درسنامه آموزشی شیمی (3) کلاس دوازدهم رشته ریاضی و تجربی
فصل 1: سامانههای تعادلی و pH محلولها
ثابت تعادل و قدرت اسیدی
در شیمی 1 آموختید که حضور هم زمان واکنش دهندهها و فراوردهها در مخلوط واکنش را میتوان نشانهای از برگشت پذیر بودن واکنشها دانست. واکنشهایی که در آنها همه واکنش دهندهها به فراوردهها تبدیل نمیشوند، بلکه در شرایط معین مقدار آنها در سامانه ثابت خواهد ماند. گویی این واکنشها تا حدی پیش میروند و پس از آن، مقدار مواد شرکت کننده دیگر تغییر نخواهد کرد.
کاوش کنید (صفحهٔ 20 کتاب درسی)
درباره «فرایند برگشت پذیر تبدیل $A$ و $B$ تا رسیدن به تعادل» کاوش کنید.
ابزار، وسایل و مواد مورد نیاز: دو ظرف پلاستیکی با حجم حدود 2 لیتر، دو بشر 100 و 50 میلیلیتری، دو استوانه مدرج 100 میلیلیتری و حدود یک لیتر آب حاوی رنگ خوراکی.
1- دو ظرف پلاستیکی دو لیتری را شماره گذاری کنید.
2- درون ظرف شماره (1) حدود یک لیتر محلول رنگی بریزید.
3- با بشر 100 میلیلیتری، از محتویات ظرف (1) بردارید و به ظرف (2) بریزید، هم زمان با بشر 50 میلیلیتری از محتویات ظرف (2) بردارید (ظرف خالی) به ظرف (1) بریزید. محتویات کدام ظرف را میتوان به عنوان فراورده در نظر گرفت؟ چرا؟
ظرف شماره (2) نشاندهندهٔ فراورده است؛ زیرا در ابتدای آزمایش فقط در ظرف شماره (1) محلول رنگی وجود داشت و ظرف شماره (2) خالی بود.
4- جابهجایی محتویات دو ظرف را با همین روند ادامه دهید اما پیش از اینکه هر بار به ظرف منتقل کنید نخست آنها را در دو استوانه مدرج بریزید و پس از مقایسه حجم آنها، محلولها را با استوانه مدرج جابهجا کنید (دلیل این عمل را توضیح دهید).
میخواهیم در هر جابهجایی حجم برابری از واکنش دهندهها و فراورد را جابهجا کنیم.
5- سرانجام به مرحلهای خواهید رسید که حجم محلولهای جابهجا شده میان دو ظرف برابر و مقدار محتویات هر ظرف ثابت خواهد ماند اما مقدار آنها با هم برابر نیست.
6- درباره درستی نتیجه زیر گفتوگو کنید.
«در یک واکنش برگشت پذیر که هم زمان واکنشهای رفت و برگشت به طور پیوسته انجام میشوند، سرانجام مقدار واکنشدهندهها و فراوردهها ثابت میماند».
اگر در واکنش برگشت پذیر به طور پیوسته و همزمان و با سرعت برابر واکنشهای رفت و برگشت انجام شوند، سرانجام به حالت تعادل خواهیم رسید، یعنی هم غلظت واکنش دهندهها و هم غلظت فراوردهها ثابت باقی خواهد ماند، ولی مقدار آنها ممکن است با هم برابر نباشند.
واکنشهای برگشت پذیر، آنهایی هستند که میتوانند در هر دو جهت انجام شوند. این نوع واکنشها در شرایط مناسب همزمان در هر دو جهت رفت و برگشت انجام میشوند تا اینکه سرانجام لحظهای فرا میرسد که غلظت واکنشدهندهها و فراوردهها ثابت میماند. این ویژگی تنها هنگامی رخ میدهد که سرعت واکنش رفت با برگشت برابر شود زیرا در این شرایط، هر مقداری از فراوردهها که در واحد زمان تولید میشود، هم زمان به همان مقدار از آنها مصرف میشود. برای واکنشدهندهها نیز چنین است. در شیمی به چنین سامانههایی، سامانه تعادلی میگویند. واکنشهای رفت و برگشت در سامانههای تعادلی به طور پیوسته و با سرعت برابر انجام میشوند و به همین دلیل مقدار مواد شرکت کننده در سامانه ثابت میماند.
