transformation chimique qui s'effectue en deux sens cours PC SM

النسخ

1 التحولات الكيمياي ية التي تحدث في المنحنييين. Transformation chimique s effectuant dans es deu sens I التنفاعلات حمض قاعدة ) تذآير ( 1 المزدوجات قاعدة /حمض تعريف : نسمي حمضا حسب برنشتد آل نوع آيمياي ي قادر على فقدان بروتون H خلال تفاعل آيمياي ي. نسمي قاعدة آل نوع آيمياي ي قادر على اآتساب بروتون H خلال تفاعل آيمياي ي. نعرف مزدوجة قاعدة/حمض ) - H/ أو ( H / بنصف المعادلة حمض قاعدة. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) H H H H أو تمرين تطبيقي : أآتب نصف المعادلة للمزدوجات قاعدة/حمض التالية : H O (aq) /H O( ) HCO aq / CO (aq) H O (aq) H H O HCO aq H CO (aq) H O /HO aq CO H O(aq) /HCO (aq), H O H HO aq CO (aq) H O(aq) H HCO (aq) HCO ملحوظة : يلاحظ أن H O و تارة تتصرف آقاعدة وتارة تتصرف آحمض. لذلك نسميها أمفوليتات. التحول حمض قاعدة. نعرف تفاعل حمض قاعدة آل تحول آيمياي ي يحدث خلاله انتقال برتونات بين النوع الحمضي والنوع القاعدي. تمرين تطبيقي : 1 أآتب معادلة التفاعل حمض قاعدة التي يمكن أن تحدث بين : HCO ( ) NH 4(aq) /NH (aq) aq / CO (aq) NH 4(aq) /NH (aq) H O (aq) /H O( ) أ حمض المزدوجة ب حمض المزدوجة و قاعدة المزدوجة و قاعدة المزدوجة ( ) ( ) H O /HO aq ج حمض المزدوجة (aq) CHCOOH(aq) / CHCOO و قاعدة المزدوجة حدد المزدوجتان المتدخلتان في التفاعل : HCO (aq) HO (aq) CO (aq) H O( ) II تعريف وقياس ph محلول ماي ي. 1 تعريف ph محلول ماي ي. الخاصيات الحمضية أو القاعدية لمحلول ما تتعلق بترآيز الا يونات O H المتواجدة في المحلول mo / H O 1mo / نلاحظ أ ن القيم العددية صعبة الاستعمال لكونها جد صغيرة الترآيز لذ تم إدراج مقدار. ph بالعلاقة HO 5.10 mo/ يعرف ph بالنبة للمحاليل الماي ية ذات التراآيز الضعيفة ph تمثل og HO التالية : العدد الذي يقيس الترآيز المولي لا يونات HO الا وآسيونيوم ونعبر عنه بالوحدة :.mo/ ph og H O H O 10 ph a mahdade Page 1

