سمعنا جميعًا عن الأحماض والقواعد -قد تكون القلويات ولكن هذا ليس مجال حديثنا اليوم-، بل وأيضًا درسها معظمنا في مادة العلوم. ولكن مثل أيِّ شيءٍ آخر درسناه فقد ذهب طي النسيان، ولذلك سنحاول اليوم معًا أن نتذكر هذه المعلومات معًا عن طريق سرد عشرة فروق أساسية بين الأحماض والقواعد، وثم نتحدث قليلًا عن أقوى الأحماض وأقوى القلويات.
10 حقائق عن الأحماض والقواعد
1. أي محلول -أي يحتوي على ماء- يمكن تقسيمه إلى محلولٍ حمضيٍّ، أو محلولٍ قاعديٍّ، أو محلولٍ متعادل. لكن الزيوت والسوائل التي لا يُعدُّ الماء هو مكونها الرئيس يمكن ألَّا تخضع لهذا التصنيف.
2. هناك العديد من التعريفات للأحماض والقواعد، ولكن ببساطة يمكن تعريفهم كالآتي:
الحمض: هو أي جزيء يمكنه أن يستقبل إلكترونات أو يتخلى عن ذرة هيدروجين خلال التفاعل الكيميائي.
القاعدة: هي أي جزيء يمكنه أن يتخلى عن إلكترونات أو يستقبل ذرة هيدروجين أثناء التفاعل الكيميائي.
3. يمكن تصنيف الأحماض والقواعد إلى قوية وضعيفة، طبقًا لقدرتها على التفكك إلى ذراتها الأساسية في الماء، حيث يعد الأكثر قدرة على التفكك هو الأقوى، والأقل قدرة على التفكك يعد حمض أو قاعدة ضعيف/ة. ولكن قدرة الحمض أو القاعدة على (تحليل المواد الأخرى – effect corrosive) لا يتوقف كليًّا على قدرته على التفكك في الماء إلى ذراته.
4. هناك مقياس يدعى مقياس (الأس الهيدروجيني – pH scale) يُستخدم لقياس مدى حامضية أو قاعدية المحلول. يتدرج هذا المقياس من 0 إلى 14، حيث إنه كلما اقتربت قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول إلى الصفر كان أكثرَ حامضيةً، والعكس بالعكس، حيث إنه بزيادة الأس الهيدروجيني تزداد قاعدية المحلول، ويعد المحلول متعادلًا إذا كانت قيمة الأس الهيدروجيني له تساوي 7.
5. تفاعل التعادل: هو تفاعل يتم بين حمض وقاعدة وينتج عنه ملح وماء، ويكون المحلول الناتج من التفاعل له أس هيدروجيني قريب من الـ 7، أي أن المحلول متعادل.
6. واحدٌ من أشهر الاختبارات التي يتم إجرائها للتعرف إلى نوع المحلول هو (ورقة عباد الشمس – litmus paper)، حيث إن هذه الورقة يتغير لونها بتغير الأس الهيدروجيني للمحلول الذي يتعرض له، فتصبح حمراء مع الأحماض (أس هيدروجيني أقل من ال7)، وتصبح زرقاء مع القواعد (أس هيدروجيني أكبر من ال 7)، ولا يتغير لونها في المحاليل المتعادلة.
7. ولأن كلًّا من الأحماض والقلويات تتفكك إلى أيونات في محاليالها، فإن محاليل كلٍّ منها موصلةٌ جيدة للكهرباء.
