الحموضُ والقواعدُ والأَملاحُ

الحموضُ والقواعدُ والأَملاحُ

 ماذا نقصدُ بقولِنَا: هذهِ مادَّةٌ حمْضيَّةٌ أَو قاعديَّةٌ أو ملحيًّةٌ؟ ما الَّذيِ يميِّزُ هذه الموادَّ بعضَها عن بعض ولماذا نصنَعُها؟ هذه التساؤلاتُ وغيرُها ستجدُ إِجابةً مفصَّلةً عَنْها في هذهِ الوِحْدةَ.

الفصلُ الأَوَّلُ

   خصائصُ الحموضِ والقواعدِ

       تحتلُّ الحموضُ والقواعدُ مكاناً بارِزاً في حياتِنَا اليوميَّةِ؛ إذْ نجدُها في كثيرٍ منَ الخََضرْاواتِ والفواكه والأغذيةِ الَّتي نتناولُها، والموادَّ التي نستعملُها في بيوتِنا، وفي كثيرٍ من الصِّناعاتِ. فالخلُّ واللَّبَنُ وعصيرُ اللَّيْمونِ موادُّ تحتَوِي على الحموضِ، وماءُ الجيرِ وصودا الغسيلِ ومنظّفاتُ الأفرانِ موادُّ تحتوِي على القواعدِ.

      وفي هذا الفَصْلِ، سيتمُّ تناولُ مفهومِ الحمضِ والقاعِدَةِ وصفاتِهِما وأَنْواعِها منْ حيثُ القوَّةُ والضَّعفُ، وكيْفِيَّةُ الحُكْمِ على درجةِ حُموضَةِ محاليِلِها.

     ويُتوقَّعُ منكَ بعدَ دراستكَ لهذا الفصْلِ أَنْ تكونَ قادراً على أنْ:

1-    تُعرفَ كلاّ من الحمْضِ والقاعدةِ والكاشفِ.

2-    تُعطيَ أمثلةً على الحموضِ والقواعدِ المألوفةِ، واستخداماتِها.

3-    تكشفَ عنِ الحموضِ والقواعدِ.

4-    تُحدِّد صفاتِ كلٍّ منَ الحُموضِ والقواعدِ.

5-    تُحدِّد قوَّةَ الحَمْضِ أَو القاعِدةِ بالاعتمادِ، على قوَّةِ تأيُّنِ كلٍّ منْهُما في الماءِ.

6-    تقدِّرَ أهمِّيَّةَ الحموضِ والقواعدِ في الحياة.

1. الحموضُ والقواعدُ

       يُطْلقُ الناسُ في بلادنَا اسمَ الحمْض على اللَّيْمون، وَيقرنونَ الكلمَتَيْنِ معاً فيقولون: " اللَّيمونَ الحامِضَ"، فَما سببُ هذهِ التَّسميَةِ؟ وما الحموضُ؟ وأينَ توجدُ؟ وفيم تُستَخْدَمُ؟ ومن أينَ نَحصلُ علَيْها؟

      كما شاعَ بينَهم إلى عهد قريب استعمالُ كلمةِ " القَلْيِ"، وكانوا يُشيرونَ بها إلى مادَّة بَيضاءَ صُلبة، يُضيفونَها إلى الزَّيْتِ ويسخِّنونَهُما معاً ليحْصُلوا على الصَّابونِ، فمَا هذهِ المادَّةُ الَّتي نسَمِّيها الآنَ قاعِدةً؟ وهل هناكَ قواعدُ أُخرى غَيرُها تُستَخْدَمُ على نِطاقٍ واسعٍ في حياتِنَا؟

     لكيْ تتمَكَّنَ منَ الحصولِ على إجاباتِ عن هذهِ الأَسئلةِ، دَعْنا نَدْرسْ كلاً منَ الحُموضِ والقواعدِ على حدةٍ.

1-1. الحُموضُ

    إذا جمَعْتَ عدداً منَ الثِّمارِ الموجودةَ في السُّوقِ مثلِ: البرتُقالِ، المَندلينا، العنبِ، المشمشِ، البَنَدورة، وتذوَّقْتَ طعْمَها، هلْ تُحسُّ بطعْمٍ حمْضيٍّ؟ لماذا؟ وعندّما تشربُ ملعَقَةً منَ اللَّبنِ، كيفَ يكونُ طعمُها؟ هلْ هوَ حمضيٌّ؟ هلْ نستطيعُ القول إنَّ هذهِ الموادِّ تحتويِ على حموضٍ؟

       ألا تَرَى أَنَّ كثيراً منَ الأغذيَةِ التي نَتناولُها تحتَوي على حموضٍ؟ ولكنْ ليْسَتْ جميعُ الحموضِ مفيدةً لَنا. فهناكَ حموضٌ كاوِيةٌ للجِلْدِ وحارقَةٌ للْقماشِ، ويجبُ الحذرُ الشَّديدُ عندَ استِعمالِها.

      ابْحَثْ عنْ موادَّ أُخْرى ذاتِ طَعْمٍ حمْضي، واكتُبْ قائمةً بأسماءِ هذهِ الموادِّ واعرضهْا علىَ معلِّمِكَ وزملائكَ في الصَّفِّ. ما اسمُ الحمضِ الموجودِ في الثِّمارِ المذكورةِ أَعلاهُ، وفي قائمةِ الموادِّ الَّتي كَتَبَتْها؟

انظرْ إلى الجَدْولِ(1). ولاحِظْ أَسماءِ بعضِ الحموضِ المألوفَةِ، والموادِّ التي توجدُ فيها هذهِ الحموضُ.

