خصائص الحموض والقواعد

• المفاهيم والمصطلحات :

عزيزي الطالب ستتعرف في هذا الدرس على هذه المفاهيم والمصطلحات العلمية :

الحموض	Acids
أُكسيد حمضي	Acidic Oxide
القواعد	Bases
أكاسيد قاعدية	Basic Oxide
قلويات	Alkalis
درجة التأين	Degree of Ionization
حمض قوي	Strong Acid
حمض ضعيف	Weak Acid
قاعدة قوية	Strong Base
قاعدة ضعيفة	Weak Base
الرقم الهيدروجيني	PH

---

الدرس الأول:   خصائص الحموض والقواعد :(Properties of Acids and Bases)  

• الحموض والقواعد  : ( Acids and Bases)

• تحتل الحموض والقواعد مكانًا بارزًا في حياتنا اليومية، حيث نجدها في كثير من أنواع الفواكه والخضار التي نتناولها والمواد التي نستخدمها في بيوتنا؛ فمثلًا : الصابون والمنظفات المنزلية تحتوي على قواعد ولها أهمية في بعض العمليات الحيوية فمثلًا حمض الهيروكلوريك يُفرز في المعدة ويساعد على الهضم .
• الحموض (Acids)
• التعريف : هي مواد تنتج أيونات الهيدروجين H⁺ عند ذوبانها في الماء
• تتميز العديد من الفواكه بطعمها الحمضي، والحموض الموجودة في هذه المواد هي المسؤولة عن هذا الطعم فمثلًا :
• الليمون والبرتقال يحتويان على حمض السيتريك ويحتوي اللبن على حمض الإيثانويك (الأسيتيك) .

• توجد حموض محضرة صناعيًا أو في المختبر، وتتميز محاليلها بطعمها الحمضي اللاذع، ولكن يجب عدم تذوقها أو شمها أو لمسها لتميزها عن أنواع مواد كيمائية أخرى؛ يجب الحذر عند إستخدامها؛ فهي مواد حارقة للجلد والأنسجة كلأقمشة والورق وتسبب تأكل كثير من المواد، كما بعضها سام .
• الجدول الآتي يبين أسماء بعض الحموض وصيغتها الكيميائية:

اسم الحمض	الصيغة الكيميائية
حمض الهيدروكلوريك	HCl
حمض النيتريك	HNO3
حمض الكبريتيك	H2SO4

  

 

 

 

• نلاحظ أن هذه الحموض تحتوي على ذرة هيدروجين أو أكثر في تركيبها، وعند تأينها في الماء تُنتج أيونات الهيدروجين الموجبة H⁺ وأيونات سالبة أخرى تختلف بإختلاف الحمض كما في المعادلتين الآتيتتين :

                                                                           ${\mathbf{HCl}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{\to }{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{Cl}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

                                               ${\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{{\mathbf{SO}}_{\mathbf{4}}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{\to }\mathbf{ }\mathbf{2}{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{{\mathbf{SO}}_{\mathbf{4}}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• يشير الرمز (aq) إلى المحلول المائي؛ ما يعني أن المادة ذائبة في الماء.
• تعد أيونات الهيدروجين H⁺  المسؤولة عن الخصائص الحمضية الحمضية للمحلول .

---

• الأكسيد الحمضي (Acidic Oxide) :

تعريفه : هو أكسيد عنصر لا فلزي ينتج حمضًا عند ذوبانه في الماء مثل : (CO₂, SO_3, NO₂)

  مثال (1) :

فسر يعد غاز ثاني أكسيد الكربون (CO_2(g))  حمضًا مع أنه لا يحتوي على ذرات هيدروجين في صيغته الكيميائية :

  الإجابة :

                     ${{\mathbf{CO}}_{\mathbf{2}}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{l}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{CO}}_{\mathbf{3}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}$

                        $\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{CO}}_{\mathbf{3}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{\rightleftharpoons }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{{\mathbf{HCO}}_{\mathbf{3}}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• نلاحظ أن غاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂) يذوب في الماء مكونًا حمض الكربونيك H₂CO₃  الذي يتأين في الماء منتجًا أيونات الهيدروجين H⁺، لذلك يعد محلوله حمضيًا، ويعد غاز CO₂ أكسيد حمضي

---

  سؤال (1) :

أُفكر:  يعد ثاني أكسيد النيتروجين NO₂  أكسيدًا حمضيًا :

  الإجابة:

يعد ثاني أكسيد النيتروجين NO₂  أكسيدًا حمضيًا لأنه أكسيد لا فلزي يتفاعل مع الماءمنتجًا حمض النيتريك HNO₃ .

