مخطط الحمض والقاعدة: دليل سريع للقوة والتفاعلية
الوصف
نقدم لك دليل سريع عن مخطط الأحماض والقواعد. يشرح الدليل دور الأحماض والقواعد والأملاح في العلوم اليومية والممارسات الصناعية.
الأحماض والقواعد والأملاح
الأحماض لها طعم حامض. يمكن أن تحرق أو تهيج الجلد. على سبيل المثال، يعتبر الخل وعصير الليمون من الأحماض الشائعة. أما القواعد فلها طعم مر. ولها ملمس زلق. الصابون قاعدة شائعة يستخدمها الكثير من الناس. وتترك الأملاح عندما تتفاعل الأحماض والقواعد. ملح الطعام هو أحد الأملاح الشائعة. بلغة بسيطة، يوضح الرسم البياني مدى قوة الأحماض والقواعد المختلفة. ويوضح أيضاً كيفية تفاعلها مع بعضها البعض. يستخدم الدليل أمثلة شائعة للمساعدة في توضيح هذه النقاط.
جدول ملخص: قوة الأحماض والقواعد
الأحماض/القواعد |
الصيغة |
تقريبًا pKa |
الملاحظات |
الأحماض القوية |
|||
حمض الهيدروكلوريك |
حمض الهيدروكلوريك |
-7 |
حمض معدني قوي |
حمض الكبريتيك (1 H) |
حمض H₂SO₄SO₄ |
-9 |
ثنائي الذوبان، التفكك الأول فقط قوي |
حمض النيتريك |
HNO₃ |
-1.4 |
حمض مؤكسد قوي |
حمض الهيدروبروميك |
حمض الهيدروبروميك |
-9 |
حمض قوي |
حمض الهيدرو يوديك |
حمض الهيدروبروميك |
-10 |
حمض قوي |
حمض البيركلوريك |
حمض HClO₄ |
-10 |
أحد أقوى الأحماض |
الأحماض الضعيفة |
|||
حمض الخليك |
CH₃COOH |
4.76 |
يوجد في الخل |
حمض الكربونيك |
ه₂CO₃CO₃ |
6.35 (1) |
يتشكل في توازن ثاني أكسيد الكربون₂-الماء |
حمض الهيدروفلوريك |
حمض الهيدروفلوريك |
3.17 |
ضعيف، لكنه شديد التآكل |
حمض الفوسفوريك |
H₃PO₄PO₄ |
2.15 (1) |
حمض ثلاثي البروتينات |
حمض الفورميك |
HCOOOH |
3.75 |
يوجد في سم الحشرات |
حمض الستريك |
C₆H₈O₇ |
~3.1 |
حمض عضوي، ثلاثي البروتينات |
قواعد قوية |
|||
هيدروكسيد الصوديوم |
هيدروكسيد الصوديوم |
~0 |
قاعدة قوية شائعة |
هيدروكسيد البوتاسيوم |
هيدروكسيد البوتاسيوم |
~0 |
مشابه ل NaOH |
هيدروكسيد الكالسيوم |
Ca(OH)₂ |
~1.4 |
قليل الذوبان |
هيدروكسيد الباريوم |
با(OH)₂ |
~0.15 |
قوي، شديد الذوبان |
قواعد ضعيفة |
|||
الأمونيا |
NH₃ |
4.75 |
قاعدة ضعيفة شائعة |
ميثيل أمين |
CH₃NH₂H₂ |
3.36 |
قاعدة عضوية بسيطة |
بيريدين |
سي₅H₅ن |
8.75 |
قاعدة حلقية غير متجانسة عطرية |
أنيلين |
C₆H₅NH₂ |
9.4 |
أمين عطري، قاعدة ضعيفة للغاية |
أيون بيكربونات |
HCO₃- |
~7.6 |
مذبذب، جزء من النظام العازل |
قراءة المزيد مقياس درجة الحموضة الأحماض والقواعد والمواد الشائعة
يوضِّح الجدول أدناه ملخصًا للأحماض والقواعد الشائعة مع قوتها. يتراوح مقياس القوة عادةً من ضعيف جداً إلى قوي جداً. فيما يلي لمحة عن المحتوى:
- الأحماض القوية: تشمل الأمثلة حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك. تتأين هذه الأحماض بالكامل في الماء. ويمكن أن تؤدي إلى تغيرات كبيرة في الأس الهيدروجيني.