8. بالطبع لا يمكن لأيٍّ منا أن يقول بأن هذا المحلول حمضي أو قاعدي بمجرد النظر إليه، لذلك للتعرف إليه يجب أن تذوقه أو تلمسه حتى يمكن أن تقترب من ماهية المحلول الحقيقية. لكن للأسف، فإن معظم الأحماض والقواعد مواد تسبب الكثير من الأضرار للبشرة (corrosive matrials). لكن في حالة أنك قررت التضحية وملامسة تلك المواد أو تذوقها، أو لم تقرر التضحية ولكنك تعاملت مع أحد الأحماض أو القلويات المتداولة بشكلٍ كبير في منازلنا فإنك ستجد أن للأحماض طعم لاذع وملمس قابض -أي إنها تمتص الرطوبة-، بينما ستجد أن للقواعد طعم مُر وملمس يشبه ملمس الصابون. وكأمثلةٍ للأحماض التي توجد في منزل كل منا ستجد الخل وهو يدعى (حمض الأسيتيك- acetic acid)، والقواعد مثل الصودا (بيكربوانات الصوديوم – diluted sodium bicarbonate).
9. لكلٍّ من الأحماض والقواعد أدوار مهمة جدًا داخل أجسامنا، فنجد أن المعدة تفرز (حمض الهيدركلوريك – HCl) الذي يعمل على هضم الطعام، ولكن هذا الحمض إذا خرج من المعدة سيسبب لنا الكثير من الأضرار، لذلك نجد البنكرياس يفرز سائل قاعدي ليعادل حامضية الطعام المهضوم في المعدة قبل الوصول إلى الأمعاء.
10. تتفاعل كلٌّ من الأحماض والقواعد مع المعادن. فتتخلَّى الأحماض عن الهيدروجين ليحل محله الذرة الجديدة. كذلك تفعل القواعد بتخليها عن ذرة الهيدروجين.
كيف يمكن تحديد أن هذا الحمض أو هذه القاعدة قوي أم ضعيف؟ وما أمثلتهم؟
يمكننا تحديد قوة الحمض أو القاعدة طبقًا لقدرتها على التفكك إلى ذراتٍ في الماء، فنحن لا نجد الحمض أو القاعدة بصورته هذه في المحلول، بل نجد كلًّا منهم كذرات، وتزيد قوته بزيادة قدرته على التفكك.
الأحماض القوية
وهي الأحماض التي تتفكك كليًّا في الماء، وتكون ذرة هيدروجين موجب الشحنة و(أنيون-anion) مثل:
| الاسم باللغة العربية | الرمز الكيميائي | الاسم بالانجليزية |
| حمض الهيدروكلوريك | HCl | hydrochloric acid |
| حمض النيتريك | HNO3 | nitric acid |
| حمض الكبريتيك | H2SO4 | sulfuric acid |
|
حمض الهيدروبروميك
|
HBr | hydrobromic acid |
| حمض الهيدرويوديك | HI | hydroiodic acid |
| حمض البيركلوريك | HClO4 | perchloric acid |
القواعد القوية
وهي القواعد التي تتفكك كليًّا في الماء وتُكوِّن مجموعة هيدروكسيد وكاتيون (OH- + cation) مثل:
| القاعدة | رمزها الكيميائي | اسمها بالانجليزية |
| ليثيوم هيدروكسيد | LiOH | lithium hydroxide |
| صوديوم هيدروكسيد | NaOH | sodium hydroxide |
| بوتاسيوم هيدروكسيد | KOH | potassium hydroxide |
| روديوم هيدروكسيد | RbOH | rubidium hydroxide |
| سيزيوم هيدروكسيد | CsOH | cesium hydroxid |
إعداد وترجمة: مينا رأفت
مراجعة: Ahmed Fahmy
المصادر
1/ Helmenstine AM, sciences PDDH holds a PD in biomedical, Writer I a S, educator, school consultant S has taught science courses at the high, college, et al. Did You Know These Facts About Acids and Bases? [Internet]. ThoughtCo. [cited 2018 Nov 1]. Available from: https://www.thoughtco.com/facts-about-acids-and-bases-603669
2/ Helmenstine AM, sciences PDDH holds a PD in biomedical, Writer I a S, educator, school consultant S has taught science courses at the high, college, et al. What Determines the Strength of an Acid or Base? [Internet]. ThoughtCo. [cited 2018 Nov 1]. Available from: https://www.thoughtco.com/strong-and-weak-acids-and-bases-603667
