16.4 : حساب تغيرات الرقم الهيدروجيني (pH) في محلول منظِّم

يطرأ تغير طفيف على قيمة pH في محلول منظّم،لدى إضافة كمية قليلة من حمض قوي أو إضافة كمية قليلة من قاعدة قوية. يُحسب هذا التغير في قيمة pH بخطوتين منفصلتين. يُستخدم في الأولى حساب تكافؤ العناصر لتحديد التغير في التركيز.

ثم يُستخدم حساب التوازن لتحديد قيمة pH الجديدة للمحلول،إما باستخدام جدول مراقبة التغير ICE أو معادلة هندرسون هاسلبالخ. يمكن حساب قيمة pH لمحلول منظّم يحتوي على 2 مولار من كلّمن حمض الهيدروفلوريك وفلوريد الصوديوم،قبل وبعد إضافة حمض قوي أو قاعدة قوية. يمكن استخدام قاعدة هندرسون هاسلبالخ لتحديد قيمة pH الأولية لهذا المحلول المنظّم،لأن التركيزات عالية مقارنة بقيمة Ka للحمض الضعيف،ولأن التغير في التركيزات أقل من 5 بالمائة.

يمكن حساب قيمة pKa لحمض الهيدروفلوريك لتكون 3.46. عندما يتساوى تركيز حمض ضعيف مع تركيز قاعدته المرافقة داخل محلول،تتساوى قيمة pH و pKa. بالتالي،تكون قيمة pH الأولية 3.46.

إذا أُضيف 0.2 مول من حمض الهيدروكلوريك إلى لتر واحد من هذا المحلول المنظّم،مع الافتراض أنها تُسبب تغيرًا ضئيلًا في الحجم،فإن الحمض المضاف يتم تحييده بواسطة أيونات الفلوريد،فينتج حمض الهيدروفلوريك. يؤدي هذا إلى انخفاض تكافؤ العناصر في تركيز أيونات الفلوريد بمقدار 0.2 مول وزيادة مساوية في تركيز حمض الهيدروفلوريك. يمكن إدخال قيم التركيز الجديدة إلى معادلة هندرسون هاسلبالخ.

عند حل المعادلة،تكون قيمة pH الجديدة 3.37 وهي أقل من قيمة pH الأولية البالغة 3.46. باضافة حمض قوي،فقد طرأ انخفاض على قيمة pH،لكن الانخفاض قليل لأن المحلول منظّم. وعلى العكس،إذا أُضيف 0.1 مول من هيدروكسيد الصوديوم إلى لتر واحد من المحلول المنظّم،مع الافتراض أنه يسبب تغيرًا ضئيلًا في الحجم،فإن القاعدة المضافة يتم تحييدها بواسطة التفاعل مع حمض الهيدروفلوريك.

يُسبب هذا انخفاضًا في تكافؤ العناصر،في تركيز حمض الهيدروفلوريك بمقدار 0.1 مول وزيادة مماثلة في أيون الفلوريد. باستخدام معادلة هندرسون هاسلبالخ،تكون قيمة pH للمحلول 3.50،وهي أعلى بقليل من قيمة pH الأولية البالغة 3.46 نتيجة إضافة هيدروكسيد الصوديوم.