الفرق بين الحمض والقاعدة

• 2020

تسمى هذه المواد التي تتبرع بأيونات الهيدروجين (H +) (المتبرع بالبروتون) وتقبل الإلكترون لآخر بالحمض . لديهم درجة حموضة أقل من 7.0 . لكن هذه المواد التي تقبل البروتون والتبرع بالإلكترون تسمى القاعدة . لديهم درجة حموضة أكثر من 7.0 . الأحماض حامضة ، في حين أن القواعد مريرة.

الأحماض والقواعد هي واحدة من أهم أجزاء الكيمياء ، ولكنها تلعب أيضًا دورها الهام في مجال آخر من مجالات العلوم. هناك العديد من التعريفات التي تميز المواد عن الحمض والقاعدة ، ولكن الأكثر قبولًا هي نظرية Arrhenius ، ونظرية Bronsted-Lowry ونظرية Lewis للحمض / القاعدة. تتفاعل الأحماض والقواعد معًا لتكوين الأملاح.

الأحماض والقواعد موجودة في كل مكان ، مباشرة من الصابون المستخدم أثناء الاستحمام إلى حمض الستريك أو الخل الموجود في المطبخ. على الرغم من أنه يصعب أحيانًا التمييز بينهما ، وبالتالي للتحقق منها ، تم تقديم بعض النظريات التي يتم مناقشتها أدناه مع وصف موجز.

رسم بياني للمقارنة

تعريف الحمض

كلمة حمض مشتقة من الكلمة اللاتينية "acids" أو "acere" ، والتي تعني "حامض". الحمض هو المواد الكيميائية التي تقبل الإلكترونات وتتبرع بأيونات الهيدروجين أو البروتونات. تتفكك معظم الأحماض التي تحتوي على ذرات هيدروجين مرتبطة بإعطاء الكاتيون والأنيون في الماء.

يتم قياس الحموضة من خلال وجود بعض أيونات الهيدروجين ، لذلك كلما زاد تركيز أيونات الهيدروجين ، كلما زادت الحموضة وانخفاض الأس الهيدروجيني للحلول. يتم قياسه في مقياس بين 1-7 (7 محايد) في مقياس متر الرقم الهيدروجيني .

بعض الأحماض قوية والبعض الآخر ضعيف. الأحماض القوية هي تلك التي تتفكك تمامًا في الماء ، على سبيل المثال ، حمض الهيدروكلوريك ، الذي يتفكك تمامًا في الأيونات عند إذابته في الماء. تسمى هذه الأحماض التي تنفصل جزئيًا في الماء ومن ثم يحتوي المحلول على الماء والحمض والأيونات تسمى الأحماض الضعيفة ، على سبيل المثال ، حمض الأسيتيك.

يتم تعريف الأحماض بشكل أساسي بطرق عديدة ، ولكن حمض أرينيوس أو برونستيد-لوري مقبول. على الرغم من أن حمض لويس يسمى "حمض لويس" ، لأن هذه التعريفات لا تتضمن نفس مجموعة الجزيئات.

مفهوم Arrhenius - يمكن تعريفه على أنه المادة عند إضافته إلى الماء ، ويزيد تركيز أيون الهيدروجين (H +) يسمى حمض.

Bronsted-Lowry Concept - في هذا ، يقال أن الحمض هو المانح للبروتون. تحدد هذه النظرية المواد ، بدون إذابة في الماء ، وبالتالي يتم استخدامها وقبولها على نطاق واسع.

حمض لويس - هناك بعض المركبات التي لا تحتوي على ذرة الهيدروجين ، ولكنها مؤهلة كحمض مثل ثلاثي فلوريد البورون ، ثلاثي كلوريد الألومنيوم. لذلك يسمى هذا المركب الذي يقبل زوج الإلكترون لتكوين رابطة تساهمية باسم حمض لويس.

خصائص الأحماض

• أكّال (يحرق جلدك).
• درجة الحموضة أقل من 7.
• يحول ورق عباد الشمس الأزرق إلى اللون الأحمر.
• يتفاعل مع المعادن لإنتاج غاز الهيدروجين.
• يتفاعل مع القواعد لإنتاج الملح والماء.
• يتفاعل مع الكربونات ليشكل ثاني أكسيد الكربون والماء والملح.
• مذاق مر.
• فصل أيونات الهيدروجين (H +) عند إذابتها في الماء.

أهمية

تحتوي الأحماض النووية بيولوجيًا مثل DNA (أحماض Deoxy ribonucleic) و RNA (Ribonucleic acids) على المعلومات الوراثية وغيرها من المواد الوراثية التي تنتقل من جيل إلى آخر. حتى الأحماض الأمينية ذات أهمية كبيرة لأنها تساعد في صنع البروتينات. الأحماض الدهنية ومشتقاتها هي مجموعات الأحماض الكربوكسيلية تلعب أيضًا دورًا مهمًا.

