ ‫ب َّ‬ ‫متضمنَ ًة الفل َّز ‪َ E‬ح َس َ‬ ‫َ ُ‬ ‫ِّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ب‬ ‫ن الفل ّزين ‪.T,R‬‬ ‫أحسب جهدَ الخل ّية المعياري ‪ E°cell‬للخل ّية‬ ‫المكونَة م َ‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫جـ ُأقارن‪ .‬ما ِ‬ ‫الف ِل ّزان اللذان ُي َشكِّالن خل ّية جلفان ّية لها أعلى جهد خل ّية معياري؟‬ ‫ِِ‬ ‫ِِ‬ ‫ُ‬ ‫فسر إِجابتي‪.‬‬ ‫د أستنتج‪ .‬هل يمك ُن‬ ‫حفظ محلول أحد أمالح الفل ّز ‪ D‬في وعاء م َن الفل ّز ‪R‬؟ ُأ ِّ‬ ‫ِ‬ ‫المصعد‬ ‫‪E‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪T‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪R‬‬ ‫أختار اإلجابة الصحيحة ّ‬ ‫من الفقرات اآلتية‪:‬‬ ‫‪.13‬‬ ‫لكل فقرة َ‬ ‫ُ‬ ‫‪ . 1‬الما َّد ُة التي اخت ُِز َلت في التفاعل اآلتي‪،TiO2 + 2Cl2 + C → TiCl4 + CO2 :‬هي‪:‬‬ ‫أ‪C .‬‬ ‫ب ‪Cl2 .‬‬ ‫د ‪TiCl4 .‬‬ ‫جـ ‪TiO2 .‬‬ ‫‪ . 2‬عد ُد تأكسد البورون ‪ B‬في المركَّب ‪ NaBH4‬يساوي‪:‬‬ ‫أ ‪+3 .‬‬ ‫ب ‪+5 .‬‬ ‫د ‪-3 .‬‬ ‫جـ ‪-5 .‬‬ ‫‪ . 3‬إحدى العبارات اآلتية صحيحة‪:‬‬ ‫أ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫المختز ُل يكتسب إلكترونات في التفاعل الكيميائي‪.‬‬ ‫العامل‬ ‫َ‬ ‫ب‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫المؤكسدُ يفقد إلكترونات في التفاعل الكيميائي‪.‬‬ ‫العامل‬ ‫َ‬ ‫جميع تفاعالت التأكسد واالختزال على عامل مؤكسد وعامل مختزل‪.‬‬ ‫جـ ‪ .‬تحتوي‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تفاعل التأكسد واالختزال على عامل مؤكسد وعامل مختزل فقط‪.‬‬ ‫د ‪ .‬يحتوي‬ ‫‪ . 4‬العبارة الصحيحة في معادلة التفاعل الموزونة اآلتية‪ IO3-(aq) + 5I-(aq) + 6H+(aq) → 3I2(aq) + 3H2O(l) :‬هي‪:‬‬ ‫أ ‪ .‬عد ُد تأكسد اليود في ‪ IO3‬يساوي ‪.+7‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ً‬ ‫ُ‬ ‫واختزال ذات ًّيا‪.‬‬ ‫التفاعل تأكسدً ا‬ ‫جـ ‪ُ .‬ي َعدُّ‬ ‫‪134‬‬ ‫ب ‪ .‬العامل المؤكسد في التفاعل هو ‪.I‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ذرات اليود (أو أيوناته) واخت ُِز َلت في التفاعل‪.‬‬ ‫د ‪ .‬تأكسدت ّ‬ ‫ُ‬ ‫مراجعـة الوحـد ِة‬ ‫ُ‬ ‫يسلك فيه الهيدروجين كعامل مؤكسد هو‪:‬‬ ‫‪ . 5‬التفاعل الذي‬ ‫ب ‪+ H2 → Cu + 2H .‬‬ ‫أ ‪H2 + Cl2 → 2HCl.‬‬ ‫‪+‬‬ ‫د ‪CH3OH .‬‬ ‫جـ ‪H2 + 2Na → 2NaH .