الكيمياء فصل أول

التاسع

icon
  • 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 استخدامها؛ 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 باختلاف الحمض

  • الأكسيد الحمضي (Acidic Oxide) :

تعريفه : هو أكسيد عنصر لا فلزي ينتج حمضًا عند ذوبانه في الماء مثل : (CO2, SO3, NO2)


  • خصائص الحموض (Properties of Acid)

           1. توصل محاليلها التيار الكهربائي

           2. تتفاعل مع الفلزات

           3.  تُغير لون الكواشف


  • 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 أو 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 :


  • 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 وإيونا 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


  • خصائص القواعد (Properties of Bases)

               1. توصل محاليلها التيار الكهربائي

               2.  تُغير لون الكواشف


  • 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 ()للدلالة على التأين الكلي.

 

  • ​​​​​​​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()للدلالة على التأين الجزئي

 

  • 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.

 

  • 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

 

 

  • القواعد القوية Strong Bases: تتأين كليًا في الماء
  • تتأين كليًا في الماء منتجة أيونات​​​​​​​-OHوأيونات أخرى موجبة
  • وعند كتابة معادلة التأين القواعد القوية ، يكتب السهم بإتجاه واحد () للدلالة على التأين الكلي

 

 

  • 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 () للدلالة على التأين الجزئي

 

  • 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.

  • 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  وأيونات ​​​​​​​-OH  :

                                                                   ph Scale

 

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

 

  • استخدام 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 مزيج 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 استخدام الكاشف كما في الشكل الآتي :

                                                            الكاشف العام

 

  • 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 :​​​​​​​

​​​​​​​                                                                   مقياس الرقم الهيدروجيني

​​​​​​​