حل درس قوة الأحماض والقواعد أحياء ثاني عشر متقدم

حل درس قوة الأحماض والقواعد أحياء ثاني عشر متقدم 

قوة الأحماض والقواعد

Strengths of Acids and Bases

الفكرة الرئيسة تتأين الأحماض والقواعد القوية في المحاليل تأينا تاما، بينما تتأين الأحماض والقواعد الضعيفة في المحاليل تأينا جزئيا. 

الربط مع الحياة تعتمد التمريرة الناجحة في لعبة كرة القدم على كل من المرسل والمستقبل، فيعرف مثلا مدى استعداد المرسل لتمرير الكرة، ومدى استعداد المستقبل لاستقبال الكرة. وكذلك الحال في تفاعلات الأحماض والقواعد؛ حيث يعتمد سير التفاعل على مدى استعداد الحمض لمنح أيون الهيدروجين، ومدى استعداد القاعدة لاستقباله. 

قوة الأحماض Strengths of Acids من خواص المحاليل الحمضية والقاعدية أنها توصل الكهرباء. ما المعلومات التي تستطيع معرفتها عن أيونات الهيدروجين و أيونات الهيدروكسيد في هذه المحاليل المائية من خلال توصيلها للكهرباء؟ افترض أنك تفحص قدرة التوصيل الكهربائي لمحلول مائي تركيزه M 0 . 10 من حمض الهيدروكلوريك، وآخر مماثل من حمض الإيثانويك (الخل). يدل توهج المصباح الكهربائي في الشكل 11- 5 على أن المحلول يوصل الكهرباء. ولكن إذا قارنت توهج المصباح المتصل بمحلول HCI في الشكل 11- 5 بتوهج المصباح المتصل بمحلول CHCOOH في الشكل 12- 5 فلا بد أن تلاحظ فرقا؛ فتوصيل محلول HCl للكهرباء أفضل من توصيل محلول CH3COOH. فلم هذا الفرق مع أن تركيز الحمضين متساويان ؟ 

الأحماض القوية يعتمد توصيل التيار الكهربائي على عدد الأيونات في المحلول. وقد تأینت جزيئات HCl الموجودة في المحلول جميعها كلها مكونة أيونات هیدرونیوم وأيونات كلوريد.

شريحة التركيز 

قبل بدء الدرس، اعرض على الطلاب شريحة التركيز رقم (1- 6) الواردة في مصادر التعلم للفصول (5 -1)، ويمكنك عرضها ملونة من خلال الرجوع إلى الموقع الإلكتروني

الفكرة الرئيسة 

الأحماض القوة والضعيفة اكتب على السبورة صيغتي حمضي الهيدروبروميك HBr، والكربونيك ,HCO، واسأل الطلاب : هل يمكنهم معرفة قوتي الحمضين من صيغتيها ؟ من المحتمل أن يقول الطلاب إنهم لا يستطيعون، ولكن قد يفترض بعضهم أن ,HCO هو الأقوى؛ لأنه يحتوي على ذرتي هيدروجين قابلتين للتأين في كل جزيء، ولكن هذا الافتراض غير صحيح. بعدئذ، اكتب معادلتي التأين للحمضين في الماء مع سهمي الاتزان لحمض الكربونيك (السهم الأطول إلى اليسار). 
وأشر إلى أن تأین HBr في المحاليل المائية المخففة هو %100 وأنه نتيجة لذلك، يكتب سهم واحد في المعادلة، واشرح من ناحية ثانية أن تأین حمض الكربونيك أقل بكثير من أن يكون کاملا، وأن ثابث الاتزان التفاعل التأين K عند 298 هو فقط

2. التدريس
الخلفية النظرية للمحتوى قوة الحمض والترابط اشرح أن قوة الحمض لها علاقة بقوة وقطبية رابطة H - X ، حيث تمثل X عنصرا لا فلزيا، أو في بعض الأحيان، أيونا متعدد الذرات سالب الشحنة. وأشر إلى أن قوة الرابطة تعتمد بصورة أساسية على نسبة كهروسالبية H و X ، أو بالنسبة للأيون متعدد الذرات سالب الشحنة، کهر وسالبية Hو X و العناصر الأخرى المرتبطة ب X، وبصورة عامة، كلها ضعفت رابطة H - X ازدادت قوة الحمض
 

طرائق تدريس متنوعة

ضعاف البصر اطلب إلى الطلاب، والأهل، أو موظفي المدرسة أن يحضروا "مائدة أحماض وقواعد"، تشتمل على أطعمة تحتوي على أحماض وقواعد، على أن تجهز هذه " المائدة" في مقصف المدرسة، أو في غرفة التدبير المنزلي، ودع طلاب المدرسة يتذوقوا هذه الأطعمة، ويعدوا تقريرا حول مذاقاتها المميزة.