‬‬ ‫‪Ni‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪HCHO + H2‬‬ ‫ذرة الكربون )‪ ،(C‬عند تحول األيون ‪ C2O42-‬إلى جزيء ‪ CO2‬هي‪:‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫مقدار التغ ُّير في عدد تأكسد ّ‬ ‫َ‬ ‫ب‪1 .‬‬ ‫أ ‪0.‬‬ ‫د‪4.‬‬ ‫جـ ‪2 .‬‬ ‫‪ . 7‬أحدُ التغ ُّيرات اآلتية يحتاج إلى عامل مؤكسد‪:‬‬ ‫ب ‪→ Cr(OH)4 .‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫أ ‪PbO2 → Pb .‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‬ ‫جـ ‪BiO → Bi .‬‬ ‫‪2-‬‬ ‫‪CrO4‬‬ ‫د ‪H2O2 → O2 .‬‬ ‫َ‬ ‫‪ . 8‬أحدُ التفاعالت غير الموزونة اآلتية ُ‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال ذاتي‪:‬‬ ‫يمثل‬ ‫أ ‪NO + O2 → NO2 .‬‬ ‫جـ ‪→ MnO2 .‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫ب ‪H2O + NO2 → HNO3 + NO .‬‬ ‫د ‪OF2 + H2O → O2 + HF .‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪MnO4 + Mn‬‬ ‫‪ . 9‬عد ُد موالت اإللكترونات الالزمة لموازنة نصف التفاعل اآلتي في وسط ِحمضي‪:‬‬ ‫أ ‪2.‬‬ ‫‪ ،FeO42- → Fe3+‬هو‪:‬‬ ‫ب‪4 .‬‬ ‫د‪1.‬‬ ‫جـ‪3 .‬‬ ‫‪ .10‬عد ُد موالت أيونات الهيدروكسيد ‪ OH-‬الالزم إضافتُها إلى طرفي المعادلة لموازنة التفاعل اآلتي في وسط قاعدي‪:‬‬ ‫‪ ،MnO4- + H2O2 → MnO2 + O2‬هو‪:‬‬ ‫أ ‪8OH .‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ب ‪6OH .‬‬ ‫‪-‬‬ ‫د ‪2OH .‬‬ ‫جـ ‪4OH .‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ُ‬ ‫التفاعل اآلتي يحدث في إحدى الخاليا الجلفان ّية ‪ ،A + B2+ → A2+ + B‬فإن‪:‬‬ ‫‪ .11‬إذا كان‬ ‫أ‪.‬‬ ‫القطب السالب هو ‪B‬‬ ‫َ‬ ‫جـ ‪.‬‬ ‫تركيز أيونات ‪ A2+‬يزداد‬ ‫َ‬ ‫ب ‪ .‬كتل َة القطب ‪ A‬تزداد‬ ‫ِ‬ ‫ن القطب ‪ B‬إلى القطب ‪A‬‬ ‫تتحر ُك م َ‬ ‫ د ‪ .‬اإللكترونات َّ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫ثالث خاليا جلفان ّية ُي َشك ُِّل‬ ‫الجدول المجاور‬ ‫يتضم ُن‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِِ‬ ‫الرموز‬ ‫الفل ُّز ‪ X‬أحدَ أقطابها َ‬ ‫مع أحد الفل ّزات ذات ُّ‬ ‫ثم‬ ‫أدر ُس ُه ج ِّيدً ا‪َّ ،‬‬ ‫االفتراض ّية ‪ M، N،L‬ومعلومات عنها‪ُ .‬‬ ‫جيب ِ‬ ‫عن األسئلة ‪ 12‬و ‪ 13‬و‪.14‬‬ ‫ُأ ُ‬ ‫قطبا الخل ّية‬ ‫‪M-X‬‬ ‫‪X-N‬‬ ‫‪X-L‬‬ ‫ِِ‬ ‫القطب الذي ُي َش ِّك ُل ُه الفل ّز ‪X‬‬ ‫ِمهبط‬ ‫ِمصعد‬ ‫ِمصعد‬ ‫‪E°cell V‬‬ ‫‪0.78‬‬ ‫‪0.15‬‬ ‫‪0.74‬‬ ‫ِِ ِ‬ ‫َ‬ ‫كعوامل مختزلة‪:‬‬ ‫قوتها‬ ‫ب َّ‬ ‫ِّب الفل ّزات ‪َ X, L, N, M‬ح َس َ‬ ‫‪ُ .12‬أ َرت ُ‬ ‫أ ‪X>L>N>M .‬‬ ‫جـ ‪M>N>L>X .‬‬ ‫ب ‪M>X>N>L .