(1): الحموضُ وأماكنُ وجودِها

مادةُ يوجدُ فيها الحِمضُ	الحمضُ
الفواكهُ العنبُ النَّملُ الخلُّ المَشْروباتُ الغازيَّةُ اللَّيمونُ والحمضياتُ بطّارياتُ السَّياراتِ عصارةُ المعدَةِ اللّبنُ	حِمضُ السيتريك حِمضُ الترتَريك حِمضُ الميثانويك( الفورميك) حِمضُ الإيثانويك( الأستيك) حِمضُ الكربونيك حِمضُ الأسكوربيك (فيتامين ج) حِمضُ الكبريتيك حِمضُ الهيدروكلوريك حِمضُ اللاكتيك (حمضِ اللبنِ)

   ما اسمُ الحمضِ الموجودِ في كلٍّ منَ اللَّبنِ، الخلِّ، بطَّاريات السيَّاراتِ، اللَّيمونِ، عُصارةِ المعدةِ؟

1.2. القَواعدُ

    يرتبطُ ذِكْرُ الحُموضِ عادةً بِذِكْرِ مجموعةٍ أُخْرى منَ المركَّباتِ تُسمَّى القواعدَ، فما هذهِ المركَّباتُ؟ وما عَلاقَتُها بالحُموضِ؟ وما أهميَّتُها؟

انظرْ إِلى الجَدوْلِ التَّالي، وتعرَّف أسماءَ بعضِ القَواعدِ المألوفَةِ، ومجالاتِ استِعمالِ كلٍّ منْها:

الجَدْولُ(2): القواعدُ ومجالاتُ استِعمالِها

بعضُ مجالاتِ استِعمالِها	القاعدةُ
صِناعةُ الصَّابونِ، وتنقيةُ العُصارةِ السكَّريَّة في أثناءِ استخراجِ السُّكَّرِ منَ القّصبِ. صناعةُ سوائلِ التَّنظيفِ، والأسْمِدَةِ ومساحيقِ تََنْظيفِ المراحيضِ والمصارف(البالوعاتِ). معالجةُ حُموضَةِ المعدةِ الزائدةِ عنْ طريقِ تناوُلِهِ بشكْلِ حُبوبٍ أو سائلٍ.	هيدروكسيدُ الصُّوديوم محلولَ هَيدروكسيدُ الأمونيوم(النشادر) هيدروكسيدُ المغنيسوم

       ابحثْ عنْ أَسماء قواعدَ أُخْرى غيرِ مذكورةٍ في الجَدولِ أَعلاهُ. واعملْ معَ زملائكَ في الصفِّ قائمةً بأَسماءِ القواعدٍ الَّتي تتوصلَّونَ إليْها، ورتِّبْها في لَوحةٍ معَ القواعدِ الموجودةِ في هذا الجدولِ. علِّقِ اللَّوحةَ في غُرفةِ الصَّفِّ، أَو في مخْتَبرِ المدرسَّةِ.

     وكمَا هيَ حالُ الحموضِ فإِنَّ بعضَ القواعدِ، مثلَ هيدروكسيدِ الصُّوديوم، كاويةٌ للجلْد، وتُحْدِثُ أضْراراُ فيهِ، لذا يجبُ الحذَرُ عندَ استِعمالِ كلٍّ منَ الحُموضِ والقواعِدِ، وعدمُ استِعمالِها إلاّ وفْقَ التَّعليماتِ الَّتي يحدِّدها لكَ المعَلِّمُ.

1.3. الكواشِفُ

   قَدْ يلزمُكَ أَحياناً تحديدُ نَوْعِ مادَّةٍ ما، والحُكْمُ عَليْها أَحمْضُ هيَ أَمْ قاعدةٌ؟ فهَلْ هناكَ طريقةٌ سهلَةُ للتمييزِ بينَ هذَيْنِ النَّوعَيْنِ منَ الموادِّ؟ وما الموادُّ المستَعْملةُ في هذا المجالِ؟ وكيفَ تعملُ؟

   للإجابَةِ عنْ هذهِ الأَسئلَةِ، قمْ بالأنشطَةِ التاليةِ:

النَّشاطُ (1):

