- ما هي الأحماض والقواعد؟
- خصائص الأحماض والقواعد
- الأحماض والقواعد في الحياة اليومية
- مؤشرات الحمض والقاعدة
- تفاعل التعادل
- أمثلة على الأحماض والقواعد
نفسر ما هي الأحماض والقواعد وخصائصها ومؤشراتها وأمثلة عليها. أيضا ، ما هو رد فعل التحييد.
ما هي الأحماض والقواعد؟
الحمض هو ذلك مادة كيميائية قادرة على تحقيق البروتونات (H +) لمادة كيميائية أخرى. القاعدة هي تلك المادة الكيميائية القادرة على التقاط البروتونات (H +) من مادة كيميائية أخرى.
ومع ذلك ، هناك نوعان من النظريات الأساسية لشرح ماهية الأحماض والقواعد: نظرية أرهينيوس ونظرية برونستيد لوري.
وفقًا لنظرية أرهينيوس:
الحمض مادة تتخلى عن البروتونات (H +) في محلول مائي. أي أنها مادة محايدة ، والتي عندما تذوب في الماء تتفكك في أيوناتها وفقًا لما يلي تفاعل وكيل:
على سبيل المثال: حمض الهيدروكلوريك (HCl)
القاعدة عبارة عن مادة تفرز OH- أيونات في محلول مائي. على سبيل المثال: هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)
هذه النظرية لها حدودها ، لأنه وفقًا لها يتم تعريف هذه المركبات فقط في محلول مائي وليس في وسائط أخرى. علاوة على ذلك ، فإنه لا يفسر مركبات مثل الأمونيا (NH3) ، وهي قاعدة ، ولكن نظرًا لأنه لا يحتوي على OH- في تركيبته ، فإنه لا يتوافق مع تعريف أرهينيوس للقاعدة.
لكل هذا ، كانت هناك حاجة إلى نظرية جديدة لشرح مفاهيم الحمض والقاعدة بشكل أفضل. لذلك طور Brönsted و Lowry لاحقًا نظرية جديدة ، والتي تتضمن مبادئ Arrhenius ولكن لا يتم التفكير فيها فقط في المحلول المائي ، وبالتالي فهي أكثر شمولاً.
وفقًا لنظرية Brönsted-Lowry:
وفقًا لهذه النظرية ، يعد الحمض مادة كيميائية قادرة على التخلي عن البروتونات (H +) لمادة كيميائية أخرى والقاعدة هي تلك المادة الكيميائية القادرة على التقاط البروتونات (H +) من مادة كيميائية أخرى.
وفقًا لهذه النظرية ، فإن تفاعل القاعدة الحمضية هو توازن يمكن التعبير عنه على النحو التالي:
حيث يتصرف HA مثل الحمض ، لأنه يتخلى عن بروتون H + ليبقى على شكل A–. من ناحية أخرى ، يتصرف B مثل القاعدة ، حيث يلتقط بروتون H + ليصبح HB +.
يمكن لبعض المواد أن تتصرف كأحماض وقواعد في نفس الوقت ويقال أنها مذبذبة. هذا يعتمد على البيئة التي يتواجدون فيها أو مع من يتفاعلون. مثال على هذا النوع من المواد هو الماء:
في المعادلة الأولى ، يلتقط الماء بروتون H + ، ويتصرف كقاعدة ويصبح H3O +. بينما في المعادلة ، يتخلى الماء عن البروتون H + ، ويتصرف مثل الحمض ويتحول إلى OH-.
من الواضح في كلتا النظريتين أن الأحماض والقواعد لها نسب مختلفة من أيونات الهيدروجين (H +). هذا يحدد حموضتها (في حالة الأحماض) أو قلويتها أو قاعدتها (في حالة القواعد).
ال الرقم الهيدروجيني هو الحجم المستخدم لقياس الحموضة أو القلوية لمحلول ما ، أي أنه يشير إلى تركيز أيونات الهيدروجين الموجودة فيه.
- الأحماض. المواد ذات الأس الهيدروجيني من 0 إلى 6.
- حيادي مادة مع pH 7 (ماء).
- القواعد / القلويات. المواد ذات الأس الهيدروجيني من 8 إلى 14.
