فيديو السؤال: تحديد أي من المواد الثلاث هو إلكتروليت قوي الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل ثلاثة محاليل. ما المحلول الذي يحتوي على إلكتروليت قوي؟

يبين الشكل التوضيحي ثلاثة محاليل مختلفة في كئوس زجاجية. كلمة «المحلول» هي كلمة مرادفة لمصطلح «الخليط المتجانس». والمخاليط المتجانسة هي مخاليط ذات تراكيب متماثلة وتتكون من مذاب أو أكثر ومذيب. المذاب هو المكون الثانوي للمحلول، بينما المذيب هو المكون الرئيسي للمحلول. وغالبًا ما يسمى الماء بالمذيب العام، كما أنه قادر على إذابة الكثير من المواد. تميل المذابات، التي تصنف باعتبارها تساهمية قطبية أو أيونية، إلى الذوبان بشكل جيد في الماء. إن الماء هو المذيب في جميع المحاليل الثلاثة المعطاة في هذا السؤال. وعندما تذوب المذابات في الماء، الذي يقوم بعملية الإذابة، يسمى المحلول المتكون «محلولًا مائيًّا».

والآن، بعد أن عرفنا أن المحاليل المعطاة في هذا السؤال محاليل مائية، دعونا نركز بشكل أكبر على المذابات في هذه المحاليل. إن المذاب في محلول مائي قد يكون إلكتروليتًا أو لا إلكتروليتًا. يحتوي الإلكتروليت على أيونات حرة الحركة عندما يذاب في محلول. وتوجد الإلكتروليتات أيضًا في صورة منصهرة. لكننا في هذا الفيديو لن نركز إلا على الإلكتروليتات في المحاليل المائية فقط. من ناحية أخرى، يعد اللاإلكتروليت نوعًا من أنواع المذابات التي لا تحتوي على أيونات حرة الحركة عندما تذاب. إحدى طرق تحديد إذا ما كان المحلول يحتوي على إلكتروليت أو لا إلكتروليت هي اختبار التوصيلية الكهربية. فالمحلول الذي يحتوي على إلكتروليت سيوصل الكهرباء، أما المحلول الذي يحتوي على لا إلكتروليت فلن يوصلها.

مهمتنا في هذا السؤال هي تحديد أي من المحاليل الثلاثة الموضحة في الشكل يحتوي على إلكتروليت قوي. دعونا ننظر جيدًا إلى المذاب في كل محلول. المذاب في المحلول (أ) هو الجلوكوز. والصيغة الجزيئية للجلوكوز هي ‪C6H12O6‬‏. عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين التي تكون الجلوكوز جميعها لا فلزات، ما يعني أن الجلوكوز مركب تساهمي. جزيء الجلوكوز جزيء غير متماثل ويحتوي على العديد من الروابط القطبية، مثل الروابط الأحادية بين الأكسجين والهيدروجين التي توجد في كثير من مجموعات الهيدروكسيل في الجزيء. ولذلك، من الأفضل تصنيف الجلوكوز باعتباره مركبًا تساهميًّا قطبيًّا. عندما يذوب الجلوكوز في الماء، لا تتفكك الجزيئات إلى أيونات. وبدلًا من ذلك، فإنها تبقى جزيئات جلوكوز متعادلة في المحلول.

يمكننا استخدام جهاز اختبار التوصيلية الكهربية لاختبار التوصيلية الكهربية للمحلول. يوصل الجهاز بمصدر طاقة، ويحتوي على مصباح مؤشر، ويوضع القطبان الموجب والسالب في المحلول. ونظرًا لأن الجلوكوز مركب تساهمي قطبي، فإنه يذوب جيدًا في الماء، لكنه لا يتأين لينتج أيونات في المحلول. وبسبب عدم وجود أيونات في المحلول، فإن المحلول لا يمكنه توصيل الكهرباء، ولن يضيء المصباح المؤشر. ولهذين السببين، يعد الجلوكوز لا إلكتروليتًا.

المذاب في المحلول (ب) هو ‪NH4OH‬‏. ويسمى «هيدروكسيد الأمونيوم»، ويصنف باعتباره قاعدة ضعيفة. تذكر أن القواعد القوية تتكون من فلزات المجموعة الأولى أو الثانية في الجدول الدوري، وأيونات الأكسيد أو الهيدروكسيد. وعلى الرغم من أن هيدروكسيد الأمونيوم يحتوي بالفعل على أيون الهيدروكسيد، فإنه لا يحتوي على فلز ينتمي إلى المجموعة الأولى أو الثانية، ولهذا السبب يصنف باعتباره قاعدة ضعيفة. عندما يذوب هيدروكسيد الأمونيوم في الماء، تتفكك بعض وحدات صيغة هيدروكسيد الأمونيوم إلى أيون ‪NH4+‬‏ وأيون OH−.

على الرغم من هذا، ونظرًا لأن هيدروكسيد الأمونيوم قاعدة ضعيفة، فلا توجد أيونات كثيرة في المحلول. وتبقى معظم وحدات هيدروكسيد الأمونيوم غير متفككة ومتعادلة. وعند وضع جهاز اختبار التوصيلية الكهربية في المحلول، يضيء المصباح المؤشر إضاءة خافتة. يرجع هذا إلى وجود عدد قليل جدًّا من الإلكترونات في المحلول لتوصيل التيار الكهربي. وعليه، فإن المذاب في المحلول (ب) إلكتروليت ضعيف.

الصيغة الكيميائية للمذاب في المحلول (ج) هي ‪NaOH‬‏، ويعرف باسم «هيدروكسيد الصوديوم». يصنف هيدروكسيد الصوديوم باعتباره قاعدة قوية؛ لأنه يتكون من الصوديوم، الذي ينتمي إلى فلزات المجموعة الأولى، وأيون الهيدروكسيد. وعندما يذوب هيدروكسيد الصوديوم في الماء، فإنه يتأين تمامًا. تتفكك جميع وحدات هيدروكسيد الصوديوم إلى أيونات الصوديوم وأيونات الهيدروكسيد. ولا توجد وحدات غير متفككة من هيدروكسيد الصوديوم. وعند وضع جهاز اختبار التوصيلية الكهربية في المحلول، يضيء المصباح المؤشر إضاءة متوهجة. ويرجع هذا إلى وجود عدد كبير من الأيونات في المحلول لتوصيل التيار الكهربي. وعليه، فإن هيدروكسيد الصوديوم إلكتروليت قوي. إذن، المحلول الذي يحتوي على إلكتروليت قوي هو المحلول (ج).