Question

ماهي الأحماض؟ وماهي القواعد؟ وأمثلة عليهم ؟

Answer 1

الأحماض والقواعد 

- يوجد ثلاث نظريات لتعريف الحمض والقاعدة وهي:

(1) نظرية أرهينيوس Arrhenius theory

(2) نظرية برونستند – لوري Bronsted - Lowry theory

(3) نظرية لويس Lewis theory

وسوف نشرح كلاً منهما بالتفصيل:

أولاً/ نظرية أرهينيوس Arrhenius theory

- إذا كان الماء النقي متعادلاً فكيف يصبح المحلول المائي حمضياً أو قاعدياً؟ 

- كان أول شخص يجيب على هذا السؤال الكيميائي السويدي سفانت أرهينيوس الذي اقترح عام 1883م ما يعرف الآن بنظرية أرهينوس للأحماض والقواعد.

الأحماض حسب نظرية أرهينوس

- الحمض هو مادة تحتوى على الهيدروجين (H) ، وتتأين في المحاليل المائية منتجة أيونات الهيدروجين (⁺H).

- عند إذابة غاز كلوريد الهيدروجين فى الماء تتأين جزيئات HCl مكونة أيونات (⁺H) التى تجعل المحلول حمضياً.

القواعد حسب نظرية أرهينوس

- القاعدة هي مادة تحتوى على الهيدروكسيد (OH) ، وتتأين في المحاليل المائية منتجة أيونات الهيدروكسيد (OH^-).

- عند إذابة غاز هيدروكسيد الصوديوم فى الماء تتأين جزيئات NaOH مكونة أيونات (OH^-) التى تجعل المحلول قاعدياً.

 

عيوب نظرية أرهينيوس

على الرغم من أن نظرية أرهينوس تفسر الكثير من المحاليل الحمضية والقاعدية ، الإ أنها لا تخلو من بعض السلبيات.

- مثلاً لا تحتوي الأمونيا NH₃ ، وكربونات الصوديوم Na₂CO₃ على مجموعة الهيدروكسيد ، الإ أن كلاً منهما ينتج أيونات الهيدروكسيد عند إذابته فى الماء.

ثانياً/ نظرية برونستند – لوري Bronsted - Lowry theory

 - اقترح الكيميائي الدنماركي يوهان برونستد والكيميائي الإنجليزي توماس لوري نظرية أشمل للأحماض والقواعد.

- تنص نظرية برونستند - لوري على أن:

" يكون الحمض هو المادة المانحة لأيون الهيدروجين ، في حين تكون القاعدة هي  المادة المستقبلة لهذة الأيون".

المواد المانحة لأيون الهيدروجين والمواد المستقبله له

- إذا افترضنا أن الرمزين X , Y يمثلان عنصرين غير فلزيين أو أيونات سالبة متعددة الذرات فإننا تستطيع كتابة الصيغة العامة للحمض في صورة HX , HY.

- عندما يذوب جزئ من حمض HX فى الماء يعطي أيون ⁺H  لجزئ ماء ، فيسلك جزئ الماء سلوك القاعدة، ويكتسب أيون ⁺H كما فى المعادلة الآتية:

وعند اكتساب جزئ الماء أيون ⁺H يصبح حمضاً ، فتصبح صيغته ⁺H₃O (الهيدرنيوم) ويعد حمضاً لأن لديه أيون ⁺H أضافياً يستيطع منحه.

الأحماض والقواعد المرافقة

- الحمض المرافق (المقترن) هو المركب الكيميائي الذي ينتج عندما تستقبل القاعدة أيون الهيدروجين.

مثال: القاعدة H₂O تستقبل أيون الهيدروجين من الحمض HX فيكون الحمض المرافق ⁺H₃O

- القاعدة المرافقة (المقترنة) هو المركب الكيميائي الذي ينتج عندما يمنح الحمض أيون الهيدروجين.

مثال: يمنح الحمض HX أيون الهيدروجين ويصبح القاعدة المرافقة ^-X

- الأزواج المترافقة من الحمض والقاعدة هي أى مادتين ترتبطان معاً عن طريق منح واستقبال أيون هيدروجين واحد.

أمثلة:

- الجدول التالي يبين بعض الأحماض الشائعة وقواعدها المرافقة

ثالثاً/ نظرية لويس Lewis theory

- لاحظ أن جميع المواد المصنفة أحماضاً وقواعد بحسب نظرية أرهينيوس تصنف أيضاً أحماضاً وقواعد بحسب نظرية برونستد - لوري.

- بعض المواد غير المصنفة بأنها قواعد بحسب نظرية أرهينيوس تصنف قواعد بحسب نظرية برونستد - لوري.

- إذن لا تندهش إذا علمت أن نظرية أخري أكثر شمولية للأحماض والقواعد أقترحها الكيميائي لويس (1875 - 1946) الذي طور أيضاً نظرية زوج الإلكترونات للترابط الكيميائي.

- أقترح لويس أن الحمض هو أيون أو جزئ فيه مدار ذري فارغ يستطيع أن يتقبل (يشارك) زوجاً من الألكترونات ، والقاعدة هو أيون أو جزئ له زوج إلكترونات حر (غير مرتبط) يستطيع أن يمنحه أو يشارك فيه.

- تنص نظرية لويس على أن:

حمض لويس هو مادة مستقبلة لزوج من الإلكترونات 

قاعدة لويس هو مادة مانحة لزوج من الإلكترونات.

- لاحظ أن نظرية لويس تشمل جميع المواد المصنفة أحماضاً وقواعد بحسب برونستد - لوري وغيرها كثير أيضاً.

أمثلة:

ملخص النظريات الثلاث للأحماض والقواعد