الرقم الهيدروجيني هو مقياس لمدى حمضية أو قاعدية محلول كيميائي، سنقدم لك هنا طريقة حساب الرقم الهيدروجيني للمحاليل الكيميائية.
يتدرج مقياس الأس الهيدروجيني من 0 إلى 14 – تعتبر القيمة سبعة محايدة، وأقل من سبعة حمضية، وأكبر من سبعة أساسية. الرقم الهيدروجيني هو اللوغاريتم السالب للقاعدة 10 (“log” على الآلة الحاسبة) لتركيز أيون الهيدروجين في محلول.
لحساب ذلك، خذ لوغاريتم تركيز معين لأيون الهيدروجين وعكس العلامة. اطلع على مزيد من المعلومات حول صيغة الأس الهيدروجيني أدناه.
فيما يلي مراجعة أكثر تعمقًا حول كيفية حساب الأس الهيدروجيني وما يعنيه الرقم الهيدروجيني فيما يتعلق بتركيز أيون الهيدروجين والأحماض والقواعد.
مراجعة الأحماض والقواعد.
هناك عدة طرق لتعريف الأحماض والقواعد، لكن الأس الهيدروجيني بالتحديد يشير فقط إلى تركيز أيون الهيدروجين ويتم تطبيقه على المحاليل المائية (القائمة على الماء).
عندما ينفصل الماء، ينتج عنه أيون هيدروجين وهيدروكسيد. انظر إلى هذه المعادلة الكيميائية أدناه:
H2O ↔ H + + OH-
عند حساب الأس الهيدروجيني، تذكر أن [] يشير إلى المولارية، ويتم التعبير عن المولارية في وحدات مولات المذاب لكل لتر من المحلول.
إذا أعطيت تركيزًا في أي وحدة أخرى غير المولات (نسبة الكتلة، المولية، إلخ)، فحولها إلى المولارية لاستخدام صيغة الأس الهيدروجيني.
يمكن التعبير عن العلاقة بين الأس الهيدروجيني والمولارية على النحو التالي:
Kw = [H +] [OH-] = 1×10-14 عند 25 درجة مئوية
للمياه النقية [H +] = [OH-] = 1×10-7
Kw هو ثابت تفكك الماء.
محلول حمضي: [H +] > 1×10-7
الحل الأساسي: [H +] < 1×10-7
كيفية حساب درجة الحموضة و [H +].
تنتج معادلة التوازن الصيغة التالية للرقم الهيدروجيني:
الرقم الهيدروجيني pH يساوي = log10 [H +] –
[H +] = 10-pH
بمعنى آخر، الرقم الهيدروجيني هو اللوغاريتم السلبي لتركيز أيون الهيدروجين المولي أو تركيز أيون الهيدروجين المولي يساوي 10 أس قيمة الرقم الهيدروجيني السالب.
من السهل إجراء هذه العملية الحسابية على أي آلة حاسبة علمية لأنه في أغلب الأحيان يكون لهذه الآلة زر “log”. هذا ليس هو نفسه الزر “ln” ، الذي يشير إلى اللوغاريتم الطبيعي.
pH و pOH.
يمكنك بسهولة استخدام قيمة pH لحساب pOH إذا كنت تتذكر:
pH + pOH = 14
هذا مفيد بشكل خاص إذا طُلب منك العثور على الرقم الهيدروجيني لقاعدة لأنك ستحل عادةً الأس الهيدروجيني بدلاً من الرقم الهيدروجيني.
إقرأ أيضاً… الأحماض والقواعد القوية والضعيفة.
أمثلة على حساب الرقم الهيدروجيني.
مثال 1.
احسب الأس الهيدروجيني لـ [H +] معين. احسب الرقم الهيدروجيني المعطى [H +] = 1.4 x 10-5 M
الإجابة:
الرقم الهيدروجيني = log10 [H +] –
الرقم الهيدروجيني = log10 (1.4 × 10-5) –
الرقم الهيدروجيني = 4.85
مثال 2.
احسب [H +] من الرقم الهيدروجيني المعروف. أوجد [H +] إذا كان الرقم الهيدروجيني = 8.5
الإجابة:
[H +] = 10-pH
[H +] = 10-8.5
[H +] = 3.2 × 10-9 M
مثال 3.
أوجد الرقم الهيدروجيني إذا كان تركيز H + 0.0001 مول لكل لتر.
هنا يساعد على إعادة كتابة التركيز 1.0 × 10-4 M لأن هذا يجعل الصيغة: الرقم الهيدروجيني = – (- 4) = 4. أو يمكنك فقط استخدام آلة حاسبة لأخذ السجل. يمنحك هذا:
الإجابة:
الرقم الهيدروجيني = log (0.0001) = 4 –
عادة، لا يتم إعطاؤك تركيز أيون الهيدروجين في مشكلة ولكن عليك العثور عليه من تفاعل كيميائي أو تركيز حمض. تعتمد بساطة ذلك على ما إذا كان لديك حمض قوي أو حمض ضعيف.
معظم المسائل التي تطلب الرقم الهيدروجيني تتعلق بالأحماض القوية لأنها تتفكك تمامًا في أيوناتها في الماء. من ناحية أخرى، لا تنفصل الأحماض الضعيفة إلا جزئيًا ، لذلك عند التوازن، يحتوي المحلول على كل من الحمض الضعيف والأيونات التي ينفصل فيها.
مثال 4.
أوجد الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.03 مولار من حمض الهيدروكلوريك HCl.
تذكر أن حمض الهيدروكلوريك هو حمض قوي ينفصل وفقًا لنسبة 1: 1 مولاري إلى كاتيونات الهيدروجين وأنيونات الكلوريد. لذلك، فإن تركيز أيونات الهيدروجين هو بالضبط نفس تركيز محلول الحمض.
الإجابة:
[H +] = 0.03 M
الرقم الهيدروجيني = log (0.03) –
الرقم الهيدروجيني = 1.5
تحقق من حلك.
عند إجراء حسابات الأس الهيدروجيني، تأكد دائمًا من أن إجاباتك منطقية. يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني للحمض أقل بكثير من سبعة (عادة من واحد إلى ثلاثة) ويجب أن يكون للقاعدة قيمة عالية للأس الهيدروجيني (عادة حوالي 11 إلى 13).
في حين أنه من الممكن نظريًا حساب درجة حموضة سالبة، يجب أن تكون قيم الأس الهيدروجيني بين 0 و 14 في الممارسة العملية. هذا يعني أن الرقم الهيدروجيني أعلى من 14 يشير إلى خطأ إما في إعداد الحساب أو الحساب نفسه.