نمونهای از سامانههای تعادلی، محلول اسیدهای ضعیف در آب است. در این محلولها به دلیل یونش ناچیز اسیدهای ضعیف، میان اندک یونهای حاصل از یونش و مولکولهای یونیده نشده تعادل برقرار میشود. برای نمونه در محلول هیدروفلوئوریک اسید تعادل زیر برقرار است.
$HF(aq)\rightleftharpoons {{H}^{+}}(aq)+{{F}^{-}}(aq)$
برای این سامانه نیز در دمای ثابت همانند دیگر سامانههای تعادلی، واکنشهای رفت و برگشت پیوسته در حال انجام هستند بهطوریکه در هر گسترۀ زمانی معین، شمار مولکولهای $HF$ که یونیده میشوند با شمار مولکولهای $HF$ که از پیوستن یونهای ${F^ - }$ و ${H^ + }$ به یکدیگر پدید میآیند، برابر است. این رفتار سامانه تعادلی نشان میدهد که سرعت تولید هرگونه با سرعت مصرف آن برابر است، رفتاری که سبب میشود غلظت تعادلی همه گونههای موجود در سامانه ثابت بماند. افزون بر این توصیف کیفی، سامانههای تعادلی را از دیدگاه کمی نیز میتوان بررسی کرد بهطوریکه این سامانهها با کمیتی به نام ثابت تعادل (Equilibrium Constant) توصیف میشوند و در آن تنها غلظت تعادلی گونههای شرکتکننده در واکنش آورده میشود. مقدار این کمیت در دمای ثابت برای هر تعادل ثابت است.
با هم بیندیشیم (صفحهٔ 22 کتاب درسی)
1- جدول زیر غلظت تعادلی گونههای موجود در سه محلول از هیدروفلوئوریک اسید را در دمای $25{}^\circ C$ نشان میدهد. با توجه به آن به پرسشها پاسخ دهید.
|
شماره محلول |
غلظت تعادلی گونههای شرکت کننده (مول بر لیتر) |
$K=\frac{\left[ {{H}^{+}} \right]\left[ {{F}^{-}} \right]}{\left[ HF \right]}$ |
||
|
$\left[ HF \right]$ |
$\left[ {{F}^{-}} \right]$ |
$\left[ {{H}^{+}} \right]$ |
||
|
1 |
0/52 |
$1/75\times {{10}^{-2}}$ |
$1/75\times {{10}^{-2}}$ |
$5/88\times {{10}^{-4}}$ |
|
2 |
0/29 |
$1/31\times {{10}^{-2}}$ |
$1/31\times {{10}^{-2}}$ |
$5/91\times {{10}^{-4}}$ |
|
3 |
1/0 |
$2/43\times {{10}^{-2}}$ |
$2/43\times {{10}^{-2}}$ |
$5/90\times {{10}^{-4}}$ |
آ) توضیح دهید چرا در هر سه محلول $\left[ {{H}^{+}} \right]=\left[ {{F}^{-}} \right]$ است؟
زیرا به ازای هر مولکول $HF$ که در آب یونیده میشود یک یون $(aq)$ همراه با یک یون ${{H}^{+}}(aq)$ تولید میشود.
ب) کسر داده شده در ستون آخر را عبارت ثابت تعادل مینامند و با $K$ نمایش میدهند. مقدار $K$ را حساب کرده و جاهای خالی را پر کنید.
پ) توضیح دهید آیا نتیجه گیری زیر درست است؟
«$K$ برای یک واکنش تعادلی در دمای معین، مقداری ثابت است»
در دمای معین با کم شدن غلظت واکنش دهندهها، غلظت فراوردهها افزایش مییابد و برعکس، پس همواره مقدار ثابت تعادل در دمای ثابت، مقداری ثابت است.
