نسخة الفيديو النصية
في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نميز بين الأحماض والقواعد، ونتعرف على أمثلة من الحياة اليومية.
في الجزء الأول من هذا الفيديو سنلقي نظرة على الأحماض المستخدمة في الحياة اليومية. توجد الأحماض عادة في الأطعمة ذات المذاق الحمضي، وفي بعض المشروبات. تحتوي الفواكه الحمضية، مثل الليمون، والليمون الأخضر، والبرتقال؛ على أحماض، ويكون لها مذاق حمضي. يمكن استخدام الخل في الطهي وإعداد السلطات ليعطي مذاقًا أكثر حدة. تحتوي المشروبات الغازية، مثل الصودا والكولا؛ على أحماض يمكن شربها شربًا آمنًا تمامًا.
يرتبط بعض الأحماض بعناصر أكثر خطورة. على سبيل المثال لن يتناول أحد الحمض الموجود داخل بطارية السيارة؛ لأن ذلك من شأنه أن يسبب ضررًا جسيمًا. يعد الحمض الموجود داخل بطارية السيارة مادة مسببة للتآكل. والمادة المسببة للتآكل مادة ذات نشاط عال تسبب ضررًا عند ملامستها لمواد أخرى. توجد الأحماض المسببة للتآكل أيضًا في الطبيعة. بعض أنواع النمل يمكنه قذف حمض مسبب للتآكل لإبعاد الكائنات التي تحاول افتراسه. من الضروري اتخاذ احتياطات السلامة المناسبة عند التعامل مع هذه المواد، ومنها الأحماض المسببة للتآكل. يجب ارتداء القفازات والنظارات الواقية.
توجد القواعد أيضًا في الحياة اليومية. تدخل القواعد القابلة للذوبان في صناعة منظفات الأحواض. تدخل قاعدة مماثلة قابلة للذوبان كذلك في صناعة منظفات الأفران؛ حيث تستخدم لإذابة الرواسب الدهنية. وكما هي الحال مع الحمض الخطير الموجود في بطارية السيارة، تعد منتجات التنظيف هذه مواد مسببة للتآكل أيضًا. وعليه يمكن أن تكون الأحماض والقواعد، على حد سواء، مواد مسببة للتآكل. من الضروري اتباع الإجراءات الوقائية نفسها عند استخدام هذه المنتجات المسببة للتآكل مثلما نفعل عند استخدام المنتجات الحمضية الخطيرة. هذا يعني وجوب ارتداء النظارات الواقية والقفازات. أما المنتجات الأخرى التي تحتوي على قواعد فتشمل معاجين الأسنان ومضادات الحموضة المستخدمة في علاج عسر الهضم. يبدو أن هذه المنتجات لا تسبب التآكل، ويمكن تناولها أو ملامستها للجلد بأمان.
من البديهي أن تذوق المواد في المختبر لمعرفة إذا ما كان مذاقها حمضيًّا أم لا ليس أسلوبًا آمنًا. ثمة طريقة أفضل لمعرفة إذا ما كانت المادة حمضية أم قاعدية. يمكن اختبار حمضية محلول ما باستخدام ورقة عباد شمس. يجب أن تكون ورقة عباد الشمس التي نستخدمها في هذا الاختبار ورقة عباد شمس زرقاء. عند وضع ورقة عباد الشمس الزرقاء في المحلول الحمضي، يتحول لونها إلى اللون الأحمر. يمكن اختبار قاعدية المحاليل بطريقة مشابهة، ولكن يجب استخدام ورقة عباد شمس حمراء عوضًا عن الزرقاء. عند وضع ورقة عباد الشمس الحمراء في محلول قاعدي، فإنها تتحول إلى اللون الأزرق. إذا اختبرنا محلولًا بورقة عباد شمس زرقاء ولم يتغير لونها، ثم اختبرناه بورقة عباد شمس حمراء ولم يتغير لونها أيضًا؛ فهذا يعني أن لدينا محلولًا متعادلًا، أي ليس حمضيًّا ولا قاعديًّا.
والآن دعونا نلق نظرة على بعض الأحماض الشائعة الموجودة في المختبرات وتركيبها الكيميائي. ثمة ثلاثة أحماض يشيع وجودها في المختبرات؛ وهي: حمض الهيدروكلوريك، وحمض الكبريتيك، وحمض النيتريك. الصيغ الكيميائية لهذه الأحماض هي: HCl، H2SO4، HNO3. في حمض الهيدروكلوريك يشير الجزء «كلوريك» من اسمه إلى أنه يحتوي على ذرات كلور. ويشير اسم حمض الكبريتيك إلى أن صيغته الكيميائية تحتوي على ذرة كبريت. أما حمض النيتريك، فتحتوي صيغته الكيميائية على ذرة نيتروجين.
