الأحماض الضعيفة: التفكك ، الخصائص ، الأمثلة - كيمياء - 2025

و الأحماض الضعيفة هي تنأى جزئيا فقط في الماء. بعد تفككهم ، يصل المحلول الذي يوجدون فيه إلى التوازن ويلاحظ وجود الحمض وقاعدته المقترنة في وقت واحد. الأحماض عبارة عن جزيئات أو أيونات يمكنها التبرع بأيون الهيدرونيوم (H ⁺) أو يمكن أن تشكل رابطة تساهمية مع زوج من الإلكترونات.

يمكن تصنيف هذه بدورها حسب قوتها: أحماض قوية وأحماض ضعيفة. عند الحديث عن قوة الحمض ، فهذه هي الخاصية التي تقيس درجة تأين هذه الأنواع ؛ أي قدرة أو ميل الحمض إلى فقد البروتون.

رسم بياني للانتواع لحمض ضعيف يفصل HA + H2O A- + H3O +

الحمض القوي هو الذي يتفكك تمامًا في وجود الماء ؛ أي أن مولًا واحدًا من الحمض القوي المذاب في الماء سينتج عنه فصل مول واحد H ⁺ ومول واحد من القاعدة المترافقة A ^-.

ما هي الأحماض الضعيفة؟

الأحماض الضعيفة ، كما ذكرنا سابقًا ، هي تلك التي تنفصل جزئيًا في الماء. معظم الأحماض هي أحماض ضعيفة وتتميز بإطلاق عدد قليل من ذرات الهيدروجين في المحلول حيث توجد.

عندما ينفصل حمض ضعيف (أو يتأين) تحدث ظاهرة التوازن الكيميائي. هذه الظاهرة هي الحالة التي يوجد فيها كلا النوعين (أي المواد المتفاعلة والمنتجات) بتركيزات لا تتغير مع مرور الوقت.

تحدث هذه الحالة عندما يساوي معدل رد الفعل الأمامي معدل التفاعل العكسي. لذلك ، فإن هذه التركيزات لا تزيد ولا تنقص.

التصنيف "الضعيف" في حمض ضعيف مستقل عن قدرته على التفكك ؛ يعتبر الحمض ضعيفًا إذا انفصل أقل من 100٪ من جزيئه أو أيون بشكل غير كامل في محلول مائي. لذلك ، هناك أيضًا درجة من التفكك بين الأحماض الضعيفة نفسها تسمى ثابت التفكك الحمضي Ka.

كلما كان الحمض أقوى ، زادت قيمة Ka. أقوى حمض ضعيف هو أيون الهيدرونيوم (H ₃ O ⁺) ، والذي يعتبر الحد الفاصل بين الأحماض الضعيفة والأحماض القوية.

تفكك الأحماض الضعيفة

تتأين الأحماض الضعيفة بشكل غير كامل ؛ بمعنى ، إذا تم تمثيل هذا الحمض الضعيف في صيغة محلول عام مثل HA ، فستكون كمية كبيرة من HA غير المصاحب موجودة في المحلول المائي المتكون.

تتبع الأحماض الضعيفة النمط التالي عند الانفصال ، حيث H ⁺ هو أيون الهيدرونيوم في هذه الحالة ، و A ^- يمثل القاعدة المترافقة للحمض.

يتم تمثيل قوة الحمض الضعيف على شكل ثابت توازن أو كنسبة مئوية من التفكك. كما ذكرنا سابقًا ، فإن التعبير Ka هو ثابت تفكك الحمض ، ويرتبط هذا بتركيزات المواد المتفاعلة والمنتجات في حالة التوازن على النحو التالي:

كا = /

كلما زادت قيمة Ka ، كلما زاد تفضيل تشكيل H ⁺ ، وانخفض الرقم الهيدروجيني للمحلول. يختلف Ka للأحماض الضعيفة بين قيم 1.8 × 10 ^-16 إلى 55.5. تلك الأحماض التي تحتوي على Ka أقل من 1.8 × ^10-16 لها قوة حمضية أقل من الماء.