ت) آیا ثابت تعادل در دمای ثابت به مقدار آغازی واکنشدهندهها بستگی دارد؟ توضیح دهید.
خیر مقدار ثابت تعادل فقط با تغییر دما، تغییر میکند.
2- اگر غلظت تعادلی یون هیدرونیوم در محلول استیک اسید در دمای معین برابر با $0/0006mol{{L}^{-1}}$ باشد:
آ) غلظت تعادلی یون استات $(C{{H}_{3}}CO{{O}^{-}})$ را تعیین کنید.
از آن جا که در محلول استیکاسید به ازای هر مولکول $C{{H}_{3}}COOH$ تنها یک یون ${{H}^{+}}(aq)$ و یک یون $C{{H}_{3}}CO{{O}^{-}}(aq)$ تولید میشود.
$[C{{H}_{3}}CO{{O}^{-}}]=[{{H}_{3}}{{O}^{+}}]=6\times {{10}^{-4}}mol.{{L}^{-1}}$
ب) اگر غلظت تعادلی استیک اسید در این محلول برابر با 0/02 مولار باشد، ثابت تعادل را در این دما حساب کنید.
$K=\frac{[C{{H}_{3}}CO{{O}^{-}}][{{H}_{3}}{{O}^{+}}]}{[C{{H}_{3}}COOH]}=\frac{(6\times {{10}^{-4}})(6\times {{10}^{-4}})}{2\times {{10}^{-2}}}=1/8\times {{10}^{-5}}$
آموختید که برای هر واکنش تعادلی، یک ثابت تعادل وجود دارد که ویژه همان واکنش بوده و فقط تابع دما است. ثابت تعادل برای اسیدها به ثابت یونش اسید معروف است. کمیتی که با ${K_a}$ نشان داده میشود، ثابت یونش یک اسید، نسبت حاصل ضرب غلظت تعادلی یونهای موجود در محلول را به غلظت تعادلی آن اسید نشان میدهد. به دیگر سخن، ثابت یونش بیانی از میزان پیشرفت فرایند یونش تا رسیدن به تعادل است، به طوری که هر چه ثابت یونش اسیدی در دمای معین بزرگتر باشد، آن اسید بیشتر یونیده شده و غلظت یونهای موجود در محلول آن بیشتر است. در واقع در دمای معین هر چه ثابت یونش اسیدی بزرگتر باشد، آن اسید قویتر است. جدول زیر ثابت یونش برخی اسیدها را در دمای اتاق نشان میدهد.
| نام اسید | فرمول شیمیایی | ثابت یونش | معادله یونش در آب |
|---|---|---|---|
| هیدرویدیک اسید | $HI$ | بسیار بزرگ | $HI(aq) \to {H^ + }(aq) + {I^ - }(aq)$ |
| هیدروبرمیک اسید | $HBr$ | بسیار بزرگ | $HBr(aq) \to {H^ + }(aq) + B{r^ - }(aq)$ |
| هیدروکلریک اسید | $HCl$ | بسیار بزرگ | $HCl(aq) \to {H^ + }(aq) + C{l^ - }(aq)$ |
| سولفوریک اسید | ${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ | بسیار بزرگ | ${H_2}S{O_4}(aq) \to {H^ + }(aq) + HSO_4^ - (aq)$ |
| نیتریک اسید | $HN{{O}_{3}}$ | بزرگ | $HN{{O}_{3}}(aq)\to {{H}^{+}}(aq)+N{{O}_{3}}(aq)$ |
| نیترو اسید | $HN{{O}_{2}}$ | $4/5\times {{10}^{-4}}$ | $HN{O_2}(aq) \rightleftharpoons {H^ + }(aq) + NO_2^ - (aq)$ |
| فورمیک اسید | $HCOOH$ | $1/8\times {{10}^{-5}}$ | $HCOOH(aq) \rightleftharpoons {H^ + }(aq) + HCO{O^ - }(aq)$ |
| استیک اسید | $C{{H}_{3}}COOH$ | $1/8\times {{10}^{-4}}$ | $C{H_3}COOH(aq) \rightleftharpoons {H^ + }(aq) + C{H_3}CO{O^ - }(aq)$ |
| هیدروسیانیک اسید | $HCN$ | $4/9\times {{10}^{-10}}$ | $HCN(aq) \rightleftharpoons {H^ + }(aq) + C{N^ - }(aq)$ |
خود را بیازمایید (صفحهٔ 24 کتاب درسی)
1- شکلهای زیر واکنش دو قطعه نوار منیزیم یکسان را با محلول دو اسید متفاوت در دما و غلظت یکسان نشان میدهند.