الكواشفُ وتأثُّرها بالحِمضِ أو القاعدةِ     تحتاجُ في هذا النَّشاط إلى: كأسٍ زجاجيَّةٍ، عصير ليْمون، شاي، محلولِ حمضِ الهيدروكلوريك، محلول حمضِ النتريك، محلول حمْضِ الكبريتيك، محلولِ هيدروكسيد الصوديوم، محلول هيدروكسيد الكالسيوم، محلول الأمونيا. -    خذْ كأساً منَ الشَّاي. انظرْ إلى لونِها. سجِّلهُ في دفترِك. أضِفْ إليها بِضْعَ قَطَراتٍ منْ عَصيرِ اللَّيمونِ. ماذا يحصلُ للونِ الشَّايِ؟ -    استعْملْ محاليلَ الحُموضِ الأخْرى مثل: حمض الهيدروكلوريك وحمْضِ النتريك، وحمْضِ الكبريتيك. ماذا يحصلُ لِلَونِ الشَّاي في كلِّ مَّرةٍ؟ هلْ نستطيعُ الكَشْفَ عنْ وجودِ الحُموضِ باستعمالِ الشَّاي؟ كيفَ؟ -    أضِفْ المحاليلَ القاعديَّةَ المخفَّفة إلى الشاي بدلاً منْ محاليلِ الحموضِ مثلَ محلول هيدروكسيد الصوديوم، ومحلول هيدروكسيد الكالسيوم، ومحلولِ الأمونيا، ماذا يحصلُ للونِ الشّايِ؟ هلْ هناكَ اختلافٌ بينَ لَونِ الشّايِ في المحاليلِ الحِمضيّةِ ولونِهِ في المحاليلِ القاعديَّةِ؟ ما هذا الاختلافُ؟ كيفَ يمكنُنَا الاعتِمادُ على هذا الاختِلافِ في التمييزِ الحُموضِ والقواعدِ؟        يُعدُّ الشايُ وكثيرٌ منَ الموادِّ الأُخرى موادَّ مناسبةً للكَشْفِ عنِ الحموضِ والقواعدِ، لأَنَّ  كلاً منْها يتلوَّنُ في المحاليلِ القاعديَّةِ بلَوْنِ معين، بينما يتلون في المحاليل القاعدية بون آخر؛ لذا نسمِّي مثلَ هذهِ المواد الكواشفَ. وبعضُ هذه الكواشف يمكنُ الحصولُ عَليْها منْ مصادرَ طبيعية متوفِّرة بكَثرْة مثل: ورقِ الملفوف، والوردِ، والعنبِ الأسودِ، وغَيرها. بينَما نشتري بعضَها الآخرَ جاهزاً منْ محلاّتِ بَيْعِ الموادِّ الكيميائيَّةِ.      احصُلْ على كواشِفَ طبيعية منْ ورقِ الملفوفِ والشّمندرِ الأَحْمر والعنبِ الأَسودِ، والتّوتِ الأَسودِ، والوَرْدِ الجوريِّ، وذَلكَ بَغَليْ هذهِ الموادِّ في الماءِ فيكونُ المحلولُ الناتِجُ ملوَّناً ويصلُحُ للكَشْفِ عنِ الحموض والقواعدِ.   استخدمْ هذه المحاليلَ ككواشِفَ لتحديد ما إذا كانتِ الموادُّ التَّاليةُ حِمضيَّةً أم قاعديَّةً:   محلول هيدروكسيد الكالسيوم، الخلُّ، كربونات الصوديوم، محلولُ مِلحِ الطَّعامِ، محلول الأمونيا.

     ما أهمُّ الكواشِفِ الجاهزَةِ؟ كيفَ تتأثَّرُ ألوانُها باختِلافِ حُموضَةِ المحلولِ أو قاعديَّتِهِ؟ قمْ بالنَّشاطِ التَّالي لاختبارِ بعْضِها.

النَّشاطُ (2):

الكواشفُ الجاهِزَةُ وتأثُّرها بالحِمضِ أو القاعدةِ      تحتاجُ في هذا النَّشاطِ إلى: محلولِ عبَّادِ الشَّمسِ الأَزرقِ، محاليلَ حمضيَّةِ، محاليلَ قاعديَّةٍ. كاشفِ الميثيلِ البُرتُقاليِّ وكاشف الفينولفثالين. -    أضِفْ بضْعَ قَطراتٍ منْ محلولِ عبَّادِ الشَّمْس الأزرق الى محلول أَحدِ الحُموضِ المتوفِّرةِ في مدرستِكَ. لاحظْ ما يحصلُ لِلَونِ المحلولِ الحمْضيِّ. وسجِّلْ مشاهدتِكَ. أّضِفْ قَطراتٍ أُخْرى منَ الكاشفِ نَفسهِ الى محلولِ احدى القواعدِ، ما اللونُ الَّذي حصَلْتَ عَليْهِ؟ -         كرِّرِ العمليَّةَ نَفْسَها مستعملاً الكاشِفَيْنِ التَّاليَيْنِ: الميثيل البرتُقاليِ، الفينولفثالين. -    سجِّلِ اللَّونَ الذي تحصلُ عليهِ عندَ إِضافةِ قَطَراتِ منْ كلٍّ منْهُما إلى محلولٍ حمضيٍّ تارةً، ومحلولٍ قاعديٍّ تارةً أُخرى.   سجِّلْ ملاحظاتِكَ في جَدْولٍ كالتالي: الجَدْوَلُ(3): أَثرُ المحاليلِ الحِمضيَّةِ والقاعديَّةِ في الكواشِفِ الفينولفثالين الميثيلُ البرتقاليُّ عبادُ الشَّمسِ       اللون الذي يعطيه الكاشف نوع المحلولِ حمضيٌّ قاعِديٌّ

    في ضَوْءِ ملاحظاتِكَ السَّابِقَةِ، ضعْ تصوُّرَكَ لمفهومِ الكاشفِ. ناقِشْ هذا المفهومَ معَ زملائكَ ومعلِّمكَ لاحظْ أنّهُ يمكنُ الاستعانةُ بالكواشفِ لمَعرفَة ما اذا كانَ المحلولِ حمْضيَّاً أو قاعديَّاً، فإذا تلوَّنَ كاشفُ عبَّاد الشَّمسِ باللَّونْ الأحمرِ في محلول ما يكونُ ذلكَ المحلولُ حِمْضيَّاً، وإذا تلوَّنَ الكاشِفُ باللَّونِ الأزرقِ في ذلكَ المحلولِ يكونُ ذلكَ المحلولُ قاعديَّاً.

