ما هي المنتجات التي يحصل عليها المرء عند خلط حمض مع قاعدة؟

يشكل التفاعل الكيميائي بحكم التعريف مواد كيميائية جديدة (تسمى المنتجات) من المواد الكيميائية الأولية (تسمى المواد المتفاعلة). يجب أن يكون من المنطقي أن هوية المنتجات المتكونة تعتمد على المواد المتفاعلة التي نبدأ بها. تعد إضافة حمض إلى قاعدة مثالاً على تفاعل كيميائي ، لذلك يجب أن نتوقع رؤية منتجات جديدة. على الرغم من وجود نمط لهذا النوع من التفاعل ، إلا أن المنتجات المتكونة تعتمد في النهاية على الحمض والقاعدة المستخدمة.

للوهلة الأولى ، هذا السؤال له إجابة بسيطة. تعلم معظم كتب الكيمياء التمهيدية أن التفاعل بين الحمض والقاعدة يسمى التحييد ، وأن المنتجات المتكونة هي الماء والملح. على سبيل المثال ، إذا قمت بخلط حمض الهيدروكلوريك (HCl) مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) ، فإن المنتجات المتكونة هي الماء (H20) وكلوريد الصوديوم (NaCl) ، المعروف باسم ملح الطعام.

HCl + NaOH -> H2O + NaCl

المشكلة هي أن الأمر ليس بهذه البساطة حقًا. للإجابة الكاملة على هذا السؤال ، يجب أن نكون أكثر تحديدًا.

لنبدأ بخلط حمض قوي مع قاعدة قوية. إن إضافة كلمة "قوي" تعني أن هذه الأحماض والقواعد تنفصل تمامًا (أو تتفكك) عند وضعها في الماء. استخدام حمض قوي في تجربة يعني أن الحمض قد ذاب بالفعل في الماء (وهذا على الأرجح صحيح بالنسبة للقاعدة أيضًا). إذا أضفت الحمض بعد ذلك إلى القاعدة ، فستكون المنتجات عبارة عن ماء (بالإضافة إلى الماء الموجود بالفعل) وملح (وهو ليس بالضرورة "ملح طعام").

على سبيل المثال ، امزج الحمض القوي HNO3 (حمض النيتريك) مع القاعدة القوية KOH (هيدروكسيد البوتاسيوم).

HNO3 + KOH -> H2O + KNO3

في هذا المثال ، KNO3 هو الملح ، لذلك يتكون الماء والملح كما هو متوقع. يحدث هذا التفاعل في الماء ، لذلك على الأرجح لا يرتبط الملح ببعضه البعض ، ولكن بدلاً من ذلك يتم فصله على شكل أيونات في الماء.

في الواقع ، يكتب الكيميائيون ما يسمى بالمعادلة الأيونية الكاملة لإظهار المواد الكيميائية المنفصلة:

H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)

توضح هذه المعادلة الطويلة أن الحمض القوي والقاعدة القوية ينفصلان في الماء ("aq" لتقف على المياه) ، ويتكون الماء ، مما يترك أيونات البوتاسيوم (K +) والنترات (NO3-) لا تزال في ماء.

هذا يقودنا إلى سؤال آخر مثير للاهتمام: كيف يتكون الملح؟ في هذه الحالة ، الأمر ليس كذلك. الأيونات التي تشكل الملح موجودة ، لكنها في الشكل الحالي لم تشكل الملح. لذلك ، يكتب الكيميائيون ما يسمى صافي المعادلة الأيونية لإظهار ما حدث بالفعل:

H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (لتر)

هذا يخبرنا أن رد الفعل الحقيقي الوحيد هو أن هذا المثال هو تكوين الماء. الأيونات K + و NO3- لم يفعلا أي شيء ، لذا فقد تم استبعادهما من صافي المعادلة الأيونية.

ماذا لو أردت الحصول على المنتجات فقط - الملح والماء - وأردت التأكد من اختفاء كل الأحماض والقاعدة؟ تصبح هذه مشكلة قياس العناصر المتكافئة. بدون إضافة قاعدة كافية ، سيكون هناك حمض متبقي من التفاعل. الحمض ليس منتجًا ، ولكنه ممزوج بالمنتجات. وبالمثل ، فإن إضافة القليل جدًا من الحمض ينتج عنه كمية متبقية من القاعدة ، والتي سيتم خلطها مرة أخرى مع المنتجات. رياضياً ، يمكنك حساب مقدار الحمض الذي يجب أن تخلطه بكمية معينة من القاعدة لتحقيق التعادل الكامل.

ماذا لو لم يكن الحمض أو القاعدة (أو كليهما) "قويًا"؟ هناك العديد من الأحماض والقواعد الضعيفة ، مما يعني أنها تنفصل قليلًا جدًا عند مزجها بالماء. وبعبارة بسيطة ، لا يزال التحييد يحدث (تكوين الماء والملح) ، ولكن إذا تجاوزنا ذلك البسيط البيان ، نجد أن المعادلات الأيونية والصافية الكاملة مختلفة تمامًا عن حمض قوي / قاعدة قوية تفاعل.

هناك تعقيد آخر: ماذا لو اختلط حمض مع شيء مثل NaHCO3؟ ضع في اعتبارك التفاعل المعروف الذي يحدث عند خلط صودا الخبز (NaHCO3) مع الخل الحمضي. يتكون غاز. يحدث التحييد ، لكن المنتجات لم تعد مجرد ماء وملح.

انظر إلى حمض الهيدروكلوريك وصودا الخبز ، على سبيل المثال:

HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2

المنتجات ليست فقط ملح (NaCl) وماء (H2O) ، ولكن أيضًا غاز (CO2).

لا يوجد حل بسيط لمشكلة المنتجات التي يحصل عليها المرء عند خلط حمض بقاعدة. تعتمد النتيجة النهائية للخلط والحمض مع القاعدة على الحمض والقاعدة المستخدمة وعلى مقدار الحمض والقاعدة التي تستخدمها. تؤثر قوة أو ضعف الحمض والقاعدة أيضًا على نواتج التفاعل. بشكل عام ، تؤدي هذه التفاعلات إلى تكوين ملح زائد ماء وأحيانًا غاز.