المادة المانحة لأيون الهيدروجين هي ………… ؟

وفيما يلي نوضح لكم مفهوم الأحماض والقواعد حيث يوجد ثلاث نظريات لتعريف الحمض والقاعدة وسوف نشرح كلاً منهما بالتفصيل :

(1) نظرية أرهينيوس Arrhenius theory

(2) نظرية برونستند – لوري Bronsted – Lowry theory

(3) نظرية لويس Lewis theory

أولاً/ نظرية أرهينيوس Arrhenius theory

– إذا كان الماء النقي متعادلاً فكيف يصبح المحلول المائي حمضياً أو قاعدياً؟ 

– كان أول شخص يجيب على هذا السؤال الكيميائي السويدي سفانت أرهينيوس الذي اقترح عام 1883م ما يعرف الآن بنظرية أرهينوس للأحماض والقواعد.

الأحماض حسب نظرية أرهينوس

– الحمض هو مادة تحتوى على الهيدروجين (H) ، وتتأين في المحاليل المائية منتجة أيونات الهيدروجين (⁺H).

– عند إذابة غاز كلوريد الهيدروجين فى الماء تتأين جزيئات HCl مكونة أيونات (⁺H) التى تجعل المحلول حمضياً.

القواعد حسب نظرية أرهينوس

– القاعدة هي مادة تحتوى على الهيدروكسيد (OH) ، وتتأين في المحاليل المائية منتجة أيونات الهيدروكسيد (OH^–).

– عند إذابة غاز هيدروكسيد الصوديوم فى الماء تتأين جزيئات NaOH مكونة أيونات (OH^–) التى تجعل المحلول قاعدياً.

عيوب نظرية أرهينيوس

على الرغم من أن نظرية أرهينوس تفسر الكثير من المحاليل الحمضية والقاعدية ، الإ أنها لا تخلو من بعض السلبيات.

– مثلاً لا تحتوي الأمونيا NH₃ ، وكربونات الصوديوم Na₂CO₃ على مجموعة الهيدروكسيد ، الإ أن كلاً منهما ينتج أيونات الهيدروكسيد عند إذابته فى الماء.

ثانياً/ نظرية برونستند – لوري Bronsted – Lowry theory

 – اقترح الكيميائي الدنماركي يوهان برونستد والكيميائي الإنجليزي توماس لوري نظرية أشمل للأحماض والقواعد.

– تنص نظرية برونستند – لوري على أن:

” يكون الحمض هو المادة المانحة لأيون الهيدروجين ، في حين تكون القاعدة هي  المادة المستقبلة لهذة الأيون”.

المواد المانحة لأيون الهيدروجين والمواد المستقبله له

– إذا افترضنا أن الرمزين X , Y يمثلان عنصرين غير فلزيين أو أيونات سالبة متعددة الذرات فإننا تستطيع كتابة الصيغة العامة للحمض في صورة HX , HY.

– عندما يذوب جزئ من حمض HX فى الماء يعطي أيون ⁺H  لجزئ ماء ، فيسلك جزئ الماء سلوك القاعدة، ويكتسب أيون ⁺H كما فى المعادلة الآتية:

وعند اكتساب جزئ الماء أيون ⁺H يصبح حمضاً ، فتصبح صيغته ⁺H₃O (الهيدرنيوم) ويعد حمضاً لأن لديه أيون ⁺H أضافياً يستيطع منحه.

الأحماض والقواعد المرافقة

– الحمض المرافق (المقترن) هو المركب الكيميائي الذي ينتج عندما تستقبل القاعدة أيون الهيدروجين.

مثال: القاعدة H₂O تستقبل أيون الهيدروجين من الحمض HX فيكون الحمض المرافق ⁺H₃O

– القاعدة المرافقة (المقترنة) هو المركب الكيميائي الذي ينتج عندما يمنح الحمض أيون الهيدروجين.

مثال: يمنح الحمض HX أيون الهيدروجين ويصبح القاعدة المرافقة ^–X

– الأزواج المترافقة من الحمض والقاعدة هي أى مادتين ترتبطان معاً عن طريق منح واستقبال أيون هيدروجين واحد.

أمثلة:

– الجدول التالي يبين بعض الأحماض الشائعة وقواعدها المرافقة

ثالثاً/ نظرية لويس Lewis theory

– لاحظ أن جميع المواد المصنفة أحماضاً وقواعد بحسب نظرية أرهينيوس تصنف أيضاً أحماضاً وقواعد بحسب نظرية برونستد – لوري.

– بعض المواد غير المصنفة بأنها قواعد بحسب نظرية أرهينيوس تصنف قواعد بحسب نظرية برونستد – لوري.

– إذن لا تندهش إذا علمت أن نظرية أخري أكثر شمولية للأحماض والقواعد أقترحها الكيميائي لويس (1875 – 1946) الذي طور أيضاً نظرية زوج الإلكترونات للترابط الكيميائي.

– أقترح لويس أن الحمض هو أيون أو جزئ فيه مدار ذري فارغ يستطيع أن يتقبل (يشارك) زوجاً من الألكترونات ، والقاعدة هو أيون أو جزئ له زوج إلكترونات حر (غير مرتبط) يستطيع أن يمنحه أو يشارك فيه.

– تنص نظرية لويس على أن:

حمض لويس هو مادة مستقبلة لزوج من الإلكترونات 

قاعدة لويس هو مادة مانحة لزوج من الإلكترونات.

– لاحظ أن نظرية لويس تشمل جميع المواد المصنفة أحماضاً وقواعد بحسب برونستد – لوري وغيرها كثير أيضاً.

أمثلة:

ملخص النظريات الثلاث للأحماض والقواعد