1.4. صِفاتُ الحُموضِ

     لعلَّكَ تستطيعُ الآنَ تفسيرَ سبب تسمية الحُموض بهذا الاسمِ، فَطَعْمُها الحمضيُّ هوَ الَّذي جَعَلَنا نسمِّيها حموضاً. ولكنْ، هلْ هذه هيَ الصِّفَةُ الوَحيدةُ للحموضِ؟ ماذا لاحظْتَ عنْ تأثيرها في الكواشفِ؟ ما تفسيرُكَ لتَشابُه الحُموض في الطَّعْمِ وفي طَريقَة التَّأْثير في الكواشف؟ هلْ يرجعُ ذلكَ الى تشابه الحُموضِ في التَّركيبِ الكيميائيَّ؟ للحُكْمِ على هذا الرأيِ، دعْنَا نكتَشِفْ أولاً ما تشتَرِكُ فيهِ الحُموضُ منْ حيثُ تركيبُها.

النَّشاطُ (3):

صِفاتُ الحُموضِ     تحتاجُ في هذا النّشاط إلى: محلولٍ مخفَّفٍ لكلٍّ منْ: حمضِ الهيدروكلوريك، حمضْ النتريك ، أُنبوبِ اختبارٍ، ملْعقةٍ منْ مسحوقِ الخارصين( أو حبَيباتِ خارصين)، وعُلْبةِ ثِقابٍ. -    ضع 5مل من محلولِ HCl المخفَّف في أنبوبِ اختبارٍ، وأَضِفْ إِليْها نِصْفَ ملْعَقةٍ صَغيرةٍ منْ عُنْصرِ الخارصين، إمّا بشكْلِ مسْحوقٍ، أو بشكْلِ قِطَعٍ صغيرةٍ. هلْ تصاعدَ غازٌ منَ الأنبوبِ؟ أشعلْ عودَ ثِقابٍ، وقرِّبْهُ مِنْ فُوَّهةِ الأنبوبِ بحذَرٍ. اذا سمِعْتَ صوتَ انفِجارٍ خفيفٍ، فإنَّ الغازَ المتصاعدَ هوَ غازُ الهيدروجين.  - كرِّرِّ العمليَّةَ مرَّةً أُخرْى مستعملاً محاليلَ حموضٍ أُخرى مثلٍ: حمض النتريك، وحمضِ الكبريتيك ولاحظْ تَفاعلَهُما معَ الخارصين، هلْ تصاعدَ غازُ الهيدروجين أيضاً؛ اكشِفْ عنْ وجودِهَ بالطَّرَيقَةِ السَّابِقَةِ. ما سببُ تصاعِد الهيدروجين في كلِّ مرَّةٍ؟

    هلْ نستطيعُ القولَ انَّ الحموضَ المذكورةَ تتشابهُ في كَوْنِ الهيدروجينِ أحدَ العناصرِ الدَّاخلَةِ في تركيِبِها؟

   انظرْ إلى الصيغِ الجزيئيَّةِ لهذّهِ الحُموضِ:

, H₂SO₄        ,        HCl       HNO₃

              حِمْضُ الهيدروكلوريك،   حمض الكبريتيك ،  حمض النتريك

       ما العنْصرُ المشتركُ بَيْنَ صيغ الحموض الثلاثِ؟ هلْ هناكَ عَلاقةُ بَيْنَ وجودِ هذا العُنصرِ في الحُموضِ  وصفات تلكَ الحموض؟

       تشتركَ هذه الصيغُ – كمَا هوَ واضحٌ- بِعُنصرِ الهَيدروجين. ولدراسةِ أَثرِ وجودِ هذا العنصرِ في صفات الحموض ، دعْنا ندرسْ بعْضَ هذه الصِّفاتِ ونستقصي العَلاقَةَ بينها وبيْنَ وجودِ الهيدروجينِ، وذلكَ منْ خِلالِ النشاطِ الآتي:

النَّشاطُ (4):

توصيلُ محاليلِ الحُموضِ للتَّيَّارِ الكهربائيِّ      تحتاجُ في هذا النَّشاط إلى: محلولِ حمضِ الهيدروكلوريك، كأسٍ زجاجيَّة سعة 200مل، قُطبَي غرافيت، بطَّاريَّةٍ 6فولت، مصباحٍ كهربائيٍّ معَ قاعدتِهِ، محلولِ حمضِ الكبريتيك. -    ضَعْ 70مل منْ محلولِ حمضِ الهيدروكلوريك داخلَ كأسٍٍ زجاجيَّة سَعتُها 200مل. اغمسْ قُطْبَيْنِ منَ الغرافيت في الكأسِ، وصلْهُما ببطَّاريَّة (6فولت) ومصباحٍ كهربائي صغيرٍ، لاحظْ ما يحدثُ للمصباحِ. هلْ سَرَى تيَّارٌ كهربائي في المحلول؟ لماذا؟    كررْ التَّجرِبَةَ مستعمِلاً محلولَ حِمْضِ الكبريتيك المخفَّف. هلْ وصلَ التَّيارُ الكهربائيُّ؟ كيفَ عرفْتَ؟       على ماذا يدلُّ توصيلُ محاليلِ الحُموضِ للتيَّارِ الكهربائيِّ؟ ماذا نسمّي الموادَّ الَّتي توصلُ محاليلُها التيَّارَ الكهربائيَّ؟

    تتأيَّنُ الحموضُ عندَ إذابتِها في الماءِ مُنتجِةً أيوناتِ هيدروجين H⁺ ، وأيوناتٍ سالبةً أًخرى تختَلفُ باختلافِ الحمْض، ويرجعُ توصيلُ محاليلَ الحُموضِ للتيَّارِ الكهربائيِّ الى وجودِ هذهِ الأيوناتِ فيها، فتأيُّنُ الحِمض هوَ المسؤول عنْ توصيلِ محلولِهِ للتيَّارِ الكهربائي.

