استعمال ثوابت الاتزان

3-3

استعمال ثوابت الاتزان

Using Equilibrium Constants

الأهداف

• تحسب تراكيز المتفاعلات والنواتج في نظام الاتزان.
• تستعمل قوانين كيميائية للتنبؤ بما إذا كان يتكون راسب.
• تفسر تأثير الأيون المشترك.

مراجعة المفردات

الكمية القصوى: أكبر كمية من المذاب التي تذوب في كمية محددة من المذيب عند درجة حرارة معينة.

المفردات الجديدة

• ثابت حاصل الذائبية.
• الأيون المشترك.
• تأثير الأيون المشترك.

الفكرة الرئيسية

يمكن استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب تراكيز المواد عند الاتزان وذوبانيتها.

الربط مع الحياة

لعلك جلست يومًا في المقعد الخلفي للسيارة المملوءة بعدد من أصدقائك؟ أنت تدرك أن هناك حدًا لعدد الأشخاص الذين يستطيعون الجلوس في المقعد. وتواجه المركبات الأيونية الحالة نفسها عند ذوبانها في المحلول.

حساب التراكيز عند الاتزان

Calculating Equilibrium Concentrations

كيف يمكن استعمال تعبير ثابت الاتزان في حساب تركيز ناتج ما؟ إذا كانت قيمة ثابت الاتزان K_eq لتفاعل تكوين غاز الميثان CH4 من تفاعل غاز الهيدروجين H2 مع غاز أول أكسيد الكربون CO تساوي 3.933 عند درجة حرارة 1200 K، يمكنك حساب تركيز الميثان CH4 إذا كانت تراكيز CO و H2 و H2O معروفة.

CO(g) + 3H2(g) ⇌ CH4(g) + H2O(g)
0.850 M 1.333 M ? M 0.286 M

K_eq = [CH4][H2O] / ([CO][H2]^3)

للحصول على [CH4] اضرب طرفي المعادلة في [CO][H2]^3 واقسم الطرفين على [H2O]:

[CH4] = K_eq × [CO][H2]^3 / [H2O]

عوّض التراكيز المعروفة وقيمة K_eq = 3.933:

[CH4] = 3.933 × (0.850)(1.333)^3 / (0.286)
[CH4] = 27.7 mol/L

هل الكمية الناتجة ذات جدوى اقتصادية بحيث يمكن تحويل المتبقي من CO و H2 إلى ميثان؟ هذا يعتمد على تكلفة الميثان. يوضح الشكل 3-16 عبّارة تنقل الغاز الطبيعي إلى الموانئ حول العالم.

الشكل 3-16

تحمل ناقلات النفط كميات كبيرة من الغاز الطبيعي حول العالم لسد الاحتياجات الصناعية والمنزلية. ويستعمل الغاز الطبيعي، الميثان، للتدفئة والطبخ.

---

صور الصفحة:

• مثال_3-4_حساب_تراكيز_الاتزان_كبريتيد_الهيدروجين.png
• مسائل_تدريبية_استعمال_ثوابت_الاتزان_18_19.png

مثال 3-4

حساب تراكيز الاتزان

يتفكك كبريتيد الهيدروجين، الذي يتميز برائحة كريهة تشبه رائحة البيض الفاسد، عند 1405 K إلى هيدروجين وجزيء كبريت بحسب المعادلة الآتية:

2H2S(g) ⇌ 2H2(g) + S2(g)

ما تركيز غاز الهيدروجين عند الاتزان إذا كان ثابت الاتزان يساوي 2.27 × 10^-3، وتركيز H2S يساوي 0.184 mol/L، وتركيز S2 يساوي 0.0540 mol/L؟

1. تحليل المسألة

لقد أعطيت قيمة ثابت الاتزان K_eq وتركيزي مادتين من ثلاث مواد؛ لذا تستطيع حل معادلة الاتزان وحساب [H2]. ولأن قيمة K_eq أقل من واحد فإن هناك متفاعلات أكثر من النواتج في خليط الاتزان؛ لذا تستطيع أن تتوقع أن يكون [H2] أقل من 0.184 mol/L، وهو تركيز المتفاعل H2S.

