المدير العام
المدير العام
عدد الرسائل : 1715
العمر : 34
العمل/الترفيه : العلم والمعرفة
السٌّمعَة : 4
تاريخ التسجيل : 27/07/2008
بطاقة الشخصية
الربابعة: 50
 | | موضوع: أيون الهيدرونيوم (أيون الهيدروجين الجمعة مارس 20, 2009 2:09 pm | |
|
أيون الهيدرونيوم (أيون الهيدروجين)
Hydronium Ion ( H3O+ ) تمهيد : يعرف الجميع أن الماء مادة غير ايونية (nonelectrolyte) وأن الروابط بين الهيدروجين والأوكسجين فيه من النوع المشترك (التساهمي) ، ومن المعروف أيضاً أن الماء موصل ضعيف للكهرباء ، وهذا التوصيل يدل على وجود أيونات فيه ، تنتج هذه الأيونات عن تفكك عدد ضئيل من جزيئات الماء وأنه يمكن التعبير عن هذا التفكك بمعادلة بسيطة هي :حيث يقصد بالسهم الطويل أن معظم الماء يبقى في الحالة الجزيئية . وفي المعادة السابقة إن الأيون الذي رمزنا لها بالرمز H+(aq) ليس سوى بروتون منفرد ( نواة ذرة هيدروجين ) ، وبسبب حجمه الصغير وكثافة شحنته الموجبة ، فمن الطبيعي أن يبحث عن شحنة أو شحنات سالبة يرتبط بها ، وفي حالة الماء يجد البروتون ضالته في ذرة الأوكسجين حيث يوجد عليها زوجين من الإلكترونات غير الرابطة ، لذلك يمكن أن تكون المعادلة التالية أكثر تعبيراً عن التأين الذاتي للماء النقي : يدعى الأيون (H3O+) باسم أيون الهيدرونيوم وهو ينتج عن ارتباط البروتون بجزئيات الماء . يعتقد علماء الكيمياء أن تمثيل أيون الهيدرونيوم بالصيغة (H3O+ ) هو تمثيل مبسط جداً ، ذلك لأنهم يعلمون علماً أكيداً وثابتاً بأن البروتون يرتبط بأكثر من جزيء ماءواحد ، وواقع الأمر أن أيون الهيدرونيوم أعقد من ذلك بكثير ، ويمكن تمثيل البروتون بالصيغة ((H2O)n+ ) حيث n ترمز لعدد صحيح صغير (ربما لايصل أكثر من عشرة) . وعندما تكون 4 = n تكون صيغة أيون الهيدرونيوم (H9O4+ ) . وهذه إحدى صور أيون الهيدرونويم التي يعتقد العلماء بوجودها وعلى الرغم من كل ما ذكرناه وكل ما يعرفه العلماء عن أيون الهيدرونيوم فإنهم عند كتابة المعادلات وعند التعامل مع أيون الهيدرونيوم يستخدمون H+ أو (H3O+ ) وذلك لغرض التبسيط ، ونذكر هنا بأننا سنستخدم هذه الطريقة البسيطة في التعبير عن أيونات الأنواع الأخرى مثل أيون الصوديوم Na+(aq) . وأيون المغنيسيوم Mg+2(aq) ، وأيون الكلوريد Cl-(aq) وأيون الكبريت S-2(aq) . دون أن نشير بأكثر من الرمز aqueous = aq ( متميه ) للإشارة إلىالعدد الكبير من جزيئات الماء التي ترتبط بالأيون المعني . سنطبق هذه الطريقة على كل الأيونات المتميهة الموجبة أو السالبة ، الكبيرة أو الصغيرة ، والبسيطة أو المعقدة ، أمثلة :[ Fe(CN)6 ]-3aq , [ Ag(NH3)2 ]+aq , Al+3aq , Br-aq , K+aq وغيرها . وخلاصة القول أن الكيميائيين في مؤلفاتهم ونشراتهم يعبرون عن البروتون المتمية بالرمز H+(aq)أو الصيغة (H3O+ ) بشكل متبادل ، ويشيع استخدام الرمز H+(aq) على الرغم من بعده الكبير عن الواقع بسبب بساطته وعدم تعقيده للمعادلات خاصة عند إجراء عمليات الموازنة. كما يعبرون عن أيونات الأنواع الأخرى ( غير الهيدرونيوم ) برموزها أو صيغها مع المختصر aq للدلالة على ارتباط جزيئات الماء بالأيون المعني ، دون الخوض في عدد جزيئات الماء المرتبطة أو بطريقة الارتباط . سلوك الماء تجاه كواشف الحموض والقواعد :الماء النقي مادة متعادلة تجاه كواشف الحموض والقواعد مثل عباد الشمس وغيره ذلك لأن عدد جزيئات (H3O+ ) = (OH- ) في أي عينة من عينات الماء النقي ، ولكن أحدهما يصبح أكثر من الآخر إذا أضفنا للماء كميات قليلة أو كثيرة من الحمض أو القاعدة ، وفيما يلي توضيح لهذا الأمر .أولاً : إضافة حمض HCl إلى الماءحمض HCl هو عبارة عن غاز HCl مذاباً في الماء . HCl + H2O  ( H3O+ )aq + Cl-aq في هذه الحالة يصبح عدد أيونات الهيدرونيوم أكبر من عدد أيونات الهيدروكسيد بكثير ، إذن هو الأيون المسيطر ، لذلك يظهر هو لوحده في المعادلة ، أما أيون الهيدروكسيد الموجود بكميات قليلة فلا يظهر في المعادلة .تظهر سيطرة أيون الهيدرونيوم للعيان من تلون صبغة عباد الشمس باللون الأحمر ( لون صبغة عباد الشمس المتعادلة بنفسجي ). ثانياً : إذابة بضع حبات من NaOH الصلب في الماء .يذوب هيدروكسيد الصوديوم الصلب في الماء حسب المعادلة : ونتيجة لذلك يصبح عدد جزيئات أيون الهيدروكسيد أكبر بكثير من عدد أيونات الهيدرونيوم لذلك لم يظهر هذا الأخير في المعادلة على الرغم من وجوده في المحلول . تظهر سيطرة أيون الهيدروكسيد باختبار بسيط هو أن المحلول يلون عباد الشمس باللون الأزرق . | |
|
