المنير في الكيمياء : مذكرة الأحماض والقواعد لطلاب الشهادة السودانية PDF

تفسير الأحماض والقواعد

تعتبر الأحماض والقواعد من أهم المركبات الكيميائية التي لها دوراً في حياتنا 

أ/ حمض الهيدروكلوريك HCI ضروري لهضم الطعام

ب/ حمض الخليك يضاف الى انواع عديدة من الطعام 

ج/ حمض الإسكوربيك أو فيتامين (ج) ضروري في المواد الغذائية

تصنيف الأحماض والقواعد

لقد صنف الكيميائيون الأوائل المواد إلى أحماض وقواعد وفقاً لصفاتها الفيزيائية والكيميائية، لأنه ليس لديهم فكرة واضحة عن بنية (تركيب) المادة خصائص الأحماض والقواعد:

خواص الحمض

• 1/ مادة ذات طعم حامض
• 2/ تحول لون ورقة تباع الشمس الى الأحمر 
• /3 تغير ألوان بعض الصبغيات الطبيعية مثل لون الخل والشاي إلى الأصفر
• 4/ تتفاعل مع الفلزات ويتصاعد غاز الهيدروجين
• 5/ تتفاعل مع املاح الكربونات ويتصاعد غاز CO2

خواص القاعدة

• 1/ ذات طعم مر
• 2/ ملمس محاليلها المائية صابوني
• 3/ تغير لون ورقة تباع الشمس إلى الأزرق.
• 4 / تتفاعل مع الأحامض وينتج ملح وماء
• 5/ محاليلها المائية توصل التيار الكهربائي بدرجات
• 6/ محاليلها توصل التيار الكهربائي بدرجات متفاوتة.

مجهودات العلماء لتفسير الحموض والقواعد

العالم لافوزييه

عرف العالم لافوزييه الحمض بأنه المادة التي يدخل في تركيبها الأوكسجين.

ومن أحماض لافوزيه..

- في عام 1810 إكتشف العالم همفري ريغي حمض الهيدروكلوريك حيث أوضح أنه عند إذابة الماء يعطي محلولاً حمضياً. و هذا الحمض لا يحتوى على الأوكسجين. 

نظرية آرهينيوس

لاحظ آرهينيوس أن محاليل الأحماض والقواعد توصل التيار الكهربائي وإستنتج من ذلك أن الأحماض والقواعد تتأين في الماء وعرف كل من الحمض والقاعدة على أساس المحاليل المائية. الحمض عند آرهينيوس هو مادة صيغتها HX تتأين في الماء وتعطي أيونات الهيدروجين الموجبة.

لكن برتون الهيدروجين لا يكون حراً في الماء لأن كثافة الشحنة الموجبة فيها عالية ، ولهذا يرتبط مع جزئ الماء ويتكون أيون الهيدروكسونيوم ( الهيدرونيوم) 

القاعدة عند أرهينيوس :

القاعدة : مادة صيغتها MOH تتأين في الماء لتعطي أيونات الهيدروكسيد السالبة (OH)

وضع بالمعادلات الكيميائية أن NaOH قاعدة حسب نظرية آرهينيوس.

- وضح بالمعادلات الكيميائية أن (OH) قاعدة حسب نظرية آرهينيوس.

التعادل عند آرهينيوس : هو تفاعل الحمض مع القاعدة لينتج ملح وماء.

ملاحظات
1/هنالك بعض المواد لاتحتوي على أيونات الهيدروجين *H* وتسلك في الماء سلوك أحماض آرهينيوس:- مثل أكاسيد اللافلزات CO2,502,503 وتسمي أكاسيد اللافلزات هذه بأنهيدريدات الأحماض. الأنهيدريد الحمضي هو أكسيد اللافلز الذي يذوب في الماء معطياً الحمض. بالمعادلات الكيميائية أثبت أن كلا من CO2, SO2 تسلك في الماء سلوك أحماض آرهينيوس:

2/ هنالك بعض المواد لا تحتوي على الهيدروكسيد وتسلك في الماء سلوك قواعد آرهينيوس مثل أكاسيد الفلزات ) Ca, Naz) والنشادر NH3 وخلات الصوديوم CH3COONa بالمعادلات الكيميائية أثبت أن CaO قاعدة حسب نظرية أرهينيوس

- بمعادلة كيميائية أثبت أن NH يسلك في الماء سلوك قواعد آرهينيوس.

قصور نظرية آرهينيوس:

1/ عرفت النظرية كل من الحمض والقاعدة على أساس المحلول المائي وليست على أساس المادة نفسها. 