المعطيات:
K_eq = 2.27 × 10^-3
[S2] = 0.0540 mol/L
[H2S] = 0.184 mol/L

المطلوب:
[H2] = ? mol/L

2. حساب المطلوب

K_eq = [H2]^2[S2] / [H2S]^2

حل المعادلة لإيجاد [H2]^2:

[H2]^2 = K_eq × [H2S]^2 / [S2]

أوجد الجذر التربيعي:

[H2] = √(K_eq × [H2S]^2 / [S2])

عوّض:

[H2] = √((2.27 × 10^-3)(0.184)^2 / 0.0540)
[H2] = 0.0377 mol/L

تركيز الاتزان H2 هو 0.0377 mol/L.

3. تقويم الإجابة

الإجابة صحيحة؛ وكما هو متوقع تركيز H2 عند الاتزان أقل من 0.184 mol/L.

مسائل تدريبية

• ينتج الميثانول عن تفاعل أول أكسيد الكربون مع الهيدروجين:

CO(g) + 2H2(g) ⇌ CH3OH(g)

فإذا كان K_eq = 10.5 عند درجة حرارة معينة، فاحسب التراكيز الآتية:

أ. [CO] في خليط اتزان يحتوي على 0.933 mol/L من H2 و 1.32 mol/L من CH3OH.
ب. [H2] في خليط اتزان يحتوي على 1.09 mol/L من CO و 0.325 mol/L من CH3OH.
ج. [CH3OH] في خليط اتزان يحتوي على 0.0661 mol/L من H2 و 1.00 mol/L من CO.

• تحفيز: في التفاعل العام:

A + B ⇌ C + D

إذا سمح لـ 1.0 mol/L من A بالتفاعل مع 1.0 mol/L من B في وعاء حجمه 1 L إلى أن يصلا إلى حالة اتزان، فإذا كان تركيز A عند الاتزان 0.450 mol/L، فما تراكيز المواد الأخرى عند الاتزان؟ وما قيمة K_eq؟

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-17_البحيرات_المالحة_وثابت_حاصل_الذائبية.png

الشكل 3-17

المياه في البحيرات الكبيرة المالحة أكثر ملوحة من مياه البحر، ويزيد التركيز العالي للملح من كثافة الماء بشكل كافٍ يسمح للناس بالطفو على سطحه.

ثابت حاصل الذائبية

The Solubility Product Constant

بعض المركبات الأيونية، ومنها كلوريد الصوديوم NaCl، يذوب بسرعة في الماء، وبعضها الآخر، ومنها كبريتات الباريوم BaSO4، يذوب قليلًا في الماء. عند الذوبان تتفكك جميع المركبات الأيونية إلى أيونات.

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl-(aq)

بسبب الذائبية العالية لكلوريد الصوديوم NaCl تحتوي مياه البحار والبحيرات المالحة على كميات كبيرة من الملح. يوضح الشكل 3-17 جزءًا من مياه إحدى البحيرات المالحة.

في بعض الأحيان تكون الذائبية المنخفضة مهمة أيضًا؛ فرغم أن أيونات الباريوم مادة سامة للإنسان، فإنه يجب أن يشرب المرضى كبريتات الباريوم قبل التعرض للأشعة لأخذ صور للجهاز الهضمي. هل يمكن أن يشرب المريض BaSO4 بشكل آمن؟

تتفكك كبريتات الباريوم في الماء وفقًا للمعادلة:

BaSO4(s) → Ba2+(aq) + SO4^2-(aq)

وحين تتكون الأيونات الناتجة يبدأ التفاعل العكسي:

Ba2+(aq) + SO4^2-(aq) → BaSO4(s)

ومع الوقت يصل التفاعل إلى حالة الاتزان:

BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq) + SO4^2-(aq)

تكون سرعة الذوبان للمركبات القليلة الذوبان، ومنها BaSO4، مساوية لسرعة الترسيب عندما تكون تراكيز الأيونات صغيرة إلى أقصى حد. ومع ذلك يكون المحلول عند الاتزان محلولًا مشبعًا.