|
|
آ) سرعت کدام واکنش بیشتر است؟ چرا؟
سرعت واکنش در محلول (آ) بیشتر است. زیرا با سرعت بیشتر و در مدت زمان کمتری واکنش انجام شده و گاز ${{H}_{2}}$ بیشتری آزاد شده است.
ب) غلظت یون هیدرونیوم در محلول کدام اسید بیشتر است؟ چرا؟
غلظت یون هیدرونیوم نیز در محلول (آ) بیشتر است. زیرا سرعت واکنش بیشتر وغلظت یون هیدرونیوم $({{H}_{3}}{{O}^{+}}(aq))$ در ظرف بیشتر است.
پ) اگر ثابت یونش یک اسید، $K{{a}_{1}}$ و دیگری $K{{a}_{2}}$ باشد، ثابت یونش این دو اسید را با یکدیگر مقایسه کنید و پاسخ خود را توضیح دهید.
در محلول (آ) غلظت یون هیدرونیوم بیشتر از محلول (ب) است، با توجه به اینکه هرچه ${{K}_{a}}$ یک اسید بزرگتر باشد، آن اسید قویتر بوده، بنابراین غلظت ${{H}^{+}}$ در محلول آن بشتر است.
2- باران اسیدی شامل نیتریک اسید و سولفوریک اسید است در حالی که باران معمولی شامل کربنیک اسید است. با مراجعه به جدول توضیح دهید در کدام باران غلظت یون هیدرونیوم بیشتر است؟ چرا؟ ثابت یونش کربنیک اسید را $4/5\times {{10}^{-7}}$ در نظر بگیرید.
ثابت یونش نیتریکاسید $(KN{{O}_{3}})$ و سولفوریکاسید $({{H}_{2}}S{{O}_{4}})$ از کربنیکاسید $({{H}_{2}}C{{O}_{3}})$ بزرگتر است. بنابراین نتیجه میگیریم که غلظت یون هیدرونیوم در باران اسیدی بیشتر از باران معمولی است.
pH، مقیاسی برای تعیین میزان اسیدی بودن
با کاغذ pH و تغییر رنگ آن در محلولهای اسیدی و بازی آشنا هستید. این تغییر رنگ معیاری برای تشخیص اسیدی یا بازی بودن محلولها است. افزون بر این، رنگی که این کاغذ درون یک محلول به خود میگیرد، نشان دهنده pH تقریبی آن محلول است. pH برخی سامانهها در شکل 8 نشان داده شده است.
آیا میدانید
روش بسیار دقیقی برای اندازهگیری غلظت یون هیدرونیوم موجود در یک محلول وجود دارد که به کمک pH سنجهای دیجیتال انجام میگیرد. این pH سنجها با تقویت ولتاژ کوچکی که با وارد کردن الکترود دستگاه درون محلول ایجاد میشود و نمایش نتیجه روی صفحۀ نمایشگر، مقدار pH آن محلول را مشخص میکند.
پیوند با ریاضی (صفحهٔ 24 کتاب درسی)
در درس ریاضی با لگاریتم آشنا شدید. تابعی که به صورت زیر بیان میشود:
${{\log }_{a}}x=b\leftrightarrow x={{a}^{b}}$
$\log ab=\log a+\log b$
$\log \frac{a}{b}=\log a-\log b$
$\log {{a}^{n}}=n \log a$
1- آ) با توجه به رابطه بالا، جاهای خالی زیر را پر کنید.
