אילנה זהר

מה”ד ירושלים

לתלמיד

בסיס • חומצה מעבר - תגובת יש בה תגובה.H+של לשני אחד מחומר

הקושר - בסיס• . H+חומר בתגובה עם) שלילי מטען או קוטב עליו אטום מכיל

n.b) לאבד - חומצה• המסוגל בתגובה. H+חומר

.) מכיל) בסיס בנוכחות חיובי Hרק קוטב עם . יחסית חזק

H2O:(l) + H:Cl(l) --------> H3O+(aq) + :Cl -

(aq)

H

OH H Cl

בסיס חומצה

וגם כממיס.כבסיסהמים מתפקדים

Cl-

HO

H

H+- +

חומצה, יון

הידרוניום

בסיס

HHNN HH

HH

H2O(l) + :NH3 (g) --------> OH -(aq) + NH4

+(aq)

HO H

HO

HHNN HH

HH

H

חומצהבסיס

כחומצההמים מגיבים וכממיס.

+ - - +

בסיס, יון הידרוק

סי

חומצה

:NH3(g) + HCl(g) --------> NH4Cl(s)

HHNNHH

HH

H Cl

בסיס חומצה

מבנה ענק יוני מוצק

+-

B: + H-X --------> B-H+ + X: -

בסיס חומצה

+-

חומצה

בסיס צמוד

המכיל - חומצה. 1 קוטב Hחומר שעליו . שיכיל חומר כל לא חזק יתנהג Hחיובי

כחומצה. בעל - בסיס אטום המכיל חומר

קוטב- - עליו גבוהה שליליות אלקטרו. - , קושר לא אלקטרונים וזוג חזק שלילי

2. , הבסיס בסיס חומצה תגובת במהלך - ו השלילי הקוטב לקוטב n.bבעל נמשך

ממנה ומושך בחומצה המימן שעל החיובי. חיובי מימן יון

יחסי .4 באופן מוגדרים והחומצה הבסיס . נתונה לתגובה בהתאם לשני אחד

לפעמים כחומצה לפעמים מתנהגים המים. אחרים, ובסיסים חומצות גם כך כבסיס

משאיר את +H. המימן היוצא כ- 3אלקטרוני הקשר ומתחבר בקשר קוולנטי לזוג האלקטרונים הלא-קושר של הבסיס.

בסיס חומצה תגובות מתרחשות כאשר , או כבסיס או יתנהגו המים מים עם

כחומצה. ולכן ביותר נפוץ ממיס משמשים המים

או כבסיס רבים חומרים להגדיר נהוג. למים יחסית כחומצה

חומצית יוני - תמיסה המכילה מימית תמיסה. H3O+הידרוניום:

. כבסיס מתנהגים המים כאשר מתקבלת היא .) , למים) למים יחסית חומצה הכניסו

H:A + H2O:(l) ----> A:-(aq)+ H3O+

(aq)

בסיסית יוני - תמיסה המכילה מימית תמיסה.OH-הידרוקסי:

. כחומצה התנהגו המים כאשר מתקבלת היא) , למים) למים יחסית בסיס הכניסו

B:- + H2O(l) ----> HB(aq)+ OH-

(aq)