كتابة تعبير ثابت حاصل الذائبية

يسمى ثابت الاتزان للمركبات القليلة الذوبان ثابت حاصل الذائبية، وهو ناتج ضرب تراكيز الأيونات الذائبة، كل منها مرفوع لأس يساوي معامله في المعادلة الكيميائية. إن تركيز المادة الصلبة النقية لا يتغير؛ لذلك لا يكتب في تعبير ثابت حاصل الذائبية.

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-18_تطبيقات_كبريتات_الباريوم_في_الأشعة.png
• الجدول_3-3_ثوابت_حاصل_الذائبية_عند_298K.png

الشكل 3-18

يتناول المرضى أحيانًا محلول كبريتات الباريوم قبل الخضوع لفحص الأشعة السينية للجهاز الهضمي. وبسبب انخفاض ذائبيتها فإن كمية الأيونات الذائبة قليلة جدًا، ولذلك يمكن استعمالها بأمان نسبي تحت إشراف الطبيب.

عند كتابة تعبير ثابت حاصل الذائبية لكبريتات الباريوم يكون:

BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq) + SO4^2-(aq)

K_sp = [Ba2+][SO4^2-]

ثابت حاصل الذائبية لكبريتات الباريوم عند 298 K يساوي تقريبًا:

K_sp = 1.1 × 10^-10

وتدل القيمة الصغيرة جدًا لـ K_sp على أن كبريتات الباريوم قليلة الذوبان جدًا في الماء.

مثال آخر:

Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2+(aq) + 2OH-(aq)

K_sp = [Mg2+][OH-]^2

وتعتمد قيمة K_sp على نوع المركب ودرجة الحرارة. يبين الجدول 3-3 قيم ثوابت حاصل الذائبية لبعض المركبات عند 298 K.

الجدول 3-3

ثوابت حاصل الذائبية عند 298 K

أمثلة من القيم الواردة في الجدول:

الهيدروكسيدات

| المركب | K_sp |
| ------- | -----------: |
| Al(OH)3 | 3.5 × 10^-11 |
| Ca(OH)2 | 6.6 × 10^-6 |
| Cu(OH)2 | 1.7 × 10^-19 |
| Fe(OH)2 | 3.3 × 10^-8 |
| Fe(OH)3 | 9.8 × 10^-39 |
| Mg(OH)2 | 1.8 × 10^-11 |
| Zn(OH)2 | 5.4 × 10^-17 |

الهاليدات

| المركب | K_sp |
| ------ | -----------: |
| CaF2 | 2.6 × 10^-9 |
| PbBr2 | 3.4 × 10^-6 |
| PbCl2 | 2.5 × 10^-5 |
| PbF2 | 7.4 × 10^-4 |
| AgCl | 8.5 × 10^-17 |
| AgBr | 5.0 × 10^-13 |
| AgI | 8.5 × 10^-17 |

الكربونات

| المركب | K_sp |
| ------ | -----------: |
| BaCO3 | 2.6 × 10^-9 |
| CaCO3 | 3.4 × 10^-9 |
| CuCO3 | 2.5 × 10^-10 |
| PbCO3 | 7.4 × 10^-14 |
| MgCO3 | 6.8 × 10^-6 |
| Ag2CO3 | 8.5 × 10^-12 |
| ZnCO3 | 1.5 × 10^-10 |
| Hg2CO3 | 3.6 × 10^-17 |

الكبريتات والكرومات والفوسفات

تتضمن بقية الجدول قيمًا لمركبات مثل BaSO4 و CaSO4 و PbSO4 و Ag2SO4، وكذلك BaCrO4 و PbCrO4 و Ag2CrO4، ومركبات الفوسفات مثل AlPO4 و Ca3(PO4)2 و Mg3(PO4)2، وجميعها تظهر تفاوتًا كبيرًا في الذائبية حسب قيمة K_sp.

