من الصعب أن تعيش في العالم الحديث دون سماع إشارات إلى الأحماض ، والتي غالبًا ما يتم تصويرها في المستحضرات الصيدلانية و إعلانات أخرى مثل المعتدين السائل عازمون على محو وإتلاف كل أنواع الأشياء ، من الجلد إلى الملابس أثاث المنزل. لا شك أنك شاهدت إعلانات لمنتجات تسمى مضادات الحموضة ، وهي مصممة للتعامل مع تأثيرات الأحماض المنتجة في المعدة.
الأحماض لها درجات متفاوتة من القوة أو الحموضة. المقياس الملتوي ولكنه بسيط في الأساس المعروف باسم مقياس درجة الحموضة هو مقياس لمدى حمضية المحلول المائي ، أو ، في إطار مختلف لنفس السيناريو الكيميائي ، إلى أي مدى هو قاعدي أو قلوي.
لتحديد الرقم الهيدروجيني لمحلول مائي (أي مادة مذابة في الماء) ، تحتاج فقط إلى معرفة تركيز أيونات الهيدروجين (H+) في هذا الحل ، أو في المولارية. ولكن بصرف النظر عن الرقم الهيدروجيني ، ما هي الشامات والموالية والأحماض ، على أي حال؟
حقائق عن الأحماض والقواعد
الأحماض هي جزيئات يمكنها التبرع بالبروتونات. مثال بسيط هو حمض الهيدروكلوريك ، حمض الهيدروكلوريك. يتخلى هذا الجزيء بسهولة عن مكون H + في محلول مائي وهو أ حامض قوي. أحماض أخرى ، مثل حمض الكربونيك (H
2كو3) ، يتخلون عن البروتونات الخاصة بهم على مضض ويتم استدعاؤهم أحماض ضعيفة. عندما يتبرع حمض (HA) بالبروتون (H +) ، يُقال إنه متأين ، مع كون المنتجات H + وأي شيء متبقي (بشكل عام A−; في حالة حمض الكربونيك ، HCO3−).الأحماض القوية لها قيم منخفضة من الأس الهيدروجيني. الماء محايد ، برقم هيدروجيني 7 ؛ قوي القواعد، أو مستقبلات البروتون (مثل هيدروكسيد الصوديوم ، NaOH) لها قيم أس هيدروجيني عالية ، بعضها قريب من 14.0.
الشامات والمولارية
لأغراض الكيمياء الحمضية القاعدية ، من الأنسب قياس تركيز المادة المذابة في حيوانات الخلد، أو الجسيمات الفردية (مثل الذرات والجزيئات) ، لكل وحدة حجم بدلاً من الكتلة لكل وحدة حجم. وذلك لأن الذرات تتفاعل مع بعضها البعض بنسب معروفة بطريقة لا علاقة لها بالكتلة الذرية.
مول واحد (1 مول) من أي شيء يساوي 6.02 × 1023 حبيبات؛ 1 مول في حجم 1 لتر له مولارية 1.0. وهكذا فإن 6 مول من كلوريد الصوديوم في 8 لترات من المحلول المائي لها مولارية 6 مول / 8 لتر = 0.75 ؛ 6 مول من جزيء الأدينوزين ثلاثي الفوسفات الأكثر ضخامة المذاب في 8 لتر له كتلة أكبر ولكن له نفس المولارية ، 0.75 م.
ما هي صيغة الأس الهيدروجيني؟
غالبًا ما تتم كتابة معادلة الأس الهيدروجيني في النموذج
الرقم الهيدروجيني = -log_ {10} [H ^ {+}]
هنا ، الكمية بين قوسين هي مولارية أيونات H + في المحلول. وبالتالي ، إذا كنت تعرف المولارية ، يمكنك الحصول على قيمة الأس الهيدروجيني والعكس بالعكس.
أمثلة على حسابات الأس الهيدروجيني
للانتقال من المولارية إلى الأس الهيدروجيني ، استخدم الآلة الحاسبة أو أداة مشابهة لأخذ اللوغاريتم إلى القاعدة 10 (القاعدة الافتراضية) للمولارية ، وعكس العلامة للحصول على قيمة موجبة ، وقد انتهيت!
مثال: إذا كانت مولارية محلول مائي تساوي 6.3 × 10-5 م ، ما هو الرقم الهيدروجيني؟
الرقم الهيدروجيني = −log [6.3 × 10-5] = 4.2.
يمكنك أيضًا حساب التركيز من pH و pKأ، هذا الأخير مشتق من ثابت التفكك الحمضيكأ. كلما ارتفع مستوى Kأ بالنسبة لحمض معين ، كلما كان الحمض أقوى. إن pKأ لأي حمض هو الرقم الهيدروجيني الذي يتأين عنده نصف الحمض (أي عندما يتم تفريغ نصف البروتونات "الحمضية" في المحلول).
تُعرف معادلة الفائدة باسم معادلة هندرسون-هاسلباخ وهو مكتوب:
الرقم الهيدروجيني = pKa + log_ {10} \ dfrac {[A ^ {-}]} {[HA]}
هذا يعني أنه بالنظر إلى pK للحمضأ والتركيز النسبي للأنيون والحمض "السليم" ، يمكنك تحديد الرقم الهيدروجيني. كأ يمكن البحث عن القيم بسهولة عبر الإنترنت ، ويمكنك العثور على pKa باستخدام نفس العملية المستخدمة بالنسبة للأس الهيدروجيني إذا لم يكن مدرجًا أيضًا.
حاسبة الأس الهيدروجيني والأس الهيدروجيني على الإنترنت
راجع الموارد الخاصة بأداة الويب التي تتيح لك تحديد الرقم الهيدروجيني لمختلف الحلول الحمضية والأساسية. يمكنك استخدام هذا للتعرف على العلاقات بين القوة الحمضية الفردية المختلفة والتركيز ودرجة الحموضة.