ובסיסים לחומצות . אינדיקטור , חומר - מזהה בוחן

יוני בנוכחות גז משחרר או צבעו את המשנה

. הידרוקסי יוני או הידרוניום

, , , סגול - כרוב פתלאין פנול לקמוס נייר דוגמאות

. גיר, מגנזיום

ובסיסיות - חומציות למדידת הידרוניום ריכוזסקלה יוני

. הידרוקסי ויוני

. בלבד מימיות לתמיסות מוגדרת הסקלה

- בין הסקלה מספרי - 0תחום שריכוזן 14ל לתמיסות

על עולה .1אינו מולר

- ל ) מתחת יותר רחב תחומה יותר גבוהים 0בריכוזים

- ל (.14ומעל

. בלבד כסרגל בסקלה להשתמש לדעת יש

0 7 14

תמיסה חומצית

תמיסה נייטרלית

תמיסה בסיסית

בסיסיות עולה

יוני הידרוקסי עולהריכוז

עד בריכוז מימיות לתמיסות מולר 1מתייחסת

חומציות עולה

יוני הידרוניום עולהריכוז

H3O+ H3O+ H3O+

OH-OH-

OH-

ללא • משמאל חומצי מימן לרשום מחויב לא אבל נהוג. המולקולרי למבנה קשר

• 1. HX - הלוגן -X HF , HCl , HBr , HI

• 2. HXOY - Cl ,N כמו מתכת Y- מספר, X - אל HNO3 , HClO4 , HBrO3

• 3. H2X, H2XOy - , פרוטיות תלת פרוטיות דו חומצות H2S, H2SO4 , H2SO3 , H2CO3 , H3PO4

• HBr(l) + H2O(l) ----> Br -(aq)+ H3O+

(aq)

• HNO3(aq)+ H2O(l) ----> NO3-(aq)+ H3O+

(aq)

• H2SO4(l) + 2H2O(l) ----> SO42-

(aq)+ 2H3O+(aq)

במים - כבסיס חומצות המים

חומצות דו ותלת פרוטיות מגיבות עם המים בשלבים, קודם המימן הראשון בכל המולקולות

אחכ’ השני וכו’

חומצה דו-פרוטית

מוליכות חשמלית של תמיסות חומצה ובסיס

חומצות ובסיסים משחררים יונים במים ולכן •תמיסותיהם המימיות מוליכות חשמל.

המוליכות חשמלית תגדל ככל שריכוז היונים •בתמיסה יגדל.

המוליכות החשמלית תגדל ככל שריכוז החומצות •והבסיסים גבוה יותר.

חומצות נוספות

• RCOOH - חומצות אורגניות

HCOOH , CH3COOH :דוגמאות

CH3COOH(l) + H2O:(l) ----> CH3COO-(l) + H3O+

(aq)

המימן החומצי רשום מימין.•

C=Oהנוסחה של הקבוצה הפונקציונלית: •OH

-+

חומצה בסיס

CO2(g)+ H2O(l) ----> H2CO3(aq)

H2CO3(aq)+ 2H2O: ---> CO32-

(aq) + 2H3O+(aq)

יש לדעת לנסח רק את התגובות של התחמוצות:

CO2 , SO2 , SO3

CO2 , SO2 , SO3 , Cl2O תחמוצות של אל-מתכות:

קודם מתרחש סיפוח מולקולת מים, אחכ’ שחרור יון

הידרוניום:

חומצה בסיס

סיפוח:

NH3אמוניה. - 1•

- RNH2אמינים. - 2• חנקן) מכילים אורגנים בסיסים

זוג (n.bעם•3: כדוגמת. שליליים יונים

O2- , H- , CO32- ,HCO3

- , -OH בשלב) אשר יוניות בתרכובות יופיעו אלו יונים

עימם יגיבו השני ובשלב במים יתמוססו הראשוןקשירת (+Hתוך

בסיס במים, המים מתנהגים כחומצה:

( במים:n.b )עליו תרכובת עם חנקן

CH3NH2 + H2O(l)----> CH3NH3+

(aq)+ OH-(aq)

..

מתחמוצות מתכתיות:יון חמצן במים

O2-(aq)+ H2O(l) ----> 2OH-

(aq)

..

מתרכובת מתכת ומימן:יון מימן במים

H-(aq) + H2O(l) ---> H2(g) + OH-

(aq)

..

רשימה של מספר בסיסים חזקים במיוחד:

O2- , OH- , H- , N3- , NH2-

:יון פחמתי במים

CO32-

(aq) + H2O(l) ----> HCO3-(aq)+ OH-

(aq)

.Na2CO3מקורם במלחים בסיסיים כמו

רוב המולקולות המים מוותרות רק על מימן אחד.

נסח את התגובות במים של המוצקים הבאים:

KH , K2O , (נייטרלי במים) K2SO4 , K2CO3 (בסיסי במים)

כל החומרים הנ”ל הם חומרים יונים קלי תמס לכן בשלב הראשון יש לנסח את תגובת ההמסה במים

ובשלב השני את תגובת האניון עם המים במידה ויש תגובה כזו.