‬‬ ‫د ‪L>N>X>M .‬‬ ‫‪135‬‬ ‫‪ .13‬جهدُ الخل ّية ‪ M-N‬المعياري ‪ E°cell‬بالفولت يساوي‪:‬‬ ‫ب ‪0.93 .‬‬ ‫‬ ‫أ ‪0.63 .‬‬ ‫‬ ‫د ‪0.59 .‬‬ ‫جـ ‪0.04 .‬‬ ‫حفظ محلول أحد أمالحه في وعاء مصنوع من أي من ِ‬ ‫‪ِ .14‬‬ ‫ُ‬ ‫الف ِل ّزات الثالثة المتبق ّية‪ ،‬هو‪:‬‬ ‫الف ِل ُّز الذي يمكن‬ ‫ٍّ َ‬ ‫ب‪L .‬‬ ‫‬ ‫أ ‪X.‬‬ ‫‬ ‫جـ ‪N .‬‬ ‫‪ِ .15‬‬ ‫َ‬ ‫أفضل حماية ِمهبط ّية م َن التآكل‪:‬‬ ‫الف ِل ُّز الذي يو ِّف ُر لجسر حديدي‬ ‫ب ‪Sn .‬‬ ‫‬ ‫أ ‪Au .‬‬ ‫َ‬ ‫بعض أنصاف‬ ‫الجدول المجاور‪ ،‬الذي‬ ‫أدرس‬ ‫يتضم ُن َ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫تفاعالت االختزال المعيار ّية وجهودها‪ ،‬وأستخد ُم ُه‬ ‫لإلجابة ع َن األسئلة ‪ 16‬و ‪.17‬‬ ‫‪ .16‬عند التحليل الكهربائي لمحلول بروميد الخارصين‪،‬‬ ‫فإن الناتج عند ِ‬ ‫َّ‬ ‫المهبط هو‪:‬‬ ‫أ ‪Zn .‬‬ ‫ب ‪H2 .‬‬ ‫جـ ‪Cl2 .‬‬ ‫د ‪OH .‬‬ ‫د ‪M.‬‬ ‫د ‪Cu .‬‬ ‫‬ ‫جـ ‪Mg .‬‬ ‫نصف تفاعل االختزال‬ ‫‪E° V‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪0.34‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪-0.76‬‬ ‫‪Zn‬‬ ‫‪+ 2e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪0.80‬‬ ‫‪-0.83‬‬ ‫‪Ag‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪H2 + 2OH‬‬ ‫‪1.07‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2Br‬‬ ‫‪Ag + e‬‬ ‫‪Cu‬‬ ‫‪Zn‬‬ ‫‪2H2O + 2e‬‬‫‪-‬‬ ‫‪Br2 + 2e‬‬ ‫‪-‬‬ ‫فإن ذراتِها تبد ُأ بالترسب عند ِ‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪2+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫المهبط‬ ‫ُّ‬ ‫‪ .17‬عند التحليل الكهربائي لمحلول يحتوي على األيونات ‪ّ َّ ،Cu ، Zn ، Ag‬‬ ‫ب الترتيب اآلتي‪:‬‬ ‫َح َس َ‬ ‫أ ‪Zn, Ag, Cu .‬‬ ‫ب ‪Cu, Ag, Zn .‬‬ ‫جـ ‪Ag, Cu, Zn .‬‬ ‫‪ .18‬عندما يعا ُد شحن ب ّطار ّية قابلة إلعادة الشحن ُ‬ ‫تعمل الخل ّية كخل ّية‪:‬‬ ‫جـ ‪ .‬جلفان ّية‬ ‫ب ‪ .‬قلو ّية‬ ‫أ ‪ِ .‬حمض ّية‬ ‫د ‪Ag, Zn, Cu .‬‬ ‫د ‪ .‬تحليل كهربائي‬ ‫جميع العبارات اآلتية صحيحة‪ ،‬بالنسبة إلى الخل ّية الجلفان ّية ‪ ،Ba|Ba2+ǁNi2+|Ni‬ما عدا‪:‬‬ ‫‪.19‬‬ ‫ُ‬ ‫‬ ‫أ ‪ Ni2+ .‬أقوى عامل مؤكسد‬ ‫ب‪ Ba -‬أقوى عامل مختزل‬ ‫د ‪ُ Ba|Ba2+ .‬‬ ‫تمثل نصف خل ّية االختزال‬ ‫‬ ‫جـ ‪ .‬تزدا ُد كتلة القطب ‪Ni‬‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫خالل عمل ّية شحن الب ّطار ّية‪ ،‬هي‪:‬‬ ‫يحدث في ب ّطار ّية أيون الليثيوم‬ ‫تصف ما‬ ‫‪ .20‬العبارة الخاطئة من العبارات اآلتية التي‬ ‫ُ‬ ‫أ ‪ .