$\log 2=0/30\to 2={{10}^{0/3}}$
$\log 3=0/48\to 3={{10}^{0/48}}$
$\log 7=0/85\to 7={{10}^{0/85}}$
ب) با استفاده از لگاریتمهای بالا، بنویسید در هر مورد زیر به جای؟ چه عددی باید قرار گیرد؟
$\log 21=?$
$\log 21=\log (3\times 7)=\log 3+\log 7=0/48+0/75=1/23$
$\log 0/8=?$
$\log 0/8=\log (0/1\times 8)=\log {{10}^{-1}}+\log {{2}^{3}}=-1+3(0/3)=-0/1$
$\log ?=1/85$
$\log?=1/85=1+0/85=\log 10+\log 7=\log (10\times 7)=\log 70$
2- شیمیدانها کمیت pH را با تابع لگاریتم به صورت زیر بیان میکنند.
$pH=-\log \left[ {{H}^{+}} \right]$
با توجه به این رابطه، جدول زیر را کامل کنید.
|
$\left[ {{H}^{+}} \right]$ |
$pH$ |
خاصیت محلول |
|---|---|---|
|
$3\times {{10}^{-9}}$ |
8/52 |
بازی |
|
$1\times {{10}^{-4}}$ |
4 |
اسیدی |
|
$1/8\times {{10}^{-2}}$ |
1/74 |
اسیدی |
3- دانش آموزی مطابق روند زیر غلظت یون هیدرونیوم را برای شیر ترش شده با $pH=2/7$ به درستی حساب کرده است. در این روند هر یک از جاهای خالی را با عدد مناسب پرکنید.
$pH=-\log \left[ {{H}^{+}} \right]\to \left[ {{H}^{+}} \right]={{10}^{-pH}}\xrightarrow{pH=2/7}\left[ {{H}^{+}} \right]={{10}^{-2/7}}={{10}^{0/3}}\times {{10}^{-3}}=2\times {{10}^{-3}}$
4- جدول زیر را کامل کنید.
|
خاصیت محلول |
$pH$ |
$\left[ {{H}^{+}} \right]$ |
|
اسیدی |
2/15 |
$7\times {{10}^{-3}}$ |
|
اسیدی |
3/44 |
$3/6\times {{10}^{-4}}$ |
|
بازی |
11/4 |
$4\times {{10}^{-12}}$ |
|
اسیدی |
0 |
1 |
شیر ترش شده، خاصیت اسیدی داشته و $pH \lt 7$ دارد.
اینک میپذیرید که برای پرهیز از بیان غلظتهای کم و بسیار کم یون هیدرونیوم میتوان از کمیت pH استفاده کرد زیرا اعدادی به مراتب سادهتر و قابل فهمتر ارائه میدهد. این کمیت برای محلولهای آبی در دمای اتاق با اعدادی در گستره 0 تا 14 بیان میشود (نمودار 2).
به نظر شما چرا گستره تغییر در محلولهای آبی و در دمای اتاق از 0 تا 14 است؟
یافتههای تجربی نشان میدهد که آب و همه محلولهای آبی، محتوی یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید هستند. اما کاغذ pH در برخی محلولها و آب خالص تغییر رنگ نمیدهد، رفتاری که تأیید میکند که غلظت یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید در این سامانهها با یکدیگر برابراست $(\left[ {{H}^{+}} \right]=\left[ O{{H}^{-}} \right])$. به همین دلیل چنین سامانههایی خنثی هستند.
با هم بیندیشیم (صفحهٔ 26 کتاب درسی)
1- آزمایشهای دقیق نشان میدهند که آب خالص رسانایی الکتریکی ناچیزی دارد. این ویژگی بیانگر وجود مقدار بسیار کمی از یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید است. در واقع در یک نمونه از آب خالص شمار بسیار ناچیزی از مولکولهای ${H_2}O$ به یونهای ${H^ + }(aq)$ و ${H^ - }(aq)$ یونیده میشوند. جالب این است که اندازهگیریها و یافتههای تجربی در دمای اتاق برای آب و محلولهای آبی رابطه زیر را تأیید میکنند:
$\left[ {{H}^{+}} \right]\left[ O{{H}^{-}} \right]={{10}^{-14}}$
آ) غلظت یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید را در دمای اتاق برای آب خالص حساب کنید.
