حاسبة الرقم الهيدروجيني للمحلول المنظم بعد إضافة حمض أو قاعدة قوية

أدخل الحساب

قيمة pKa للمحلول المنظم

مولات القاعدة المرافقة (⁻A)

مولات الحمض الضعيف (HA)

الإضافة Add strong acid (H⁺) Add strong base (OH⁻)

مولات الحمض/القاعدة القوية المضافة

نتائج

الرقم الهيدروجيني للمحلول المنظم بعد الإضافة

٤٫٥٦

وحدات الرقم الهيدروجيني

pOH	٩٫٤٤
المولات الجديدة للقاعدة المرافقة (⁻A)	٠٫٠٨
المولات الجديدة للحمض الضعيف (HA)	٠٫١٢

ماذا تفعل هذه الحاسبة

تتنبأ هذه الأداة بكيفية تغيّر الرقم الهيدروجيني (pH) لمحلول منظم عند إضافة حمض قوي أو قاعدة قوية إليه. يقاوم المحلول المنظم التغيّر في الرقم الهيدروجيني لأنه يحتوي على حمض ضعيف (HA) وقاعدته المرافقة (⁻A) بكميتين متقاربتين. وعند إضافة حمض أو قاعدة قوية تتغيّر نسبة هذين النوعين، ويُحسب الرقم الهيدروجيني الجديد عبر معادلة هندرسون-هاسلبالخ. هذه أداة كيميائية عامة تصلح للاستخدام في أي مكان.

طريقة الاستخدام

أدخل قيمة pKa للمحلول المنظم، ومولات القاعدة المرافقة (⁻A) والحمض الضعيف (HA) الموجودة قبل الإضافة، ثم اختر ما إذا كنت تضيف حمضًا قويًا (⁺H) أم قاعدة قوية (⁻OH)، وحدّد عدد المولات المضافة. تطبّق الحاسبة الإزاحة المكافئة (الستوكيومترية) وتعيد لك الرقم الهيدروجيني الجديد وقيمة pOH. وبما أن الحساب يعتمد على نسبة المولات، يمكنك أيضًا إدخال التراكيز أو الميلي مول طالما أن كلا المكوّنين بنفس الوحدة.

شرح المعادلة

يتفاعل الحمض القوي مع القاعدة المرافقة: ⁻A + ⁺H ← HA، فتقلّ القاعدة ويزيد الحمض. أما القاعدة القوية فتتفاعل مع الحمض الضعيف: HA + ⁻OH ← ⁻A + H₂O، فيقلّ الحمض وتزيد القاعدة. عندها يُحسب الرقم الهيدروجيني الجديد كالتالي:

$$\text{pH} = \text{p}K_a + \log_{10}\!\left(\frac{\text{مولات القاعدة الجديدة}}{\text{مولات الحمض الجديدة}}\right)$$

يفترض هذا الحساب أن الكاشف القوي يُستهلك بالكامل وأن أيًّا من مكوّني المحلول المنظم لا ينفد. أما إذا نفد أحد المكوّنين، فهذا يعني تجاوز السعة التنظيمية للمحلول، وعندها لا تعود النتيجة موثوقة.

The buffer resists pH change in the plateau region; pH equals pKa when conjugate base and acid moles are equal.

Adding strong acid converts conjugate base to acid; adding strong base does the reverse, shifting the buffer ratio.

مثال محلول

لدينا محلول منظم قيمة pKa فيه 4.74، يحتوي على 0.10 مول من HA و0.10 مول من ⁻A. نضيف 0.02 مول من حمض قوي. يصبح الحمض 0.12 مول وتصبح القاعدة 0.08 مول. ومنه: $$\text{pH} = 4.74 + \log_{10}\left(\frac{0.08}{0.12}\right) = 4.74 + \log_{10}(0.6667) = 4.74 - 0.176 = 4.564$$

الأسئلة الشائعة

لماذا يتغيّر الرقم الهيدروجيني تغيّرًا طفيفًا فقط؟ لأن لوغاريتم النسبة يتغيّر ببطء، وهذا تحديدًا سبب قدرة المحاليل المنظمة على تثبيت الرقم الهيدروجيني قرب قيمة pKa.

ماذا يحدث إذا أضفت كمية كبيرة جدًا من الحمض القوي؟ إذا ساوت المولات المضافة أحد مكوّني المحلول المنظم أو تجاوزته، يُستهلك ذلك المكوّن، وينهار التنظيم، وتُظهر الحاسبة تنبيهًا، عندها يتصرّف المحلول كحمض قوي أو قاعدة قوية.

هل للحجم تأثير؟ لا، لأن المعادلة تستخدم نسبة المولات، فيُلغى حجم التخفيف المشترك تلقائيًا.