‬تتأكسدُ أيونات الكوبلت ‪ Co3+‬إلى‬ ‫جـ ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫تختزل أيونات الليثيوم ‪.Li+‬‬ ‫‪136‬‬ ‫‪4+‬‬ ‫‪.Co‬‬ ‫يمثل أكسيد الكوبلت ‪ CoO‬قطب ِ‬ ‫ب‪ُ .‬‬ ‫المهبط في أثناء الشحن‪.‬‬ ‫‪2‬‬ ‫د‪.‬‬ ‫أيونات الليثيوم ‪ Li+‬باتجاه نصف خل ّية الجرافيت‪.‬‬ ‫تتحر ُك‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫مسر ُد المصطلحات‬ ‫ُ‬ ‫نقصان عدد التأكسد‪.‬‬ ‫كسب اإللكرتونات أو‬ ‫•االختزال ‪:reduction‬‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫مع حملول قاعدة‪.‬‬ ‫•األمالح ‪ :Salts‬مرك ٌ‬ ‫َّبات أيون ّية تنتج من تفاعل حملول حض َ‬ ‫أيون يدخل يف تركيب مادتني خمتلفتني ِ‬ ‫•األيون المشترك ‪ٌ :Common Ion‬‬ ‫(حض ضعيف وملحه‪ ،‬أو قاعدة ضعيفة وملحها)‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫•أيون الهيدرونيوم ‪ٌ :Hydronium Ion‬‬ ‫أيون ينتج م َن ارتباط أيون اهليدروجني بجزيء املاء برابطة تناسق ّية‪.‬‬ ‫•التأكسد ‪َ :Oxidation‬ف ْقدُ اإللكرتونات أو زيادة عدد التأكسد‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫سلوك املا َّد ِة كعامل مؤكسد وعامل خمتزل يف‬ ‫•التأكسد واالختزال الذاتي ‪:Autoxidation-Reduction Reaction‬‬ ‫التفاعل ِ‬ ‫نفسه‪.‬‬ ‫مع اهلواء اجلوي واملوا ِّد يف البيئة املحيطة؛ فتفقدُ العديدَ من خصائصها‬ ‫•تآكل الفِلِ ّزات ‪ :Corrosion of Metals‬تفاع ُلها َ‬ ‫ِ‬ ‫ٍ‬ ‫ِ‬ ‫أكثر ثباتًا كيميائ ًّيا‪ ،‬كأكاسيد الفل ّزات وهيدروكسيداهتا وكربيتيداهتا وكربوناهتا‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫وتتحو ُل إىل موا َّد جديدة َ‬ ‫‪ :Autoionization of Water‬بعض جزيئات املاء تس ُل ُك ِ‬ ‫وبعضها اآلخر يس ُل ُك كقاعدة يف‬ ‫كحمض‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫•التأ ُّين الذاتي للماء‬ ‫املاء النقي ِ‬ ‫نفسه‪.‬‬ ‫ٍ‬ ‫َ‬ ‫حدوث تفاعل‬ ‫ب‬ ‫•التحليل الكهربائي ‪ :Electrolysis‬عمل ّي ُة إمرار ت ّيار كهربائي يف مصهور أو حملول ما َّدة كهرل ّية؛ ما ُي َس ِّب ُ‬ ‫تأكسد واختزال ِ‬ ‫غري تلقائي‪.‬‬ ‫ٌ‬ ‫ُ‬ ‫حتدث فيه عمل َّيتا التأكسد واالختزال م ًعا‪.‬‬ ‫تفاعل كيميائي‬ ‫•تفاعل التأكسد واالختزال ‪:Redox Reaction‬‬ ‫النواتج َ‬ ‫ُ‬ ‫دون احلاجة إىل طاقة كهربائ ّية إلحداثه‪.