---

  سؤال (2) :

أكتب معادلة كيميائية تبين تأين حمض الهيدرويوديك HI في الماء

   الإجابة :

معادلة تأين حمضHI في الماء : ${\mathbf{HI}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{\to }{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{I}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

---

5. الربط مع الرياضة :

• يُتهم حمض اللاكتيك بأنه المسؤول عن ألم العضلات الذي يشعر به الشخص بعد ممارسة التمارين الرياضية الشاقة؛ إذ أنه يتراكم فيها.
• أثبتت الدراسات الحديثة أن سبب الألم هو تمزقات دقيقة تحدث في العضلات والتهاب هذه التمزقات وليس تراكم الحمض فيها، فهو يختفي من العضلات بعد ساعة تقريبًا من تكونه، بينما يحدث الألم بعد ما يقارب (24) ساعة من ممارسة التمرين.

---

• خصائص الحموض (Properties of Acid)

1. توصل محاليلها التيار الكهربائي

           2. تتفاعل مع الفلزات

           3.  تُغير لون الكواشف

1. توصل محاليلها التيار الكربائي :

- تتأين الحموض في الماء وتنتج أيونات هيدروجين موجبة وأيونات أخرى سالبة حرة الحركة؛ لذا، فإن محاليل الحموض موصلة للتيار الكهربائي فمثلًا :

يتأين حمض النيتريك HNO₃ في الماء منتجًا أيون الهيدروجين H⁺ وأيون النترات NO₃^-  وفق المعادلة الآتية :

                 ${{\mathbf{HNO}}_{\mathbf{3}}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{l}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{NO}}_{\mathbf{3}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}$

- يفسر وجود هذه الأيونات حرة الحركة، توصيل محلول حمض النيتريك للتيار الكهربائي كما في الشكل الآتي :

                                                                           

2.  تتفاعل مع الفلزات :

- تتفاعل محاليل الحموض مع بعض الفلزات منتجة الملح وغاز الهيدروجين؛ حيث يحل الفلز محل ذرة الهيدروجين في الحمض، فمثلًا :

• يتفاعل فلز المغنيسيوم مع حمض الهيدروكلوريك وينتج غاز الهيدروجين H₂ وملح كلوريد المغنيسيوم MgCl₂ كما في المعادلة الآتية :

                          ${\mathbf{Mg}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{s}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{2}\mathbf{ }{\mathbf{HCl}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{MgCl}}_{\mathbf{2}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{g}\mathbf{\right)}}$

• نلاحظ من المعادلة أن المغنيسيوم Mg حل محل الهيدروجين في حمض الهيدروكلوريك HCl
• الشكل التالي يبين تفاعل المغنيسيوم Mg مع حمض الهيدروكلوريك HCl

                                                                             

---

3. تُغير لون الكواشف  :

- تعريف الكاشف (Indicator): هو المادة التي يتغير لونها تبعًا لنوع المحلول الذي توجد فيه.

- أشهر هذه الكواشف :

1.  كاشف تباع الشمس الذي يوجد على شكل شرائح من الورق ( أو المحلول) باللونين الأزرق والأحمر .

. عند وضح ورقة تباع الشمس الزرقاء في محلول الحمض يتغير لونها إلى اللون الأحمر .

. الشكل الآتي يبين تغير لون ورقة تباع الشمس الزرقاء في محلول الحمض :

                                                                              

2.  كاشف الفينولفثالين الذي يتغير من عديم اللون في الوسط الحمضي إلى اللون الزهري في الوسط القاعدي.

---

سؤال (3) :

أُفسر : محلول حمض الهيدروبروميك HBr موصل للتيار الكهربائي

الإجابة :

يتأين حمض النيتريك HBr في الماء منتجًا أيون الهيدروجين H⁺ وأيون النترات Br^-  وفق المعادلة الآتية :

                 ${\mathbf{HBr}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{l}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\to }\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{Br}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

يفسر وجود هذه الأيونات حرة الحركة، توصيل محلول حمض الهيدروبروميك للتيار الكهربائي .

