الأحماض والقواعد في الكيمياء: تعريفها، خصائصها، واستخداماتها

جدول المحتويات

• تعريف الأحماض والقواعد
• خصائص الأحماض والقواعد
• أنواع الأحماض والقواعد
• الرقم الهيدروجيني
• تفاعلات الأحماض والقواعد
• استخدامات الأحماض والقواعد

تعريف الأحماض والقواعد

تُعتبر الأحماض والقواعد من أهم المفاهيم الأساسية في علم الكيمياء. يعود أول تصنيف للأحماض والقواعد إلى العالم روبرت بويل في القرن السابع عشر، حيث قام بتصنيف المواد إلى أحماض وقواعد بناءً على خصائصها. عرّف بويل الأحماض على أنها مواد ذات طعم حامض، قادرة على تآكل المعادن، وتحويل لون ورق عباد الشمس إلى الأحمر. أما القواعد، فقد عرّفها بأنها مواد ذات ملمس زلق، تحول لون ورق عباد الشمس إلى الأزرق.

تطورت هذه التعريفات مع مرور الوقت، حيث قدم العالم السويدي سفانت أرهنيوس تعريفًا أكثر دقة في القرن التاسع عشر. وفقًا لأرهنيوس، الأحماض هي مركبات تطلق أيونات الهيدروجين (+H) عند ذوبانها في الماء، بينما القواعد تطلق أيونات الهيدروكسيد (-OH).

خصائص الأحماض والقواعد

تتميز الأحماض والقواعد بعدة خصائص تساعد في تمييزها:

• الأحماض: طعمها حامض، تغير لون ورق عباد الشمس إلى الأحمر، وتتفاعل مع المعادن النشطة لإطلاق غاز الهيدروجين.
• القواعد: طعمها مر، ملمسها زلق كالصابون، وتغير لون ورق عباد الشمس إلى الأزرق.

بالإضافة إلى ذلك، تتمتع الأحماض والقواعد بالقدرة على توصيل الكهرباء عند إذابتها في الماء، وتتفاعل مع بعضها البعض لإنتاج الماء والأملاح في تفاعلات تعرف بتفاعلات التعادل.

أنواع الأحماض والقواعد

تُصنف الأحماض والقواعد إلى قوية وضعيفة بناءً على درجة تأينها في الماء:

• الأحماض القوية: تتأين بالكامل في الماء، مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) وحمض الكبريتيك (H2SO4).
• الأحماض الضعيفة: تتأين جزئيًا في الماء، مثل حمض الأسيتيك (CH3COOH).
• القواعد القوية: تتأين بالكامل في الماء، مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH).
• القواعد الضعيفة: تتأين جزئيًا في الماء، مثل الأمونيا (NH3).

الرقم الهيدروجيني

الرقم الهيدروجيني (pH) هو مقياس يستخدم لتحديد درجة حموضة أو قاعدية المحلول. يقاس الرقم الهيدروجيني على مقياس من 0 إلى 14، حيث تشير القيم الأقل من 7 إلى محلول حمضي، والقيم الأعلى من 7 إلى محلول قاعدي، بينما تشير القيمة 7 إلى محلول متعادل.

هناك عدة طرق لقياس الرقم الهيدروجيني، منها:

• طريقة المؤشرات: تستخدم مؤشرات كيميائية تتغير ألوانها حسب درجة الحموضة.
• طريقة الأقطاب الكهربائية: مثل قطب الهيدروجين وقطب الزجاج الكهربائي.

تفاعلات الأحماض والقواعد

تتفاعل الأحماض مع القواعد في تفاعلات تعرف بتفاعلات التعادل، حيث تنتج الماء والملح. على سبيل المثال، يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع هيدروكسيد الصوديوم لإنتاج كلوريد الصوديوم والماء:

HCl + NaOH → NaCl + H2O

تختلف التفاعلات حسب نوع القاعدة المستخدمة، فقد تنتج غاز ثاني أكسيد الكربون في بعض الحالات.

استخدامات الأحماض والقواعد

تُستخدم الأحماض والقواعد في العديد من التطبيقات اليومية والصناعية:

• الأحماض: تستخدم في صناعة البطاريات (حمض الكبريتيك)، حفظ الأغذية (حمض الأسيتيك)، وتصنيع المتفجرات (حمض النيتريك).
• القواعد: تستخدم في صناعة الصابون (هيدروكسيد الصوديوم)، معادلة حموضة التربة (هيدروكسيد الكالسيوم)، وتقشير الفواكه (هيدروكسيد الصوديوم).

المراجع

• ANTHONY CARP, “Acids and Bases”, www.visionlearning.com.
• Anne Marie Helmenstine, “What Are Acids and Bases?”, www.thoughtco.com.
• “Acids And Bases”, byjus.com.