KH(s) ----> K+(aq) + H-

(aq)

H-(aq) + H2O(l) ---> H2(g) + OH-

(aq)

K2O(s) ----> 2K+(aq)+ O2-

(aq)

O2-(aq) + H2O(l) ----> 2OH-

(aq)

K2SO4(s) ----> 2K+(aq)+ SO4

2-(aq)

K2CO3(s) ----> 2K+(aq)+ CO3

2-(aq)

CO32-

(aq) + H2O ----> HCO32-

(aq) + OH-(aq)

נתון שהמלח נייטרלי במים ולכן:

נתון שהמלח בסיסי במים ולכן:

OH-

(aq)+ H3O+(aq) -----> 2H2O(l)

בכל ערבוב של תמיסה חומצית עם תמיסה בסיסית יגיבו יוני ההידרוניום עם יוני ההידרוקסי בתגובת

סתירה ויתקבלו מים.

ניתן מלח קל תמסאם היונים הנלווים יוצרים לרשום ניסוח נטו. כמו במקרה בו מערבבים תמיסה

של מימן כלורי עם נתרן הידרוקסיד.

H3O+)aq( + Cl-

)aq(+ Na+)aq(+ OH-

)aq(----> 2H2O)l(+ Na+)aq(+Cl-

)aq(

יש מלח קשה תמסאם היונים הנלווים יוצרים לנסח תגובת סתירה כוללת, כמו בדוגמא בה

מערבבים תמיסת בריום הידרוקסיד עם תמיסת חומצה גופרתית:

Ba2+(aq) +2OH-

(aq)+ 2H3O+(aq) + SO4

2-(aq) ---->

4H2O(l) + BaSO4(s)

מולר 0.1בריכוז H2SO4 מ”ל תמיסה מימית של 100ערבבו מולר.0.1בריכוז NaOH מימית של מ”ל תמיסה100עם

בתום התהליך?של התמיסה pHמה יהיה ה-

H3O+(aq) + OH-

(aq)---> 2H2O(l)

מול0.01 מול0.02

יש עודף של יוני הידרוניום לכן בתום התגובה יהיה pHה-

חומצי.

NaOH ---> Na+ + OH-

H2SO4 +2H2O ---> SO42- + 2H3O+

מול0.01 מול0.01

מול0.01 מול0.02

בשתי התמיסות ריכוז מול.0.01תרכובת שווה -

100 מולר עם 0.1בריכוז H2SO4 מ”ל תמיסת 200ערבבו מולר. 0.1בריכוז Ba(OH)2מ”ל תמיסת

א. חשבו את מסת המשקע שהתקבל.

ב. האם בתום התהליך התמיסה תהיה חומצית/ בסיסית/ נייטרלית. נמקו.

Ba2+(aq)+2OH-

(aq)+2H3O+(aq)+SO4

2-(aq) ---->4H2O(l) + BaSO4(s)

מול0.01 מול0.02

מול0.04 מול0.02 מול0.02 מול0.01

מול0.01

מסה מולרית.X 0.01א. מסת המשקע בגרמים:

ב. יש כמות גדולה יותר של יוני הידרוניום מיוני הידרוקסי לכן התמיסה תהיה חומצית בתום התהליך.

בנוכחות בסיס עם חומצה של טיטרציהאינדיקטור.

בירטה

בריכוז לתוך ארלנמאייר מכנסים נפח מדוד של חומצה ידועה . מוסיפים לחומצה כמה טיפות אינדיקטור. לתוך לא ידוע

. מוסיפים בהדרגה את בריכוז ידועבירטה מוסיפים בסיס ידוע הבסיס לחומצה. עם שינוי צבע האינדיקטור מפסיקים את

ההוספה. מנפח הבסיס הנדרש לתגובה מלאה ומריכוזו ניתן לחשב את ריכוז החומצה.