---

سؤال (4) :

أكتب معادلة كيميائية تمثل تفاعل الصوديوم Na مع محلول حمض الكبريتيك H₂SO₄

الإجابة :

         $\mathbf{2}{\mathbf{Na}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{s}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{{\mathbf{SO}}_{\mathbf{4}}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{Na}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{SO}}_{\mathbf{4}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}\mathbf{\left(}\mathbf{g}\mathbf{\right)}}$

---

• القواعد (Bases)
• التعريف : هي مواد تنتج أيونات الهيدروكسيد OH^- عند ذوبانها في الماء
• تتميز القواعد بملمسها الزلق كملمس الصابون وبطعمها المر، كما أنها كاوية وحارقة تسبب الضرر للأنسجة؛ لذا يجب التعامل معها بحذرٍ شديد وعدم لمسها او تذوقها أو شمها .
• الجدول الآتي يبين أسماء بعض القواعد وصيغتها الكيميائية :

اسم القاعدة	الصيغة الكيميائية
هيدروكسيد الصوديوم	NaOH
هيدروكسيد الكالسيوم	Ca(OH)2
هيدروكسيد البوتاسيوم	KOH

 

 

 

 

• نلاحظ أن القاعدة تحتوي على أيون الهيدروكسيد OH^- أو أكثر في تركيبها، وعند تأينها في الماء تُنتج أيون الهيدروكسيد السالب OH^- وأيون أخر موجبا يختلف بإختلاف القاعدة كما في المعادلتين الآتيتين :

                              ${\mathbf{KOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{K}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

                             $\mathbf{Ca}{\mathbf{\left(}\mathbf{OH}\mathbf{\right)}}_{\mathbf{2}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{Ca}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{2}\mathbf{+}}\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{2}{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• يعد أيون الهيدروكسيد هو المسؤول عن الخصائص القاعدية للمحلول.

ملاحظة : تتفاعل الأمونيا مع الماء حسب المعادلة الآتية :

            ${\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{l}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\rightleftharpoons }\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{NH}}_{\mathbf{4}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• أُلاحظ أن الأمونيا NH₃ لا تحتوي في تركيبها على أيون الهيدروكسيد OH^- ، ولكن عند تفاعلها مع الماء تنتج أيون الهيدروكسيد OH^-  لذا، فالأمونيا قاعدة ويسمى محلول الأمونيا في الماء بـ هيدروكسيد الأمونيوم NH₄OH_(aq)

---

• الأكاسيد القاعدية (Bases Oxide):

• تعد غالبية أكاسيد الفلزات هي أكاسيد قاعدية
• تعريفها : هي أكاسيد لعناصر فلزية، منها ما يذوب في الماء مكونًا هيدروكسيد الفلز الذي يتأين في الماء منتجًا أيون الهيدروكسيد OH^- وأيونًا فلزيًا أخر موجبًا، ومنها أكاسيد فلزية لا تذوب في الماء ولكنها تتفاعل مع الحموض مثل حمض HCl وتنتج ملحًا وماء .
• تسمى أكاسيد أو هيدروكسيدات الفلزات الذائبة في الماء بــ( القلويات Alkalis) وتشمل :

. أكاسيد وهيدروكسيدات عناصر المجموعة الأولى 1A

.  معظم أكاسيد وهيدروكسيدات عناصر المجموعة الثانية IIA

مثلًا : 

• يذوب أكسيد الصوديوم في الماء مكونًا هيدروكسيد الصوديوم الذي يتأين منتجًا أيون الهيدروكسيد OH^- كما في المعادلات الآتية:

                                        $$\begin{gathered} {{\mathbf{Na}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{s}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{l}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{NaOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}} \\ {\mathbf{NaOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{Na}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}} \end{gathered}$$

• من الأمثلة على القلويات أكسيد البوتاسيوم K₂O، وهيدروكسيد البوتاسيوم KOH، أُكسيد الباريوم BaO، وهيدروكسيد الباريوم Ba(OH)₂ .
• من الأمثلة على الأكاسيد القاعدية التي لا تذوب في الماء أكسيد النحاس CaO .