 اذا رُمِزَ للحِمض بالرَّمزِ HX ، حيثُ تدلُّ H على الهيدروجينِ الَّذي يمثِّلُ الشقَّ الموجبَ لجزيءِ الحِمضِ وتدلُّ X على الشق السَّالبِ لجزيءِ الحِمضِ، فانّهُ يمكنُ تمثيلُ عمليَّةِ تَفكُّكِ الحِمْضِ بالمعادَلةِ التَّاليةِ:

HX_{(aq )} ®H⁺_(aq) + X^- _(aq)

	ســـــؤالٌ
مثِّلْ بمعادلاتٍ كيميائيَّةٍ عمليَّاتِ تفكُّكِ كلٍّ منَ الحُموضِ التَّاليةِ: H2SO4   ,   HNO3  ,    HCl

       ممَّا سَبَقَ يمكنُ تعريفُ الحمْضُ: بأنَّهُ مركَّبٌ يتكون من شقَّين؛ أحدُهما أَيونٌ موجبٌ هو H⁺ ، والثّاني أيونٌ سالبٌ يختلِفُ منْ حِمْضٍ إلى آخرَ ولكنْ، هلْ هناكَ موادَّ أخْرى لَها صفاتٌ حِمْضيَّةٌ ولا يدخلُ الهيدروجينُ في تركيبِها؟

       للإجابةِ عنْ هذا السؤَالِ، انظرِ المعادَلةَ التَّاليةَ:

CO_2(g) + H₂O ® H₂CO_3(aq) ® 2H⁺_(aq) + CO^2-_3(aq)

      لاحظْ أنَّهُ عندَ تفاعلِ CO₂  في الماءِ، يتكوَّنُ مركَّبُ H₂CO₃ الذي يمكنُ أنْ يتأَيَّنَ منتجاً أيوناتِ H⁺ وبما أنَّ هذهِ الأيوناتِ هيَ المسؤولةُ عنِ الصِّفاتِ الحمْضيَّةِ، فإنَّ المحلولَ الناتجَ يعدُّ محلولاً حِمْضيَّاً. وعندَ اضافةِ كاشِفِ عبَّادِ الشِّمسِ الأزرقِ اليه يتحوَّلُ لونَهُ الى الأحمرِ دلالةً على حموضَتهِ.

   منْ هُنا نَرى أَنَّ ما يحدِّدُ كَوْنَ مركَّب ما حمْضيَّاً أَم لا، ليسَ وجودَ الهيدروجينِ في تَركيبه، وانَّما قابليَّتُه لإنتاجِ أَيوناتِ H⁺ عندَ تفاعله في الماءِ. فإذا أنْتَجَ أيوناتِ H⁺ عندَ تفاعله في الماءِ عُدَّ حِمْضيَّاً بِغَض النَّظرِ عنْ تركيِبِه.

1.5. صفاتُ القواعدِ

    إذا كانتِ الحموضُ تتَّصفُ بالصِّفاتِ الَّتي عرفْتَها، فهلْ هناكَ صفاتٌ مقابَلةٌ لَها تتميَّزُ بها القواعدُ؟ ما هذه الصِّفاتُ؟ كيفَ تؤثِّرُ القواعدُ في الكواشفِ مثلاً؟ للإجابةِ عنْ هذا السؤَالِ، قَمْ بالنَّشاطِ التَّالي:

النَّشاطُ (5):

أثرُ القواعدِ في الكواشِفِ      تحتاجُ في هذا النّشاط إلى: محاليلَ منَ القواعِد التَّاليةِ: هيدروكسيدُ الصوديوم NaOH ، هيدروكسيدُ البوتاسيوم KOH، هيدروكسيدُ  الألومنيوم NH4OH ، ثلاثُ كؤوسٍ زجاجيَّةٌ سعةُ 200مل، شايٌ، محلولُ عبَّادِ الشمسِ، محلولُ فينولفثالين، محلولُ ميثيل برتقالي، وثلاثةُ أنابيبِ اختبارِ. -    أضفْ بضع قطرات منْ كلٍّ من محاليل القواعدِ الثّلاثة إلى إحدى الكؤوسِ الثَّلاثةِ الَّتي تحتَوي على الشَّايِ. لاحظِ اللَّونَ الناتِجَ في كلِّ حالةٍ. سجلْهُ، وقارِنْهُ بلونِ الشايِ المضافِ اليه حمضٌ. -    أضفْ بضعَ قطراتِ منْ كلٍّ من محاليل الكواشفِ التَّاليةِ: عبَّادُ الشمسِ الأحمرُ، الفينولفثالين، الميثيلُ البرتقاليُّ، إلى أَنابيبِ اختبارٍ تَحْتَوي على القواعِد السَّابقةِ. اعملْ قائمةً بالكواشفِ المستَعْملةِ واللَّونِ الناتجِ من إضافةِ كلٍّ منْها إلى أَحدِ محاليلِ القواعدِ المذكورةِ، كمَا يَلي: الجَدْولُ(4): أَثرُ القواعدِ في الكواشِفِ الميثيل البرتقالي الفينولفثالين عبَّادُ الشَّمسِ الشّايُ            الكاشفُ القاعدةُ NaOH KOH NH4OH

