الكيمياء الكهربائية هي أحد أفرع علم الكيمياء التي تدرس وتبحث في العلاقة بين الكهرباء والتفاعلات الكيميائية ( التي تسمى تفاعلات الأكسدة والإختزال الكيميائية ( . و من خلال الكيمياء الكهربية نتعرف على الاحماض و القواعد . من خلال هذا العرض سأتطرق لتريف الاحماض و القواعد و خصائص كلا منها .. و امثلة عليها .

العرض :
تم تعريف الاحماض و القواعد عدة تعريفات تنسب كلا منها الى قائلها . تعريف العالم الكيميائي arrhenius :
– الحمض : هي مادة تنتج في الماء أيونات الهيدرونيوم h+ .
– القاعدة : هي مادة تنتج في الماء أيونات الهيدروكسيد oh-

مثال على ذلك ، فإنه وحسب التحليل التالي لهيدروكسيد الصوديوم

فيمكننا اعتبار هيدروكسيد الصوديوم قاعدة وليست حمضاً ، حيث أنها أنتجت في المـاء أيونات الهيدروكسيد

تعريف :bronsted-lowry

– الحمض : هو مادة التي تعطي أيونات الهيدرونيوم لمادة أخرى.
– القاعدة : هي مادة تحصل على أيونات الهيدرونيوم من مادة أخرى .
خواص الأحماض :
1- تحتوي على الهيدروجين , ومذاقها حمضي .
2- تذوب في الماء وتتفكك إلى البرتونا ت.
3- يحول لون تباع الشمس الأزرق إلى الأحمر .
4- اذا أضيف إلى الخارصين يتصاعد غاز الهيدروجين .

خواص القواعد :
1- تذوب في الماء وتتفكك إلى أيونات وتعطى أيونات الهيدروكسيد
( -oh )
2- يحول لون ورق تباع الشمس الأحمر إلى الون الأزرق .

3- ملمسه صابوني ومذاقه مر .

أولاً: الأحماض المعدنية:
1- حمض الكبريتيك: الحمض النقي سائل زيتي القوام عديم اللون أما الحمض التجاري فأسمر اللون وكلاهما يمتص الماء بشراهة وتنطلق من اتحادهما حرارة شديدة ويستعمل هذا الحمض في الصناعة كثيراً كما في صناعة البطاريات.

2- حمض الهيدروكلوريك: الحمض النقي سائل عديم اللون سريع التطاير ولذلك تكثر معه الأعراض التنفسية الرئوية وعسر التنفس والإختناق وهو أقل سمية من حمض الكبريتيك.

3- حمض النيتريك: الحمض النقي أصفر أو عديم اللون سريع التطاير وتتصاعد منه أبخرة أكاسيد النيتروجين ذات الرائحة النفاذة الكاوية ولذلك تكون الأعراض التنفسية شديدة الظهور. ويستعمل حمض النيتريك في الصناعة وخاصة صناعة المفرقعات والأصباغ .

ثانياً القلويات:
مثل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم وكربوتات البوتاسيوم وهى مواد صلبة متميهة تستعمل في الصناعة وخاصة صناعة الصابون والمنظفات وقد يحدث التسمم من إحداها عرضياً .

هيدروكسيد الأمونيوم (النشادر): تستعمل النشادر في الصناعة مثل صناعة الجليد وفي المنازل في التنظيف والتبييض وهي سائل عديم اللون وذو رائحة نفاذة خانقة وقد يؤدي انفجار أنابيب النشادر في المصانع أو انكسار زجاجتها في المختبرات إلي إطلاق كمية كبيرة من الغازات مؤدياً إلي تسمم الأشخاص الموجودين في المكان.

ثالثا الأحماض العضوية:
حمض الكربوليك(الفينيك): الحمض النقي مادة صلبة ذات بلورات بيضاء متميهه سهلة التطاير ذات رائحة نفاذة معروفة قليل الذوبان في الماء وسريع الذوبان في الكحول والجلسرين أما الحمض الخام الذي يستعمل في المنازل كمطهر لدورات المياه فهو سائل أسود اللون غليظ القوام زلق الملمس نفاذ الرائحة

حامض الأكساليك والأكسالات: يوجد الحمض وأملاحه علي هيئة بلورات بيضاء اللون تسبه سكر النبات وهي سهلة الذوبان في الماء وتستعمل في إزالة البقع وخاصة بقع الحبر كما تستعمل في صناعة الجلود والطباعة والتسمم بهذه الأملاح غالباً عرضي من جراء تناولها علي أنها مادة أخري مثل الملح الإنجليزي . والأثر الأكال للحمض غير شديد ولكن للحمض أثراً أهم إذ أنه بعد الامتصاص يرسب الكالسيوم من الدم مما يؤدي إلي شلل المراكز المخية وإلي اضطراب عضلة القلب وتوقفها بالإضافة إلي انسداد القنوات الكلوية من تراكم بلورات أكسالات الكالسيوم فيها.

