الحموض و القواعد
مفهوم الحمض والقاعدة تطور مفهومي الحمض والقاعدة: تمهيد: تعود معرفة البشرية بالحمض والقاعدة إلى الأزمان القديمة، فكلمة حمض تقابلها كلمة (acere) في اللاتينية وكلمة قاعدي(قلوي) تقابلها كلمة (alkali) في الانجليزية ولها صلة برماد النبات التي يمكن استخلاص النبات منها.... حيث مرّ مفهوم الحمض والقاعدة بمراحل عديدة، وكانت العديد من المحاولات التي جرت لإبراز هذين المفهومين وإعطائهما معاني واضحة، بحيث تبنّت كل منها فكرة خاصة بها تستوعب في الغالب ما جاء قبلها وتضيف إليه ومن هذه النظريات....
أولا- مفهوم آرهينيوس للحموض والقواعد عام (1884): يعتبر من أوائل المحاولات التي وضعت لتفسير مفهوم الحموضة والقلوية(القاعدية) واقتصرت في تعريفها على المحاليل المائية حيث يعرف (بالمفهوم المائي). يعرّف الحمض: بأنه أية ماده تستطيع أن تزيد من تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول المائي. مثل: .... وكذلك أي أنه المادة التي تتأين في الماء لإنتاج أيون الهيدروجين المائي : وحيث ثبت أنه لا يكون منفرداّّ داخل الماء وإنما يكون في الغالب مرتبطاّ مع جزيء من الماء برابطة تناسقية مكونا أيون آخر يدعى بأيون الهيدرونيوم . بسبب صغر حجمه وارتفاع كثافة الشحنة الموجبة عليه .
وتعرف القاعدة : بأنها المادة التي تزيد من تركيز أيونات الهيدروكسيد في الماء. أي أن القاعدة هي المادة التي تتأين في الماء منتجه أيون الهيدروكسيد . مثل: ..... وكذلك
لذا فان المواد التي ينطبق عليها تعريف ارهينيوس للحموض تتصف بالصفات العامة التالية: 1. تحتوي الهيدروجين. 2. مذاق محاليلها المخففة حامضي لاذع. 3. تغير محاليلها كاشف دوار الشمس الأزرق إلى الأحمر. 4. تتفاعل محاليلها المائية مع بعض الفلزات مطلقه غاز الهيدروجين . 5. تذوب في الماء وتوصل محاليلها التيار الكهربائي بدرجات متفاوتة – حيث يعد ذلك دليلاّ على أن تفككها في
الماء ينتج أيونات بكميات متفاوتة.
كذلك فإن المواد التي ينطبق عليها تعريف ارهينيوس للقواعد تتصف بما يلي: 1. تحتوي على مجموعة . 2. تعتبر المكون الأساسي لبعض المنظفات المنزلية. 3. مذاق محاليلها المائي مر وملمسها انزلاقي كالصابون. 4. تلون محاليلها كاشف دوار الشمس الأحمر إلى الأزرق.. 5. تذوب في الماء وتوصل محاليلها التيار الكهربائي بدرجات متفاوتة. 6. إذا أضيفت كميه من أي منها إلى محلول حمضي فان الحامض يفقد خواصه المميزة ما عدا خاصية التوصيل ويؤدي التفاعل بينهما إلى تعادلهما وتكوين الملح.