2 og10 1 og1 0 oga.b oga ogb a og oga ogb b og10 og10 y 10 ogy H O > H O وآذلك الحالة النهاي ية HO تذآير لبعض خاصيات الدالة اللوغريتمية تمرين تطبيقي : نتوفر على أربعة محاليل ماي ية () و () و (C) و (D) ترآيز أيونات الا وآسونيوم في في المحلولين () و () تباعا هو : 5 HO 5,1.10 mo / و HO,0.10 mo /. ph D و 8,9 ph C,8 : تباعا هو (D) و (C) المحلولين ph 1 أحسب ph المحلولين () و (). نستعمل الا لة الحاسبة,7 ph و 4, ph في المحلولين (C) و (D). HO 9 HO 1,.10 mo / D و HO عند تزايد ph HO أحسب قيمة ترآيز الا يونات نستعمل الا لة الحاسبة ) ( 10 HO 1, 6.10 mo / C آيف يتغير ترآيز أيونات عند تزايد قيمة الpH يتناقص ترآيز الا يونات والعكس صحيح. بحيث أن HO البرهان : ليكن و محلولان ماي يان ترآيزهما لدينا من المتساوية السابقة : و HO og H O > og H O og HO < ogh O ph < ph قياس ph محلول ماي ي. يمكن قياس ph محلول ماي ي من تحديد ترآيز أيونات الا وآسونيوم لتفاعل آيمياي ي. عمليا نستعمل طريقتان لقياس ph محلول ماي ي : أ استعمال الكواشف الملونة الكواشف الملونة مواد عضوية عند استعمالها وسط يتغير فيه ترآيز أيونات الا وآسونيوم أي ph الوسط يتغير لونها بوضوح. تجربة : نا خذ ثلاثة محاليل ذات ph مختلف ph<6,0) ( ph>7,6 6,0<pH<7,6 نلاحظ بالتتابع أن الكاشف الملون أزرق البروموتيمول T يا خذ الا لوان التالية : أصفر أخضر أزرق. يسمى المجال [7,6; 6,0 [ منطقة انعطاف الكاشف الملون أزرق البروموتيمول. ويسمى اللون الذي يا خذه المحلول في هذا المجال باللوينة الحساسة ) اللون الا خضر (. يمكن آذلك أن نستعمل ورق ph للقياس ph وهو ورق مشبع بالكواشف الملونة حيث نغمره في المحلول المراد قياسه ونقارن اللون الذي يظهر بسلم اللوينة المرافق لورق. ph يمكن ورق ph من تحديد قيمة ph بفارق وحدة. ب استعمال ph متر. مبدأ ال ph متر : يتكون ال ph متر من مجس يكون في غالب الا حيان عبارة عن إلكترود مرآبة من إلكترودين إلكترود مرجعية ذات جهد ثابت وإلكترود للقياس. a mahdade Page

3 يمكن فرق الجهد الكهرباي ي Ua-b.pH المقاس بين هذين اإلكترودين من قياس ph محلول ماي ي شريطة أن يعير الجهاز مسبقا ليا خذ الpH متر بعين الاعتبار قيمتي الوسيطين a و. b والتي تتعلق بدرجة الحرارة وبطبيعة الا لكترودين. تقدر دقة القياس بواسطة ال ph متر تقريبا ب 0,1 وحدة وتكون هذه الدقة من رتبة 0,05 بالنسبة للا جهزة الا آثر دقة. آيفية استعمال ph متر : يجب قبل إنجاز أي قياس غسل الا لكترود المرآبة بالماء المقطر ومسحها بورق نشاف. يجب تعيير جهاز ال ph متر بواسطة محلولين عياريين لهما ph معروف. * الضبط الا ول يجب أن يكون بواسطة محلول عيار ذي ph7 * الضبط الثاني يجب أن يكون ب ph4 إذا آان المحلول المدروس حمضيا أو ب ph9 إذا آان المحلول المدروس قاعديا. بعد الانتهاء من القياسات يجب غسل الا لكترود بالماء المقطر ووضعها في غمدها الوقاي ي. ج دقة قياس ال. ph تمرين : لنعتبر محلولا ماي يا حيث يعطي قياس ph المحلول القيمة,0 حسب هذه اإشارة تكون دقة قياس ال ph من رتبة 0,05 يعني أن, 5 ph,15 HO ,5 ph,15 10 H O 10,5,15 1 ما هو تا طير ترآيز ألا يونات 4 4 5, 6.10 mo / HO 7, mo / حساب الارتياب المطلق : : 4 4 7, mo / 5, 6.10 mo / 4 HO 0, 7.10 mo / 4 HO 6, ± 0, 7.10 mo / ما هي دقة تحديد ترآيز الا يونات HO حساب دقة القياس أو الارتياب النسبي : H 5 O H 6,.10 O 0,11 III التحولات الكلية وغير الكلية. 1 إبراز تحول غير آلي. النشاط التجريبي 1 نصب في حوجلة معيرة سعتها V 0 500,0m مملوءة بالماء المقطر حجما V1,00m من حمض الا يثانويك CH COOH الموجود في قنينة لصيقتها تحمل المعلومات الموجودة على الوثيقة جانبه. بعد تجانس المحلول المحصل عليه نقيس ph المحلول المحصل عليه بواسطة جهاز ph متر نحصل على النتيجة التالية : ph,10. 1 اآتب معادلة التفاعل حمض قاعدة الذي يحدث بين حمض الا يثانويك والماء. a mahdade Page

