الأسبوع 2 · الموضوع ١-٢ «الخواص الكيميائية للماء»: تركيب جزيء الماء وقطبيته والرابطة الهيدروجينية والماء مذيب عام وتفكك ملح الطعام والاتزان الأيوني والتحلل المائي للأملاح والرقم الهيدروجيني · 3 دروس
2
الماء مذيب عام: ملح الطعام في الماء وأيونات الماء
Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 1: pp. 8–15
الهدفأفسّر لماذا يذيب الماء الملح، وأقول ما يحدث لأيونات Na⁺ وCl⁻، وأفسّر لماذا الماء النقي متعادل.
كلمات جديدة
المذيب العام · الماء، لأنه يذيب المركبات الأيونية وكثيرًا من المركبات القطبيةالأيونات المتهدرتة · أيونات محاطة بجزيئات الماء في المحلولالاتزان الأيوني للماء · يتأين الماء النقي قليلًا جدًا إلى H⁺ وOH⁻ بكميتين متساويتين دائمًا
الشرح
يسمى الماء المذيب العام لأنه يذيب المركبات الأيونية والمركبات القطبية. وبلورة الملح، مثل كلوريد الصوديوم، شبكة من أيونات Na⁺ الموجبة وأيونات Cl⁻ السالبة. وعندما توضع في الماء تتجمع أطراف الأكسجين (δ−) في جزيئات الماء حول أيونات Na⁺، وتتجمع أطراف الهيدروجين (δ+) حول أيونات Cl⁻. فتتفكك الشبكة إلى أيونات حرة متهدرتة، وتمنع جزيئات الماء الأيونات من الاتحاد ثانيةً. وتبقى الأيونات في المحلول ولا تتفاعل مع الماء، فلا تتكون مادة جديدة وهذا ليس تحللًا مائيًا. ولاحظ أن بلورة الملح فيها أيونات وليس جزيئات. أما الماء النقي فمختلف: فعدد قليل جدًا من جزيئاته يتأين إلى أيونات H⁺ التي تسبب الحمضية وأيونات OH⁻ التي تسبب القاعدية. وهما بكميتين متساويتين، فالماء النقي متعادل: متعادل لأن H⁺ وOH⁻ متوازنان، وليس لأنه لا يحتوي عليهما.
NaClفي الماء→Na+ + Cl−
تبقى الأيونات المتهدرتة منفصلة ولا تتكون مادة جديدة
أمثلة محلولة
أي هذه المواد يذوب جيدًا في الماء: ملح الطعام (أيوني) أم السكر (مركب قطبي) أم زيت الطهي (غير قطبي)؟ يذوب الملح والسكر لأن جزيئات الماء تجذب أيوناتهما أو أطرافهما القطبية. أما الزيت فليست له أطراف مشحونة فلا يمتزج: يطفو قطرات أو طبقة. وهذه معلومة إضافية خارج الكتاب لكنها تتفق مع القاعدة.
كتب طالب: «تتفكك جزيئات NaCl إلى Na⁺ وCl⁻». ما الخطأ؟ كلوريد الصوديوم الصلب ليس فيه جزيئات؛ إنه شبكة من الأيونات. والأيونات موجودة أصلًا، والماء يفصل بينها فقط. والجملة الصحيحة: تتفكك الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم إلى أيونات Na⁺ وCl⁻ حرة في الماء.
H2O⇄H+ + OH−
كميات ضئيلة جدًا ومتساوية دائمًا في الماء النقي
في الماء النقي تساوي كمية H⁺ كمية OH⁻. لنفرض أن حمضًا أُضيف فارتفعت كمية H⁺ وانخفضت كمية OH⁻. هل ما زال الماء متعادلًا؟ لا: زيادة H⁺ على OH⁻ تعني أن المحلول حمضي.
نشاط الفصل
ملح وسكر وزيت، بمساعدة أحد الكبار. ضع ملعقة ملح وملعقة سكر وملعقة زيت طهي في ثلاثة أكواب شفافة فيها ماء صنبور بارد، وحرّك كلًّا منها. صف ما ترى: أيها يبدو أنه يختفي وأيها يبقى منفصلًا؟ لا تتذوق أي شيء. ثم اصنع نموذجًا بالخرز لكلوريد الصوديوم: ركّب كتلة مربعة صغيرة من خرز أحمر وأخضر متبادل (Na⁺ وCl⁻) وفكّكها، وضع حول كل أيون حلقة من خرز أزرق تمثل جزيئات الماء.
تدرّب
1
أي جزء من جزيء الماء ينجذب إلى أيون Na⁺: طرف الأكسجين أم طرف الهيدروجين؟
طرف الأكسجين لأنه سالب قليلًا.
2
ما الذي يمنع أيونات Na⁺ وCl⁻ من الاتحاد ثانيةً في المحلول؟
جزيئات الماء تحيط بكل أيون (أيونات متهدرتة).
3
لماذا لا يُعد ذوبان NaCl في الماء تحللًا مائيًا؟
لأن الأيونات لا تتفاعل مع الماء، فلا يتكون حمض ولا قاعدة.
4
في الماء النقي أيونات H⁺ وOH⁻. فلماذا هو متعادل مع ذلك؟
