الحموض والقواعد

أحماض الكيميائية

مقدمة : إن معظم الفواكه والمواد الغذائية التي نتناولها تحتوي في تركيبها على واحد أو أكثر من الأحماض فمثلاً : التفاح يحتوي على حمض الماليك والحمضيات تحتوي على حمض الستريك واللبن يحتوي على حمض اللاكتيك والخل يحتوي على حمض الخل .
وعندما ننظر إلى هذه الأحماض نجد أنها ذات مصدر نباتي أو حيواني ، وتسمى أحماض عضوية وتستخدم لأغراض غذائية ، إلا أن هناك أنواعاً أخرى من الأحماض تسمى أحماض معدنية وهي سامة وحارقة للجلد وتستخدم في الأغراض الصناعية .
* استخدامات الأحماض الكيميائية :
اســـم الحـــمـــض صيغــــــــــــــته استــخداماتــــــــــــــــــه
حمض الكـبريت H2SO4 صناعة الأسمدة + بطاريات السيارات .
حمض النيتروجين HNO3 صناعة الأسمدة + المتـفجرات .
حمض الفـسـفور H3PO4 صناعة الأسمدة .
حمض الكــــلور HCL يساعد في هظم الطعام .
حمض الكـربون H2CO3 صناعة المرطبات .
حمض الخــــــل CH3COOH صناعة الخل .

* تعريف الحمض هو مركب كيميائي يحتوي محلوله الكيميائي على أيونات الهيدرونيوم H3O ) ..
فالماء يعمل على تأين مركبات الأحماض وينتج عن ذلك اختلاف أيون الهيدروجين مع جزيء الماء فيتكون أيون الهيدرونيوم ، كما في المعادلات التالية :-

ويجب أن نعلم أن الماء النقي يحتوي على نسب متساوية من أيونات الهيدرونيوم والهيدروكسيل ( OH ) ولذلك يسمى محلول متعادل ، أما إذا كان تركيز أيونات الهيدرونيوم في المحلول أعلى فإنه يسمى محلول حمضي وإذا كان تركيز أيونات الهيدروكسيل أعلى فإنه يسمى محلول قلوي ..
* الأحماض القوية والأحماض الضعيفة :
تعتبر درجة تأين الأحماض في محاليلها المائية مقياساً لقوتها . فالحامض القوي هو الحامض الذي تكون نسبة تأينه في الماء عالية . أي أن معظم جزيئات الحامض تتحول إلى أيونات . ومن الأحماض القوية حمض الكبريت وحمض النيتروجين وحمض الكلور وتصل نسبة تأينه إلى 90% . أما الحامض الضعيف فهو الحامض الذي تكون نسبة تأينه في الماء منخفضة . ومن الأحماض الضعيفة حمض الخل ــ حمض الكربون ونسبة تأين هذه الأحماض لا تزيد عن 3% .
* خواص محاليل الأحماض :
1ـ ناقلية الأحماض للتيار الكهربائي .
بعد إجراء التجربة نستنتج أن الأحماض ناقلة للتيار الكهربائي وتختلف درجة ناقليتها باختلاف نوع الحمض وتركيزه وقوته فالحامض القوي ناقل جيد للتيار والحامض الضعيف ناقل رديء للتيار الكهربائي .
2ـ الألوان المميزة للأحماض مع الكواشف .
بعد إجراء التجربة نستنتج أن محلول الحامض يتلون بالألوان التالية بعد التفاعل مع الكواشف التالية :

لونــــــــــــــــــــــــــــه
اسم الكاشف في المحلول المتعادل في المحلول الحمضي
تباع الشمس بنفسجي زهري
الفينوفثالين عديم اللون عديم اللون
الميثيل برتقالي أحمر وردي

3ـ تفاعل الأحماض مع الفلزات .
نستنتج من التجربة أن الأحماض تتفاعل مع الفلزات ، وبعض هذه التفاعلات نشطة نسبياً ونلاحظ ذلك من تصاعد غاز الهيدروجين وانطلاق الطاقة الحرارية . ونلاحظ أن أنشط الفلزات تفاعلاً هو الماغنيسيوم الخارصين ثم النحاس حسب

