45المحاليل المنظِّمة ومخططات الغلبة

حل التمرين 45.1.

pH 2: $\ce{CH3COOH}$. pH 4.76: الشكلان بكميتين متساويتين. pH 7: $\ce{CH3COO-}$.

حل التمرين 45.2.

pH 4: $1/(1 + 10^{0.76}) = 0.15$. pH 6: $1/(1 + 10^{-1.24}) = 0.95$.

حل التمرين 45.3.

أصفر؛ أخضر (داخل مجال تغيّر لونه)؛ أزرق.

حل التمرين 45.4.

عند pH 7.4، أي تحت 9.26: $\ce{NH4+}$. وعند pH 11: $\ce{NH3}$.

حل التمرين 45.5.

الكاشف الملوّن نفسه مزدوجة حمض/قاعدة: فلو استُعمل بكميات كبيرة لغيّر قيمة pH التي يُراد أن يبيّنها.

حل التمرين 45.6.

$10^{\mathrm{pH} - 4.76}$: 0.1; 1; 10.

حل التمرين 45.7.

الفينول فثالين (8.0–10.0) أو أزرق الثيمول (8.0–9.1): فمجالاهما يحويان 8.7. أما أحمر الميثيل فيتغير لونه بين 4.2 و6.3، بعيدًا عن 8.7: وكان سيتغير قبل ذلك بكثير.

حل التمرين 45.8.

$\mathrm{pH} = 4.76 + \log(0.10/0.20) = 4.76 - 0.30 = 4.46$.

حل التمرين 45.9.

pH 1: الكاتيون $\ce{H3N+-CH2-COOH}$، شحنته $+1$. pH 6: الأيون المزدوج، شحنته الكلية 0. pH 12: الأنيون $\ce{H2N-CH2-COO-}$، شحنته $-1$.

حل التمرين 45.10.

الماء: من 7.0 إلى $-\log(1.0 \times 10^{-4}/0.101) = 3.0$، أي انخفاض بأربع وحدات. المحلول المنظِّم: من 4.76 إلى $4.76 + \log(9.9/10.1) = 4.75$، أي انخفاض بمقدار 0.01.

حل التمرين 45.11.

$\ce{NH4+}/\ce{NH3}$ ($pK_a = 9.26$). والنسبة $[\ce{NH3}]/[\ce{NH4+}] = 10^{9.5 - 9.26} = 1.7$.

حل التمرين 45.12.

تنخفض قيمة pH بوحدة واحدة حين تبلغ النسبة $1/10$: $(10 - n)/(10 + n) = 0.1$، إذن $n = 8.2\,\mathrm{mmol}$. والمحلول المنظِّم الذي يحوي مزيدًا من كل شكل يستطيع امتصاص مزيد من الحمض أو القاعدة للتغير نفسه في النسبة: فسعته أكبر.

حل التمرين 45.13.

النسبة $10^{5.0 - 4.76} = 1.74$؛ وكمية الحمض $10\,\mathrm{mmol}$، إذن $17.4\,\mathrm{mmol}$ من الإيثانوات، أي $174\,\mathrm{mL}$ من المحلول.

حل التمرين 45.14.

له مزدوجتا حمض/قاعدة، بقيمتين للثابت $pK_a$، ومن ثم تغيّران في اللون: أحمر عند pH 1، وأصفر عند pH 5، وأزرق عند pH 10.

حل التمرين 45.15.

التخفيف يقسم التركيزين كليهما على 10: فلا تتغير النسبة، ومن ثم قيمة pH (4.76). أما الحمض القوي المخفف عشر مرات فترتفع قيمة pH له بوحدة واحدة.