- الأحماض الضعيفة: تشمل الأمثلة حمض الخليك وحمض الستريك. لا تتفكك بالكامل في الماء. تُظهر تفاعلية خفيفة مقارنةً بالأحماض القوية.
- القواعد القوية: تشمل الأمثلة الشائعة هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم. وهي تتفكك بالكامل في الماء وتنتج محاليل ذات أس هيدروجيني مرتفع.
- القواعد الضعيفة: مثال على ذلك هيدروكسيد الأمونيوم. فهي تتفكك جزئيًا فقط. لها تفاعلية أقل مقارنة بالقواعد القوية.
يساعد هذا الجدول الملخص في وضع التفاعلية والقوة النسبية. يعتمد كل مدخل على النسبة المئوية للتأين في المحلول المائي ومستويات الأس الهيدروجيني المرتبطة به.
فهم العلاقات بين الأحماض والقواعد
تعمل الأحماض والقواعد في أزواج. عندما يختلطان، يعادل كل منهما الآخر. وينتج عن هذه العملية عادةً إنتاج ماء وملح. وهذا أمر بالغ الأهمية في العديد من العمليات الطبيعية والتطبيقات الصناعية. على سبيل المثال، تستخدم معدة الإنسان حمض الهيدروكلوريك لتكسير الطعام. وفي مثال آخر، تستخدم القواعد لتنظيف ومعادلة الانسكابات. يوضح الرسم البياني التوازن بين الأحماض والقواعد. ويعطي فكرة جيدة عن قوة التفاعل بين الاثنين. تساعد مثل هذه المخططات البسيطة العديد من الطلاب والمهنيين على ربط تغيرات الأس الهيدروجيني بالتفاعلات الكيميائية.
كيف تعمل أزواج الأحماض والقواعد على استقرار الأس الهيدروجيني
أزواج الأحماض والقواعد مهمة في تثبيت الأس الهيدروجيني. ويعد المخزن المؤقت نظامًا شائعًا يستخدم هذه الأزواج. يمكن للمخزن المؤقت كبح التغيرات السريعة في الأس الهيدروجيني. في أجسامنا، تُستخدم المخازن المؤقتة لتثبيت الأس الهيدروجيني للدم. فهي تحافظ على النظام في نطاق آمن. يوضح الرسم البياني كيفية عمل أزواج الأحماض والقواعد معًا. في العديد من العمليات الكيميائية، يساعد المخزن المؤقت في التعامل مع الزيادات أو الانخفاضات الصغيرة في الأس الهيدروجيني. وهذه الخاصية مهمة في العمليات الصناعية التي تتطلب التحكم في الأس الهيدروجيني. ويؤدي استقرار الأس الهيدروجيني إلى تفاعلات كيميائية أكثر كفاءة. يسهل فهم البيانات الواردة في الجدول بأمثلة واقعية. وتظهر تفاعلات الحمض والقاعدة بوضوح وإيجاز.
الخاتمة
يعد مخطط الأحماض والقواعد أداة مفيدة لأي شخص يعمل مع المواد الكيميائية. فهو يوضح الاختلافات في القوة والتفاعلية بطريقة واضحة. من خلال فهم المخطط، يمكن للأشخاص اتخاذ قرارات آمنة عند التعامل مع الأحماض والقواعد. لمزيد من المعلومات والدعم الفني، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).
الأسئلة الشائعة
س: ماذا يفعل الحمض القوي في الماء؟
س: يتأين بشكل كامل تقريبًا، وينتج تركيزًا عاليًا من أيونات الهيدروجين.
و: ما هو المحلول العازل؟
س: هو خليط يقاوم التغيُّرات في الأس الهيدروجيني باستخدام أزواج الحمض والقاعدة.
و: ما أهمية استقرار الأس الهيدروجيني؟
س: يضمن حدوث تفاعلات كيميائية آمنة ووظيفة سليمة للأنظمة البيولوجية.