End point - שינוי צבע חומצה בריכוז נעלם

http://library.advanced.org/3310/lographics/experiments/index.htmlקשור לאתר הניסוי

12

כפתור קישור לאתר סימולציה של טיטרציה

לחץ כאן כדי להתחבר לאתר

http://chemistry.fullerton.edu/~chemdev/director/

כדי לראות את shokewaveדרושה תוכנת . הנ”להסימולציה. ניתן להורידה באתר

חישוב לדוגמא

בריכוז לא HCl מ”ל 20לשם סתירה מלאה של • מולר. 0.1 בריכוז NaOH מ”ל 40ידוע נדרשו

?HClמהו ריכוז תמיסת ה-

פתרון:• 1:1החומרים מגיבים ביחס

מול0.004 שנדרשו לסתירה - NaOHמולי מול0.004מולי יוני ההידרוניום שהיו-

ליטר 0.02 מול ב- 0.004ריכוז יוני ההידרוניום- . מולר0.2תמיסה -

Na)s(+ H2O)l( -----> Na+)aq(+1/2 H2)g(+ OH-

)aq(

זו תגובת חימצון חיזור.

המימן החומצי של המים עליו קוטב חיובי, מושך אלקטרונים מענן האלקט’ של הנתרן.

התגובה חזקה מאד. רק מתכות פעילות, במיוחד תגבנה עם מים.Iמטור

ויתר על אלקט’

משך אלקטרון

Mg)s(+ 2H3O+)aq( -----> Mg2+

)aq(+H2)g(+ 2H2O)l(

המימן החומצי של יון ההידרוניום מושך אלקטרונים מהמתכת. מאחר ומימן זה יותר חומצי, יותר חיובי

מהמימן של המים גם מתכות פעילות פחות תגבנה, תלוי בריכוז יוני ההידרוניום.

אלקט’2מסר

2 מימנים קבלו 2אלקט’

חומצה במים תשחרר תמיד יוני הידרוניום אשר יגיבו עם המתכת בתגובת חימצון חיזור:

מלח קל תמס כמו נתרן פחמתי המכיל יונים פחמתיים יתמוסס בתמיסה חומצית כמו במים ואחכ’ יגיבו היונים

הפחמתיים עם יוני ההידרוניום:

CO32-

)s(+ 2H3O+)aq(---> CO2)g(+ 3H2O)l(

ניתן לחשוב על התהליך הנ”ל כמתרחש בשני השלבים הבאים:

א. היון הפחמתי מתנהג כבסיס וקושר שני יוני מימן מיון ההידרוניום. מתקבלת חומצה פחמתית:

CO32-

(s)+ 2H3O+(aq)---> H2CO3(aq)+2H2O(l)

ב. החומצה הפחמתית המתקבלת מתפרקת בתהליך הפוך לסיפוח למים ולפחמן דו חמצני:

H2CO3(aq)---> CO2(g)+H2O(l)

CaCO3(s)+ 2H3O+(aq)---> Ca2+

(aq)+ CO2(g)+ 3H2O(l)

סידן פחמתי, קשה תמס מכיל בסיס צמוד של החומצה הפחמתית. לכן יגיב כבסיס בנוכחות יוני

הידרוניום. התגובה מתרחשת בעוצמה (תלוי בריכוז יוני ההידרוניום). נוצרת גם כאן חומצה פחמתית

שממשיכה להגיב עד התפרקותה לפחמן דו חמצני ומים (התגובה ההפיכה לסיפוח מים לתחמוצת).

CO2)g(+ OH-)aq( ---> HCO3

-)aq(

CO2ניתן להתייחס לתהליך זה כאל סיפוח מים ל-

לקבלת חומצה פחמתית ומיד אחכ’ סתירת החומצה עם בסיס.

המומס CO2 -ה . Ca(OH)2מי סיד הם מים בהם מומס מספח מים לקבלת חומצה פחמתית, הנסתרת ע”י בהם

הבסיס ויוצרת משקע קשה תמס עם יוני הסידן שבתמיסה. המשקע הוא סידן פחמתי - גיר שצבעו לבן.

זו הסיבה שמי הסיד הופכים עכורים.

CO2)g(+ Ca2+)aq(+ 2OH-

)aq(---> CaCO3)s(+ H2O)l(