طرائق تدريس متنوعة

فوق المستوى اطلب إلى الطلاب إعداد بحث لتفسير الاختلاف في قوة الأحماض الأكسجينية للكلور HOCI، HClO ، و HClO. حمض الهيبوكلوروز (HCIO) هو الأضعف؛ لأن الكلور يجذب القليل من الكثافة الإلكترونية والقوة من رابطة 0- H. حمض البيركلوريك، والذي يمكن أن يكتب ,HOCIO هو الأقوى؛ لأن ذرات الأكسجين الثلاث المرتبطة بذرة الكلور تجذب الكثير من الكثافة الإلكترونية والقوة من رابطة CI-O-H

ماذا قرأت ؟ القاعدة المرافقة للحمض القوي تكون ضعيفة جدا، ولذلك قدرتها على جذب أيون هيدروجين تكون ضعيفة أيضا. في حين تكون القاعدة المرافقة للحمض الضعيف أقوى، وتنافس بنجاح في سبيل الحصول على الهيدروجين.

عرض سريع 

كواشف أضف بضع قطرات من محلول کاشف الميثيل البرتقالي إلى mL 50 من حمض الخليك بتركيز 0.1M في دورق سعة mL 100. يصبح المحلول أحمر. ثم أضف بعدئذ g 0 . 2 تقريبا من خلات الصوديوم الصلبة إلى المحلول، وحرکه. يتحول لون المحلول إلى اللون الأصفر. وضح أن لون کاشف برتقالي الميثيل يتغير من الأحمر إلى الأصفر، عندما يصبح المحلول أقل حمضية، واطلب إلى الطلاب كتابة معادلة الاتزان لتأين حمض الخليك؛ لتفسير لماذا يتحول لون المحلول إلى اللون الأصفر.

(CH3COOH(aq) - H+ (aq) + CH3COO (aq)

يتحول المحلول إلى الأصفر؛ لأن إضافة خلات الصوديوم تزيد من تركيز أيونات الأسيتات [ CH, CO0 ]، وحسب مبدأ لوتشاتلیه تؤدي زيادة تركيز أيون الأسيتات إلى دفع الاتزان إلى اليسار، ويعني الاتجاه إلى اليسار استهلاك أيونات الهيدروجين، مما يجعل المحلول أقل حمضية

دفتر الكيمياء

الأحماض والأغذية اطلب إلى الطلاب أن يقوموا قوة الأحماض في الأغذية، ويفسروا عدم استعمال أحماض كحمض الهيدروكلوريك، وحمض الكبريتيك في حفظ الأغذية أو زيادة طعمها اللاذع، واطلب إليهم أن يسجلوا نتائجهم في دفاتر الكيمياء. 

تجربة

الهدف ملاحظة الطلاب لتوصيل محلول حمض الخليك الكهربائي بتراكيز مختلفة، واستنتاج الأعداد النسبية للأيونات في المحاليل. 

المهارات العملية الملاحظة والاستنتاج، وتعرف السبب والنتيجة، وكتابة الفرضيات 

احتياطات السلامة تأكد من تعبئة الطلاب البطاقة السلامة في المختبر قبل بدء العمل. حمض الخليك مادة حارقة للجلد والملابس

 التخلص من النفايات خفف محاليل الأحماض جيعها عشرين مرة، واطرحها في مجاري الصرف الصحي 

استراتيجيات التدريس . 

استخدم نتائج الاستقصاء بداية لمناقشة الإسعاف الأولي المناسب في حالة تناثر الحمض في العيون أو على الجلد. 

النتائج المتوقعة حمض الخليك لا يوصل الكهرباء؛ لذا لا يضيء أي من الضوءين الأحمر أو الأخضر، ولكن سيضيء الضوء الأحمر على جهاز الفحص بتوهج شديد في حالة المحاليل المخففة جميعها، أما بالنسبة لمحلول حمض الخليك بتركيز 6.0M فسيضيء الضوء الأخضر بصورة خافتة؛ و بتركيز 1.0M سيكون الضوء الأخضر ساطعا؛ والحمض نفسه بتركيز 0.1M سيكون الضوء الأخضر أقل توهجا منه بالنسبة للحمض الذي تركيزه 6.0M. 

القليل جدا من حمض الخليك يتأین 

2. نعم. بالمقارنة بين محلولي M 6 . 0 و 1.0M، يحتوي المحلول 1.0M نسبة تأين أعلى؛ ونسبة الأيونات العالية تزيد التوصيل، ولكن التخفيف المتواصل يقلل التركيز الكلي للأيونات لدرجة أن توصيل محلول 0.1M تقل.

3. كلما ازداد تخفيف الحمض الضعيف تحسن توصيله للكهرباء ؟ لأن تأينه يزداد. يؤدي الماء إلى زيادة نسبة التأين، غير أنه في آخر الأمر يصبح الحمض مخفقا لدرجة أن التوصيل يقل؛ لأن كميةحمض الخليك الموجودة تصبح قليلة نسبيا. 

4. يمكن أن تزيد إضافة كمية صغيرة من الماء قوة الحمض الظاهرية؛ فتتلف الأنسجة، لذا يجب إضافة كمية كبيرة من الماء عند انسكاب الأحماض؛ لتخفيف الحمض بسرعة، وغسله والتخلص منه.

التقويم

المعرفة اطلب إلى الطلاب أن يتوقعوا توصيل الكهرباء لمحاليل الحمض القوي HCl عند تركيز M 1 . 0