شارح الدرس: الحمضية والقاعدية الكيمياء

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نُعرِّف الأحماض والقواعد، ونفهم خواصها المميزة، ونحدِّد الأنواع الحمضية والقاعدية في التفاعلات الكيميائية.

الأحماض والقواعد موادُّ يمكننا إيجادها في كل مكان حولنا. يوضِّح الجدول الآتي بعض الأحماض والقواعد الشائعة التي قد نكون على دراية بها.

الاسم الكيميائيالصيغة الكيميائيةموجود في
الأحماضحمض الأسيتيكCHCOOH3الخل
حمض الكربونيكHCO23المشروبات الغازية
حمض الستريكCHO687ثمرات الموالح والحلوى الحمضية
حمض الهيدروكلوريكHClالمعدة
حمض اللاكتيكCHO363الحليب
القواعدهيدروكسيد الصوديومNaOHالمنظفات والملدنات في خليط الأسمنت
بيكربونات الصوديومNaHCO3صودا الخبز
كربونات الكالسيومCaCO3مضادات الحموضة
هيدروكسيد المغنيسيومMg(OH)2حليب المغنيسيا

لعلنا نعرف أن ثمرات الليمون حمضية، وأن المنظفات، كالأمونيا والمُبيض، قاعدية، لكن ما الذي يجعلنا نصنِّف مادةً ما على أنها حمض أو قاعدة؟

عُرِف مصطلحا الحمض والقلوي (القاعدة) منذ عدة قرون. مع بداية القرن التاسع عشر كان من المعروف جيدًا أن للأحماض والقواعد خواص معيَّنة، لكن لم يكُن هناك تعريف رسمي يمكن تصنيفها من خلاله.

خواص الأحماضخواص القواعد
مذاق حامض
تغيُّر لون ورقة عباد الشمس إلى الأحمر
مذاق مر
تغيُّر لون ورقة عباد الشمس إلى الأزرق
ملمس زلق

عام 1887، اقترح العالم السويدي سفانت أرهينيوس أول تعريف مقبول على نطاق واسع للحمض والقاعدة. عرَّف أرهينيوس الأحماض بأنها مواد تتأيَّن عند الذوبان في الماء لتُنتج أيونات الهيدروجين (H+) أو لتزيد تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول.

تعريف: حمض أرهينيوس

حمض أرهينيوس مادةٌ تُنتج أيونات الهيدروجين (H+) أو تزيد تركيز أيونات الهيدروجين عندما تذوب في الماء.

حمض الهيدروكلوريك (HCl) أحد أمثلة حمض أرهينيوس. عندما يذوب HCl في الماء، يُعطي أيونات H+ وCl: HCl()H()+Cl()gaqaqHO()2l+

لا تبقى أيونات H+ حرة في المحلول، ولكن تكتسبها جزيئات الماء لتكوِّن أيونات الهيدرونيوم، HO3+. تُستخدم المعادلة الكيميائية المذكورة سابقًا عادةً لاختصار التفاعل. لكن المعادلة الكيميائية الآتية تمثِّل ذلك بشكل أكثر دقة: HCl()+HO()HO()+Cl()glaqaq23+

وفقًا لتعريف أرهينيوس، تُصنَّف القواعد على أنها مواد تتأيَّن في الماء لإنتاج أيونات الهيدروكسيد (OH) أو لزيادة تركيز أيونات الهيدروكسيد في المحلول.

تعريف: قاعدة أرهينيوس

قاعدة أرهينيوس مادةٌ تُنتج أيونات الهيدروكسيد (OH) أو تزيد تركيز أيونات الهيدروكسيد عندما تذوب في الماء.

هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) أحد أمثلة قاعدة أرهينيوس. عند إذابة NaOH في الماء، يتأيَّن إلى Na+ وOH. توضِّح المعادلة الكيميائية الآتية التفاعل الكامل: NaOH()Na()+OH()saqaqHO()2l+

مثال ١: تحديد تعريف حمض أرهينيوس

وفقًا لنظرية أرهينيوس، أيٌّ من الآتي يُعَد تعريفًا للحمض؟

  1. مادة تُغيِّر لون المحلول المائي
  2. مادة تتأيَّن في المحلول المائي لإنتاج أيونات OH
  3. مادة تتعرَّض للفوران عند وضعها في محلول مائي
  4. مادة تذيب أي مادة موجودة في محلول منها
  5. مادة تتأيَّن في محلول مائي لإنتاج أيونات H+

الحل

عرَّف سفانت أرهينيوس الحمض بأنه مادة تُنتج أيونات الهيدروجين (H+) أو تزيد تركيز أيونات الهيدروجين عندما تذوب في الماء. تُنتَج أيونات الهيدروجين عندما يتأيَّن أي حمض في محلول. ومن ثَمَّ، فإن الإجابة الصحيحة هي الخيار (هـ).

على الرغم من أن تعريفَي أرهينيوس للحمض والقاعدة مفيدان، فإنهما محدودان. ينطبق التعريفان فقط على المواد التي أُذيبت في الماء. ولكن من الممكن أن تحدث تفاعلات الأحماض والقواعد عند ذوبان المركبات في مذيبات أخرى، حتى عندما تكون في الحالة الغازية.

عام 1932، اقترح العالمان يوهانس برونستد وتوماس لوري، بشكل مستقل، تعريفين جديدين للحمض والقاعدة ليشملا مزيدًا من المواد وظروف التفاعل. اعتقدا أن تفاعلات الأحماض والقواعد تتضمَّن انتقال بروتون (H+) من حمض إلى قاعدة. ومن ثَمَّ، وفقًا لتعريف برونستد-لوري، فإن الحمض هو مانح البروتون، والقاعدة هي مستقبل البروتون.

تعريف: حمض برونستد-لوري

حمض برونستد-لوري عبارة عن مادة يمكن أن تفقد أو تمنح بروتونات (H+) في تفاعلٍ ما.

تعريف: قاعدة برونستد-لوري

قاعدة برونستد-لوري عبارة عن مادة يمكنها أن تكتسب أو تستقبل بروتونات (H+) في تفاعلٍ ما.

لا تزال المواد التي صُنِّفت على أنها أحماض أرهينيوس تُعتبر أحماضًا وفقًا لتعريف برونستد-لوري، وينطبق الأمر نفسه على قواعد أرهينيوس. وفي بعض الأحيان، قد يُشار إلى قواعد أرهينيوس بأنها قلويات. والقلويات قواعدُ قابلةٌ للذوبان في الماء. جميع القلويات قواعد، ولكن ليس جميع المواد التي يمكننا تصنيفها على أنها قواعد وفقًا لتعريف برونستد-لوري تعتبر قلويات.

مثال ٢: إكمال تعريف قاعدة برونستد-لوري

املأ الفراغ: في نظرية برونستد-لوري، تُعرَّف القاعدة بأنها مادة .

  1. مستقبلة لأيونات H+
  2. مستقبلة لأيونات OH
  3. مانحة لأيونات H+
  4. مانحة لأيونات OH
  5. مانحة لجزيء HO2

الحل

في نظرية برونستد-لوري، تحدث تفاعلات القاعدة والحمض عندما يَنقُل حمض ما بروتونًا إلى قاعدة. يُستخدَم كلٌّ من أيون وبروتون H+ عادةً بالتبادل، خاصةً عند الإشارة إلى الأحماض والقواعد؛ وذلك لأن أيون H+ يحتوي على بروتون واحد ولا يحتوي على إلكترونات أو نيوترونات. إذا كان أيون H+ يُنقَل إلى القاعدة، يمكننا الإشارة إلى القاعدة بأنها مستقبلة لأيونات H+. ومن ثَمَّ، يجب أن نملأ الفراغ بالكلمات: «مستقبلة لأيونات H+».