حتى أحماض الهيدروكلوريك ، وهي جزء من حمض المعدة تفرز في معدة الحيوانات تساعد في تحلل البروتينات والسكريات. الأحماض مفيدة أيضًا من خلال العمل في آلية الدفاع مثل النمل الذي ينتج حمض الفورميك ، في حين ينتج الأخطوبي حمضًا أسودًا يسمى الميلانين.

تم العثور على أحماض أخرى مثل حمض اللاكتيك والخل وحمض الكبريتيك وحامض الستريك في الطبيعة لاستخدامات مختلفة ومهمة.

تعريف القاعدة

القواعد تتبرع بالإلكترونات وتقبل أيونات الهيدروجين أو البروتونات. يمكن القول بأن القواعد هي مادة كيميائية معاكسة تمامًا لتلك الحمضية ، كما هو الحال في الماء ، يتمثل دور القاعدة في تقليل تركيز أيون الهيدرونيوم (H ₃ O +) بينما يعمل الحمض في زيادة التركيز. على الرغم من أن بعض الأحماض القوية تعمل كقواعد أيضًا. يتم قياس القواعد بين نطاق 7-14 في مقياس متر الرقم الهيدروجيني.

ومع ذلك ، هناك الكثير من الخلط بين القواعد والقلويات. العديد من القواعد لا تذوب في الماء ، ولكن إذا تذوب القاعدة في الماء ، فإنها تسمى القلويات . عندما تتفاعل القاعدة في محلول مائي مع حمض ويصبح المحلول محايدًا ، يطلق عليه تفاعل المعادلة .

على سبيل المثال ، هيدروكسيد الصوديوم هو قاعدة وكذلك قلوي ، لأنه يحيد الأحماض في أي تفاعل حمض قاعدة. ثانيًا ، قابل للذوبان في الماء. من ناحية أخرى ، فإن أكسيد النحاس هو قاعدة ولكنه ليس قلويًا لأنه يحيد الحمض في محلول مائي ولكنه لا يذوب في الماء.

القاعدة القوية هي مركب كيميائي يتم فصله أو إزالة بروتون (H +) من جزيء حمض ضعيف جدًا في تفاعل الحمض القاعدي. هيدروكسيدات الفلزات القلوية والمعادن القلوية الترابية مثل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد الكالسيوم على التوالي هي أمثلة للقاعدة القوية. القاعدة الضعيفة هي المادة التي لا تتأين تمامًا في محلول مائي ، أو أن بروتنتها غير مكتملة.

مفهوم Arrhenius - المادة التي تنتج أيونات الهيدروكسيد (OH-) في محلول مائي تسمى القاعدة. على سبيل المثال ، يتفكك هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) في الماء ويعطي أيونات الصوديوم و OH. يمكن القول بمواد مثل LiOH ، Ba (OH) 2 ، NaOH كقاعدة Arrhenius. لكن هذه النظرية اقتصرت على المواد التي تحتوي على هيدروكسيد في صيغتها وكانت قابلة للتطبيق في المحاليل المائية فقط. ونتيجة لهذا المفهوم ، ظهرت نظرية Bronsted-Lowry إلى الوجود.

مفهوم Bronsted-Lowry - وفقًا لهذه النظرية ، تُعرف المادة التي يمكن أن تقبل أيونات الهيدروجين (H +) أو البروتونات باسم القاعدة.

قاعدة لويس - واحدة من أكثر المفاهيم المقبولة على نطاق واسع ، بعد مفهوم برونستيد-لوري للأحماض والقواعد. يمكن قول ذرة أو جزيء أو أيون مع زوج واحد من الإلكترونات كقاعدة لويس حيث أن هذه القواعد هي نيوكليوفيلية. هذا يعني أنه بمساعدة الزوج الوحيد ، يهاجمون الشحنة الموجبة للجزيء. NH3 هي قاعدة لويس. وبعبارة أخرى ، يمكننا أن نقول أن مادة مثل OH – ion ، التي يمكنها التبرع ببعض الإلكترونات غير الرابطة تُقال كقاعدة لويس أو متبرع ثنائي الإلكترون.

خصائص القاعدة

• أكّال (يحرق جلدك).
• درجة الحموضة أكثر من 7.
• يحول ورق عباد الشمس الأحمر إلى اللون الأزرق.
• ملمس صابون أو زلق للمس.
• يتفاعل مع الأحماض لإنتاج الملح والماء.
• تحتوي العديد من القواعد القابلة للذوبان على أيونات الهيدروكسيل (OH–).

