رد فعل التحييد: الخصائص والمنتجات والأمثلة
تفاعل التحييد هو الذي يحدث بين الحمض والنوع الأساسي بطريقة كمية. بشكل عام ، في هذا النوع من التفاعلات في الوسط المائي ، يتم إنتاج الماء والملح (الأنواع الأيونية المكونة من كاتيون آخر غير H + وأنيون مختلف عن OH- أو O2-) وفقًا للمعادلة التالية: حمض + قاعدة → ملح + المياه.
في تفاعل التحييد ، تشارك الإلكتروليتات ، وهي المواد التي ، عندما تذوب في الماء ، تولد حلاً يسمح بالتوصيل الكهربائي. تعتبر الأحماض والقواعد والأملاح المنحلات بالكهرباء.
وبهذه الطريقة ، فإن الإلكتروليتات القوية هي تلك الأنواع التي تنفصل تمامًا في أيوناتها المكونة عندما تكون في محلول ، في حين أن الإلكتروليتات الضعيفة مؤينة جزئيًا فقط (لديها قدرة أقل على إجراء تيار كهربائي ، أي أنها ليست جيدة الموصلات مثل الشوارد قوية).
ملامح
أولاً ، يجب التأكيد على أنه إذا بدأ تفاعل التحييد بكميات متساوية من الحمض والقاعدة (في الشامات) ، عندما ينتهي التفاعل ، يتم الحصول على ملح واحد فقط ؛ أي أنه لا توجد كميات متبقية من الحمض أو القاعدة.
بالإضافة إلى ذلك ، من الخصائص المهمة جدًا للتفاعلات الحمضية القاعدية ، الرقم الهيدروجيني ، مما يشير إلى مدى الحموضة أو المحلول الأساسي. يتم تحديد ذلك بواسطة مقدار أيونات H + الموجودة في المحاليل المقاسة.
من ناحية أخرى ، هناك العديد من مفاهيم الحموضة والأساسية اعتمادا على المعايير التي تؤخذ بعين الاعتبار. أحد المفاهيم البارزة هو مفهوم برونستد ولوري ، الذي يعتبر الحمض كنوع قادر على التبرع بالبروتونات (H +) وقاعدة كأنواع قادرة على قبولها.
معايرة حمض الأساس
لدراسة تفاعل التحييد بشكل صحيح وكمي بين الحمض والقاعدة ، يتم تطبيق تقنية تسمى المعايرة ذات القاعدة الحمضية (أو المعايرة).
تتكون المعايرة ذات القاعدة الحمضية من تحديد تركيز الحمض أو القاعدة الضرورية لتحييد كمية معينة من القاعدة أو الحمض ذي التركيز المعروف.
في الممارسة العملية ، يجب إضافة محلول قياسي (الذي يعرف تركيزه بالضبط) تدريجياً إلى الحل الذي يكون تركيزه غير معروف حتى يتم الوصول إلى نقطة التكافؤ ، حيث قام أحد النوعين بتحييد الآخر تمامًا.
يتم الكشف عن نقطة التكافؤ من خلال التغير العنيف في لون المؤشر الذي تمت إضافته إلى محلول تركيز غير معروف عند اكتمال التفاعل الكيميائي بين المحلولين.
على سبيل المثال ، في حالة تحييد حمض الفوسفوريك (H 3 PO 4 ) ، ستكون هناك نقطة معادلة لكل بروتون ينفصل عن الحمض ؛ بمعنى ، ستكون هناك ثلاث نقاط تكافؤ وسيتم ملاحظة تغييرات الألوان الثلاثة.
منتجات رد فعل تحييد
في تفاعلات حمض قوي ذو قاعدة قوية ، يتم إجراء تحييد كامل للأنواع ، كما هو الحال في التفاعل بين حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الباريوم:
2HCl (aq) + Ba (OH) 2 (ac) → BaCl 2 (ac) + 2H 2 O (l)
وبالتالي ، لا يتم توليد H + أو OH-ions الزائدة ، مما يعني أن درجة الحموضة في محاليل الإلكتروليت القوية التي تم تحييدها ترتبط ارتباطًا جوهريًا بالطبيعة الحمضية لمفاعلاتها.