الطريقة الأخرى المستخدمة لقياس قوة الحمض هي دراسة نسبة تفككه (α) ، والتي تختلف من 0٪ <α <100٪. يعرف ب:

α = / +

على عكس Ka ، فإن α ليست ثابتة وستعتمد على قيمة. بشكل عام ، ستزيد قيمة α كقيمة. بهذا المعنى ، تصبح الأحماض أقوى اعتمادًا على درجة تخفيفها.

الخصائص

هناك عدد من الخصائص التي تحدد قوة الحمض وتجعله أكثر أو أقل قوة. ومن بين هذه الخصائص ، القطبية والتأثير الاستقرائي ، ونصف القطر الذري ، وقوة الرابطة.

القطبية والتأثير الاستقرائي

تشير القطبية إلى توزيع الإلكترونات في رابطة ، وهي المنطقة الواقعة بين نواتين ذريتين حيث يتشارك زوج من الناخبين.

وكلما كانت السلبية الكهربية أكثر تشابهًا بين نوعين ، زادت تكافؤ مشاركة الإلكترون ؛ ولكن كلما كانت السلبية الكهربية أكثر اختلافًا ، كلما زاد الوقت الذي تقضيه الإلكترونات في جزيء واحد عن الجزيء الآخر.

الهيدروجين هو عنصر إيجابي كهربائي ، وكلما زادت كهرسلبية العنصر الذي يرتبط به ، زادت حموضة المركب المتكون. لهذا السبب ، سيكون الحمض أقوى إذا حدث بين رابطة الهيدروجين وعنصر كهرسلبي أكثر.

علاوة على ذلك ، فإن التأثير الاستقرائي يعني أن الهيدروجين لا يحتاج إلى أن يرتبط مباشرة بالعنصر الكهروسلبي للمركب لزيادة حموضته. لهذا السبب ، تكون بعض ايزومرات المواد أكثر حمضية من غيرها ، وهذا يتوقف على تكوين ذراتها في الجزيء.

نصف القطر الذري وقوة الرابطة

قوة الرابطة التي تربط الهيدروجين بالذرة التي تحكم الحمض هي عامل مهم آخر في تحديد حموضة الجزيء. وهذا بدوره يعتمد على حجم الذرات التي تشترك في الرابطة.

بالنسبة للحمض المسمى HA ، فكلما زاد حجم ذرة A الخاصة به ، كلما زادت قوة الرابطة الخاصة به ، وبالتالي سيكون كسر هذه الرابطة أسهل ؛ هذا يجعل الجزيء أكثر حمضية.

ستستفيد الذرات ذات نصف القطر الذري الأعلى في الحموضة بفضل هذه التفاصيل ، لأن ارتباطها بالهيدروجين سيكون أقل قوة.

أمثلة على الأحماض الضعيفة

يوجد عدد كبير من الأحماض الضعيفة (معظمها الأحماض). وتشمل هذه:

- حامض الكبريت (H ₂ SO ₃).

- حامض الفوسفوريك (H ₃ PO ₄).

- حمض النيتروز (HNO ₂).

- حمض الهيدروفلوريك (HF).

- حمض الخليك (CH ₃ COOH).

- حمض الكربونيك (H ₂ CO ₃).

- حمض البنزويك (C ₆ H ₅ COOH).

المراجع

1. حمض ضعيف. (سادس). تم الاسترجاع من en.wikipedia.org
2. الكيمياء الحيوية الأساسية. (سادس). تعافى من wiley.com
3. الملاحظات الهاوية. (سادس). تعافى من cliffsnotes.com
4. العلوم ، F. o. (سادس). جامعة واترلو. تم الاسترجاع من موقع science.uwaterloo.ca
5. آن ماري هيلمنستين ، ب. (بدون تاريخ). ThoughtCo. تعافى من thinkco.com