الفرق بين الأحماض القوية والأحماض الضعيفة: التأين والتركيز

الخلاصة السريعة

يتأين الحمض القوي في الماء تأينًا شبه كامل، بينما يتأين الحمض الضعيف جزئيًا ويصل إلى اتزان. القوة تصف الميل إلى التأين في وسط محدد؛ أما التركيز فيصف كمية الحمض في حجم المحلول. ^{[4] [2]}

• عند مقارنة محلولين مائيين متساويي التركيز لحمضين أحاديي البروتون، يعطي الأقوى عادة تركيز هيدرونيوم أعلى. ^[4]
• Ka الأكبر و pKa الأصغر يدلان على حمض أقوى عند ثبات الوسط والظروف. ^[2]
• في مثالنا المخفف عند 25°م، pH الخليك بتركيز 0.050 مول/لتر نحو 3.03، و pH الهيدروكلوريك بتركيز 0.00050 نحو 3.30؛ اختلاف التركيز يغيّر المقارنة. ^{[6] [5]}
• تخفيف حمض ضعيف قد يزيد نسبة تأينه، مع انخفاض تركيز الهيدرونيوم نفسه. ^[1]
• عدد البروتونات القابلة للتأين تصنيف مختلف عن القوة؛ للحمض متعدد البروتونات خطوات تأين مستقلة. ^[7]

ما الذي يقيسه ثابت التأين؟

في محلول حمض ضعيف HA توجد جزيئات غير متأينة وأيونات ناتجة عن انتقال البروتون إلى الماء. يتوقف تغير مقاديرها الصافي عند الاتزان، دون أن تتوقف التفاعلات المتعاكسة. ^[4]

تكتب المقارنة التعليمية المخففة Ka ≈ [H3O⁺][A⁻]/([HA]c°)، حيث c° = 1 مول/لتر. الثابت الحراري بلا أبعاد؛ تجاهل معاملات النشاط تقريب له شروط، وليس تعريفًا عامًا لكل محلول. ويعني pKa = −log10 Ka أن انخفاض pKa يقابل ارتفاع Ka. ^[2]

هل الحمض القوي أقل pH دائمًا؟

للمثال المائي المخفف عند 25°م، نُهمل تأين الماء ونقرب النشاط بالتركيز. نستخدم للخليك Ka = 1.8 × 10⁻⁵. ^{[6] [2]}

إذا كان x تركيز الهيدرونيوم الناتج عن حمض أحادي البروتون، يصبح تركيز الحمض المتبقي C−x، ونحل x²/(C−x) = Ka. الجذر الموجب يعطي عند C = 0.050 نحو 0.000940 مول/لتر، ثم pH ≈ −log10(x) ≈ 3.03. ^[3]

للهيدروكلوريك المخفف بتركيز 0.00050، يقارب تركيز الهيدرونيوم التركيز الابتدائي؛ فتكون pH نحو 3.30. الحمض الضعيف هنا أكثر تركيزًا بمئة مرة، لذلك لا يناقض المثال تعريف القوة. ^[4]

ماذا يفعل التخفيف بنسبة التأين؟

نسبة التأين تساوي مقدار الحمض المتأين مقسومًا على المقدار الابتدائي. في نموذج الخليك السابق نحسب x/C × 100، فتكون نحو 1.88% عند 0.050، ونحو 5.82% عند 0.0050 مول/لتر. هذا تغير في النسبة، لا تحول الحمض إلى نوع قوي. ^[5]

ينخفض x في الحالة الثانية إلى نحو 0.000291 مول/لتر، رغم زيادة النسبة. ^[5]

الخليك أحادي البروتون رغم تعدد ذرات هيدروجينه؛ للكبريتيك خطوتا تأين تختلف قوتهما. ^[7]

للقراءة المتصلة بهذا الموضوع: خصائص الأحماض: التأين والرقم الهيدروجيني والقوة والتركيز.