ما الذي تقوم به هذه الحاسبة
تتيح لك حاسبة pH للقواعد الضعيفة تقدير درجة الحموضة pH وقيمة pOH وتركيز أيونات الهيدروكسيد في محلول قاعدي ضعيف، بمجرد معرفة ثابت تأيّن القاعدة (Kb) والتركيز المولي الابتدائي (C). فالقواعد الضعيفة مثل النشادر (الأمونيا) والميثيل أمين والبيريدين لا تتأين في الماء إلا جزئيًا، لذا نحتاج إلى تعبير اتزان بسيط لمعرفة مدى قاعدية المحلول فعليًا.
طريقة الاستخدام
أدخل قيمة Kb الخاصة بالقاعدة (على سبيل المثال \(1.8\times10^{-5}\) للأمونيا) ثم التركيز الابتدائي بوحدة مول لكل لتر. وستعرض لك الحاسبة تركيز الهيدروكسيد \([\text{OH}^-]\) وقيمة pOH ثم درجة الحموضة pH النهائية. وجميع النتائج محسوبة عند درجة حرارة 25 °م، حيث يكون ثابت الماء بحيث \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\).
شرح المعادلة
بالنسبة لقاعدة ضعيفة B تتفاعل وفق \(\text{B} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{BH}^+ + \text{OH}^-\)، يكون ثابت الاتزان \(\text{Kb} = [\text{BH}^+][\text{OH}^-] / [\text{B}]\). وعندما تكون درجة التأين صغيرة، فإن \([\text{BH}^+] \approx [\text{OH}^-] = x\) و \([\text{B}] \approx C\)، ومن ثمّ \(\text{Kb} \approx x^2/C\). وبحل المعادلة لإيجاد \(x\) نحصل على صيغة الجذر التربيعي $$[\text{OH}^-] = \sqrt{\text{Kb}\cdot C}$$ بعد ذلك نحسب \(\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]\) ثم \(\text{pH} = 14 - \text{pOH}\).
مثال محلول
لمحلول أمونيا بتركيز 0.1 مولاري وقيمة \(\text{Kb} = 1.8\times10^{-5}\): $$[\text{OH}^-] = \sqrt{1.8\times10^{-5} \times 0.1} = \sqrt{1.8\times10^{-6}} \approx 1.342\times10^{-3}\ \text{مول/لتر}$$ وعليه \(\text{pOH} = -\log(1.342\times10^{-3}) \approx 2.87\)، إذن \(\text{pH} = 14 - 2.87 \approx 11.13\) — أي محلول قاعدي متوسط القوة.
الأسئلة الشائعة
متى يكون التقريب دقيقًا؟ يكون موثوقًا عندما تكون القاعدة ضعيفة والتركيز ليس منخفضًا للغاية، بحيث تكون قيمة \(x\) أصغر بكثير من \(C\) (عادةً أقل من نحو 5%).
هل يمكنني استخدام Ka بدلًا من Kb؟ نعم، حوّلها عبر العلاقة \(\text{Kb} = \text{Kw} / \text{Ka} = 1.0\times10^{-14} / \text{Ka}\)، ثم أدخل قيمة Kb الناتجة هنا.
لماذا تكون قيمة pH أكبر من 7؟ لأن القواعد تنتج فائضًا من أيونات الهيدروكسيد، ما يخفّض قيمة pOH ويرفع pH فوق القيمة المتعادلة وهي 7.
