محاكي منحنيات المعايرة
المعادلات في هذه المحاكاة
| C_a | تركيز المادة المحلَّلة C_a (mol/L) | ما تُجرى المعايرة لإيجاده؛ وهو مضبوط هنا لتتحقق من النتيجة | |
|---|---|---|---|
| V_a | حجم المادة المحلَّلة V_a (mL) | يُقاس في الدورق بالماصة | |
| C_b | تركيز المحلول المعاير C_b (mol/L) | المحلول في السحاحة: NaOH للحمض، وHCl للقاعدة | |
| n | البروتونات المتخلى عنها لكل جزيء | 1 لـ HCl وحمض الأسيتيك؛ ولحمض الفوسفوريك ثلاثة، ويظهر الأولان كخطوتين منفصلتين في المنحنى | |
| V_e | حجم التكافؤ | المحلول المعاير المضاف حين يعادل المادة المحلَّلة تمامًا |
بالقيم الحالية:
| [H₃O⁺] | تركيز أيونات الهيدرونيوم | يُحسب عند كل قطرة بحل موازنة الشحنة أدناه | |
|---|---|---|---|
| [OH⁻] | تركيز أيونات الهيدروكسيد | يُبقي الماء حاصل ضربهما عند 10⁻¹⁴ عند 25 °C | |
| pH | pH الدورق | يرتفع المنحنى ببطء، ثم بحدة حول نقطة التكافؤ، ثم يستوي |
بالقيم الحالية:
| [A⁻] | أنيونات الحمض الضعيف | C × Ka ÷ (Ka + [H₃O⁺]) لكل بروتون؛ يجب أن يبقى المحلول متعادلًا كهربائيًا، وهذا يحدد [H₃O⁺] بدقة | |
|---|---|---|---|
| [Na⁺], [Cl⁻] | أيونات القاعدة والحمض القويين | لا تتفاعل أبدًا، فهي ببساطة المولات المضافة مقسومة على الحجم الكلي |
| pKa | ثابت تفكك الحمض، كـ −log₁₀ Ka | عند نصف حجم التكافؤ [A⁻] = [HA]، فيكون pH هناك هو pKa، وهكذا تقيسه المعايرة | |
|---|---|---|---|
| [A⁻] ÷ [HA] | نسبة الصورة القاعدية إلى الحمضية | معادلة هندرسون–هاسلبالخ تصح في منطقة المحلول المنظم، الجزء المستوي من منحنى الحمض الضعيف |
بالقيم الحالية:
| pK_In | pKa الكاشف نفسه | منتصف مدى ألوانه؛ والكاشف الجيد يتغير ضمن الجزء الحاد من المنحنى | |
|---|---|---|---|
| المتحوّل | نسبة الكاشف في لونه القاعدي | نقطة النهاية حيث يتغير نصفه؛ والفارق بين نقطة النهاية ونقطة التكافؤ هو خطأ المعايرة |
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي المعايرة
- اختر المادة المحللة في الدورق وتركيزها وحجمها، وتركيز المادة المعايِرة في السحاحة: هيدروكسيد الصوديوم لحمض، وحمض الهيدروكلوريك لقاعدة. اختر كاشفًا. يُفتح الصنبور فورًا وتتقطر المادة المعايِرة في الدورق بينما يخلطها المحرّك.
- راقب مقياس pH ولون الدورق. يرسم الرسم منحنى المعايرة فوق المنحنى الكامل بالرمادي؛ والخطوط الحمراء تعلّم حجم التكافؤ والوردي مركز مدى الكاشف. مع تفعيل «أغلق الصنبور حين يتغير لون الكاشف»، يُغلق الصنبور عند نقطة النهاية؛ اضغط «تشغيل» للمتابعة، أو أضف قطرات مفردة قرب النهاية.
- قارن نقطة النهاية بنقطة التكافؤ لترى خطأ المعايرة، واقرأ pH عند نصف التكافؤ، وهو pKa للحمض الضعيف. حاسبة pH وحاسبة المولارية تجريان الحسابات نفسها لمحلول واحد، وحاسبة المحاليل المنظِّمة تحسب منطقة التنظيم.
الأسئلة الشائعة
ما نقطة التكافؤ؟
اللحظة التي تكون فيها المادة المعايِرة قد عادلت المادة المحللة تمامًا: مولات القاعدة المضافة تساوي مولات الحمض الموجودة، C_a V_a = C_b V_e. في حمض قوي مع قاعدة قوية يكون pH عندها 7. وفي حمض ضعيف يكون فوق 7، لأن القاعدة المرافقة المتبقية قاعدية قليلًا؛ وفي قاعدة ضعيفة يكون تحت 7.
ما الفرق بين نقطة النهاية ونقطة التكافؤ؟
نقطة التكافؤ حقيقة كيميائية؛ ونقطة النهاية هي ما تراه، لحظة تغير لون الكاشف. الكاشف المختار جيدًا يتغير في الجزء الحاد من المنحنى، فتفصل بين النقطتين جزء من قطرة. الفينولفثالين مناسب للأحماض الضعيفة مع القواعد القوية؛ والميثيل البرتقالي للأحماض القوية مع القواعد الضعيفة؛ ولحمض قوي مع قاعدة قوية يصلح أي كاشف تقريبًا، لأن القفزة تمتد من pH 3 إلى 11 تقريبًا.
كيف تعطي المعايرة pKa؟
في منتصف الطريق إلى نقطة التكافؤ يكون نصف الحمض الضعيف قد تحول إلى قاعدته المرافقة، فيكون [A⁻] = [HA]، ووفق معادلة هندرسون-هاسلبالخ، pH = pKa. اقرأ pH عند نصف حجم التكافؤ فتحصل على pKa. وذلك الجزء المستوي من المنحنى هو منطقة التنظيم.
لماذا يعطي حمض الفوسفوريك قفزتين؟
له ثلاثة بروتونات تتحرر عند قيم pH مختلفة جدًا (pKa 2.15 و7.20 و12.35). كل منها يعطي درجته الخاصة في المنحنى، عند مرة ومرتين من حجم التكافؤ الأول. والبروتون الثالث أضعف من أن يعطي قفزة في الماء.
كيف يُحسب pH؟
بدقة، عند كل قطرة: تحل المحاكاة توازن الشحنات في المحلول، [H₃O⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [Cl⁻] + [A⁻]، مع ثوابت تفكك الحمض وثابت الماء، 10⁻¹⁴. تلك المعادلة الواحدة تغطي البداية ومنطقة التنظيم ونقطة التكافؤ وفائض المادة المعايِرة، دون تغيير التقريب.
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.