ما هو ثابت التفكك - تعريف ثابت تفكك المياه

يوضح التناقض الثابت المدى الأقصى الذي سينتقل إليه عنصر أو مادة إلى أيونات. ثابت التفكك المشار إليه بـ "K" يساوي ناتج تركيزات الأيونات المقابلة:

K = [H +] x [OH-]

ثابت التفكك لمركب مثل كلوريد الصوديوم كبير جدا لأن الأيونات شبه منفصلة تماما (توجد كأيونات منفصلة وأنيونات). ثوابت التفكك للمركبات التي لا تنفصل بسهولة (منفصلة) صغيرة.

الأملاح الذائبة للغاية <-------> ثابت التفكك الكبير
أملاح ذائبة قليلًا <------> ثابت التفكك صغير

معظم المركبات الأيونية سوف تنفصل إلى حد ما. حتى الماء سوف ينفصل قليلاً كما هو موضح في المعادلة أدناه.

H2O ----> (H +) + (OH-)

تم العثور على ثابت تفكك المياه عن طريق ضرب تراكيز أيون الهيدروجين (+) وأيون الهيدروكسيد (-). تشير الأقواس الموجودة في المعادلة إلى أننا نتعامل مع التركيزات المعبر عنها في المولية. وجد العلماء أن ناتج تركيز الأيونات هو 1.0 × 10-14 في الظروف القياسية.

K = [H +] x [OH-] = 1.0 x 10 ^ -14

إذا كنا نتعامل مع الماء النقي ، فإننا نعلم أن تركيز هيدروجين و هيدروكسيد يجب أن يكونا متماثلين لأن أحدهما مطلوب لصنع جزيء ماء.
[H +] = [OH-]

طالما،
(H +) + (OH-) -----> H2O

لذلك ، إذا كانت تراكيز الأيونات مضروبة معاً تساوي 1.0 x 10 ^ -14 و تركيزات كل الأيون هي نفسها ، فإننا نعلم أن تركيز كل الأيون هو 1.0 x 10 ^ -7. تذكر ، عندما نضرب الأرقام مع الأس ، نضيف الأسس معاً.
[H +] x [OH-] = 1.0 x 10 ^ -14
1.0 × 10 ^؟ x 1.0 x 10 ^؟ = 1.0 x 10 ^ -14

[H +] و [OH-] متساويان:
[H +] = [OH-] = 1.0 x 10 ^ -14
1.0 x 10 ^ -7 [H +] x 1.0 x 10 ^ -7 [OH-] = 1.0 x 10 ^ -14

إذا أضفنا بعض حمض الهيدروكلوريك إلى الماء النقي ، فإن تركيز أيونات الهيدروجين سيزداد لأن حامض الهيدروكلوريك شبه منفصل تمامًا.

HCl + H2O -----> H + * + Cl- + H2O
* يتم زيادة تركيز H + بإضافة HCl

مع زيادة تركيز أيونات الهيدروجين ، ينخفض ​​تركيز أيونات الهيدروكسيد. وذلك لأن ثابت التفكك (منتج تركيز هيدروجين مضروبًا في تركيز هيدروكسيد) للمياه لا يتغير. إنها خاصية كيميائية أساسية مثل الكثافة ، نقطة الغليان ، نقطة التجمد ، إلخ.
[H +] x [OH-] = 1.0 x 10 ^ -14

مع ارتفاع تركيز هيدروجين، ينخفض ​​الأس السالب في قيمة التركيز. في المثال أدناه ، ينتقل من -7 إلى -5. لذا يجب أن ينتقل الأس الهيدروكسيد من -7 إلى -9. تذكر ، ثابت التفكك لا يتغير. يجب أن يساوي دائمًا ناتج التراكيز (مجموع الأسس) -14.
مثال:
ماء نقي
1.0 x 10 ^ -7 x 1.0 x 10 ^ -7 = 1.0 x 10 ^ -14

مع إضافة الحمض
1.0 x 10 ^ -5 * x 1.0 x 10 ^ -9 = 1.0 x 10 ^ -14 **

* هذا الرقم أكبر بسبب إضافة الحمض.
** يجب أن يظل هذا الرقم كما هو.

وبنفس الطريقة ، إذا أضفنا هيدروكسيد الصوديوم إلى ماء نقي ، سيزداد تركيز هيدروكسيد. إذا زاد تركيز هيدروكسيد ، يجب أن يقل تركيز الهيدروجين.

الآن يمكننا أن نرى أنه مع الماء يمكن أن يكون لدينا واحد من ثلاثة شروط. أولاً ، يمكن أن يكون لدينا حالة يكون فيها عدد متساوٍ من هيدروجين + و هيدروكسيد. يقال إن المياه في هذه الحالة محايدة. ثانياً ، يمكن أن يكون لدينا حالة يكون فيها هيدروجين أكثر من هيدروكسيد. تسمى هذه الحالة بالحمضية. ثالثًا ، يمكننا الحصول على حالة يكون فيها أيونات هيدروكسيد أكثر من أيونات هيدروجين. هذه الحالة تسمى الأساسية أو القلوية.
[H +]> [OH-] -----> حمضي
[H +] = [OH-] -----> محايد
[H +] <[OH-] -----> قلوي