ذكر أرهينيوس أن ناتجَي تفاعل الحمض والقاعدة هما الملح والماء. ويعتمد تعريف التفاعل هذا على احتواء القاعدة على الهيدروكسيد. لكن هناك العديد من قواعد برونستد-لوري التي لا تحتوي على هيدروكسيد. ولذلك، عند تفاعل حمض مع قاعدة لا تحتوي على هيدروكسيد، من الأفضل التفكير في انتقال البروتونات.

توضِّح المعادلة الكيميائية الآتية التفاعل بين حمض وقاعدة برونستد-لوري:

يجب أن يحتوي حمض برونستد-لوري على ذرة هيدروجين يمكن فقدانها في صورة أيون H+، ويجب ان تكون قاعدة برونستد-لوري قادرة على استقبال ايون H+. يُسمَّى النوع الناتج عن فقدان حمضٍ ما لبروتون بالقاعدة المرافقة، ويُسمَّى النوع الناتج عن اكتساب قاعدة ما لبروتون بالحمض المرافق:

مثال ٣: التعرُّف على المعادلة الكيميائية لتأيُّن حمض النيتريك

في أحد المحاليل، يتأيَّن حمض النيتريك (HNO3) تأيُّنًا تامًّا ليتكوَّن محلول حمضي. أيُّ المعادلات الآتية توضِّح تأيُّن HNO3؟

  1.  HNO()+H()HNO()3+23aqaqaq
  2.  HNO()H()+NO()3+3aqaqaq
  3.  HNO()NO()+OH()32aqaqaq
  4.  HNO()HNO()+O()32aqaqaq
  5.  2HNO()2H()+N()+3O()3+22aqaqgg

الحل

الحمض، كما يعرِّفه برونستد ولوري، مادةٌ يمكن أن تفقد أو تمنح بروتون (H+) في تفاعلٍ ما. من الممكن أن يمنح حمض النيتريك بروتونًا ليتحوَّل إلى أيون نيترات (NO3). وبما أن الحمض موجود في محلول، إذن يمكن أن تستقبل جزيئات الماء البروتون لتتحوَّل إلى أيونات هيدرونيوم (HO3+):

لا يتضمَّن أيٌّ من الإجابات معادلةً تكون جزيئات الماء فيها متفاعلًا ثانيًا. لذا، يمكننا اختصار المعادلة الكيميائية عن طريق إزالة HO2 من جانبَي المعادلة، وإضافة رمز الحالة (aq)، وهو ما يوضِّح أن جميع الأنواع مذابة في الماء: HNO()H()+NO()3+3aqaqaq

ومن ثَمَّ، فإن المعادلة التي توضِّح تأيُّن حمض النيتريك هي المعادلة الموجودة في خيار الإجابة (ب).

للأحماض المرافقة والقواعد المرافقة نفس سلوك الأحماض والقواعد. يمكن للحمض المرافق أن يمنح بروتونًا للقاعدة المرافقة لإعادة تكوين الحمض والقاعدة الأصليين:

ومن ثَمَّ، فإن تفاعلات الأحماض والقواعد لها القدرة على التحرُّك في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي. ويُحدَّد الاتجاه العام لتفاعل الأحماض والقواعد حسب قوة الحمض والقاعدة.

تعتمد قوة الأحماض أو القواعد على قابلية المادة للتأيُّن. الأحماض والقواعد التي يمكنها أن تتأيَّن تأيُّنًا تامًّا عند الذوبان في الماء تعتبر قوية.

تعريف: الأحماض أو القواعد القوية

الأحماض أو القواعد القوية هي الأحماض أو القواعد التي يمكنها أن تتأيَّن تأيُّنًا تامًّا عند إذابتها في الماء.

يُعَد حمض الهيدروكلوريك أحد الأحماض القوية. وذلك لأنه عند الذوبان في الماء، تتأيَّن جميع جزيئات حمض الهيدروكلوريك إلى أيونات H+ وCl. وتكتسب جزيئات الماء أيونات H+ لتكوِّن HO3+: HCl()+HO()HO()+Cl()glaqaq23+

لا يمكن أن تتأيَّن القاعدة المرافقة لحمض قوي والحمض المرافق لقاعدة قوية لإعادة تكوين المتفاعلَيْن الأصليين في محلول ما:

ومن ثَمَّ، فإن التفاعلات التي تتضمَّن أحماضًا وقواعد قوية تتفاعل حتى النهاية. ويُستخدَم في المعادلة الكيميائية لهذه التفاعلات سهم تفاعل أمامي ().

