تويت
حموض
Acids - Acides
الحموض
الحموض acids مركبات، لاعضوية أو عضوية، طبيعية أو اصطناعية، تتميز بطعم حامض.
التعريف
إن تعريف الحمض بحسب (برونشتد) و (آرينيوس) واحد من الناحية العملية.
فالحمض بحسب برونشتد هو كل مركب قادر على تحرير بروتون (H+) في الوسط عندما يكون مذاباً في الماء المقطر أو في مذيب قلوي في وسط لا مائي.
ويمكن إعطاء الجزيء الحمضي الصيغتين الآتيتين: AH أو AH+.
قوة الحمض
يتشرد الجزيء الحمضي في الوسط بحسب المعادلة الآتية:
أي يؤدي تشرده الى حالة من التوازن. فإذا طبقنا قانون فعل الكتلة على المعادلة السابقة يمكننا أن نكتب وفي درجة ثابتة من الحرارة:
حيث:
(H+) تركيز البروتونات في الوسط مول/ليتر
(A-) تركيز جزيئات الحمض المتشردة مول/ليتر
(AH) تركيز جزيئات الحمض غير المتشردة مول/ليتر
Ka ثابت تشرد الحمض وهو في الوقت نفسه ثابت توازن التفاعل القلوب
ويلاحظ من المعادلة السابقة أن (H+) يكون كبيراً كلما كان (Ka) كبيراً وأن (Ka) يكون كبيراً كلما كان (AH) صغيراً.
يعبر عملياً عن Ka الجزيء الحمضي بالصيغة Pka والتي تعطى بالعلاقة: Pka = - log10 (ka)
وهكذا في هذه الحالة يكون الحمض أشد ضعفاً كلما كان Pka كبيراً والعكس بالعكس، وفي الجدول (1) توضيح لذلك:
إن تركيز شوارد الهدروجين في الوسط هو الذي يعبر عن الحموضة الحقيقية والتي تدعى بالحموضة الشاردية، ويعبر عن الحموضة الشاردية بمفهوم الـ pH الذي اقترحه سورنزن[ر].
إن الـ pH (البا هاء) في الحقيقة هو ناقص اللغـارتـم العشــري لتركيز شوارد الهدروجين في الوسط عندما يوضع هذا التركيز على الشــكل:
إن محلول حمض الخل بتركيز مول/ليتر (ذا pH قدره 2.35) تعادل حموضته حموضة الخل المستخدم في تحضير الأغذية، في حين أن محلول حمض كلور الماء بتركيز 1مول/ليتر (ذا pH قدره صفر) محلول حارق مخرش جداً للمعدة والجلد.
أنماط الحموض
يدعى الجذر (A) في الجزيء الحمضي بجذر الحمض ويمكن أن يكون:
أ ـ عنصراً أو شاردة عنصرية سالبة مثل:
1 ـ الحموض الهالوجينية الهدروجينية (حمض كلور الماء HCl)
2 ـ حمض كبريت الهدروجين H2S
ب ـ شاردة معقدة لاعضوية لا أكسجينية سالبة مثل:
1ـ حمض آزوت ماء HN3
2حموض الحاوية على السيانوجين CN كحمض سيان الماء HCN وما شابهه.
ج ـ شاردة معقدة سالبة لا عضوية أكسجينية مثل:
1ـ الحموض الهالوجينية والتي تشمل حموض: تحت هالو - هالو - فوق هالو (حمض تحت كلوري HOCl - حمض الكلور HO3Cl - حمض فوق الكلور HO4Cl).
2ـ الحموض غير هالوجينية:
2ـ1ـ كبريتية (حمض الكبريت H2SO4)
2ـ2ـ سيلينية (حمض السيليني H2SeO3)
2ـ3ـ تللورية (حمض التللوري H2TeO3)
2ـ4ـ نتروجينية (حمض الآزوت HNO3)
2ـ5ـ فوسفورية (حمض الفوسفور H3PO4)
2ـ6ـ زرنيخية (حمض الزرنيخ H3ASO4)
2ـ7ـ أنتموانية (حمض الأنتموان H3SbO4)
2ـ8ـ كربونية (حمض الكربون H2SO3)
2ـ9ـ حموض لعناصر أخرى كالسيليس والقصدير والرصاص والبزموت والبور والألمنيوم والتوتياء والمنغنيز والكروم والموليبدنيوم والتنغستين.
د ـ جذر ألكيلي (R)(ALKYL) أو جذر أريلي (Ar)(ARYL) ويكون الجذر متصلاً بـ:
A ـ زمرة كاربوكسيل (-COOH) [حموض عضوية كاربوكسيلية[ر]]:
1ـ وهي في حالة (R): حموض عضوية كاربوكسيلية مفتوحة (حمض الخل CH3COOH)
2ـ وفي حالة (Ar) حموض عضوية كاربوكسيلية مغلقة (حمض الجاوي)
3 - في حالة (ArR) حموض عضوية كاربوكسيلية مختلطة (حمض فينيل البيروفي)
B - زمرة سلفو (-SO3H):
- سلفو حمض الخل (HO3S-CH2 -COOH)
- حمض سلفو البنزين
III- زمرة إيتينيل (ETHENYL)
IV- حاوياً على مجموعة لا كتايمية: (حمض البول)
هـ -جذر الكوكسيل (RO-) الغول المتيلي (CH3 - OH)
و - جذر أريلوكسيل (ArO-) (الفينول)
ز - الكان ـ الكه ن ـ الكين
أهم مشتقات الحموض
أ - أملاح لا عضوية وعضوية
ب - مشتقات هالوجينية عضوية
ت - إيستيرات (بما فيها اللاكتونات)
ث - الأميدات
ج - كلور الحمض
ح - بلا ماء الحمض
طرق الحصول على الحموض
أ - الاستخلاص
ب - تحويل المركبات بعضها إلى بعضها الآخر
ج - الاختمارات السكرية
د - الاصطناع الكيميائي
تطبيقات الحموض واستخداماتها
أ ـ في المجال التحليلي:
1- تحضير محاليل حامضة عيارية تُستخدم في معايرة المواد القلوية اعتماداً على خاصة تعديلها بالحموض.
2- تحضير مشعرات الحموضة والقلوية: إن هذه المشعرات من النمط (Ar-R) غالباً وهي حموض ضعيفة حيث يكون لون الجزيء الكامل غير المتشرد من لون يختلف عن لون الشاردة السالبة (A-)، وتستخدم هذه المشعرات في كشف الحموضة والقلوية ومعايرتها.
3- تحضير الوقاءات buffers: إن كلمة وقاء أو دارئ يطلق على مزيج محلول حمض ضعيف (حمض الخل) مع محلول ملح صودي لهذا الحمض الضعيف (خلات الصوديوم). إن الوقاءات ضرورية لعمل الأنزيمات في الخلية الحية وفي أعمال التحليل الكيميائي بصورة عامة.
ب ـ في المجال الصناعي:
هناك جملة واسعة من الحموض المستخدمة في الصناعة عالمياً والتي تقدر بمئات آلاف الأطنان سنوياً وتُذكر بعض الأمثلة على ذلك:
1 - الصناعات البتروكيميائية
2 - صناعة الطلاءات والدهانات
3 - صناعة الأنسجة والحرير الصناعي
4 - صناعة الأسمدة
5 - صناعة المواد البلاستيكية ومبادلات الشوارد
6 - صناعة المبيدات الحشرية والعشبية والفطرية
7 - صناعة الصوابين والمنظفات
8 - صناعة العطور
ج ـ في المجال الدوائي:
1 - اصطناع السلفاميدات المضادة للإنتان والخافضة لسكر الدم
2 - اصطناع الصادات
3 - اصطناع المنومات الباربيتورية
4 - عدد كبير من المركبات الدوائية الأخرى
د ـ في المجال الغذائي:
ومن بينها:
1 - تحضير العصارات النباتية الحامضة وتحضير العصارات الحامضة الاصطناعية
2 - استخدام الحموض في صناعة الألبان والأجبان
3 - استخدام الحموض في حفظ المواد الغذائية
4 - استعمالات أخرى متعددة
محمود دلول
Acids - Acides
الحموض
الحموض acids مركبات، لاعضوية أو عضوية، طبيعية أو اصطناعية، تتميز بطعم حامض.
التعريف
إن تعريف الحمض بحسب (برونشتد) و (آرينيوس) واحد من الناحية العملية.
فالحمض بحسب برونشتد هو كل مركب قادر على تحرير بروتون (H+) في الوسط عندما يكون مذاباً في الماء المقطر أو في مذيب قلوي في وسط لا مائي.
ويمكن إعطاء الجزيء الحمضي الصيغتين الآتيتين: AH أو AH+.
قوة الحمض
يتشرد الجزيء الحمضي في الوسط بحسب المعادلة الآتية:
أي يؤدي تشرده الى حالة من التوازن. فإذا طبقنا قانون فعل الكتلة على المعادلة السابقة يمكننا أن نكتب وفي درجة ثابتة من الحرارة:
حيث:
(H+) تركيز البروتونات في الوسط مول/ليتر
(A-) تركيز جزيئات الحمض المتشردة مول/ليتر
(AH) تركيز جزيئات الحمض غير المتشردة مول/ليتر
Ka ثابت تشرد الحمض وهو في الوقت نفسه ثابت توازن التفاعل القلوب
ويلاحظ من المعادلة السابقة أن (H+) يكون كبيراً كلما كان (Ka) كبيراً وأن (Ka) يكون كبيراً كلما كان (AH) صغيراً.
يعبر عملياً عن Ka الجزيء الحمضي بالصيغة Pka والتي تعطى بالعلاقة: Pka = - log10 (ka)
وهكذا في هذه الحالة يكون الحمض أشد ضعفاً كلما كان Pka كبيراً والعكس بالعكس، وفي الجدول (1) توضيح لذلك:
| الحمض | Ka | Pka |
| حمض كلور الماء | + ¥ | صفر |
| حمض الكبريت ( الحموضة الثانية) | 10-2 | 2 |
| حمض النمل | 1.86×10 -5 | 3.73 |
| حمض الخل الثلجي | 1.75 × 10-2 | 4.76 |
| حمض البور | 5.8 × 10-10 | 9.23 |
| الجدول (1) | ||
إن الـ pH (البا هاء) في الحقيقة هو ناقص اللغـارتـم العشــري لتركيز شوارد الهدروجين في الوسط عندما يوضع هذا التركيز على الشــكل:
| 10-X | حيث: X في الحقيقة هي درجة الـ pH. |
أنماط الحموض
يدعى الجذر (A) في الجزيء الحمضي بجذر الحمض ويمكن أن يكون:
أ ـ عنصراً أو شاردة عنصرية سالبة مثل:
1 ـ الحموض الهالوجينية الهدروجينية (حمض كلور الماء HCl)
2 ـ حمض كبريت الهدروجين H2S
ب ـ شاردة معقدة لاعضوية لا أكسجينية سالبة مثل:
1ـ حمض آزوت ماء HN3
2حموض الحاوية على السيانوجين CN كحمض سيان الماء HCN وما شابهه.
ج ـ شاردة معقدة سالبة لا عضوية أكسجينية مثل:
1ـ الحموض الهالوجينية والتي تشمل حموض: تحت هالو - هالو - فوق هالو (حمض تحت كلوري HOCl - حمض الكلور HO3Cl - حمض فوق الكلور HO4Cl).
2ـ الحموض غير هالوجينية:
2ـ1ـ كبريتية (حمض الكبريت H2SO4)
2ـ2ـ سيلينية (حمض السيليني H2SeO3)
2ـ3ـ تللورية (حمض التللوري H2TeO3)
2ـ4ـ نتروجينية (حمض الآزوت HNO3)
2ـ5ـ فوسفورية (حمض الفوسفور H3PO4)
2ـ6ـ زرنيخية (حمض الزرنيخ H3ASO4)
2ـ7ـ أنتموانية (حمض الأنتموان H3SbO4)
2ـ8ـ كربونية (حمض الكربون H2SO3)
2ـ9ـ حموض لعناصر أخرى كالسيليس والقصدير والرصاص والبزموت والبور والألمنيوم والتوتياء والمنغنيز والكروم والموليبدنيوم والتنغستين.
د ـ جذر ألكيلي (R)(ALKYL) أو جذر أريلي (Ar)(ARYL) ويكون الجذر متصلاً بـ:
A ـ زمرة كاربوكسيل (-COOH) [حموض عضوية كاربوكسيلية[ر]]:
1ـ وهي في حالة (R): حموض عضوية كاربوكسيلية مفتوحة (حمض الخل CH3COOH)
2ـ وفي حالة (Ar) حموض عضوية كاربوكسيلية مغلقة (حمض الجاوي)
3 - في حالة (ArR) حموض عضوية كاربوكسيلية مختلطة (حمض فينيل البيروفي)
B - زمرة سلفو (-SO3H):
- سلفو حمض الخل (HO3S-CH2 -COOH)
- حمض سلفو البنزين
III- زمرة إيتينيل (ETHENYL)
IV- حاوياً على مجموعة لا كتايمية: (حمض البول)
هـ -جذر الكوكسيل (RO-) الغول المتيلي (CH3 - OH)
و - جذر أريلوكسيل (ArO-) (الفينول)
ز - الكان ـ الكه ن ـ الكين
أهم مشتقات الحموض
أ - أملاح لا عضوية وعضوية
ب - مشتقات هالوجينية عضوية
ت - إيستيرات (بما فيها اللاكتونات)
ث - الأميدات
ج - كلور الحمض
ح - بلا ماء الحمض
طرق الحصول على الحموض
أ - الاستخلاص
ب - تحويل المركبات بعضها إلى بعضها الآخر
ج - الاختمارات السكرية
د - الاصطناع الكيميائي
تطبيقات الحموض واستخداماتها
أ ـ في المجال التحليلي:
1- تحضير محاليل حامضة عيارية تُستخدم في معايرة المواد القلوية اعتماداً على خاصة تعديلها بالحموض.
2- تحضير مشعرات الحموضة والقلوية: إن هذه المشعرات من النمط (Ar-R) غالباً وهي حموض ضعيفة حيث يكون لون الجزيء الكامل غير المتشرد من لون يختلف عن لون الشاردة السالبة (A-)، وتستخدم هذه المشعرات في كشف الحموضة والقلوية ومعايرتها.
3- تحضير الوقاءات buffers: إن كلمة وقاء أو دارئ يطلق على مزيج محلول حمض ضعيف (حمض الخل) مع محلول ملح صودي لهذا الحمض الضعيف (خلات الصوديوم). إن الوقاءات ضرورية لعمل الأنزيمات في الخلية الحية وفي أعمال التحليل الكيميائي بصورة عامة.
ب ـ في المجال الصناعي:
هناك جملة واسعة من الحموض المستخدمة في الصناعة عالمياً والتي تقدر بمئات آلاف الأطنان سنوياً وتُذكر بعض الأمثلة على ذلك:
1 - الصناعات البتروكيميائية
2 - صناعة الطلاءات والدهانات
3 - صناعة الأنسجة والحرير الصناعي
4 - صناعة الأسمدة
5 - صناعة المواد البلاستيكية ومبادلات الشوارد
6 - صناعة المبيدات الحشرية والعشبية والفطرية
7 - صناعة الصوابين والمنظفات
8 - صناعة العطور
ج ـ في المجال الدوائي:
1 - اصطناع السلفاميدات المضادة للإنتان والخافضة لسكر الدم
2 - اصطناع الصادات
3 - اصطناع المنومات الباربيتورية
4 - عدد كبير من المركبات الدوائية الأخرى
د ـ في المجال الغذائي:
ومن بينها:
1 - تحضير العصارات النباتية الحامضة وتحضير العصارات الحامضة الاصطناعية
2 - استخدام الحموض في صناعة الألبان والأجبان
3 - استخدام الحموض في حفظ المواد الغذائية
4 - استعمالات أخرى متعددة
محمود دلول