     عرفت أن ألانَ الكواشف في محاليلِ القواعدِ، تختلِفُ عَنْها في محاليلِ الحموض. هلْ تستطيعُ العثورَ على صفات أُخرى للواعدِ؟ هلْ توصِل التيَّارَ الكهربائيَّ كالحموضِ مثلاً؟ لإجابة هذا السؤالِ، قمْ بالنَّشاطِ التَّالي:

النَّشاطُ (6):

توصيلُ محاليلِ القواعدِ للتيَّارِ الكهربائيِّ     تحتاجُ في هذا النَّشاط إلى: كأسٍ زجاجيّةٍ سعة 200مل، قطبَي غرافيت، بطارية (6) فولت، مصباح كهربائي معَ قاعدته، محلول هيدروكسيد الصوديوم، محلولِ هيدروكسيد الأمونيوم، ومحلول هيدروكسيد البوتاسيوم. -    املأ كأساً زجاجيّةً حتى ثلَثيها بمحلولِ هيدروكسيد الصُّوديوم، اغمس قُطبينِ من الغرافيت في الكأس، وصلهُما ببطاريَّة (6فولت) ومصباحٍ كهربائيٍّ ، لاحظ ما يحدثُ للمصباحِ الكهربائيِّ. هلْ سرى التيَّار الكهربائيِّ في المحلولِ؟-    كرِّر التَّجربةِ مستعملاً محلولَ هيدروكسيد البوتاسيوم في الماء أولاً، ثمًّ محلولَ هيدروكسيد الأمويوم. هلْ سَرَى تيَّارٌ كهربائيٌّ في محلولَيْهما؟ هَلْ تصَاعدَ الغازُ نفسُهُ ضمْنَ القطبِ الموجَبِ؟ إنَّ الغازَ المتصاعدَ في الحَالات الثّلاثة هوَ غازُ الأكسجين، انظرْ إلى صيغة كلًّ منْ هيدروكسيد الصّوديوم NaOH ، وهيدروكسيد البوتاسيوم KOH ، وهيدروكسيد الأمونيومNH4OH  ما الجزْءُ المشتركُ في هذهِ الصيَّغِ؟ هلْ لاحظتْ وجودَ أيونِ OH- في كل منْها؟ ماذا تتوقَّعُ أنْ تكونَ  الأيوناتُ الناتجةُ من تفكُّكِ صيغ تلْكَ القواعدِ في الماء؟ انظرْ إلى المعادلةِ التالية التي تُمثِّلُ تفكُّك NaOH في الماء. سؤال: اكتبْ معادلةً مماثلةً تبيِّنُ تفكُّكَ كلٍّ منْ هيدروكسيدِ البوتاسيوم وهيدروكسيدِ الأمونيوم في الماءِ. ثمَّ اقترحْ تعريفاً للقاعدةِ.

    ناقشِ التَّعريفَ التَّالي: القاعدةُ مركَّبٌ يتكون من شقَّينْ: أحدُهُما أَيونُ OH^- ، والآخرُ أَيونٌ موجبٌ. ولكنْ، هلْ تحتوِي القواعدُ جميعُها على أيونات OH^- ؟

للإجابةِ عن هذا السؤالِ، انظرْ إلى المعادلاتِ التالية:

CaO_(s) + H₂O_(I)                ®  Ca²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq)                     

Na₂O_(s) + H₂O_(I)             ®  2Na⁺_(aq) 2OH^- _(aq)                 

NaHCO_3(s) + H₂O_(I)     ®  Na⁺ _(aq) + OH^-(aq) H₂CO_3(aq)

      ما الأيونُ المشترَكُ في نواتجِ التفاعلاتِ السَّابقةِ؟ لاحظْ أَنَّها جميعاً تنتِجُ أيوناتِ OH^- عندَ تفاعلها في الماءِ ممَّا يشيرُ الى أنَّ محاليلَها في الماء قاعديَّةٌ.

      منْ هُنَا نَرى أَنَّ الحُكْمَ على مركَّب ما بأنَّه قاعدةٌ أم لا، لا يتحدَّدُ بناءً على وجود OH^- في تركيبه، وانّما يتحدَّدُ بناءً على قابليَّتِهِ لإنتاجِ أيوناتِ OH^-  عندَ تفاعله في الماءِ. فالمركَّبُ الذي يُنتجُ هذهِ الأيوناتِ عندَ تفاعله في الماءِ يُعدُّ قاعدةً بغضِّ النظرِ عن تركيبه. وتجدرُ الإشارةُ الى أَنَّ بعضَ القواعدِ مثلَ NaOH ، وKOH تذوبُ في الماءِ بسهولةٍ، ويسمَّى هذا النوعُ منَ القواعدِ " الإقلاءَ" بينَما يصعُب ذوبانُ بعضِها الآخرِ مثلِ Fe₂O₃  ,  CuO .

      كما تتَّصفُ كثيرٌ منَ القواعد بطعمِها المرِّ، ومَلمَسِها النَّاعمِ كالصّابونِ. ولا يجوزُ لمسُ القواعدِ أو تذوُّقٌها. وبخاصة هيدروكسيدُ الصَّوديوم وهيدروكسيدُ البوتاسيوم، لأنَّ مثلَ هذهِ القواعدِ كاويةٌ للجِلْدِ.