‬‬ ‫حدوث التفاعل‪ ،‬وتكون‬ ‫•تلقائيّة التفاعل ‪:Spontaneity of Reaction‬‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫مع املاء‪ ،‬وإنتاج أيونات ‪ H3O+‬أو ‪. OH-‬‬ ‫•التَّ َم ُّيه ‪:Hydrolysis‬‬ ‫تفاعل أيونات امللح َ‬ ‫ثابت االتزان لتأين ِ‬ ‫احلمض الضعيف‪.‬‬ ‫الحمض ‪ُ :)Ka( Acid Dissociation Constant‬‬ ‫ُّ‬ ‫•ثابت تأيُّن ِ‬ ‫‪:‬ثابت االتزان لتأ ُّين القاعدة الضعيف‪.‬‬ ‫•ثابت تأيُّن القاعدة ‪ُ )Kb( Base Dissociation Constant‬‬ ‫•ثابت تأيُّن الماء ‪ : )Kw( Dissociation Constant for Water‬ثابت االتزان لتأين املاء‪.‬‬ ‫مقياس مليل نصف تفاعل االختزال للحدوث يف الظروف املعيار ّية‪.‬‬ ‫•جهد االختزال المعياري ‪:Standard Reduction potential‬‬ ‫ٌ‬ ‫القو ُة الدافع ُة‬ ‫•جهد الخليّة المعياري ‪:Standard cell potential‬‬ ‫مقياس لقدرة اخلل ّية عىل إنتاج ت ّيار كهربائي‪ ،‬وهو َّ‬ ‫ٌ‬ ‫قاس بالفولت‪.‬‬ ‫الكهربائ ّي ُة املتو ِّلدَ ُة بني قطبي اخلل ّية بسبب فرق اجلهد بينهام يف الظروف املعيار ّية‪َ ،‬و ُي ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫تشكيل خل ّية جلفان ّية‬ ‫•الحماية المهبطيّة ‪ :Cathodic Protection‬من طرائق محاية احلديد م َن التآكل‪ ،‬يتم فيها‬ ‫يكون فيها احلديدُ‬ ‫املهبط وأحدُ ِ‬ ‫َ‬ ‫الف ِل ّزات النشطة (مغنيسيوم‪ ،‬خارصني) املِصعدَ ‪ ،‬أ ّما الرتب ُة الرطب ُة أو ميا ُه البحر ُ‬ ‫ُ‬ ‫املحلول اإللكرتوليتي‪.‬‬ ‫فتمثل‬ ‫‪137‬‬ ‫ِ‬ ‫ذرة هيدروجني واحدة قابلة للتأ ُّين‪.‬‬ ‫• ِحمض أحادي البروتون ‪ :Monoprotic Acid‬ح ٌض حيتوي عىل َّ‬ ‫• ِحمض أرهينيوس ‪ :Arrhenius Acid‬ما َّد ٌة تتأ َّي ُن يف املاء‪ ،‬وتنتج َ‬ ‫أيون اهليدروجني ) ‪.(H‬‬ ‫‪+‬‬ ‫الحمض المرافق ‪ :Conjugate Acid‬املا َّد ُة الناجتة م َن استقبال القاعدة للربوتون‪.‬‬ ‫• ِ‬ ‫منح بروتون واحد يف أثناء التفاعل (مانح للربوتون)‪.‬‬ ‫• ِحمض برونستد ‪ -‬لوري ‪ :Bronsted-Lowry‬ما َّد ٌة يمكنُها ُ‬ ‫ِ‬ ‫ذرات هيدروجني للتأ ُّين قابلة للتأ ُّين‪.‬‬ ‫• ِحمض ثالثي البروتون ‪ :Triprotic Acid‬ح ٌض حيتوي عىل ثالث ّ‬ ‫ِ‬ ‫ذريت هيدروجني قابلة للتأ ُّين‪.‬‬ ‫• ِحمض ثنائي البروتون ‪ :Diprotic Acid‬ح ٌض حيتوي عىل َّ‬ ‫ُ‬ ‫أكثر يف التفاعل‪.‬‬ ‫• ِحمض لويس ‪ :Lewis Acid‬ما َّدة يمكنُها‬ ‫استقبال زوج إلكرتونات أو َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫غري تلقائي بفعل‬ ‫حيدث فيها‬ ‫•خاليا التحليل الكهربائي ‪ :Electrolysis Cells‬خل ّي ٌة كهروكيميائ ّية‬ ‫تفاعل تأكسد واختزال ُ‬ ‫الطاقة الكهربائ ّية‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫تفاعالت تأكسد واختزال تلقائ ّية منتجة للطاقة الكهربائ ّية‪.