پی اچ 2 (سطح متوسط)

بچه‌ها قبلاً در شبیه ساز پی اچ ۱، در مورد اسیدها و بازها، صحبت کرده بودیم همچنین یاد گرفتین که اسید به ماده‌ای گفته می‌شه که می‌تونه یون هیدرونیوم تولید کنه و باز به ماده‌ای گفته می‌شه که می‌تونه یون هیدروکسید تولید کنه. در شبیه ساز پی اچ ۲ قراره که با هم، وجود یون‌های هیدرونیوم و هیدروکسید، در محلول‌های اسیدی، بازی یا خنثی را بررسی کنیم.

نحوه کار با شبیه ساز

برای شروع کلیک کنید.

مانند شبیه ساز پی اچ 1، در صفحه یک بشر بزرگ یک لیتری مشاهده می کنین که به طور پیش فرض نیم لیتر اون پر از آبه. یک پی اچ سنج دیجیتالی داخل بشر هست که می تونه پی اچ محتویات (محلول یا مایع) داخل بشر را نشون بده. یک شیر آب در بالای بشر موجوده که با کشیدن دسته آبی روی شیر، آب باز میشه و میزان آب داخل بشر بیشتر میشه. یک شیر آب هم به پایین بشر وصله که با کشیدن دسته آبی روی شیر، آب داخل بشر خالی میشه.

بالای بشر برو روی کادر سفید، گزینه آب نوشته شده که با کلیک بر روی مثلث مشکی $\bigtriangledown$ کادر، یک منوی کشویی برای شما باز می‌شه که به جای آب می‌تونید مواد دیگری رو انتخاب کنین و مقدار عددی یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید و مولکول های آب را مشاهده کنید. یک شیر دیگه هم کنار این کادره که روش یک دکمه قرمزه و اگه دکمه قرمز رو فشار بدین، ماده بیشتری داخل بشر ریخته میشه.

در سمت چپ شبیه ساز، یک نوار شمارنده ذرات قرار داده شده. از قسمت بالای نوار شمارنده می تونید یکی از گزینه های مول یا غلظت را انتخاب کنید.

توجه: اگه یادتون رفته که مول چیه، به شبیه ساز جرم اتمی که قبلا منتشر شده مراجعه کنید!!

اگه بخوام به صورت کلی یه توضیحی بدم:

1. با انتخاب گزینه مول، نوار شمارنده ذرات به شما نشون میده که در هر محلول، چند یون هیدرونیوم و چند یون هیدروکسید و چند مولکول آب وجود داره.
2. با انتخاب گزینه غلظت، نوار شمارنده ذرات به شما نشون میده که در هر محلول، غلظت ذرات (یونهای هیدرونیوم و یونهای هیدروکسید و مولکولهای آب) چقدره. توجه کنید که غلظت یعنی تعداد یک چیزی در واحد حجم.

همچنین از قسمت پایین نوار شمارنده می تونید یکی از گزینه های خطی یا لگاریتمی رو انتخاب کنید:

1. با انتخاب گزینه خطی، تعداد مول یا غلظت ذرات موجود در محلول از 100 و تقریبی نمایش داده میشه؛ یعنی تقریبا در 100 تا، چند تا از هر ذره داریم.
2. با انتخاب گزینه لُگاریتمی، تعداد مول یا غلظت ذرات موجود در محلول، به صورت اعداد توان دار و دقیق تر، نمایش داده میشه.

نکته: قبلا در ریاضی خونده بودید که هر چه توان اعداد، منفی تر باشه یعنی مقدار کمتر. مثلا ^8-10 از ^5-10 کوچیکتره!!

نکته: قبلا در ریاضی خونده بودید که هر چه توان اعداد، مثبت تر باشه یعنی مقدار بیشتر. مثلا ⁸⁺10 از ⁵⁺10بزرگتره!!

خب قبل از اینکه به آب داخل بشر چیزی اضافه کنید بیایید همین آب خالی رو با هم بررسی کنیم.

سمت راست شبیه ساز، یک بشر بزرگ یک لیتریه که به طور پیش فرض نیم لیتر اون پر از آبه. پی اچ سنج دیجیتالی داره عدد 7 رو نشون میده که یعنی آب خنثی هستش. از پایین بشر اگر تیک تعداد ذرات رو فعال کنید، سه تا کادر براتون نشون داده میشه که به ترتیب از بالا به پایین:

1. اولی تعداد یونهای هیدرونیوم داخل نیم لیتر آبه.
2. دومی تعداد یونهای هیدروکسید داخل نیم لیتر آبه.
3. سومی تعداد مولکولهای داخل نیم لیتر آبه.

