-
در این پست و چند پست بعدی در مورد PH ، یونیزاسیون ، آب ، ثابت تعادل و واکنشهای اسید - باز بحث می کنیم . ابتدا مقدمه ای را اماده کردم و سپس در ادامه بحثهای جدی را دنبال خواهیم کرد .
یونیزاسیون آب
- آب ....... عجب اسم جذابی که تو خودش کلی حرف دارد . اما ما با قضیه ادبی کاری نداریم میریم درست سر اصل مطلب
خواص حلالیت آب به مولکولهای H2o ان بستگی دارد . با یونیزه کردن این مایع یونهای هیدروژن و هیدروکسید به دست می آید . این یک واکنش برگشت پذیری است یعنی دوباره در شرایط استاندارد و مناسب این یونها با هم ترکیب می شوند و باعث تولید آب می شوند .
یونیزاسیون اب را می توان با ثابت تعادل شرح داد و چگونگی تبدیل این مایع به یون ها را برسی کرد . زمانی که یک اسید ضعیف در آب حل می شود ، اسید هیدروژن آزاد می کند و یونیزه می شود . در حالی که بازهای ضعیف یون هیدروژن را می گیرند (همان پروتون) . تمام یونهای هیدروژن آزاد شده در این محلول ها توسط راه های آزمایشگاهی قابل سنجش است و تحت عنوان PH محلول معرفی می شود . برای محاسبه PH و همچنین اندازه گیری میزان یونش در محلول ، ما باید ثابت تعادل را برای هر یک از واکنشهای یونیزاسیون تعزیف کنیم .
آب خالص خودش خود به خودی مقداری یونیزاسیون دارد .
آب خالص به صورت ذاتی به صورت برگشت پذیر به یونهای هیدروژن (یون پروتون ) و هیدروکسید تبدیل می شود . اگر چه ما جدایی و یونیزاسیون آب را به صورت یون H نشان می دهیم اما باید توجه کنیم که یونهای هیدروژن آزاد در آب وجود ندارد ( یعنی ما به طور آزاد در آب یون H+ آزاد نداریم .) یونهای هیدروژن آزاد موجود در آب خیلی سریع توسط آب هیدراته شده و به یونهای هیدرونیوم (hydronium ions- + H3O) تبدیل می شوند . پیوندهای بین مولکولهای هیدروژن در آب ، عامل ایجاد کننده یون هیدرونیوم در بین یونهای هیدروزن جدا از هم است .
میزان یونیزه شدن آب را می توان با مقدار رسانندگی الکتریکی ان هم اندازه گیری کرد . آب خالص می تواند جریان الکتریکی را هدایت کند به این صورت که یونهای H+ به سمت کاتد و یونهای OH به سمت آند مهاجرت می کنند . میزان حرکت یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید در میدان الکتریکی در مقایسه با سایر یونها مانند سدیم ، کلر و پتاسیم به صورت غیر نرمال زیاد است . این حرکت زیاد وابسته به نوع proton hopping (فکر کنم کشش پروتونی معنی خوبی باشه ) است .
در توضیح این مطلب باید بگویم که پروتون های به صورت انفرادی در یک محلول ، نمی توانند به جای دورتری انتقال یابند . اما پروتونهای دسته جمعی در بین پیوندهای هیدروژن آب میتوانند انتقال یابند . نتیجه حرکت سریع یونهای هیدروژن و هیدروکسید ( یونهای هیدروکسید در جهت مخالف ) ، واکنشهای اسید – باز در محلول آب هستند که به صورت بسیار سریع انجام می شوند . به علت یونیزاسیون معکوس آب ، این ماده با ارزش در داخل سلول ها نقش تعیین کننده بیولوژیکی را دارد .
با مقدمه بالا می توان فهمید که ما به وسیله و یا همان فرمولی نیاز داریم که مقدار یونیزاسیون آب را در اندازه های کوانتومی برسی کنیم .
-
وضعیت و چگونگی ثابت ماندن مواد شرکت کننده در واکنشهای معکوس ، با واحدی به نام ثابت تعادل برسی می شود (equilibrium constant, K).
ثابت تعادل
-
گفته های خود را مرور می کنیم بحث خود را با یونیزاسیون آب آغاز کردیم و گفتیم که با یونیزاسیون آب ، یونهای هیدروژن و هیدروکسید تولید می شوند و این یونها با سرعت در میان محلول حرکت می کنند و باعث تولید واکشنهای اسید – باز می شوند . مقدار هیدروژن محلول را PH نامیدیم و برای اینکه بتوانیم میزان یونیزاسیون محلول ها را حساب کنیم ثابت تعادل را تعریف کردیم . اما حالا ادامه ماجرا
برای یک واکنش معمولی داریم :
ثابت تعادل را میتوان در غلظت واکنش دهنده ها و محصولات در حالت تعادل تعریف کرد ، یعنی داریم :
-
با این توضیحات اولیه ، در ادامه اسید ها و بازها را بحث خواهیم کرد.
