خطوات الاستخدام
قم بإدخال قيمة ثابت تفكك الحمض (Ka) بدقة. هذا الثابت يعبر عن قوة الحمض، فكلما زادت قيمته كان الحمض أقوى. تأكد من استخدام الوحدات الصحيحة (مول/لتر).
أدخل التركيز الابتدائي للحمض (c0) بالمول/لتر. هذا هو تركيز الحمض قبل حدوث أي تفكك. يجب أن يكون أكبر من الصفر.
قم ببناء جدول ICE: اكتب التركيزات الابتدائية (Initial)، التغير (Change)، والتوازنية (Equilibrium) للحمض (HA)، أيون الهيدرونيوم (H3O+)، والقاعدة المرافقة (A-). نرمز للتغير بـ x (كمية التفكك).
استخدم قانون الاتزان: Ka = [H3O+][A-]/[HA] = x^2/(c0 - x). حل المعادلة التربيعية الناتجة: x^2 + Ka*x - Ka*c0 = 0. يمكن استخدام التقريب إذا كان c0 >> Ka (أي x صغير بالنسبة لـ c0) بحيث x ≈ √(Ka*c0). وإلا فيجب الحل الدقيق باستخدام القانون العام: x = [-Ka + √(Ka^2 + 4Ka*c0)]/2.
احسب pH من العلاقة: pH = -log10(x). تأكد من صحة الفرضيات: إذا كانت قيمة x أكبر من 5% من c0، فالتقريب غير دقيق ويجب استخدام الحل التربيعي الكامل.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على جدول ICE بخطوات الحل كاملة.
الحل
نقوم ببناء جدول ICE: التركيز الابتدائي لـ HA = 0.1 M، لـ H3O+ و A- = 0. عند الاتزان: [HA] = 0.1 - x، [H3O+] = x، [A-] = x. نكتب قانون الاتزان: Ka = x²/(0.1 - x) = 1.8×10⁻⁵. بما أن 0.1 >> Ka، يمكننا تقريب x² ≈ Ka * 0.1 = 1.8×10⁻⁶، إذن x ≈ √(1.8×10⁻⁶) = 0.00134 M. التحقق: x/c0 = 0.00134/0.1 = 1.34% < 5%، إذن التقريب جيد. pH = -log(0.00134) = 2.87. لو أردنا الحل الدقيق: x = [-1.8×10⁻⁵ + √((1.8×10⁻⁵)² + 4*1.8×10⁻⁵*0.1)]/2 = 0.00133 M، مما يعطي pH = 2.88. الفرق طفيف بسبب التقريب.
الحل
جدول ICE: [HA]₀ = 0.01, عند الاتزان: [HA] = 0.01 - x, [H3O+] = x, [A-] = x. Ka = x²/(0.01 - x) = 1.8×10⁻⁴. هنا c0 ليست كبيرة جداً مقارنة بـ Ka، لذا نستخدم الحل الدقيق. المعادلة: x² + 1.8×10⁻⁴ x - 1.8×10⁻⁶ = 0. الحل: x = [-1.8×10⁻⁴ + √((1.8×10⁻⁴)² + 4*1.8×10⁻⁶)]/2 = 0.00126 M. إذن pH = -log(0.00126) = 2.90. درجة التفكك = x/c0 = 0.00126/0.01 = 0.126 أو 12.6%. لاحظ أن التفكك أكبر من 5%، لذا كان التقريب سيؤدي لخطأ كبير. التقريب يعطي x ≈ √(Ka*c0) = √(1.8×10⁻⁴*0.01) = √(1.8×10⁻⁶) = 0.00134 M، أي خطأ نسبته 6%.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة جدول ICE.
قيم مُدخَلة قياسية
- ثابت الحمض (Ka)
- 300
- C0
- 300
قيم مُدخَلة مرتفعة
- ثابت الحمض (Ka)
- 800
- C0
- 800
قيم مُدخَلة منخفضة
- ثابت الحمض (Ka)
- 50
- C0
- 50