حمض الأسيتيك (الخليك): حمض الأسيتيك النقي سائل عديم اللون ذو رائحة نفاذة مميزة يستعمل في صناعة الأصباغ وقد يستعمل في الطب والخل الذي يستعمل في المنازل هو محلول مخفف من الحمض التجاري.

حمض البوريك: وهو يستخدم كمطهر للبكتريا وفي النظافة العامة ويتم التسمم به عرضياً غالباً نظراً لتناوله بالخطأ وذلك عند استخدام الأنواع المركزة منه بدلاً من الأنواع المخففة التي تستخدم عادة كغسول للعين خاصة في الأطفال .

الخاتمة :
بعد ان تعرفنا على الأحماض و القواعد يمكننا تلخيص الموضوع في أسطر قليلة :
تعريف الأحماض ( حسب خواصها ) :
هي مواد تعطى عند تأينها في الماء بروتونات مائية ( +h) .
*أمثلة على الأحماض :
حمض الكلور hcl حمض الخل ch 3cooh

تعريف القواعد ( حسب خواصها ) :
هي مواد تعطى عند تفككها في الماء أيونات الهيدروكسيد (- oh)
أمثلة على القواعد :
هيدروكسيد الصوديوم na oh هيدروكسيد البوتاسيوم koh

روابط اخرى 

ثبت عملياً أن الماء النقي يوصل التيار الكهربائي بدرجة ضعيفة، وهذا يدل على وجود أيونات موجبة وأخرى سالبة مسؤولة عن ذلك. إن مصدر هذه الأيونات هو التأين الذاتي للماء حيث يمكن لجزيء ماء أن يمنح بروتوناً لجزيء ماء آخر.

وبما أن التوصيل الكهربائي للماء النقي ضعيف، لذا فإن تركيز أيوني ⁺H₃O ،ه^–OH قليل جداً مقارنة بتركيز الماء، وعليه فإن تركيز الماء لا يحصل عليه تغيير يذكر بفعل التأين الذاتي للماء ، ولذلك فإن :
[H₂O]²  =  مقدار ثابت
ويصبح تعبير ثابت الاتزان على النحو :
    K  ×   [H₂O]²  =   [H₃O⁺] [OH^–]

وإذا عبرنا عن المقدار (K   ×   [H₂O]² ) بالمقدار الثابت Kw  فإن :

Kw  =  [OH^–] [H₃O⁺]

 Kw :  ثابت تأين الماء = 1 × 10^-14  عند درجة 25ْ س.

روابط اخرى

الأحماض والقواعد

الأحماض هي المواد التي تتفكك في المحلول المائي لتعطي بروتونات.
القواعد هي المواد التي تتفكك في المحاليل المائية لتعطي أيونات الهيدروكسيد، أو التي تتفاعل مع البروتونات المائية.
المواد المترددة: هي المواد التي تحمل خواص الحمض والقاعدة معاً.
الملح هو المادة الناتجة من تفاعل حمض مع قاعدة.

 

نظريات الأحماض والقواعد:
لافوازيه (1777 م): اقترح أن الأحماض تحتوي أكسجين.
ديفي (1816 م): اكتشف أن حمض الهيدروكلوريك (HCl) لا يحتوي على الأكسجين، فهذا يعني قصور نظرية لافوازيه. واقترح ديفي أن الأحماض تحتوي على هيدروجين.
ليبج (1838م): عرف الحمض بأنه المركب الكيميائي الذي يحتوي على الهيدروجين الذي يمكن أن يحل محله عنصر فلزي.
وهناك ثلاث نظريات حديثة لتعريف الحمض والقاعدة، هي نظرية أرينيوس ونظرية برونشتد-لوري ونظرية لويس.

 
ويمكن المقارنة بين النظريات الثلاث لتعريف الأحماض والقواعد في الجدول التالي:
النظرية و تعريف الحمض ومع تعريف القاعدة
أرهينوس مادة تذوب في الماء وتعطي أيون الهيدروجين (بروتون)مادة تذوب في الماء وتتفكك معطية أيون هيدروكسيد
برونشتد-لوريمادة تمنح بروتون أو أكثرمادة تستقبل بروتون أو أكثر
لويس مادة تستقبل زوج أو أكثر من الإلكترونات مادة تمنح زوج أو أكثر من الإلكترونات
وتنقسم الأحماض حسب طبيعتها إلى قسمين:
أ ـ الأحماض العضوية: يتكون جزيء هذه الأحماض من عناصر الهيدروجين والكربون والأكسجين، ويمكن تقسيم هذه الأحماض حسب عدد مجموعات الكربوكسيل في الصيغة الكيميائية إلى الأقسام التالية: أحادية الكربوكسيل وثنائية الكربوكسيل وثلاثية الكربوكسيل وعديدة الكربوكسيل.
ب ـ الأحماض المعدنية (غير العضوية).تقسم هذه الأحماض بدورها حسب عدد أيونات الهيدروجين التي تعطيها الصيغة الكيميائية للحمض في أي مذيب مناسب كالماء إلى: أحادية البروتون وثنائية البروتون وعديدة البروتون.
– تحضير الأحماض:

في الصناعة:
أ ـ تحضر الأحماض ثنائية العنصر غالباً بالاتحاد المباشر بين الهيدروجين والعنصر اللافلزي ثم إذابة المركب الناتج (غاز) في الماء.
ب ـ تحضر الأحماض ثلاثية العنصر (الأكسجينية) بالاتحاد المباشر بين الأكسجين والعنصر اللافلزي للحصول على أنهيدريد الحمض ثم إذابته في الماء.
في المختبر:
يمكن تحضير الحمض الأقل ثباتاً بتفاعل ملحه مع حمض أكثر ثباتاً.
طرق أخرى:
أ _ التحليل المائي لهاليدات اللافلزات وبعض الفلزات.
ب _ أكسدة العناصر اللافلزية في محلول مائي خال من القلويات.
– تحضير الأملاح:
توجد عدة طرق لتحضير الأملاح منها:
(1) الاتحاد المباشر بين العناصر المكونة للملح.
(2) بالنسبة للأملاح التي تذوب في الماء فإنها تحضر بتفاعل الحمض المخفف مع الفلز أو أكسيده أو كربوناته. وكذلك مع هيدروكسيد الفلز أو كربوناته.
(3) بالنسبة للأملاح التي لا تذوب في الماء فتحضر بالتبادل المزدوج وبالترسيب وعادة تستخدم نيترات الفلز المراد تحضير ملحه مع ملح الصوديوم الذي يحتوي على الشق الحمضي للملح المطلوب فيترسب الملح الذي لا يذوب في الماء ويفصل بالترشيح.
وتقسم القواعد إلى عدة مجموعات كالتالي:
أ ـ أكاسيد وهيدروكسيدات العناصر الفلزية للمجموعتين (IIA-IA) من الجدول الدوري وهي قابلة للذوبان في الماء:
ب ـ أكاسيد وهيدروكسيدات العناصر الفلزية التي لا تذوب في الماء.
جـ ـ المركبات الهيدروجينية لبعض عناصر (VA) من الجدول الدوري.
د ـ الأمينات العضوية والقواعد النيتروجينية.
* ويمكن تقسيم القواعد بالنسبة لعدد مولات أنيونات الهيدروكسيد التي تعطيها الصيغة الكيميائية للقاعدة عند ذوبانها في الماء إلى أحادية الحمضية وثنائية الحمضية وثلاثية الحمضية وعديدة الحمضية.
– الخواص العامة للأحماض والقواعد:
أ- معظم الأحماض تذوب في الماء وتكوَّن محاليل مخففة، ولها طعم حامض.
ب- بعض الأحماض خصوصاً المركزة مثل حمض الكبريتيك تأثيرها متلف وحارق لجلد الإنسان والملابس.
جـ تؤثر محاليل الأحماض والقواعد على بعض الصبغات فتغير من ألوانها، فمثلاً تؤثر الأحماض في صبغة تباع الشمس فتغير لونه إلى اللون الأحمر وكذلك تؤثر القواعد في صبغة تباع الشمس فتغير لونه إلى الأزرق.
د ـ تتفاعل الأحماض المخففة مع الفلزات التي تسبق الهيدروجين في السلسلة الكهروكيميائية وينتج ملح الحمض ويتصاعد غاز الهيدروجين.
هـ تتفاعل الأحماض مع القواعد وينتج ملح الحمض والماء غالباً.
و- تتفاعل الأحماض مع أملاح الكربونات والكربونات الهيدروجينية وينتج ملح الحمض وماء وغاز ثاني أكسيد الكربون ز- تتفاعل محاليل القواعد القلوية مع أملاح الأمونيوم وينتج ملح وماء وغاز الأمونيا ذو الرائحة المميزة، وهذا يستخدم للكشف عن أملاح الأمونيوم.
حـ – تتفاعل بعض القواعد مع الأملاح وينتجهيدروكسيد الفلز وملح.
ط – تتميز هيدروكسيدات بعض الفلزات بصفة التردد حيث يمكنها التفاعل مع الأحماض كقواعد ومع القواعد كأحماض منتجة ملحاً وماء. مثل هيدروكسيد الخارصين وهيدروكسيد الألومنيوم.