4 . H O (aq) /H O( ) خلال هذا التفاعل يحدث انتقال البروتونات من حمض المزدوجة إلى قاعدة المزدوجة CHCOOH(aq) / CHCOO (aq) معادلة التفاعل آالتالي : CH COOH(aq) H O( ) CH COO (aq) H O (aq) أحسب آمية المادة البدي ية لحمض الا يثانويك المستعمل. لدينا آمية المادة البدي ية لحمض الا يثانويك هي : mi ni بحيث أن M ρacide d ρ acide d. ρeau ρ eau m ρ acide m i ρ acide.v d. ρeau.v V d. ρeau.v ni M 1, ni 1, mo 60 أنشي الجدول الوصفي لتطور المجموعة الكيمياي ية. انطلاقا من قيمة ph حدد التقدم النهاي ي للتفاعل. المتفاعل المحد هو حمض اإيثانويك لا ن الماء داي ما يوجد بوفرة. التقدم الا قصى : n 0 1, , mo / i ma ma ma استقرار ph الخليط التفاعلي على القيمة ة 1 يدل على أن المجموعة توجد في حالتها النهاي ية أي أن في هذه الحالة هو : HO ترآيز الا يونات ph,1 4 HO 10 HO 10 7,9.10 mo / فا ن التقدم النهاي ي للتفاعل هو : HO حسب جدول التقدم أن : ( ) n H O H O V f f f 4 f 1, , 0.10 mo a mahdade Page 4

5 قارن التقدم النهاي ي والتقدم الا قصى. ماذا تستنتج < التقدم النهاي ي أصغر من التقدم الا قصى f ma وتكون آمية حمض الا يثانويك في الحالة النهاي ية هي : n f(chcooh) ni f n f(chcooh) 1, mo ma نستنتج أن المتفاعل المحد لم يختف آليا وبالتالي فالتحول المدروس ليس آليا فكل المتفاعلات والنواتج تتواجد معا في الحالة النهاي ية. نسبة التقدم النهاي ي. لمقارنة التقدم النهاي ي لتفاعل مع تقدمه الا قصى نعرف مقدار يسمى نسبة التقدم النهاي ي للتفاعل f ونرمز له بالحرف τ حيث τ. وهو مقدار بدون وحدة. 1 < τ < 0 ويمكن أ نعبر عنه بنسبة ماي وية. ملحوظة : في حالة 1 τ أي أن يعني أن التفاعل آلي. f ma 4 أحسب نسبة التقدم النهاي ي في النشاط السابق. لدينا حسب العلاقة : 4,0.10 0, f τ,.10,% ma وهذا يدل على أن. من بين 100 جزيي ة لحمض اإيثانويك هي التي تفاعلت مع الماء. أي أن التفاعل محدود ) غير آلي ( منحيا تطور تحول آيمياي ي. المناولة في النشاط التجريبي 1 نضيف حوالي 0,50g من بلورات الا يثانوات الصوديوم CH COONa فنلاحظ أن ph يا خذ قيمة. 5,10 1 آيف تطورت قيمة ph ph > ph H O < H O 1 1 في أي منحى تطورت المجموعة الكيمياي ية مما يدل على أن المجموعة تطورت في منحى تناقص الا يونات لمعادلة التفاعل. قارن منحيي التطور في الحالتين. تطورت المجموعة في منحى اختفاء الا يونات المجموعة تطورت في المنحى غير المباشر لمعادلة التفاعل. HO أي في المنحى غير المباشر HO لا ن الحجم بقي ثابتا تقريبا وبالتالي فا ن نستنتج أن التفاعل الحاصل يحدث في منحيين نقول أن هذا التفاعل محدود وننمذجه بالمعادلة الكيمياي ية التالية مع استعمال الا شارة التالية : ونعمم هذه النتيجة بالنسبة لجميع تفاعلات حمض قاعدة على الشكل التالي : يحدث خلال تفاعل آيمياي ي غير آلي تفاعل في المنحيين. ) المباشر وغير المباشر لمعادلة التفاعل ( IV حالة توازن مجموعة آيمياي ية. تعريف حالة توازن مجموعة آيمياي ية مثال : a mahdade Page 5