أما بالنسبة إلى الأحماض والقواعد التي لا تتأيَّن تأيُّنًا تامًّا عند الذوبان في الماء، فتعتبر ضعيفة. وكلٌّ من القاعدة المرافقة لحمض ضعيف والحمض المرافق لقاعدة ضعيفة يكون قادرًا على التأيُّن لإعادة تكوين المتفاعلَيْن الأصليين.

تعريف: الأحماض أو القواعد الضعيفة

الأحماض أو القواعد الضعيفة عبارة عن أحماض أو قواعد تتأيَّن جزئيًّا فقط عند إذابتها في الماء.

على سبيل المثال، تُعَد الأمونيا (NH3) قاعدة ضعيفة. وذلك لأنه عند إذابتها في الماء، تتأيَّن بعض جزيئاتها إلى أيون الأمونيوم (NH4+). وفي الوقت نفسه، قد تفقد بعض أيونات الأمونيوم المكوَّنة حديثًا بروتونًا واحدًا لتتحوَّل مرةً أخرى إلى أمونيا: NH()+HO()NH()+OH()32+4aqlaqaq

تكون التفاعلات التي تتضمَّن حمضًا وقاعدة ضعيفَيْن في حالة الاتزان. ويُستخدَم في المعادلة الكيميائية لهذه التفاعلات سهم اتزان ().

يمثِّل الشكلان الآتيان الفرق بين سلوك حمض قوي (HI) وحمض ضعيف (HF) في الماء.

لاحظ كيف أنه في محلول HI، الذي هو حمض قوي، يحدث تأيُّن تام للجزيئات إلى أيونات I وHO3+، في حين أنه في محلول HF، الذي هو حمض ضعيف، ما زالت هناك بعض جزيئات HF التي لم تتأيَّن في المحلول.

من المهم أن نعرف الفرق بين قوة الحمض أو القاعدة وتركيزهما. تُشير القوة إلى قدرة المادة على التأيُّن. وتكون الأحماض والقواعد قوية عندما تتأيَّن جميع جزيئاتها تأيُّنًا تامًّا، وتكون ضعيفة عندما تتأيَّن بعض جزيئاتها فقط.

يُشير التركيز إلى كمية المادة المذابة في حجم معيَّن. إذا كانت كمية المادة المذابة كبيرة، يكون المحلول مركَّزًا، وإذا كانت كمية المادة المذابة صغيرة، يمكن اعتبار المحلول مخفَّفًا. من الممكن الحصول على محاليل مخفَّفة لأحماض قوية ومحاليل مركَّزة لقواعد ضعيفة.

بجانب هذا، يمكننا وصف المحاليل بأنها أكثر حمضية أو قاعديةً من محاليل أخرى. تصبح المحاليل أكثر حمضية عندما يزداد تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول ويقل تركيز أيونات الهيدروكسيد. وبالمثل، تصبح المحاليل أكثر قاعديةً عندما يزداد تركيز أيونات الهيدروكسيد في المحلول ويقل تركيز أيونات الهيدروجين.

مثال ٤: معرفة الفرق بين الأحماض القوية والضعيفة

أيُّ العبارات الآتية تَصِف جيدًا الفرق بين الحمض القوي والحمض الضعيف؟

  1. في المحلول المائي، يتأيَّن الحمض القوي جزئيًّا، أما الحمض الضعيف فيتأيَّن تمامًا.
  2. يُعَد الحمض القوي أعلى تركيزًا من الحمض الضعيف.
  3. في المحلول المائي، يحتوي الحمض القوي على أيونات أقل من الحمض الضعيف.
  4. في المحلول المائي، يتأيَّن الحمض القوي تمامًا، أما الحمض الضعيف فيتأيَّن جزئيًّا فقط.
  5. يُعَد الحمض الضعيف أعلى تركيزًا من الحمض القوي.