كلما انخفض الرقم الهيدروجيني للمادة ، زادت درجة حموضتها. على سبيل المثال ، يحتوي حمض الهيدروكلوريك النقي على درجة حموضة قريبة من 0. من ناحية أخرى ، كلما ارتفع الرقم الهيدروجيني لمادة ما ، زادت درجة قلويتها. على سبيل المثال ، تحتوي الصودا الكاوية على أس هيدروجيني يساوي 14.
خصائص الأحماض والقواعد
يمكن أن توجد كل من الأحماض والقواعد السوائل, صلب أو غازات. من ناحية أخرى ، يمكن أن توجد مواد نقية أو المخففة ، مما يحافظ على العديد من خصائصه.
الفرق في الأس الهيدروجيني هو أكثر ميزة ملحوظة لكل واحد. عندما تصل قيمة الأس الهيدروجيني لمركب ما إلى أحد حدوده القصوى ، فهذا يعني أن هذا المركب شديد الخطورة بالنسبة لمعظم المواد ، كلاهما عضوي، كيف غير عضوي.
الأحماض والقواعد لها خصائص فيزيائية مختلفة:
الأحماض
- لها طعم حامض (على سبيل المثال: حمض موجود في ثمار الحمضيات المختلفة).
- فهي شديدة التآكل ويمكن أن تسبب حروقًا كيميائية للجلد أو تلفًا في الجهاز التنفسي إذا تم استنشاق غازاتها.
- هم موصلات جيدة كهرباء في المحاليل المائية.
- يتفاعلون مع المعادن إنتاج الأملاح والهيدروجين.
- تتفاعل مع أكاسيد المعادن لتشكيل الملح و ماء.
القواعد
- لديهم طعم مر مميز.
- هم موصلات جيدة للكهرباء في حلول مائي.
- إنها مهيجات للجلد: فهي تذوب دهون الجلد ويمكن أن تدمر المواد العضوية بسبب تأثيرها الكاوية. له عمليه التنفس كما أنه أمر خطير.
- لديهم لمسة صابونية.
- قابلة للذوبان في الماء.
الأحماض والقواعد في الحياة اليومية
وجود الأحماض والقواعد في حياتنا اليومية وفير. على سبيل المثال ، توجد عادة داخل بطاريات أجهزتنا الإلكترونية حامض الكبريتيك. لهذا السبب ، عندما تتلف وتُسكب محتوياتها في الجهاز ، فإنها تتفاعل مع معدن الأقطاب الكهربائية وتنتج ملحًا أبيض اللون.
هناك أيضًا أحماض خفيفة نتعامل معها يوميًا ، مثل حمض الاسيتيك (الخل) ، حمض أسيتيل الساليسيليك (الأسبرين) ، حمض الأسكوربيك (فيتامين ج) ، حمض الكربونيك (الموجود في المشروبات الغازية) ، حمض الستريك (الموجود في الحمضيات) ، أو حمض الهيدروكلوريك (عصير المعدة الذي تفرزه معدتنا لإذابة الطعام).
أما بالنسبة للقواعد ، فإن بيكربونات الصوديوم تستخدم في الخبز وكمزيل للعرق وفي العلاجات المختلفة للحموضة المعوية. القواعد الأخرى الشائعة الاستخدام هي كربونات الصوديوم (المنظفات) ، هيبوكلوريت الصوديوم (مبيض التنظيف) ، هيدروكسيد المغنيسيوم (ملين) وهيدروكسيد الكالسيوم (الجير المبني).
مؤشرات الحمض والقاعدة
تتمثل طريقة التمييز بين المركب الحمضي والمركب الأساسي في قياس قيمة الأس الهيدروجيني. توجد اليوم طرق عديدة لقياس درجة الحموضة في مادة ما.
- استخدام المؤشرات الحمضية القاعدية. المؤشرات هي مركبات تتغير من اللون عن طريق تغيير الرقم الهيدروجيني للمحلول الذي توجد فيه. على سبيل المثال ، الفينول فثالين هو سائل يتحول إلى اللون الوردي إذا تمت إضافته إلى قاعدة ويتحول إلى عديم اللون إذا تمت إضافته إلى حمض. مثال آخر هو ورق عباد الشمس ، وهو مغمور في محلول وإذا تحول إلى اللون الأحمر أو البرتقالي ، فسيكون مادة حمضية وإذا تحولت إلى اللون الداكن فسيكون الحل الأساسي.