1.6. قوةُ الحُموضِ والقواعدِ

      عرفْتَ أَنَّ الصِّفات الحمضيَّةَ مرتبطةٌ بتأْثيرِ أًَيونات H⁺ الموجودةَِ في المحلول، بينَما تَعتمِدُ الصفاتُ القاعديَّةٌ على تأثير أيوات OH^- الموجودة في المحلول. فهلْ هناكَ عَلاقةٌ تبيِّنُ قدرةَ الحمضِ على انتاجِ أَيوناتِ H⁺ وقوَّة ذلك الحمض؟ أو تبينُ قدرةَ القاعدة على إنتاج أيونات ^-OH وقوة تلكَ القاعدةَ؟

      يوصفُ الحمضُ أَو القاعدةُ بأَنَّهُ قويٌّ أو ضعيفٌ، اعتماداً على تأَيُّن جزيئات كلٍّ منهُما في الماءِ، فإذا كانَ الحمضُ قويّاً، فسرعانَ ما تتأيَّنُ معظمُ دقائقه عندَ تفاعلها في الماء. أما اذا كانَ ضعيفاً، فإنَّ قسمَاً بسيطاً منْ هذه الدقائق يتأيَّن عندَ ذوبانه، بينمَا يَبْقَى الجَزَءُ الأكْبر منْها دونَ تأيُّن. وينطبِقُ الشيءُ نفسُهُ على القواعِدِ، فالقواعدُ القويَّةُ تأَيُّنُها كثيرٌ، أمّا القواعدُ الضعيفةُ فتأيُّنُها قليلً. ويعبِّر عنْ قوَّةِ تأّيُّنِ الحُموضِ والقواعِدِ بِنِسبَةِ عدَدِ ما يتأين من كلٍّ منْها إلى العدد الكلي المضاف للمحلول، وتسمَّى هذهِ النِّسبةُ قوةَ تأيُّنِ الحِمضِ أَو القاعدةِ، وهي تَزداد بازديادِ قوَّةِ الحِمضِ أو القاعدةِ وتنقصُ بنُقْصانهَا.

       يُعبِّرُ عن قوَّة الحُموض والقَواعِدِ باستعمالِ مقياس مدَّرجٍ من صفرٍ الى 14، يسمَّى مقياسَ الرَّقْمِ اليدروجينيِّ، ويُرْمزُ لَهُ بالرَّمز pH ، وهوَ قائمٌ على اعتبارِ الماءِ المقطَّرِ سائلاً متعادلاً، لأَنَّ تركيزَ أيونات OH^- , H⁺ فيه متساوٍ، وقد اعتبُرَتْ قِيمَةُ pH  للماءِ = 7. تتراوحُ قيمُ pH للمحاليلِ الحمضِيَّةِ عادَةً بيْنَ صفر إلى أقلَّ مِنْ 7. وبالعكسِ، فإنَّ قيمَ pH للمحاليلِ القاعديَّةِ تتراوحُ بَيْنَ أكثرَ مِنْ (7) و (14).

      ولمعرفَة قيم pH للمحاليلِ، لا نلجَأُ عادةً إلى الكواشفِ السابقةِ مثلِ: عبَّادِ الشَّمسِ والميثيلِ البرتقاليِّ، لأَنَّ كلاً منْها يغيِّرُ لونَهُ عندَ رَقْم هيدروجينيٍّ معيَّن. فكاشفُ عبَّاد الشَّمسِ يغِّيرُ لونَهُ بَينَ الرقَّميَيْنِ الهيدروجينَين (5) و(8)، وكاشِفُ الفينولفثـالين يغيِّرُ لـونَهُ بـــينَ الرَّقـمَيْن الهـيـدروجيـنيين (8,3)  و (10). وللحصولِ على كاشف يغيِّرُ لونَهُ باستمرار منْ رقْم هيدروجيني إلى آخرَ نستَعملُ كاشفاً آخرَ يسمَّى الكاشِفَ العالميَّ، وهوَ مزيجٌ منْ عددٍ منَ الكواشِفِ الَّتي تتغيَّرُ ألوانُها بحيثُ تعطِينا أَلواناً مختَلِفةً باختِلاف قيمِ pH .

      وهناكَ أجهزةٌ خاصَّةٌ لقياسِ الرَّقْمِ الهيدروجينيِّ، وتُعطينا قياساتٍ أكثرَ دقّةً تسمَّى مقاييسَ الرَّقْمِ الهيدروجينيِّ ( pH-meters) .

   وللحُكْمِ على قوَّةِ حِمضٍ أو قاعدةٍ باستخدامِ الكاشفِ العالميِّ، قُمْ بالنَّشاطِ التَّالي:

النَّشاطُ (7):

قوَّةُ الحُموضِ والقواعدِ    تحتاجُ في هذا النَّشاط إلى:   كاشفٍ عالميٍّ ورقيٍّ أو محلول، ماءٍ مقطَّرٍ، محلوليْ CH3COOH,HCl ومحلوليْ NH4OH ,NaOH -    استعملِ الكاشفَ العالميَّ الورقيَّ لتحديدِ الرَّقمِ الهيدروجيني للماءِ المقطَّرِ. ما الَّلونُ الَّذي حصَلتَ عليه؟ ما قيمةُ pH  للماءِ المقطَّرِ؟ -    حضِّرْ محلوليْنِ متساويَي التَّركيزِ من الحمضيْنِ CH3COOH , HCl . اغمسْ ورقةً منَ الكاشِفِ العالميِّ في كلٍّ منهُما. ما اللَّونُ الَّذي حصلْتَ عليهِ في كلِّ حالةٍ؟ ما قيمةُ pHللمحلولَيْنِ؟ أيُّ الحِمضّيْنِ أقوى من الآخرِ؟ -    حضِّر محلولَيْنِ متساويَي التركيزِ من القاعِدتَينِ: NH4OH,NaOH . اغمسْ ورقةَ الكاشِف العالميِّ في كلٍّ منْهُما. ما اللَّونُ الَّذي حصَلْتَ علَيْهِ في كلِّ حالةٍ؟ ما قيمةُ pH للمَحلولَيْنِ؟ أيُّ القاعِدتَيْنِ أقوى من الأخْرى؟

