جدول الأحماض القوية والاحماض الضعيفة
ببساطة، الأحماض القوية هي التي تذوب في الماء وتساعد على نقل بروتون إلى جزيء الماء لتكوين أيون الهيدروكسونيوم والأيون السالب، وهذا يعتمد على نوع الحمض المستخدم. بالإضافة إلى ذلك، كل هذه التفاعلات يمكن أن تكون عكسية
في بعض الحالات، يمكن أن يكون الحمض فعالًا جدًا في التخلص من أيونات الهيدروجين حيث يتأين الحمض إلى نسبة تقارب 100٪ في اتجاه واحد فقط، على سبيل المثال عندما يتم حل كلوريد الهيدروجين في الماء
نادرا ما يحدث تفاعل الهيدروكلوريك بشكل طبيعي أو يتفاعل بنسبة ضئيلة جدا، وفي أي وقت تكون تفاعلات كلوريد الهيدروجين تقريبا 100٪ لإنتاج أيونات الهيدروكسونيوم وأيونات الكلوريد. يعتبر كلوريد الهيدروجين حمضا قويا، والحمض القوي هو الذي يتأين فعليا بنسبة 100٪ في المحلول. وتشمل الأحماض القوية الأخرى الشائعة حمض الكبريتيك وحمض النيتريوم
وبالنسبة للأحماض القوية ودرجة الحموضة الرقم الهيدروجيني مقياس لتركيز أيونات الهيدروجين في محلول والأحماض القوية مثل حمض الهيدروكلوريك في نوع التركيزات التي تستخدمها عادةً في المختبر لها درجة حموضة تتراوح من 0 إلى 1 فكلما انخفض الرقم الهيدروجيني زاد تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول
في حالة حساب الرقم الهيدروجيني لحمض الهيدروكلوريك بتركيز 0.1 مول/دم3، يجب حساب تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول، ثم استخدام الآلة الحاسبة لتحويله إلى الرقم الهيدروجيني. ومع الأحماض القوية، يكون ذلك سهلا
حمض الهيدروكلوريك هو حمض قوي مؤين بنسبة تقريبية تصل إلى 100٪. ويتفاعل كل مول من حمض الهيدروكلوريك مع الماء لينتج مول واحد من أيونات الهيدروجين ومول واحد من أيونات الكلوريد. وبالتالي، فإن تركيز أيونات الهيدروجين يكون مساويا لتركيز حمض الهيدروكلوريك، إذا كان تركيز الحمض 0.1 مول/دم3، فإن تركيز أيونات الهيدروجين سيكون 0.1 مول/دم3 أيضا
الحمض الضعيف هو الذي لا يتأين تماما عندما يذوب في الماء. حمض الإيثانويك هو حمض ضعيف نموذجي يتفاعل مع الماء لإنتاج أيونات الهيدروكسونيوم وأيونات الإيثانوات، ولكن التفاعل العكسي يكون أكثر نجاحا من التفاعل الأمامي. تتفاعل الأيونات بسهولة كبيرة لإصلاح الحمض والماء، ويتحول حوالي 1٪ فقط من جزيئات حمض الإيثانويك إلى أيونات، والباقي يبقى كجزيئات حمض إيثانويك بسيطة.
فلوريد الهيدروجين هو حمض غير عضوي ضعيف يمكن أن يستخدم لإنتاج حمض الهيدروفلوريك عند ذوبانه في الماء. تختلف قوة معظم الأحماض العضوية بحسب توازن تفاعلها مع الماء، فكلما ازداد تحرك التفاعل نحو اليمين، كان الحمض أضعف. يترتب ترتيب الأحماض حسب قوتها على النحو التالي:
الأحماض القوية
- حمض الهيدروكلوريك أو حمض الهيدروكلوريك HCL.
- حمض النيتريك HNO3.
- حمض الكبريتيك (HSO4) هو حمض ضعيف.
- حمض الهيدروبروميك HBr.
- حامض هيدرويدي HI.
- حمض البيركلوريك HClO4.
- حمض الكلوريك HClO3.
ومن أمثلة تفاعلات التأين ما يلي:
- HCl → H + + Cl.
- HNO3 → H + + NO3.
- H2 SO4 → 2H + + SO4.
الأحماض الضعيفة
- حمض الأكساليك HO2 C2 O2H.
- حمض كبريت H2 SO3.
- أيون كبريتات الهيدروجين HSO4.
- حمض الفوسفوريك H3 PO4.
- حمض النيتروز HNO2.
- حمض الهيدروفلوريك HF.
- حمض ميثانويك HCO2 H.
- C6 H5 COOH – benzoic acid.
- حمض الأسيتيك CH3 COOH.
- حمض الفورميك HCOOH.