يعود السبب في اختفاء صفات الحوامض عند إضافة محاليل القواعد إليها إلى تفاعل أيون الهيدروجين مع أيون الهيدروكسيد لإنتاج الماء وتسمى هذه العملية بالتعادل
لذا نرى أن تعريف ارهينيوس للحموض والقواعد أسهم في تفسير خواص الكثير من الحموض والقواعد نظرا لبساطته، ولأن الماء هو الوسط الذي تجري فيه معظم التفاعلات إلا أن هناك بعض المحددات .منها
4. عدم تحديده الدور الرئيس للمذيب في عملية تأين الحمض والقاعدة. 5. كذلك بالنسبة لأكاسيد الفلزات واللافلزات فهي لا تحتوي أو إلا أنها تعطي هذه الأيونات عند إضافتها إلى الماء/ لذا تعتبر أكاسيد لها أثر حامضي أو قاعدي.أوجه القصور في تعريف آرهينيوس: 1. عجز عن تفسير الخواص القاعدية لمحاليل بعض المواد التي لا تحتوي في صيغتها على مجموعة : مثل و وغيرها. 2. عجز عن تفسير الخواص القاعدية والحمضية لمحاليل بعض الأملاح: مثل و و و و وغيرها. 3. اقتصر تعريفه للحموض والقواعد على المحاليل المائية. لذا لا يعتبر حمضا أو قاعدة ما لم يذاب في الماء. علما بأنهما يتفاعلان في الوسط المائي ويكونا ملح كلوريد الأمونيوم
ثانيا- مفهوم برونستد-لوري للحموض والقواعد (1923): اقترح العالم الدنماركي برونستد والبريطاني لوري كلا على انفراد عام 1923 مفهوما أكثر شمولاّ للحموض والقواعد حيث حاول تجاوز المحددات في تعريف ارهينيوس. وتم تعريف الحمض والقاعدة كما يلي.
الحمض: المادة القادرة على منح (إعطاء) بروتون ( أيون هيدروجين ) إلى ماده أخرى عند تفاعلها.
القاعدة: المادة القادرة على قبول بروتون ( أيون هيدروجين ) من ماده أخرى عند تفاعلها.
وعليه فان تفاعل حامض مع قاعد يقتضي أن ينتقل بروتون من الحمض إلى القاعدة. مثلا يتأين حمض في الماء حسب المعادلة:
نرى أن يعتبر حمض حسب هذا المفهوم لأنه منح بروتوناّ لجزيء الماء بينما يعتبر قاعدة لأنها قبلت البروتون من الحمض. كذلك نستطيع أن نعكس التفاعل
وهو أيضا تفاعل برونستد –لوري حيث يعمل أيون الهيدرونيوم كحمض بمنحه إلى أيون الكلوريد ويعمل أيون الكلوريد كقاعدة بقبوله هذا البروتون لذا ينظر إلى تفاعل و على أنه يوجد فيه حامضان وقاعدتان، وترتبط هاتان المادتان يبعضهما البعض بفقد أو اكتساب بروتون ويكونا زوجا من حمض وقاعدة قرينه (مرافقه، ملازمة)..... ونقول بأن قاعدة قرينه للحمض وبالمثل فان هو حمض قرين للقاعدة وكذلك الأمر بالنسبة إلى و .
كذلك نجح هذا التعريف في تفسير الصفات القاعدية : حيث يعتبر الماء حمض لأنه منح إلى التي تعتبر قاعدة لأنها استقبلت بفضل زوج الإلكترونات غير الرابط على النيتروجين.ويمكن أن يشكل حمض في المعادلة والأمثلة التالية توضح ذلك:
نرى أن للماء صفة مترددة "أمفوتيرية" فهو يسلك كحمض مانح للبروتون في بعض التفاعلات وكقاعدة- مستقبل البروتون في تفاعلات أخرى.
كيفية كتابة الحمض والقاعدة الملازمة: يمكن تعريف الزوج المرافق من الحمض والقاعدة بأنه: زوج من الجزيئات أو الأيونات يرتبطان عن طريق كسب أيون هيدروجين أو فقده.