مطابق معادله واکنش به ازای هر مولکول آب که یونیده میشود یک یون هیدرونیوم و یک هیدروکسید تولید خواهد شد. از این رو در آب خالص $[O{{H}^{-}}]>[{{H}^{+}}]$ است پس:
$[{{H}^{+}}][O{{H}^{-}}]={{10}^{-14}}\to {{[{{H}^{+}}]}^{2}}={{10}^{-14}}\to [{{H}^{+}}]={{10}^{-7}}=[O{{H}^{-}}]$
ب) pH آب خالص و محلولهای خنثی را در دمای 25 درجه سانتیگراد حساب کنید.
ماده (2) زیرا باعث افزایش غلظت یون هیدرونیوم در آب شده است.
$pH=-\log [{{H}^{+}}]=-\log {{10}^{-7}}$
2- شکل زیر تغییر غلظت یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید را هنگام افزودن هر یک از مواد 1 و 2 به آب خالص نشان میدهد. با توجه به آن به پرسشها پاسخ دهید.
آ) کدام یک از مواد افزوده شده اسید آرنیوس است؟ چرا؟
مادهٔ (2)، زیرا سبب افزایش غلظت ${{H}_{3}}{{O}^{+}}$ در آب شده است.
ب) غلظت یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید را در محلول بازی با یکدیگر مقایسه کنید.
در محلولهای بازی غلظت یون هیدروکسید بیشتر از یون هیدرونیوم است. $[O{{H}^{-}}] \gt [{{H}_{3}}{{O}^{+}}]$
پ) آیا میتوان گفت در محلولهای اسیدی، یون هیدروکسید وجود ندارد؟ توضیح دهید.
خیر، در محلول اسیدی نیز مقداری یون هیدروکسید یافت میشود، هرچند ناچیز باشد.
نکته: مهم این است که در محلولهای اسیدی به طور کلی $[{{H}_{3}}{{O}^{+}}]\gt [O{{H}^{-}}]$ است.
3- گروهی از دانش آموزان برای نمایش تغییر غلظت یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید در محلولهای آبی و دمای اتاق الگوی زیر را طراحی کردهاند. جاهای خالی را پرکنید و اساس کار آنها را توضیح دهید.
1- ${10^0}mol{L^{ - 1}}$
2- ${10^0}mol{L^{ - 1}}$
3- ${10^{ - 7}}mol{L^{ - 1}}$
4- ${10^{ - 14}}mol{L^{ - 1}}$
همیشه حاصل ضرب غلظت یون هیدرونیوم در یون هیدروکسید مقدار ثابتی است همانطور که در شکل نشان داده شده با کم شدن از غلظت یکی بر غلظت دیگری افزوده میشود.
4- در نمودار زیر، برای محلول آمونیاک، ستون نشان دهنده غلظت یون هیدروکسید و برای اسید معده، ستون نشان دهنده غلظت یون هیدرونیوم را رسم کنید.
پی بردید که هر اندازه غلظت یکی از یونهای هیدرونیوم یا هیدروکسید در محلولی بیشتر شود به همان نسبت از دیگری کاسته خواهد شد، تا حاصل ضرب غلظت این یونها در دمای اتاق برابر ${{10}^{-14}}$ شود. با این توصیف برای محلول $0/1mol{{L}^{-1}}HCl$ میتوان نوشت:
$\left[ HCl \right]=0/1mol{{L}^{-1}}\to \left[ {{H}^{+}} \right]=0/1mol{{L}^{-1}}\to \left[ O{{H}^{-}} \right]={{10}^{-13}}molL-1$
خود را بیازمایید (صفحهٔ 27 کتاب درسی)
1- در دما و غلظت یکسان pH کدام محلول زیر کمتر است؟ چرا؟
محلول $HCl$، زیرا هرچه $[{{H}_{3}}{{O}^{+}}]$ در محلول بیشتر باشد، میزان pH محلول کمتر خواهد بود و هیدروکلریکاسید $(HCl)$ اسید قویتر از استیکاسید $(C{{H}_{3}}COOH)$ است.