2/ افترض ارهينيوس أن جميع القواعد تحتوي على أيونات الهيدروكسيد ولوحظ أن النشادر لا تحتوي على الهيدروكسيد وتسلك سلوك القواعد.

3/ لا توجد أيونات الهيدروجين مستقلة في المحاليل المائية.

4/ لم تستطيع النظرية تفسير حمضية أكاسيد اللافلزات.

سلسلة مطبوعات المنير في الكيمياء لطلاب الشهادة السودانية إعداد أ. رجائي محمد يوسف

الأحماض والقواعد

ملحوظة (عند إذابة 3 في الماء يعطي مباشرة NH4 و OH ولا وجود للمركب NH4OH )

نظرية برونستد - لاوري

توصل العالمان برونستد ولوري إلى مفهوم أكثر شمولاً لتعريف كل من الحمض والقاعدة ويعتمد مفهومهما على انتقال و استقبال برتون الهيدروجين H

حمض برونستد - لوري هو المادة التي تستطيع أن تمنح بروتوناً لمادة أخرى. 

برونستد - لوري: هي المادة التي تستطيع استقبال بروتونا من مادة أخرى. 

التعادل عند برونستد - لوري هو عملية انتقال بروتون الهيدروجين من الحمض الى القاعدة لينتج حمض وقاعدة جديدين. 

الحمض والقاعدة الجديدين هما الأحماض والقواعد المرافقة.

المعادلة العامة للتعادل عند برونستد لوري

الزوج المرافق ( المقترن) : هو أي مادتين يكون الفرق بينهما في التركيب بروتونا واحداً.

الحمض المرافق : هو القاعدة بعد استقبالها بروتوناً.

الحمض المرافق = القاعدة + بروتون *H القاعدة المرافقة : هو الحمض بعد فقده بروتوناً.

القاعدة المرافقة = الحمض - بروتون *H

نظرية لويس

وضع الأمريكي لويس نظرية لتعريف الحمض والقاعدة وإعتمدت نظرية لويس على قدرة المادة على منح أو إستقبال زوج أو أكثر من الإلكترونات لتكوين الرابطة التساندية.

حمض لويس:هو المادة التي لها المقدرة على إستقبال زوج أو أكثر من الإلكترونات الحرة لتكوين رابطة تساندية.

قاعدة لويس : هي المادة التي لها المقدرة على منح زوج من الإلكترونات الحرة لتكوين رابطة تساندية.

تعادل لويس هو عملية تكوين الرابطة التساندية بين الدقائق المانحة للإلكترونيات و الدقائق المستقبلة لها.

إنتبه" أحماض لويس لديها مدارات إلكترونية فارغة ، بينما قواعد لويس لديها أزواج إلكترونية حرة ( غير رابطة)

الرابطة التساندية: هي الرابطة التي تنشأ بين ذرتين تساهم أحدهما بزوج من الإلكترونات الحرة ( ذرة مانحة دون أن تساهم الذرة الأخرى ( ذرة مستقبلة) وتسمى أيضاً بالرابطة التناسقية. 

1/ هاليدات الألمونيوم والبورون ( B3 و AlX3 ) لأن المدار الخارجي للبورون والألمونيوم غير ممتلئ ( به فلك فارغ).

2/ أيونات الفلزات الإنتقالية مثل Ag Cut 2, Nit 2, Au3 لأن بها مدارات إلكترونية فارغة.

3/ بروتون الهيدروجين والأحماض المحتوية عليه (لأن برتون الهيدروجين به مدار فارغ).

المواد التالية تمثل بعض قواعد لويس: 

1/ الماء والنشادر NH والفوسفين PH3
C, 02, N3
2/ الأيونات السالبة. مثل - قواعد لديها أزواج إلكترونية حرة.

ملحوظة:

تعتبر نظرية لويس أكثر النظريات شمولاً لتعريف الحمض والقاعدة ، إذا أن أحماض لويس أحماض حسب النظريات السابقة وكذلك قواعد لويس تعتبر قواعد حسب النظريات السابقة.

المواد المترددة

هي المواد التي تتفاعل كأحماض وكقواعد حسب نوع الوسط. تتفاعل المادة المتردد كحمض في الوسط القاعدي وكقاعدة في الوسط الحمضي.

أمثلة للمواد المترددة:

1/ الماء H20

2/ الأيونات السالبة المحتوية على برتون هيدروجين مثل ( HCO3 ,HS,HO HSO4 ) 

3/ بعض الهيدروكسيدات مثل ( (Al(OH), Zn(OH)2 ,Sn(OH)2, SOH )