- باستخدام مقياس الجهد أو مقياس الأس الهيدروجيني. هناك معدات إلكترونية تعطينا مباشرة قيمة الرقم الهيدروجيني للحل.
تفاعل التعادل
تفاعل المعادلة أو (تفاعل القاعدة الحمضية) هو أ تفاعل كيميائي ماذا يحدث عندما يتم خلط هذين النوعين من المركبات والحصول في المقابل على ملح وكمية معينة من الماء. ردود الفعل هذه عادة طارد للحرارة (يولدون الحرارة) واسمه يأتي من حقيقة أن الخصائص الحمضية والقاعدية تلغي بعضها البعض.
لتصنيف تفاعلات التعادل ، من المهم معرفة أنواع الأحماض والقواعد.
- حامض قوي. إنه حمض يتأين تمامًا في محلول مائي ، أي أنه يتحول تمامًا إلى الأيونات التي تشكل جزيءها. على سبيل المثال: HCl (aq) ، HBr (aq) ، H2SO4 (aq).
- قاعدة قوية. إنها قاعدة عندما يتأين تمامًا في محلول مائي ، أي أنه يتحول تمامًا إلى الأيونات التي يتكون منها جزيءه. على سبيل المثال: NaOH (aq) ، LiOH (aq) ، KOH (aq).
- حمض ضعيف. إنه حمض عندما يتأين جزئيًا في محلول مائي ، أي أنه لا يتحول تمامًا إلى الأيونات التي يتكون منها جزيئه. لذلك ، يكون تركيز الأيونات في محلول هذا النوع من الحمض أقل منه في التركيز القوي. على سبيل المثال: حامض الستريك وحمض الكربونيك (H2CO3)
- قاعدة ضعيفة. إنها قاعدة عندما تكون في محلول مائي تتأين جزئيًا. أي أنه لا يتحول بالكامل إلى الأيونات التي تشكل جزيئه. لذلك ، يكون تركيز الأيونات في محلول هذا النوع من القاعدة أقل مما هو عليه في تركيز قوي. على سبيل المثال: الأمونيا (NH3) ، هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH)
يمكن أن تحدث تفاعلات التحييد بأربع طرق ، اعتمادًا على خصائص كواشفها:
- حمض قوي وقاعدة قوية. سيبقى الكاشف الأكثر وفرة في الحل فيما يتعلق بالآخر. يعتمد الرقم الهيدروجيني للمحلول الناتج على الكاشف الأكبر حجم.
- حمض ضعيف وقاعدة قوية. سيتم الحصول على محلول الأس الهيدروجيني الأساسي ، وستبقى القاعدة في المحلول.
- حمض قوي وقاعدة ضعيفة. يتم تحييد الحمض وتبقى نسبة الحمض في المحلول ، اعتمادًا على درجة تركيز الحمض. الرقم الهيدروجيني للمحلول الناتج حمضي.
- حمض ضعيف وقاعدة ضعيفة. ستكون النتيجة حمضية أو قاعدية اعتمادًا على تركيزات الكواشف.
أمثلة على الأحماض والقواعد
الأحماض
-
- حمض الهيدروكلوريك (HCl)
- حامض الكبريتيك (H2SO4)
- حمض النيتريك (HNO3)
- حمض البيركلوريك (HClO4)
- حمض الفورميك (CH2O2)
- حمض البروميك (HBrO3)
- حمض البوريك (H3BO3)
- حمض الخليك (C2H4O2)
القواعد
- الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم)
- هيدروكسيد الكالسيوم (Ca (OH) 2)
- الأمونيا (NH3)
- بيكربونات الصوديوم (NaHCO3)
- هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)
- هيبوكلوريت الصوديوم (NaClO)
- فلوريد الكالسيوم (CaF2)
- هيدروكسيد الباريوم (Ba [OH] 2)
- هيدروكسيد الحديد (III) (Fe [OH] 3)