ويمكن تحديد صيغة كل من الحمض والقاعدة بحسب العلاقات التالية. 1. يمكن تحديد القاعدة المرافقة للحمض بإزالة من صيغته. أي أن القاعدة المرافقة = صيغة الحمض – 2. ويحدد الحمض المرافق للقاعدة بإضافة إلى صيغة القاعدة. أي أن الحمض المرافق = صيغة القاعدة +
مميزات تعريف برونستد: نلاحظ بأن مفهوم برونستد-لوري للحموض والقواعد أكثر شمولا وواقعية من مفهوم ارهينيوس في تصنيف الحموض والقواعد، فهو 1. يفسر قاعدية 2. كذلك لأنه لا يقيدنا بالمحاليل المائية فقط، فقد يحدث تفاعلات بين أحماض وقواعد في غياب أي وسط فمثلا عند خلط غازات و تتفاعل مكونه ماده صلبه أيونيه حيث أن بروتونا ينتقل من إلى لذا يعتبر تفاعل حمض مع قاعدة حسب مفهوم برونستد-لوري ولكن مفهوم ارهينيوس للأحماض والقواعد يتجاهل هذا التفاعل لأن صورة التفاعل لا تتضمن أيون هيدرونيوم ولا أيون الهيدروكسيد .
فائدة:
الحمض الملازم لقاعدة قوية يكون ضعيفاّ والقاعدة الملازمة لحمض قوي تكون ضعيفة.:
تعتمد قوة الحامض حسب هذه النظرية على مدى قابليته لفقد البروتونات كما تعتمد قوة القاعدة على مدى قابليتها لكسب البروتونات وعليه فالحمض القوي يتحول عند تفاعله إلى قاعدة مرافقه ضعيفة وبالعكس.
تصنف الحموض إلى: 1. أحادية البروتون : حموض تحتوي على بروتون واحد. 2. ثنائية البروتون : حموض تحتوي على بروتونين. 3. ثلاثية البروتون : حموض تحتوي على ثلاثة بروتونات. كذلك القواعد و ومحددات برونستد: 1- لم تفسر النظرية التفاعل بين الأكاسيد الحمضية مثل والأكاسيد القاعدية مثل 2- لم تفسر النظرية الصفات الحمضية لبعض المواد مثل .
ثالثاّ- مفهوم لويس: حاول لويس تجاوز محددات ما قبله من خلال وضع أساس آخر لتعريف الحموض والقواعد مبني على الالكترونات وليس على البروتونات حيث عالج بعض المواد التي لا تحتوي على البروتونات وبذلك استغنى في تعريفه عن ضرورة وجود المذيب... فهو يعرف
القاعدة: المادة التي تمتلك زوج من الالكترونات غير مشترك تستطيع بواسطة تكوين روابط مع ذره أخرى.
الحمض: هي المادة التي تستطيع تكوين رابطه تساهمية عن طريق اكتساب زوج من الالكترونات من القاعدة
أي أن تفاعل حمض مع قاعدة حسب مفهوم لويس يشمل على منح زوج من الالكترونات غير رابط من ماده(القاعدة) إلى أخرى (الحمض) تحتوي على فلك فارغ وينتج من تفاعلهما تكوين رابطة تناسقية.أي أنه تفاعل مواد محبه للإلكترونات مع مواد محبه للنواة.
أهمية مفهوم لويس للحموض والقواعد: تكمن أهميته في أنه أشمل من كل التعريفات السابقة فهو يستوعبها ويضيف إليها كذلك شموليته وقدرته على تفسير تفاعلات حموض وقواعد لا تشتمل على عملية انتقال البروتونات، حيث تسمى قواعد لويس " محبه للنواة" لأنها تعطي زوجا من الالكترونات إلى نواه معينه، وحموض لويس "محبه للالكترونات" لأنها تأخذ زوجا من الالكترونات من قاعدة معينه. ومن الأمثلة على المواد التي تتفاعل كحموض وقواعد وفق تعريف لويس:
1. تفاعل مركب متعادل بحاجه إلى زوج من الالكترونات مع مركب عنده زوج من الالكترونات.
2. تفاعل أيون سالب مع مركب متعادل بحاجه إلى زوج من الالكترونات.
3. تفاعل مركب متعادل عنده زوج من الالكترونات غير مشترك مع أيون موجب بحاجه له.
4. تفاعل أيون موجب مع أيون سالب.
5. تفاعل المركبات التي تمتلك ذرات ذات سالبية متشابهه.
موضوع: التمييز بين الحموض القويه والحموض الضعيفه 
12/8/2011, 07:45