‬‬ ‫حيدث فيها‬ ‫أدوات‬ ‫•الخاليا الجلفانيّة ‪ :Galvanic Cells‬أجهز ٌة أو‬ ‫ُ‬ ‫ٌ‬ ‫ُ‬ ‫تفاعالت تأكسد واختزال منتجة للطاقة‬ ‫حتدث فيها‬ ‫أدوات‬ ‫•الخاليا الكهروكيميائيّة ‪ :Electrochemical Cells‬أجهز ٌة أو‬ ‫ُ‬ ‫ٌ‬ ‫الكهربائ ّية أو مستهلكة هلا‪.‬‬ ‫اللوغاريتم السالب لرتكيز أيون اهليدرونيوم ‪ H3O+‬يف املحلول لألساس ‪.10‬‬ ‫•الرقم الهيدروجيني )‪:Hydrogen Power (pH‬‬ ‫ُ‬ ‫اللوغاريتم السالب لرتكيز أيونات اهليدروكسيد ‪ OH-‬يف املحلول‬ ‫•ال َّر ْقم الهيدروكسيلي )‪:Hydroxyl Power (pOH‬‬ ‫ُ‬ ‫لألساس ‪.10‬‬ ‫مض والقاعدة املرافقة الناجتة عنه يف التفاعل‪ ،‬أو القاعدة ِ‬ ‫‪ِ :Conjugated Pair‬‬ ‫واحلمض املرافق الناتج‬ ‫احل ُ‬ ‫•زوج مترافق‬ ‫عنها‪.‬‬ ‫ٍ‬ ‫إلكرتونات تكس ُبها املا َّد ُة‬ ‫•العامل المختزل ‪ :Reducing agent‬املا َّد ُة التي َت ِتز ُل ما َّد ًة أخرى يف التفاعل الكيميائي؛ إذ يفقدُ‬ ‫ُ‬ ‫وحتدث له عمل ّي ُة تأكسد‪.‬‬ ‫التي َي ِتز ُلا‬ ‫ٍ‬ ‫ِ‬ ‫إلكرتونات م َن املا َّد ِة‬ ‫ب‬ ‫•العامل المؤكسد ‪ :Oxidising agent‬املا َّد ُة التي تُؤكسد ما َّد ًة أخرى يف التفاعل الكيميائي؛ إذ يكتس ُ‬ ‫ُ‬ ‫وحتدث له عمل ّي ُة اختزال‪.‬‬ ‫التي يؤكسدُ ها‬ ‫ف بأنه‬ ‫فيعر ُ‬ ‫الذرة يف املركَّبات األيون َّية‪ ،‬أ ّما يف املركَّبات اجلزيئ َّية َّ‬ ‫•عدد التأكسد ‪ :Oxidation Number‬الشحنة الفعل َّية أليون ّ‬ ‫إلكرتونات الرابطة ُك ِّل ًّيا إىل‬ ‫ذرة أخرى فيام لو انتقلت‬ ‫ُ‬ ‫الذرة ِّ‬ ‫املكونة للرابطة التسامه َّية مع ّ‬ ‫الشحنة التي يفرتض أن تكتسبها ّ‬ ‫الذرة التي هلا أعىل سالب َّية كهربائ َّية‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫•قاعدة أرهينيوس ‪ :Arrhenius Base‬ما َّد ٌة تتأ َّي ُن يف املاء‪ ،‬وتنتج َ‬ ‫أيون اهليدروكسيد ‪.OH-‬‬ ‫‪ :Conjugate Base‬املاد ُة الناجتة من منح ِ‬ ‫احلمض للربوتون‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫•القاعدة المرافقة‬ ‫‪138‬‬ ‫ُ‬ ‫استقبال بروتون واحد يف أثناء التفاعل (مستقبل للربوتون)‪.‬‬ ‫•قاعدة برونستد ‪ -‬لوري ‪ :Bronsted-Lowry‬ما َّد ٌة يمكنُها‬ ‫منح زوج إلكرتونات يف التفاعل‪.