درجة الحموضة لمحاليل الكربونات بتركيزات مختلفة
Thread Content
هل هناك أي أبحاث حول قيم الرقم الهيدروجيني لمحاليل الكربونات ذات التركيزات المختلفة، بشكل شامل؟ أو هل هناك أي خبير قام بتجارب مشابهة؟ أنا بحاجة إلى بيانات التجربة، شكرًا.
تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة qugd في تاريخ 26-9-2016 الساعة 13:49. نظام التخزين بالكربوناتات هو نظام تخزين قاعدي لأحماض ضعيفة ثنائية، ويمكن حسابه بشكل كامل باستخدام ثابت التفكك الثانوي للكربونات وتركيزها؛ وفي الحالات التي لا يكون فيها التركيز مرتفعًا جدًا، فإن القيم المحسوبة تكون قريبة جدًا من القيم الفعلية. ابحث عن كتاب في الكيمياء التحليلية واحسب بنفسك. فيما يلي المحتوى الأساسي لتوازن الأيونات وحساب التركيزات بشكل بسيط. في المحاليل المائية، يوجد توازن معقد بين أملاح الكربونيك والبيكربونات، ويمكن التعبير عن ذلك باستخدام المعادلات التالية:
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 → H+ + HCO3-
H+ + HCO3- → 2H+ + CO32-
يمكن دمج هذه المعادلات الثلاث في معادلة واحدة، وهي:
CO2 + H2O → (H2CO3) → H+ + HCO3- → 2H+ + CO32-
وبما أن كل جزيء من CO2 ينتج جزيئًا واحدًا فقط من H2CO3، وكل جزيء من H2CO3 ينتج جزيئًا واحدًا فقط من HCO3-، وكل جزيء من HCO3- ينتج جزيئًا واحدًا فقط من CO32-، فإن مجموع تركيزات CO2 وHCO3- وCO32- في أي نظام يظل ثابتًا، أي يساوي قيمة ثابتة C. وبالتالي، فإن:
(A) = 1
وأيضًا:
(B) = K1
(C) = K2
إذا استخدمنا القيم الثلاث الموجودة في المعادلة (A) كمتغيرات، وقيمة [H+] كمتغير مستقل، فيمكن حل المعادلات الثلاث لمعرفة تركيزات CO2 وHCO3- وCO32- في أي قيمة لـ [H+] (أو pH). تُعد قيمتا K1 (4.45×10⁻⁷) وK2 (4.96×10⁻¹¹) عند درجة حرارة 25℃ قيمًا معروفة، وباستخدام ثلاثة كسور كقيم للمحور الرأسي وقيم pH كقيم للمحور الأفقي، يتم رسم الرسم البياني الذي يوضح العلاقة بين مركبات الكربونيك في المحاليل المائية وقيم pH عند درجة حرارة 25℃، كما هو موضح في الشكل 1. http://www.mining120.com/WebEditor/uploadfile/20100902113400825.jpg الشكل 1: العلاقة بين تفكك ثاني أكسيد الكربون وقيمة الـ pH (عند درجة حرارة 25°م). يتضح من الشكل 1 أنه عندما يكون الـ pH أقل من 4.4، فإن المحلول يحتوي فقط على ثاني أكسيد الكربون، أما عندما يكون الـ pH أكبر من 8.35، فإن المحلول لا يحتوي على ثاني أكسيد الكربون ； يمكن لأيونات البيكربونات HCO3‑ أن تتواجد عندما يكون مستوى الرقم الهيدروجيني بين 4.4 و12.0. وعندما يكون الرقم الهيدروجيني 8.35، فإن نسبة أيونات HCO3‑ تكون في أعلى مستوى لها، حيث تصل إلى حوالي 98% ； عندما يكون pH أكبر من 8.35، فقط في ذلك الوقت يمكن وجود أيون CO32‑ في المحلول المائي
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 → H+ + HCO3-
H+ + HCO3- → 2H+ + CO32-
يمكن دمج هذه المعادلات الثلاث في معادلة واحدة، وهي:
CO2 + H2O → (H2CO3) → H+ + HCO3- → 2H+ + CO32-
وبما أن كل جزيء من CO2 ينتج جزيئًا واحدًا فقط من H2CO3، وكل جزيء من H2CO3 ينتج جزيئًا واحدًا فقط من HCO3-، وكل جزيء من HCO3- ينتج جزيئًا واحدًا فقط من CO32-، فإن مجموع تركيزات CO2 وHCO3- وCO32- في أي نظام يظل ثابتًا، أي يساوي قيمة ثابتة C. وبالتالي، فإن:
(A) = 1
وأيضًا:
(B) = K1
(C) = K2
إذا استخدمنا القيم الثلاث الموجودة في المعادلة (A) كمتغيرات، وقيمة [H+] كمتغير مستقل، فيمكن حل المعادلات الثلاث لمعرفة تركيزات CO2 وHCO3- وCO32- في أي قيمة لـ [H+] (أو pH). تُعد قيمتا K1 (4.45×10⁻⁷) وK2 (4.96×10⁻¹¹) عند درجة حرارة 25℃ قيمًا معروفة، وباستخدام ثلاثة كسور كقيم للمحور الرأسي وقيم pH كقيم للمحور الأفقي، يتم رسم الرسم البياني الذي يوضح العلاقة بين مركبات الكربونيك في المحاليل المائية وقيم pH عند درجة حرارة 25℃، كما هو موضح في الشكل 1. http://www.mining120.com/WebEditor/uploadfile/20100902113400825.jpg الشكل 1: العلاقة بين تفكك ثاني أكسيد الكربون وقيمة الـ pH (عند درجة حرارة 25°م). يتضح من الشكل 1 أنه عندما يكون الـ pH أقل من 4.4، فإن المحلول يحتوي فقط على ثاني أكسيد الكربون، أما عندما يكون الـ pH أكبر من 8.35، فإن المحلول لا يحتوي على ثاني أكسيد الكربون ； يمكن لأيونات البيكربونات HCO3‑ أن تتواجد عندما يكون مستوى الرقم الهيدروجيني بين 4.4 و12.0. وعندما يكون الرقم الهيدروجيني 8.35، فإن نسبة أيونات HCO3‑ تكون في أعلى مستوى لها، حيث تصل إلى حوالي 98% ； عندما يكون pH أكبر من 8.35، فقط في ذلك الوقت يمكن وجود أيون CO32‑ في المحلول المائي