تعريفات الحموض والقواعد

المحدثة. وسنقوم بمتابعة أهم التعاريف والمفاهيم التي سادت وهي على الترتيب: ارهينيوس – برونستد ولوري – لويس.

كحقيقة علمية فإن الأحماض عادة ما تشترك بصفات عامة مميزة لها، يمكن تلخيصها بالنقاط التالية:
1. محاليلها المائية توصل التيار الكهربائي.
2. لها طعم حمضي لاذع.
3. تغير لون صبغة الكاشف ( عباد الشمس ) إلى اللون الأحمر.
4. تتفاعل مع بعض الفلزات وينطلق نتيجة لذلك الهيدروجين.
5. مثال: HBr ، HI، HCl ، HNO3 ، CH3COOH

كما وأن القواعد تشترك ببعض الصفات العامة، مثل:
1. محاليلها المائية موصلة للتيار الكهربائي.
2. لها طعم مر.
3. تغير لون صبغة الكاشف ( عباد الشمس ) إلى اللون الأزرق.
4. ذات ملمس صابوني ( انزلاقي )
5. مثال: NaOH ، KOH ، Ca(OH)2 ، Ba(OH)2

حمض أرهينيوس : " هي المادة التي تزيد من تركيز أيون الهيدروجين (H+) عند إذابتها في الماء ".
قاعدة أرهينيوس : " هي المادة التي تزيد من تركيز أيون الهيدروكسيد (OH-) عند إذابتها في الماء".

تطبيق 1: اكتب معادلات تأين كل من الأحماض التالية في الماء:
HCl −H2O→ ………… + ………….
HI −H2O→ ………… + ………….
HBr −H2O→ ………… + ………….
H2SO4 −H2O→ ………… + ………….
HNO3 −H2O→ ………… + ………….
HClO4 −H2O→ ………… + ………….
HF ←H2O→ ………… + ………….
H2SO3 ←H2O→ ………… + ………….
HCN ←H2O→ ………… + ………….
←H2O→ ………… + …………. CH3COOH

تطبيق 2: اكتب معادلات تأين كل من القواعد التالية في الماء:
NaOH −H2O→ ………… + …………
KOH −H2O→ ………… + …………..
Ca(OH)2 −H2O→ ………… + ………….
Ba(OH)2 −H2O→ ………… + ………….
تطبيق 3 : اختاري رمز الاجابة الصحيحة فيما يلي:
• يتطلب تعريف الحموض والقواعد حسب مفهوم ارهينيوس شرطا أساسيا هو :
أ) إيصالها للتيار الكهربائي ب) ذوبانها في وسط غير مائي
ج) ذوبانها في وسط مائي د) استخدام كواشف خاصة

كيف ميّز أرهينيوس بين الأحماض القوية والأحماض الضعيفة؟ والقواعد القوية والقواعد الضعيفة؟

اعتمد أرهينيوس على شدة إضاءة المصباح الكهربائي الموصول ببطارية ومحلول الحمض أو القاعدة. فقد لاحظ أن شدة إضاءة المصباح تكون قوية في حالة الأحماض أو القواعد القوية بسبب حالة التفكك العالي لأيونات (H+) في الأحماض وأيونات (OH-) في القواعد.
وقد تم التعبير عن التفكك التام بسهم في اتجاه المتفاعلات لمحاليل الأحماض أو القواعد القوية، وسهمين باتجاهين متعاكسين لمحاليل الأحماض أو القواعد الضعيفة.

تطبيق 4 : صنّف محاليل الأحماض في التطبيق 1 ومحاليل القواعد في التطبيق 2 إلى قوي وضعيف ؟
احماض ضعيفة أحماض قوية قواعد ضعيفة قواعد قوية





بالرغم من تمكّن أرهينيوس من تفسير السلوك الحمضي والقاعدي لكثير من المركبات في محاليلها إلا أنه واجه عدة اعتراضات:
• لم يتمكن تفسير السلوك الحمضي أو القاعدي إلا أذا كانت المادة مذابة بالماء .. وهذا يعني أن غاز HCl لا يعد حمض، وغاز NH3 لا يعد قاعدة ، على الرغم من أن ينتج من تفاعلهما - وهما بالحالة الغازية – غاز NH4Cl دون حدوث تأين كما في المعادلة التالية:
HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(g)

• لم يتمكن من تفسير السلوك الحمضي والقاعدي لمحاليل بعض الأملاح مثل: CH3COONa، NaF ، NH4Cl
مما دعى الأمر إلى البحث عن مفهوم أعم وأشمل ...

