فيديو السؤال: التعرف على المعادلة الكيميائية لتأين حمض النيتريك الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

في أحد المحاليل، يتأين حمض النيتريك ‪HNO₃‬‏ تأينًا تامًّا ليتكون محلول حمضي. أي المعادلات الآتية توضح تأين ‪HNO₃‬‏؟ أ: يتفاعل ‪HNO3‬‏ المائي مع ‪H+‬‏ المائي لتكوين ‪H2NO3‬‏ المائي. ب: يتفاعل ‪HNO3‬‏ المائي لتكوين ‪H+‬‏ المائي زائد ‪NO3−‬‏ المائي. ج: يتفاعل ‪HNO3‬‏ المائي لتكوين 2NO المائي زائد ‪OH−‬‏ المائي. د: يتفاعل ‪HNO3‬‏ المائي لتكوين ‪HNO2‬‏ المائي زائد ‪O−‬‏ المائي. هـ: يتفاعل اثنان ‪HNO3‬‏ المائي لتكوين اثنين ‪H+‬‏ المائي زائد غاز ‪N2‬‏ زائد ثلاثة جزيئات من غاز ‪O2‬‏.

علمنا من هذا السؤال أنه عندما يكون حمض النيتريك محلولًا حمضيًّا، فإنه يتأين تمامًا. إذا ألقينا نظرة سريعة على خيارات الإجابة، فسنلاحظ أن الصيغة الكيميائية لحمض النيتريك تكون متبوعة برمز الحالة ‪aq‬‏. لعلنا نتذكر أن ‪aq‬‏ هو رمز الحالة الذي يشير إلى المحلول المائي. يحتوي المحلول المائي على واحد أو أكثر من المواد المذابة في الماء. في هذا السؤال، نجد أن المذاب هو حمض ‪HNO3‬‏.

عندما يذوب الحمض في الماء، يقال إن المحلول أصبح محلولًا حمضيًّا. بعض الأحماض، مثل حمض النيتريك، تتأين تمامًا عندما تذوب في الماء. هذا يعني أنه أثناء عملية الإذابة، تتفكك جميع جزيئات ‪HNO3‬‏ إلى أيونات منفصلة. ولكي نتمكن من حل هذا السؤال، دعونا ننشئ معادلة أساسية تعبر عن تأين ‪HNO3‬‏. نحن نعلم أن حمض النيتريك يتأين عندما يذوب في محلول. في المعادلات الكيميائية التي تعبر عن التأين، عادة ما يضاف الماء بوصفه متفاعلًا أو يكتب فوق سهم التفاعل. لكن في خيارات الإجابة، يستخدم الرمز ‪aq‬‏ بدلًا من ذلك، ليشير إلى أن المحلول يحتوي على الماء.

دعونا نكتب الصيغة الكيميائية ‪HNO3‬‏ متبوعة برمز الحالة ‪aq‬‏ للتعبير عن المتفاعل الموجود في معادلة التأين. ستكون نواتج معادلة التأين هي الأيونات المذابة. أحد هذه الأيونات، أو الأيون ‪A‬‏، سيكون له شحنة موجبة، والأيون الآخر، أو الأيون ‪B‬‏، سيكون له شحنة سالبة. إذن، ما الأيونات التي ينتجها ‪HNO3‬‏ عندما يذوب في الماء؟ وفقًا لنظرية أرهينيوس، فإن الحمض هو مادة تنتج أيونات ‪+H‬‏ أو تزيد من عددها عندما تذوب في الماء. ووفقًا لنظرية برونستد - لورى، فإن الحمض هو مادة تمنح أيون ‪+H‬‏ أثناء التفاعل.

إذا كتبنا معادلة لتأين ‪HNO3‬‏ باستخدام تعريف أرهينيوس، فإن أحد الأيونات الناتجة سيكون أيون ‪+H‬‏. أما إذا كتبنا المعادلة باستخدام نظرية برونستد - لورى، فإن أحد الأيونات الناتجة سيكون أيون ‪+H3O‬‏. وفقًا لهذه النظرية، يمنح جزيء حمض النيتريك أيون الهيدروجين لجزيء الماء، مكونًا أيون ‪+H3O‬‏.

عند النظر إلى الخيارات، نلاحظ أنه لا يشتمل أي منها على الماء بوصفه متفاعلًا أو على أيون ‪+H3O‬‏ بوصفه ناتجًا. إذن، علينا استخدام المعادلة الأولى التي كتبناها لتساعدنا في تحديد خيار الإجابة الصحيح.

نبدأ بتناول الخيار أ. في هذه المعادلة، يتفاعل حمض النيتريك مع أيون ‪+H‬‏. لكننا نعلم أنه أثناء عملية التأين، ينتج الحمض أيونات ‪+H‬‏. نلاحظ أيضًا أنه لا توجد أي أيونات في الجانب الأيمن من المعادلة. كما أن ‪H2NO3‬‏ ليس له شحنة، لذلك فهو جزيء متعادل. لهذه الأسباب، يمكننا استبعاد الخيار أ.

والآن، دعونا نلق نظرة على الخيارين ج، د. في الخيار ج، النواتج هي ‪NO2‬‏، وهو جزيء متعادل، وأيون ‪−OH‬‏. وبما أن الأيون الناتج هو أيون ‪−OH‬‏ بدلًا من أيون ‪+H‬‏ بالإضافة إلى تكون أيون واحد فقط، فإن الخيار ج ليس خيارًا صحيحًا للإجابة. في الخيار د، النواتج التي تكونت هي ‪HNO2‬‏، وهو جزيء متعادل، وأيون ‪−O‬‏. كما هو الحال في الخيار ج، فإن المعادلة لا تتضمن ‪+H‬‏ بوصفه ناتجًا للتفاعل، كما أنه لا يظهر تكون أيونيين أثناء عملية التأين. لذلك، يمكننا استبعاد الخيار د أيضًا.

وهكذا، يتبقى لدينا الخياران ب، هـ فقط. يتضمن كل من هذين الخيارين أيون ‪+H‬‏ بوصفه ناتجًا للتفاعل. في الخيار ب، الناتج الثاني عبارة عن أيون. وفي الخيار هـ، يوجد ناتجان إضافيان هما غاز النيتروجين وغاز الأكسجين، وكلاهما يتكون من جزيئات متعادلة. نحن نعلم أنه عندما يتأين الحمض، فإن أحد الأيونات المتكونة هو أيون ‪+H‬‏، والأيون الثاني هو أيون له شحنة معاكسة. على الرغم من أن الخيار هـ يتضمن أيون ‪+H‬‏ بوصفه ناتجًا للتفاعل، فإنه لا يتضمن الأيون السالب الذي يتكون أيضًا. لهذا السبب، يمكننا استبعاد الخيار هـ.

عندما يتفكك جزيء حمض النيتريك إلى أيونات منفصلة، يكون أحد الأيونات هو ‪+H‬‏ أو أيون الهيدروجين، والأيون الآخر هو ‪−NO3‬‏ أو أيون النيترات. يتضمن الخيار ب كلًّا من هذه الأيونات بوصفها نواتج، ومن ثم فإنه يمثل المعادلة الصحيحة لتأين ‪HNO3‬‏.