---

سؤال (5) :

أُفسر مستعينًا بمعادلات كيميائية، لماذا يعد أُكسيد الليثيوم Li₂O قلويًا :

الإجابة :

                                       $$\begin{gathered} {{\mathbf{Li}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{s}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{l}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\to }\mathbf{ }\mathbf{2}{\mathbf{LiOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ } \\ \mathbf{2}{\mathbf{LiOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{\to }\mathbf{ }\mathbf{2}{\mathbf{Li}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{2}{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}} \end{gathered}$$

نلاحظ أن أكسيد الليثيوم كون هيدروكسيد الليثيوم الذي يذوب في الماء منتجًا أيون الهيدروكسيد ^-OH كما ظهر في المعادلات .

---

• خصائص القواعد (Properties of Bases)

      1. توصل محاليلها التيار الكهربائي

               2.  تُغير لون الكواشف

1. توصل محاليلها للتيار الكهربائي :

- تتأين القواعد في الماء وتنتج أيونات الهيدروكسيد السالبة وأيونات أخرى موجبة حرة الحركة؛ لذا، فإن محاليل القواعد موصلة للتيار الكهربائي فمثلًا :

 - يتأين هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)₂) في الماء منتجًا أيون الكالسيوم الموجب Ca²⁺  وأيوني الهيدروكسيد السالبين OH^-  كما في المعادلة الآتية :

                                                     $\mathbf{Ca}{\mathbf{\left(}\mathbf{OH}\mathbf{\right)}}_{\mathbf{2}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{Ca}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{2}\mathbf{+}}\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{2}{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• يفسر وجود هذه الأيونات حرة الحركة، توصيل محلول هيدروكسيد الكالسيوم للتيار الكهربائي
• الشكل الآتي يبين توصيل محلول هيدروكسيد الكالسيوم للتيار الكهربائي :

 

                                                                   

---

سؤال (6) :

أُفسر محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH موصل للتيار الكهربائي  :

   الإجابة :

                 ${\mathbf{NaOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{Na}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• وجود هذه الأيونات حرة الحركة توصيل محلول هيدروكسيد الصوديوم للتيار الكهربائي .

---

2. تُغير لون الكواشف  :

1- تغير محاليل القواعد ألوان الكواشف فعند وضع ورقة تباع  الشمس الحمراء في محلول القاعدة يتغير لونها من الأحمر إلى الأزرق.

كما في الشكل الآتي:

                     

2- كاشف الفينولفثالين يتغير من عديم اللون إلى اللون الزهري .

---

• قوة الحمض والقاعدة (The Strength of Acids and Bases):

• توصف الحموض أوالقواعد بأنها قوية أو ضعيفة بناءً على ( درجة التأين Degree of Ionization  ) لكل منها في الماء
• تعبر درجة التأين على : قدرة الحموض أوالقواعد على التأين إلى أيونات موجبة وسالبة.
• درجة التأين تساوي : نسبة جزيئات الحمض التي تحولت إلى أيونات مقارنة بالجزيئات الكلية له في المحلول (وهو ما ينطبق على القواعد أيضًا) .
• الحمض القوي Strong Acid: يتأين كليًا في الماء

•  يتأين كليًا في الماء؛ وهذا يعني أن محلوله يحتوي فقط على أيونات الهيدروجين H⁺ وأيونات أخرى سالبة في الماء.
•  وعند كتابة معادلة التأين الحموض القوية، يكتب السهم بإتجاه واحد ($\to$) للدلالة على التأين الكلي، كما في المعادلة الآتية :

                                                ${\mathbf{HCl}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{\to }{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{Cl}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

الحمض الضعيف Weak Acid: يتأين جزئيًا في الماء

يتأين جزئيًا في الماء؛ وهذا يعني أن محلوله يحتوي على أيونات H⁺ والأيونات السالبة وجزيئات الحمض.