الفرق بين الأحماض القوية والاحماض الضعيفة
الأحماض هي مواد كيميائية تعطي أيونات أو بروتونات هيدروجين عندما تمزج في المحلول، ويعني الحمض أي مادة تحتوي على الهيدروجين القادرة على إعطاء البروتون (أيون الهيدروجين) إلى مادة أخرى، أما القاعدة فتنقسم إلى جزيئات وأيونات قادرة على استقبال أيون الهيدروجين من الحمض
يُعرف عادة المواد الحمضية بطعمها الحامض، وتصنف الأحماض إلى حمض قوي وحمض ضعيف بناءً على درجة تفككها، والمعروفة أيضًا باسم α، كما تشير درجة التفكك إلى كمية الذائبة المفككة في الأيونات.
الأحماض القوية
- يتم تأيين الحمض القوي تمامًا في المحلول المائي.
- عند إذابة البروتون (H+) في الماء، يفقد دائمًا البروتون.
- تتميز الأحماض القوية بموصلية عالية بسبب وجود ذرات غير متزاوجة، وكلما زاد عدد الذرات غير المتزاوجة زادت موصليتها وبالتالي يمكن لمزيد من التيار أن يمر في الحمض القوي بالمقارنة مع الحمض الضعيف.
- تكون سرعة التفاعل أعلى للأحماض القوية، لأن سرعة التفاعل تعتمد على درجة التفكك α وتكون درجة تفكك الأحماض القويةأعلى.
- يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 3 في حالة الأحماض القوية ويتراوح بين 0-3.
- تحتوي الأحماض القوية على روابط أيونية، ولذلك فهي متعددة البروتينات في الطبيعة.
- من أمثلة الأحماض القوية: حمض الهيدروكلوريك HCl، حمض النيتريك HNO3، حمض الكبريتيك H2SO4.
الأحماض الضعيفة
- الحمض الضعيف هو حمض يتأين جزئياً في المحلول.
- يعطي فقط عددا قليلا من أيونات الهيدروجين (H+) عندما يذوب في الماء.
- يتميز الحمض الضعيف بموصلية أقل بسبب وجود عدد أقل من الذرات غير المتزاوجة، وبالتالي، كلما احتوى على عدد أقل من الذرات غير المتزاوجة، وتكون الموصلية أقل، سيمر تيار أقل من الحمض الضعيف.
- يكون معدل التفاعل أبطأ للأحماض الضعيفة، لأن معدل التفاعل يعتمد على درجة تفكك α وللأحماض الضعيفة درجة تفكك أقل.
- تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أكبر من 3 في حالة الأحماض الضعيفة وتتراوح بين 3-7.
- تتميز الأحماض الضعيفة بروابط تساهمية، وبالتالي فهي أحادية القطبية من الطبيعة.
- تشمل الأحماض العضوية مثل حمض الكبريت (H2S03) وحمض الخليك (CH3COOH) وحمض الفوسفور (H3PO4) بعض الأمثلة على الأحماض الضعيفة.
يمكن ملاحظة أهمية درجة الأس الهيدروجيني المستخدمة لقياس تركيز أيونات الهيدروجين في الحل، وذلك لتحديد درجة الحموضة أو القاعدية.
خصائص الأحماض
المذاق
تمت مشتقة كلمة “حامض” من اللفظ اللاتيني الذي يعني “تعكر”، وتساعد هذه الخاصية المميزة على التفريق بين الأحماض وغيرها من المركبات مثل الملح والقواعد، وتعتبر بعض الأحماض خطرة جدا إذا تم تناولها، لذلك يجب تجنبها، وتشمل بعض الأحماض الشائعة التي يمكن العثور عليها في محلات البقالة عصير الليمون والخل.
مقياس درجة الحموضة
إحدى أهم خصائص الأحماض هي مقياس درجة الحموضة، أو ما يعرف بالأس الهيدروجي، ومن الممكن استخدام ذلك المقياس للتمييز بين الأحماض والقواعد (ويتراوح هذا المقياس بين صفر و14)، ولعل أشهر تجربة يمكن استخدامها لقياس درجة الحموضة هي وضع أوراق عباد الشمس في محلول مائي؛ فإذا تحول لونها إلى الأحمر، فهذا يشير إلى وجود أحماض، بينما لا يحدث تغيير في لون الورق عند وجود قواعد.
التفاعلية
عند تفاعل الحمض مع القاعدة، يتحول إلى مادة محايدة، وفي بعض الأحيان، يمكن أن يتكون هذا التفاعل من الماء والملح، وكثيرًا ما يحدث هذا عندما يتفاعل الأحماض القوية مع القواعد القوية.
تتفاعل الأحماض مع المعادن لتشكيل أملاح معدنية وهيدروجين، وفي هذا التفاعل الكيميائي يتسبب الحمض في تآكل المعدن، ولكن ليس جميع المعادن تتفاعل مع الأحماض مثل البلاتين والذهب، ومع ذلك، فإن المعادن مثل الألومنيوم والزنك ستتآكل عند تعرضها لمادة حمضية.
التوصيل
يتم استخدام الأحماض في البطاريات لتوليد الكهرباء لأنها توصل الكهرباء، والحمض القوي هو الذي يوصل الكهرباء بقوة، بينما الحمض الضعيف هو الذي يوصل الكهرباء بشكل ضعيف.