‬‬ ‫•قاعدة لويس ‪ :Lewis Base‬ما َّدة يمكنُها ُ‬ ‫‪ :Standard Hydrogen electrode‬قطب مرجعي است ِ‬ ‫ُخد َم لقياس جهود االختزال املعيار ّية‬ ‫ٌ‬ ‫•قطب الهيدروجين المعياري‬ ‫ٌّ‬ ‫‪+‬‬ ‫ُ‬ ‫وتركيز أيونات ‪H‬‬ ‫ضغط الغاز ‪ ،1atm‬ودرج ُة حرارة ‪،25 °C‬‬ ‫ألقطاب اخلاليا اجللفان ّية يف الظروف املعيار ّية‪ ،‬وهي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫يساوي ‪.1M‬‬ ‫زجاجي عىل شكل حرف ‪ ،U‬حيتوي عىل حملول مشبع ألحد األمالح ُ‬ ‫يصل بني نصفي‬ ‫أنبوب‬ ‫•القنطرة الملحيّة ‪:Salt bridge‬‬ ‫ٌ‬ ‫ٌّ‬ ‫ُ‬ ‫وحيافظ عىل تعادل شحناهتا الكهربائ ّية‪.‬‬ ‫اخلل ّية‬ ‫عن احلالة ِ‬ ‫لونا يف احلالة املتأ ِّينة ِ‬ ‫غري املتأ ِّينة‬ ‫•الكواشف ‪ُ :Indicators‬ح ٌ‬ ‫يتغي ُ‬ ‫وض عضو ّية ضعيفة أو قواعدُ عضو ّية ضعيفة َّ ُ‬ ‫يف مدً ى َّ ٍ‬ ‫الر ْق ِم اهليدروجيني‪.‬‬ ‫معي م َن َّ‬ ‫التحوالت بني الطاقة الكيميائ ّية‬ ‫هيتم بدراسة‬ ‫ُّ‬ ‫•الكيمياء الكهربائيّة ‪ :Electrochemistry‬أحدُ فروع الكيمياء‪ ،‬الذي ُّ‬ ‫والكهربائ ّية الناجتة عن تفاعالت التأكسد واالختزال والتطبيقات العمل ّية املرتبطة هبا‪.‬‬ ‫‪ :Amphoteric Substance‬ماد ٌة تس ُل ُك ِ‬ ‫كحمض يف تفاعل وتس ُل ُك كقاعدة يف تفاعالت أخرى‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫•مادَّة أمفوتيريّة أو متردِّدة‬ ‫ُ‬ ‫حماليل حتتوي عىل أيونات اهليدرونيوم ‪ H3O+‬وأيونات اهليدروكسيد ‪.OH‬‬ ‫•المحاليل المائيّة ‪:Aqueous Solutions‬‬ ‫‪-‬‬ ‫ُ‬ ‫•المحاليل المن ِّ‬ ‫الر ْق ِم اهليدروجيني ‪ pH‬عند إضافة كم ّية قليلة من ِحض‬ ‫ظمة ‪:Buffered Solutions‬‬ ‫التغي يف َّ‬ ‫حماليل تقاو ُم ُّ َ‬ ‫قوي أو قاعدة قو ّية إليها‪.‬‬ ‫•المعايرة ‪ :Titration‬اإلضاف ُة التدرجي ّية ملحلول قاعدة معلومة الرتكيز إىل حملول ِحض جمهول الرتكيز‪ ،‬أو حملول ِحض‬ ‫معلوم الرتكيز إىل حملول قاعدة جمهول الرتكيز‪.‬‬ ‫ونواتج عمل ّية التأكسد وعد َد‬ ‫يبي املا َّد َة التي تأكسدت‬ ‫•نصف التفاعل ‪ :Half Reaction‬جز ٌء من تفاعل التأكسد واالختزال ِّ ُ‬ ‫َ‬ ‫ونواتج عمل ّية االختزال‪.‬‬ ‫اإللكرتونات املفقودة‪ ،‬أو املا َّد َة التي اخت ُِز َلت وعد َد اإللكرتونات ا ُملكت ََس َب َة‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫نصف تفاعل اختزال‪.‬‬ ‫نصف تفاعل تأكسد أو‬ ‫حيدث فيها‬ ‫•نصف الخليّة ‪ : Half cell‬جز ٌء م َن اخلل ّية اجللفان ّية‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫مجيع أيونات اهليدرونيوم وأيونات اهليدروكسيد خالل‬ ‫•نقطة التعادل ‪ :Neutralization point‬نقط ٌة‬ ‫تتعادل عندها متا ًما ُ‬ ‫عمل ّية املعايرة‪ ،‬وتكون ‪ pH‬للمحلول تساوي ‪.7‬‬ ‫•نقطة التكافؤ ‪ :Equivalence Point‬نقط ٌة مع َّينة يصبح عندها عد ُد موالت أيونات اهليدروكسيد ‪ OH-‬مكاف ًئا لعدد موالت‬ ‫أيونات الهيدرونيوم ‪ H3O+‬يف املحلول‪.