الحل

الحمض القوي عبارة عن مادة تتأيَّن تأيُّنًا تامًّا في المحلول. ويُستخدَم سهم التفاعل الأمامي () للإشارة إلى تأيُّن جميع جزيئات الحمض. أما الحمض الضعيف فهو مادة تتأيَّن جزئيًّا فقط عند وجودها في محلول. ويُستخدَم سهم الاتزان () للإشارة إلى تأيُّن بعضٍ من جزيئات الحمض فقط.

ليست هناك علاقة بين تركيز حمض ما وقوته. ومن ثَمَّ، فإن العبارة التي تَصِف جيدًا الفرق بين الحمض القوي والحمض الضعيف هي العبارة الموجودة في خيار الإجابة (د).

يوجد عدد محدود من الأحماض والقواعد القوية. يوضِّح الجدولان الآتيان الأحماض السبعة القوية والقواعد الثماني القوية:

الأحماض القوية
اسم الحمض (الصيغة)تفاعل التأيُّن
حمض الهيدروكلوريك (HCl)HCl()+HO()HO()+Cl()aqlaqaq23+
حمض الهيدروبروميك (HBr)HBr()+HO()HO()+Br()aqlaqaq23+
حمض الهيدرويوديك (HI)HI()+HO()HO()+I()aqlaqaq23+
حمض النيتريك (HNO3)HNO()+HO()HO()+NO()323+3aqlaqaq
حمض الكلوريك (HClO3)HClO()+HO()HO()+ClO()323+3aqlaqaq
حمض البيركلوريك (HClO4)HClO()+HO()HO()+ClO()423+4aqlaqaq
حمض الكبريتيك (HSO24)HSO()+HO()HO()+HSO()2423+4aqlaqaq
القواعد القوية
اسم القاعدة (الصيغة)تفاعل التأيُّن
هيدروكسيد الليثيوم (LiOH)LiOH()Li()+OH()saqaqHO()2l+
هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)NaOH()Na()+OH()saqaqHO()2l+
هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)KOH()K()+OH()saqaqHO()2l+
هيدروكسيد الروبيديوم (RbOH)RbOH()Rb()+OH()saqaqHO()2l+
هيدروكسيد السيزيوم (CsOH)CsOH()Cs()+OH()saqaqHO()2l+
هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2)Ca(OH)()Ca()+2OH()22+saqaqHO()2l
هيدروكسيد السترونشيوم (Sr(OH)2)Sr(OH)()Sr()+2OH()22+saqaqHO()2l
هيدروكسيد الباريوم (Ba(OH)2)Ba(OH)()Ba()+2OH()22+saqaqHO()2l

يعتبر أغلب الأحماض والقواعد ضعيفًا. يوضِّح الجدولان الآتيان بعض الأحماض والقواعد الضعيفة الشائعة.

الأحماض الضعيفة
اسم الحمض (الصيغة)تفاعل التأيُّن
حمض الهيدروفلوريك (HF)HF()+HO()HO()+F()aqlaqaq23+
سيانيد الهيدروجين (HCN)HCN()+HO()HO()+CN()aqlaqaq23+
كبريتيد الهيدروجين (HS2)HS()+HO()HO()+HS()223+aqlaqaq
HS()+HO()HO()+S()23+2aqlaqaq
حمض الكربونيك (HCO23)HCO()+HO()HO()+HCO()2323+3aqlaqaq
HCO()+HO()HO()+CO()323+32aqlaqaq
حمض الفوسفوريك (HPO34)HPO()+HO()HO()+HPO()3423+24aqlaqaq
HPO()+HO()HO()+HPO()2423+42aqlaqaq
HPO()+HO()HO()+PO()2423+43aqlaqaq
حمض الأسيتيك (CHCOOH3)CHCOOH()+HO()HO()+CHCOO()323+3aqlaqaq
الماء (HO2)HO()+HO()HO()+OH()223+llaqaq
القواعد الضعيفة
اسم القاعدة (الصيغة)تفاعل التأيُّن
الأمونيا (NH3)NH()+HO()NH()+OH()324+aqlaqaq
ثلاثي ميثيل أمين ((CH)N)33(CH)N()+HO()(CH)NH()+OH()33233+aqlaqaq
الماء (HO2)HO()+HO()HO()+OH()223+llaqaq