2- جدول زیر را کامل کنید.
|
نام محلول |
غلظت محلول |
$\left[ {{H}^{+}} \right]$ |
$\left[ O{{H}^{-}} \right]$ |
$pH$ |
درصد یونش |
|---|---|---|---|---|---|
|
هیدروکلریک اسید |
0/004 |
0/004 |
${{10}^{-11}}$ |
2/4 |
100 |
|
هیدروفلوئوریک اسید |
0/004 |
0/0001 |
${{10}^{-10}}$ |
4+ |
2/5 |
|
نیتریک اسید |
0/0002 |
0/0002 |
${{10}^{-10}}$ |
3/7 |
100 |
|
نمونهای از آب یک دریاچه |
- |
0/003 |
0/0003 |
10/52 |
- |
بازها محلولهایی با $7 \lt pH \leqslant 14$
بازهای معروفی مانند سود سوزآور (NaOH) و پتاس سوزآور (KOH) بسیار قوی هستند به طوری که موادی خورنده به شمار میروند. در محلول آبی این مواد $\left[ O{{H}^{-}} \right]>\left[ {{H}^{+}} \right]$ و pH محلول آنها در دمای اتاق در گستره 7 تا 14 خواهد بود. بدیهی است که هر چه غلظت یون هیدروکسید در محلول آنها بیشتر باشد، pH بزرگتر و به 14 نزدیکتر است. برای نمونه pH محلول 1 مولار سدیم هیدروکسید برابر با 14 است (چرا؟).
بازها کاربردهای گستردهای در زندگی روزانه دارند که از جمله آنها میتوان به شیشه پاککن و لوله بازکن اشاره کرد (شکل 9).
آمونیاک از جمله بازهای ضعیف (Weak Bases) است. به طوری که در محلول آن افزون بر مقدار کمی از یونهای آب پوشیده، شمار بسیاری از مولکولهای آمونیاک نیز یافت میشود (شکل 10).
خود را بیازمایید (صفحهٔ 29 کتاب درسی)
1- شکلهای زیر رسانایی الکتریکی دو محلول بازی را نشان میدهند. با توجه به آن به پرسشها پاسخ دهید.
آ) کدام محلول نشان دهنده باز ضعیفتری است؟ چرا؟
محلول (2) زیرا شدت روشنایی کمتر لامپ نشان از وجود یونهای کمتری در این محلول است. این رفتار ضعیفتر بودن این باز تایید میکند.
ب) پیش بینی کنید کدام محلول میتواند به عنوان لوله بازکن استفاده شود؟ چرا؟
محلول (1)، محلول باز قوی است که میتواند در واکنشی گرماده با مواد موجود در لوله سریعتر واکنش دهد.
2- اگر در 100 میلیلیتر از یک محلول، 0/02 مول از پتاسیم هیدروکسید وجود داشته باشد:
آ) غلظت یون هیدروکسید را در این محلول حساب کنید.
$KOH(aq)$ محلول یک باز قوی را نشان میدهد که در آن:
$[KOH]=[{{K}^{+}}]=[O{{H}^{-}}]=\frac{0/02mol}{0/1L}=0/2mol.{{L}^{-1}}$
ب) حساب کنید pH سنج دیجیتال چه عددی را برای این محلول نشان میدهد؟
$[{{H}^{+}}]=\frac{1\times {{10}^{-14}}}{[O{{H}^{-}}]}=\frac{1\times {{10}^{-14}}}{[2\times {{10}^{-1}}]}=5\times {{10}^{-14}}$
$pH=-\log [{{H}^{+}}]=-\log (5\times {{10}^{-14}})=3/13$