---

صور الصفحة:

• مثال_3-5_حساب_الذائبية_المولارية_لكربونات_النحاس.png

استعمال ثابت حاصل الذائبية

تم تحديد قيم ثابت حاصل الذائبية الموضحة في الجدول 3-3 من قياس تراكيز الأيونات. ويمكن من خلال K_sp حساب ذائبية المركبات الأيونية القليلة الذوبان. تذكر أن الذائبية يمكن أن تكتب بوحدة mol/L أو g/L، كما يمكن التعبير عنها بالذائبية المولارية.

مثال: كلوريد الفضة AgI أو AgCl من الأمثلة على المركبات قليلة الذوبان، ويكون تعبير K_sp مبنيًا على تراكيز الأيونات الناتجة عن الذوبان.

مثال 3-5

حساب الذائبية المولارية

استعمل قيمة K_sp في الجدول 3-3 لحساب ذائبية كربونات النحاس II، CuCO3، بوحدة mol/L عند 298 K.

1. تحليل المسألة

اكتب معادلة ذوبان CuCO3. ولأن كل مول من CuCO3 ينتج مولًا واحدًا من Cu2+ ومولًا واحدًا من CO3^2-، فإن تركيز كل من الأيونين يساوي الذائبية المولارية s.

المعطيات:
K_sp = 2.5 × 10^-10

المطلوب:
s = ? mol/L

2. حساب المطلوب

CuCO3(s) ⇌ Cu2+(aq) + CO3^2-(aq)

K_sp = [Cu2+][CO3^2-]

إذا كان:

[Cu2+] = s
[CO3^2-] = s

فإن:

K_sp = s × s = s^2

s = √K_sp
s = √(2.5 × 10^-10)
s = 1.6 × 10^-5 mol/L

3. تقويم الإجابة

القيمة صغيرة؛ لذلك فإن كربونات النحاس II قليلة الذوبان في الماء.

---

صور الصفحة:

• مسائل_تدريبية_ثابت_حاصل_الذائبية_20_21.png
• مثال_3-6_حساب_تركيز_الأيون_من_ثابت_حاصل_الذائبية.png
• مسائل_تدريبية_تركيز_الأيون_22_24.png

مسائل تدريبية

• استعمل الجدول 3-3 لحساب الذائبية المولارية لكل من الأملاح الآتية عند 298 K:

أ. PbCrO4
ب. AgCl
ج. CaCO3

• إذا علمت أن K_sp لكبريتات الرصاص PbSO4 يساوي 1.6 × 10^-8 عند 298 K، فما ذائبية كبريتات الرصاص بوحدة g/L؟

مثال 3-6

حساب تركيز الأيون

يُعد هيدروكسيد الماغنسيوم Mg(OH)2 مادة قليلة الذوبان في الماء. احسب تركيز أيونات OH- في محلول مشبع من Mg(OH)2 عند 298 K، إذا كان:

K_sp = 5.6 × 10^-12

1. تحليل المسألة

اكتب معادلة الذوبان وتعبير K_sp. ينتج كل مول من Mg(OH)2 مولًا واحدًا من Mg2+ ومولين من OH-، لذلك إذا كان تركيز Mg2+ يساوي x فإن تركيز OH- يساوي 2x.