      عَرَفْتَ ممَّا سَبقَ أنَّ الحموضَ والقواعدَ تتفاوتُ في قوتِّهِا، ويمكِنُ ترتيبُ الحُموضِ حَسَبَ درجةِ قوَّتِها ابتداءً بالحِمْضِ القويِّ وانتهاءً بالضَّعيفِ كمَا يَلي:

    وممَّا يجدرُ ذكرُهُ، أنَّ كثيراً منَ الموادِّ الَّتي نستعملُها في حياتنَا العاديَّةِ ذاتُ صفات حمْضيَّة أو قاعديَّة. وهي تتفاوتُ في قوتِّها، فعصيرُ اللَّيمونِ أكثرُ قوَّةً منْ عصيرِ البَندورةِ. ولِمعرفَةِ قوَّةِ بعضِ هذهِ الحموضِ والقواعدِ، قمْ بالنَّشاطِ التَّالي:

النَّشاطُ (8):

قوَّةُ بَعضِ الحموضِ والقَواعدِ الطَّبيعيَّةِ     ابحَثْ عنْ قيَمِ pH لكلٍّ منْ: عصيرِ اللَّيمون الطَّبيعيِّ، ومنظِّفِ الأفْران، والحليبِ، والدَّمِ، وعصارةِ المعدةِ، ومشروبٍ غازيٍّ. رتِّبْ كلاً منَ الحُموضِ والقَواعدِ التي تجدُ قيِمَ pH لَها حَسَبَ قَوَّتِها.

الخُلاصةُُ

      ناقَشْنا في هذا الفَصلِ مفهومَ الحِمْضِ والقاعدةِ، وصفاتِ كلٍّ منْهُما، ويمكنُ اجمالُ أهمِّ ما تمَّ التوصُّلُ اليهِ في النقاط التَّاليةِ:

1 - الحمْضُ: مادَّةٌ تُنتِجُ أيونات H⁺ عندَ تفاعلها مع الماءِ.

2 - القاعدةُ: مادَّةٌ تُنتجُ أَيونات OH^- عندَ تفاعلها مع الماء.

3 - القَليُ: قاعدَةٌ تذوبُ في الماءِ.

4 - الكاشِفُ: مادَّةٌ يتغيَّرُ لونُها بَحَسَب حُموضَة أو قاعديَّةِ الوَسَط الَّذي توجَدُ فيه.

5 - الرَّقْمُ الهيدروجيني ( pH ): مِقْياسٌ يعبِّرُ عنْ درَجَةِ تَركيزِ أَيوناتِ H⁺ في المحلول.

6 - قوَّةُ التأَيُّنِ: نسْبَةُ عددَ ما يتأين من المادَّةِ المُذابة إلى العدد الكلي المضاف إلى المحلولِ.

7 - قوَّةُ الحِمْضِ أَو القاعدةِ: مقياسٌ يٌعبِّرُ عنْ درجَةِ تأَيُّنِ كلٍّ مِنْهُما في الماءِ.

8 - تَتَّصفُ الحموضُ بما يلي:

- طَعْمُها حمْضيٌّ.

- لَها التأثيرُ نفسُهُ على الكواشِف.

- تتأيَّنُ محاليلُها في الماء وتنتجُ أيونَاتِ H⁺_(aq)­.

- توصلُ محاليلُها التيَّارَ الكهربائيَّ.

- الحموضُ القويَّةُ كاويةٌ للجِلْدِ وحارقَةٌ للقماشِ.

9- تَتَّصفُ القواعدُ بما يَلي:

- بعضُها طعْمُهُ مرٌّ. ومَلْمَسُهُ ناعمٌ كالصّابونِ.

- لها التأثيرُ نفسُه على الكواشف، ولكنْ بطريقَة مخالفَة لتأْثير الحُموضِ.

- القواعدُ الَّتي تتفكك في الماءِ توصلُ محاليلُها التيّارَ الكهربائيَّ.

- القواعدُ القويَّةُ كاويةٌ للجِلْدِ.

	أسئلةُ الفصْلِ
1-    عرِّفْ كلاً منْ: الحِمضِ، القاعدةِ، القَليِ، الكاشِفِ، قوَّةِ الحمضِ، درجةِ الحُموضةِ. 2-    صفْ اختبارَيْن يمكنُ أَنْ تجريَهُما لمعرفةِ ما إذا كانَتْ مادَّةٌ ما حِمْضاً أَم لا. 3-  قِيستْ درجةُ حموضَةِ عددٍ منَ المحاليلِ المائيَّةِ، فَوُجِدَ أنَّ الرَّقْمَ الهيدروجينيَّ لها كما يلي: د1, 4, 7, 8, 12. أجبْ عَنِ الأسئلةِ التَّاليةِ: أ - أحد هذهِ المحاليلِ متعادلٌ، ما رقمه الهيدروجيني؟ ب - هناكَ محلولانِِ حِمْضيَّانِ. ما الرقم الهيدروجيني لكل منْهُما؟ ج - اذا كانَ أحدُ هذه المحاليلِ هوَ الخلَّ ( محلولُ حمض الإيثانويك CH3COOH). أيُّ قِيَمِpH يُحْتمَلُ أَنْ تناسِبَ هذا المحلولَ؟