ولكن ما يهمنا هنا هو أن العامل المشترك بين كل هذه الصيغ هو احتواؤها على الهيدروجين. في الواقع هذا جانب مهم من تعريف الأحماض. الحمض مادة تتفكك في الماء منتجة أيونات هيدروجين موجبة. يمكننا أن نرى كيف تحدث هذه العملية باستخدام حمض الهيدروكلوريك على سبيل المثال. يحتوي جزيء كلوريد الهيدروجين على ذرة هيدروجين واحدة مرتبطة بذرة كلور واحدة. يتفكك جزيء كلوريد الهيدروجين عند وضعه في الماء. هذا يعني أن الرابطة تنكسر ويتكون أيونان متضادان في الشحنة. الأيون الأول هو أيون الهيدروجين ذو الشحنة الموجبة. أما الأيون الآخر فهو أيون الكلوريد ذو الشحنة السالبة. أيونات الهيدروجين في المحلول هي التي تجعله حمضيًّا. وعليه فحمض الهيدروكلوريك في الحقيقة محلول يحتوي على أيونات الهيدروجين وأيونات الكلوريد في الماء.
والآن سنتناول تعريف القاعدة. القواعد ببساطة مواد تعادل الأحماض لإنتاج ملح وماء. يمكن تمثيل ذلك بالمعادلة العامة، حمض زائد قاعدة ينتج عنه ملح زائد ماء. يسمى هذا النوع من التفاعل بتفاعل التعادل. يحدث خلط عادة بين القواعد والقلويات. ولكن القلويات نوع محدد للغاية من القواعد. لا تكون جميع القواعد قلويات بالضرورة. إذا كانت القاعدة قابلة للذوبان في الماء وتنتج محلولًا، فستكون محلولًا قلويًّا. تحتوي المحاليل القلوية على أيونات مختلفة عن أيونات المحاليل الحمضية.
يعد هيدروكسيد الصوديوم مثالًا لقاعدة قابلة للذوبان تكون محلولًا قلويًّا. في الحالة الصلبة، يحتوي هيدروكسيد الصوديوم على أيونات صوديوم موجبة وأيونات هيدروكسيد سالبة. وعند إضافة هيدروكسيد الصوديوم إلى الماء، فإنه يتفكك ويطلق أيونات صوديوم موجبة الشحنة وأيونات هيدروكسيد سالبة الشحنة في المحلول. إذن القلويات مادة تتفكك في الماء منتجة أيونات هيدروكسيد سالبة الشحنة.
هناك ثلاث قواعد شائعة تذوب في الماء منتجة محاليل قلوية؛ وهي: هيدروكسيد الصوديوم، وهيدروكسيد البوتاسيوم، وهيدروكسيد الكالسيوم. يمكن أن نطلق على هذه المواد قلويات أيضًا. وصيغها هي: NaOH لهيدروكسيد الصوديوم، وKOH لهيدروكسيد البوتاسيوم، وCa(OH)2 لهيدروكسيد الكالسيوم. يدخل هيدروكسيد الصوديوم في صناعة منظفات الأحواض ومنظفات الأفران، ويعرف أيضًا بالصودا الكاوية. يعرف هيدروكسيد البوتاسيوم أيضًا بالبوتاس. وهو أيضًا مادة قلوية قوية مسببة للتآكل بدرجة كبيرة. يوجد هيدروكسيد الكالسيوم في ماء الجير.
في الجزء الآتي من هذا الفيديو سنستكشف فكرة التركيز في الأحماض والمحاليل القلوية. التركيز طريقة لقياس كمية المادة المذابة في كمية محددة من الماء. لدينا هنا كأسان زجاجيتان تحتويان على كميتين متماثلتين من الماء. إذا ضاعفنا عدد جزيئات الحمض المضافة إلى كأس زجاجية واحدة مقارنة بالكأس الزجاجية الأخرى ليصبح لدينا محلولان، يمكننا قول إن تركيز المحلول الذي يحتوي على ضعف عدد جزيئات الحمض لكل وحدة حجم يكون ضعف تركيز المحلول الآخر. ثمة طريقة أخرى شائعة للمقارنة بين تركيزات هذه المحاليل؛ وهي أن نقول إن أحدهما مخفف والآخر مركز.