مثال ٥: تحديد أيُّ المحاليل يمثِّل قاعدة ضعيفة

أيُّ المحاليل الآتية تُعَد مثالًا على القواعد الضعيفة؟

  1. محلول تركيزه 2 M من NH3
  2. محلول تركيزه 0.1 M من NaOH
  3. محلول تركيزه 0.2 M من Ba(OH)2
  4. محلول تركيزه 1 M من LiOH
  5. محلول تركيزه 0.5 M من KOH

الحل

من الممكن أن تتأيَّن هيدروكسيدات الفلزات مثل NaOH عند إذابتها في الماء إلى كاتيون فلزي وهيدروكسيد. وتعتبر المواد التي تُنتج أيونات الهيدروكسيد في المحلول قواعد وفقًا لتعريف أرهينيوس. يحتوي الأمونيا (NH3) على زوج وحيد من الإلكترونات يمكنه استقبال أيون H+. والمواد التي يمكن أن تكون مستقبلة لأيون H+ تعتبر قواعد وفقًا لتعريف برونستد-لوري. إذن جميع الإجابات تمثِّل محاليل قاعدية.

كلٌّ من المحاليل المُعطاة له تركيز مختلف. والتركيز هو قياس لكمية المادة في حجم معيَّن، لكنه لا يُشير إلى قوة قاعدة ما. تعتمد قوة القاعدة على قدرة المادة على التأيُّن في المحلول. إن المواد التي تتأيَّن تأيُّنًا تامًّا في المحلول تعتبر قوية، أما المواد التي تتأيَّن تأيُّنًا جزئيًّا فقط في المحلول فتعتبر ضعيفة.

توجد ثماني قواعد قوية، وجميعها إما هيدروكسيدات فلزية قلوية وإما هيدروكسيدات فلزية أرضية قلوية. إنها LiOH، NaOH، KOH، RbOH، CsOH، Ca(OH)2، Sr(OH)2، Ba(OH)2. هذه المركبات الثمانية ستتأيَّن تمامًا عند إذابتها في ماء. وجميع القواعد الأخرى ستتأيَّن جزئيًّا فقط عند إذابتها في الماء.

بالنظر إلى الإجابات التي لدينا، نلاحظ أن خيارات الإجابات من ب إلى هـ تتضمَّن قاعدة قوية. ومن ثَمَّ، فإن الإجابة التي تُعَد مثالًا على القواعد الضعيفة هي الإجابة (أ).

الأحماض التي تتأيَّن لتُنتج أيون H+ واحدًا فقط تُسمَّى الأحماض الأحادية البروتون؛ لأنها تُنتج بروتونًا واحدًا. لكن يمكن لحمض الكربونيك وحمض الفوسفوريك، الواردين في جدول الأحماض الضعيفة السابق، إنتاج أكثر من أيون H+ واحد في المحلول. وتُسمَّى الأحماض القادرة على إنتاج بروتونين منفصلين الأحماض الثنائية البروتون، أما الأحماض التي تُنتج أكثر من اثنين من البروتونات فتُسمَّى الأحماض المتعدِّدة البروتون.