أهمية

تستخدم القواعد (هيدروكسيد الصوديوم) في صناعة الورق والصابون والألياف التي تسمى الرايون. يستخدم هيدروكسيد الكالسيوم كمسحوق مبيض. يستخدم هيدروكسيد المغنيسيوم كمضاد للحموضة يستخدم في وقت عسر الهضم ولتقليل تأثير الوصول إلى المعدة المنتجة. تستخدم قواعد مثل كربونات الصوديوم لغسيل الصودا ولتليين الماء العسر. يستخدم هيدروجين الصوديوم أيضًا في تحضير مساحيق الخبز ، مثل صودا الخبز ، وكذلك في طفاية الحريق.

المواد الأمفوتيرية هي تلك التي لها خصائص الحمض والقاعدة ؛ حتى أنهم قادرون على قبول البروتون والتبرع به ، مثل الماء.

الاختلافات الرئيسية بين الحمض والقاعدة

فيما يلي النقاط المهمة التي تفرق بين الأحماض والأحماض القاعدية:

1. وفقًا لمفهوم Arrhenius : الحمض هو المادة عند إذابتها في الماء ، ويزيد تركيز أيونات H + ، في حين أن القاعدة هي المادة عند إذابتها في الماء ، وزيادة تركيز أيونات OH.
2. من ناحية أخرى ، يقول مفهوم Bronsted-Lowry أن الأحماض هي المتبرع بالبروتون ، بينما القاعدة هي متقبل البروتون.
3. تشرحها نظرية لويس على أنها مثل هذه الأنواع التي تقبل زوج الإلكترونات (الكهربائي) وسيكون لها مدارات شاغرة تعرف باسم حمض لويس بينما هذه الأنواع التي تتبرع بزوج الإلكترون (النيوكليوفيلي) وسيكون لها زوج واحد من الإلكترونات تعرف باسم قاعدة لويس.
4. تبدأ الصيغة الكيميائية للحمض بـ H ، على سبيل المثال ، HCl (حمض الهيدروكلوريك) ، H3BO3 (حمض البوريك) ، CH2O3 (حمض الكربونيك). برغم من
   CH3COOH (حمض الخليك) هو استثناء في حين أن هذه المركبات التي تنتهي صيغتها الكيميائية بـ OH ، على سبيل المثال ، KOH (البوتاسيوم
   هيدروكسيد) ، NaOH (هيدروكسيد الصوديوم) يعرف باسم القاعدة. مقياس الأس الهيدروجيني (تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول) أقل من سبعة في حين أنه أكبر من 7 في القاعدة.
5. الأحماض حامضة ، وتعطي إحساسًا بالحرق ، لزجة بشكل عام ، تتفاعل مع المعادن لإنتاج غاز الهيدروجين. على الرغم من أن القواعد متقابلة لأنها مريرة ، وعديمة الرائحة بشكل عام (باستثناء الأمونيا) ، فهي زلقة ؛ تتفاعل القواعد مع الدهون والزيوت.
6. في الفينول فثالين ، تبقى أحماض المؤشر عديمة اللون ، والقاعدة تعطي اللون الوردي . على الرغم من أن أحماض اختبار ورقة عباد الشمس تتحول ورق عباد الشمس الأزرق إلى ورق عباد الشمس الأحمر والأحمر إلى الأزرق.
7. تعتمد قوة الأحماض على تركيز أيونات الهيدرونيوم بينما تعتمد القوة على تركيز أيونات الهيدروكسيد.
8. تتفكك الأحماض لإعطاء أيونات الهيدروجين الحرة (H + ) عند خلطها في الماء ، في حين تتفكك القواعد لإعطاء أيونات الهيدروكسيد الحرة (OH- ) عند خلطها في الماء.
9. أمثلة قليلة من الأحماض هي حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك) ، حمض الكبريتيك (H2SO4) ، حمض النيتريك (HNO3) ، حمض الكربونيك (H2CO3). أمثلة القواعد هي هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH) ، هيدروكسيد الكالسيوم (Ca (OH) 2) ، هيدروكسيد الصوديوم (NaOH).

استنتاج

من المفيد أن يكون لديك فهم موجز لبعض المبادئ الفيزيائية والكيميائية الأساسية التي ترتبط بشكل مباشر أو غير مباشر بالحياة. الأحماض والقاعدة بعضها. في المحتوى أعلاه ، ناقشناها مع خصائصها. نناقش النظريات المهمة الثلاثة مع بعض الأمثلة أيضًا. نستنتج أن هذه هي جزء مهم من الحياة وكثيرا ما نستخدمها ، ليس فقط في مختبر الكيمياء ولكن أيضا في العمل اليومي.