المحاليل المركزة للأحماض والقلويات أكثر خطورة من المحاليل المخففة. يجب اتخاذ احتياطات إضافية عند التعامل مع المحاليل المركزة. عند التعامل مع محاليل الأحماض والقلويات المركزة، يجب ارتداء النظارات الواقية، ومعاطف المختبر الواقية، والقفازات.
من المرجح أن تحمل المحاليل المخففة والمركزة لكل من الأحماض والقلويات ملصقات تحذيرية مختلفة. يمكننا رؤية ذلك من خلال الصور التوضيحية. يحذرنا الملصق الذي يتضمن علامة تعجب من أن المحلول مادة مسببة للتهيج. هذا يعني أن المحلول ضار، ولكنه لن يسبب ضررًا فور ملامسته للمواد. يرجح أن يوضع ملصق التحذير من المواد المسببة للتهيج على المحاليل المخففة للأحماض والقلويات. تشير الصورة التوضيحية ليد أو مادة تتآكل عند ملامستها لمادة أخرى إلى أن المادة مسببة للتآكل. توضع هذه الصورة التوضيحية على المحاليل المركزة للأحماض والقلويات.
والآن بعد أن تعرفنا على الأحماض والقواعد وسلوكها الكيميائي، دعونا نتناول سؤالًا.
أي من الآتي يحدث عند ذوبان إحدى القواعد في الماء؟ أ: تتفكك وتنتج أيونات هيدروجين موجبة يمكن أن تحول لون ورق عباد الشمس من الأزرق إلى الأحمر. ب: تتفكك وتنتج أيونات هيدروكسيد سالبة يمكن أن تحول لون ورق عباد الشمس من الأزرق إلى الأحمر. ج: تتفكك وتنتج أيونات هيدروجين موجبة يمكن أن تحول لون ورق عباد الشمس من الأحمر إلى الأزرق. د: تتفكك وتنتج أيونات هيدروكسيد سالبة يمكن أن تحول لون ورق عباد الشمس من الأحمر إلى الأزرق.
دعونا نحذف خيارات الإجابة لتوفير بعض المساحة للشرح. القاعدة مادة تعادل الحمض لإنتاج ملح وماء. تسمى القواعد التي تذوب في الماء وتتفكك إلى أيونات بالقلويات. في هذا السؤال نتعامل مع محلول قلوي. تتفكك القلويات لتكوين أيونات هيدروكسيد سالبة الشحنة في الماء. يعد هيدروكسيد الصوديوم مثالًا للقلويات. الصيغة الكيميائية لهيدروكسيد الصوديوم هي NaOH. عند إضافته إلى الماء يذوب هيدروكسيد الصوديوم وينتج أيونات صوديوم موجبة الشحنة وأيونات هيدروكسيد سالبة الشحنة. يمكن اختبار وجود أيونات الهيدروكسيد السالبة الشحنة في محلول باستخدام ورقة عباد الشمس الحمراء. عند وضع ورقة عباد الشمس الحمراء في المحلول الذي يحتوي على أيونات الهيدروكسيد يتحول لونها إلى الأزرق.
إذن للإجابة عن السؤال «أي من الآتي يحدث عند ذوبان إحدى القواعد في الماء؟» الإجابة الصحيحة هي أنها تتفكك وتنتج أيونات هيدروكسيد سالبة يمكن أن تحول لون ورق عباد الشمس من الأحمر إلى الأزرق.
والآن حان الوقت لنلقي نظرة على النقاط الرئيسية التي تعلمناها في هذا الفيديو. توجد الأحماض والقواعد في الكثير من المنتجات الشائعة الاستخدام الموجودة في حياتنا اليومية. على سبيل المثال يحتوي الخل على حمض، ويحتوي منظف الأفران على قاعدة. تتفكك الأحماض في الماء لإنتاج أيونات هيدروجين موجبة، وهي التي تحول لون ورقة عباد الشمس من الأزرق إلى الأحمر. القواعد مواد تعادل الأحماض لتكوين ملح وماء. القلويات قواعد تتفكك في الماء لإنتاج أيونات هيدروكسيد سالبة الشحنة. تحول القلويات لون ورقة عباد الشمس من الأحمر إلى الأزرق. يتحدد تركيز الحمض أو القاعدة من خلال كمية الحمض أو القاعدة لكل وحدة حجم من الماء.