عند كتابة معادلة تأين الحمض الحموض الضعيفة؛ يكتب السهم بإتجاهين متعاكسين($\rightleftharpoons$) للدلالة على التأين الجزئي كما في المعادلة الآتية التي تمثل تأين حمض الإيثانويك (الأسيتيك) الضعيف في الماء:

                        ${\mathbf{CH}}_{\mathbf{3}}{\mathbf{COOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{\rightleftharpoons }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}{\mathbf{CH}}_{\mathbf{3}}{\mathbf{COO}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• كلما كان الحمض أقوى كانت قدرته على إنتاج أيونات H⁺ أكبر، واحتوى محلوله على نسبة أكبر من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة، وزادت قدرته على توصيل التيار الكهربائي فمثلًا :

• عند مقارنة التوصيل الكهربائي لمحلول حمض HCl القوي، ومحلول حمض HF الضعيف (المتساويين في التركيز) يلاحظ أن : إضاءة المصباح للحمض القوي أقوى من إضاءة المصباح للحمض الضعيف ما يدل على أن قدرة الحمض HCl على إيصال التيار الكهربائي أكبر منها في الحمض الضعيف HF.
• الشكل الآتي يبين الفرق في قوة الإضاءة بين الحمضين :

الحمض القوي

الحمض الضعيف

• عند مقارنة سرعة تفاعل الحموض القوية والضعيفة مع الفلزات، ألاحظ أنه :

• كلما كان الحمض أقوى كانت سرعة تفاعله مع الفلزات أكبر، أي أن التفاعل يستغرق زمنًا أقل فمثلًا:

. عند مقارنة سرعة تفاعل فلز الخارصين Zn مع محلولين متساويين في التركيز من حمض HCl وحمض الإيثانويك CH₃COOH؛ فإن سرعة تفاعل الخارصين Zn مع حمض HCl أكبر، ويتصاعد غاز الهيدروجين بسرعة أكبر، مقارنة بسرعة تفاعل حمض الإيثانويك.

• القواعد القوية Strong Bases: تتأين كليًا في الماء

• تتأين كليًا في الماء منتجة أيونات OH^- وأيونات أخرى موجبة

 

وعند كتابة معادلة التأين القواعد القوية ، يكتب السهم بإتجاه واحد ($\to$) للدلالة على التأين الكلي، كما في المعادلة الآتية والتي تمثل تأين هيدروكسيد الليثيوم LiOH في الماء حيث يتأين كليًا إلى أيون الهيدروكسيد^-OH وأيون الليثيوم ⁺Li:

                       ${\mathbf{LiOH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{s}\mathbf{\right)}}\stackrel{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}{\mathbf{\to }}\mathbf{ }{\mathbf{Li}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• القواعد الضعيفة  Weak Bases: تتأين جزئيًا في الماء

•  تتأين جزئيًا في الماء، مما يعني أن محلولها يحتوي على أيونات OH^- والأيونات الموجبة وجزيئات القاعدة.
• عند كتابة معادلة تأين الحمض الحموض الضعيفة؛ يكتب السهم بإتجاهين متعاكسين ($\rightleftharpoons$) للدلالة على التأين الجزئي كما في المعادلة الآتية التي تمثل تأين الأمونيا NH₃  في الماء حيث أن محلولها يحتوي على أيونات OH^- وأيونات الأمونيوم NH₄⁺ وجزئيات الأمونيا :

                 ${\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{O}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{l}\mathbf{\right)}\mathbf{ }}\mathbf{\rightleftharpoons }\mathbf{ }\mathbf{ }{\mathbf{NH}}_{\mathbf{4}\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}{\mathbf{OH}}_{\mathbf{\left(}\mathbf{aq}\mathbf{\right)}}^{\mathbf{-}}$

• كلما كانت القاعدة أقوى كانت قدرتها على إنتاج أيونات OH^- أكبر، وإحتوى محلولها على نسبة أكبر من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة؛ فتزداد قدرتها على توصيل التيار الكهربائي.

---

سؤال (7) :

أُفسر التوصيل الكهربائي لمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم KOH أكبر منه لمحلول الأمونيا NH₃ المساوي له في التركيز   :

الإجابة :

• محلول هيدروكسيد البوتاسيوم KOH: قاعدة قوية تتأين كليًا في الماء بالتالي فإن قدرتها على إنتاج أيونات OH^- أكبر، وان محلولها يحتوي على نسبة أكبر من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة؛ فتزداد قدرتها على توصيل التيار الكهربائي.
• محلول الأمونيا NH_{3 :} قاعدة ضعيفة تتأين جزئيًا في الماء بالتالي فإن قدرتها على إنتاج أيونات OH^- أقل، وان محلولها يحتوي على نسبة أفل من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة؛ فتقل قدرتها على توصيل التيار الكهربائي.

