محاكي المحاليل المنظِّمة
المعادلات في هذه المحاكاة
| pKa | المحلول المنظم | الأس الهيدروجيني الذي يكون عنده الحمض نصف متفكك؛ يعمل المحلول المنظم أفضل ما يكون في حدود وحدة واحدة منه | |
|---|---|---|---|
| [A⁻] ÷ [HA] | نسبة الشكل القاعدي إلى الشكل الحمضي | هندرسون–هاسلبالخ: إضافة الحمض تحوّل A⁻ إلى HA، وإضافة القاعدة تفعل العكس، ويتبع الأس الهيدروجيني لوغاريتم النسبة |
بالقيم الحالية:
| C_T | التركيز الكلي للمحلول المنظم (mM) | الشكلان الحمضي والقاعدي معًا، مخففين مع ازدياد الحجم بالإضافات | |
|---|---|---|---|
| Kw | الحاصل الأيوني للماء | 10⁻¹⁴ عند 25 °C | |
| [H⁺] | تركيز أيون الهيدروجين | يُحل بدقة من توازن البروتونات هذا، فيبقى الأس الهيدروجيني صحيحًا حتى بعيدًا عن pKa، حيث تفشل معادلة هندرسون–هاسلبالخ |
بالقيم الحالية:
| β | السعة التنظيمية | مولات الحمض أو القاعدة القوية لكل لتر اللازمة لتحريك الأس الهيدروجيني بمقدار 1؛ أكبر ما تكون عند pH = pKa وتتناسب مع C_T |
|---|
بالقيم الحالية:
| V | الحجم | يبدأ كل كأس بـ 100 mL؛ الماء الصافي لا شيء فيه يمتص الحمض المضاف، فيهبط أسه الهيدروجيني مباشرة إلى نحو −log للفائض |
|---|
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي المحاليل المنظِّمة
- الكأس اليسرى فيها محلول منظِّم واليمنى الحجم نفسه من ماء وحده. اضغط «أضف حمضًا» أو «أضف قاعدة»، أو اختر الاستمرار في الإضافة، فتذهب الكمية نفسها إلى الكأسين. يتلون السائلان كما مع الكاشف العام ويظهر pH فوق كل كأس.
- في المحلول المنظِّم تتحول الجزيئات الزرقاء للشكل الحمضي إلى صفراء (الشكل القاعدي) عند إضافة قاعدة وتعود عند إضافة حمض، بينما تبقى النقاط الحمراء لـ H₃O⁺ قليلة. وفي الماء تظهر كل قطرة كـ H₃O⁺ أو OH⁻ حر ويقفز pH عدة وحدات. ويرسم الرسم منحنى المعايرة الكامل في الاتجاهين لكل كأس.
- غيّر المحلول المنظِّم وتركيزه والنسبة الابتدائية للقاعدة إلى الحمض. المحلول المنظِّم أقوى عند pKa وحين يكون مركّزًا، ويستسلم حين ينفد أحد الشكلين، كما يبين رقم كمية الحمض أو القاعدة التي يتحملها بعد. ولتحضير محلول عند pH معين، استخدم حاسبة المحاليل المنظِّمة.
الأسئلة الشائعة
كيف يعمل المحلول المنظِّم؟
يحتوي معًا على حمض ضعيف وقاعدته المرافقة، مثل حمض الأسيتيك والأسيتات. تلتقط القاعدة H⁺ المضاف (A⁻ + H⁺ → HA) ويعادل الحمض OH⁻ المضاف (HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O). وبدل أن يتغير H⁺ الحر كثيرًا، تتغير نسبة A⁻ إلى HA قليلًا، ويتبع pH لوغاريتم تلك النسبة.
ما معادلة هندرسون-هاسلبالخ؟
pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA]). مع كميات متساوية من الشكلين الحمضي والقاعدي يساوي pH قيمة pKa؛ وقاعدة أكثر بعشر مرات تعطي pKa + 1، وحمض أكثر بعشر مرات pKa − 1. إنها تقريب ممتاز بين pKa − 1 وpKa + 1 عند التراكيز العادية، وتعرضها المحاكاة بجانب pH الدقيق.
ما السعة التنظيمية؟
كمية الحمض أو القاعدة القوية التي يستطيع المحلول المنظِّم امتصاصها لكل وحدة تغير في pH. تكون قصوى عند pH = pKa، وتنخفض على الجانبين، وتتناسب مع التركيز الكلي: محلول بتركيز 100 mM يقاوم حمضًا أكثر بعشر مرات من محلول بتركيز 10 mM. اختر محلولًا منظِّمًا قيمة pKa له على بعد أقل من 1 من pH الذي تحتاجه.
لماذا ينخفض pH الماء كثيرًا بقطرة حمض؟
الماء النقي فيه 10⁻⁷ M فقط من H⁺. ملليلتر من HCl بتركيز 1 M في 100 mL يعطي نحو 0.01 M من H⁺، أي أكثر بمئة ألف مرة، فينخفض pH من 7 إلى 2. وفي المحلول المنظِّم يتحول الحمض نفسه إلى الحمض الضعيف HA ولا يكاد H⁺ الحر يتغير.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.