على العكس من ذلك ، في حالة التحييد بين إلكتروليت ضعيف وإلكتروليت قوي (حمض قوي + قاعدة ضعيفة أو حمض ضعيف + قاعدة قوية) يتم الحصول على تفكك جزئي للكهارل الضعيف ويظهر ثابت تفكك الحمض (K a ) أو من القاعدة (K b ) ضعيفة ، لتحديد الحمض أو الشخصية الأساسية للتفاعل الصافي من خلال حساب الرقم الهيدروجيني.
على سبيل المثال ، لديك رد فعل بين حمض الهيدروسيانيك وهيدروكسيد الصوديوم:
HCN (ac) + NaOH (ac) → NaCN (ac) + H 2 O (l)
في هذا التفاعل ، لا يتحلل المنحل بالكهرباء الضعيفة بشكل كبير في المحلول ، لذلك يتم تمثيل المعادلة الأيونية الصافية على النحو التالي:
HCN (ac) + OH- (ac) → CN- (ac) + H 2 O (l)
يتم الحصول على هذا بعد كتابة التفاعل مع الشوارد القوية في شكلها المنفصل (Na + (ac) + OH- (ac) على جانب المواد المتفاعلة ، و Na + (ac) + CN- (ac) على جانب المنتجات) ، حيث فقط أيون الصوديوم هو المتفرج.
أخيرًا ، في حالة التفاعل بين حمض ضعيف وقاعدة ضعيفة ، لا يحدث التحييد المذكور. وذلك لأن كلا الشوارد تنفصل جزئيًا ، دون أن ينتج عنها الماء والملح المتوقع.
أمثلة
حمض قوي + قاعدة قوية
يتم أخذ التفاعل المعطى بين حمض الكبريتيك وهيدروكسيد البوتاسيوم في وسط مائي كمثال ، وفقًا للمعادلة التالية:
H 2 SO 4 (ac) + 2KOH (ac) → K 2 SO 4 (ac) + 2H 2 O (l)
يمكن ملاحظة أن كل من الحمض وهيدروكسيد شوارد قوية ؛ لذلك ، يتم تأينها بالكامل في الحل. يعتمد الرقم الهيدروجيني لهذا الحل على المنحل بالكهرباء القوي في نسبة أكبر.
حمض قوي + قاعدة ضعيفة
ينتج عن تحييد حمض النتريك مع الأمونيا مركب نترات الأمونيوم ، كما هو موضح أدناه:
HNO 3 (ac) + NH 3 (ac) → NH 4 NO 3 (ac)
في هذه الحالة ، لا يتم ملاحظة الماء الناتج مع الملح ، لأنه يجب تمثيله على النحو التالي:
HNO 3 (ac) + NH 4 + (ac) + OH- (ac) → NH 4 NO 3 (ac) + H 2 O (l)
لذلك يمكن ملاحظة الماء كمنتج للتفاعل. في هذه الحالة ، سيكون للمحلول درجة حموضة حمضية بشكل أساسي.
حمض ضعيف + قاعدة قوية
بعد ذلك ، يظهر التفاعل بين حمض الأسيتيك وهيدروكسيد الصوديوم:
CH 3 COOH (ac) + NaOH (ac) → CH 3 COONa (ac) + H 2 O (l)
نظرًا لأن حمض الخليك عبارة عن إلكتروليت ضعيف ، فإنه ينفصل جزئيًا ، مما يؤدي إلى وجود أسيتات الصوديوم والماء ، حيث يحتوي محلولهما على درجة حموضة أساسية.
حمض ضعيف + قاعدة ضعيفة
أخيرًا وكما ذكر أعلاه ، لا يمكن لقاعدة ضعيفة تحييد حمض ضعيف ؛ لا يحدث العكس. يتم تحلل كلا النوعين في محلول مائي وسيعتمد الرقم الهيدروجيني للمحلول على "قوة" الحمض والقاعدة.