---

• الجدول الآتي يتضمن أسماء بعض الحموض والقواعد القوية والضعيفة وصيغتها الكيميائية :

                                            

سؤال (8) :

أُفكر أي الحمضين له أكثر قدرة على توصيل التيار الكهربائي عند الظروف نفسها HNO₃, HF   :

الإجابة :

الحمض الذي يكون له أكبر قدرة على التوصيل الكهربائي هو حمض HNO₃  لأنه حمض قوي بالتالي فإن قدرته على إنتاج أيونات H⁺ أكبر، واحتوى محلوله على نسبة أكبر من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة، وزادت قدرته على توصيل التيار الكهربائي

بينما الحمض HF هو حمض ضعيف بالتالي فإن قدرته على إنتاج أيونات H⁺ أقل، واحتوى محلوله على نسبة أقل من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة، وقلت قدرته على توصيل.

---

• الرقم الهيدروجيني  (PH):
• يستخدم الرقم الهيدروجيني PH لوصف حموضة المحلول.
• تعريفه: هو مقياس لدرجة حموضة المحلول التي ترتبط بتركيز أيونات H⁺ فيه.
• تدريج الرقم الهيدروجيني PH Scale: هو تدريج رقمي من (0 – 14) يكون فيه المحلول ذو الرقم الهيدروجيني (PH = 7) متعادلًا؛ أي ليس حمضًا أو قاعدة.
• المحاليل الحمضية تكون قيم الـ PH لها من (0 إلى أقل من 7) ويكون المحلول ذو الرقم الهيدروجيني (PH = 0) هو محلول الحمض الأقوى؛ أي يكون تركيز أيونات الهيدروجين H⁺  فيه الأكبر، وذلك عند مقارنة قيم PH لعدة محاليل متساوية التركيز؛ فكلما كانت قيمة PH لمحلول الحمض أقل كان الحمض أقوى.
• المحاليل القاعدية تكون قيمة الـ PH لها من (أكبر من 7 إلى 14)  ويكون المحلول ذو الرقم الهيدروجيني (PH = 14) هو محلول القاعدة الأقوى؛ أي يكون تركيز أيونات الهيدروكسيد OH^- فيه الأكبر؛ وذلك عند مقارنة قيم PH لعدة محاليل متساوية التركيز ، فكلما كانت قيمة PH لمحلول القاعدة أكبر زادت قوتها .

• الشكل الآتي يوضح تدريج الرقم الهيدروجيني وكيفية تغير قيم PH بتغير تركيز كل من أيونات H⁺  و أيونات OH^-   :

                                      

توضيح الشكل :

المحلول القاعدي	المحلول المتعادل	المحلول الحمضي
تركيز OH-   > H+ وقيمة الـ (PH) < 7	تركيز OH- = H+         وقيمة الـ (PH) = 7	تركيز OH-   < H+ وقيمة الـ (PH) > 7

 

 

 

 

 

سؤال (9) :

أُفكر يعد ماء البحر أكثر قاعدية من الماء العذب :

الإجابة :

الماء العذب متعادل pH له7 أما ماء البحر فيعد قاعديا، وذلك لأن مياه الأمطار والمياه الجارية على سطح الأرض تعمل على إذابة عدد من مكونات الصخور ذات الصفات القاعدية فتصبح درجة حموضة المياه أكبر من 7 أي قاعدية عند وصولها إلى البحار.

---

5. الربط مع الحياة :

يتكون الشعر من بروتين الكيراتين وتعد درجة الحموضة من ( 4.5 – 6) مناسبة للحفاظ عليه من التلف والتقصف، لذا يحافظ صانعوا منظفات الشعر (الشامبو) على درجة الحموضة ضمن هذا النطاق (5.5 تقريبًا ) لتنظيف الشعر والحفاظ على حيويته .