تطبيق 5 : اسئلة :
1. وضّح مفهوم كل من الحمض والقاعدة حسب مفهوم ارهينيوس.
2. ما جوانب العجز في مفهوم أرهينيوس للحموض والقواعد ؟(ما وجه القصور في تعريف ارهينيوس للحموض والقواعد؟)
الدرس الثاني: مفهوم برونستد – لوري للحموض والقواعد

أيون H+ يمثل البروتون في ذرة الهيدروجين، وهو دقيقة مادية متناهية في الصغر ذات كثافة كهربائية موجبة عالية، لذلك لا يمكن أن توجد منفرده في الأوساط المائية بل ترتبط بالزوج الغير رابط لذرة الأكسجين في الماء مكونا أيون H2O+
وقد اعتمد مفهوم برونستد- لوري للحموض والقواعد على انتقال البروتون من الحمض إلى القاعدة.. لذلك عرّف :

حمض بونستد-لوري:" هي المادة القادرة على إعطاء البروتون لمادة أخرى في التفاعل"
قاعدة برونستد-لوري:" هي المادة القادرة على استقبال البروتون من مادة أخرى في التفاعل"

تطبيق 1 : اختار رمز الاجابة الصحيحة علميا :
• أي من الآتية يسلك كحمض في تفاعلات وكقاعدة في تفاعلات أخرى حسب مفهوم برونستد – لوري:
أ) CO3- ب) H2S ج) H2SO4 د) HCO3-
• احدى الصيغ الآتية تسلك سلوك قاعدة فقط :
أ) HCOO - ب) NH4+ ج) H2O د) HCO3-
• يعرف الحمض حسب مفهوم برونستد – لوري على أنه مادة قادرة على :
أ) منح زوج إلكترونات أو أكثر ب) إستقبال زوج إلكترونات أو أكثر
ج) إستقبال البروتون د) منح البروتون
• أي من المواد الآتية يسلك كحمض ويسلك كقاعدة ؟
أ) NH4+ ب) HCOO - ج) HCrO4- د) CH3NH3+
• إحدى الصيغ الآتية تسلك كحمض وقاعدة حسب مفهوم برونستد – لوري :
أ) HCO3- ب) NH4+ ج) H3O+ د) CO3-2
• أي من الآتية يسلك كحمض في تفاعلات وكقاعدة في تفاعلات أخرى حسب مفهوم برونستد لوري ؟
أ ) CO3-2 ب ) H2S ج ) H2SO3 د ) HSO3-

تطبيق 2 : ( كتاب ص 56 ) عيّن الحمض والقاعدة وفق مفهوم برونستد-لوري في التفاعلات التالية:

NH3(g) + H2O(l) ↔ NH4+(aq) + OH-(aq)
OH-(aq) + H3O+(aq) ↔ 2H2O(l)
HSO3-(aq) + H2O(l) ↔ SO3- 2(aq) + H3O+(aq)
N2H4(aq) + H2O(l) ↔ N2H5+ (aq) + OH-(aq)
HCOOH(aq) + H2O(l) ↔ HCOO - + H3O+(aq)

وعلى أساس ذلك .. فإن كل حمض له قاعدة مرافقة وكل قاعدة له حمض مرافق كما في المثال:





تطبيق 2) : س كتاب ص 57) ادرس المعادلات المعادلات المبينة في الجدول الآتي وأكمل الفراغات بما يناسبها:
الحمض المرافق القاعدة القاعدة المرافقة الحمض
H2SO3(aq) + H2O(l) ↔ HSO3 + H3O+(aq)
N2H4(aq) + H2O(l) ↔ N2H5+ (aq) + OH-(aq)
HF(aq) + HCO3-(aq) ↔ H2CO3(aq) + F-
HSO3-(aq) + H2O(l) ↔ SO3- 2(aq) + H3O+(aq)
HNO2(aq) + H2O(l) ↔ NO2-(aq) + H3O+(aq)
C6H5NH2(aq) + H2O(l) ↔ OH-(aq) + C6H5NH3+

تطبيق 3: ( اسئلة الكتاب 72) عيّن الزوجين المترافقين من الحمض والقاعدة في التفاعلات الآتية:

NH4+(aq) + CN-(aq) ↔ NH3(aq) + HCN(aq)
HCOOH(aq) + H2O(l) ↔ HCOO- (aq) + H3O+(aq)

تطبيق : في التفاعل الآتي : HF(aq) + HCO¯3(aq) → H2CO3 (aq) + F¯(aq)
1 – حدد الزوجين المرافقين من الحمض والقاعدة .
2 – بين أي الاتجاهين يرجح الإتزان ؟ (علماً بأن ka لـ HF = 2 ,7 × 10-4 ولــ H2CO3 = 3 ,4 × 10-7)

تطبيق 4 : ( اسئلة الكتاب ص 72)
1. فسر السلوك الحمضي لحمض الإيثانويك CH3COOH وفق مفهومي أرهينيوس و برونستد – لوري .
2. فسر السلوك القاعدي للأمونيا NH3 وفق مفهومي أرهينيوس و برونستد – لوري .

القوى النسبية للحموض والقواعد:

تعتمد قوة الحمض على قدرته على منح البروتون فالحمض الأقوى هو الأقدر على المنح
تعتمد قوة القواعد على قدرته على الارتباط بالبروتون، فالقاعدة الأقوى هو الأقدر على الارتباط
كلما زادت قوة الحمض، تقل قوة القاعدة المرافقة
وكلما زادت قوة القاعدة، تقل قوة الحمض المرافق