المطلوب:
[OH-] = ? mol/L

2. حساب المطلوب

Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2+(aq) + 2OH-(aq)

K_sp = [Mg2+][OH-]^2

لنفرض:

[Mg2+] = x
[OH-] = 2x

K_sp = x(2x)^2
K_sp = 4x^3

4x^3 = 5.6 × 10^-12
x^3 = 1.4 × 10^-12
x = 1.1 × 10^-4 mol/L

[OH-] = 2x = 2.2 × 10^-4 mol/L

3. تقويم الإجابة

كما هو متوقع يكون تركيز OH- أكبر من تركيز Mg2+؛ لأن كل وحدة صيغة من Mg(OH)2 تعطي أيونين من OH-.

مسائل تدريبية

• استعمل قيم K_sp في الجدول 3-3 لحساب تراكيز الأيونات في المحاليل المشبعة للمواد الآتية عند الاتزان:

أ. AgI
ب. AgBr
ج. CaF2
د. Ag2CrO4

• احسب ذائبية Ag3PO4 بوحدة mol/L إذا علمت أن K_sp = 2.6 × 10^-18.

• تحفيز: إذا كانت ذائبية فلوريد الفضة AgF تساوي 1.86 × 10^-1 g/100 g ماء عند 298 K، فاحسب قيمة K_sp.

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-19_توقع_تكون_راسب_أزرق_بروسي.png
• الجدول_3-4_تراكيز_الأيونات_وتوقع_الرواسب.png

توقع الرواسب

عند خلط محلولين أيونيين قد يتكون راسب إذا تجاوز حاصل ضرب تراكيز الأيونات قيمة ثابت حاصل الذائبية K_sp. ويمكن استعمال حاصل الأيونات Q_sp للمقارنة مع K_sp والتنبؤ بتكون الراسب.

الشكل 3-19

عند مزج محلولي كلوريد الحديد III وفيروسيانات البوتاسيوم يتكون راسب أزرق يعرف باسم الأزرق البروسي. ويستعمل هذا اللون في بعض الأصباغ والأحبار.

مثال للتفاعل:

4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] → 12KCl + Fe4[Fe(CN)6]3

ويتفكك كل من كلوريد الحديد III وفيروسيانات البوتاسيوم في المحلول، ثم تتحد الأيونات لتكوين الراسب غير الذائب:

4Fe3+(aq) + 3[Fe(CN)6]^4-(aq) → Fe4[Fe(CN)6]3(s)

ماذا قرأت؟

وضح كيف يمكن استعمال قيمة Q_sp لتوقع تكون راسب.

حساب تركيز الأيونات

لحساب Q_sp نستعمل التراكيز الابتدائية للأيونات الناتجة من خلط المحاليل، ثم نقارن القيمة مع K_sp.

إذا كان:

Q_sp > K_sp يتكون راسب.
Q_sp = K_sp يكون المحلول مشبعًا وعند الاتزان.
Q_sp < K_sp لا يتكون راسب.

الجدول 3-4

تراكيز الأيونات في محلولين قبل وبعد الخلط.

بيانات الجدول تمثل مزج محاليل تحتوي على Fe3+ و Cl- و K+ و [Fe(CN)6]^4-، ثم حساب التراكيز بعد الخلط لمعرفة ما إذا كان الراسب سيتكون.

---

صور الصفحة:

• مثال_3-7_توقع_تكون_راسب_كلوريد_الرصاص.png

مثال 3-7

توقع تكون راسب

هل يتكون راسب عند خلط 100 mL من محلول NaCl تركيزه 0.0100 M مع 100 mL من محلول Pb(NO3)2 تركيزه 0.0200 M؟ علمًا أن:

K_sp لكلوريد الرصاص PbCl2 = 1.7 × 10^-5

1. تحليل المسألة

ينتج من خلط المحلولين أيونات Pb2+ و Cl-. يجب حساب التراكيز بعد الخلط ثم حساب Q_sp ومقارنته مع K_sp.