‬‬ ‫ويتغي عندها ُ‬ ‫لون الكاشف‪،‬‬ ‫ُضاف من املحلول القيايس إىل املحلول جمهول الرتكيز‬ ‫•نقطة النهاية ‪ :End Point‬النقط ُة التي ت ُ‬ ‫َّ ُ‬ ‫وهي ُتَدِّ ُد انتها َء عمل ّية املعايرة‪.‬‬ ‫‪139‬‬ ُ ‫قائمة المراجع‬ ً :‫ المراج ُع العربية‬-‫أول‬ ،‫ دار المسيرة للنشر والتوزيع‬،‫ الكيمياء العا َّمة‬،‫ مصطفى تركي عبيد‬،‫•إبراهيم صادق الخطيب‬ .‫ م‬2004 ،‫ع ّمان‬ ‫ ترجمة سليمان‬،1‫ ج‬،‫ الكيمياء العا َّمة والمبادئ والبنية‬،‫ جيرارد هيوم ستون‬،‫•جيمس برادي‬ .‫ م‬1992،‫ جون ويلي للنشر‬،‫ نيويورك‬،‫سعسع ومأمون الحلبي‬ .‫ م‬2،2009‫ ج‬،‫ دار أسامة للنشر‬،‫ موسوعة الكيمياء الشاملة‬،‫•خليل حسام‬ ،‫ الدار العربيّة للنشر‬،2‫ ج‬،‫سس ومبادئ الكيمياء‬ ُ ُ‫ أ‬،‫ عثمان عثمان‬،‫ صابر محمد‬،‫•صالح محمد‬ .‫م‬2000 ‫ دار العلم‬،‫ عناصرها‬،‫ الكيمياء العا َّمة؛ ماهيَّتها‬:‫ الدليل في الكيمياء‬،‫•محمد إسماعيل الدرملي‬ .‫ م‬2018،‫واإليمان ودار الجديد للنشر والتوزيع‬ :‫ المراج ُع األجنبية‬-‫ثانيًا‬ • Brady, Russell, Holum, Chemistry Matter and its Change, 3rd Ed, Wiley,2000. • Brown, Leman, Burten, Chemistry,9th Ed, Pearson Education , Inc 2003. • Ebbing ,Gammon, General Chemistry, 11th Ed, Houghton Mifflin Company, 2011. • Lawrie Rayan, Advanced Chemistry for You, Nelson Thornes, 2012 • Mc Murry John، Fundementals of Organic Chemistry ، 5th Ed Thomson Learning Inc.2003 • McQuarrie, Donald, et al. Colligative Properties of Solutions" General Chemistry, Mill Valley: Library of Congress, 2011. • Myers, Thomas, Oldham, Chemistry, Online Ed, Holt, Rinehart Winston, 2006. • Raymond Change, Chemistry, 10th Edition, Singapore,2010. • Stevens Zumdal,Chemistry,7th Ed, Boston, NewYork, 2007 • Sunley, Chris and Goodman, Sam, Collins International Cambridge IGCSE Chemistry, Collins, 2014. • Wilbraham, Staley, Mtta,Waterman,2nd Ed, Pearson Education Chemistry, Inc 2012 • Winter, Mark J, Chemical Bonding, Oxford 2017 . 140

Chemistry Student Book - Acids, Bases, Electrochemistry

Products

Support

Chemistry Student Book - Acids, Bases, Electrochemistry

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib