التفاعلات الحمضية-القاعدية

1. نظرية برونشتد للأحماض والقواعد :

• 1.1. أمثلة للتفاعلات الحمضية-القاعدية

  * تفاعل غاز الأمونياك مع غاز كلورور الهيدروجين :

  يؤدي تفاعل غاز الأمونياك NH_3(g) مع غاز كلورور الهيدروجين HCl_(g) إلى تكون مركب صلب أيوني لكلورور الأمونيوم NH₄Cl_(s) , وفق المعادلة الكيميائية التالية:

  NH₃+ HCl ---> (NH₄⁺+Cl^-)

  * تفاعل حمض النتريك السائل مع الماء

  ينتج عن تفاعل حمض النتريك HNO_3(l) مع الماء أيونات النترات NO^-_3(aq) وأيونات الأكسونيوم H₃O⁺_(aq) وفق المعادلة التالية:

  HNO₃+ H₂O ---> NO^-₃+ H₃O⁺

  خلاصة : نلاحظ أنه في كلتا المعادلتين هناك نوع يفقد بروتونا H⁺(HNO₃; HCl) في حين يكتسب النوع الكيميائي الأخر هذا البروتون (NH₃; H₂O) .

  نقول أن هناك تبادل بروتوني بين النوعين الكيميائيين المتفاعلين.

  تعريف : نسمي تفاعل حمض-قاعدة كل تفاعل يتم خلاله تبادل بروتون H⁺ بين المتفاعلات.

• 2.1. تعريف الحمض والقاعدة حسب برونشتد :

  * الحمض هو كل نوع كيميائي قادر على فقدان بروتون H⁺ .

  HA ---> A^-+ H⁺

  BH⁺ --->B + H⁺

  مثال :NH₄⁺; HNO₃; HCl

  * القاعدة كل نوع كيميائي قادر على اكتساب بروتون H⁺ .

  B + H⁺ ---> BH⁺

  A^-+ H⁺ ---> AH

  مثال : CH₃COO^-; NH₃; H₂O

2. المزدوجة حمض-قاعدة :

خلال تفاعل كيميائي يمكن حسب الظروف التجريبية:

* لحمض أن يفقد بروتونا HA ---> A^-+ H⁺ أو BH⁺ ---> B + H⁺ .

* لقاعدة أن تكتسب بروتونا B + H⁺ ---> BH⁺ أو A^-+ H⁺ ---> AH .

للتعبير عن وجود هذين الظاهرتين نستعمل نستعمل نصف المعادلة حمض-قاعدة.

HA <===> A^-+ H⁺ أو B + H⁺ <===> BH⁺

يقابل كل حمض AH (أو BH⁺ ) قاعدة مرافقة A^- (أو B ).

نقول أن النوعين الكيميائيين AH (أو BH⁺ ) و A^- (أو B ) يكونان مزدوجة قاعدة/حمض نرمز لها ب HA/A^- (أو BH⁺/B ).

أمثلة :

NH₄⁺/NH₃ : NH⁺₄<===> NH₃+ H⁺

HCl/Cl^- : HCl <===> Cl^-+ H⁺

CH₃COOH/CH₃COO^- : CH₃COO^-+ H⁺<===> CH₃COOH

ملحوظة :

الماء يلعب دور القاعدة في المزدوجة H₃O⁺/H₂O ودور الحمض في المزدوجة H₂O/OH^-.

إذن نطلق عليه اسم الأمفوليت أو الأمفوتير ampholyte أو amphotère.

3. معادلة التفاعل حمض-قاعدة :

لا يتم فقدان بروتون H⁺ من قبل نوع كيميائي (حمض), إلا إذا وجد نوع كيميائي آخر قادر على اكتساب هذا البروتون (قاعدة).

من هذه الخاصية, كل تفاعل حمض-قاعدة لابد أن تشارك فيه مزدوجتين A₁H/A₁ و A₂H/A₂ , حيث يتفاعل حمض إحدى المزدوجتين مع قاعدة المزدوجة الأخرى.

فمثلا عند تفاعل الحمض A₁H مع القاعدة A^-₂ , نحصل على المعادلة الحصيلة للتفاعل بإتباع الخطوات التالية:

* الحمض كمتفاعل: A₁H = A^-₁+ H⁺

* القاعدة كمتفاعل: A₂^-+ H⁺= A₂H

ننجز مجموع نصفي المعادلتين :
A₁H <===> A^-₁+ H⁺
A₂^-+ H⁺ <===> A₂H

A₁H + A^-₂ ---> A₂H + A^-₁

4. تمرين تطبيقي :

تتفاعل القاعدة NH₃ مع حمض الايثانويك CH₃COOH.

1. اكتب تعبيري المزدوجتين المشاركتين في هذا التفاعل.

2. اكتب معادلة التفاعل.

5. الكواشف الملونة :

الكاشف الملون مزدوجة حمض-قاعدة يتميز حمضها وقاعدتها بلونين مختلفين, ونرمز لها ب : HIn/In^-.

* بحضور الحمض تتفاعل قاعدة الكاشف وفق المعادلة: In^-+ HA ---> HIn + A^- فيأخذ الخليط لون الشكل الحمضي HIn.

* بحضور القاعدة يتفاعل حمض الكاشف وفق المعادلة: HIn + A^- ---> In^-+ HA فيأخذ الخليط لون الشكل القاعدي In^- .