تمنح الأحماض الثنائية البروتون والمتعدِّدة البروتون بروتونًا واحدًا في كل مرة، وذلك حيث يُفقَد البروتون الأول بسرعة وسهولة أكبر من البروتون الثاني أو الثالث. بالنسبة إلى حمض الكبريتيك، الذي هو حمض قوي، يتأيَّن البروتون الأول تأيُّنًا تامًّا وسلِسًا من جزيء حمض الكبريتيك: HSO()+HO()HO()+HSO()2423+4aqlaqaq

أما البروتون الثاني في HSO4 الناتج، فإنه يتأيَّن بحدٍّ قليل. ومن ثَمَّ، يعتبر HSO4 حمضًا ضعيفًا: HSO()+HO()HO()+SO()423+42aqlaqaq

هناك العديد من الأحماض التي تحتوي على أكثر من ذرة هيدروجين واحدة، لكن ليس بإمكان كل ذرات الهيدروجين أن تتأيَّن. على سبيل المثال، يحتوي حمض الأسيتيك (CHCOOH3) على أربع ذرات هيدروجين، لكن ذرة الهيدروجين المرتبطة بالأكسجين فقط هي التي ستتأيَّن عند الذوبان في الماء:

+H2OH3O+++H2OH3O++CHHHCOOHCHCHHOOCHCHHOOHCHCOOHH

يُصنَّف الماء باعتباره حمضًا ضعيفًا وقاعدة ضعيفة. وإذا نظرنا إلى جزيء الماء، فسنجد أن بإمكانه فقدان بروتون والتحول إلى أيون هيدروكسيد (OH):

يمكننا أن نلاحظ أيضًا أن ذرة الأكسجين في جزيء الماء لها زوج حر من الإلكترونات يمكنه استقبال بروتون واحد. ونتيجةً لذلك، يمكن لجزيء الماء التحول إلى أيون هيدرونيوم (HO3+):

تُسمَّى الجزيئات التي يمكن أن تتصرَّف باعتبارها أحماضًا أو قواعد، مثل الماء، بالجزيئات المتذبذبة.

تعريف: الأنواع المتذبذبة

الأنواع المتذبذبة عبارة عن أنواع يمكن أن تتصرَّف إما باعتبارها حمضًا أو قاعدةً.

إذا كان بإمكان الماء التصرف باعتباره حمضًا أو قاعدةً، فهذا يعني أن جزيء الماء يمكن أن يخضع لتفاعل حمض وقاعدة مع جزيء ماء آخر. وفي تفاعل الحمض والقاعدة هذا، يفقد جزيء الماء الحمضي بروتونًا واحدًا، أما جزيء الماء القاعدي فيكتسب بروتونًا:

يُعرَف التفاعل السابق بالتأيُّن الذاتي للماء.

تفاعل: التأيُّن الذاتي للماء

المعادلة الكيميائية لتفاعل اتزان الحمض والقاعدة لجزيئَي ماء هي: HO()+HO()OH()+HO()223+llaqaq

هذا التفاعل يحدث في كل عيِّنة ماء، ولكن بما أن الماء يعتبر حمضًا ضعيفًا وقاعدة ضعيفة، فإن بعضًا من جزيئات الماء فقط يشارك في هذا التفاعل. وعلى الرغم من وجود تفاعل الحمض والقاعدة هذا في الماء النقي، فإن المحلول يكون متعادلًا. وهذا لأن عدد أيونات الهيدرونيوم وأيونات الهيدروكسيد الناتجة يكون متساويًا.

هيا نلخِّص ما تعلَّمناه في هذا الشارح.

النقاط الرئيسية

  • عرَّف أرهينيوس الأحماض بأنها مواد تُنتج أيونات H+ أو تزيد تركيز أيونات H+ عند الذوبان في الماء.
  • عرَّف أرهينيوس القواعد بأنها مواد تنتج أيونات OH، أو تزيد تركيز أيونات OH عند الذوبان في الماء.
  • في نظرية برونستد-لوري، يكون الحمض مانحًا لبروتون H+، وتكون القاعدة مستقبلة للبروتون.
  • تتأيَّن الأحماض والقواعد القوية تأيُّنًا تامًّا في محلول ما، وتتأيَّن الأحماض والقواعد الضعيفة جزئيًّا فقط.
  • يمكن أن تتصرَّف جزيئات الماء إما باعتبارها حمضًا أو قاعدةً.
  • يمكن أن يشارك جزيئا ماء في تفاعل حمض وقاعدة، يُعرَف باسم التأيُّن الذاتي للماء: HO()+HO()HO()+OH()223+llaqaq

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.