المعطيات:
100 mL من NaCl 0.0100 M
100 mL من Pb(NO3)2 0.0200 M
K_sp = 1.7 × 10^-5

المطلوب:
Q_sp > K_sp ؟

2. حساب المطلوب

PbCl2(s) ⇌ Pb2+(aq) + 2Cl-(aq)

Q_sp = [Pb2+][Cl-]^2

بسبب خلط حجمين متساويين يصبح الحجم النهائي ضعف حجم كل محلول، فتقل تراكيز الأيونات إلى النصف:

[Pb2+] = 0.0200 M / 2 = 0.0100 M
[Cl-] = 0.0100 M / 2 = 0.00500 M

Q_sp = (0.0100)(0.00500)^2
Q_sp = 2.5 × 10^-7

قارن:

Q_sp = 2.5 × 10^-7 < K_sp = 1.7 × 10^-5

3. تقويم الإجابة

Q_sp أقل من K_sp، لذلك لا يتكون راسب.

---

#

صور الصفحة:

• مسائل_تدريبية_توقع_الرواسب_25_26.png
• الشكل_3-20_تأثير_الأيون_المشترك_في_ذائبية_كرومات_الرصاص.png

مسائل تدريبية

• استعمل قيم K_sp في الجدول 3-3 لتوقع هل يتكون راسب عند خلط كميات متساوية من المحاليل الآتية:

أ. 0.10 M من NaF مع 0.030 M من Ca(NO3)2.
ب. 0.025 M من K2SO4 مع 0.010 M من AgNO3.

• تحفيز: هل يتكون راسب عند إضافة 250 mL من 0.20 M MgCl2 إلى 750 mL من 0.0025 M NaOH؟

تأثير الأيون المشترك

The Common Ion Effect

إذا أضيف أيون مشترك إلى محلول مشبع لمركب قليل الذوبان فإن ذائبية ذلك المركب تقل. فعلى سبيل المثال، إذا كان لدينا محلول مشبع من كرومات الرصاص PbCrO4، فإن إضافة محلول يحتوي على أيون CrO4^2-، مثل K2CrO4، تزيد تركيز أحد الأيونات الناتجة من ذوبان PbCrO4.

PbCrO4(s) ⇌ Pb2+(aq) + CrO4^2-(aq)

وفق مبدأ لوتشاتلييه، تؤدي زيادة تركيز CrO4^2- إلى إزاحة الاتزان نحو اليسار، أي نحو تكوين المزيد من الراسب PbCrO4، وبذلك تقل ذائبية PbCrO4 في المحلول.

يُسمى الأيون الموجود في محلولين أو أكثر الأيون المشترك، ويُسمى الانخفاض في الذائبية الناتج عن وجود أيون مشترك تأثير الأيون المشترك.

الشكل 3-20

تقل ذائبية كرومات الرصاص PbCrO4 بزيادة تركيز أيون الكرومات CrO4^2- في المحلول، كما يوضح الرسم البياني لتأثير الأيون المشترك.

اختبار الرسم البياني

تحقق أن K_sp لا يتغير مع بساطة تركيز كرومات البوتاسيوم المرسومة.

---

صور الصفحة:

• الشكل_3-21_تأثير_الأيون_المشترك_في_ترسيب_كرومات_الرصاص.png

الشكل 3-21

يوضح الشكل تأثير الأيون المشترك بإضافة أيونات الكرومات إلى محلول يحتوي على أيونات الرصاص. تؤدي إضافة K2CrO4 إلى زيادة تركيز CrO4^2-، فينزاح الاتزان نحو تكوين الراسب PbCrO4.

تطبيق مبدأ لوتشاتلييه

يطبق مبدأ لوتشاتلييه على المحاليل المتزنة ذات الأملاح قليلة الذوبان. فعند إضافة أيون مشترك إلى المحلول، يستجيب الاتزان باستهلاك جزء من هذا الأيون، أي بتكوين المزيد من الراسب، فتقل ذائبية الملح.

