حساب الرقم الهيدروجيني لمحاليل الأحماض
استخدم حاسبة الرقم الهيدروجيني لتحويل تركيز أيونات الهيدروجين إلى قيمة pH أو العكس. هذه الأداة ضرورية لطلاب الكيمياء والمهنيين لتحديد مدى حموضة أو قاعدية المحاليل المائية بدقة عالية.
أدخل البيانات للحساب
الرقم الهيدروجيني أو الأس الهيدروجيني (pH) هو لوغاريتم تركيز أيون الهيدروجين في المحلول، ويستخدم للتعبير عن مدى حموضة أو قاعدية مادة ما. تبدأ القيم من 0 وتصل إلى 14.
- المحاليل الحمضية: هي التي يكون الرقم الهيدروجيني لها أقل من 7.
- المحاليل المتعادلة: مثل الماء النقي، ويكون الرقم الهيدروجيني لها 7 تماماً.
- المحاليل القاعدية (القلوية): هي التي يكون الرقم الهيدروجيني لها أكثر من 7.
تعتمد الحسابات الكيميائية للرقم الهيدروجيني على القوانين التالية:
2. pOH = -log₁₀[OH⁻]
3. pH + pOH = 14 (عند درجة حرارة 25 مئوية)
حيث يمثل [H⁺] تركيز أيونات الهيدروجين بالمول لكل لتر، بينما يمثل [OH⁻] تركيز أيونات الهيدروكسيد.
- في الطب: الحفاظ على حموضة الدم عند مستوى 7.4 ضروري جداً للحياة.
- في الزراعة: تؤثر حموضة التربة بشكل مباشر على نمو المحاصيل وامتصاص المغذيات.
- في الصناعة: تحتاج محطات معالجة المياه وصناعة الأغذية لمراقبة دقيقة للـ pH.
- في حمامات السباحة: لضمان فعالية الكلور وسلامة بشرة السباحين.
مثال 1: حساب pH حمض الهيدروكلوريك
إذا كان تركيز أيونات الهيدروجين في محلول هو 0.01 مول/لتر، فما هو الرقم الهيدروجيني؟
الحل: pH = -log(0.01) = 2. المحلول حمضي قوي.
مثال 2: حساب التركيز من الـ pH
إذا كان الرقم الهيدروجيني لمحلول هو 10، فما هو تركيز أيونات الهيدروجين؟
الحل: [H⁺] = 10^-10 مول/لتر. المحلول قاعدي.
- تأكد من إدخال التركيز بالوحدة الصحيحة (مول/لتر).
- في حال التعامل مع أحماض ضعيفة، يجب استخدام ثابت التفكك (Ka) قبل حساب التركيز النهائي.
- تذكر أن المقياس لوغاريتمي، أي أن تغيير درجة واحدة في pH يعني تغييراً بمقدار 10 أضعاف في التركيز.
نعم، في حالات الأحماض المركزة جداً والقوية، يمكن أن تكون القيمة سالبة، رغم أن المقياس الشائع هو من 0 إلى 14.
يستخدم جهاز يسمى "مقياس الـ pH" (pH meter) أو ورق دوار الشمس والكواشف اللونية لتقدير القيمة بسرعة.
عند تخفيف حمض بالماء، يقل تركيز أيونات الهيدروجين وبالتالي تزداد قيمة pH مقتربة من الرقم 7.
قيمة pH للماء المقطر النقي هي 7، مما يجعله متعادلاً، لكن تعرضه للهواء قد يجعله حمضياً قليلاً بسبب ذوبان ثاني أكسيد الكربون.
يحتوي جسم الإنسان على أنظمة "محلول منظم" (Buffer systems) تحافظ على استقرار الـ pH في الدم ضمن نطاق ضيق جداً.
ببساطة نقوم بطرح قيمة pH من الرقم 14، فإذا كان pH يساوي 4 فإن pOH يساوي 10.
نعم، تتأثر قيمة pH بدرجة الحرارة لأن تفكك الماء يتغير بتغير الحرارة، لذا يفضل القياس عند درجة 25 مئوية.
الحمض القوي يتأين بالكامل في الماء معطياً كل أيونات الهيدروجين، بينما الحمض الضعيف يتأين جزئياً فقط.