مخطط الأرز

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 18 صور
الموسوعة الحرة

جدول ICE أو مربع RICE أو مخطط RICE هو نظام جدولي لتتبع تغيرات التركيز في تفاعل متوازن . يشمل ذلك التبخر ، ودرجة الحموضة ، والذوبان . يرمز ICE إلى التركيز الابتدائي، والتغير، والتوازن . يُستخدم في الكيمياء لتتبع تغيرات كمية المواد المتفاعلة، وكذلك لتنظيم مجموعة من الشروط المراد حلها. [ 1 ] تشير بعض المصادر إلى جدول RICE (أو مربعه أو مخططه) حيث يرمز الحرف R المضاف إلى التفاعل الذي يشير إليه الجدول. [ 2 ] بينما يسميه البعض الآخر ببساطة جدول التركيز (لتوازن الحمض والقاعدة). [ 3 ]

مثال

لتوضيح هذه العمليات، نأخذ مثالًا على إذابة حمض ضعيف ، HA، في الماء. يمكن حساب الرقم الهيدروجيني (pH) باستخدام جدول ICE. في هذا المثال، يُفترض أن الحمض ليس ضعيفًا جدًا، وأن تركيزه ليس مخففًا جدًا، بحيث يمكن إهمال تركيز أيونات [OH⁻ ] . هذا يُعادل افتراض أن الرقم الهيدروجيني النهائي سيكون أقل من 6 تقريبًا. لمزيد من التفاصيل، يُرجى مراجعة قسم حسابات الرقم الهيدروجيني .

أولاً، يتم كتابة تعبير التوازن. HA↽--⇀أ-+ح+{\displaystyle {\ce {HA<=>{A^{-}}+{H+}}}} تمثل أعمدة الجدول الأنواع الثلاثة الموجودة في حالة توازن.

(R)[HA][أ - ][H + ]
أناج أ00
ج− x+ x+ x
هـC a − xxx

يُظهر الصف الأول رد الفعل.

يحتوي الصف الثاني، المسمى I، على الشروط الأولية: التركيز الاسمي للحمض هو C a وهو غير متفكك في البداية، لذا فإن تركيزات A − و H + تساوي صفرًا.

يُحدد الصف الثالث، المُسمى C، التغير الذي يحدث أثناء التفاعل. عندما يتفكك الحمض، يتغير تركيزه بمقدار معين .-x{\displaystyle -x}وتتغير تركيزات كل من A − و H + بمقدار معين .+x{\displaystyle +x}⁠ . هذا يتبع من مراعاة توازن الكتلة (يجب أن يظل العدد الإجمالي لكل ذرة / جزيء كما هو) وتوازن الشحنة (يجب أن يكون مجموع الشحنات الكهربائية قبل وبعد التفاعل صفرًا).

تُشير المعاملات التي تسبق " x " إلى نسب المولات للمتفاعلات إلى الناتج. على سبيل المثال، إذا احتوت معادلة التفاعل على أيوني هيدروجين (H +) في الناتج، فإن "التغير" في تلك الخلية سيكون "2x " .

الصف الرابع، المسمى E، هو مجموع الصفين الأولين ويظهر التركيزات النهائية لكل نوع عند التوازن.

يمكن ملاحظة من الجدول أنه عند التوازن، [H + ] = x .

لإيجاد قيمة x ، يجب تحديد ثابت تفكك الحمض (أي ثابت التوازن لتفكك الحمض والقاعدة ).

كأ=[ح+][أ-][HA]{\displaystyle K_{\text{a}}={\frac {{\ce {[H^+][A^-]}}}{{\ce {[HA]}}}}}

استبدل التركيزات بالقيم الموجودة في الصف الأخير من جدول ICE.

كأ=x2جأ-x{\displaystyle K_{\text{a}}={\frac {x^{2}}{C_{a}-x}}}

x2+كأx-كأجأ=0{\displaystyle x^{2}+K_{\text{a}}x-K_{\text{a}}C_{a}=0}

باستخدام قيم محددة لـ Ca و Ka، يمكن حل هذه المعادلة التربيعية لإيجاد قيمة x . بافتراض أن pH = −log 10 [H + ] ، يمكن حساب pH كالتالي: pH = −log 10 x .

إذا كانت درجة التفكك صغيرة جدًا، فإن C a ≫ x ، ويتبسط التعبير إلىكأ=x2جأ{\displaystyle K_{\text{a}}={\frac {x^{2}}{C_{a}}}}و pH = 1 / 2 ( pKa − log Ca ) . هذا التعبير التقريبي مناسب لقيم pKa الأكبر من 2 تقريبًا ولتركيزات عالية بما يكفي.