وكذلك نستنتج أن الأحماض القوية تتفاعل مع الفلزات بسرعة أكبر من الأحماض الضعيفة ..
4 ـ تفاعل الأحماض مع الكربونات .
نستنتج من التجربة أن الأحماض تتفاعل مع الكربونات وينتج عن تفاعلها : غاز ثاني أكسيد الكربون ــ الملح ــ الماء . وذلك حسب المعادلات التالية :
* الأحماض المركزة والمخففة :
تختلف درجة تركيز الحامض باختلاف كمية الحامض في المحلول ..
فالحامض المركز هو : ( الحامض الذي تكون كميته كبيرة في كمية معينة من الماء ) .. فكلما زادت كمية الحامض زادت درجة تركيز المحلول وقد تصل في بعض الأحماض إلى 95% ، مثل : حمض الكبريت المركـز. أما الحامض المخفف فهو : (الحامض الذي تكون كميته قليلة في كمية معينة من الماء ) .. وتختلف خواص الأحماض المركزة عن الأحماض المخففة .
* حمض الكبريت المركز عامل مزيل للماء :-
بعد إجراء التجربة نلاحظ أنه بعد إضافة حمض الكبريت المركـز إلى السكر يتحول لون السكر إلى الأصفر ثم البني ثم الأسود ونلاحظ تصاعد غازات الهيدروجين والأكسجين وانطلاق كمية من الطاقة الحرارية . نستنتج من التجربة أن حمض الكبريت المركـز يزيل الماء من السكر وكذلك نستنتج أن السكر يتكون من عناصر هي C - H -O ) ولا يحدث ذلك عند استخدام الحامض المخفف .
* تأثير حامض النيتروجين المركز والمخفف على النحاس :-
بعد إجراء التجربة نستنتج أنه ينطلق غاز في كلا الحالتين وهو غاز ثاني أكسيد النيتروجين ، فعندما نضيف الحامض المركـز يكون لون الغاز المتصاعد بني داكن
ولون المحلول المتبقي أزرق غامق ، وعندما نستخدم الحامض المخفف يكون لون الغاز المتصاعد بني فاتح ولون المحلول المتبقي أزرق فاتح .
القواعـــــــــــــــــــد
* تعريف القاعدة هي مادة تتفاعل مع الحامض فتكون ملح وماء فقط ) ..
أو هــي : ( مركب كيميائي يحتوي محلوله المائي على أيونات الهيدروكسيد ( OH ) ..
وتسمى محاليل القواعد التي تذوب في الماء محاليل قلوية . ويكون المحلول قلوي عندما يكون تركيز أيونات الهيدروكسيد أعلى من تركيزها في الماء النقي ..
* صيغ القواعد واستخداماتها :-
اسم القاعدة الصيغة ا لاستخدام
هيدروكسيد الصوديوم NaoH 1ـ صناعة الصابون والنسيج .
2 ـ فتح المجاري بعد تراكم الأوساخ .
هيدروكسيد الكالسيوم Ca(oH)2 صناعة الإسمنت .
هيدروكسيد الأمونيوم NH4oH 1ـ صناعة الأسمدة .
2 ـ إزالة البقع الدهنية من الثياب .
هيدروكسيد الماغنسيوم Mg(oH)2 علاج الحموضة الزائدة في المعدة .
* القواعد القوية والضعيفة :-
تتأين القلويات القابلة للذوبان في الماء وتطلق أيونات الهيدروكسيد ( OH ) بالإضافة إلى الأيون الموجب .
فالقواعد القوية هي التي ( تكون نسبة تأينها في الماء عالية ) مثل : هيدروكسيد الصوديوم . أما القواعد الضعيفة فهي التي (تكون نسبة تأينها في الماء منخفضة ) مثل : هيدروكسيد الأمونيوم . ومعادلات تأين هذه القواعد هــــي :-
* خواص القواعد :-
1ــ محاليل القلويات موصلة للكهرباء .
بعد إجراء التجربة نستنتج أن القواعد القوية موصل جيد للتيار الكهربائي والقواعد الضعيفة موصل رديء للتيار الكهربائي .
2ــ الألوان المميزة للقلويات مع الكواشف .
بعد إجراء التجربة نستنتج أن القلويات تتلون بالألوان التالية بعد التفاعل مع الكواشف .
اسم الكاشف لون المحلول المتعادل الحمضي القلوي
تباع الشمس بنفسجي زهري أزرق
الفينوفثالين عديم اللون عديم اللون أحمـر
الميثيل برتقالي أحمر وردي أصفر

الامـــــــــــــــــــــــــــــــلاح

* تعريف الملح : ( هو مركب كيميائي مشتق من الحامض باستبدال أيون الهيدروجين بأيون موجب لفلز أو بجذر أمونيـوم ) ..
فعندما يتم استبدال أيون الهيدروجين في حمض الكبريت بفلز النحاس يتكون لدينا ملح كبريتات النحاس :
(CUSO4 ) ، وعندما يستبدل الهيدروجين بجذر أمونيوم يتكون لدينا ملح كبريتات الأمونيوم : ( SO4[NH4] ) ..
* صيغ الأملاح واستخداماتها :-
اسم الملح الصيغه الاستخدام
كلوريد الصوديوم NacL إعداد الطعام .
كربونات الصوديوم Na2co3 صناعة مسحوق صابون الغسيل .
بيكربونات الصوديوم NaHco3 صناعة المعجنات .
كبريتات الأمونيوم (NH4)2So صناعة الأسمدة .
كبريتات الماغنسيوم MgSo4 ملين للمعدة + علاج للإمساك .

* طرق تحضير الأملاح :-
1ــ إزاحة الهيدروجين من الحامض بواسطة فلـز . كما يحدث عند تفاعل حمض الكلور مع فلز الخارصين حسب المعادلة التالية : Zn + 2HcL ZncL2 + H2 .
2ــ الاتحاد المباشر بين الفلز واللافلز .كما يحدث عند تفاعل الكبريت مع الحديد حسب المعادلة التالية:
Fe + S FeS
3ــ تفاعل الحامض مع القاعدة . كما يحدث عند تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الكلور حسب المعادلة التالية : NaoH + HcL NacL + H2O
4ــ تفاعل الأحماض مع الكربونات . كما يحدث عند تفاعل كربونات الكالسيوم مع حمض الكلور حسب المعادلة
التالية :