---

• إستخدام الكواشف لتحديد الرقم الهيدروجيني   (Using Indicators to Determine the PH):

• يوجد كواشف طبيعية مثل الملفوف الأحمر والشاي وكواشف صناعية مثل كاشف تباع الشمس وكاشف البروموثايمول الأزرق الذي يتغير لونه من الأصفر في الوسط الحمضي إلى الأزرق في الوسط القاعدي .
• لتحديد درجة الحموضة أو قاعديته يستخدم الكاشف العام الذي يتكون من مزيح من الكواشف على شكل سائل أو أشرطة ورقية، ويستخدم في تقدير الرقم الهيدروجيني للمحلول حيث يستدل عليه من لون الكاشف في المحلول .
• يرفق مع الكاشف العام دليل ألوان قياسي يستخدم لمقارنة اللون بعد إستخدام الكاشف كما في الشكل الآتي :

       

                                                                                 

• يوجد جهاز خاص يسمى مقياس الرقم الهيدروجيني PH meter يُعطي قياسات أكثر دقة للرقم الهيدروجيني، ويستخدم في المجالات الصناعية التي تتطلب قيمًا محددة ودقيقة للرقم الهيدروجيني كما في الشكل الآتي :

                                                                                                

سؤال (10) :

أتحقق: كيف يحدد الرقم الهيدروجيني لمحلول ما باستخدام الكاشف العام :

الإجابة :

نضع ورقة من أوراق الكاشف العام داخل المحلول ونلاحظ تغير اللون ونحدد قيمة الرقم الهيدروجيني من خلال الدليل المرفق مع الكاشف العام الذي يحتوي على الألوان القياسية .

---

5. الربط مع الزراعة :

• من الأهمية بمكان التحكم في حموضة التربة؛ حيث تنمو النباتات نموًا أفضل في أنواع مختلفة من التربة تبعًا للرقم الهيدروجيني لها، فبعض النباتات تُفضل التربة القليلة الحمضية، وبعضها الأخر تفضل التربة القليلة القاعدية، ويمكن أن تؤثر إضافة الأسمدة على حموضة التربة؛ ما يتطلب معالجة التربة بإضافة مواد تزيد أو تقلل منها. إذا كانت التربة عالية الحموضة فيمكن معادلتها باستخدام مادة قاعدية مثل محلول هيدروكسيد الكالسيوم .

                                                                                            

---

• التجربة (1)  (قوة الحموض والقواعد )  :

• الهدف من التجربة :

أستكشف بعض الخصائص الكيميائية والفيزيائية المرتبطة بقوة الحموض والقواعد.

• المواد والأدوات المستخدمة :

• محاليل بتركيز (1M) من كل من حمض الهيدروكلوريك HCl وحمض الأسيتيك CH₃COOH وهيدروكسيد الصوديوم NaOH ومحلول الأمونياNH₃  
• مقياس الرقم الهيدروجيني
• ماء مقطر
• كؤوس زجاجية عدد (4)
• مخبار مدرج
• أقطاب الكربون
• أسلاك توصيل
• بطارية
• مصباح كهربائي صغير وقاعدته
• انبوب إختبار
• حُبيبات الخارصين Zn
• حامل أنابيب.

• خطوات العمل  :

• أقيس. 100ml من محلول حمض الهيدروكلوريك HCl؛ باستخدام المخبار المدرج، وأضعها في كأس زجاجية في جدول البيانات.
• أُجرب. أغمس قطب مقياس الرقم الهيدروجيني PHفي محلول الحمض في الكأس الزجاجية وأسجل قراءته. كما في الشكل الآتي :

                                                                                  

 

• أُجرب. أُخرج القطب وأنظفه جيدًا في الماء المقطر وأضعه جانبًا
• أُلاحظ. أصل قطبين من الكربون باستخدام أسلاك التوصيل بالمصباح الكهربائي والبطارية، وأضعها في الكأس الزجاجية في محلول الحمض وأُسجل ملاحظاتي حول إضاءة المصباح الكهربائي .
• أفتح الدارة الكهربائية وأُخرج قطبي الكربون من المحلول وأغسلهما جيدًا بالماء المقطر، وأضعهما جانبًا.
• أُجرب. أُكرر الخطوات السابقة باستخدام المحاليل المتبقية، وأُسجل ملاحظاتي في جدول البيانات
• أقيس. 10ml من محلول حمض HCl باستخدام المخبار المدرج، وأضعها في انبوب إختبار وأثبته على حامل الأنابيب.
• أُجرب. أكرر الخطوة السابقة بإستخدام حمض الأسيتيك CH₃COOH
• ألاحظ. أضع في كل انبوب حبة من الخارصين وأرجه بلطف، وألاحظ سرعة التفاعل في كل منهما، وأسجل ملاحظاتي في جدول البيانات