6 نحضر محلولا (S) لحمض الميثانويك HCOOH با ذابة ni 5, mo الماء الخالص للحصول على 1 من محلول (S). تكون المجموعة المحصلة مقر تحول آيمياي ي ننمذجه بتفاعل معادلته : HCOOH(aq) H O( ) HCO (aq) H O (aq) يبين قياس ph المحلول (S) أن التقدم النهاي ي للتفاعل هو : ما ترآيب المجموعة في الحالة النهاي ية ننشي جدول التقدم لتطور المجموعة الكيمياي ية : 0, mo من حمض الميثانويك في f في الحالة النهاي ية وحسب جدول التقدم لدينا : n f(hcoo ) n f(ho ) f 0,86.10 mo وبالنسبة لحمض الميثانويك لدينا : n f(hcooh) ni f 5, , ,14.10 mo v 1 يلاحظ أن المجموعة في الحالة النهاي ية تتكون من المتفاعلات والنواتج التي تبقى آمية مادتها ثلبتة خلال الزمن أي أن المجموعة الكيمياي ية في حالة توازن آيمياي ي. نعمم هذه النتيجة : يمكن خلال التحول الكيمياي ي لبعض المجموعات أن نحصل على حالة تتواجد فيها المتفاعلات والنواتج معا بنسب ثابتة. تسمى هذه الحالة النهاي ية حالة التوازن الديناميكي. V التفسير الميكروسكوبي لحالة التوازن الديناميكي. تكون مجموعة آيمياي ية في حالة توازن آيمياي ي إذا بقيت درجة الحرارة والضغط وتراآيز المتفاعلات والنواتج ثابتة خلال الزمن. آيف نفسر ميكروسكوبيا هذا اللاتطور وما مدلول التوازن الكيمياي ي من وجهة النظر الميكروسكوبية نعتبر المجموعة الكيمياي ية التالية : D C ماذا نعني بحدوث تفاعل بين و يعني أن تصادمهما يو دي إلى تكون نوعان آيمياي يان DوC وذلك نتيجة التصادمات الفعالة والتي تو دي إلى تكسير الروابط فحين هناك تصادمات غير فعالة لا تغير الروابط. فكلما آان تراآيز الا نواع الكيمياي ية آبيرة آان احتمال الالتقاء والتصادمات الفعالة آبيرا وبالتالي تكون سرعة التفاعل أآبر. إذا آانت المجموعة في الحالة البدي ية تضم النوعين و فا ن التفاعل يحدث بدي يا في المنحى المباشر (1) بسرعة. D C a mahdade Page 6

7 ينتج عن تزايد تقدم هذا التفاعل خلال الزمن : تناقص آميتي النوعين و وبالتالي تناقص عدد التصادمات الفعالة بينهما مما يو دي إلى تناقص السرعة. v 1 تزايد آميتي النوعين C و D وبالتالي تزايد عدد التصادمات الفعالة بينهما مما يو دي إلى تزايد السرعة v في المنحى غير المباشر C D عند تساوي السرعتين v 1 و v فا ن آمية مادة المتفاعل التي يستهلكها التفاعل المباشر تساوي آميته المتكونة خلال التفاعل في المنحى غير المباشر. أي أن التراآيز المولية للمجموعة تبقى ثابتة خلال الزمن. لكن على مستوى السلم الماآروسكوبي يظهر وآا ن المجموعة لا تتطور لا ن درجة الحرارة والضغط و ph لاتتغير. a mahdade Page 7