جداول RICE للذوبان

يمكن أيضًا استخدام جداول RICE لإيجاد توازنات الذوبان أو لإيجاد الذوبانية المولية للتفاعلات. [ 1 ] [ 4 ]

على سبيل المثال، التفاعلكلوريد الرصاص2⟷(s)الرصاص2++(ق)2Cl-(ق){\displaystyle {\ce {PbCl2{}_{(s)}<-> Pb^2+{}_{(aq)}+2Cl^- {}_{(aq)}}}}معطى. بالإضافة إلى ذلك، يُفترض أن ثابت حاصل الإذابة ( Ksp ) =1.7×10-5{\displaystyle 1.7\times 10^{-5}}.

(R)كلوريد الرصاص2(s){\displaystyle {\ce {PbCl2{}_{(s)}}}}الرصاص2+(ق){\displaystyle {\ce {Pb^2+{}_ {(aq)}}}}2Cl-(ق){\displaystyle {\ce {Cl^- {}_{(aq)}}}}
أنا-00
ج-+x+2x
هـ-x2x

نظرًا لأن كلوريد الرصاص (II) صلب، فإن معدل تفاعله لا يعتمد على تركيزه ، بل يعتمد فقط على مساحة سطح المادة الصلبة. تُهمل مساحة السطح لأنها غير ذات صلة بموقع الاتزان. [ 5 ] ولأن الحساب يعتمد على الذوبانية المولية، يُفترض أن التفاعل يبدأ بالمتفاعلات فقط (الصف الأول). لإيجاد الصف C، نُحدد أن x هي الذوبانية المولية. وهي عدد المولات المضافة أو المطروحة من كل جانب كما هو موضح في قسم "المثال". بالنسبة لأيون الرصاص (II)، يُضاف مول واحد لكل مول من الناتج المستخدم. أما بالنسبة لأيون الكلوريد ، فيُضاف مولان لكل مول من الناتج المستخدم. الصف E هو ببساطة I + C.

لإيجاد القيمة الفعلية لـ x، يمكن استخدام معادلة ثابت حاصل الإذابة . وتُحسب هذه المعادلة بقسمة تركيز (أو ضغط جزئي ، بالنسبة للغاز) النواتج على تركيز (أو ضغط جزئي) المتفاعلات. [ 4 ]

كsص=[Pب2+]×[جل-]2[Pبجل2]{\displaystyle k_{sp}={\frac {[Pb^{2+}]\times [Cl^{-}]^{2}}{[PbCl_{2}]}}}

الخطوة التالية هي إدخال المتغيرات من الصف E في جدول RICE، بالإضافة إلى ثابت حاصل الذوبان المعطى.

1.7×10-5=[x]×[2x]2[1]{\displaystyle 1.7\times 10^{-5}={\frac {[x]\times [2x]^{2}}{[1]}}}

يُضبط القاسم على واحد، لأن المواد المتفاعلة في معادلة الذوبان صلبة (انظر أعلاه). بعد ذلك، يمكننا إيجاد قيمة x.

1.7×10-5=4x3{\displaystyle 1.7\times 10^{-5}=4x^{3}}

4.25×10-6=x3{\displaystyle 4.25\times 10^{-6}=x^{3}}

x≈0.016{\displaystyle x\approx 0.016}

تبلغ الذوبانية المولية للتفاعل 0.016 (مع الأرقام المعنوية ).

الحواشي التوضيحية

  1. ↑ من الناحية الدقيقة، يساوي الرقم الهيدروجيني (pH) -log 10 {H + } حيث {H + } هو نشاط أيون الهيدروجين. في المحاليل المخففة، يكون التركيز مساويًا تقريبًا للنشاط.

مراجع

  1. 1 2 بيتروتشي، رالف هـ.؛ هاروود، ويليام س.؛ هيرينغ، ف. جيفري (2002). الكيمياء العامة (  الطبعة الثامنة). برنتيس هول. الصفحات 648-653 . ISBN  0-13-014329-4سنقدم نظامًا جدوليًا لتتبع التغيرات في تركيزات المواد المتفاعلة والناتجة، وهو ما يسميه البعض جدول ICE .
  2. ↑ "جداول RICE (جداول ICE) وشرح حسابات ثابت الاتزان" . AUS-e-TUTE : موارد تعليم وتعلم الكيمياء . AUS-e-tute (أستراليا) . تاريخ الاطلاع: 9 أبريل 2021. تُعرف جداول RICE أيضًا باسم جداول ICE، أو مربعات ICE، أو مخططات ICE. 
  3. ↑ إيبينغ، داريل؛ غامون، ستيفن (2016). الكيمياء العامة ( الطبعة الحادية عشرة). سينغيج ليرنينغ. الصفحات 569-601 . ISBN   978-1305580343.
  4. 1 2 ترو، نيفالدو ج. (2020). الكيمياء: مدخل جزيئي ( الطبعة الخامسة). هوبوكين، نيوجيرسي: بيرسون. ISBN  978-0-13-487437-1.
  5. ↑ زومدال، ستيفن س.؛ زومدال، سوزان أ.؛ ديكوست، دونالد ج. (2017). الكيمياء ( الطبعة العاشرة). بوسطن، ماساتشوستس: سينجايج. ISBN  978-1-305-95740-4.
  • بوابة الكيمياء