الحموض والقواعد: الكاشف والتوصيل
يميّز المحاليل الحمضية من القاعدية بلون ورق الكاشف، ويستنتج أن محاليلها توصل التيار الكهربائي بخلاف الماء النقي.
المحاكاة التفاعلية
محاكاة تفاعلية: محاليل حمض-قلوي — من PhET
لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.
في كتابك
- نشاط (١): أثر الحموض على ورقة دوار الشمس — الجزء الثاني، ص ١٥
- نشاط (٢): توصيل الحموض للتيار الكهربائي — الجزء الثاني، ص ١٦
- نشاط (٤): أثر القواعد على ورقة دوار الشمس — الجزء الثاني، ص ١٨
- نشاط (٥): توصيل القواعد للتيار الكهربائي — الجزء الثاني، ص ١٩
خطوات التجربة
افتح شاشة «المقدمة» واختر «ماء». اختر أداة ورق الكاشف، واغمس طرف الورقة في المحلول، وقارن لونها بـ«pH مفتاح لون».
اختر أداة فحص التوصيل (مصباح وبطارية وقطبان)، واغمس القطبين في «ماء»، ولاحظ المصباح.
اختر «حمض قوي» وكرّر الفحصين: لون ورق الكاشف وإضاءة المصباح. سجّل النتائج في جدول.
اختر «حمض ضعيف» وكرّر الفحصين، وقارن إضاءة المصباح بما كانت عليه في الحمض القوي.
اختر «قلوي قوي» ثم «قلوي ضعيف»، وكرّر الفحصين لكل منهما. «القلوي» في المحاكاة هو ما يسمّيه كتابك «القاعدة».
اختر «Particles» (الجسيمات) من «مشاهد»، وقارن ما في «ماء» بما في «حمض قوي» و«قلوي قوي»: أين ترى أيونات موجبة وسالبة منتشرة في المحلول؟
الفكرة العلمية
تغيّر الحموض لون كاشف دوار الشمس الأزرق إلى الأحمر، وتغيّر القواعد لون كاشف دوار الشمس الأحمر إلى الأزرق. والمحاكاة لا تستخدم دوار الشمس، بل ورق كاشف عامًّا يتلوّن بحسب رقم يسمّى pH بين ٠ و١٤: المحلول الحمضي رقمه أقل من ٧، والقاعدي أكبر من ٧، والماء النقي متعادل عند ٧. ومحاليل الحموض والقواعد توصل التيار الكهربائي لأنها تتأيّن في الماء: الحمض يطلق أيون الهيدروجين، والقاعدة تطلق أيون الهيدروكسيل OH-، وهذه الأيونات المشحونة تحمل التيار فيضيء المصباح. أما الماء النقي فيكاد يخلو من الأيونات، فلا يكاد يوصل التيار. والحمض القوي، مثل حمض الهيدروكلوريك HCl، يتأيّن كله تقريبًا فتكثر أيوناته ويضيء المصباح بشدّة، أما الحمض الضعيف فيتأيّن جزء صغير منه فيضيء المصباح ضعيفًا، وكذلك القاعدة القوية والضعيفة.
قوّم نفسك
جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.
غمست ورق الكاشف في «حمض قوي». أين يقع لونه على «pH مفتاح لون»؟
- عند ٧ تمامًا
- في جهة الأرقام الأكبر من ٧
- في جهة الأرقام الأصغر من ٧
- لا يتغيّر لون الورقة لأن الحمض شفّاف
اعرض الإجابة
ج) في جهة الأرقام الأصغر من ٧
المحاليل الحمضية رقم pH فيها أقل من ٧، والحمض القوي بعيد عن ٧ نحو الأرقام الصغيرة. ومن اختار الأرقام الأكبر عكس المقياس، ومن ظن أن الحمض الشفاف لا يغيّر لون الكاشف خلط بين لون المحلول نفسه وأثره في الكاشف.
لماذا أضاء المصباح في محلول الحمض القوي ولم يكد يضيء في الماء النقي؟
- لأن محلول الحمض فيه أيونات موجبة وسالبة تحمل التيار
- لأن الحمض سائل والماء ليس كذلك
- لأن الحمض أسخن من الماء
- لأن جزيئات الماء أكبر من جزيئات الحمض
اعرض الإجابة
أ) لأن محلول الحمض فيه أيونات موجبة وسالبة تحمل التيار
الحمض يتأيّن في الماء فتنتشر فيه أيونات مشحونة تنقل التيار بين القطبين، أما الماء النقي فيكاد يخلو منها. ومن ظن أن السائل وحده يوصل نسي أن الماء النقي سائل أيضًا ولم يُضئ المصباح فيه.
قارنت إضاءة المصباح في «قلوي قوي» و«قلوي ضعيف» في شاشة «المقدمة». ماذا تجد؟
- لا يضيء في أيٍّ منهما لأن القواعد لا توصل التيار
- يضيء أكثر في القلوي القوي لأن أيوناته أكثر
- يضيء بالقدر نفسه لأن المحلولين قاعديان
- يضيء أكثر في القلوي الضعيف
اعرض الإجابة
ب) يضيء أكثر في القلوي القوي لأن أيوناته أكثر
القاعدة القوية تتأيّن كلها تقريبًا فتكثر أيونات OH- والأيونات الموجبة، فيضيء المصباح أكثر. ومن ظن أن القواعد لا توصل نسي أن محاليلها تتأيّن مثل الحموض، ومن اختار التساوي ظن أن كونهما قاعدتين يكفي لتتساوى أيوناتهما.
غمس طالب ورقة دوار شمس حمراء في محلول صابون فصارت زرقاء. ماذا تستنتج عن محلول الصابون؟ وأين تتوقع أن يقع رقم pH له؟
اعرض الإجابة
محلول الصابون قاعدي، لأن القواعد تغيّر لون دوار الشمس الأحمر إلى الأزرق. ولذلك يُتوقّع أن يكون رقم pH له أكبر من ٧، في جهة القلوي من مفتاح الألوان كما رأيت في «قلوي قوي» و«قلوي ضعيف».
لماذا يكون لمس الأجهزة الكهربائية بيد مبلّلة بعصير الليمون أخطر من لمسها بيد جافّة؟
اعرض الإجابة
لأن عصير الليمون محلول حمضي يتأيّن فيه الحمض، فتكثر فيه الأيونات التي توصل التيار الكهربائي، كما أضاء المصباح في محلول الحمض. فيسهل مرور التيار عبر اليد، بينما اليد الجافة أضعف توصيلًا.