أنظم البيانات. أُسجل النتائج التي حصلت عليها في جدول البيانات الآتي :

المحلول	PH المحلول	توصيل التيار الكهربائي		سرعة تفاعل Zn مع الحمض
		جيد	ضعيف

• التحليل والإستنتاج:

1) أُحدد الحمض الأقوى والقاعدة الأقوى

2) أُفسر التوصيل الكهربائي لمحلول حمض HCl أقوى منه في محلول حمض CH₃COOH

3) أُفسر التوصيل الكهربائي لمحلول NaOH أقوى منه في محلول الأمونيا NH₃ في الماء

4) أستنتج العلاقة بين قوة الحمض وقيمة PH لمحلوله.

5) أستنتج العلاقة بين قوة القاعدة وقيمة PH لمحلولها.

6) أصف الدليل على حدوث التفاعل بين كل من حمض HCl وحمض CH₃COOH مع حبيبات الخارصين

7) أستنتج العلاقة بين قوة الحمض وسرعة تفاعله مع الخارصين .

---

الملاحظات على التجربة  :

1)

المحلول	PH المحلول	توصيل التيار الكهربائي		سرعة تفاعل Zn مع الحمض
		جيد	ضعيف
حمض الهيدروكلوريك HCl	2	$\oplus$		سريع
حمض الأسيتيك CH3COOH	5		$\oplus$	أبطأ
هيدروكسيد الصوديوم NaOH	10	$\oplus$		سريع
محلول الأمونياNH3	9		$\oplus$	أبطأ

 

2) لأن حمض الهيدروكلوريك HCl هو حمض قوي يتأين كليًا في الماء منتجًا أيون الهيدروجين H⁺ وأيون الكلوريد ^-Cl يفسر وجود هذه الأيونات حرة الحركة، توصيل محلول حمض  الهيدروكلوريك الجيد  للتيار الكهربائي، بينما حمض الأسيتيك هو حمض ضعيف يتأين جزئيًا في الماء هذا يعني أن محلوله يحتوي على أيونات H⁺ والأيونات السالبة وجزيئات الحمض. وهذا يفسر توصيله الضعيف للتيار الكهربائي حيث أنه كلما كان الحمض أقوى كانت قدرته على إنتاج أيونات H⁺ أكبر، واحتوى محلوله على نسبة أكبر من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة، وزادت قدرته على توصيل التيار الكهربائي.

3) لأن محلول  NaOH هو محلول  قاعدة قوية تتأين كليًا في الماء منتجةً أيونات OH^- وأيونات أخرى موجبة يفسر وجود هذه الأيونات حرة الحركة، توصيل محلول قاعدة هيدروكسيد الصوديوم  الجيد  للتيار الكهربائي، بينما محلول الأمونيا هو محلول قاعدة ضعيفة تتأين جزئيًا في الماء مما يعني أن محلولها يحتوي على أيونات OH^- والأيونات الموجبة وجزيئات القاعدة، وهذا يفسر توصيله الضعيف للتيار الكهربائي حيث أنه كلما كانت القاعدة أقوى كانت قدرتها على إنتاج أيونات OH^- أكبر، وإحتوى محلولها على نسبة أكبر من الأيونات الموجبة والسالبة حرة الحركة؛ فتزداد قدرتها على توصيل التيار الكهربائي.

4) كلما زادت قيمة الرقم الهيدروجيني قلت قوة الحمض 

5)كلما زادت قيمة الرقم الهيدروجيني زادت قوة القاعدة 

6) سرعة تفاعل حبيبات الخارصين Zn مع حمض HCl أكبر، ويتصاعد غاز الهيدروجين بسرعة أكبر، مقارنة بسرعة تفاعل حمض الإيثانويك.

7) كلما كان الحمض أقوى كانت سرعة تفاعله مع الفلزات أكبر، أي أن التفاعل يستغرق زمنًا أقل