توجه: ممکنه براتون سوال پیش بیاد که اصلا این یونها داخل آب چیکار می کنن ما که هنوز اسید و بازی اضافه نکردیم. بله حق با شماست پس بذارید یه نکته توپ بگم بهتون!!

در اینجا فرآیند خودیونِش آب اتفاق افتاده یعنی بخشی از مولکولهای آب، خود به خود تبدیل به یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید میشن (جلل خالق)!

در خودیونش آب، یک مولکول آب با از دست دادن یک یون هیدروژن (⁺H) به هیدروکسید (^-OH) تبدیل میشه و مولکول آب دیگه با گرفتن یون هیدروژن به هیدرونیوم تبدیل می‌شه. که این فرآیند تعادلی هستش یعنی دوباره این یونهای مثبت و منفی میتونن با هم واکنش بدن و بشن مولکول آب. خودیونش آب در آب خالص و محلولهای آبی (یعنی محلولی که حلال آن آب باشد)، وجود داره.

نکته: در محلولهای اسیدی با اینکه مقدار زیادی یون هیدرونیوم داریم اما مقدار کمی هم یون هیدروکسید داریم. چرا؟ آفرین، بخاطر خود یونش آب داخل محلول.

نکته: در محلولهای بازی با اینکه مقدار زیادی یون هیدروکسید داریم اما مقدار کمی هم یون هیدرونیوم داریم. چرا؟ آفرین، بخاطر خود یونش آب داخل محلول.

از پایین بشر اگر تیک نسبت ^-H₃O⁺/ OH رو فعال کنید. یک سری نقاط آبی و قرمز روی آب نشون داده میشه که نقاط قرمز یعنی یونهای هیدرونیوم و نقاط آبی یعنی یونهای هیدروکسید که میتونید مقایسه کنید نسبتشون رو که کدوم بیشتره یا کمتر که اینجا وقتی میگیم پی اچ هفت هستش یعنی خنثی یعنی نسبت برابر.

سوال: با کم و زیاد کردن آب داخل بشر، تعداد ذرات چه تغییری میکنه؟

خب حالا به نوار شمارنده ذرات سمت چپ شبیه ساز نگاه کنید. مثلا از بالای نوار شمارنده، گزینه مقدار (مول) رو فعال کنین. از پایین نوار هم گزینه خطی رو فعال کنین. میبینین که در این حالت، تعداد مولکولهای آب از 100 تا چیزی حول 55 تاست و تعداد یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید خیلی کمه نزدیکه صفره (ولی صفر نیست).

دفعه بعد مثلا از بالای نوار شمارنده، گزینه مقدار (مول) رو فعال کنین. از پایین نوار هم گزینه لگاریتمی رو فعال کنین. این سری تعداد مولکولهای آب و یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید به طور دقیق نسبت به عدد 100 نشون داده میشه.

سری بعد مثلا از بالای نوار شمارنده، گزینه غلظت رو فعال کنید. از پایین نوار هم گزینه لگاریتمی رو فعال کنید. این سری نوار شمارنده ذرات نشون میذه که تعداد مولکولهای آب و یونهای هیدرونیوم و هیدروکسید به طور دقیق در حجم نیم لیتر که پیش فرض خود سیستم بوده چقدره (حجم را با اضافه کردن آب یا مایعات می‌تونید تغییر بدید).

دیگه بسه من خیلی توضیح دادم حالا نوبت شماست!

مثلا از منوی کشویی، آب پرتقال رو انتخاب کنید. می‌بینید که نیم لیتر آب پرتقال داخل بشر ریخته میشه. دیگه وقتشه به سوالات من جواب بدید.

چند تا سوال بپرسم:

1- پی اچ آب پرتقال چنده؟

2- با توجه به مطالب، آب پرتقال، اسیدی میشه یا بازی؟

3- اگر میزان آب پرتقال داخل بشر رو بیشتر کنیم، تعداد یونهای هیدرونیوم چه تغییری میکنه؟

4- اگر میزان آب پرتقال داخل بشر رو بیشتر کنیم، تعداد یونهای هیدروکسید چه تغییری میکنه؟

5- اگر میزان آب پرتقال داخل بشر رو بیشتر کنیم، تعداد مولکولهای آب چه تغییری میکنه؟

6- چرا در آب پرتقال، یون هیدروکسید وجود داره؟