نبذة تعريفية عامة حول الأحماض والقواعد وخصائصهما

513 3 دقائق

2011 الكيمياء في حياتنا اليومية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الأحماض القواعد خصائص الأحماض خصائص القواعد الكيمياء

إن الأحماض والقواعد هي أنواع من المركبات المتعارضة التي تتفاعل مع بعضها بعضاً لتكوّن ماءً وملحاً.

إن الأحماض (مثل الخل) والقواعد (مثل صودا الخبر) والملح (مثل ملح الطعام)، هي مركبات موجودة حولنا في كل مكان .

يعود اصل كلمة “حمض “إلى كلمة ( acidus ) باللاتينية والتي تعني “لاذع “ والأحماض التي تتميز بمذاق لاذع أو حامض لا ضرر منها .

فالعنب مثلاً يحتوي على حمض الطرطير ، بينما تحتوي المشروبات الغازية على حمض كربوني ينتج عند إذابة غاز ثاني أكسيد الكربون في الماء .

أما بطاريات السيارات فتحتوي على حمض قوي يُعرف باسم حمض الكبريت الذي يسبب الحروق للجلد .

ونجد في معدة الإنسان حمض الهيدروكلوريك القوي الذي يساعد على عملية الهضم ، وذلك كي تتمكن أجسامنا من امتصاص الغذاء الموجود في الطعام.

تحتوي الأحماض على الهيدروجين ، وعند ذوبانها في الماء فإن ذرّات الهيدروجين تكون أيونات الهيدروجين ورمزها ( H+) .

إن أيون الهيدروجين لديه سوى ذرة هيدروجين فقدت الكتروناً واحداً ولم يتبق لها إلا شحنة موجبة ، عند إذابة حمض ضعيف في الماء مثل حمض الستريك ( حمض الليمون ) ، فإن عدداً بسيطاً فقط من ذرات الهيدروجين ينحلّ ليكوّن الأيونات ، بينما يقوم الحمض النووي بإذابة معظم ذرات الهيدروجين عند تكوين الأيونات .

وتستخدم الأحماض القوية في الصناعة “لحفر “ ( تآكل ) المعادن ، مثل تصنيع رقائق الكبميوتر .

إن “القواعد “هي مواد تذوب في الماء لتكوّن هيدروكسيد أيونات سالبة الشحنة ( ورمزها OH- ) وتذوب القواعد القوية لتشكل أيونات عديدة على عكس القواعد الضعيفة التي تكون عدداً أقل من الأيونات .

وكما هو الحال في الأحماض القوية تصبح القواعد القوية – مثل مركّب هيدروكسيد الصوديوم المستخدم في الصناعات الكيميائية – خطرة عند إضافتها للمحاليل المركزة.

أما القواعد الضعيفة – مثل بكربونات الصودا – فعادة ما تكون زلقة ونستيطع ملامستها بأمان دون التعرض لأي مخاطر .

تتفاعل الأحماض والقواعد معاً لتكوّن مركّبات جديدة ، فأيونات الهيدروكسيد ، على سبيل المثلا ، تتحد مع أيونات الهيدروجين لتكون الماء ( H2O ) ، الذي يعده علماء الكيمياء “محايدا “، أي ليس حمضياً ولا قاعدياً.

كما تتكون أيونات أخرى عند انحلال الأحماض والقواعد مع بعضا واتحادها سوية لتكوّن مادة يُطلع عليها اسم “الملح “علما أن الأملاح تكون عادة محايدة ، فعندما يتفاعل حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الصوديوم يشكلان معا كلوريد الصوديوم ( الملح العادي ) والماء .

تقاس قوة الأحماض والقواعد بواسطة مقياس الأس الهيدروجيني (pH). يتدرج هذا السلم بين ( 1 ) و ( 14 ) ، ويستخدم لقيا عدد أيونات الهيدروجين المذابة .

فالمحلول الذي يساوي رقمه الهيدروجيني ( 1 ) يحتوي على نسبة عالية من ذرّات الهيدروجين ويصنف من الأحماض القوية.

أما الأس الهيدروجيني ( 14 ) فيعني أن المحلول يحتوي على أيونات هيدروجين قليلة والكثير من أيونات الهيدروكسيد ، وبذلك يمكن النظر إليه على أنه مركّب قاعدي قوي، بينما يتساوى عدد أيونات الهيدروجين والهيدروكسيد في الأس الهيدروجيني ( 7 ) ، وبالتالي يصبح المحلول محايدا ، مثل الماء الذي يساوي أسّه الهيدروجيني ( 7 ) .

الكواشف

توجد طرائق متنوعة لقياس الأسّ الهيدروجيني (PH) للمواد وأكثرها شيوعاً هو استخدام الكاشف، والكاشف هو مادة تغيّر لونها حسب قوة الحمض أو القاعدة.

ولعلك استخدمت أحد أنواع هذه الكواشف المعروفة باسم” ورق عباد الشمس“ – حيث تقوم الأحماض بتحويل ورق عبّاد الشمس الأزرق إلى اللون الأحمر، ويتحول ورق عبّاد الشمس الأحمر إلى اللون الأزرق عند إضافة القواعد.

يمكنك أيضاً استخدام نوع آخر من الكواشف مثل ورق الأس الهيدروجيني الذي يتغير لونه بدرجات مختلفة (انظر الصورة إلى الأسفل) معتمداً في ذلك على قوة الأحماض أو القواعد التي يُغمس فيها ورق الأس الهيدروجيني.

جزيئات الأحماض والقواعد

تحتوي الذرّات ذات المركّبات الحمضية على الهيدروجين الذي تطرحه على هيئة أيونات (ذرّات الهيدروجين التي فقدت إلكتروناً واحداً) عند ذوبانها في الماء.

وتمنح أيونات الهيدروجين الأحماض خواصها الأكّالة، ولكن بما أن الأيونات لا تتوافر إلّا في المحاليل فإن الأحماض المذابة هي الوحيدة التي تتمتع بصفة التآكل.

تذوب المركّبات القاعدية في الماء لتكوّن هيدروكسيد الأيونات السالبة، وغالباً ما يكون الجزء الآخر للقاعدة من المعادن، مثل الصوديوم أو المغنيزيوم.