مثال توضيحي:

عندما يضاف محلول كرومات البوتاسيوم K2CrO4 إلى محلول يحتوي على كرومات الرصاص المشبع، تزداد أيونات CrO4^2- في المحلول، فتتحد مع أيونات Pb2+ لتكوين المزيد من PbCrO4(s):

Pb2+(aq) + CrO4^2-(aq) → PbCrO4(s)

وهذا يؤدي إلى انخفاض تركيز Pb2+ الحر في المحلول. ويستفاد من تأثير الأيون المشترك في عمليات الترسيب، والتنقية، والتحليل النوعي للأيونات.

مثال آخر:

إذا كان لدينا محلول مشبع من BaSO4، فإن إضافة محلول يحتوي على SO4^2- مثل Na2SO4 تؤدي إلى تقليل ذائبية BaSO4؛ لأن الاتزان ينزاح نحو تكوين المزيد من الراسب.

BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq) + SO4^2-(aq)

إضافة SO4^2- تجعل الاتزان ينزاح نحو اليسار، فتقل كمية Ba2+ الذائبة في المحلول.

---

صور الصفحة:

• مختبر_حل_المشكلات_تطبيق_التفسيرات_العلمية_تسوس_الأسنان.png
• تقويم_3-3_استعمال_ثوابت_الاتزان.png

مختبر حل المشكلات

تطبيق التفسيرات العلمية

كيف تستطيع بعض التفسيرات العلمية تفسير سبب إضافة الفلوريد إلى مياه الشرب ومعاجين الأسنان؟

يتكون مينا الأسنان في معظمه من هيدروكسي أباتيت الكالسيوم Ca5(PO4)3OH. وعندما تنتج البكتيريا أحماضًا في الفم فإنها تتفاعل مع مينا الأسنان فتذيب جزءًا منه، مما يؤدي إلى تسوس الأسنان.

التحليل

يتحلل مينا الأسنان وفق اتزان ذوبان لمركب هيدروكسي أباتيت، ويؤدي وجود الأحماض إلى زيادة ذوبانه. عند إضافة الفلوريد يتكون فلورو أباتيت، وهو أقل ذوبانًا وأكثر مقاومة للأحماض، مما يساعد على حماية الأسنان.

التفكير الناقد

• اكتب معادلة ذوبان هيدروكسي أباتيت، وفسر كيف يمكن للأيونات الناتجة أن تتأثر بوجود الحمض.
• كيف تساعد إضافة الفلوريد إلى الماء أو معجون الأسنان على تقليل تسوس الأسنان؟
• وضح لماذا يكون فلورو أباتيت أكثر مقاومة للأحماض من هيدروكسي أباتيت.

التقويم 3-3

الخلاصة

• إن تراكيز مواد الاتزان والذائبية يمكن حسابها باستعمال تعبير ثابت الاتزان.
• تقارن قيمة Q_sp مع K_sp لتحديد ما إذا كان راسب ما سيتكون في المحلول.
• إذا كان حاصل الأيون Q_sp أكبر من K_sp فإن محلولًا غير مشبع يكون، ويتكون راسب.
• وجود الأيون المشترك في محلول يقلل ذائبية المادة المذابة.

• الفكرة الرئيسية: اشرح الطريقة التي تعتمد عليها لحساب تركيز ناتج في خليط التفاعل عند الاتزان.

• متى نستعمل الذائبية في حساب ثابت حاصل الذائبية؟ وما معنى أن تكون الأيونات قليلة الذوبان؟

• حدد كيف يمكن حساب Q_sp؟ ومتى يدل Q_sp على تكون راسب؟

• اشرح العلاقة بين Q_sp و K_sp في توقع تكون الراسب.

• احسب الذائبية المولارية لـ MgCO3 إذا كان K_sp = 2.6 × 10^-8.

• صمم تجربة اعتمادًا على التحليل الموضح لتوضح أي الأيونين Pb2+ أو Mg2+ يكوّن محلولًا عالي القلوية.